Помпейская печь на колёсах вокруг узбекского казана

В последние годы неоднократно натыкался в интернете на сюжеты о самостоятельном строительстве небольших печек, которые в народе зовут помпейками. Эти печки имеют характерное внутреннее устройство, а своё название получили по месту их обнаружения во время археологических раскопок города Помпеи под Неаполем, засыпанного вулканическим пеплом ещё во времена Римской империи. Конструкция помпейки примечательна тем, что печные газы могут выйти в трубу только после того, как они обтекут сферический свод топки. Благодаря этому обстоятельству происходит интенсивная передача теплоты сгорания дров в теплоёмкий материал купола, который вместе с нагретыми стенками топки обеспечивает высокую плотность теплового излучения, направленного именно в зону пода печи, куда ставится приготовляемое блюдо. Печка позволяет при относительно небольшом количестве сжигаемых дров достигать и поддерживать в ней температуру до 400 С, что необходимо для качественного приготовления пиццы. Поэтому у любителей пиццы, которая является столь популярной не только в Италии, но и во многих других странах, сложилось резонное убеждение, что помпейка представляет собой лучший вариант дровяной печи для выпечки этого блюда.

Схема движения печных газов и основные соотношения размеров, определяющих каналы прохождения этих газов в печи показаны на следующем рисунке



Из схемы видно, что верхняя точка свода топки расположена значительно выше дымового порога, а высота входной арки печи сделана на несколько сантиметров ниже этого порога. Благодаря этому дымовые газы,поднявшись вверх и уперевшись в сферический свод, спускаются к дымовому порогу, огибают его, и, не доходя до входной арки, идут по кратчайшему пути на выход в короткую, но достаточно широкую трубу.

Тело классической помпейской печи обычно выкладывается из кирпичей, предпочтительно шамотных, а поскольку форма свода обязана быть сферической, то требуется много работы по их опиливанию. Есть варианты отливания корпуса печи по частям из глинозёмистого бетона или изготовления его из глины с последующим обжигом.

Для быстрого создания высокой температуры в топке и возможности длительного сохранения тепла поверх тела печи иногда монтируется утепляющий кожух из термостойких теплоизоляторов (базальтовая вата, перлит, вермикулит и т.п.)

Моё решение завести себе помпейку возникло после того, как возле второго выхода из загородного дома был построен примыкающий к нему просторный и высокий навес со сплошным мощением из толстой полимерпесчаной плитки, где удобно разместились пара столиков с креслами, диван-качалка, пластиковый комод, мангал и ещё оставалось много свободного места. Не хватало дровяной печи, в которой можно было бы готовить и сразу же подавать на стол так полюбившуюся домочадцам настоящую итальянскую пиццу.

Печку хотелось сделать достаточно компактную и мобильную, чтобы её можно было перемещать под навесом и поворачивать в зависимости от превалирующего во время готовки ветра. Поэтому решено было отказаться от обычно использующегося массивного постамента, а вместо этого изготовить ажурную металлическую этажерку на поворотных колёсах, которые используются для грузовых тележек. Сразу покажу, что получилось в итоге, а потом прокомментирую основные этапы постройки помпейки.



Классический процесс выпечки пиццы при температуре около 400 С занимает не более полутора-двух минут, поэтому на практике в домашних условиях целесообразно закладывать в печь за раз одну, максимум две заготовки. Иначе велик риск не успеть их вовремя повернуть или вынуть. С другой стороны, благодаря высокой скорости выпекания, для удовлетворения аппетитов даже большой компании, на мой взгляд, вполне достаточно компактной печи с диаметром пода порядка 60 см.
Плиту основания для такой печки я наметил в размерах 100х110 см. Вес нагреваемого ядра при толщине его теплоаккумулирующих стенок порядка 8-10 см принял около 200 кг. А общий вес печи вместе с этажеркой в пределах 400 кг.

Для утепления пода, собранного из положенных плашмя шамотных кирпичей, решил отлить из лёгкого керамзитобетона плиту толщиной около 15 см, а купол печи утеплить базальтовыми матами с толщиной слоя около 100 мм.

Самым сложным в продумывании конструкции будущей печки было определить, как изготовить сферический купол топки. Выпиливать несколько десятков заготовок из кирпича и затем медленно и аккуратно складывать из них на мертеле купольную сферу не хотелось, да и не было уверенности, что хватит квалификации. Возиться с изготовлением форм для отливки сегментов свода из глинозёмистого бетона тоже задача на любителя. В итоге решил, не мудрствуя лукаво, использовать вместо кирпича готовую сферу из серого чугуна. А именно, взять в качестве основы для купола узбекский чугунный казан подходящего размера и для увеличения теплоёмкости свода топки нанести на казан сверху толстый слой жароупорного бетона на портландцементе.
Чугун имеет хорошую теплоёмкость на уровне глиняного кирпича, мало окисляется в среде раскалённых печных газов, поэтому широко используется для изготовления бытовых дровяных печек. Основным недостатком этого материала для его применения по намеченному мной назначению является склонность к резкому увеличению коэффициента температурного расширения, которое наблюдается при разогреве свыше 500 С. Это явление сопровождается т.н. «ростом», когда изделие по мере охлаждения не возвращается к своим прежним геометрическим размерам. Рост чугуна достигает величин порядка 3%, что достаточно много. Поскольку в процессе эксплуатации температура в верхней части свода помпейки может повышаться до 600-700 С, то для предотвращения разрушения бетонной обкладки купола из-за высокого температурного расширения чугуна, пришлось заранее предусмотреть в конструкции бетонной обкладки свода печи систему температурных рассечек, о которой подробнее скажу ниже.
В продаже имеются чугунные казаны различной ёмкости и размеров. Начиная от маленьких с объёмом в несколько литров и до очень внушительных на пару сотен и больше литров. Соответственно ёмкости казана меняется и его диаметр, который у, например у казана на 225 л составляет 103 см. Поскольку уже был определён диаметр пода в 60 см, то исходя из этого размера подбирался и казан для её купола.



Итак, после изготовления этажерки, установки её на колёса, сварил над ней стальную коробку под размер основания печи и залил её почти доверху керамзитобетоном. Затем уложил топочный под, окружив его кругом из солдатиков - поставленных на попа стандартных шамотных кирпичей, обращенных боковыми гранями к центру круга. Промежутки между солдатиками заполнил жароупорным раствором, который использовал и во всех остальных частях печи: для изготовления бетонной обкладки купола, обкладки гильзы основания трубы и даже кладки входной арки. Состав этого раствора, который способен выдерживать температуру до 1100 С, следующий:

1 часть - портландцемент 500;

0,5 части - тонкомолотый шамот (порошок чистого шамота с возможной добавкой мертеля или порошка шамотной глины);

4 части - мелкий шамотный заполнитель (фракции до 2 мм).

Чугунный узбекский казан ёмкостью 50 л имеет по ободку внутренний диаметр 60 см и внешний диаметр примерно 61,5 см. Таким образом он идеально лёг в перевёрнутом положении на кольцеобразную площадку, образованную верхними торцами солдатиков. Высота свода от плоскости пода до верхней точки на внутренней поверхности казана составила 42 см, следовательно, соблюдая оптимальные пропорции помпейки, приведённые на первом рисунке, дымовой порог нужно расположить на уровне примерно 27 см. Кроме того, ширину дымового порога нужно делать равной ширине дымосборника под основанием выходной трубы, которую я выбрал из стандартного ассортимента в 110 мм. Сам же дымосборник должен быть несколько шире трубы. Исходя из этих геометрических требований, я срезал болгаркой край чугунного казана и приварил электросваркой к кромкам среза рамку из толстой катанки, к которой потом должна была плотно примыкать дверца, закрывающая топку. К этой рамке приварил пластинки из тонкой 0,8 мм нержавейки, которые закрыли образовавшийся над рамкой проём в теле казана и сформировали дымосборник. Входная арка печки была собрана из обычных печных кирпичей так, как это видно на фотографии её макета


Над раструбом дымосборника закрепил гильзу из нержавейки, в которую в последующем можно легко вставлять различные стандартные элементы дымохода диаметром 110 мм. А именно, отрезок прямой трубы для интенсивного протапливания печи или секцию трубы с поворотной заслонкой, если требуется регулировка горения.

После выкладывания входной арки пришёл черёд делать обкладку чугунного купола жароупорным бетоном. Проще всего это оказалось сделать путём отливки на нём последовательно сужающихся колец, используя в качестве опалубки полосу из тонкого листового металла шириной порядка 80 мм. При этом в ход пошли также обрезки шамотных кирпичей, оставшиеся от изготовления круглого пода, которые просто втопил в раствор в качестве крупного заполнителя


Температурные рассечки для нейтрализации разрушающего воздействия «роста»чугуна на бетонную обкладку сделал из полосок базальтового картона. В первую очередь положил такие прокладки на верхние торцы ряда солдатиков с тем, чтобы перевёрнутый чугунный казан при расширении мог легко скользить по этим торцам. На каждом кольце из жароупорного бетона, отливаемом вокруг чугунного купола, также сделал из базальтового картона поперечные рассечки, причём расположил их одна над другой, чтобы под распирающим воздействием купола пирамида из колец могла просто разделиться на вертикально разделённые сегменты.

На вершину казана нанёс слой жароупорного бетона примерно такой же толщины, какая получилась в среднем при обкладке других частей чугунного купола. Одновременно сделал бетонную обкладку вокруг гильзы основания трубы и дымосборника.


Остатками жароупорного раствора слегка заровнял ступени между кольцами бетонной обкладки и обложил купол помпейки матами из базальтового волокна. Поверх утеплителя пошли слой алюминиевой фольги и высечная штукатурная сетка, которую покрыл тонким слоем обычного цементного раствора.


Далее в качестве завершающего этапа решил затереть все цементные поверхности печки смесью чистого цемента с подмесом 6% коричневого красителя фирмы Sika.


Ну, и последним штрихом в строительстве помпейки было сверление канала в теле печки для установки промышленного термометра со шкалой до 450 град.С. Датчик термометра помещён в защитную гильзу длиной 20 см. Кончик гильзы я расположил как раз вровень с внутренней поверхностью одного из кирпичёй-солдатиков, стоящего на той стороне топки, где обычно не горят дрова, а выпекается пицца (см. второе фото в начале статьи).
По прошествии 3 недель после укладки жаропрочного бетона и оштукатуривания помпейки провёл её первую растопку. Неторопливо поднял температуру до 300 град.С. После того, как печка полностью остыла и постояла пару деньков, начал протапливать её уже в более интенсивном режиме. За полтора часа помпейка прогревается до диапазона 400-450 град.С и стабильно держит эту температуру до тех пор, пока в топке ещё догорают угли. При полностью погасших углях и при закрытой дверце температура опускается с этого уровня до 200-250 град.С в течение 5-7 часов.

После нескольких сеансов пользования печкой для выпечки пиццы, сопровождавшихся протопкой до 400 град.С, внимательно осмотрел помпейку изнутри и снаружи. Явных признаков ожидаемого расширения чугунного купола, а также каких-либо трещин или отслоений на поверхности печки не обнаружил.
PS. Практика показала, что применение заслонки на дымовой трубе абсолютно излишне. Регулировать ею чего-либо нет никакой необходимости. При условии, что дверца печи перекрывает приток воздуха в топку ещё до дымосборника, для выходной трубы достаточно короткого отрезка любой жаростойкой трубы.
PS1. Прошёл год. Печка прошла порядка 30 циклов разогрева до 300-350 град.
Выпечку пиццы разных видов, а также приготовление разных блюд из мяса, овощей и круп обеспечила в лучшем виде. Чугунина выглядит как в первозданном виде, вся поверхность топки изнутри чистая, аж сверкает. На внешнем корпусе не образовалось ни трещинки. Отсюда делаю вывод, что эксперимент с использованием чугунного казана с обкладкой из жаростойкого бетона вместо морокотного выкладывания свода топки из кусочков кирпича вполне удался.