Дымоход для котла – каким он должен быть?
Опубликовано: 05 сентября 2019 г.
502
Автор: Николай Востриков
Дымоход является важным элементом отопительной системы. Кроме надёжной работы котельного оборудования, грамотно подобранная дымоходная система обеспечивает безопасность людей и сохранность зданий и сооружений. Поэтому дымоход для котла бытового либо же промышленного назначения, должен обладать такими важнейшими качествами, как высокая газоплотность, устойчивость к коррозии, а также статическая прочность.
Давайте рассмотрим, с какими проблемами и опасностями можно столкнуться при эксплуатации дымохода, и как ответственные производители находят решения этих проблем.
Угарный газ
При сгорании углеводородного топлива типа природного газа, дизельного топлива, мазута образуется двуокись углерода (углекислый газ CO2) и монооксид углерода («угарный» газ CO). Кроме того, химические элементы и соединения присутствуют в топливе в виде примесей. При сгорании такие элементы, как сера (S), азот (N), фосфор (P) и прочие, образуют оксиды и присутствуют в выхлопных газах в виде опасных для здоровья человека соединений.
Именно поэтому так важна газоплотность дымоходной системы (рис. 1).
Рис. 1
Газоплотностью называют способность дымохода сохранять герметичность в местах сопряжения элементов и сварных швах в режиме естественной тяги и при избыточном давлении дымовых газов. Газоплотность конструкции дымохода достигается производителями путем разработки специального узла сопряжения элементов, точностью исполнения всех деталей, а также использованием в производстве современного высокотехнологичного оборудования по обработке и сварке стали (рис. 2).
Рис. 2 Стальные дымоходы Schiedel установленные в учебном классе компании Viessmann на заводе по производству котельного оборудования в г. Липецке
Конденсат
При горении углеводородного топлива, кроме смеси дымовых газов, состоящей из оксидов различных элементов, образуется оксид водорода H2O — говоря проще, вода. При высокой температуре она находится в состоянии пара, но может конденсироваться на внутренних стенках трубы при понижении температуры до «точки росы» (около 60оС). В холодное время года эта температурная отметка может быть достигнута очень быстро, и большое количество конденсата будет стекать вниз по внутренним стенкам дымовой трубы.
Для предотвращения негативных последствий от скопившейся в дымоходе жидкости ответственные производители дымоходных систем предусматривают элементы сбора и отвода конденсата. Рекомендовано устанавливать основание дымохода в теплом помещении, чтобы стекающий конденсат не замерзал при отрицательных температурах воздуха и образовавшийся лед не разрушал дымоход. При монтаже дымохода снаружи (рис.3) здания место отвода конденсата оборудуют электрическим нагревателем.
Рис. 3
Для уменьшения образования конденсата можно выбрать модификацию дымоходной системы с большей толщиной изоляции. Современные изоляционные материалы, такие как SUPERWOOL (производитель Thermal Ceramics), за счет отличных теплотехнических и физических свойств эффективно защищают отработанные газы внутри дымохода от охлаждения (рис. 4).
Рис. 4
Коррозия
Надо сказать, что наличие конденсата внутри дымохода не вызывало бы таких беспокойств у производителей стальных дымоходных систем, если бы не дополнительный риск возникновения коррозии труб. В основе этой проблемы лежат сложные химические процессы.
Сама по себе чистая вода не может причинить никакого вреда нержавеющей стали, так как оксид хрома на поверхности металла надёжно защищает его от коррозии. Пленка оксида хрома толщиной в несколько атомных слоев образуется в воздушной среде и быстро восстанавливается при механическом повреждении. Толщина оксидной пленки и скорость ее восстановления зависят от процентного содержания Cr в объеме металла. Минимальное содержание хрома в стали, при котором этот сплав приобретает «нержавеющие» свойства, — это 12 %. Средний показатель процентного содержания хрома в нержавеющей стали для производства дымоходов — это 17-20 %. Причина опасности разрушения дымохода вследствие коррозии материала заключается в следующем. Конденсация пара внутри дымохода и образование воды приводит к растворению в ней оксидов элементов, присутствующих в топливе и в воздухе. В частности, содержание азота (N) в окружающей нас атмосфере составляет 77 %. Окисляясь в камере сгорания котла до оксидов азота и растворяясь затем в конденсате, азот превращается в азотную кислоту — одну из самых сильных кислот. По такому же принципу внутри дымохода могут образовываться серная, фосфорная, угольная и прочие сильные и слабые кислоты.
Для противодействия агрессивному «коктейлю» необходимо, чтобы стенки внутри дымохода отвечали самым высоким требованиям по кислотостойкости. Для определения устойчивости к агрессивным средам по европейским нормам, каждый дымоход проходит тестирование в лабораториях. После исследования на предмет стойкости к кислотам, которые могут образовываться в дымоходе, каждой дымоходной системе присваивается категория коррозионной стойкости V1, V2 или самый высокий уровень V3.
Категориям типа V2 и V3 отвечают дымоходные системы, выполненные из таких марок стали, как AISI 316L и AISI 316Ti. А значит, дымоходные системы, в которых все дымопроводящие элементы (непосредственно контактирующие с дымовыми газами) выполнены из указанных марок стали, могут подключаться к приборам, работающим на любом виде углеводородного топлива.
Самый агрессивный конденсат получается при сгорании жидких видов топлива: дизеля, мазута, отработанного машинного масла и прочего. Для этих случаев велик риск коррозии, а, следовательно, утечки вредных для здоровья газов и разрушающего конденсата. Указанные марки стали 316 серии служат гарантом безопасной и долговечной эксплуатации дымохода.
Близкими показателями по коррозионной стойкости обладает ферритная сталь AISI 444. Однако специалисты рекомендуют использовать дымоходы из этой марки стали для подключения только к приборам, работающим на природном газе или твёрдом топливе.
Мы затронули важные проблемы, с которыми можно столкнуться при эксплуатации дымохода, подключенного к отопительному котлу и определили, какими свойствами должен обладать дымоход, чтобы этих проблем избежать. Речь шла о тех процессах, которые происходят внутри дымовой трубы, теперь же давайте рассмотрим главные качества, которыми должна обладать внешняя конструкция дымоходной системы.
Статическая прочность
Статическая прочность дымоходной системы — важная составляющая для безопасной эксплуатации дымохода. Прочность конструкции дымохода (рис. 5) во многом зависит от прочностных характеристик наружной оболочки «сэндвич»-системы. Это силовой остов системы, сохраняющий ее целостность и защищающий теплоизоляцию и внутреннюю трубу от механических воздействий. Внешняя оболочка противостоит ветровым нагрузкам, атмосферным осадкам в виде града, снега или дождя. Необходимую для этого прочность внешняя оболочка приобретает за счет механических свойств стали и толщины стального листа, из которого она изготовлена. Кроме того, «правильные» дымоходные системы обладают необходимым количеством силовых ребер жесткости в местах стыковки элементов.
Рис. 5
При составлении спецификации для дымохода в неё должны быть включены опорные элементы и стеновые хомуты. Количество таких элементов рассчитывается по монтажным схемам и диаграммам от производителя дымоходной системы.
Устойчивость к коррозии
Нельзя забывать и о коррозионной стойкости наружной оболочки. Да, риски воздействия агрессивной среды на нее несравнимо меньше, чем на внутреннюю дымоотводящую трубу, и всё же пренебрегать устойчивостью наружной оболочки к коррозии нельзя. Поэтому для внешнего кожуха производители дымоходов обязаны выбирать нержавеющие стали или «чёрную» сталь с защитным слоем цинка и другими способами защиты от коррозии. Например, порошковой покраской поверх оцинкованного листа.
Стоит отметить, что прочный дымоход не только безопасен, но и не нарушает эстетику строений. Это важно как для хозяев частного коттеджа или дачного дома, так и для престижа компаний, монтирующих отопительные системы. Практически каждый из нас хотя бы раз отмечал для себя диссонанс между красивым зданием и покосившимся, с ржавыми потёками дымоходом.
Правильный расчет
В основе эффективной и стабильной работы отопительного котла лежит правильный расчет поперечного сечения дымохода, который зависит от ряда факторов: высоты дымохода, протяженности горизонтального участка, количества поворотов, а также типа котельного оборудования и многих других нюансов. Правильно рассчитанный диаметр дымоходной системы обеспечит оптимальную тягу дымовых газов при различных режимах работы котла и бесперебойную работу всей системы отопления.
В завершение хочется призвать будущих и настоящих обладателей стальных дымоходов обратить внимание на существующие риски при эксплуатации дымоходов и способы их предотвращения. И еще раз напомнить о важности серьёзного подхода к выбору не только котла, но и дымохода к нему.
Статья из журнала "Аква-Терм" №5/2019
