В современной финской сауне для создания сухого и жаркого воздуха применяют металлические печи с электронагревом или нагревание дровами. Электропечи быстро разогреваются, точно поддерживают заданную температуру, не загрязняют воздух бани дымом и копотью.
Мощность нагревателя электропечи определяется в зависимости от общего расхода тепла на нагрев бани в единицу времени. Обычно выбирают нагреватель мощностыо на 10…25 % выше расчётной, чтобы не зависеть от колебаний напряжения в электросети, температуры окружающего воздуха и т.п. Оптимальное время нагрева сауны 2…3 ч. Сокращение продолжительности нагрева на 1 ч. требует увеличения мощности нагревателя на 180…200%, в то же время увеличение продолжительнoсти на 2 ч. снижает мощность только на 22…30 %. При снижении КПД с 1 до 0,6 для сохранения температурного режима требуется увеличить мощность нагревателя в 4 раза.
Рассмотрим зависимость толщины стен и потолка бани (сауны) от мощности электропечи. Высокий КПД бани 0,8 – 0,9 достигают снижением потерь тепла через стены и потолок путём увеличения их толщины. Однако при этом повышается масса строительного материала и, следовательно, его теплоаккумулирующая способность.
При толщине бревенчатых стен 100…140 мм.для нагрева бани объёмом 8 м3 в течение трёх часов требуется электропечь минимальной мощностью 12 кВт, при этом КПД равняется 0,6…0,7. При толщине стены до 240 мм. КПД равен 0,87, но для нагрева бани за то же время потребуется электропечь мощностью 14 кВт. Баню с массивными теплоёмкими стенами целесообразно строить, если она предназначена для пользования в доме с большим количеством членов семьи (более 5 чел.), так как температура парильной в течение длительного времени почти не меняется, поэтому мощность нагревателя можно рассчитывать только на покрытие тепловых потерь. Для бревенчатой бани при КПД, равном 0,8, достаточно иметь электропечь с нагревателем мощностью 5,5 кВт.
Тепловая изоляция стены и потолка в банях периодического действия, банях личного пользования должна обеспечивать низкие тепловые потери и иметь малую теплоаккумулирующую способность. Для нагрева бани с такими стенами в течение 2…3 ч. могут быть использованы электропечи небольшой мощности. Стены и потолок каркасной бани обшивают изнутри досками толщиной 20…25 мм и с прокладкой шлаковой или стеклянной ваты, отличающейся низкой теплопроводностью. Через стены каркасной конструкции с теплоизоляцией из шлаковой ваты тепловые потери в 6 раз меньше, чем через бревенчатые стены такой же толщины (120 мм), а их аккумулирующая способность в 1,6 раза ниже. Нагреватель минимальной мощности (4 кВт) можно применять при толщине каркасных стен 0,08… 0,12 м.
Таким образом, при определении мощности нагревателя электропечи для нагрева сауны в течение 2,5…3 часов следует исходить из следующих норм удельной мощности (кВт/м3): для бревенчатого строения 1,4…1,8; для каркасного строения с тепловой изоляцией 0,6…0,8. После достижения требуемой температуры нагрева, потребляемая мощность должна быть снижена в 1,5…2 раза изменением схемы включения нагревателей в сеть или поддерживаться автоматическим регулятором температуры, подключающим нагреватели к сети на полную или частичную нагрузку.
В финской сауне пользуются в основном электрическими печами постоянного действия, которые после нагрева парильной до заданной температуры работают в режиме, обеспечивающем компенсацию тепловых потерь. Массу камней для этих печей можно определить из условия накопления в них запаса тепла, необходимого для покрытия тепловых потерь бани в течение 1,5…2 ч. Ориентировочно массу камней для аккумулирования тепла можно принять равной 5 …7 кг на 1 м3 объёма парильной.
Количество и схему включения нагревательных элементов в сеть выбирают с учётом мощности печи и её конструкции. Электропечи с электронагревателями мощностью до 15 кВт подключаются по однофазной схеме параллельного, последовательного и параллельно-последовательного включения. В электропечах малой мощности устанавливают от 2 до 12 нагревательных элементов, большой мощности — от 6 и более. Для ступенчатого регулирования мощности наиболее часто применяют переключение нагревательных элементов с параллельного соединения на последовательное при однофазной схеме включения. Для переключения используют поворотные выключатели, рубильники или барабанные переключатели.
Схема переключения двух одинаковых нагревательных сопротивлений с параллельного соединения на последовательное даёт три ступени мощности:
1 — 100%, 2 — 50%, 3 — 25%.
Мощность печи можно изменить вручную либо автоматически. Термопару, дающую сигнал тепловому регулятору, размещают внутри парильной в зоне наибольших температур, т. е. верхней части стены. Регулятор и исполнительный механизм устанавливают в комнате для переодевания.
Отопительные электропечи обычно работают в сауне в постоянном режиме. Они быстро нагревают парильную и точно регулируют температуру на заданном уровне. При использовании нагревателей мощностью 50…70 кВт время нагрева составляет 20…30 мин.
Отопительную электропечь выполняют с огнеупорной кладкой, предохраняющей металлический корпус от прогорания или с системой тепловых экранов. Печь с огнеупорной кладкой обладает большей теплоаккумулирующей способностью
