Требования к дымоходам

Требования к современным отопительным системам

Сегодня, когда в мире остро обсуждается вопрос об окружающей среде (о бережном потреблении «невозобновляемых» источников энергии, о нанесении технического вреда экологии), приоритетным направлением  в современных разработках отопительных устройств стало рациональное использование органических видов топлива, получение высоких результатов горения и экономного потребления используемого топлива. Для экономичности и рационализации потребления топлива проводят модернизацию отопительной техники, для максимального использования энергии сгорания топлива. Например, новые методы теплоизоляции получили широкое применение в строительных мероприятиях.

Рассмотрим устройство отопительного котла и его применение. Система заключается в передаче энергии сгорания теплоносителю для последующей передачи к точкам (радиаторы). Для повышения коэффициента полезного действия котла температура продуктов сгорания (отходящих газов) на выходе из него должна быть наименьшей. В настоящее время используют низкотемпературные котлы небольшой мощности, при нормальной нагрузке температура отходящих газов составляет не более 100-130°C, с увеличением нагрузки температура воды в котле повышается до 150-200°C. Кроме этого, сейчас высокое значение КПД достигается с помощью использования теплоты парообразования. В состав топлива, применяющегося для котлов, входят водород и углерод, при сгорании которых образуются соединения Н2О и СО2 (водяной пар). Так, сгорание 1 кг этого топлива образует 1,4 кг водяных паров, в то время как сжигание 1 м³ природного газа даст 1,6 кг этих паров. Такая технология получает все большее развитие в Европе. В основном используются низкотемпературные отопительные системы: котлы с вентиляторными горелками и газовыми атмосферными горелками.

В современных отопительных системах котел работает не постоянно, а только когда необходимо. При нагреве котла образуется конденсат, его объем зависит от того, насколько быстро произойдет повышение температуры его поверхности во время работы. Температуру конденсата в отходящих газах определяет тип топлива, а также лишний воздух во время горения и скопления СО2 в продуктах сгорания.

Например, при сжигании природного газа и 10% скопления СО2, концентрация конденсата составит 16,7% об., а точка росы – около 50°С. То есть зависимость такова ­– чем больше содержание водорода в топливе, тем выше градус точки росы. Так, для газа точка росы составляет 50-55°С, для угля – 25°С, для жидкого топлива – 45°С, для древесины – примерно 30-50°С. Получившийся конденсат имеет кислые свойства.

При горении водорода рН будет 3-4 ед., для жидкого топлива – 2-4 ед. Это связано с содержанием в нем серы, образующейся в процессе сжигания SO2, в ходе дальнейшей реакции окисляющейся до SO3. При прикосновении с конденсатом SO3 образует серную кислоту, которая будет влиять на рН и даст низкие его показатели. Точка росы серной кислоты намного выше точки росы водяных паров, то есть конденсация паров кислоты будет происходить при более высоких температурах нагрева котла.

Данная температура показывает градус, после которого начинается конденсация. Объем образующейся кислоты будет находиться в зависимости от SO2, переходящей в SO3. Малые отопительные установки обычно работают в непостоянном режиме. Во время каждого перерыва большая часть, взаимодействующая с продуктами сгорания, остывает ниже температуры точки росы. Каждый запуск снова будет приводить к образованию кислоты. В реакциях с железом кислота участвует как катализатор коррозии до тех пор, пока поступают водяные пары.

Ни сталь, ни чугун, из которых производят котлы, не стойки к коррозии. Ущерб от этого процесса наблюдается после длительного использования котла. Поэтому в низкотемпературных котлах стараются снизить до минимума образование конденсата, чтобы уменьшить коррозию. Для этого проводят оптимизацию гидравлики котла или проводят мероприятия по нагреву обратной воды на входе в котел.

Еще одна серьёзная проблема при сгорании топлива – сажа, которая образуется и откладывается на протяжении всего пути от котла до дымохода и может со временем воспламениться в местах большего накопления. Так, дымовые трубы из каменных материалов в большей степени подвергаются чрезмерным нагрузкам.

Это обусловлено плохой теплоизоляцией, погодными условиями (жара, мороз), плохой тягой. Поэтому очень часто возникают случаи возгорания сажи в канале, каменные стенки чаще всего не выдерживают значительных тепловых нагрузок. В таких случаях рекомендуют применение нержавеющих сталей для устройства дымоходов. В них конденсат не будет вызывать повреждений.

Однако следует помнить, что иногда коррозии подвержены и нержавеющие стали. Это может быть вызвано соединением галогенов в воздухе. Причинами их появления являются строительные лаки, краски, клеи, растворители и другие средства бытовой химии. Появляющиеся в процессе горения галогеноводороды при охлаждении конденсируются в виде соляной и плавиковой кислот. Испарение кислоты влияет на  коррозию, а также может стать катализатором других химических реакций, что со временем неминуемо приведет к ущербу дымохода.

Таким образом, при проектировании дымовых труб необходимо просчитывать все возможные наихудшие условия работы. Современное отопительное оборудование  требует повышенного внимания к дымоходам.

Также стоит очень внимательно отнестись к выбору дымохода при строительстве каминов, печей и других очагов в доме.