Камни для печи в баню: породы, какие выбирать, как укладывать, где взять

Содержание:

Как быть с физико-химией?
Породы камня для бани
Правда и мифы о камнях
Противопоказания
Камни в баню задаром
Укладка камней в каменку
О соляной бане

Автор: Колесников Юрий Фёдорович, инженер-теплоэнергетик*

Правильно выбрать камни для печи в баню, уложить их в каменку, ухаживать за камнями в банной печи и своевременно менять их – непременные условия благотворного воздействия банных процедур на организм. К сожалению, во многих популярных источниках по этому вопросу полно непроверенной информации, расхожих мифов, произвольных измышлений и откровенной, мягко говоря, неправды. Настоящая статья – попытка свести воедино достоверные сведения и камнях для банной печи. Мы надеемся, что изложенное в ней позволит вам правильно подобрать камни в баню и получить в ней легкий, мягкий, густой и полезный пар.

Как быть с физико-химией?

Хороши ли данные камни для банной печи, определяется рядом параметров соотв. горной породы:

Теплоемкость определяет, как долго банная печь способна держать пар без догрузки топлива;
От теплопроводности зависит время прогрева бани и расход топлива/электроэнергии на него;
Химический состав горной породы говорит, будет ли данный камень в бане с медицинской точки зрения полезен, вреден или нейтрален;
От поверхностной прочности камня и его коэффициента термического расширения ТКР зависит, не будет ли этот камень в бане пылить;
Массовое влагопоглощение дает глубину «вдоха» камня;
Скорость влагопоглощения задает время «вдыхания» камнем влаги;
Обменная пароемкость определяет, сколько пара камень «выдохнет» и какая доля поглощенной им влаги останется в массиве камня;
От скорости паровыделения зависит время «выдоха» камня;
Плотность данной горной породы задает объем и вес закладки камня в каменку. Рекомендуемое значение 6 кг камня на 1 куб. м парилки получено для плотности породы 2,75 г куб. см.

Все эти величины находятся в сложной взаимосвязи. Напр., тяжелый камень с низкой теплопроводностью может держать пар дольше и лучше, чем легкий большой теплоемкости и теплопроводности. Чтобы точнее с этим определиться, надо массовую теплоемкость из справочника пересчитать на объемную, но хватит ли мощности печи, чтобы прогреть толстую каменную закладку? Поверхностная прочность, кроме ТКР, определяется модулями Юнга, сдвига и коэффициентом Пуассона. Совместно с термостойкостью камня от них зависит и время его жизни в бане. Оно также зависит от пористости камня, и от нее же – влагопоглощение и парооотдача, а их скорости – от микроструктуры породы. И это еще далеко не все.

Наконец, легкость, мягкость и густота пара. Последнюю еще можно выразить в абсолютном (в г/куб. м) содержании водяного пара в воздухе, но первые два понятия субъективные. Один и тот же человек тот же самый пар может воспринимать по-разному в зависимости от своего самочувствия и настроения. Отсюда понятно, что «вычислить» самый правильный камень для банной печи на сегодняшний день нереально. Придется обращаться к эмпирике – вековому опыту специалистов банного дела, но сообразуясь и с точными данными, чтобы рекомендации истинных мастеров отличить от измышлений тех, кто только выдает себя за таковых.

Породы камня для бани

В этом разделе за основной критерий проверки доброкачественности камня определенной породы принято отношение ее теплопроводности к теплоемкости, умноженное на плотность камня; назовем его условно банным качеством. Оптимальное влагопоглощение взято до 0,8% по массе. При таком подходе камни для каменки разных пород образуют довольно естественные группы и вымыслы сразу бросаются в глаза. Камни, вписывающиеся в группу, оказываются и соответствующими авторитетным рекомендациям.

Талькохлорит

Талькохлорит (стеатит, камень жировик)

Он же талькокарбонат, талькомагнезит, стеатит, жировик, мыльный камень, огненный камень, печной камень, горшечный камень – вот сколько синомимов! И все благодаря действительно замечательным свойствам. В геологии и минералогии для этого минерала употребляется название стеатит, т.к. его состав непостоянен. Физико-механические параметры талькохлорита таковы:

Температура плавления 1630—1640 градусов Цельсия.
Цвет – без посторонних примесей от светло до темно-серого, см. рис. справа.
Массовая теплоемкость 0,98 кДж на кг на градус Кельвина (K).
Теплопроводность 6 Вт/(м на K).
ТКР 0,001%/ K.
Твердость 1-5,5 по шкале Мооса.
Плотность 2,75 г/куб. см.

Примечание: для краткости и потому, что возможности использования спецсимволов в интернете ограничены, значения величин, указанные в списке, далее для других камней даются без обозначений размерностей; подразумевается, что они те же.

Банное качество – 16,835, это рекордная величина. Пористость, влагопоглощение, парооотдача и поверхностная прочность зависят от прочности образца по Моосу, которая варьирует в очень широких пределах: 1 – царапается ногтем; 5,5 это твердость стекла. Талькохлорит в общем тем тверже, чем темнее. Светлый стеатит в открытой каменке может пылить.

Стеатит в банной печи нагревается умеренно долго, но дает продолжительный мягкий пар. Легкий или ядреный – по вашему усмотрению; «жгальте» печку, как хотите, стеатит термостоек. Традиционные финские камни для печи в сауну именно стеатитовые. Для русской бани пригоден темный в комбинированную каменку, т.к. у самого твердого талькохлорита влагопоглощение более 2%.

Талькохлорит органофилен, т.е. поглощает из воздуха пары жиропота и пр. органику. Это, с одной стороны, хорошо – воздух очищается; с другой – талькохлорит в бане живет не более 3-4 лет, а потом довольно дорогие камни нужно менять. Кстати, то, что талькохлорит добывается только в Финляндии – коммерчески ориентированная дезинформация. Промышленных месторождений стеатита в мире более 20, и уральский талькохлорит ничуть не хуже финского.

Цветной талькохлорит нужно брать с разбором. Все теплые оттенки однозначно бракуются из-за примесей железа (см. также далее). Зеленоватый стеатит может содержать также железо и/или соединения тяжелых металлов, что выясняется только лабораторным анализом. Слегка голубоватый стеатит пригоден в баню безусловно.

Дунит

Камень дунит

Этот минерал относится к группе перидотитов, содержащих от 44% оливина и мало окиси кремния SiO2. Т.е., вероятность появления в воздухе бани особенно вредной силикатной пыли минимальна – дунит содержит до 90% оливина. Зеленоватый оттенок дунита (см. рис. справа) обусловлен соединениями хрома и меди, в бане безвредными. Параметры дунита:

Плотность 3,28.
Теплопроводность прим. 2,3.
Теплоемкость ок. 1,2.

Банное качество – 9,05. Влагопоглощение близко к оптимальному, около 0,8%, не органофилен. Довольно дорог, но и долговечен: при регулярном несложном уходе способен прослужить в бане более 10 лет благодаря малой пористости. Поверхностная прочность и стойкость к термоударам высокие, не пылит. Дунитовые камни для печи-каменки русской бани наиболее подходящи, т.к. не боятся наддачи ледяной водой. Пар благодаря оптимальному дыханию дает пар от легкого мягчайшего до жгучего; тут все зависит от печи и режима пользования ею.

Примечание: в продажу для бань дунит часто идет как перидотит или перидот. По составу и свойствам эти минералы близки, но перидотиты это название группы минералов, а перидот, он же хризопраз – полудрагоценный камень, см. рис. Ограненный зеленый перидот не сразу отличит от изумруда и специалист-ювелир.

Камень перидот

Поддача, подача и наддача

Воду в каменку в бане не поддают. Поддают в бане пару. Чтобы пару поддать, воды в каменку можно подать или наддать. Подают воду аккуратно, не толстой струей из ковша. Пар от подачи воды образуется и расходится по парилке постепенно. Наддают, сразу выплеснув из ковша все: толчок от волны пара физически чувствуется телом. Парильщики-гурманы наддают квасом (натуральным, не консервированным) или слабым настоем березовых либо липовых листьев, чтобы дух древесный, как говорится, до костей пробрал. Наддача березовым настоем тонизирует; липовым расслабляет.

Базальт

Самый дешевый банный камень и очень долговечный вследствие высокой поверхностной прочности, небольшого ТКР и низкой истираемости. Базальтовая загрузка каменки выдерживает до необходимости замены свыше 1000 банных циклов на жгучем пару (ок. 40 лет, если париться еженедельно). Однако брать базальт для бани нужно с большим разбором, т.к. его коэффициент пористости колеблется в пределах 0,6-19, а влагопоглощение соотв. 0,15-10%.

Для каменки в баню пригоден оливиновый базальт – темный, тяжелый, с мелкозернистым изломом, слева на рис. Зеленоватый базальт со слегка раковистым изломом (в центре) нужно проверить на пригодность аналогично самособранной гальке (см. далее). Серый пористый базальт (справа на рис.) непригоден для бани абсолютно.

Разновидности базальта

Теплоемкость и плотность базальта довольно велики, 0,84 и 2,52-2,97 соотв. Теплопроводность базальта сильно зависит от содержания в нем оливина, но банное качество в лучшем случае еле-еле 6,5-7. Дышит базальт очень медленно, пар дает жестковатый. Поэтому из недорогих банных камней в парилке бани, особенно русской, более используются его интрузивные родичи – габбро и диабаз.

Примечание: интрузивные магматические горные породы вклинились в вышележащие пласты, но до поверхности Земли «не дотянулись», расплавленными с воздухом не контактировали и не вскипали от выделения содержащихся в них газов, как изверженные (эффузивные). Поэтому камни интрузивного происхождения плотнее, ровнее дышат и по всем прочим параметрам для бани предпочтительнее.

Габбро и диабаз

Эти камни минералогически близкие родственники, потому и параметры их сходны: плотность 2,78-3,3, теплопроводность 1,71-2,9, теплоемкость 0,78-0,93. Банное качество, соотв., в пределах 5,1 – 12. Значения его до 7-8 присущи более темному на вид габбро (слева на рис.), а большие – более светлому диабазу (справа). Однако влагопоглощение габбро (0,12-2,2%) ближе к оптимальному, чем у диабаза (ок. 0,04%). В общем, хотите густой пар помягче – берите габбро, а желаете парку пожестче – диабаз.

Камни габбро и диабаз

В продажу габбро и диабаз, отобранные для бани, идут под собирательным названием габбро-диабаз, такие камни дороже. Общего у габбро с диабазом и органофильность, поэтому они, как и стеатит, очищают банный воздух и служат недолго, 2-3 года.

Примечание: самостоятельно добывать габбро-диабаз не надо. Из-за той же органофильности природные габбро и диабаз бывают насыщены битуминизированной органикой, что с виду распознать невозможно. А нагреть такой камень – вонь пойдет.

Правда и мифы о камнях

В последнее время в продаже появилось немало дорогих камней для бани, в описаниях которых правда и вымысел переплетаются причудливым образом. Некоторых из модных банных камней… просто нет в природе! Так что нужно разобраться и с этим вопросом.

Жадеит

Камень жадеит

До 1863 г. жадеит (см. рис. справа) считался разновидностью нефрита. Потом выяснилось, что и них разные происхождение, химический состав и структура. Тот и другой – полудрагоценные камни и потому очень дороги. Почему некоторые любители попариться буквально с ума сходят по жадеиту, игнорируя нефрит, неведомо. По плотности (3,3-3,65) оба они превосходят стеатит; по теплопроводности (1,8) и теплоемкости (0,88) уступают ему. Отсюда банное качество 7-8, что весьма средне.

Эзотерические свойства нефрита и жадеита различали уже древние китайцы – в пользу нефрита. Научная медицина подтверждает выделение жадеитом в бане соединений метакремниевой кислоты с металлами – микроэлементами, но показаний на него пока не дает.

Что еще несомненно в жадеите – долговечность в бане до 20 и более лет по причине исключительно высокой вязкости и большой поверхностной прочности. Жадеит в каменке не пылит в любом режиме пользования печью. В общем, жадеит как банный камень вроде Мерседеса как автомобиля: ездит хорошо, но и денег «за звездочку» берут от души.

Кварц и кварциты

Монокристаллический пьезокварц это чистая двуокись кремния SiO2. Пьезокварц – редкий и очень дорогой минерал. В природе кварц встречается во множестве разновидностей, из которых только драгоценных камней насчитывается ок. 20 (!). Аметист, халцедон, морион и гелиотроп – тоже кварцы.

В каменки кварц загружают в виде белого непрозрачного поликристаллического кварца или кварцита. Что точно для них подтверждено, так это выделение при термоударах озона вследствие пьезоэффекта. Озон в микродозах безвреден и хорошо очищает воздух в т.ч. от ненужных ионов, чего камни-органофилы не могут.

Поликристаллический кварц и кварцит

Однако кварц и кварцит, несмотря на температуру плавления SiO2 в 1770 градусов Цельсия и ничтожный ТКР, в каменке банной печи за 1-2 года приходят в негодность, выделяя все это время очень вредную силикатную пыль. Помещать кварцевые камни в закрытую каменку (см. далее) смысла нет, т.к. тогда и от озона толку не будет. А что касается банного качества, то оно у кварца не более 7, а из-за влагопоглощения до 0,1% пар от него всегда жестковат. Кроме того, природный кварц почти всегда содержит желтоватые включения (см. рис. справа), свидетельствующие о наличии соединений железа, см. далее.

Малиновый кварцит

Объяснить увлечение кварцевыми каменками можно, если просмотреть рекламные материалы: там усиленно продвигается малиновый кварцит. Другое название – шокшинский кварцит, по названию одного-единственного месторождения в Карелии. Это очень красивый и дорогой камень. Его окраска обусловлена ионами хрома, который в бане вроде как безвреден, но соединений хрома без примеси железа в природе не бывает. В остальном это тот же кварцит. В общем выходит, что малиновый кварцит в бане это нечто вроде процессоров Intel Itanium, которыми реальный пацан из анекдота 90-х облицевал себе сортир вместо плитки. Братва, кстати, не поняла: «Мелковато. И цвет мрачноват».

Порфирит и хромит

Вот этих-то камней в природе и не существует. Порфириты – собирательное наименование минералов самого различного химического состава и с разными физическими свойствами т. наз. порфиритовой структуры: довольно крупные кристаллы вкраплены в мелкокристаллическую массу. Хромит тоже собирательное название для минералов, окраска которых вызвана примесями хрома. То и другое наименование к употреблению в научной литературе не рекомендованы, а на фото в рекламных материалах под ними чаще всего фигурирует что-то, похожее на цветной стеатит, жадеит и шокшинский кварцит. Судя по ценам – подделки.

Противопоказания

Далее у нас по плану самостоятельная добыча камней для бани в природе. Поэтому сначала нужно сказать, какие брать нельзя. Во-первых, гранит. Основные компоненты любого гранита (слева на рис.) – кварц, о котором уже сказано, полевой шпат и слюда. Всегда в граните есть и железо, даже если он без малейшего красного, коричневого или желтого оттенка, а также довольно много кристаллизационной воды. Все это вместе, реагируя при нагреве, выделяет в воздух летучие соединения железа. Кто хоть раз пробовал «железный» пар, оставляющий во рту кислый привкус, а после бани головную боль и общую разбитость, повторения вряд ли захочет. Все банщики прекрасно знают, что при подаче/наддаче воды она не должна попадать на железо и обычную сталь.

Природный камни и керамический суррогат, непригодные для бани

Кроме того, гранит – горная порода повышенной естественной радиоактивности. В санитарные нормы для строительства она чаще всего укладывается, но в бане из гранита может выделяться продукт распада радионуклидов радиоактивный газ радон. Который и вне бани – это очень плохо.

Кое-где можно найти красивые включения в породу или целые камни с блеском сусального золота, нередко вводящие в заблуждение неопытных геологов-любителей, в центре на рис. Это – пирит, соединение железа с серой. При нагревании пирит выделяет сернистый ангидрид. Природный пирит – сырье для производства серной кислоты. Отсюда следует, что в бане пирит желателен не более чумной крысы.

Наконец, любители бани иногда пытаются заполнить каменку изделиями из электрофарфора. Привлекательны по размерам и форме орешковые изоляторы для антенн (справа на рис.), но результат оказывается неутешительным. Электрофарфор совершенно не дышит, а каменке глазурь на нем быстро трескается, и куски фарфора начинают сильно пылить.

Камни в баню задаром

Камни для бани в природе лучше всего искать на сухих возвышенных местах; оттуда берутся т. наз. полевые или пашенные валуны. Лучшие – моренные валуны и галька, оставленные когда-то отступающим ледником и разнесенные потоками талых вод из него далеко к югу. Моренные камни окатаны и чаще всего слегка уплощенной формы, что идеально для укладки в каменку, см. далее. Отбирать нужно камни размером 7-15 см для печи на органическом топливе и до 7 см для электрической печи. Весь цикл проверки (см. ниже) моренные камни чаще всего проходят без сучка, без задоринки, т.к. за тысячи лет природа полностью очистила их от всего, что может выделиться в парной.

Примечание: искать моренную гальку вблизи опор ЛЭП – не досужая выдумка. В СССР, действительно, делать подсыпку под опоры ЛЭП полагалось из отборной моренной гальки. Только опора – источник камня – должна стоять на неосвоенной земле, иначе камни могут оказаться пропитанными сельхозхимией.

Пригодность для бани речной и морской гальки зависит от ее происхождения. Галька, не вымытая из ледниковых отложений, а обвалованная водой в историческое время, испытаний на пригодность в баню может не выдержать. Поэтому из естественных залежей гальку на проверку нужно брать сразу серую, хорошо окатанную, без пор, щербин и посторонних включений. Набрать такой и на богатой россыпи, да еще и подходящего размера (1-2 кулака), не так-то просто (показано зелеными стрелками на рис.); иногда легче бывает найти большой пашенный валун и расколоть.

Россыпь речной гальки

Проверка природной гальки на пригодность в каменку банной печи производится в 4 этапа. Сначала все камни старательно, с нажимом, моем жесткой волосяной щеткой в 2-3 сменах чистой воды без мыла или каких-то еще моющих. Это нужно, чтобы удалить рыхлые частицы коры выветривания (эрозии). Из вымытых камней отбираем 2-6 самых неказистых, сколько ляжет на дно эмалированной кастрюли, ведра или выварки (тоже эмалированных).

Примечание: таким же способом раз в полгода-год моют камни из каменки банной печи.

Теперь греем в указанной посуде воду до бурного кипения и даем покипеть ей 10-15 мин, чтобы из воды вышли растворенные газы. Гасим огонь или снимаем с него посудину с водой, даем угомониться кипению. В полученный крутой кипяток опускаем камни. Если из любого пошли пузырьки или сразу начала расходиться муть, бракуется вся партия: источник россыпи – жила негодного камня.

Следующий шаг – накрываем посуду крышкой и даем воде с камнями остыть до комнатной температуры. Вынимаем камни, снова накрываем посуду и даем воде отстояться до полной прозрачности. Смотрим осадок: если разных оттенков серого – все в порядке, этот тест камни прошли. Слегка, чуть-чуть, голубоватый – еще лучше, в камнях есть полезные микроэлементы. Желтоватый, красноватый или коричневатый – партия бракуется из-за наличия в камнях железа. Зеленоватый – от греха подальше эти камни тоже бракуем. Зелень осадку могут придать соединения как микроэлементов, так и тяжелых металлов.

Последний тест общеизвестен: железную бочку наполняем до половины водой. Наполовину для того, чтобы облако горячего пара и, возможно, осколки камней, ушли вверх, а не ударили в стороны. Теперь раскаляем камни все по очереди в топке печи докрасна и бросаем в бочку. Которые целы остались – в каменку печи годятся.

Укладка камней в каменку

Как укладывать камни в банную печь, дискуссий идет много. Но многие спорщики почему-то забывают, что способ укладки камней в каменку банной печи зависит от типа ее каменки. Напомним на всякий случай, что есть банные печи-корзинки (для саун, поз. 1 на рис.), печи с открытой каменкой для любителей крепкого, но мягкого пара, поз. 2, с закрытой каменкой, преимущественно для легкого пара, поз. 3, и универсальные с комбинированной каменкой и подачей вторичного воздуха в газоход для дожигания отходящих газов, поз. 4; это лучшая конструкция банной печи.

Типы каменок банных печей

Укладка камней в каменку любой банной печи должна следовать 2-м принципам. Первый – крупные вниз, помельче наверх. Не опасайтесь нарушить конвекцию: от печи такой жар прет, что ее иногда приглушать приходится. Второе – между камнями должны остаться вертикальные промежутки, достаточные для обеспечения оптимальной конвекции воздуха. В этих же промежутках тепловое излучение нагретых камней несколько раз переотразится, прежде чем выйдет наружу. При таком условии его спектр станет более плоским, а скорость нарастания потока мощности излучения снизится. То и другое обеспечит мягкий пар, даже если камни в каменке весьма среднего качества.

Укладка камней с каменку банной печи

Как правильно уложить камни в печь для бани с нижним нагревом каменки (это все печи, кроме корзиночной), показано справа на рис. Камни в печь-корзинку с нагревом каменки изнутри укладываются по-иному, самыми обширными поверхностями к излучающей тепло поверхности печи. В этом, кстати, изюминка корзиночных печей: при относительно невысокой величине тепловыделения корзиночная печь может прогреть очень объемную каменку, достаточную для большой парилки. К сожалению, банная печь-корзинка годится только в сауну: наддавать ей в каменку по-русски нельзя, паром с ног сшибет.

Примечание: оптимальная высота слоя камней в каменке с нижним нагревом 20-25 см. Закрытую каменку можно заполнять мелкими, 5-8 см, камнями.

О соляной бане

Еще одно банное поветрие последнего времени – отделка бани т. наз. гималайской солью. Что это такое, см. видео:

Целебные свойства воздуха соляных пещер медикам известны давно и вполне объяснимы безо всякой мистики. Что касается гималайской соли, то ее действие определенно преувеличено всплеском популярности.

Во всяком случае, строить себе соляную баню нельзя. Гималайская соль остается благотворной при влажности воздуха до 40-50%. Далее атмосфера перенасыщается действующими веществами, а при 74% влажности на стенах выступает роса насыщенного соляного раствора – рапы. Ходить принимать оздоровительные процедуры нужно по направлению врача в профессионально оборудованную соляную баню, в штате которой обязательно должен быть специалист-бальнеолог.