石積みヒーター

メーソンリーヒーター（メーソンリーストーブとも呼ばれる）は、燃料（通常は木材）を定期的に燃焼させて熱を捕捉し、その熱をかなり一定の温度で長時間放射することにより、輻射熱で室内を暖める装置です。タイルで覆われたメーソンリーヒーターは、カヘロフェン（タイルストーブまたはセラミックストーブとも呼ばれる）と呼ばれます。この技術は、新氷河期や新石器時代にまで遡って、さまざまな形で存在していました。考古学の発掘調査により、古代の住民が地下住居の火から出る熱い煙を生活空間に放射するために利用していたことが発掘されました。これらの初期の形式は、最終的に現代のシステムへと進化しました。

紀元前5,000年に発見された、 熱を保持するために使用された巨大な石積みブロック^{[要出典]の証拠は、多機能の暖房源として使用された}初期の炉床の予兆でした。その後の進化は、単一の火の煙と排気を使用するローマのハイポコーストとオーストリア-ドイツのコックルストーブ（カヘロフェン、文字通り「タイルオーブン」またはシュタインオフェン、文字通り「石オーブン」）に現れました。東ヨーロッパ、北ヨーロッパ、北アジアでは、これらのストーブはさまざまな形や名前で進化しました。たとえば、ロシアのストーブ(ロシア語: Русская печь )、フィンランドのストーブ (フィンランド語: pystyuuniまたはkaakeliuuni、「タイルオーブン」、または金属で覆われたバージョンのpönttöuuni、「ドラムオーブン」)、およびカール・ヨハン・クロンシュテットに関連するスウェーデンのストーブ (スウェーデン語: kakelugn、「タイルストーブ」) などです。中国では、同じ原理をカンベッドストーブに発展させました。

石造ヒーターは、ASTM Internationalによって「煙突と石造ヒーターのベースを除いて質量が少なくとも 800 kg (1,760 lb) の、主に石造構造の換気式暖房システム」と定義されています。特に、石造ヒーターは、内部の熱交換煙道チャネルを通じて、固形燃料の火からの熱の大部分を石造ヒーターの質量内に捕捉して蓄えるように特別に設計されており、固形燃料 (十分な量の空気と混合) を高温で迅速かつ完全に燃焼させて未燃焼炭化水素の排出を減らし、通常の動作条件下で石造ヒーターの外部表面温度 (燃料投入ドアのすぐ周囲の領域を除く) が 110 °C (230 °F) を超えないように十分な質量と表面積で構築されています。」^[1]

メーソンリーヒーターは、鋼鉄や鋳鉄ではなく、レンガ（耐火レンガ）、石鹸石、タイル、石、スタッコ、またはそれらの材料の組み合わせなどの石材で作られています。通常、その重量を支えるために特別なサポートが必要です。これは、火室と、追加の表面積を提供する熱交換チャネルまたはパーティションで構成されています。これらは、ガスが煙突から出る前に、熱い排気ガスから熱を吸収します。燃焼していないときは、メーソンリーヒーターから煙突への接続部にダンパーが付いている場合があり、熱が煙突から逃げるのを防ぎます。その後、熱は石材から放射されます。

石造は金属よりも熱くなるまでに時間がかかりますが、いったん温まると、ヒーターは金属ストーブよりもはるかに長い時間、はるかに低い温度で熱を放射します (金属はストーブ内で火が燃えているときとその後の短時間のみ熱くなります)。石造ストーブに隣接して座席やベッドを建てることもできます。ヒーターの外側の表面が触れても安全であるほど冷たいため、このようなことが可能になります。熱がゆっくりと放出されるという特徴により、石造ヒーターは金属製の薪ストーブよりも家の暖房に便利な選択肢となります。

石積みヒーターの建設中、熱応力が大きな懸念事項となります。ヒーターの石積みコア内部の温度差により、膨張差が生じる可能性があります。熟練したヒーター職人は、ヒーターの設計と建設時にこの応力を考慮する方法を知っており、不均一な膨張によって外部にひび割れが生じるのを防ぎます。この問題に対処する一般的な方法は 2 つあります。1 つは、ヒーターの内側コアと外側の「スキン」の間に隙間を設けることです。もう 1 つは、膨張と収縮を機械的に補正するために、ポストテンションの側面を備えたよりモノリシックな設計を構築することです。^{[2] : 172}

ストーブが適切な温度に達する速度は、その構造に使用されている材料の特定の厚さと特性によって決まります。反応の速い金属ヒーターは温まるのに時間がかかり、室内温度を素早く調整するのに適しています。反応の遅いヒーターは温まるまでに時間がかかりますが、長時間にわたって熱を蓄えて供給するため、寒い天候が続く場合に適しています。^{[2] : 131}

ドイツのカヘロフェン（コックルストーブ）は、少なくとも5世紀前から存在する、セラミックタイルで囲まれた比較的大きな家庭用暖房器具です。ドイツのルネサンス期には、このようなストーブの製作者は独自の職業に属し、ハフナーマイスターと呼ばれていました。^{[3] : 98}

カヘロフェンは、耐火レンガで作られた迷路のような通路を使って、薪の火から出るガスと煙をゆっくりと放出し、耐火レンガがガスと煙からできるだけ多くの熱を保持できるようにします。ストーブの周りのセラミックタイルは、熱を保持するための断熱材としても機能します。このようなストーブは、適切な空気の流れを維持するために煙道を暖めるのに必要な熱量だけ、最小限の熱しか逃げないように注意深く設計されました。建設に使用されている耐火レンガは、鋳鉄などの鉄金属よりも80％多くの熱を保持しますが、その熱伝導率は鉄や鋼の1/45です。^{[3] ：98}カヘロフェンは、火が消えた後も最大6〜12時間家を暖めるのに十分な効率性があります。^{[3] ：100}

ロシアのストーブは、もう一つの典型的な石造暖房器具で、煙突がなく、直接室内に排気する伝統的な黒煙暖炉にレンガの煙道が追加された後に、15世紀にロシアで発展しました。煙道の追加により、煙とガスが煙突に入る前に、コレーニャ（коленья 、「膝」または「曲がり」）と呼ばれるレンガの迷路を通過することで、熱をより効率的に利用できるようになりました。これらの曲がりの大きな熱質量が熱を捕らえ、その後ゆっくりと放出します。典型的なロシアのストーブは、通常約1〜2トンの大きな直方体の石造塊で、伝統的なイズバの丸太小屋の中央に建てられ、スタッコで覆われ、丁寧に白く塗られています。^[要出典]

ロシアのストーブのほとんどは、巨大な耐火レンガの炉床で構成されており、大人が入れるほどの大きさであることが多く、煙道は普通のレンガで作られた迷路のような熱交換器に続いています。この熱交換器には調理用のストーブが組み込まれており、時には全体を暖めることなく食べ物を素早く調理するために二次暖炉が使用されていました。すべてはレンガの外側の殻で覆われており、通常、台所作業用の台座とベッドが組み込まれています。ストーブは通常、家の壁の1つに沿って構築されますが、より大きく部屋が複数ある家では、壁の1つに配置されます。その場合、暖炉がなく、煙が出ないがストーブのレンガ側で暖められる部屋はスヴェトリツァ（「軽い部屋」）と呼ばれ、リビングルームとして使用され、もう1つの部屋はキッチンとして使用されました。ストーブの後ろと丸太の基礎の下に残された小さなスペースは、ザペチエ（「ストーブの後ろ」）とポドペチエ（「ストーブの下」）と呼ばれ、乾燥した暖かい保管場所として使用されました。

伝統的なフィンランドのストーブは、外観がスウェーデンの丸いタイルヒーターとよく似ており、通常はレンガで作られています。19世紀後半、タイルの代わりに金属板のリングを使用するというアイデアがフィンランドで流行しました。ヒーターを覆うために金属を使用することの最初の言及は、1878年のスウェーデンの特許出願^[4]にあります。金属被覆ヒーターはスウェーデンでは流行しませんでしたが、フィンランドで最も人気のある石造ヒーターになりました。金属は通常むき出しのままで、亜鉛メッキされた金属板で作られていましたが、塗装することもできました。金属被覆の石造ヒーターは、フィンランド語ではpönttöuuni、スウェーデン語圏では plåtugnとして知られています。

建設にはセメントの代わりに粘土モルタルが使用され、煙突の出口はヒーターの底部に配置されることが多かったため、熱膨張と収縮による動きに応じてヒーターが自立することができた。^[4]

ヒーターを金属板で覆うことの利点は、煙が室内に漏れることがほとんどなくなることです。その結果、ヒーターはタイル張りのものよりも頻繁に、より高温で点火できます。タイル張りのものでは、同様の方法で処理すると、ひび割れが生じて煙が漏れる可能性があります。金属の表面は、清潔に保つのも簡単です。リングは再利用でき、石造りのヒーターが摩耗したら、取り壊して新しいレンガで作り直すことができます。

ポントゥウニはフィンランドで今も生産されています。ガラス扉や、炎の上に新鮮な空気を導入して排気ガスを二次燃焼させるなど、現代の技術が進歩し、現代の基準を満たしています。ヒーターは、伝統的なレンガ以外のさまざまな材料で作られることもあります。レンガは今でも使用されていますが、現代のヒーターでは、火室自体は耐熱レンガで作られ、ヒーターの残りの部分は安価なレンガで作られています。伝統的なヒーターでは、火室の内側は保護のために粘土モルタルで覆われることが多かったです。

メーソンリーヒーターは高温で速く燃えるため、乾燥した割れた木であれば、通常直径 3 ～ 5 インチ (8 ～ 13 cm) であれば何でも使用できます。これらのヒーターは、草、わら、干し草を使用して効果的に燃焼することがあります。東ヨーロッパでは、これらのヒーターを改造してガス網に接続し、ガスで燃料を供給するのが一般的です。一部の最新モデルには、サーモスタットに接続された電気加熱要素が組み込まれています。電気加熱は、冬の間に長期間放置された場合に建物が凍結による損傷を受けないようにするために必要です。

現代の石造暖房器具の中には、セラミックタイルの外装を持たないものもあります。その代わりに、耐火レンガは耐熱性の漆喰で覆われています。ガラスのドアからは燃える炎が見えます。昔と同じように、薪が燃え尽きると、暖められたストーブの塊は熱を放射し続けます。しかし、現代の石造暖房器具の煙道のサイズは、効率と出力を高め、使用する薪の量を減らすように、より正確に計算されています。

現代の石造ヒーターには、特に保温性の高いソープストーンで作られているものもあります。フィンランドでは、カンラン石も使用されています。

• 石積み暖房:
  • アグンギ（韓国語）
  • ヒポコースト（ギリシャ・ローマ）
  • カンベッドストーブ（中国語）
  • オンドル（韓国語）
  • ロケットマスヒーター
  • ロシアのストーブ
• 暖炉
• 多燃料ストーブ
• 薪ストーブ

• 石積みヒーター：太陽の光を取り入れた設計、構築、生活ケン・マテツ著（チェルシー・グリーン・パブリッシング社、2010年）ISBN 978-1-60358-213-1 
• 石工用ストーブの本: 昔の暖房方法の再発見、デイビッド・ライル著 (チェルシー・グリーン出版、1984 年)

ウィキメディア・コモンズには、石積みヒーターに関連するメディアがあります。

• 石工ヒーター協会
• 暖炉マガジン: 石造ヒーター