Ключевым фактором, влияющим на эффективность работы котла, является тяга в дымоотводном канале. При ее увеличении для твердотопливных котлов улучшается прогорание угля или дров, что повышает КПД установки. Для газовых котлов тяга должна быть жестко стабилизированной, чтобы обеспечить нормальное горение и не задувать пламя. При возведении дымохода, особенно когда не получается использовать наиболее оптимальный маршрут, возникает необходимость использовать усилитель тяги дымохода. Что может повлиять на тягу, и как это реализовать, рассмотрим далее.
Установка котла на твердом, жидком или газообразном топливе, печи или камина в обязательном порядке подразумевает обустройство системы дымоотвода. Основными параметрами дымохода являются уровень тяги и объем отводимых газов. Конструктивно – это изолированный канал, труба, проложенная от выхода топки во внешнюю среду за пределами здания. Тяга создается за счет разницы давления на входе дымохода и выходе, что обуславливается перепадом температуры и разницы уровней между входом и выходом. Чем выше дымоход, тем тяга сильнее. Чем толще канал, тем больший объем газов он способен отвести от котла.
Однако существует целый ряд причин, по которым тяга в дымоотводе может снижаться, или даже «опрокидываться», когда воздух подсасывается извне в дымоход и продукты горения попадают непосредственно в помещение.
Причины плохой тяги
Условно можно выделить две большие группы: конструктивные особенности дымохода и внешние факторы, которые влияют на уровень тяги.
Конструктивные особенности включаю в себя такие моменты, как:
- Использование колен, тройников по ходу дымохода, обход препятствий, которые создают аэродинамическое сопротивление.
- Использование неверного сечения дымохода и высоты, отличных от требований производителя котла.
- Неправильная установка шибера (заслонки) и ее настройка
- Наличие оголовка дымохода, зонтиков, искрогасителя и т.д.
Под внешними факторами подразумеваются:
- Расположение выхода дымохода ниже конька крыши, что при определенном направлении ветра может вызвать «опрокидывание» тяги.
- Наличие габаритных объектов неподалеку от дымохода, соседнего здания или другой конструкции, которые создают зону разряжения или, наоборот, повышенного давления в области дымохода.
- Преобладание сильных ветров или, наоборот, засилье штилевой погоды.
Все это влияет на уровень тяги, часто создавая дополнительное сопротивление и снижая ее. В любом случае потребуется найти адекватный способ усилить тягу или стабилизировать ее, чтобы обеспечить наиболее эффективный режим работы котла или печи.
Виды дефлекторов
Существует несколько разновидностей дефлекторов. Отличаются они друг от друга по форме и количеству деталей. При этом материалы, которые используются для их создания, вы можете выбрать на свой вкус. Это может быть:
- Медь
- Оцинкованная сталь
- Нержавеющая сталь
Их форма может быть самой разнообразной: от цилиндрической до круглой. Верхняя часть конструкции дефлектора может иметь зонтик в виде конуса или двускатную крышу. Также устройство может оснащаться разными декоративными элементами, например, флюгером.
Разберем подробнее несколько разновидностей:
Дефлектор ЦАГИ
Конструкция, детали которой соединены фланцевым или иным способом. Производится такое устройство из нержавеющей стали, реже — из оцинкованной. Его особенностью является цилиндрическая форма.
Круглый волпер
По своей форме напоминает дефлектор ЦАГИ, однако основным его отличием является верхняя часть. Такое устройство чаще всего устанавливают на дымоходах в небольших пристройках, например, в банях.
Дефлектор Григоровича
Если объект расположен в районе с низким ветром, то такое устройство будет обеспечивать отличную тягу в течение многих лет. Специалисты называют его модифицированным вариантом дефлектора ЦАГИ.
Тарельчатый Astato
Данная разновидность устройства отличается своей простотой и эффективностью. Такой дефлектор открытого типа производится из оцинкованной или нержавеющей стали, что позволяет улучшить эффективность тяги при любом направлении ветра.
Дефлектор Н-образной формы
Его конструкция отличается особой надежностью, так как дефлектор производится из нержавеющей стали, а все детали соединяются фланцевым методом. Устанавливать его можно на участках с любым направлением ветра.
Флюгер-дефлектор
Данный вариант устройства является самым популярным и распространённым. Он имеет вращающийся корпус, на котором закреплен небольшой флюгер. Производится конструкция из нержавеющей стали.
Вращающийся дефлектор
Такое устройство позволяет обеспечить максимальную защиту канала от засорения мусором и попадания осадков. Вращение производится только в одном направлении. Стоит отметить, что необходимо следить за его состоянием, так как при обледенении, а также в штиль, дефлектор работать не будет. Поэтому многие устанавливают его на газовые котлы. Также он используется в качестве ротационной турбины, которая необходима для вентиляции жилых и офисных посещений.
Кроме того, существует дефлектор Ханжонкова. Однако в настоящее время его не используют, так как на рынке можно найти более модифицированные модели устройств.
Способы и устройства
При нормальной работе дымохода давление восходящего потока должно находиться в пределах 10-20 Па, что соответствует оптимальному течению отработанных газов из топочной камеры. Чтобы узнать реальное положение дел, применяются анемометры, способные показать уровень тяги. Отталкиваясь от показания прибора и результата прогорания топлива, можно точно сказать, нужно ли увеличивать тягу или уменьшать ее, использовать стабилизаторы, которые позволят автоматически поддерживать идеальную скорость потока воздуха в канале.
Существует немало способом повысить тягу или привести ее в соответствие с нормами и требованиями производителя котлов:
- Увеличение высоты дымохода;
- Использование дефлекторов, флюгеров, ротационных турбин в качестве оголовка дымохода;
- Использование дымососов, работающих на электричестве;
- Стабилизаторы тяги.
Методы проверки тяги в дымоходном канале
Традиционно перед началом отопительного сезона да и просто перед растопкой печи многие печники советуют проверить тягу в дымоходе. Такая процедура позволяет проверить не только силу тяги, но и определить состояние дымохода, возможность использования прямого канала (его еще называют «летний ход» потому что он использовался в основном летом, когда топка печи проводится в основном для приготовления пищи, а не отопления помещения) и каналов дымохода предназначенных для отопления помещения.
В качестве метода проверки используется прием сжигания листа газеты. Если дым от газеты быстро уходит в канал и при этом не показывает признаков обратной тяги, то можно предположить что канал дымохода чист и готов к эксплуатации. Достоверно убедится в том, что дым вышел из оголовка трубы можно путем сжигания гнилушки или дров хвойных пород.
Еще одним способом определить направление движения воздуха выступает способ проверить отклонение пламени свечи, зажженной у поддувала. Если оно видимо отклоняется в сторону поддувала, значит, тяга в дымоходе удовлетворительная. Ну а в случае если пламя стоит на месте без отклонений или отклоняется в другую сторону то это конкретный сигнал о том, что необходимо срочно принимать меры чтобы увеличить тягу в печи.
Увеличение высоты дымохода
Самый простой и чаще всего надежный способ справиться с заниженным уровнем тяги – это увеличение высоты дымохода. В результате увеличения разницы уровней между котлом и выходом дымохода повышается и разница давлений, восходящий поток горячих газов существенно увеличивает тягу. Оптимальная высота дымоотвода составляет 5-6 метров при условии минимального расстояния между котлом и вертикальной частью канала и отсутствии различных отклонений, изгибов и утонений канала.
Расчет высоты дымохода, в зависимости от расположения от конька крыши
В случае наличия различных внешних факторов, таких как высокий профиль крыши, конька, близлежащий здания или другие объекты, которые ухудшают ситуацию, это дает лучший результат. Однако при слишком высоком дымоходе тяга может существенно превысить необходимый порог, от чего большая часть тепла будет попросту выходить наружу, обогревать окружающую среду, а не рабочее тело в системе отопления. Топливо будет хуже прогорать. Чтобы не допускать подобного эффекта, используются заслонки или стабилизаторы тяги, с помощью которых можно снижать объем отводимых газов.
Восемь способов увеличения эффективности
КПД буржуйки на дровах варьируется в пределах 60-80%. Всё зависит от её конструкции, длины дымохода, используемых для её постройки материалов и используемых дров. Коэффициент полезного действия существенно возрастает при использовании берёзовых и дубовых поленьев с уровнем влажности 13-15%. Чем выше влажность, тем меньше отдача тепла и тем больше смолы останется на внутренних поверхностях.
Увеличить теплоотдачу буржуйки и повысить показатель КПД можно следующими способами – вот их список:
- Обеспечение пиролизного сгорания древесины – оно увеличивает эффективность на 5-10%.
- Создание дымооборотов – здесь главной задачей является максимальный отбор тепла из продуктов сгорания.
- Создание системы естественной конвекции – улучшит обдув буржуйки, повышая теплоотдачу и ускоряя прогрев помещения.
- Обдув вентилятором – как и в случае с естественной конвекцией.
- Обкладка буржуйки кирпичом – сохраняет тепло и стабилизирует температуру.
- Увеличение теплоотдачи за счёт воздушного теплообменника – сложный, но весьма эффективный способ.
- Увеличение длины дымохода – актуально при наличии свободного места в помещении.
Предлагаем ознакомиться Дефлектор на трубу для увеличения тяги
Рассмотрим каждый способ более детально. Все представленные в обзоре модификации можно провернуть на примере простой прямоугольной буржуйки.
Повысить КПД буржуйки довольно легко – нужно всего лишь улучшить отбор тепла. В традиционных печках оно мгновенно улетучивается в дымоход. В результате КПД остаётся низким, а печь «отапливает улицу». Другими словами, вы буквально выкидываете около 30-40% дров, они уходят в никуда. Задача решается простым способом – нужно задержать тепло внутри буржуйки как можно дольше. Для этого в ней организуются два дымооборота. Они позволяют увеличить сопротивление, заставляя тепло уходить в стенки.
Данную задачу лучше всего решать на начальном этапе сборки буржуйки. Вварите в неё два куска листового железа, как указано на чертеже. Они образуют два дымооборота. Проходя через них, продукты сгорания отдадут тепло по максимуму. И лишь после этого отправятся в дымоход.
Схема устройства печи-буржуйки.
Пиролизное горение
В продуктах сгорания полно тепла и присутствуют горючие элементы. Их дожигание со вторичным воздухом позволяет извлечь дополнительные килокалории. Для этого дрова сжигаются с ограничением подачи первичного воздуха. Дальше стоит задача дожечь то, что содержится в продуктах сгорания. Пиролизные газы сгорают с выделением большого количества тепловой энергии. Она поглощается и испускается металлическими стенками буржуйки. За счёт этого у нас получится увеличить её КПД.
Для организации пиролизного горения понадобятся дымообороты из предыдущего раздела. На уровне первого оборота вваривается подающая трубка. Через неё подаётся вторичный воздух. В его присутствии дожигаются продукты пиролиза – КПД увеличивается на 5-10% от исходного показателя. В месячном пересчёте это выльется в экономию нескольких десятков килограмм дров. Обязательно предусмотрите подачу «вторички», если вы уже сделали дымообороты.
Увеличение КПД буржуйки своими руками предусматривает создание конвектора. Естественная конвекция улучшает съём тепла и обеспечивает быстрый прогрев помещения. Установив печку с конвектором в гараже, мы получим отличный отопительный прибор. Буквально через 15-20 минут после розжига в гаражном помещении установится комфортная температура. Наша задача заключается в следующем – нужно создать конвектор, засасывающий воздух снизу и выпускающий сверху.
Самый простой способ увеличить КПД – оборудовать буржуйку металлическим экраном. Он представляет собой лист железа, оборачивающий печку по бокам и сзади на манер рубашки. Расстояние между корпусом и листом – от 3 до 5 см. Лист приваривается на металлические распорки – сделайте их из тонкой арматуры.
Увеличить КПД буржуйки поможет оребрение. Его можно сделать:
- Из профильной прямоугольной трубы 20х40 мм.
- Из П-образного металлического профиля.
- Из традиционной круглой дюймовой трубы.
Обвариваем выбранным материалом заднюю и боковые стенки. Это поможет увеличить площадь рассеивания. Одновременно с этим мы получим эффективный конвектор.
Принудительная конвекция эффективнее естественной. И дело не столько в КПД, сколько в скорости прогрева помещения. Для этих целей необходимо использовать любой вентилятор – хоть бытовой. Размещаем его в 50-60 см от буржуйки, подключаем к электросети, включаем и наслаждаемся результатом. Мощный поток воздуха эффективно снимет тепло с поверхности печки и распределит его по помещению. Затраты минимальны – нужен лишь старый вентилятор с низким уровнем шума, чтобы не давил на уши.
Довольно интересный способ значительно увеличить КПД традиционной буржуйки. Для этого проделываем следующие шаги:
- Берём небольшой старый газовый баллон или другую металлическую ёмкость.
- Ввариваем между дном и крышкой металлические трубки.
- В боковых стенках делаем вырезы под диаметр дымохода.
- Разрезаем дымоход и ввариваем в него получившийся модуль.
Подобное нетривиальное решение позволит довольно заметно повысить КПД вашей буржуйки.
В результате должна получиться конструкция как на картинке ниже. Далее остаётся установить напротив модуля вентилятор, продувающий воздух через трубки. Этот шаг поможет увеличить КПД за счёт съёма тепла, остающегося в продуктах сгорания.
Другими словами, наша задача – максимально остудить продукты сгорания, отняв у них все остатки тепловой энергии.
Нельзя сказать, что этот способ позволяет кардинально увеличить КПД металлической буржуйки. Он обеспечивает:
- Поддержание температуры при затухании пламени.
- Безопасность использования печки.
- Создание естественной конвекции.
- Более равномерную отдачу тепла.
Увеличение КПД достигается другими способами. Что касается кирпичной кладки, повторяющей контуры задней и боковых стенок, то она лишь дополняет другие технические решения.
Предлагаем ознакомиться Нет тяги в камине причины
Повышение КПД достигается за счёт увеличения общей длины дымохода. Причём увеличивается не вертикальная часть, а горизонтальная. Суть в том, что продукты сгорания будут нагревать металл дымохода, из-за чего большая часть тепла задержится внутри помещения. Газы на выходе дымоходной трубы станут значительно холоднее.
Увеличивая длину дымоходной трубы, необходимо расположить буржуйку в одном конце помещения, а сам дымоход разместить в другом конце. Горизонтальная секция трубы соединит дымоход с печью и обеспечит эффективный отбор тепла.
Дополнительный способ увеличить КПД – дооборудовать дымоход конвекционными трубами. Такой шаг увеличит площадь теплоотдачи и создаст дополнительную конвекцию.
Этот шаг позволит увеличить КПД на 1-2%. Саму печь мы трогать не будем, а обошьём оцинкованным железом угол, в котором установлена буржуйка. Тем самым мы предотвратим уход части тепла в стены, направляя его в обогреваемое помещение. Между листом железа и стеной можно проложить несгораемую теплоизоляцию.
Для того чтобы решить проблему с тягой раз и навсегда стоит подойти к решению проблемы комплексно. Здесь стоит подумать, как увеличить тягу в печи не только традиционными методами, но и с применением дополнительного оборудования.
Первый способ
Первым и наиболее эффективным методом увеличения тяги в домах с кирпичными каналами дымоходов является чистка дымовых каналов. Это развлечение не из самых приятных, но, пожалуй одно из самых простых и необходимых. Увеличить тягу своими руками посредством металлического ершика, троса и груза под силу любому, кто не боится высоты и сажи.
Второй способ
Вторым моментом выступает установка на оголовок трубы дефлектора. Этот прибор имеет несколько видов конструкции. Большинство деталей можно вырезать из кровельного или оцинкованного железа и соединить при помощи алюминиевых заклепок. Такой прибор непросто увеличит тягу, он обеспечит ее постоянно высокую величину при любой погоде.
Третий способ
Еще одним методом быстро и эффективно создать хорошую тягу выступает возможность установки на оголовок трубы дымового флюгера. Этот метод особенно полезен в случаях если дымоход выведен на кровлю неправильно или имеет существенные изъяны. Суть этого устройства заключается в том, что при помощи флюгера и металлических защитных пластин, установленных на подшипнике, дым выводится из трубы независимо от силы ветра.
Дефлекторы
Специальные устройства, закрепляемые на оголовке дымохода. Их форма и конструкция подобраны так, чтобы потоки воздуха непосредственно возле выхода дымохода не мешали выходу газов, а наоборот способствовали этому. В основе действия дефлектора лежит закон Бернулли. При наличии воздушных потоков они обтекают основную часть дефлектора и создают разряжение в области непосредственно над выходом дымохода. Отличный вариант для использования совместно с твердотопливными котлами, где повышение тяги обеспечивает должное прогорание угля и брикетов.
Дефлектор нельзя устанавливать с газовыми котлами. Сильный ветер может существенно повысить тягу, в результате чего пламя горелки может попросту потухнуть.
Эффективность дефлекторов напрямую зависит от наличия ветра, потому они фактически бесполезны в штиль и даже создают дополнительное сопротивление.
Дефлекторы для вытяжки
Это довольно распространенный вариант принудительной вентиляции. Дефлектором называют аэродинамический прибор, что устанавливают над дымоходом. Он усиливает тягу в дымоходе благодаря изменению воздушных потоков. Суть его работы заключается в падении давления при обтекании преграды воздухом, а также на принципе изменения потоков воздуха. Получается, его форма позволяет усиливать тягу в дымоходе. Сделанные из нержавеющей стали, они не боятся коррозии, устойчивы к кислотам и высокой температуре.
Его нельзя назвать полноценным вентилятором, так как дефлектор имеет простую форму, без работающих механизмов. Но, существуют разновидности дефлекторов для отвода дыма, созданных специально для дымоходов.
- Дефлектор Вольперта.
- Дефлектор Григоровича.
- Круглый или шаровидный дефлектор.
К тому же часто на дымоходные трубы устанавливают флюгеры, зонты и подобные конструкции. Но они не способны сделать все то, что может сделать высокотемпературный вентилятор для дымохода. Давайте рассмотрим, как они работают и в чем их особенность.
Флюгер
Еще одно средство повышения тяги без увеличения высоты дымохода и тоже зависящее от ветра. Однако в отличие от дефлектора флюгер фактически не создает сопротивления в безветренную погоду. Его конструкция предельно проста. На выход дымохода крепится небольшое крыло, закрывающее с одной стороны оголовок от ветра.
С помощью дополнительной лопасти и ее расположения по другую сторону оси дымохода от крепления флюгера он все время обращен так, чтобы закрывать устье от потоков воздуха. Они обтекают его и создают разряжение на выходе, увеличивая тягу.
Отзывы владельцев данного устройства указывают на непригодность вследствии заклинивания вращающейся части дымовыми отложениями или замерзанием осадков.
Изготовление дефлектора своими руками
Размеры дефлекторов разные трубы дымохода
Стенки верхнего цилиндра принимают давление ветра и направляют воздух в обход, подсос дыма получается за счет скольжения по внутренней поверхности отдельных струй. Дефлектор нельзя отнести к группе вентиляторов, т. к. устройство отличается простой формой и не имеет работающих механизмов.
На картоне рисуются контуры деталей, которые были просчитаны и нанесены на чертеже, и вырезаются. С помощью лекал переносят детали на металл с добавлением 1,5 – 2 см по краям линий для удобства сборки. Конструктивные элементы получаются в развернутом виде после вырезания ножницами по металлу.
Ножовкой нарезают полосы из металла или уголки для соединения частей в готовое изделие. Подготовленные детали сгибают и сворачивают в соответствии с чертежом. При сборке элементы накладываются друг на друга и соединяются заклепками.
Необходимые инструменты
При изготовлении применяются материалы и инструменты, которые не требуют от мастера профессиональных навыков:
- резиновая или деревянная киянка;
- ножницы и ножовка по металлу;
- линейка, рулетка;
- мел для нанесения линий на поверхность металла;
- электродрель, пистолет для заклепок;
- сверла по металлу;
- карандаш и обычные ножницы.
Материалом служит тонкая оцинкованная сталь, полоса металлическая или уголок небольшого сечения. Размер заклепок выбирается в соответствии с диаметром сверла. Для монтажа на трубе используются гайки и болты.
Расчет размеров
На бумаге выполняется чертеж, в котором указываются ключевые размеры для создания выкройки флюгера-усилителя тяги для дымохода.
Соотношение при расчете размеров:
- высота дефлектора составляет 1,7 d;
- ширина колпака принимается равной 2 d;
- размер диффузора по ширине берется 1,3 d.
Символ d означает диаметр дымовой трубы (внутренний). Другое соотношение размеров приведет к слабой эффективности.
Ротационные турбины
Специальная конструкция, состоящая из округлых лопастей, расположенных под определенным углом к оси вращения. Турбина под действием выходящих газов и внешних потоков всегда крутится в одном и том же направлении , поддерживая и усиливая тягу. Преимущества и недостатки такие же, как и у дефлекторов.
Дымососы электрические
В некоторых ситуациях, например для использования с печами, работящими на дровах или каминами, допускается установка специальных электрических канальных вентиляторов-дымососов. Они рассчитаны на работу в среде с повышенной температурой и наличием золы, конденсата и прочих продуктов горения. Однако устанавливать их на дымоход котла, работающего на твердом топливе, недопустимо, температура газов в нем может достигать 650-800оС.
Такие дымососы способны автоматизировать работу дымохода. Специальный датчик температуры и силы потока регулируют активность электропривода, тем самым всегда поддерживая в системе оптимальную тягу.
Чем грозит нерегулируемая тяга в дымоходе?
Чаще всего для отвода продуктов сгорания от котла, печи или камина используется естественная тяга. Она зависит от высоты и сечения дымохода, а в паспорте котла указаны минимально допустимые размеры. Специалисты обычно советуют делать канал немного шире рекомендованного производителем отопительной установки, и этому есть несколько причин:
- по ходу эксплуатации системы на внутренних стенках дымохода будет неизбежно накапливаться сажа, что сузит проход;
- при изменении погодных условий естественная тяга изменяется, из-за чего расчетные данные становятся неактуальными;
- если котел газовый, то резкое падение тяги может привести к затуханию пламени, что при отсутствии соответствующих датчиков приведет к утечке газа в помещении котельной.
С другой стороны, избыточная тяга также имеет ряд нежелательных последствий:
- приводит к перерасходу топлива, что особенно заметно в твердотопливных котлах и печах;
- теплый воздух из камеры сгорания слишком активно уходит в дымоход вместо того, чтобы греть теплообменник;
- слишком большое пламя в топке приводит к преждевременному износу котла, а если стенки камеры сгорания чугунные, то и к их деформации.
В твердотопливных котлах проблемы с тягой заметнее в разы, так как на разных этапах работы установки температура воздуха в топке очень отличается. При розжиге требуется усиленная тяга. Когда дрова, уголь или пеллеты разгорелись, тягу необходимо уменьшить, иначе работа системы будет низкоэффективной или в доме станет слишком жарко, если не предусмотрено наличие трехходового клапана на выходе из теплоаккумулятора. На этапе выгорания содержимого топки для поддержания стабильной температуры воды или иной жидкости в системе необходимо снова усиливать тягу. Становится очевидным, что без регулятора тяги дымохода твердотопливный котел как никакая иная модель нормально функционировать не может. А газовые котлы при такой эксплуатации становятся просто взрывоопасными.
Стабилизаторы тяги
Целый класс устройств для автоматической регуляции напора газов. Они в первую очередь рассчитаны на работу в системах с заведомо хорошей или повышенной тягой. Их задача заключается в регулировании объема отводимых топочных газов в зависимости от эффективности работы основного дымоотвода. Фактически они подменяют собой малоэффективные заслонки, которые постоянно требуют внимания и ручной настройки.
Принцип работы стабилизаторов построен на подмешивании в выходящие из топки газы холодного воздуха из помещения. Это позволяет снизить температуру общей смеси, которая попадает в вертикальный канал и снижает скорость потока.
Конструктивно это может быть устройство, собранное на базе тройника для дымохода, у которого на ответвлении находится заборный клапан. Подвижная шторка, закрепленная на свободной оси, открывается только при превышении давления в системе, что регулируется с помощью груза противовеса.
Как определить лучший вариант
Выбор конкретного решения зависит от особенности строения дымохода в каждом отдельном случае. Применение таких элементов, как дефлекторы, флюгеры, турбины или дымососы, актуально только при наличии определенных факторов, таких как ветреная погода или невозможность обустройства полноценного дымохода по высоте.
Лучшим решением остается, как и всегда, увеличение высоты дымохода и задействование различных стабилизаторов, которые в сочетании с повышенной тягой смогут обеспечить оптимальную работу котла. В этом случае снижается влияние внешних факторов, и устраняются все возможные преграды для создания естественного тока продуктов горения.
