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.
Комментарии специалистов
«Из дымоходов заводского изготовления сегодня распространены системы из керамики и нержавеющей стали. И те, и другие имеют свои преимущества. Какую выбрать? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо проанализировать исходные условия.
И первое из них — назначение дымохода: будет ли он обслуживать котел (газовый или дизтопливный), камин или печь (которая может быть отопительной, банной, варочной). Нужно определить, является ли топливосжигающий прибор источником тепла или это декоративный камин нечастого использования, забирает ли он воздух для горения из помещения или это современный аппарат с закрытой камерой сгорания. Место установки дымохода (снаружи или внутри дома и т.д.) также сильно влияет на выбор системы.
Европейские стандарты предлагают подбирать дымовые трубы, классифицируя их по следующим показателям:
1) максимально допустимая рабочая температура дымовых газов;
2) газоплотность (определяет возможность работы под избыточным давлением или разрежением);
3) чувствительность или нечувствительность к влаге;
4) коррозийная стойкость;
5) устойчивость к возгоранию сажи;
6) расстояние от наружной поверхности до горючих конструкций;
7) тип оборудования, которое следует применять для очистки дымохода.
Сегодня наша компания предлагает на российском рынке как традиционные для себя керамические дымоходы, так и качественные дымоходные системы из нержавеющей стали. Главные достоинства последних — простота монтажа и небольшая масса. Но долговечность самого качественного стального дымохода — 10–15 лет, в то время как срок службы керамических дымоходов не ограничен».
«В последнее время в продаже появились изделия из нержавеющей жаропрочной стали, которые примерно в полтора раза дешевле, чем в среднем по рынку. Объясняется это просто: к нам все чаще попадают легированные стали группы 200 (по системе AISI), очень распространенные в Индии и Китае. Недобросовестные производители и продавцы дымоходов утверждают, что при более низкой цене эти металлы не отстают по своим свойствам от сталей группы 300, а по некоторым параметрам даже превосходят их. Но это обман.
В составе нержавеющих сталей группы 200 содержится меньше никеля — он замещен главным образом марганцем. Такой металл подойдет для кухонной посуды, корпусов оборудования, резервуаров для воды, но никак не для дымоходов (даже для внешних труб). При этом обычному покупателю очень трудно отличить его от качественных сталей с высоким содержанием никеля: и тот и другой материал немагнитны.
Еще одна проблема — это сварной шов. Большинство производителей, продающих дымоход «не за дорого», практикуют точечную сварку, а то и вовсе фальцевое соединение. При температурных воздействиях разрыв такого соединения неизбежен. По-настоящему качественный шов получается при сварке встык на плазменном станке без кислорода. Однако должен заметить, что и многие производители, использующие плазменную сварку, получают неровный шов с нарушением свойств металла.
При выборе дымохода следует также обращать внимание на качество, плотность утеплителя и геометрическую точность деталей.
Модульные дымоходы «Вулкан», которые предлагает наша компания, производятся по европейским стандартам из высококачественной нержавеющей стали (AISI 321Т, AISI 304), устойчивой к воздействию высоких температур и кислот. В качестве теплоизоляции применяется термостойкая каменная вата фирмы Rockwool, из которой создается плотный теплоизолирующий слой толщиной 50 или 100 мм. Другие особенности продукции — сплошной сварной шов, полученный по технологии TIG (сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа), уникальная система внутренней термокомпенсации, исключающая деформацию дымохода при расширении металла во время нагревания, фиксация внутренней трубы строго по центру конструкции. Все элементы дымоходов легко стыкуются между собой. Срок эксплуатации дымоходов «Вулкан» — 50 лет».
«Дымоходы подразделяются на кирпичные, модульные системы заводского изготовления и комбинированные (кирпичные с модульными вставками). К системам заводского изготовления относятся дымоходы с керамической трубой и модульные двухконтурные «сэндвичи» из нержавеющей стали. К комбинированным системам — кирпичные с вставками из стали, керамики и композиционного полимерного материала.
Выбирая дымоход, учитывают несколько основных факторов: условия эксплуатации, тип теплогенератора и топливо, свойства строительных конструкций и характеристики помещения. На сегодняшний день самыми безопасными и долговечными дымоходами считаются системы заводского изготовления с керамической трубой. Из всех видов керамических труб лучшие — это трубы, полученные методом изостатического прессования (всестороннего равномерного сжатия). Дымоход с такой трубой пригоден для любых условий эксплуатации, любого топлива и теплогенератора.
Пример: укомплектованные изостатической трубой дымоходы Ecoosmose компании Osmose. В соответствии с европейским стандартом DIN EN 1457 они имеют маркировку +A1 A1N1/B2N1/D3P1. Это означает, что трубы сертифицированы на работу при температуре 600°С, испытаны при температуре 1000°C, допущены к эксплуатации во влажном и сухом режимах, при разрежении и избыточном давлении в трубе. Гарантия фирмы-производителя на изостатическую трубу — 30 лет, а срок ее службы не ограничен.
Изостатической трубой комплектуются классические системы дымоудаления и специализированные, например LAS («система воздух/газ»). Из других керамических труб к изостатическим ближе всего по характеристикам трубы из глазурованного шамота. У них на внутренней поверхности нанесено стекловидное покрытие, придающее ей водонепроницаемость и стойкость к воздействию агрессивных сред. Трубы из глазурованного шамота производства компании Osmose имеют маркировку +A1 B2N1. Это значит, что они сертифицированы для работы при температуре 400°C, испытаны при температуре 1000°C и допущены к эксплуатации во влажном и сухом режимах».
«Пожарной безопасности дымоходов компания Vilpros pramonе уделяет большое внимание. Вот пример проведенной в этом направлении работы.
Методы испытаний пожарной безопасности, используемые для различных продуктов, предусматривают максимальную толщину теплоизоляции в месте, где дымоход проходит через перекрытие или крышу, — 200 мм. Однако в результате возросших требований к энергоэффективности зданий типичная толщина теплоизоляции в области крыши составляет 500 мм или более. При этом исследования показали, что температура в дымоходе наиболее высока как раз в тех местах, где он окружен толстым слоем теплоизоляционного материала.
Компания Vilpros pramonе разработала решение для этого случая и провела дополнительные термические испытания систем двустенных дымоходов с термоизоляцией толщиной 50 мм на модифицированном испытательном стенде, чтобы определить термическое поведение дымоходных систем, проходящих через изолированные перекрытия или крыши.
На основании результатов испытаний мы сделали следующие выводы. При установке двустенных дымоходов внутри зданий должны быть выдержаны безопасные расстояния до элементов из горючих материалов, декларируемые производителем.
Если толщина пересекаемой конструкции не более 200 мм, то зазор между трубой и таким элементом полностью заполняется негорючим изоляционным материалом (мы рекомендуем Rockwool Wired Mat 105), а при толщине от 200 до 600 мм — негорючей изоляцией в нижней части на высоту 200 мм. Остальное пространство также заполняется Rockwool Wired Mat 105, но вокруг дымохода остается 50-миллиметровый воздушный зазор».
«На современном отопительном рынке представлены теплогенераторы самого разного типа и назначения: печи, камины, котлы, работающие на различных видах топлива, блочные установки для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии и проч. Конструктивное исполнение и режимы эксплуатации этих устройств очень отличаются друг от друга и напрямую влияют на параметры продуктов сгорания. К примеру, газовый котел может быть с атмосферной или вентиляторной горелкой, открытой или закрытой камерой сгорания, обычным, низкотемпературным или конденсационным. Все это необходимо учитывать при выборе системы дымоудаления.
Компания Jeremias — эксперт в области дымоходов. Модельный ряд наших одно- и двустенных систем из нержавеющей стали разработан таким образом, чтобы оптимально удовлетворять потребности наших клиентов и решать широкий спектр задач в области дымоудаления. При выборе системы прежде всего принимаются во внимание вид используемого топлива, температура дымовых газов, объем и состав продуктов сгорания и, конечно же, режим работы теплогенератора с учетом конфигурации самой системы. Марка стали, вид соединения элементов дымохода, наличие или отсутствие уплотнений и другие факторы определяются возможностью оснащения ими того или иного типа теплогенератора.
Следует помнить, что для обеспечения длительного срока службы дымохода из нержавеющей стали (десятки лет) нужно соблюдать определенные требования. Так, во избежание появления коррозии необходимо исключить контакт металла дымохода с черной (ферритной) сталью, а при монтаже и чистке дымоходов использовать только специальный инструмент и щетки (из пластика или «нержавейки»). В обслуживаемых печах, каминах или котлах запрещено сжигать окрашенную или пропитанную древесину и бытовой мусор. Воздух для горения должен быть чист от галогеносодержащих соединений, в частности, хлор- и фторуглеводородов, источниками которых являются аэрозоли, растворители, лаки, клеи и т.д. Из этих веществ при горении образуются соляная и плавиковая кислоты. А их присутствие в дымоходе вредно даже для нержавеющей стали».
