Дымовая труба

Кирпичный дымоход

Дымовая труба (дымоход) - (англ. chimney) — один или более каналов, вертикальных или близких к вертикали, для транспортировки дымовых газов в наружную атмосферу.<ref name=Англо-русский терминологический словарь240>Англо-русский терминологический словарь ASHRAE по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха и охлаждению 2002, стр. 240.</ref>. Он может представлять собой обыкновенную печную трубу, сложенную из кирпича, или современную модульную металлическую конструкцию для отведения дыма от различных модификаций котлов, каминов, печей. Самое главное, чтобы он выполнял свои функции надлежащим образом, т.е. обеспечивал тягу, обладал хорошей теплоизоляцией, был прост в монтаже и эксплуатации, долговечен, эстетически привлекателен и удовлетворял требованиям пожарной безопасности.

Система удаления продуктов сгорания (дымоход) , как и система подачи воздуха на горение, требует повышенного внимания при установке отопительных котлов внутри жилых зданий. Как известно, для поквартирных систем теплоснабжения и ГВС используют теплогенераторы двух типов: с открытой и закрытой камерой сгорания. Первые несколько дешевле, но для своей работы требуют определенного количества воздуха, которое не может быть получено посредством обычной системы вентиляции жилых помещений (т.е. через форточки). Это требует дополнительных затрат на создание системы приточной вентиляции и подогрева воздуха в холодное время года. Для теплогенераторов с закрытой камерой сгорания таких проблем не существует, так как воздух, необходимый для горения, поступает в них из-за пределов помещения, а продукты горения выводятся наружу и не попадают в атмосферу жилого помещения. Применение теплогенераторов с открытой камерой сгорания разрешено в жилых домах этажностью не выше пяти. Этажность домов, оборудованных котлами с закрытой камерой сгорания, ограничена 10-ю этажами.

История дымоходов

В России до 17 столетия здания отапливались «по-чёрному» - без использования дымоходных труб. Назвать такой способ отопления безопасным, сможет, разве что, безумец — среди продуктов сгорания любого вида топлива содержится большое количество окисей различных веществ, оседающих как на самих печах, так и на стенах, что вынуждает чаще приводить помещения в должный вид. Но и это — далеко не самое страшное. В воздухе закрытых помещений, отапливаемых подобным образом, скапливаются угарные газы — всё те же выбросы сгоревшего топлива — которые вредны для здоровья человека.

В какой-то момент, люди стали осознавать, что для устранения этих негативных факторов нужен какой-либо дымоотвод. Среди немногих вариантов, повсеместный выбор остался за дымовыми трубами. Кроме обеспечения безопасного выхода продуктов сгорания, дымоходы создают тягу в печах, достаточную для поддержания горения, что также весьма необходимо во многих случаях. Сначала дымоходы строились из кирпича. Но со временем, классические кирпичные дымоходы стали замещаться в силу своей недолговечности — конденсированный пар и окиси на внутренне поверхности дымохода превращаются в кислоты, которые могут нанести значительный ущерб кирпичной кладке, начиная разрушать её через очень короткие промежутки времени. При таком раскладе — через три - четыре года, ущерб мог стать уже весьма критичным. На замену кирпичным дымоходам стали приходить разнообразные материалы: металл (в основном — сталь и её сплавы), пластик, керамика, и даже стекло.

Сегодня производство так называемых модульных систем дымоходов из нержавеющей стали стало мировой индустрией. Они применяются уже не только для модернизации существующих кирпичных труб, но и как самостоятельные вытяжные устройства для тех же каминов, печей и всех видов отопительных приборов при строительстве. Более того, ряд производителей котлов просто оговаривают необходимость оснащения своей продукции современными модульными системами дымоходов.

В настоящее время многообразие модульных дымоходов пополнилось изделиями из керамики, пластмасс и даже стекла. В выборе материала очень многое зависит от температуры отходящих газов. Напомним, что температура дыма при неполном сгорании твердого топлива может доходить до 600°С и более, жидкого топлива - до 400°С, а газа - до 270°С.

Высокие значения температур нагрева хорошо выдерживают эмалированные и жаропрочные стали, керамика и традиционный кирпич. Для низких температур (до 120°С), помимо сталей и керамики, вполне приемлемы некоторые виды пластмасс (полипропилен и поливинилденфторид) и отдельные сорта стекла.

Современная теплотехника, продолжающая активно развиваться в направлении повышения эффективности, предъявила новые требования к системам отвода дымовых газов.

Глубокое охлаждение продуктов сгорания (в конденсационных котлах — до 100–200 °С), повышающее образование конденсата, вызвало необходимость использования влаго и кислотоустойчивых материалов. Применяемые конструкции должны обеспечивать быстрый прогрев стенок дымохода и поддержание их в нагретом состоянии при любой температуре наружного воздуха.

Классификация дымоходов

Дымоход должен обладать следующими параметрами:

• Отличные аэродинамические свойства, обеспечивающие правильное движение воздушного потока вместе с дымовыми газами. Круглое сечение дымохода в наибольшей степени способствует быстрому и почти беспрепятственному отводу дыма наверх.
• Качество внутренней поверхности. Она должна быть идеально гладкой. В этом случае отложение сажи на стенках будет минимальным, соответственно и чистить дымоход придется реже.
• Противостояние воздействию конденсата и агрессивных кислот.
• Пожарная безопасность.
• Антикоррозионные свойства.

Все известные системы дымоудаления и воздухозабора можно разделить на три группы:

• раздельные (для каждого котла) дымоудаление и воздухозабор через общие, пронизывающие несколько этажей, дымоход и воздуховод:
• индивидуальный воздухозабор через наружную стену и дымоудаление в общий дымоход;
• дымоудаление и воздухозабор через индивидуальный коаксиальный коллектор.

Различные варианты дымоудаления и подачи воздуха на горение.

Первый вариант рекомендуется для случая, когда к общим коллекторам присоединяется не более восьми котлов, по одному на каждом этаже. Если здание имеет более высокую этажность, рекомендуется предусматривать дополнительные коллективные дымоходы и воздуховоды. Эти стояки желательно устанавливать внутри здания, чтобы в холодное время года снизить возможность образования конденсата на внутренней стороне дымохода и внешней поверхности воздуховода.

При индивидуальном заборе воздуха приходится использовать теплоизолированные воздуховоды, так как в зимние месяцы на их наружной поверхности образуется конденсат, который при сильных морозах может появиться даже на стенках воздухозаборной камеры котла.

Наиболее перспективным считается третий вариант, предполагающий индивидуальный коаксиальный коллектор для дымоудаления и воздухозабора. Однако при сильных российских морозах на оголовке стандартного коаксиального коллектора может образоваться ледяная сосулька, препятствующая поступлению воздуха в котел. С другой стороны, поскольку газоотводящий трубопровод в таких схемах всегда омывается воздухом для горения, требования по плотности для жилых помещений выполняются автоматически.

Основным российским документом, определяющим правила устройства систем удаления продуктов сгорания и подвода воздуха к бытовым котлам, является СНиП 41-01-2003. Европейские требования для систем отвода газов и подвода воздуха для горения сформулированы в Технических правилах DVGW-TRGI.

По материалу конструкции дымоходы разделяются на:

• кирпичные;
• стальные;
• керамические.

Системы из нержавеющей стали

Дымоход из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь начала применяться для дымоходных систем около четверти века назад. Стальные дымоходы выполненые из нержавеющей стали гораздо легче кирпичных и не требуют дополнительного фундамента, значительно проще в установке. Стальные дымоходы обладают рядом неоспоримых преимуществ преимуществ перед кирпичными дымоходами. Модульные дымоходы из нержавеющей стали являются более технологичными и качественными продуктами. Дымоходы стальные такого типа строятся из набора элементов – частями которых являются сами дымовые трубы и фасонные элементы, служащие для соединения труб, создания отводов и ответвлений.

Стальные дымоходы подразделяются на одно- и двустенные (одно- и двухконтурные). Первые являются наиболее экономичным решением для монтажа внутри помещения или в уже существующий кирпичный дымоход. Главными недостатками одностенных дымоходов, препятствующими их более широкому применению, являются обильный конденсат, выпадающий при значительной разнице температур между выводимыми продуктами сгорания и поверхностью трубы, а также опасность обледенения устья дымохода в зимнее время. Избежать этого позволяет теплоизоляция. Двустенный дымоход состоит из внутренней трубы из нержавеющей стали и внешнего кожуха (или обечайки), пространство между которыми заполняется пожаробезопасной теплоизоляцией, например, спрессованным минераловатным материалом на основе базальтовых пород. Внешняя труба может быть изготовлена как из нержавеющей, так и из оцинкованной стали (иногда применяется и оцинкованная жесть). При реконструкции исторических зданий часто используются двустенные дымоходы с медной внешней трубой.

Требования

-долговечность и безопасность;
-надежность и эстетичность;
-простота сборки, обслуживания и транспортировки;
-наличие постоянной и достаточной тяги.

От того, из какого материала изготовлен Ваш дымоход, зависит долговечность и качество работы отопительного оборудования, эстетичный вид Вашего дома и безопасность проживания в нем. Помимо «правильной» марки нержавеющей стали стоит не забывать и о толщине стенок дымохода. В зависимости от сырья, на котором работает отопительное оборудование, европейские нормы и требования к производству дымоходов предусматривают разную толщину нержавеющей стали:

-от 0,5 ÷ 0,6 мм - для газа; 
-от 0,8мм - для жидкого топлива;
-от 1мм - для твердого топлива.

Кирпичные дымоходы

Наиболее традиционный вид дымохода это кирпичный. Но с современным топливом (газ, мазут) и переходными режимами нынешних отопительных систем он более всего подвергается разрушениям, в связи с образованием конденсата, который приводит к возникновению микротрещин и проникновению влаги в жилые помещения. Служит такой дымоход в среднем 5-7 лет. Более долговечный в этом отношении дымоход с внутренней шамотной трубкой. Он более устойчив к перепадам температур и его разогреваемая масса составляет примерно 18 кг/м, чего не скажешь об исключительно кирпичном дымоходе, — его разогреваемая масса около 280 кг/м.

Керамические дымоходы

Хотя керамика применяется для изготовления дымоходов с давних пор, но современные шамотные (от фр. chamotte – обожженная до спекания огнеупорная глина) дымоходы имеют мало общего с шамотными дымовыми трубами минувших эпох. Толщина стенок современного керамического дымохода, как правило, не превышает 1,5 см. Это привело к соответствующему снижению веса и простоте монтажа из отдельных модулей такой системы дымоходов. Керамические дымоходы быстро прогреваются и обладают высокой термостойкостью (рабочие температуры – 450–500 °С), устойчивы к агрессивным воздействиям конденсата и внешней среды. Кроме того, они весьма пожароустойчивы и способны до 1,5 ч противостоять прямому возгоранию.

Обычно трубы из керамики используются в составе теплоизолированных дымоходов, наружный контур которых изготавливается из нержавеющей стали, легкого бетона или керамзита. Керамические дымоходные системы, как и стальные, являются модульными, что значительно упрощает их монтаж.

Пластиковые дымоходы

Пластиковые дымоходы обладают малым весом, высокой антикоррозийной устойчивостью, гибкостью формы, простотой установки и невысокой ценой. Однако их применение ограничивается системами с конденсационными котлами с температурой отходящих газов до 120 °С.

Расчет высоты дымохода

Определение минимальной высоты дымохода

Присоединение котла к дымовой трубе

Самые распространенные варианты исполнения дымовых труб - это кирпичная, стальная неизолированная и стальная изолированная. Если при строительстве дома в нем не сделана правильная дымовая труба - из правильного кирпича и подходящего проходного сечения, - то у нас остаются только два последних варианта. Причем неизолированная стальная труба годится только для установки в специальной шахте внутри дома -по улице ее вести нежелательно из-за конденсата, который будет выпадать в больших количествах внутри нее в холодное время года. Таким образом, для прокладки снаружи дома годится только стальная двустенная труба с теплоизоляцией из минеральной ваты.

Если мы знаем величину статической тяги ∆p [Па], то мы можем оценить соответствующую высоту дымохода как:

h[м]=(∆p·Tp·Tн)/(3459·(Tp-1,1·Tн)),

где:

Тр - средняя температура в трубе по шкале Кельвина или та же температура по шкале Цельсия Тр + 273,

Тн - наружная температура по шкале Кельвина, или та же температура по шкале Цельсия Тн + 273.

Средняя температура в трубе вычисляется исходя из температуры дымовых газов на выходе котла (обычно сообщается в технических данных котла) с учетом охлаждения: на 1 градус на метр кирпичной трубы, 2 градуса на метр изолированной стальной или 5 градусов на метр неизолированной стальной трубы. Наружную температуру лучше взять характерную для лета, самого неблагоприятного сезона, с точки зрения тяги.

Эффективная, т.е. реальная тяга в дымоходе меньше статической на величину потерь давления из-за сопротивления, которое оказывают движению газов стенки трубы. Эти потери давления тем больше, чем меньше проходное сечение дымохода и чем больше в нем изгибов и горизонтальных участков. Расчет потерь давления - задача для неспециалиста совсем уж неподъемная, но приблизительно оценить минимальную необходимую высоту дымохода в зависимости от его диаметра можно по диаграмме на рисунке.

Может оказаться, что все эти старания были зря и в действительности дымоход должен быть намного выше - просто потому, что намного выше сам дом. К тому же согласно СНиП дымоход должен не просто дойти до крыши, но должен возвышаться над ней на определенное расстояние - это нужно для того, чтобы из-за завихрений воздуха на выступающих частях крыши в дымоходе не возникла обратная тяга. Лишняя высота дымовой трубы - лишняя тяга, значит, продукты сгорания будут слишком быстро покидать котел, не успев отдать свое тепло воде. Для того чтобы можно было держать ситуацию с тягой под контролем, дымовую трубу снабжают ограничителем тяги, как показано на рисунке.