Устройство дымохода

Важным атрибутом для качественного функционирования твердотопливного котла и обеспечения оптимальных условий для сжигания топлива в нем является правильно смонтированный дымоход, иначе в котле не будет создаваться тяга, необходимая для удаления продуктов сгорания. Основным критерием качественной работы дымохода твердотопливного котла является хорошая тяга. Её оценивают исходя из скорости продвижения по трубе дымохода дымовых газов. Тяга в дымоходе зависит от его внутреннего сечения, высоты, шероховатости поверхности и разницы температур продуктов сгорания и окружающего воздуха. Важно, чтобы дымоход был термо- и огнестойким, а также был смонтирован в соответствии с правилами пожарной безопасности Республики Беларусь. Поскольку сечение дымохода для разных котлов разное, то диаметр дымохода необходимо подбирать согласно инструкции (технического паспорта) предоставляемых производителем котла.

Тяга в дымоходе

Что такое тяга? Тяга – это параметр дымохода, который отражает скорость движения дымовых газов в нем. Она возникает из-за разности температур (тепло движется вверх) и давлений между помещением в котором установлен котел и атмосферой (улицей). Также стоит сказать, что кроме качественного параметра, тяга имеет и количественный - этот параметр по большей части связан с сечением дымохода, в то время как сама тяга больше зависит от конструкции (углов, поворотов, притока свежего воздуха, высоты).

Во всех без исключения системах дымоходов, тяга зависит от нескольких не стабильных факторов - разности температур снаружи и внутри помещения, температуры дымовых газов, ветра и т.д.

Чем теплее в помещении, а на улице прохладнее тем лучше тяга в дымоходе. Объясняется это тем, что плотность тёплого воздуха меньше, чем плотность холодного, следовательно, давление столба газа (?gh) у тёплого воздуха меньше. Этот факт приводит к появлению разности давлений внутри и снаружи трубы (здания). Если здание не является герметичным, то за счёт разницы давлений у подножия здания, возникает поток воздуха, направленный внутрь. При этом тёплый воздух вытесняется вверх и выходит через отверстия вверху здания, а холодный воздух проникает внутрь через отверстия внизу здания. Возникает естественная вентиляция воздуха.

Следует учитывать, что свойства дыма непостоянны, потому что в твердотопливных котлах горение происходит неравномерно, а значит, и температура дымовых газов колеблется в достаточно большом диапазоне – от 70-300 °С в дровяных котлах, до 400-600 °С в угольных. Температура дыма резко растет во время розжига котла и снижается после выхода в стандартный рабочий режим. Всё это также влияет на тягу.

Важную роль для тяги играет, длинна дымохода. Простыми словами, тёплые дымоходные газы, поднимаясь по дымоходу на прямых его участках набирают скорость, это в свою очередь увеличивает поток дымовых газов через дымоход. Формула приведена ниже доказывает зависимость тяги от длинны, сечения и гладкости стенок дымохода, а также температур как внутри помещения, так и на улице.

Q = поток воздуха, м₂/с
A = площадь сечения трубы, м₂
C = коэффициент, вводимый из-за трения (обычно берутся значения от 0.65 до 0.70)
g = ускорение свободного падения, 9.807 м/с₂
h = высота трубы, м
Ti = средняя внутренняя температура, К
To = абсолютная внешняя.

Конструкция дымохода

Следующий очень важный момент это конструкция дымохода. Чем меньше поворотов, горизонтальных участков дымохода, заужений дымохода тем лучше тяга. Это связанно с тем, что дымовые газы из котла по дымоходу поднимаются по спирали вверх и на каждом изгибе происходит изменение курса движения дымовых газов, ломается спиралеобразная траектория движения, происходит обычное перемешивание дымовых газов. Также дымоход, имеющий изгибы, выступы или шероховатость стенок создает сопротивление дымовым газам завихрениями, которые образовываются в таком дымоходе. Исходя из выше сказанного, делаем вывод, что самый лучший дымоход круглого поперечного сечения с гладкими стенками. Если отсутствует возможность смонтировать круглый дымоход, его можно сделать овальной, квадратной или прямоугольной формы соответствующего сечения. В углах прямоугольного дымохода образуются завихрения, это в свою очередь способствует ухудшению тяги и накоплении сажи в углах дымохода.

В таком явлении как тяга возможны и исключения. Например, обратная тяга, временное ослабление тяги – и то и другое чаще всего бывает летом, когда меняется показатели температур в доме и на улице. Также бывает задувание или опрокидывание тяги. В этих проблемах важную роль играет обустройство дымохода.

Измерение тяги производится специальными приборами – анемометрами. Они бывают аналоговыми и цифровыми. В бытовом хозяйстве они не встречаются, состоят в основном на вооружении у инспекторов соответствующих инстанций. В народно бытовых условиях часто используется вариант с отклонением листа бумаги, но этот метод не дает точных результатов, он скорее свидетельствует о наличии тяги в общем.

Если говорить о тяге во время эксплуатации котла на твёрдом топливе, то можно выделить несколько важных фактов свидетельствующих о качестве тяги:

• шум и гудение в дымоходе - избыточная тяга – необходимо воспользоваться шибером и отрегулировать тягу;
• дым выходит из щелей топки и собирается в помещении – недостаточная тяга - нужно открыть шибер, и увеличить приток воздуха в помещение с котлом.

В случае, когда во время эксплуатационного цикла котла, тяга слишком слабая, а пламя в топке становится красным и дым клубится, шибер не помогает – нужно обратить внимание на следующие моменты:

• достаточность сечения дымохода – проверяется сопоставлением сечения выхода из котла и сечением дымохода;
• достаточность высоты - проверяется анемометром, желательно еще до запуска котла;
• достаточность притока свежего воздуха в помещение с котлом - нужно проверить, не забились ли пылью решетки, не закрыты ли душники.
• сажа – вопрос о её наличии неоднозначен - все зависит от вида топлива и конструкции котла, но в любом случае перед началом сезона необходимо проверять ревизионные отверстия;

Термостойкость дымохода для твердотопливного котла

Поскольку температура дымовых газов твердотопливного котла колеблется от 70 до 600 °С, остро стоит вопрос о термостойкости дымохода. В современном дымоходостроении используют множество материалов для строительства дымоходов. Это может быть огнеупорный кирпич, керамический дымоход, дымоход из черной и нержавеющей стали, стеклянный дымоход. Все эти материалы имеют различные свойства и характеристики.

Огнеупорный кирпич — кирпич, предназначенный для внутренней облицовки печей, каминов, дымоходов и дымовых труб. Такой кирпич выдерживает температуру до 1000 °C без потери прочности. Дымоход из такого кирпича идеален для дровяных печей, но для современного твердотопливного котла такой дымоход совершенно не подходит. Причина проста — температура отходящих газов у печи или камина достаточно высока для того, чтобы дымоход постоянно оставался теплым. Газы в них никогда не остывают до точки росы, поэтому кирпичный дымоход остается неповрежденным в течение десятков лет. В современном твердотопливном автоматическом котле процесс нагрева происходит только тогда, когда температура в помещении опускается ниже заданного уровня — выключение отопительного твердотопливного котла регулируется автоматикой. К тому же экономичные твердотопливные котлы имеют высокий КПД — тепло они отдают внутрь помещения, а вот дымоход при этом подолгу остается холодным.

При протопке, дымовые газы, проходя по дымоходу, неизбежно охлаждаются, водяной пар на стенках дымохода конденсируется (превращается в воду), растворяет в себе сажу, т.е. соединяясь с продуктами сгорания топлива в агрегате, образует, соответствующие кислоты или их смеси. В числе таких кислот – соляная, азотная и серная. В некоторых случаях, может образовываться их смесь, так называемая «царская водка». Все это и есть конденсат - весьма агрессивная черная жидкость с очень неприятным запахом.

Вот этот самый конденсат и приводит к сильному и быстрому разрушению дымоходов, образованию микротрещин и проникновению дымовых газов от агрегата в жилые помещения либо в соседние вентиляционные каналы. После образования трещин в дымоходах процесс их разрушения идет лавинообразно и вызывает побочные разрушения внутренней отделки.

Дымоход металлический. Металлические дымоходы существуют из черной и нержавеющей стали. Дымоходы из черной стали не устойчивы к агрессивной среде (конденсат + сажа), по этому их применение не желательное. При постоянной работе твердотопливного котла такая труба очень быстро придет в негодность и будет пожароопасная для вашего дома. Дымоходные трубы из нержавеющей стали имеют в своем составе добавки молибдена, титана, никеля и других легирующих элементов. Для твердотопливных котлов подходят стали 316, 316 L, 321 и другие. Благодаря своему составу они выдерживают температуру до 700 0С (сталь 316, 316 L) и 800 0С (сталь 321) и являются устойчивыми к конденсату и кислотам, образовавшимся на стенках дымохода. Материалы из нержавеющей стали является хорошим и не дорогим выбором для монтажа дымохода твердотопливного котла.

Керамический дымоход. Отличный дымоход для твердотопливного котла это керамический дымоход. Самый распространённый в Беларуси керамический дымоход это Schiedel Uni. Керамический дымоход обладает высокой огнеупорностью, допустимая температура дымовых газов до 1200 °С , не поддается воздействию атмосферных явлений и не боится конденсата. Конденсат через сливочное отверстие отводится в канализацию или емкость установленную под носиком лейки. Керамический дымоход может устанавливаться как внутри помещения, так и на фасаде. Важным фактором для пользователей есть то, что в случае возгорания сажи дымоход Schiedel Uni выдержит такую термонагрузку, поскольку температура горения сажи составляет 1100 - 1200 °С.

Дымоход из стекла.Это довольно редкое явление, характеризуются низкой тепловой инертностью, полным отсутствием коррозии и довольно экстравагантным видом. Такой дымоход находится в ценовом сегменте, доступном узкому кругу лиц. Необходимо учитывать не только высокую цену материала, но прежде всего высокую цену работы по монтажу такого дымохода.

По-этому, если вы решили приобрести твердотопливный котел, вы должны внимательно подойти к выбору дымохода.

Правила противопожарной безопасности при монтаже дымохода для твердотопливного котла.

1. Общие положения.
1. Монтаж и установка дымохода для твердотопливного котла должны осуществляться согласно положений СНиП 2.04.05-91*У, ДБН В 2.5-20-200 и правил пожарной безопасности Беларуси (НАПБ А.01.001-2004) лицом или организацией имеющий достаточный опыт выполнения данного вида работ.
2. Сечение дымохода следует выбирать согласно инструкции монтажа твердотопливного котла предоставленной производителем.
3. Высота дымохода должна быть не менее 5 метров или рекомендована производителем.
4. Длинна горизонтального участка дымохода для твердотопливного котла, должна быть не более 1 метра.
5. При монтаже дымохода для твердотопливного котла необходимо учесть в его конструкции возможность чистки и обслуживания дымоотводящего канала и отвода конденсата.
2. Подключение дымохода к твердотопливному котлу.
1. Присоединение элементов дымохода к дымоходному выходу из твердотопливного котла необходимо осуществлять с помощью термостойкого герметика 1250-1500 оС. (место присоединения уплотнить термостойким герметиком).
2. В случае не совпадения диаметра элемента дымохода с диаметром дымоходного выхода твердотопливного котла, необходимо установить переходник для обеспечения плотности стыка.
3. Сборка элементов дымохода
1. Системы одностенных дымоходов и сэндвич дымоходов (утеплённый дымоход) собираются способом «труба в трубу». В местах соединения элементов дымохода дополнительных хомутов не требуется.
2. Дымоход из нержавеющей стали собирается по конденсату. Это нужно для того, чтобы конденсат и смолянистые отложения не вытекали наружу, а стекали по внутренним стенкам дымохода в конденсатоотвод.
3. При использовании тройника и ревизии в дымоходе, все элементы между отопительным оборудованием и тройником собираются по дыму, а вертикальные части от тройника - по конденсату.
4. При выполнении гильзовки канала необходимо соблюдать зазор между стенкой канала и стенкой трубы минимум 4см для расширения метала, которое происходит при нагревании в процессе эксплуатации и для вентиляции канала.
5. Для более жесткого соединения элементов сэндвич дымохода между собой используйте саморезы или заклёпки.
4. Крепление дымохода
1. Крепить дымоход к стене необходимо исключительно предусмотренными для этого материалами.
2. Крепление одностенного дымохода необходимо выполнять не реже одного крепления на 1,5м на вертикальных участках дымохода.
3. Крепление сэндвич дымохода без опорной конструкции необходимо выполнять не реже одного крепления на каждый элемент.
4. Тройник 45о и 87о, а также колено 45 о и 90 о необходимо монтировать так, чтобы поворотные части этих элементов не несли на себе нагрузку веса элементов дымохода установленных над ними.
5. В случае, когда необходима опора, применяется настенная или напольная подставка под ревизию.
6. Если труба дымохода возвышается над кровлей более чем на 1,5м, то необходимо использовать скобу под растяжки.
5. Проход через перекрытия
1. Проход дымохода через перекрытия и стены домов необходимо осуществлять согласно строительных норм и правил пожарной безопасности Беларуси.
2. При проходе сэндвич (утепленным) дымоходом деревянных стен или перекрытий необходимо использовать дополнительный слой термоизоляции, а также походную гильзу.
3. Для монтажа дымохода через кровлю необходимо использовать элемент дымохода – крыза с применением дополнительного слоя негорючих изоляционных материалов.
6. Окончание дымохода
1. При гильзовке кирпичного дымохода на его верхушку нужно установить элемент - окончания дымохода.
2. На верхушку дымоходов твердотопливных установок ставится грибок или дефлектор.
3. В случае когда кровля дома выпонена из горючего материала (например битумная черепица) последним элементом дымохода для твердотопливного котла должен быть искрогаситель.
4. На дымоход газового котла устанавливать гибок или дефлектор запрещено. Согласно действующих норм верхушка дымохода газового котла должна оставаться открытой.
7. Перед началом использования дымохода необходимо
1. Удостоверится в отсутствии горючих и легко воспламеняющих предметов в близи дымохода, которые могут сталь причиной пожара в доме или котельной.
2. Удалить защитную плёнку с поверхности элементов дымохода.
3. Открыть заслонку (шибер, каглу) регулирующую тягу.