【砖砌真火壁炉】传统开放式壁炉的结构及其工作原理

2017.12.05 阅读量:22334 分享到:
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您喜欢坐在真火壁炉边烤火吗?木柴燃烧时发出的噼里啪啦的声音让你有家的感觉了吗?如果是,那么您并不孤独。根据美国建筑商联盟的最新调查,77%的房屋拥有者说他们想在自己家里安装真火壁炉或燃木火炉。

室内壁炉的历史可以追溯到中世纪,那时的人们就开始在城堡和家庭里用壁炉取暖。不过,传统的砖石壁炉如今更多的是被用于美学装饰,而不是利用它的取暖功能。

早在18世纪的美国,本杰明·富兰克林就意识到“火所产生的最主要的热量直接通过烟囱被排出室外浪费掉了”。富兰克林的判断是对的。传统砖石壁炉的效率非常低,事实上,有时其效率低得甚至会使房间变得更冷。自上世纪30年代开始,一系列针对壁炉的革新技术被采用,使壁炉的燃烧效率大幅提高,产生更多热量,排出更少废气,操作也更加方便和安全,自此,壁炉重获新生,重新回到人们的日常生活中。如果您舍得放弃木柴燃烧时发出的特有香味和动人火焰,您可以考虑燃气壁炉,它的热效率更高,运行费用也更便宜。

在本文中南京平客壁炉小编将向您介绍壁炉是如何工作的,以及如何安全地操作壁炉。

一、壁炉的组成部件

为了了解一个传统壁炉是如何工作的,首先要知道壁炉的组成部件。

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●壁炉地面(也称炉边)是由防火材料(例如砖石)铺成,延伸出壁炉外面的部分。

●壁炉包围物对壁炉周边的墙壁起到保护作用,上方经常装有壁炉架,非常适合在上面悬挂圣诞节袜子或者放置家庭照片。

●炉膛处于壁炉的内部,用于容纳燃木和火焰。

●烟道是位于壁炉上方的供烟和气体排出的通道。 烟道通常由陶土制成,也可以是不锈钢的。

●烟囱将烟道包裹起来,防止烟道中的热量接触到房屋上可燃的建筑材料。

●烟气室是连接壁炉与烟道的部分。烟气室的下部是烟气平台,用于阻挡向下气流,防止雨水和烟灰直接掉落到壁炉中。

●烟气平台的下面是风门,一个用来将炉膛与其上的空间隔离的活动的盖板。在不生火的时候,它可以防止冷空气从烟囱进入室内。有的烟囱在顶部安装有烟囱风门,用一根绳索控制,可将烟囱的顶部关闭,阻止向下气流。

●火花捕捉器是一个罩在烟道顶部的金属网,防止排出的尾气携带燃烧物质落到屋顶。欧美的许多房屋是木质结构,屋顶由木板铺就,遇火可燃。

●雨帽可以阻止雨水、动物和飞鸟进入烟道,有的雨帽还可以转动,阻挡突然的阵风进入烟道。

●有些壁炉还装有灰坑,这是一个上方开口的容器,你可以把灰烬推入其中以供今后清理。

●壁炉门可以用玻璃或者金属制成。当炉火熄灭或者壁炉不使用的时候可以将壁炉门关闭,阻挡气流进出。

二、砖砌壁炉如何工作

下面让南京平客真火壁炉的小编来带大家看看这些部件是如何共同工作来实现壁炉功能的。

如果要在屋内点一堆火的话您将面临两个明显的挑战。首先,你要避免房屋失火。其次,你要防止烟散布到屋内。壁炉的出现解决了这两个难题。壁炉由阻燃材料搭建而成,通常是砖石,也可能是金属和瓷砖,而且它将烟通过烟囱排出到户外。壁炉最重要的功能是产生上升气流。想一下热气球吧,你就知道一大团受热的空气会上升。壁炉会在烟囱内形成一柱受热的气体。 随着那部分受热气体上升,更多被火加热的气体会随之被抽起。结果是形成了上升气流——一股由烟和受热气体组成的稳定气流,顺着烟囱向上移动。上升气流还有另外一个作用。任何形式的火都需要有稳定的氧气以维持持续的燃烧。随着受热气体的上升,它把更多新鲜空气拉入燃烧的柴堆。

您也许还记得物理课上学到的知识,热量有三种传播方式:

传导:一个热的物体接触一个较凉的物体;

对流:一种可移动物质,比如受热的空气或者液体,循环到较凉的区域;

辐射:温暖的电磁波,比如从太阳或者灯泡发出的射线,携带热量到达较冷的物体,通过使物体的分子加速运动达到令其升温的效果。

传统的壁炉是通过辐射来加热周围物体的。火焰和炙热的木炭,煤炭发出红外线射到物体和人身上,加速他们的分子运动,从而温暖他们。

不过,壁炉的工作也伴有对流现象,这是造成壁炉效率不高的原因之一。火产生的主要热量存在于受热气体内。对流将这些气体通过烟囱排向户外,浪费了蕴含其中的热量。还有,上升气流可以从室内抽取超过火焰燃烧所需量的温暖空气并把它们吸入烟囱,造成屋内变得更冷。有些专家说传统壁炉能从室内抽取4~10倍于正常燃烧所需量的空气。

有的时候,对流导致的热量损失甚至超过辐射投递到屋内的热量,导致壁炉的负能效。户外温度越低,壁炉吸入的空气就越冷,效率也就越低。

三、如何正确使用真火壁炉的技巧和窍门。

如果您遵循几条简单的原则,操作一个传统壁炉并不是一件难事。首先,您要选择正确的燃料。尽量使用硬木,例如山核桃木,白蜡木(水曲柳),栎木和硬枫木。软木如松木,柏木和杉木不太适合用作燃木,它们烧得太快,发出的热量也比较少,而且这些树木含有较多的树油,燃烧后容易形成油状易燃物附着在燃烧系统的各个部分,既难以清理又容易引发火灾。其次,必须要确保所用的燃木是足够干燥的。木柴需要至少风干10个月,许多专家建议12个月,才能达到合格燃木所要求的低于20%含水率的水平。有个简单的办法来判断木柴是否足够干燥。将两段木柴相互敲击,充分干燥的木柴发出的声音比较空洞,潮湿的木柴发出的声音比较沉闷。干燥的木柴颜色较深,在末端截面上有裂痕和缝隙。新砍伐的木柴颜色偏白偏黄。要避免燃烧潮湿或者腐烂的木柴,严禁在壁炉中焚烧垃圾,纸板箱,胶合板,刨花板或者经化学处理过的材料。

您需要用引火物——易燃的小木条或者刨花,来生火。在炉排上堆放几块劈好的木柴,在其上下和周围摆放一些引火物。在用废报纸点燃引火物之前请确保风门处于打开状态。不要用太多的报纸,因为上升气流可能把燃烧的碎片吸入烟囱并带到屋顶。严禁使用汽油,打火机油或者丁烷等有机燃料生火。

当火被点燃后,您也许还会碰到烟和废气进入室内的问题。造成此问题的原因之一是房屋太过密封。如果没有足够大的通道引入户外空气来弥补被烟囱抽走的空气,屋内可能形成负压,造成局部真空。外界的高气压强迫户外空气顺着烟囱进入室内以减少内外压差,平衡内外气压,这就造成了屋内烟气四溢的结果。解决的办法是把靠近壁炉的窗户稍微打开引入外部空气,或者增加建筑物的通风口。

四、另外,还需要注意以下几点:

1、在炉膛中保留几厘米厚的灰烬有助于反射热量,同时形成了一层柔软的铺垫,有利于木柴的充分燃烧。

2、如果风门是可调节的,随着炉火逐渐熄灭,逐渐关小风门,这既可以保持一定的抽力,又可以防止冷空气顺着烟囱倒灌到炉膛内,但在炉火完全熄灭之前不要把风门完全关闭。

3、如果壁炉装有玻璃或者金属制成的炉门,在睡觉前务必要确保关闭炉门。

无论你如何小心地操作一个传统壁炉,大部分的热量都将通过烟囱损失掉。下面我们研究一下几种可以提高壁炉效率的技术和方法。有两个主要的办法可以显著提高壁炉的效率。一个是利用对流和辐射来捕获火所发出的部分热量。有的壁炉安装有一个内置的热交换器——一排围绕在壁炉较热部分的管道,室内空气可以在这些管道内循环。空气循环既可以是被自然的空气对流驱动,也可以被风扇强制驱动。流过管道的空气吸收热量然后将这些热量带回到室内。

第二个办法是部分地挡住壁炉的开口来限制不必要的空气进入烟囱。通常使用钢化的耐高温玻璃来制作炉门来实现此目的。可调节的进气风门可以控制进气量,保证让足够的空气进入壁炉帮助燃烧。

下面是一些实现上述两种技术的具体办法:

管状栅栏是一组在火焰背后弯曲并延伸到炉膛顶部的开口管子。室内空气从底部被吸入,加热,然后返回室内。管状栅栏可以从壁炉中榨取更多的热量。

玻璃炉门在有效地减少了被抽入烟囱的空气的同时还允许您观赏美丽的火焰。玻璃炉门的缺点是它阻碍了进入屋内的热量,因此仅仅是小幅提高了壁炉效率。

嵌入式火炉(安装在传统壁炉里面的炉子)本质上是一个金属盒子,通常装有玻璃炉门。它们装有由一系列管道构成的热交换器,允许室内空气在其中流动并吸取火炉的热量。嵌入式火炉通常需要烟囱装有全不锈钢的烟道内衬,而不是简单地与现有的烟道连接。嵌入式火炉的发热量能够达到传统开放式壁炉的五倍之多。

有的业主更倾向于利用燃木火炉(也叫柴炉)的高效率,他们把火炉放在壁炉地面上,把火炉的烟道通入壁炉原有的烟囱。这样做他们损失了开放式壁炉的乐趣但获得了能源利用的高效率。

如果你在寻找一个既高效又可以欣赏到跳动火焰的壁炉,你可以考虑燃气壁炉。你不能在里面烤红薯,但你将得到清洁和方便的热源带来的种种好处。

现代的燃气壁炉不排放任何烟,燃烧产生的废气通过安装在墙壁上的排气管直接排到室外而不需要烟囱。它的内部装有供室内空气流动的管道,可以将热量最大限度地传递到室内。壁炉包括一堆不可燃烧的假木柴,覆盖在燃气出口上方,火焰在玻璃门后面燃烧。它通过辐射和对流两种方式传递热量,并且提供类似于开放式壁炉的使用体验。当然,燃气壁炉的火焰与真正的木柴燃烧生成的火焰还是有明显区别的,燃气生成的火焰缺乏跳跃感,显得比较呆板,也没有燃木火焰那种金黄和橘色混杂的独特色调。

燃气壁炉的一个好处是有助于降低供暖成本。它使你最常活动的区域保持较高温度,你可以把供暖系统的温控器调低使其他不常用的房间温度降低一些。这样既可以使你感觉温暖舒适,又可以让供暖锅炉休息一下。绝大多数燃气壁炉采用封闭式燃烧,它们的炉门装有垫片,隔绝任何空气。燃烧所用的空气是通过专门的管道从屋外抽取,因此不会将温暖的室内空气抽到室外。如果你想在已经装修好的房屋里安装壁炉,燃气壁炉会是一个不错的选择。由于它不需要厚实的砖石地面和烟囱,可以轻松地完成安装。你不用牺牲太多的地面但还能观赏到火焰。你也可以购买燃气的嵌入式火炉,把它装入现有的传统壁炉内部,获得更高的能源利用效率。跟燃木火炉相比,燃气壁炉使用可伸缩弯曲的烟道,可以蜿蜒穿过砖石烟囱。

由于天然气燃烧非常干净,市场上甚至还有不需要排放废气的燃气壁炉,燃烧的最终产物,二氧化碳和水,随着壁炉产生的热量一道进入室内。尽管高效,但还是对此存在争论。在一个密封的房间,免排型的燃气壁炉有可能耗尽室内氧气或者产生过多的潮气。美国肺病联合会提醒消费者小心免排型燃气壁炉产生的排放物。

燃气壁炉容易使用而且所需的维护甚少。有些壁炉配有遥控器,你可以从房间的另一端操作壁炉。你需要偶尔清除沉积在“原木”上的灰尘,烟灰和积碳,还要确保炉门密封圈完好无损。无论任何形式的燃气壁炉,如果你闻到燃气味儿,立即关闭燃气阀门并打电话给专家需求帮助。

由于有真实的火焰,所有的壁炉,包括燃气壁炉,多少都有些危险。在下面我们将讨论如何安全地使用壁炉。

根据美国消费品安全协会的数据,全美每年约有25000起由壁炉和烟囱引发的火灾,造成至少10人死亡。壁炉引起的危险有如下几方面:

1、火花溅落到室内的地毯和家具上;

2、可燃物距离壁炉过近;

3、烟囱失火;

4、一氧化碳泄漏进入室内;

5、烟尘中的有害颗粒;

正确地操作和日常例行维护可以最小化这些危险,让你安全地使用壁炉。例如,每年的例行检查是必须的。如果你足够专业,你可以自己检查壁炉和烟囱系统。烟囱的状态是否完好?是否有明显的泄漏或者污垢?烟道是否有雨帽?风门能否完全封闭烟道?

专业的烟囱清扫工可以实施壁炉和烟道的内部检查,找出系统内部或者结构方面存在的问题。他也可以在木馏油可能造成危险之前将其清除。木馏油是一种冷凝在烟道内壁上的易燃混合物,是木柴不充分燃烧的产物。当它累积到一定厚度(>1.5mm),容易引发烟囱失火,导致烟囱损坏并可能使火势蔓延到房屋的其他部分。

要记住,开放式的传统壁炉经常会使烟倒灌进入屋内。这些烟尘中的颗粒有可能加重那些患有呼吸系统疾病(例如支气管炎和哮喘)病人的病情。

长时间呼吸带有这些颗粒的空气有可能导致肺部疾病,老年人和儿童是易感人群。为了降低这方面的风险,你应该这样使用传统的开放式壁炉:

1、使所有易燃物品与壁炉保持足够的安全距离;

2、使用火帘阻拦飞溅的火花;

3、在烟囱顶端安装火花捕捉器防止屋顶失火;

4、把灭火器放在容易拿到的地方;

5、在房屋的每一层安装烟雾报警器和一氧化碳报警器;

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