Дымоходы, дефлекторы, дымососы

Дымоходы — такие же важные составляющие тепловых установок, работающих на органическом топливе, как сами котлы, камины или печи. Поэтому совершенствование источников тепла, повышение требований к их техническим и потребительским качествам не могли не затронуть системы дымоотвода. А достижения в области создания дымоходов облегчили внедрение новых генераторов тепла, позволили продлить и улучшить работу уже существующих.

Новым котлам — новые дымоходы

Работу современного отопления стараются организовать так, чтобы тепло, выделяющееся при сжигании топлива, использовалось наиболее полно. Побочный результат — уменьшение температуры дымовых газов. Это сильно подкорректировало требования к дымоходам. Например, они должны отличаться устойчивостью к воздействию выпадающего на внутренних поверхностях трубы конденсата и растворенных в нем химических веществ (в основном кислот).

Стенкам дымовой трубы надо быть максимально гладкими (что уменьшает их аэродинамическое сопротивление и при обильном образовании конденсата позволяет ему стекать в отсек для его сбора), быстро прогреваться и оставаться в нагретом состоянии при любой температуре наружного воздуха, а также некоторое время после отключения теплогенератора. Чтобы обеспечивалась тяга, труба не должна быть слишком широкой. Для современного оборудования важны также удобство перемещения к месту установки, простота и технологичность монтажа, полнота комплектации и обслуживания. Выбор дымоходов, отвечающих этим требованиям, велик.

За ними не заржавеет

Наиболее распространенными на сегодняшний день можно назвать модульные дымоходные системы из стали. Обычная («черная», углеродистая) сталь плохо согласуется с изложен­­­­ными выше требованиями и уже уступила место на рынке стали с легирующими добавками (нержавеющей). Помимо того что дымоходы из «нержавейки» намного долговечнее, только они могут долгое время обладать идеально гладкой внутренней поверхностью, необходимой для высокоэффективных газовых котлов.

Различают одно- и двухконтурные (одно- и двустенные) стальные дымоходы. Первые используются в основном в качестве вкладышей в шахты и дымоходные каналы из кирпича, бетона и подобных им материалов. С их помощью можно адаптировать к новым условиям эксплуатации старый дымоход (иначе его пришлось бы просто-напросто заменить). Применять их как самостоятельные системы дымоудаления не получится, поскольку большая разница значений температуры дымовых газов и поверхности трубы, напрямую контактирующей с окружающей средой, способна привести к выпадению обильного конденсата и обледенению устья дымохода в зимнее время.

Конструкция двухконтурных дымоходов — коаксиальная, или концентрическая («труба в трубе»). Пространство между внутренней трубой и наружной (обечайкой) заполнено негорючей теплоизоляцией. Такая конструкция (ее часто называют «сэндвич») обеспечивает наименьший объем выпадающего конденсата (поскольку стенки канала быстро прогреваются и остаются в нагретом состоянии все время работы теплогенератора), пожарную безопасность и защиту от ожогов людей и животных.

Толщина слоя и плотность набивки тепло-изоляционного материала — один из показателей качества двустенного дымохода. Внутренняя труба изготавливается из жаростойкой нержавеющей стали. Обечайку, не контактирующую с продуктами сгорания и конденсатом, делают и из обычной стали, и из оцинкованного железа. Но предпочтение отдается «нержавейке». Она может быть менее дорогих марок, чем используемая для внутренней трубы. Однако не всякая нержавеющая сталь рассчитана на применение в качестве материала для элементов, монтируемых снаружи здания.

Элементы стального дымохода соединяют между собой в раструб с помощью внешних обжимных хомутов. Если дымоход предназначен для работы под избыточным давлением, применяются также внутренние уплотнительные кольца. Материал, из которого они изготовлены, накладывает ограничение по максимальной температуре дымовых газов.

От керамики до пластмассы

Следующий вид современных модульных дымоходов — керамические. В их основе трубы из легкой жаропрочной керамики. Они применяются как в одностенном варианте — для установки в существующие кирпичные каналы и шахты, так и в составе сэндвич-конструкции. Во втором случае труба со слоем теплоизоляции помещается в оболочку из нержавеющей стали (такие системы предлагает компания Schiedel) или шахту, складываемую из специальных пенобетонных или керамзитовых блоков.

Керамические трубы быстро прогреваются, устойчивы к высокой температуре, воздействию влаги и химически агрессивных веществ, поэтому могут использоваться с любыми генераторами тепла. Модульная конструкция делает сборку дымоходов этого вида достаточно простой. Конечно, им не хватает легкости (хотя сама внутренняя труба весит немного) и гибкости (в системном смысле) стальных дымоходов. Продолжительность службы керамических дымоходов оценивается в 100 лет. (Гарантийный срок от производителя — обычно 30 лет.) Поэтому данная продукция не теряет своей конкурентоспособности.

Для газовых котлов предлагаются дымоходные системы из алюминия и пластика. Они легки, устойчивы к воздействию конденсата, относительно недороги и часто уже включены в каталоги производителей котельной техники в качестве рекомендуемой оснастки. Выбирая такой дымоход самостоятельно, нужно в первую очередь обращать внимание на ограничения по температуре дымовых газов.

Добавим, что наряду с упоминавшимися выше одноконтурными системами из нержавеющей стали и керамики для встраивания в существующие каналы выпускаются также гибкие вкладыши из нержавейки, алюминия и различных видов пластика.

Кроме того, в настоящее время широкое распространение получили коаксиальные дымоходы LAS (от немецкого Luftabgassystem — «воздушно-газовая система»), по внутреннему каналу которых отводятся дымовые газы, а по внешнему, навстречу им, движется воздух для горения. (Его подача снаружи здания необходима при использовании котлов с закрытой камерой сгорания.) Объединение каналов делает систему компактной, сокращает объем строительно-монтажных работ, обеспечивает дополнительную защиту от попадания дымовых газов в помещение при повреждении дымохода и энергосбережение — за счет подогрева подаваемого в топку воздуха. Дымоходы LAS выполняются из всех перечисленных выше материалов.

И в снег и в ветер

Современный рынок предлагает широкий ассортимент насадок на дымоходы (главным образом работающие под разрежением). Их функция — исключить нарушение тяги и попадание в дымовую трубу атмосферной влаги, посторонних частиц и предметов.

Традиционно распространенные устройства для защиты дымовых труб от осадков — «зонты», или «колпаки». В их адрес звучит много критики. Предохраняя дымоход лишь от прямого попадания дождя, снега или града, они создают зону повышенного давления на выходе из трубы, то есть мешают тяге. Кроме того, их поверхность может стать дополнительным (зачастую — лишним) местом выпадения конденсата, который зимой будет намерзать в области оголовка.

В принципе, как эксперты, так и производители современных дымоходных систем не видят ничего страшного в попадании атмосферной влаги в дымовую трубу: вода должна просто-напросто стекать по стенкам вместе с конденсатом к месту его сбора. Но если уж без защиты не обойтись (предположим, что в сезон дождей трубу просто-напросто заливает), следует установить современную насадку. Пример: многоярусный «зонтик» Hubo от компании Jeremias. Его конструкция исключает попадание воды в дымоход даже при секущем дожде. А коэффициент аэродинамического сопротивления этого «колпака» составляет для типоразмера до 140 мм (диаметр трубы) всего-навсего 0,1 — как у «колена» с поворотом на 10° (почти прямое).

Напротив, ветер представляет серьезную угрозу нормальному функционированию дымохода, работающего под разрежением (особенно, если при его устройстве допу­­щены ошибки, например, неправильно выведена труба). Он может ослабить или даже опрокинуть тягу, направить движение дымовых газов внутрь дома. Это не должно привести к серьезным неприятностям, когда источником тепла служит газовый или жидкотопливный котел, так как при нарушении тяги автоматика прекращает подачу топ­­лива к горелке. (Хотя в отсутствие хозяев дома отключение котла чревато размораживанием системы отопления.) Но печь, камин, котел на твердом топливе так быстро не «выключишь».

Остроумное и проверенное средство защиты дымохода от ветра — флюгеры. Благодаря своей конструкции они всегда повернуты таким образом, чтобы оградить устье дымовой трубы от ветра. Обтекая защиту, потоки воздуха только усиливают тягу в дымоходе. Недостатками флюгеров являются неустойчивая работа при очень сильном ветре и необходимость регулярного обслуживания (как любого другого механического устройства). Их преимущественно используют для оснащения дымоходов дровяных печей и каминов. Для котельных установок сегодня предлагаются более удобные статические (без движущихся частей) ветрозащитные надставки с небольшим аэродинамическим сопротивлением.

Устанавливать ветрозащитные устройства следует лишь в случае, когда обнаружились или ожидаются проблемы. А они возникают, например, при неправильно выведенной дымовой трубе — в так называемую зону ветрового подпора, при наличии сильных направленных ветров в местности, где находится дом, образовании вихрей из-за расположенных поблизости высоких зданий или деревьев. Еще один повод для установки ветрозащитной насадки — частые отключения котла из-за нарушения тяги.

Когда «не тянет»

Грамотно спроектированный и правильно выполненный дымоход для теплогенератора, работающего без наддува, должен обеспечивать стабильный естественный (без механического воздействия) отвод продуктов сгорания. В случаях, когда необходимые для этого условия не соблюдены — из-за ошибки или по какой-то другой причине (например, использован канал от старого источника тепла с высокой температурой дымовых газов), приходится применять устройства для усиления тяги — дефлекторы, вращающиеся насадки или дымососы.

Дефлекторы предназначены для усиления тяги за счет отклонения воздушных потоков. Различные конструкции этих устройств реализуют один и тот же эффект — возникновения зоны пониженного давления при обтекании препятствия наружным воздухом. Старания их изобретателей были сосредоточены на том, чтобы ветер не только не нарушал тяги, а усиливал бы ее. Таким образом, дефлектор служит еще и ветрозащитой.

Такой же результат дают вращающиеся насадки. Их главная рабочая часть — сферическая турбина, образованная изогнутыми пластинами из нержавеющей стали. Она сконструирована таким образом, что приходит в движение независимо от скорости и направления ветра, усиливая тягу, а также закрывая устье трубы от попадания в него листьев, птиц, насекомых и т.д. Минусом таких насадок является относительно высокий коэффициент аэродинамического сопротивления в неподвижном состоянии (порядка 1,0). В штиль они не только не усиливают тягу, но и ослабляют ее.

И дефлекторы, и вращающиеся насадки не обеспечивают нужного эффекта в безветренную погоду. Кроме того, они могут создавать чрезмерное разрежение при сильном ветре (а это означает потери тепла) и создают движение воздуха в дымоходе в период, когда источник тепла не используется. Эти недостатки устраняют с помощью электрического дымососа. Он представляет собой вентилятор, устойчивый к высокой температуре, воздействию кислотного конденсата, присутствию в дымовых газах несгоревших частиц и проч. Такой прибор должен быть малошумным, экономичным и не препятствовать свободному движению продуктов сгорания в выключенном состоянии.

Обычно дымовой вентилятор монтируют на оголовке трубы (как правило, так размещают каминные дымососы) или врезают в канал дымохода непосредственно за теплогенератором (этот вариант распространен для котлов).

Если дымосос обслуживает печь, камин или котел с ручным розжигом, а проблема с тягой постоянна, то вентилятор включается и выключается вручную, нажатием кнопки на пульте. При этом тяга регулируется изменением скорости вращения крыльчатки. Чтобы облегчить растопку, предусматривают форсированную работу дымососа в течение нескольких минут после пуска. Бывает, что вентилятор необходим лишь при розжиге котла, дозагрузке топлива и нарушении тяги из-за плохой погоды. В этом случае ручное управление комбинируют с автоматическим, и при плохом дымоудалении дымосос включается по сигналу от сенсора (обычно это датчик температуры в дымоходе).

Каким бы экономичным ни был дымосос, его применение связано с затратами электроэнергии. Снизить их можно, например, за счет совместного использования вращающейся насадки и вентилятора, включающегося в безветренную погоду.