ПАРАФИНОВАЯ ПЕЧЬ В ОДНОМЕСТНОЙ ПАЛАТКЕ

Парафиновые печки являются не самым распространённым нагревательным устройством твердотопливного типа, но в некоторых странах, где зима «теплая», применяются для обогрева небольших комнат при отсутствии в здании печного отопления. Такие домашние печки выпускаются серийно и отличаются тем, что содержат в своей конструкции тепловой аккумулятор в виде керамических элементов, а также металлический соединительный болт. В странах с холодной зимой парафиновые печки применяются главным образом для обогрева туристских и (иногда) рыбацких палаток в осенне-зимнее время. Заметим, что помимо парафиновых печек существуют также парафиновые горелки и «аккумуляторы».

Эффективность парафиновых печек как средства отопления палатки изначально вызывает сомнения. Разве можно нагреть воздух в палатке до комфортного уровня с помощью обычной свечи? Абсурд! С точки зрения физики – нет. Физики говорят, что в идеальных условиях с помощью одной бытовой свечи можно обогреть большой концертный зал. Идеальные условия — это отсутствие теплопотерь. Но теплопотери даже в 2х-слойной палатке огромные, и с помощью одной обычной свечи полноценно обогреть палатку, конечно, невозможно. Вот если свечей будет несколько.
Так есть ли смысл в туристской парафиновой печке? И если «ДА», то при каких условиях? Фишка заключается в игре слов. Использование термина «печка» сразу формирует определенные требования к нагревательному устройству, а именно — подъем температуры воздуха в палатке до комфортного уровня. Но если сформулировать иные требования, то можно устранить завышенные ожидания и сделать это устройство более привлекательным.
Парафиновая печка генерирует три вида тепла. Это конвекционное, инфракрасное (ИК) и контактное тепло. Конвекционное тепло повышает температуру воздуха во всей палатке. ИК тепло нагревает вещи, которые находятся рядом с печкой, в зоне доступности для ИК лучей. Контактное тепло работает на нагрев предмета, который стоит на печке (это может быть тепловой аккумулятор в виде ёмкости с водой). Другими словами, температура воздуха в палатке — не единственное, что мы можем получить от парафиновой печки.
Мой личный опыт использования парафиновой печки небольшой мощности в условиях одиночных лыжных походов с одноместной 2х-слойной палаткой говорит о том, что данная печка позволяет получить следующие «плюсы»:
• Немного подсохшая, но главное не задубевшая ходовая обувь с утра. Это не тот эффект, который дают две каталитические грелки (по одной в каждый ботинок), но вполне существенно.
• Сухие носки, перчатки и т.д. (с утра), подвешенные непосредственно над печкой (на расстоянии 30-40 см).
• Теплые батарейки и пр., подвешенные под потолок недалеко от печки.
• Работоспособные газовые баллоны (их не надо засовывать в спальник) и не замерзшая к утру вода.
• Отсутствие конденсата в зоне расположения печки, а при температуре до -10°С и во всей палатке (влажные стенки без снежной бахромы в дальнем углу).
• Довольно выраженный (для экстремальных условий) локальный тепловой комфорт в зоне расположения печки.
• За 1-2 часа (в зависимости от температуры «на улице») можно довести до кипения одну кружку воды или к середине ночи (когда начинается предутреннее падение температуры) можно нагреть около 1 л воды для грелки в ногах.
• При температуре «на улице» -10°С печка через 3 часа работы позволяет повысить температуру воздуха в дальнем углу палатки (10 см над полом) до -3/-5°С. При этом над печкой температура повышается до +15°С и выше. Тепловой комфорт напротив печки соответствует +5°С. То есть, вечером залезать в спальный мешок (и утром вылезать) можно без газовой горелки или примуса. При -20°С тепловой ареал сужается.
Неожиданным оказался психологический эффект парафиновой печки. Легкое гудение пламени в печке в сочетании с лучиками света, пробивающимися в отверстия приточной вентиляции, оказывают успокаивающий эффект и снимают подсознательную тревогу ночевки в зимнем лесу, сон становится глубоким.
Для меня этих плюсов достаточно, чтобы таскать печку весом 400 гр. и парафин из расчёта 90 гр. на одну ночь, а также тратить 30 минут на заготовку свечей при подготовке к походу. Не ожидая при этом, что температура воздуха в палатке от одной свечки будет такая же, как от каталитического обогревателя. При этом никто не запрещает одновременно использовать несколько печек или включить под утро какой-нибудь отопительный прибор типа газовой лампы, который благодаря наличию печки заработает «сходу» без проблем.
Как говорится – «каждый выбирает для себя». Для тех, кто заинтересовался устройством под названием «парафиновая печка», есть смысл ознакомиться с изложенной ниже информацией.
Конструктивно туристская парафиновая печка состоит из следующих элементов:
1. Емкость из металла, выполняющая функцию стенок печки. В нашем случае это большая консервная банка, в которой вырезаются вытяжные и приточные отверстия.
2. Свеча–таблетка большого размера. Обычная цилиндрическая свеча при работе в небольшом полузамкнутом пространстве сразу оплывает и гаснет. Долгоиграющих свечей–таблеток с толстым фитилем промышленность не выпускает.
3. Отдельные конструкции парафиновых печек имеют вытяжную трубу.
4. В зависимости от того, подвешивается печка над полом палатки или стоит на дне палатки, в конструкцию печки вводятся соответствующие элементы.

ВАРИАНТЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ СВЕЧЕЙ ДЛЯ ПАРАФИНОВЫХ ПЕЧЕК
Свечи могут транспортироваться в 3х вариантах.
1. В виде таблеток без чашек (могут сломаться).
2. В виде таблеток, расположенных внутри чашек.
3. В виде порошка, который под утро досыпается в одну действующую чашку (пока парафин находится в жидком виде). При этом фитили меняются каждый день.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Реальные опасности, которые присутствуют при использовании палаточных парафиновых печек, можно классифицировать следующим образом.
1. Опасность отравления отработанными газами.
При работе в небольших замкнутых помещениях без вытяжки любых устройств, в которых происходит сгорание или окисление топлива, существует опасность отравления отработанными газами. С точки зрения медицины принято различать следующие основные причины смерти в подобных условиях:
• Критическая концентрация угарного газа.
• Критическая концентрация углекислого газа.
• Критический недостаток кислорода.
Умереть можно по любой из вышеназванных причин, но ведущую роль играет угарный газ, хотя все три фактора действуют одновременно.
При оценке опасности отравления учитывается, что плотность угарного газа ниже плотности воздуха, плотность углекислого газа выше плотности воздуха. То есть, угарный газ удаляется через вентиляционные окна палатки, а углекислый газ скапливается на дне палатки. Если материал внутренней палатки «дышащий», углекислый газ диффундируют через стенки палатки в пространство между внутренней палаткой и тентом, и далее наружу (для этого в палатках с юбкой под тентом оставляется вентиляционное отверстие снизу). При наличии на стенках внутренней палатки и сетке вентиляционных окон конденсата удаления газов наружу не происходит.
При использовании парафиновой печки конденсата в зоне печки на стенке палатки и вентиляционном окне, расположенном рядом с печкой, нет, а значит, нет условий для накопления угарного и углекислого газа. Если свеча горит, значит в палатке достаточно кислорода, при недостатке кислорода свеча сразу гаснет.
Кроме вышеназванных газов (угарный и углекислый газ) при сгорании парафина в небольшом количестве выделяются и другие продукты горения углеводородов — так же, как при горении бензина и газа. Эти вещества помимо всего прочего являются источником неприятных запахов.
2. Опасность взрыва. Это потенциальная, но маловероятная опасность.
При использовании парафиновой печки в нормативном варианте взрыв парафина исключен. Взрыв возможен в том случае, если произошло самовозгорание парафина внутри печки, а пользователь, находящийся в паническом состоянии, «догадался» залить печку иди чашку со свечой водой или (что то же самое) выбросить полыхающую чашку с парафином на снег в тамбур палатки.
С тем, что такое взрыв парафина, можно ознакомиться в следующем материале.
Федосеев С. Самовозгорание парафина и взрыв.
https://vk.com/@club_vigit_vragam_nazlo-samovozgoranie-parafina-i-vzryv.
3. Опасность пожара.
Данная опасность является реальной в случае игнорирования пользователем элементарных правил пожарной безопасности. Потенциально пожар может возникнуть по следующим причинам.
• Самовозгорание парафина внутри печки.
При этом пламя может вырваться из печки через вытяжные отверстия и перекинуться на легко воспламеняющиеся ткани. Самовозгорание исключено при нормативной эксплуатации печки, но возможно при экспериментах, например с количеством свечей в печке или диаметром свечи.
Самовозгорание легко устраняется. Например, можно «тряпкой» обернуть нижнюю часть печки и тем самым перекрыть приток воздуха. Для этого подобная «тряпка» должна лежать наготове рядом с печкой, если вы решили начать эксперименты.
• Опрокидывание печки.
Опрокидывание печки не влечет за собой последствий в виде пожара, если чашка с парафином осталась на месте. Опрокидывание чашки с парафином также не влечет за собой последствий в виде пожара, так как фитиль при опрокидывании печки сразу гаснет.
Опасно только смещение чашки с горящей свечой после опрокидывания печки с последующим попаданием в зону свечи легко воспламеняющихся материалов, в частности ткани ветровки, спального мешка и т.д. при наличии на данных тканях водоотталкивающей пропитки. Другими словами, в обращении с парафиновой печкой следует соблюдать те же правила пожарной безопасности, что и при работе в палатке с примусом или газовой горелкой.
4. Опасность ожогов.
Опасность ожогов и прожигания тканевых изделий при использовании парафиновой печки приблизительно такая же (несколько меньшая), что и при использовании бензинового примуса и газовой горелки.

ПАРАФИНОВАЯ ПЕЧКА С ТРУБОЙ
В процессе анализа имеющегося в интернете материала я обратил внимание на разработки, в которых продукты горения отопительных приборов типа керосиновых ламп, парафиновых печей и т.д. выводятся из палатки наружу через трубу. Это позволяет снять проблему отравления отработанными газами и проблему неприятных запахов в палатке.
Первые эксперименты показали, что при низких температурах эффективность печки с трубой как нагревательного устройства весьма незначительна. Очевидно, что большая часть тепла, образующегося при работе печки с трубой, в буквальном смысле «вылетает в трубу» вместе с нагретым воздухом. В такой ситуации закономерно возникла идея вывести трубу не «наружу», а в тамбур палатки. В этом случае нагретый воздух выходит из печки в пространство между внутренней палаткой и тентом, и далее наружу через вентиляционные окна тента. При этом создается тепловая прослойка между внутренней палаткой и тентом, что снижает теплопотери внутренней палатки.
Через полгода экспериментов (бывало всякое, слава богу, что не сгорела палатка и сам не получил ожоги) удалось выйти на определенную конструкцию парафиновой печки с трубой и соответствующую рабочую технологию.
На фото представлены три типа печек, которые остались в эксплуатации после экспериментов. На фото № 1 труба вставляется в отверстие в печке без фиксации (конструкция №1). Это самая простая конструкция парафиновой печки. На фото № 2 (конструкция №2) труба вставляется в печку через Г-образный фитинг, который фиксируется в определенном положении при помощи контргайки и холодной сварки. На фото № 3 отражена конструкция №3, состоящая из 2х печек с общей вытяжной трубой.



Базовым походным вариантом по совокупности эксплуатационных качеств в итоге стала конструкция №2.
КОНСТРУКЦИЯ ПЕЧКИ
1. Объем печки (это банка из-под ананасов или персиков) составляет 0,9 л.
При меньшем объеме банки и диаметре фитиля 4 мм парафин самовоспламеняется (то есть, горит не фитиль, а вся поверхность парафина), что создает определенные угрозы. При большем объеме металл банки прогревается незначительно, что влияет на характеристики ИК тепла и нивелирует потенциал печки как средства нагревания воды.
2. Выводящая труба длиной 30 см выходит из печки на уровне 25-30 мм от крышки банки. Труба выходит в тамбур палатки через замок-молнию внутренней палатки. При этом участок трубы, контактирующий с замком, изолируется двумя слоями стеклоткани или брезентовой ткани.
3. Диаметр выводящей трубы должен соответствовать диаметру фитиля. Например, для фитиля диаметром 4 мм необходима выводящая труба с внутренним диаметром 20-30 мм. Если диаметр трубы меньше 20 мм, печка на этапе выхода на рабочий режим может работать нестабильно, свеча часто (например, при порывах ветра) гаснет. Если диаметр трубы составляет 40 мм, печка хуже прогревается (тепло слишком быстро выводится из печки наружу).
4. Угол наклона трубы должен составлять 30-45° (либо труба должна быть Г-образной), при меньших углах наклона печка может работать нестабильно, вплоть до того, что при сильном ветре может возникнуть противоток воздуха. Противоток выражается в том, что воздух начинает засасываться в печку через выводящую трубу и выходить в палатку.
5. В целях предотвращения падения печки набок под весом трубы, в конструкцию печки введены два мебельных уголка размером 80*80*18*2 и 30*20*25*2 (что было). Уголки закрепляются при помощи гаек «с рожками» и при разборке печки переводятся в транспортировочное положение.
6. Фитиль изготавливается из крученого жгута, который располагается в ножке особой конструкции. Диаметр фитиля составляет 4 мм. Фитиль меньшего диаметра не способен прогреть печку объемом 0,9 л, фитиль диаметром 6 мм в банке объемом 0,9 л вызывает самовоспламенение парафина.
7. Ножка фитиля (самая капризная часть парафиновой печки) должна обеспечивать поступление жидкого парафина к телу фитиля, что при низкой температуре может стать проблемой. Для решения данной задачи ножка должна иметь прорезь в стенке металлической основы, при этом тело фитиля не должно быть плотно сдавлено ножкой со всех сторон. Фото 4 и 5.

Ножка данного фитиля изготавливается из фольги алюминиевой банки из-под Колы (пива) и шайбы под болт М5-М6.

Данная ножка фитиля изготавливается из мебельной усовой гайки (М5-М6), в которой болгаркой (диск 1 мм) прорезана щель.
8. Диаметр банки, используемой для печки, составляет 100 мм. Внутрь банки помещается свеча–таблетка в чашке. Диаметр чашки (низкая или обрезанная банка из-под рыбных консервов) составляет 80 мм, высота около 30 мм. Фото 6.

9. Высота парафина в чашке составляет ≈ 20 мм, что соответствует ≈ 65/70 гр. парафина. Расход парафина при использовании фитиля диаметром 4 мм составляет ≈11 гр./час, то есть, одной свечи хватает на ≈ 6 часов работы печки.
Если необходимо обеспечить работу печки в течение более продолжительного времени, надо через несколько часов горения свечи, то есть перед сном или ночью, доложить в работающую свечу 3 — 4 столовых ложки порошкообразного парафина (24/32 гр.). В долгие январские ночи, парафин, возможно, придется добавлять 2 раза.
10. Кончик фитиля должен изначально возвышаться над поверхностью парафина на ≈ 5-8 мм. При такой начальной высоте фитиля при горении свечи практически не образуется копоти (при достаточном количестве кислорода парафин сгорает без копоти, коптит сгорающий фитиль).
11. Часть приточных отверстий в стенке банки должна располагаться на уровне края чашки с парафином. Если все отверстия располагаются ниже этого уровня, то свеча при низкой температуре и порывистом ветре горит плохо или гаснет.
12. Суммарный диаметр приточных отверстий должен как минимум соответствовать 1,5 диаметра выходной трубы. Парафиновые свечи очень чувствительны к характеристикам воздуха. Отверстия можно формировать с помощью сверла по дереву или толстым шилом.

ДИАМЕТР ФИТИЛЯ
Мощность свечи как нагревательного элемента зависит от диаметра фитиля. Чем больше диаметр фитиля, тем больше сгорает парафина. Поэтому естественным является желание использовать свечу с фитилем большого диаметра.
В качестве тела фитиля используется, как правило, пропитанный парафином крученый жгут на х/б основе, по стенке которого, следуя законам физики (эффект смачивания), расплавленный парафин поднимается к пламени и в определенной зоне превращается в пар (который, собственно, и горит, образуя тепло и свет). Для изготовления фитиля можно использовать и другие материалы, по которым может подниматься парафин (стеклоткань и пр.), однако наибольшей популярностью пользуется жгут, причем крученый.
Эксперименты показали, что задача изготовления свечи с фитилем диаметра 10 мм решается просто, но горит такая свеча с большим количеством копоти. Выяснилось, что из толстых фитилей без копоти горит свеча с диаметром фитиля 4 мм, более толстые фитили коптят. Возможно, дело в качестве фитилей.

КОЛИЧЕСТВО ФИТИЛЕЙ В ОДНОЙ ПЕЧКЕ
Каждый фитиль представляет собой отдельную свечу, которая при горении выделяет определенное количество тепла. Если в банку объемом 0,9 л поместить два фитиля диаметром 4 мм, то температура в банке превысит критическую величину и произойдёт самовоспламенение парафина. То есть, если в одну банку ставится две или три свечи, размер банки должен быть пропорционально увеличен. Но в этом случае возможны проблемы иного рода: при одновременной работе в одной банке нескольких свечей часть свечей обычно гаснет.

АПРОБАЦИЯ ПАРАФИНОВОЙ ПЕЧКИ
Парафиновая печка использовалась в серии выездов в зимний лес с ночевкой, а также в одиночных лыжных походах по Южному Уралу при температуре от -2°С до -20°С. При этом надо понимать, что в лыжном походе высокие физические нагрузки в течение дня не освобождают от работ по установке лагеря, растопке снега, сушке вещей и пр., и так несколько дней подряд.
Использовалась палатка Triton Wanderer Aiu, двухслойная, с юбкой (фото 7), высота внутренней палатки 90см, объем внутренней палатки около 1,5 куб.м. Это отличная (после доработок) одноместная палатка, выдержавшая сильные ветра под Казбеком, служит уже 12 лет, но дуги в данной палатке слабые и были заменены. Вентиляция палатки осуществляется за счет 2х окон из воздухопроницаемой сетки на внутренней палатке и 2х аналогичных окон на тенте (расположенных в районе «над головой» и «над ногами»). Данные окна на тенте имеют «дверки», которые открываются за счет оттяжек. Дверка над ногами всегда была закрыта, работало только одно окно над головой.

В месте входа, под замком тента, оставляется приточное вентиляционное отверстие. Во внутреннюю палатку воздух поступает через стенки без пропитки.
Анализировалась температура воздуха во внутренней палатке на высоте 10 см над полом в середине и конце палатки, температура внешней среды и температура стенки печки.
Термометры:
1. бытовой электрический термометр для замера температуры внутри палатки;
2. бытовой термометр с металлическим датчиком для замера уличной температуры;
3. термометр на основе термопары в составе мультиметра для замера температуры стенок печки.
Наличие угарного газа в палатке контролировалось при помощи портативного газоанализатора Bradex.
Для обслуживания печки используется рем комплект, состоящий из следующих элементов:
1. Пассатижи малые – используются для перемещения чашки с расплавленным парафином при горящей свече.
2. Ножницы маникюрные малые, изогнутые — используются для подрезки обгоревшей части фитиля на работающей свече.
3. Пинцет медицинский — используется для манипуляций с фитилями в расплавленном парафине.
4. Ложка столовая (алюм.) — используется для подсыпания порошкообразного парафина в работающую свечу.
5. Запасные свечи–таблетки (количество зависит от продолжительности мероприятия).
6. Запасные фитили, 5 шт.
7. Запасной жгут, 20 см.
8. Запас пищевого парафина в виде порошка (количество зависит от продолжительности мероприятия).
9. Перчатки рабочие х/б, 2 шт.
10. Рукавица костровая, 1 шт.
11. Кусок брезентовой ткани 10см*40см — для аварийного гашения печки.

АЛГОРИТМ РАБОТЫ С ПЕЧКОЙ
Печка включается после того, как все вещи уложены и спальник расстелен. После выхода печки на рабочий режим, когда парафин в чашке переходит в расплавленное состояние (это занимает 20-60 минут в зависимости от температуры воздуха), на печку ставится кружка или котелок с водой с диаметром дна менее 100 мм или ёмкость, выполняющая функцию теплового аккумулятора. Я использую переделанный термос Следопыт (проработал всего 2 недели, китайское качество). Это термос с обрезанным наружным дном, в наружных стенках которого просверлены отверстия диаметром 8 мм для обеспечения циркуляции воздуха. Фото 8.

Уплотнительное кольцо в крышке термоса снято. Крышка термоса закручивается «не до конца» для обеспечения выхода паров при нагревании воды. Термос Следопыт — не лишний вес, а удобный котелок для чая. Вода в этом термосе на морозе закипает на газовой горелке или примусе в 2 раза быстрее, чем в обычном котелке.
Вода в термосе при температуре «на улице» -10°С нагревается на печке до 85-90°С (что при определенных условиях можно считать за кипяток) приблизительно через 4-5 часов (при этом появляется характерный звук, выполняющий функцию будильника). Горячая вода переливается в бутыль-грелку объемом 1,5 л с плотными стенками, в которой находится 150-200 мл холодной воды. Бутыль-грелка загружается в спальник или ставится в дальний угол палатки, выполняя функцию теплового радиатора. После этого в термос с помощью воронки заливается новый запас воды.
Далее в чашку свечи с расплавленным парафином докладывается 3-4 ложки «свежего» парафина. При необходимости ножницами подрезается верхняя обуглившаяся часть фитиля.
Печка выключается следующим образом. Труба высвобождается из замка – молнии палатки, после чего печка поднимается и перемещается в сторону. Чашка со свечой–таблеткой остается на месте. В чашку свечи досыпается свежий парафин в количестве «не доходя 1 см до края». Данный парафин должен растаять, что занимает несколько минут. Далее фитиль пинцетом вынимается из ножки и окунается в парафин (при этом пламя гаснет без образования копоти), после чего в ножку ставится новый фитиль. Далее чашка с расплавленным парафином выставляется в тамбур палатки (место должно быть приготовлено заранее), где за 5 минут парафин переходит в твердое состояние.
Неприятным моментом является сажа на внутренней стороне крышки печки, которая образуется, когда подгорает фитиль. Сажа падает с крышки печки в чашку с парафином и на подставку, после чего загрязняет руки и вещи. Вместе с тем, сажа легко смывается хозяйственным мылом.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ПЕЧКИ И ВЕЩЕЙ
Расположение печки и вещей в палатке осуществляется следующим образом. Печка стоит на полу палатки, на уровне груди лежащего в спальном мешке человека, на маленькой фанерке, накрытой куском стеклоткани и стоящей на пенке. С 2х сторон печки на расстоянии 15-20 см ставятся ботинки. Непосредственно над печкой на специально пришитые оттяжки с «крокодилами» подвешиваются носки, перчатки и пр. На другие оттяжки под потолком палатки подвешивается навигатор, мешочек с батарейками и пр. Газовый баллон и баллоны с водой ставятся в пределах доступности для ИК лучей, и должны стоять на пенке. Перед печкой (между спальником и печкой) ставится бутыль с водой объемом 1 л в целях предотвращения случайного контакта спальника с печкой.
Температура дна чашки с парафином может подняться до значительного уровня, поэтому печка должна стоять на фанерке, накрытой куском стеклоткани. Если поставить печку на полиуретановый коврик, он расплавится, даже если на коврике лежит стеклоткань.
Листы тонкого фольгоизолона, прикреплённые к потолку палатки над спальным мешком с помощью «липунов» или булавок, и рассчитанные на отражение ИК лучей, увеличивают ощущение теплового комфорта.