Каминные трубы

1.Кирпичные трубы

Кирпичные однослойные и двухслойные трубы.

Кирпичные трубы (однослойные) показаны на рис. 3.4, заметим, что возможна и другая кладка кирпичных труб, на рисунке даны наиболее экономичные варианты. Следует признать, что требования к кирпичным трубам, изложенные ниже, не удовлетворяют современному уровню безопасности. Они приближены к максимально возможному уровню, в них учтен накопленный опыт поколений. Но сегодня этого уже недостаточно. Полезно сопоставить уровень этих требований с техническими возможностями и уровнем безопасности, которые обеспечивают современные сборные

Рис. 3.4

Перечислим требования к однослойным кирпичным трубам:

  • кирпич должен быть полнотелым и обожженным. Кирпич для кладки оголовка трубы над крышей должен быть и морозостойким. Для кладки оголовка трубы допускается использование дырчатого кирпича;
  • выбранное сечение трубы должно быть постоянным для всей высоты трубы, никакие его сужения не допускаются. О других важных конструктивных требованиях будет сказано в соответствующих главах;
  • минимальная толщина стенок трубы должна быть 12 см, для стенок оголовка желательная толщина 25 см;

толщина швов 5 мм. Заполнение швов раствором должно быть полным и плотным. На этот пункт необходимо обратить особое внимание.

Следует не забывать, что для однослойных кирпичных труб выполнение этого требования является единственным средством, противопожарной защиты, а также и защиты от диффузии дымовых газов в жилые помещения, через которые проходит дымовая труба:

  • раствор для кладки трубы, используемый в отечественной практике, — глиняный с небольшой добавкой цемента для связки раствора против его дальнейшего обсыпания. Предпочтительна кладка труб на улучшенных (сложных) растворах с применением извести;
  • кладку оголовка трубы и чердачной части трубы лучше вести на сложных растворах. Применение чистых цементных растворов для этих целей или обмазывание таким раствором оголовка трубы изнутри нежелательно, т.к. влага дымовых газов будет не впитываться в трубу, а конденсироваться на ее поверхности и стекать по стенкам в трубу. Впитывания влаги стенкой трубы не следует опасаться, т.к. она (по мере прогрева трубы) должна испаряться и удаляться из трубы вместе с дымовыми газами.

Чердачная часть трубы должна быть оштукатурена тем же сложным раствором и побелена:

  • при прохождении трубы через межэтажные перекрытия необходимо соблюдать противопожарные нормы, о которых будет сказано ниже;
  • оголовок трубы желательно завершать бетонным, «лещадным камнем» с устройством уклонов и капельника по его нижнему периметру. Лещадный камень должен предохранять кирпичную кладку от дождя.

При устройстве коренных труб не следует забывать:

  • о фундаментах (вес трубы зачастую сопоставим или может превышать вес камина или каминной печи),
  • об устройстве для сбора сажи и о других конструктивных элементах для периодической чистки трубы,
  • подключение каминов к таким трубам следует проводить через специальные металлические гильзы,

об устройстве для сбора и отвода конденсата при использовании двухслойных труб.

Устройство двухслойных кирпичных труб (требования к материалам и конструктивные требования). Рассмотрим конструктивные возможности двухслойных труб, они в значительной степени зависят от второго, металлического слоя, который, в свою очередь, можно воспринимать как трубу совершенно самостоятельную, не связанную с кирпичным слоем. Поэтому и рассмотрим устройство таких труб отдельно. Что предлагают производители? Покажем это на примере фирмы «Шидель», фирмы весьма авторитетной в части разработки дымоходов для наиболее требовательного потребителя.

Рис. 4.1.
Устройство сочленения однослойных труб TECHNOFIX с хомутом (слева) и с хомутом и уплотнением (справа)

Вот характеристика универсальных труб TECHNOFIX 1000 и TECHNOFIX 2000 (различаются толщинами стенок и набором Дн).

Назначение: все виды топлива, в т.ч. газообразного и жидкого. Возможно постоянное использование при температуре до 250 oС, устойчивы к воздействию конденсата и к выгоранию сажи при 1000 oС (без уплотнения). Применимы как для условий разряжения, так и давления до 200 Па.

Возможны варианты изгибающихся дымоходов. Предназначены в т.ч. и для санации уже существующих каналов. Гарантийные сроки эксплуатации 10 лет.

Сроки службы таких конструкций напрямую зависят от выбора и процентного содержания легирующих добавок в нержавеющей стали. Такие стали должны содержать в своем составе не менее 2% молибдена, не менее 11% никеля и не более 0,3% углерода. Этим условиям отвечают стали марок (по немецкой классификации) 1.4571 и 1.4404. Для труб внешнего контура (в трубах типа «сэндвич») применяется менее стойкая сталь марки 1.4301. Заметим, что и отечественные производители труб, по экономическим соображениям, также ориентируются на указанные марки сталей.

Однако отечественные фирмы в сочленении труб рассчитывают на соединение в «раструб» (плотную вставку верхней трубы в раструб нижней), подразумевая, что глубина вставки в 6 см (для труб диаметром до 300 мм) должна обеспечить необходимую для работы герметичность. В конструкции сочленений никакие хомуты и уплотнения не используются. Толщины стенок: 0,5 и 0,6 мм.

Рассмотрим варианты сочетания кирпичных труб со вставками из нержавеющих труб. Трубы круглого сечения диаметром 18см, 20см, 22см и 25см могут быть применены в виде вставок в кирпичную трубу № 2 (2 х 2 кирпича), что показано на рис. 4.3 и 4.4.

Конструкция таких труб ясна из приведенных рисунков. Для кирпичных труб прямоугольной конфигурации заказываются металлические трубы с «овальным» сечением. Примеры показаны в приложении.

Как следует использовать пространство между кирпичной стенкой и металлической трубой?

Верхний участок на глубину 40-50 см от устья трубы заполняется раствором, который должен исключить попадание влаги в нижние слои этого пространства (предпочтителен вариант термостойкого герметика). Остальную, основную и большую его часть, можно заполнять1 в зависимости от того, какую задачу считать более приоритетной:

  1. Более надежная герметизация трубы, повышающая уровень ее противопожарного состояния и исключающая возможную диффузию газов в жилые помещения. В этом случае все пространство заполняется тощим глинистым раствором, который и должен решать эту задачу.
  2. Желание, по возможности, не допустить появления конденсатной влаги в трубе, чего можно добиться сохранением более высокой температуры отходящих газов в устье трубы (она должна быть выше температуры точки росы). В этом случае все пространство заполняется негорючей теплоизоляцией, например, базальтовой ватой. Однако, принимая такое решение, нужно учитывать, что эффект теплоизоляции может быть сведен к нулю, если в нее будет попадать влага.


2.Трубы сборные(блочные)

Накопленный опыт применения двухслойных труб послужил базой и положил начало новым сборным конструкциям дымовых труб. Новые трубы получили свое развитие в последние годы, толчком к нему послужил энергетический кризис семидесятых годов прошедшего столетия.

В эти годы на рынке стали появляться новые, более экономичные конструкции теплогенераторов, которые характеризовались более высокой степенью использования энергии топлива. Это, в свою очередь, вело к снижению температуры отходящих дымовых газов, что влияло на выделение конденсата и кислот в старых трубах (многие трубы в Европе, как и у нас, ранее делались однослойными с толщиной стенки в полкирпича) и интенсивное их разрушение. Разрешение этой проблемы заключалось в создании новых, теперь уже трехслойных дымовых труб.

Наиболее передовые позиции в Европе в разработке дымоходов для отопительных устройств занимает упомянутая германская фирма«Шидель». Успехи фирмы связаны с многолетними исследованиями по развитию технологии стройматериалов и дымоходной техники. Дымоходы этой фирмы признаны лучшими в Европе, в т.ч. и в Скандинавских странах (где климат сравним с нашим). Например, Финляндия использует для своих каминных печей конструкцию дымохода, о которой речь пойдет ниже. На европейском рынке фирма занимают долю более 50%.

Дымоходная система Schiedel UNI (о других системах коротко будет сказано ниже) нечувствительна к влаге. Она включает керамическую трубу с теплоизоляцией и несущие блоки из легкого бетона с каналами проветривания. Система является универсальной и многовариантной, используется для всех видов твердого, жидкого и газообразного топлива, а также для высоких и низких температур дымовых газов. Применяется для открытых и закрытых каминов, печей и других теплогенераторов (в т.ч. и конденсатных котлов с низкой температурой дымовых газов на выходе). Срок гарантии на нее установлен 30 лет.

Нечувствительность к влаге в этих трубах напрямую связана с допустимой низкой областью температур: от 30 oC до 100 oС. Это означает, что температура дымовых газов может опускаться ниже температуры точки росы, а сама труба допускает образование в ней конденсата. Для открытых каминов рабочая температура отходящих газов, попадающих в трубу, определена от 80 oС и выше. Для закрытых каминов и печей, она составляет от 250 oС. Конструкция предусматривает герметичность шамотной трубы, она не допускает проникновения конденсата за пределы ее внутренней поверхности. Соответственно в трубе предусмотрено и устройство для отвода конденсатной влаги.

Труба состоит из трех основных компонентов (рис. 4.5):

  • тонкостенная керамическая труба из высококачественного и стойкого шамота, отличается высокой прочностью и плотностью, а также стойкостью к воздействию кислот. Масса для разогрева невелика;
  • теплоизоляция в виде термоизоляционной плиты (специально профилированной), равномерно охватывающей внутреннюю керамическую трубу. Изоляционные свойства соответствуют требованиям, предъявляемым первой группе материалов по сопротивлению тепловому потоку;
  • блоки из легкого и прочного бетона, обеспечивающие статическую устойчивость всей конструкции и возможность допущения тепловых перемещений сцентрированной в ней керамической трубы.

Принцип действия вентиляции (проветривания изоляционного слоя). Влага является врагом теплоизоляции. Даже самая лучшая теплоизоляция теряет смысл, если она пропитана влагой. И объясняется это тем, что теплоизолирующие свойства воздуха в 25 раз выше, чем у воды, именно сухие поры в теплоизоляции придают ей главные качества. Влажная же теплоизоляция практически полностью эти качества утрачивает.

Для обеспечения вентиляции в углах облицовочного блока проделаны каналы, в которых постоянно циркулирует воздух, поступающий через отверстия нижнего блока, устанавливаемого в основании трубы. Воздух, проходящий по четырем каналам снизу вверх, увлекает за собой тепло и влагу и уносит их в атмосферу.

Дымоход способен выдерживать температуру внутри трубы до 1100 oС в течении 30 минут. Имеется в виду режим возгорания сажи (пожары в трубах), при этом наружная сторона трубы, которая может граничить со строительными конструкциями из дерева, не должна нагреваться выше 100 oС.

При температуре дымовых газов в трубе 400 oС и более температура наружных ее поверхностей (блоков) не должна превышать 85 oС.

В случае возникновения пожара снаружи, труба должна сохранять свою статическую устойчивость, чтобы предотвратить распространение огня на другие этажи здания, в течение 1,5 часов.

Благодаря конструкции шамотной трубы и использованию при ее монтаже специального клеевого герметика и наличию устройства проветривания, возможность проникновения (диффузии) газов из трубы в помещения сведена практически до нуля.

Ниже приведена таблица для ориентации в габаритах и подсчета веса трубы. Высота составных элементов (трубы и изоляции) условно принята по высоте блока 33 см.

Таблица 5. Размеры и вес трубы.

Диаметр, см.Наружный размер, смВес, кг/п.м.С вент.каналом. Наружные размеры, смВес, кг/п.м.
1432 х 327632 х 46105
1632 х 327732 х 48107
1836 х 368936 х 50121
2036 х 369036 х 50122
2548 х 4820848 х 62265
3055 х 5525955 х 71366


Примеры для сравнения по весу и размерам (заметим, что важнейшими показателями для сопоставлений являются технологические и эксплуатационные возможности изделий):

  1. кирпичная труба №1,5 кирпичей/ряд, (размеры в сечении: 51 х 38 см), вес одного метра 4 х 5 х 14 = 280 кг, где: вес кирпича с раствором 4 кг, 14 кирпичных рядов в 1 метре высоты трубы. Вес трубы UNI (диаметр 18 см, размеры в сечении 36 х 36 см): 89 х 3 = 267 кг.
  2. кирпичная труба № 2, 6 кирпичей/ряд, (размеры в сечении 51x51 см), вес одного метра составляет: 4 х 6 х 14 = 336 кг. Вес трубы UNI (диаметр 25 см, размеры в сечении 48 х 48) 208 х 3 = 624 кг.

Представляют интерес и другие конструктивные решения, которыми может комплектоваться система UNI. Например, система может дополняться вентиляционным (многофункциональным) каналом (рис.4.6), который может быть использован в различных назначениях: 1) для вентиляции помещения, 2) для подачи внешнего воздуха в закрытые камины и печи независимо от воздуха помещения, 3) для усиления статической устойчивости труб с большой высотой.

Рис.4.6.
Труба одноканальная, труба с каналом вентиляции и 2-канальная труба


Интересна вторая из перечисленных функций. «Шидель» рекомендует использовать ее в условиях «герметизации» помещений (имеются в виду уплотнения внешних конструкций здания, препятствующих доступу воздуха извне в помещения), когда можно организовать независимую систему подачи внешнего воздуха в зону горения. Такое устройство именуется системой «воздух-газ» (LAS). Оно обеспечивает как независимую подачу воздуха для процесса горения, так и надежное отведение дымовых газов в атмосферу.

Фирма рекомендует его для эксплуатации теплогенераторов, работающих на твердом топливе (в т.ч. печей и закрытых каминов). Система «воздух-газ» приводится на рис.4.9 и комментариев не требует.

Многовариантность системы Schiedel UNI предусматривает также возможность использования двухканаль-ных дымоходов, в т.ч. и с разными диаметрами, возможность установки дымохода в пристенном варианте снаружи здания, альтернативный выбор вариантов прохода через крышу здания и выбор оголовка трубы с имитацией кирпича и без нее.

В дополнение к сказанному: подключение потребителя к трубе может осуществляться как под 90o, так и под 45o. Причем высота подключения может быть установлена, практически, на любом необходимом уровне. Предусмотрена дверца для осмотра и чистки трубы и средства ее герметизации.

Об экономике вопроса (все данные фирмы «Шидель»). Для сравнения показаны затраты в евро на трубу диаметром 200 мм и высотой 10 метров.

  1. Однослойная нержавеющая труба в кирпичной шахте. Затраты на работу (из расчета 45 евро/смена), комплектацию (на комплект однослойной трубы) и материалы на кирпичную шахту сечением 5 кирпичей/ряд (кирпич, раствор):
    Труба нержавеющая однослойная - 493 у.е;
    Шахта - 350 у.е;
    Всего - 843 у.е.
  2. Труба типа «сендвич» - 1400 у.е.
  3. Труба UNI, комплект на диаметр 200 мм - 976 у.е.

Коротко о других дымоходах фирмы «Шидель».

Фирма охватывает производство практически всего спектра сборных труб-дымоходов:

1 -я группа с использованием шамотных труб. Керамическая труба, о которой говорилось выше, является важнейшим элементом, она используется и в других модификациях. Например, (помимо системы, рассмотренной выше):

  • трубы RR (KERANOVO) с использованием традиционной кирпичной шахты, без дополнительной теплоизоляции;
  • трубы SR с самым простым техническим решением: шамотная труба вставляется без теплоизоляции в аналогичный типу UNI блок - корпус, в котором отсутствуют какие-либо другие отверстия;
  • трубы KYADRO, ее конструктивной особенностью является подача извне подогретого (используется тепло шамотной трубы) воздуха через пространство, образованное между трубой и блоком (теплоизоляция не используется) и возможностью подсоединения к ней до десяти потребителей;
  • трубы KERASTAR, где сочетаются: керамическая труба, теплоизоляция (толщиной 60 мм) с легкой оболочкой из нержавеющей стали.

Вся первая группа предназначается для ровных (без изгибов) дымоходов.

2-я группа труб типа «сэндвич», трехслойные. Трубы TEHNOSTAR, возможная толщина теплоизоляции (используется твердая минеральная вата) 25 и 50 мм, с толщинами металла 0,5 и 1,0 мм (внутренняя труба) и 0,6 мм (внешняя труба), обеспечивается герметичность трубы и возможность эксплуатации в сухом и влажном режиме с использованием всех видов топлива. Изгибы дымоходов допускаются. Гарантийный срок эксплуатации 10 лет.

3-я группа - универсальные однослойные нержавеющие трубы, в т.ч. с уплотнением, могут быть использованы в качестве второго слоя для кирпичных труб (рис. 4.2). Толщины стенок: 0,5; 0,6 и 1,0 мм. Гарантийные сроки - 10 лет.

4-я группа, к ней можно отнести решение проблем, связанных с реконструкцией уже существующих дымоходов, в т.ч. и санирования старых труб, когда могут применяться как керамические, так и металлические трубы, используются также и гибкие двухслойные трубы из нержавеющего металла.

3.Выбор трубы

Выбор трубы и нестандартные решения, применяемые к каминным трубам. Понятие об «идеальной» каминной трубе

Практический выбор каминной трубы и ее конструкции в решении общей задачи по камину (каминной печи) имеет важнейшее, первостепенное значение (с технической стороны этот выбор важнее самого камина). Как должна решаться эта задача?

Исполнителю нужно иметь представление о некой эффективной трубе, которая должна отвечать ряду противоречивых требований:

  • наиболее эффективно выполнять функцию отвода дымовых газов из камина (без дымления в помещение),
  • быть технологичной в изготовлении (если она, например, кирпичная) и монтаже (если она сборная),
  • быть максимально пожаробезопасной (это означает, что ни при каких условиях труба не должна стать источником пожара в доме), причем, что желательно, это качество должно сохраняться на весь срок службы дома,
  • не допускать диффузию газов в помещения, быть эстетичной и недорогой по затратам.

Понятно, что совместить все перечисленные требования (особенно в части затрат), практически, невозможно. Поэтому назовем такую трубу «идеальной.» и перечислим, какими возможностями мы располагаем, чтобы к ней приблизиться.

1) Поперечное сечение трубы должно быть круглым (о трубах круглого сечения сказано выше), далее перечисляем другую возможную геометрию сечения по убыванию эффективности

  • Овальное (под этим термином понимается растянутая окружность: две полуокружности, вписанные в прямоугольное сечение). Практика показывает, что такая вставка из листового металла в кирпичную трубу прямоугольного сечения за счет исключения угловых вихревых потоксшт повышает эффективность трубы до уровня, сопоставимого с трубами круглого сечения. В расчетах при подборе каминных труб подобное допущение вполне приемлемо. Для этого читателю полезно проанализировать пример 6 главы 9 «Нестандартные решения».
  • Квадратное, затем прямоугольное сечения, причем прямые углы в этих сечениях должны быть скруглены возможно большим радиусом. Примером таких труб могут служить блочные трубы. Угловые скругления в них, как и гладкие внутренние поверхности, получают в процессе формования отверстий в блоках. При выборе следует отдавать предпочтение блокам с проходным отверстием круглого сечения.
  • Квадратное и прямоугольное сечения без скруглений. При выборе прямоугольных сечений (это относится в первую очередь к кирпичным трубам) соотношение сторон прямоугольника (малой стороны к большой) должно быть, по возможности, большим, близким к единице.

Категория кирпичных труб поддается улучшению. Однако следует признать и высокую затратность такого улучшения. Вариантом снижения затрат является отказ от использования нержавеющих сталей с заменой нержавеющей стали на черный металл.

2) Внутренние стенки трубы должны быть гладкими. Образцом «гладкости» (в технической литературе см. понятие «чистота поверхности») для каминных труб можно принять поверхность листовой нержавеющей стали. Поэтому вставки в кирпичные трубы, образованные из листовой нержавейки в наибольшей степени приближают ее к идеальной трубе.

3) Геометрическая ось трубы должна быть строго вертикальной без изломов.

Таково требование для «идеальной» трубы. Однако на практике последнее требование не всегда достижимо. В общих чертах задача решается просто: труба разделяется на два несоосных участка (расстояние между ними должно не превышать 2 метра), обе части соединяются наклонным участком, допустимый угол наклона от вертикали 30o на участках ближе к камину и 20o на участках верхних, ближе к верхнему патрубку. Если труба комплектуется из металлических труб, проблема решается за счет применения 2-х угловых отводов.

Труднее решается эта задача, когда труба кирпичная. Место наклонной трубы может заменить дымовая камера, высота и ширина которой должны обеспечить наклонный переход газов. Однако не следует пытаться решить эту задачу установкой «боровов» — горизонтальных ходов, как это принято в печной практике. Некоторые специалисты с помощью дымовых камер добиваются значительного снижения сопротивления газовому потоку, что в итоге позволяет им снизить расчетное сечение оставшегося участка трубы. Такое решение имеет право на жизнь, но именно по части общих затрат (материальных и трудовых) на ее осуществление вызывает сомнения. Добавим к этому, что любое нестандартное решение без дополнительных затрат (по сравнению с прямой трубой) не обходится. Поэтому каждое новое решение должно заранее оцениваться всесторонне.

4) Сечение трубы по всей своей высоте не должно иметь сужений. Как правило, данное утверждение особых пояснений не требует и воспринимается с пониманием. Однако некоторые пояснения, которые относятся больше к числу азбучных истин, сделать следует. Вопросы такого рода у исполнителя возникают часто, поиск ответов на них добавляет ему общего понимания принципов, на которых основана работа каминов. Например, почему, когда рамка задвижки незначительно зауживает проходное сечение трубы, это считается терпимым исключением из правила, а равноценное заужение сечения трубы даже на 1-2 кирпичных ряда совершенно недопустимо. Ответ прост и предназначен больше для начинающих специалистов. Любой участок заужения в трубе вызывает дополнительные, местные завихрения, которые увеличивают сопротивление газовому потоку. Оно (сопротивление) тем выше, чем длиннее этот участок. Эти закономерности должен учитывать каждый исполнитель.