Поверочный расчет дымохода для котлов с открытой камерой сгорания

Мало кто знает, что выбор дымоходной системы напрямую зависит от температуры выходящих газов при сгорании топлива в котле. Игнорирование этого важного момента приводит к тому, что в скором времени после сборки дымохода металлическая труба или кирпичная конструкция рассыпается, поэтому ремонта и финансовых затрат не избежать. Чтобы понять, почему так происходит, необходимо разобраться в особенностях работы газовых котлов.

Важные нюансы

В твердотопливных котлах топливо сгорает при высокой температуре, поэтому и выходящие газы имеют высокую температуру (обычно около 300 градусов, хотя значения могут меняться в большую или меньшую сторону). Совершенно иначе обстоят дела с газовыми котлами.

Современное оборудование на газу, используемое для отопления помещений, имеет важную особенность – температура выходящих продуктов горения не превышает 120 градусов, а порой значительно ниже этой отметки. Обусловлено это желанием производителей повысить КПД газовых котлов. Такое стремление имеет и свои отрицательные стороны. Чем ниже температура выходящих газов, тем больше конденсата образуется внутри системы. Конденсат содержит агрессивные вещества, поэтому оказывает разрушающее действие даже на трубы из нержавеющей стали. В целом неприятные последствия можно предупредить, если учесть несколько важных нюансов.

Температура выходящих газов напрямую зависит от настроек радиатора. Если батареи отопления нагреваются до температуры 65 градусов, продукты горения будут иметь низкую температуру. При использовании системы теплого пола, в которой вода нагревается всего до 35 градусов, температура газов будет еще ниже, а конденсата больше.

Образование конденсата

При оптимальных условиях работы котла (температура отходящих газов при входе 120-130°С, при выходе из устья трубы — 100-110°С) и прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры точки росы газов, водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель. Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на наружных поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари.

Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т е. когда относительная влажность их будет равна 100 % — является температурой точки росы: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура точки росы продуктов сгорания различных газов – 44 -61°С.

Образование конденсата

Если газы, проходя по дымовым каналам, сильно охлаждаются и понижают свою температуру до 40 – 50°С, то на стенках каналов и дымовой трубы оседают водяные пары, образующиеся в результате испарения воды из топлива и сгорания водорода. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов.

Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов, чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу. Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы. Толстые стенки медленно прогреваются и хорошо сохраняют тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, — 380 мм (полтора кирпича).

Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется. В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы. Влага впитывается в стенки трубы, что вызывает отсыревание кладки. Особую опасность это представляет в зимнее время, когда под действием морозов образуются ледовые пробки в верхних участках (в устье).

Обледенение дымохода

Не рекомендуется присоединять навесные газовые котлы к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении котлов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.

При выборе дымохода учитывайте мощность котла

При выборе дымоходной системы обязательно необходимо учитывать мощность газ котла. Чем выше мощность, тем выше будет температура сгорания топлива. Это обязательно отражается на выходящих газах. Значение мощности помогает правильно выбрать диаметр и длину трубы. К примеру, для котла мощностью 300 кВт необходима труба диаметром 150 мм.

Обычно в инструкции по применению указаны не только технические характеристики отопительного оборудования, но и имеются рекомендации по выбору и установке дымоходной системе. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту, если сами не можете правильно рассчитать оптимальные параметры дымоходной трубы.

Защита твердотопливного котла от низкотемпературной коррозии

В режиме растопки котла при температуре теплоносителя менее 55-65 град. на поверхности теплообменника в котле из дымовых газов выпадает конденсат. Конденсат смешивается с продуктами сгорания топлива и постепенно забивает теплообменник, что снижает КПД котла. Кроме того, отложения содержат кислоту, которая ускоряет коррозию металла и значительно сокращает срок службы котла и дымохода.

Для защиты котла от низкотемпературной коррозии температуру воды в обратном трубопроводе, на входе в котел, при растопке необходимо как можно быстрее поднять выше 55-65 градусов и не снижать её в дальнейшем.

Узел защиты котла от низкотемпературной коррозии, (поз.6 на схеме отопления) делит схему на два контура — на схеме защиты котла, КК — котловой контур и ОК — отопительный контур.

При растопке котла трехходовой клапан направляет циркуляцию теплоносителя по котловому контуру, мимо отопительных приборов. В результате теплоноситель и котел быстро прогреваются.

После повышения температуры теплоносителя в котловом контуре более 55-65 градусов, трехходовой клапан начинает постепенно подмешивать, добавлять воду из отопительного контура.

Таким образом, циркуляция теплоносителя в отопительном контуре начинается только после того, как котловой контур быстро прогреется. Температура воды в обратном трубопроводе на входе в котел, пока горит топливо в котле, всегда остается выше 55-65 градусов.

Какому материалу отдать предпочтение?

Сейчас большой популярностью на рынке пользуются дымоходы из нержавеющей стали. Их применяют для котлов разных типов, хотя такой подход в корне неправильный. Если запланирована установка газ котла, необходимо решить, из какого материала должен быть изготовлен дымоход. Не спешите покупать металлические трубы. Они отлично подходят для твердотопливных котлов, так как легко выдерживают большие температуры.

Для газовых котлов, для которых характерны низкие температуры и большое количество конденсата, предпочтительней выбирать пластиковые или полимерные трубы. Главное их преимущество – хорошая устойчивость к влаге. В связи с этим они обычно служат дольше металлических дымоходов. Для газовых котлов отлично подходят трубы ФуранФлекс, которые характеризуются отменной устойчивостью к агрессивным веществам, прочностью и долговечностью.

Если используется комбинированный котел газ-дрова, от применения ФуранФлекс придется отказаться. Дело в том, что полимерные трубы выпускаются в двух вариантах – для высоких и низких температур (твердотопливных и газовых котлов соответственно). Одновременно эффективно использоваться при высоких и низких температурах полимерные чулки не могут.

Как рассчитать сечения дымохода

При выборе, нужно предварительно измерить, имеющееся сечение патрубка. Он должен иметь такие же размеры. Желательно чтобы размеры совпадали. Если диаметр будет больше, произойдет падение давления, уменьшится сила тяги. Запрещается работа двух твердотопливных котлов с одним дымоходом. Каждый должен быть оборудован отдельной трубой. При правильном подборе диаметра, а также грамотно произведенном монтаже, всегда будет хорошая тяга.

Размер сечения (кв. м) определяется по формуле:

объём расходуемого топлива (м3/с) / скорость газов.

Дымоход может иметь разную форму сечения:

• Круг.
• Прямоугольник.

Для нормальной работы можно воспользоваться любым вариантом, однако круглое сечение все же намного предпочтительней. При движении дыма внутри трубы, происходит его спиральное закручивание. Любая посторонняя деталь в трубе, создает противодействие движению газового потока.

Если внутренняя поверхность трубы будет шероховатой, произойдет уменьшение скорости газа. Когда дым при круговых движениях, сталкивается с прямым углом, происходит резкая смена траектории, возникает перемешивание. В результате сажа оседает в углах.

Потребуется постоянная, тщательная чистка.

Особенности проведения ремонтных работ по восстановлению дымохода

Если требуется ремонт газ котла, а точнее его дымоходной системы, наиболее эффективным решением будет применение технологии ФуранФлекс. При монтаже полимерного чулка не нужно производить демонтажные работы. Труба ФуранФлекс заводится изнутри в дымоход, а после затвердения служит опорой и защитой. Она предупреждает дальнейшее разрушение, при этом сам материал обладает отменными эксплуатационными характеристиками. Главное, правильно подобрать разновидность материала, но в решении этого вопроса на помощь всегда готовы прийти наши сотрудники. Они проконсультируют вас по всем возникшим вопросам.

Результат

Охлаждение уходящих газов котла с применением подобных решений может быть достаточно глубоким – до 30 и даже 20 °С с первоначальных 120-130 °С. Полученного тепла вполне достаточно, чтобы подогреть воду для нужд химводоподготовки, подпитки, горячего водоснабжения и даже теплосети.
Экономия топлива при этом может достигать 5÷10 %, а повышение КПД котельного агрегата – 2÷3 %.

Таким образом, внедрение описанной технологии позволяет решать сразу несколько задач. Это:

• максимально полное и полезное использование тепла дымовых газов (а также скрытой теплоты конденсации водяных паров),
• снижение объёма выбросов NOx и SOx в атмосферу,
• получение дополнительного ресурса – очищенной воды (которому найдётся полезное применение на любом предприятии, например, в качестве подпитки теплосети и других водяных контуров),
• ликвидация дымового факела (он становится едва различимым или исчезает вовсе).

Практика показывает, что целесообразность применения подобных решений в первую очередь зависит от:

• возможности полезной утилизации имеющегося тепла дымовых газов,
• продолжительности использования полученной тепловой энергии в году,
• стоимости энергоресурсов на предприятии,
• наличия превышения предельно допустимой концентрации выбросов по NOx и SOx (а также от строгости местного экологического законодательства),
• способа нейтрализации конденсата и вариантов его дальнейшего использования.

Устройство и монтаж

Когда проводится монтаж металлического дымохода, работы начинаются снизу, постепенно двигаясь вверх. Трубы можно соединять несколькими путями:

• По движению дыма.
• По конденсату

Когда котел подключается к дымоходу согласно первому варианту, монтаж происходит от котла. Второй вариант, наоборот, к котлу. Металлическое сооружение состоит из нескольких деталей:

1. Стакан.
2. Сэндвич трубы.
3. Сборник конденсата.
4. Искрогаситель.
5. Оголовок.
6. Очиститель.

Чтобы создать надежное соединение устанавливаются:

• Переходники.
• Тройники.

Стыки скрепляются хомутами с внешней стороны.

Методики замера температуры

1. Обычным, бытовым градусником на поверхности отопительного устройства.
2. Прибором, который предназначается для замера температуры бесконтактным способом. Такой измеритель называется – .
3. Спиртовым градусником.
4. Специальным электрическим девайсом.

Если вы будете производить измерения обыкновенным термометром, к показателям нужно будет добавить еще несколько градусов.

Наиболее точные показания можно узнать посредством инфракрасного прибора – пирометра. Его погрешность составляет не более 0,5 градуса.

Для регулярного отслеживания температуры используют только самое безопасное приспособление – спиртовой градусник.

Для этих целей, его, с помощью скотча, крепят на радиатор и оборачивают теплоизоляционным материалом.

Как воспользоваться электрическим вариантом термометра ?

Нужно взять провод с термопарой и примотать его к отопительному устройству. Таким манером и снимают показатели.

Если к вам в квартиру для измерения температуры батарей пришла комиссия, у них должен быть сертифицированный прибор.

Вы имеете право потребовать от представителя инспектирующей организации документы, подтверждающие то, что оборудование прошло государственную поверку.

К системе обогрева предъявляются очень серьезные требования .

Процесс доставки горячего теплоносителя циркуляционными насосами (правила установки в систему отопления написаны здесь ) до жилой постройки и его равномерного распределения по всем квартирам — это не легкое дело.

Подходить к данному вопросу нужно, ответственно, и с пониманием всех технологических тонкостей.

Для того, чтобы отопительная система работала эффективно, все ее элементы должны функционировать слаженно.

Это касается всех труб и батарей. в каждой из квартир многоэтажного дома.

Поэтому при замене радиаторов (как установить батареи отопления в частном доме прочитайте в этой статье) нужно учитывать особенности и тонкости работы отопительной магистрали.

Если этого не сделать, некоторые квартиры будут испытывать переизбыток тепла, в то время, как для жильцов других квартир наступят не лучшие времена (у них будут холодные батареи ).

Каким образом можно добиться оптимизации обогрева городских жилищ?

Ответ: с помощью введения следующих норм :

в предписаниях по технике безопасности сказано, что температура рабочей жидкой субстанции в отопительной магистрали должна быть меньше на 20 градусов, чем температура самовоспламеняющихся материалов.

Для жилых многоквартирных построек предел теплоносителя имеет установленные нормы – 65 – 115 градусов Цельсия (это с учетом сезонности);

если вода, по каким-то причинам перегрелась и достигла показания – 105 градусов, должны быть приняты экстренные меры против ее закипания;

нормативный предел циркулирующей по батареям воды, составляет — 75 градусов.На случай превышения данного показателя на батарее нужно устанавливать ограничительную конструкцию (про способы разводки отопления в частном доме написано здесь );

в регионах, находящихся в средних широтах нашей страны, отопительный период, как правило, начинается с пятнадцатого октября и заканчивается пятнадцатого апреля.

В некоторых случаях, эти нормативы могут быть изменены.

Поставщики услуг должны ориентироваться на среднесуточную температуру на улице.

Как работает регулятор отопления

Регулятор это устройство, обеспечивающее автоматический контроль и корректировку температурных параметров теплоносителя циркулирующего в системе отопления.

Он состоит из следующих узлов и элементов:

1. Вычислительный и коммутирующий блок;
2. Исполнительный механизм на линии подачи теплоносителя;
3. Исполнительный механизм для подмеса воды из обратки (иногда используется трехходовой кран и тогда они совмещаются);
4. Повысительный насос на линии «холодного перепуска» (не всегда);
5. Повысительный насос на линии подачи;
6. Запорная арматура и клапана;
7. Датчик на подаче теплоносителя;
8. Датчик на обратке;
9. Датчик температуры внешнего воздуха;
10. Датчик (датчики в нескольких местах) температуры помещения;

Последние две позиции могут использоваться как совместно так и вместо друг друга в зависимости от того чем задается график отопления.

Теперь разберемся с тем, как собственно происходят процессы управления, как работает регулятор.

Основные элементы системы регулировки температуры

Температура теплоносителя на выходе из системы отопления (обратка) зависит от объема прошедшей через нее воды, так как нагрузка относительно постоянная. Поэтому регулятор, прикрывая подачу воды, увеличивает разность между подачей и обраткой до необходимого значения (на этих трубопроводах врезаются датчики), до необходимого значения.

Если нужно наоборот увеличить поток, то в систему отопления врезается повысительный насос, которым также командует регулятор. Для понижения температуры входящего потока используется так называемый «холодный перепуск» — часть воды проциркулировавшей по системе снова направляется на вход.

Таким образом, перераспределяя потоки в зависимости от данных, которые снимают датчики, регулятор обеспечивает жесткий температурный график системы отопления.

Одна из моделей блока регулятора фирмы Vailant

Часто регулятор отопления комбинируют с регулятором ГВС, применяя один вычислительный блок. Регулятор горячей воды гораздо проще в части управления и исполнительных механизмов. Используя датчик на линии горячего водоснабжения, производится регулировка прохода теплоносителя через бойлер, и обеспечиваются стабильные 50 градусов, которые требует стандарт.

Как сэкономить при отоплении, и какая температура должна быть в помещении?

Согласно нормативным требованиям в жилых помещениях температура воздуха должна быть в пределах от 18 до 25 градусов тепла. Поэкспериментируйте с настройками, переключайте режимы, подберите комфортную температуру именно для вас.

Помните, что ночью температура ниже, чем днем. В этом случае идеально будет использование программаторов, которые в автоматическом режиме будут регулировать работу газового котла при температурных изменениях. Таким образом, вы сэкономите, не потеряв в комфорте.

Если ваш дом подключен к газовой магистрали, тогда установите счетчик. Так вы сможете точно контролировать расход топлива и платить только за израсходованный объем, а не по нормативу.

Какой котел выбрать?

Дымоходы для котлов на твердом топливе различаются по нескольким параметрам.

1. Коренные (стоящие на отдельном фундаменте трубные стояки, соединяемые с котлом наклонным газоходом).
2. Насадные (устанавливаются непосредственно над котлом и служат продолжением газохода котла).
3. В виде канала в стене (устраиваются в процессе кладки несущих наружных или внутренних стен).

По месту расположения котлы бывают наружными и внутренними:

1. Наружные (монтируются вне здания как отдельно стоящими либо пристроенными к наружной стене в коренном исполнении).
2. Внутренние (монтируются внутри здания в любом конструктивном исполнении).

Обратите внимание! Работа двух или нескольких твердотопливных котлоагрегатов на общий дымоход не допускается.

• металл (черные, оцинкованные, нержавеющие или сэндвич-трубы);
• кирпич (керамический или огнеупорный);
• керамика (керамические трубы и блоки);
• бетон (сборные железобетонные панели со специальными вертикальными каналами круглого или овального сечения);
• асбестоцемент (трубы из асбестоцемента);
• стекло (специальное огнеупорное стекло).

Наиболее распространенными при устройстве индивидуальных котельных с котлами на твердом топливе являются дымоходы из кирпича, керамики и стали:

Благодаря частичной утилизации полезной энергии (t = 250-3000), происходит дополнительное излучение тепла в прилегающие к дымоходам помещения.

не подвержены коррозии,

долговечность, не требуют дополнительной изоляции.

Техника противопожарной безопасности

Устанавливать дымоход разрешается в соответствии с требованиями:

СНиП 2.04.05–91У.

ДБН В 2.5-20–200.

НАПБ А.01.001–2004.

Монтаж должны проводить только профессионалы. Сечение дымохода должно соответствовать значению, указанному производителем в инструкции, прилагаемой к котлу.

Требуемая высота дымохода обычно рекомендуется производителем, или она должна превышать 5 метров.

Если имеется горизонтальный участок, его длина не должна превышать один метр.

В конструкции необходимо предусмотреть возможность отвода конденсата, а также очистку дымоотводящего канала.

Как подключить дымоход

Все соединения деталей к патрубку твердотопливного котла выполняются термостойким герметиком, выдерживающим температуру в пределах 1250-1500 градусов.

Когда нет соответствия диаметра дымохода с размером дымоходного выхода, устанавливается переходник, чтобы создать плотный стык.

Как собираются детали

Любые одностенные, а также сэндвич, имеющие утепление, собираются только одним вариантом: «труба вставляется в трубу». Узлы соединения деталей дымохода не требуют установки дополнительных хомутов.

Если конструкция изготовлена из специальной, нержавеющей стали, сборка проводится только по конденсату. В этом случае, конденсат, а также возникающие смолянистые отложения, никогда не попадут наружу, они будут стекать вдоль стенок трубы непосредственно в конденсатоотвод.

Если в дымоходе используется ревизия и установлены тройники, сборка всех деталей выполняется «по дыму». Сборка вертикальных деталей, отходящих от тройника, проводится «по конденсату».

Если необходимо провести гильзовку канала, зазор, образовавшийся между трубой и каналом, должен быть больше 4 см. Он необходим, когда происходит расширение металла при нагревании.

Чтобы детали сэндвич дымохода имели более жесткое крепление, устанавливают заклепки или вкручивают саморезы.

Фиксация дымохода

Труба крепится к стене только специальными материалами.

Одностенная конструкция должен крепиться с шагом крепления 1,5 метра на всех вертикальных отрезках трубы.

Если сэндвич дымоход не имеет опорной конструкции, необходимо обеспечить фиксацией каждый элемент.

Если в системе использован тройник 45–87 градусов, или колено 45–90 градусов, монтаж проводится так, чтобы полностью была исключена нагрузка на поворотные части этих деталей.

Если для монтажа требуется установить дополнительную опору, используют напольную подставку, устанавливаемую под ревизию.

При возвышении дымоходной трубы над крышей больше 1,5 метра, в обязательном порядке под растяжку устанавливается скоба.

Проход сквозь перекрытия

Чтобы сделать проход сквозь стену дома или его перекрытия, необходимо воспользоваться строительными нормами, которые сегодня действуют на Украине.

Если сэндвич дымоход с утеплением проходит через деревянные стены, обязательно устанавливается походная гильза и накладывается еще один слой термоизоляции.

Когда монтируется дымоходная труба сквозь кровлю, строители должны установить специальную дополнительную деталь трубы, так называемую «крызу». Создаётся еще один дополнительный слой, состоящий из пожаробезопасных изоляционных материалов.

Завершающий этап строительства

Когда гильзуется кирпичный дымоход, его верхняя часть закрывается дополнительной деталью — окончанием.

Обычно верхушка трубы закрывается дефлектором или красивым грибком.

Если покрытие крыши здания выполнено из пожароопасного материала, типа битумной черепицы, на вершину дымохода монтируют специальный искрогаситель.

Если в доме установлен газовый котел, категорически запрещается монтаж дефлектора. Согласно действующим нормам, верхняя часть трубы газового устройства держится всегда открытой.

Высота трубы

Этот размер определяется СНиП, который устанавливает определенные параметры:

• Если кровля имеет плоский вид, дымовая труба должна над ней возвышаться на 1,2 метра.
• Если дымоход расположен около конька, а расстояние менее 1,5 метра, он должен возвышаться над коньком на 0,5 метра и более.
• При расположении трубы в диапазоне 1,5 — 3 метра до конька, она не должна находиться ниже линии конька.
• Если расположение дымовой трубы от конька превышает 3 метра, ее высота должна находиться на линии, проходящей от конька, выдержав угол 10 градусов, относительно линии горизонта.

Для определения высоту дымохода учитывается большое количество показателей. Параметры, представленные выше касаются только газового оборудования. Чтобы осуществить точный расчет необходимо воспользоваться услугами специализированной компании.