Влияние эффекта тяги на воздухообмен в высотном жилом здании

Тяга как физическое явление

Когда нет искусственной вентиляции (мысленно обратимся к естественным условиям, как все происходит в природе) воздушные массы ведут себя следующим образом:
• воздух по умолчанию стремится туда, где встречает наименьшее сопротивление;
• как только возникает аэродинамическая «помощь» в виде удлиненного «коридора» — интенсивность движения воздушных потоков увеличивается. Они принудительно движутся туда, где их ожидает пустое, ничем не занятое место.

Собственно говоря, дымоходы и трубы как раз и выполняют роль таких коридоров. Это рукотворный вариант, чтобы принудительно создать тягу для вытяжки продуктов горения из помещений:
• в результате определенных инженерных расчетов труба печи, колонки или котла имеет такие характеристики, чтобы создавался аэродинамический направленный поток воздуха дымовых газов;
• тяга возникает за счет того, что давление воздуха внутри печи и снаружи различно.

Нарушение тяги не является следствием плохого качества дымохода. Обратный ход воздушных потоков может произойти даже при эксплуатации престижной техники.
В данной статье можно узнать о плюсах и минусах самодельной печи длительного горения на дровах. Как самостоятельно сложить печи для дачи на дровах узнать тут О преимуществах и особенностях конструкции кирпичной печи с водяным контуром читайте:

Выявление обратной тяги

Для обозначения обратного движения воздушных потоков (не через дымоход, а обратно в помещение) существует термин — опрокидывание тяги. Название говорит само за себя: поток газов от сгорающего топлива стремится обратно в помещение, а не наружу. Об этом в сети есть немало видео с подробным описанием.

Перед каждым запуском отопительных приборов рекомендуется определять силу и направление тяги при отключенных приборах вентиляции (если таковые установлены).

Народные методы

О факторах и причинах поговорим чуть ниже, а сейчас давайте разберемся, что же нужно делать для того, чтобы выявить сам факт опрокидывания тяги:
• если в топке стеклянная дверца (например, у каминов такой элемент встречается довольно часто) — сквозь стекло хорошо видно, как она быстро коптится. Стоит только приоткрыть дверцу, и облако дыма тут же вырывается наружу, то есть в комнату;
• достаточно приложить лист тонкой бумаги к проему открытой топки и посмотреть, в какую сторону он отклоняется. То же самое покажет и дымящаяся сигарета вместо бумажного листка.

Профессиональные методы

Существует измерительная аппаратура, позволяющая измерить тягу в дымоходе с максимальной точностью, в единицах давления. Нормальными считаются показатели в пределах 10-20 Па.

Замеры производятся двусторонним методом:
• вверху дымохода;
• у его основания.

Однако данная методика для частного дома вряд ли актуальна — большинство людей обходятся народными визуальными способами.

Анемометр не дает объективную информацию при скоростях ветра ниже 1 м/сек. То есть в безветренную погоду пользоваться таким прибором не имеет смысла.

Визуальные подсказки

Если соотношение процессов горения и тяги нормальное, то:
• пламя имеет желтый цвет с золотистым оттенком;
• дым появляется и тут же улетучивается в дымоходный канал — без рывков, плавно и в то же время энергично.

Ситуация, когда нормальная тяга слишком велика — это не есть хорошо, т. к. топливо будет выгорать слишком быстро. О чрезмерной тяге скажет белый цвет пламени и гул в дымоходной трубе.

Что влияет на тягу

На величину дымохода влияет множество факторов. Наиболее важными среди них являются высота и сечение канала дымовой трубы. Эти два параметра всегда взаимосвязаны и зависят от особенностей печи или камина. Их расчет требует исключительной бдительности, поскольку в случае ошибки тяга будет плохой. А это приведет либо к обратному движению угарных газов, либо к чрезмерному сжиганию дров.

Сегодня существуют целые таблицы, которые позволят сделать правильный расчет размеров дымовых каналов. Например, чтобы создать тягу в камине надлежащей силы, нужно сделать так, чтобы вытяжной канал имел сечение, меньшее 1/10 площади входного отверстия топки. Кажется, если увеличить сечение вытяжного канала, то тяга должна вырасти. Однако она наоборот уменьшится, ведь дым будет выходить более медленно. Из-за этого он будет охлаждаться и накапливаться в отводной трубе. Что нехорошо. Поэтому специалисты для определения правильного сечения делают длительный расчет.

Почему возникает обратная тяга

Из причин и факторов, почему тяга идет обратным ходом, следует выделить наиболее распространенные. В свою очередь, их можно разделить на простые (временные, легко устранимые) и сложные (требующие кардинального вмешательства).

Сложные причины

Чаще всего дело вот в чем:
• конструкционные дефекты дымоходной системы (наличие горизонтальных или слишком узких участков в дымоходе, неверный расчет поперечного сечения трубы, высота трубы ниже уровня конька крыши дома) — нужно устранить инженерные недостатки;

• засорение дымоотводящего канала — придется заняться прочисткой;
• вблизи жилого дома растут слишком высокие деревья или расположены высотные здания — нужно решать вопрос о переконструировании всей дымоходной системы;
• ошибки при устройстве вентиляции внутри помещения (приточного воздуха недостаточно) — соответственно, потребуется диагностика вентиляции, демонтаж и переустановка.

Простые причины

Бывают случаи, когда тяга «опрокидывается» буквально на пару дней, хотя до этого все работало нормально.

Обратная тяга появляется из-за того, что:

• установилась прохладная погода;
• топка или печь длительно простаивали в нерабочем состоянии.

Как же объясняется данное физическое явление? Очень просто:

• в дымоходе накопилось изрядное количество тяжелого холодного воздуха;
• охлажденная воздушная масса будет тем самым препятствием, преодолевать которые воздух не любит (см. начало статьи — правильная тяга всегда направлена туда, где нет препятствий).

Решение проблемы:

• перетерпеть дым в помещении и продолжить нагрев трубы — скоро холодную «подушку» удастся пробить, и тяга восстановится. Сожгите 3-4 бумажных листа без дров — большого дыма не будет, а труба прогреется;
• использовать в подобных ситуациях прибор, называемый стабилизатором тяги. С его помощью вторичная подача воздуха ускорит движение воздуха в дымоходе.

Стабилизатор оснащен защитным клапаном, который исключает чрезмерное повышение давления.

Эффективный процесс тяги

Появляется некая разница, если показатели температуры воздуха за пределами помещения и внутри его имеют разные показатели. И чем больше это отличие, тем с большей силой воздушные массы из помещения поднимаются ввысь. Если же на улице достаточно тепло, то тяга уменьшается, а сама результативность вентиляции падает. Кроме этого, на интенсивность тяги влияют параметры сечения трубы и размеры вентиляционных каналов.

Стоит заметить, что проектирование и проведение соответствующих подсчетов для системы вентиляции нужно сделать на начальных этапах. Исправления в процессе проведения работ сделать практически нереально. Специалисты утверждают, что комнаты, которые находятся примерно на одном уровне, должны иметь одинаковую длину каналов вентиляции, в противном случае эффективность всей системы может резко упасть.

Существуют следующие особенности выбора параметров вентиляционной трубы:

1. сечение канала должно быть не меньше 16 см 2, если труба выполнена из нержавеющей стали;
2. сторона канала должна составлять не меньше 10 см, а наиболее распространенный вариант – 14 см. В этом случае его длина будет примерно 3 м;
3. при невозможности создания одинаковой длины каналов, для всех помещений здания применяются вентиляционные решетки.

Если расчеты проведены правильно, то вы увидите, для чего нужна вентиляционная труба в каждом доме. Она обеспечит поступление свежего и вывод загрязненного воздуха до трех раз в течение всего одного часа.

Вне зависимости от вида вентиляционных систем, для беспрепятственного движения воздушных масс по всему зданию устанавливаются особые переточные решетки. При правильной организации перетока воздуха наиболее грязное помещение будет вентилироваться в самую последнюю очередь. В соответствии с этим принципом вытяжка монтируется в туалете или на кухне.

Обратная тяга и вентиляция

Природные законы вентиляции никто не отменял:
• у теплого воздуха плотность значительно ниже, чем у холодного;
• поэтому теплый воздух стремится вверх;
• если где-то внутри дома распахнуты окна или двери на улицу с прохладной погодой, воздух при включении отопительных приборов пойдет именно туда, а не в дымоход (как того хотелось бы пользователю).

Сила вентиляции при оттоке воздуха

Большое значение имеет внутренняя архитектура здания:
• если в доме много окон, есть балконные двери либо лестницы на верхний этаж — все это приведет к образованию сквозняков;
• на расположенных выше уровня топки площадках открывать окна и двери на улицу не рекомендуется.

Несоблюдение столь простых советов — гарантия того, что образуются сбивающие тягу воздушные потоки.
Обеспечение вентиляции приточным воздухом

Иногда происходит следующее:
• помещение герметично (двери заперты, окна закрыты);
• при растапливании печи либо включении газового котла или колонки области низкого давления подтягивают свежий воздух из дымохода;
• итог — тяга опрокидывается;

Решение напрашивается само собой — необходимо создать требуемый оборот воздуха. Что нужно делать для этих целей:

• установить стеновые приточные клапаны;
• установить приточные клапаны на окнах ПВХ;
• разместить на окне прибор принудительной вентиляции для забора воздушных масс с улицы в помещение (такие приборы врезаются непосредственно в оконное стекло — как делать врезку, можно посмотреть на видео в интернете);
• чуть-чуть приоткрыть форточку, дверь или окно.

Реализация одной из этих мер приведет к тому, что атмосферное давление в помещении снизится, и обратная тяга исчезнет.
При наличии газовой колонки

У работающей на газе колонки есть ряд особенностей:
• ее камера сгорания вытягивает воздух из помещения;
• недостаток кислорода становится заметным довольно быстро (воздух разреживается, чувствуется кислородный дефицит);
• из дымохода периодически будет проникать воздух, что приведет к угасанию колонки и задымлению помещения.

Иногда пользователь мечется в поисках дефекта газовой колонки вместо того, чтобы тщательно проанализировать вентиляцию — ее состоятельность и эффективность.

Сечение дымохода и высота

Сечение дымохода — это параметр, определяющий размеры его просвета. Для прямоугольных и квадратных дымоходов значение имеет площадь сечения, а для круглых и овальных — его диаметр.

В узкой трубе воздух создает турбулентные потоки и, вместо того, чтобы выходить наружу, долгое время путешествует по трубе. Чем дольше теплый газ сообщается в холодными стенками трубы, тем холоднее он становится. Холодный дым из трубы выходить не будет. В слишком широком дымоходе также есть вероятность быстрого охлаждения дыма из-за чрезмерного поступления холодного воздуха.

Оптимальной считается площадь дымохода не менее 10 см2, в случае круглой трубы — диаметре не менее 15 см. При установке каминов, в которых температура горения топлива несколько выше, чем в печах и колонках, следует ориентироваться на минимальный диаметр в 10 см. Максимальный диаметр будет зависеть от размеров нагревателя.

Это важно! Труба не должна иметь сужений и изгибов, иначе тяга значительно уменьшится.

Что касается высоты дымохода, она зависит от многих параметров. В идеальных условиях, когда крыша ровная, не имеет никаких выступов, на ее уровне нет деревьев и других построек и доступ воздуха к трубе ничего не загораживает, дымоход имеет 5м в высоту максимум. При этом его высота считается от колосниковой решетки нагревателя до самого верха.

Рекомендуем ознакомиться: Что такое фановая труба и нужна ли она в частном доме

Высота трубы над уровнем крыши при тех же условиях — 1,5 м.

Ровные крыши встречаются в домах очень редко. Часто они покатые, имеют различные оградительные или декоративными элементами, соприкасаются с деревьями и другими зданиями.

При всех этих условиях высота дымохода рассчитывается отдельно.

Способы нормализации тяги

Подводя итоги, давайте еще раз уточним, как увеличить слабую тягу и не дать ей опрокинуться. Выбор способа зависит от причин нарушения воздушных потоков. Иногда рекомендуется взять на вооружение более одного способа — консультируйтесь с профессионалами, чтобы не наделать еще больше ошибок.

Конструкционные изменения дымохода

Чуть выше отмечалось, что дымоход может быть выполнен неправильно:
• слишком низкий верхний край трубы;
• зауженные проходы;
• множество лишних изгибов и т. п.

Такие дефекты необходимо устранить.

Стабилизирующие устройства

Надежный стабилизатор тяги дымохода является одним из самых действенных решений. Приборы современного типа оснащены автоматикой. Достаточно включить устройство, когда в дымоходе возникли проблемы с направлением и силой воздушных потоков. Как только уровень давления достигнет оптимальной отметки, прибор сам отключается.

Такое устройство вносит существенную лепту в улучшение тяги:
• речь идет о расширении в виде зонтика на дымоходе;
• под зонтиком имеется открытый участок для доступа воздуха извне;
• под колпаком зонтика расположен термодатчик для регистрации температуры поднимающихся вверх газов из топки или колонки;
• датчик автоматически отключается из-за перегрева накопившимися при плохой тяге газами.

Дефлекторы

Задача этих устройств состоит в том, чтобы усиливать тягу за счет отклонения воздушных потоков. Принцип работы основан на том, что в момент обтекания воздухом препятствий происходит снижение давления. Недостаток изделий — почти нулевая эффективность в безветренную погоду. При отсутствии ветра на улице дефлектор не только бесполезен, но и может ухудшить тягу.

Ротационные трубы

Над оголовком дымохода устанавливается турбина. Энергия ветра вращает турбинную насадку. Вращение происходит всегда в одном направлении — за счет этого над дымовым каналом создается разрежение.
К сожалению, в безветренную погоду эффективность ротационной трубы минимальна. Но зато попадание в дымоход мусора и осадков почти полностью исключается. Разобраться во всех тонкостях данного способа вам помогут видео с пошаговыми инструкциями.

Дополнительный плюс ротационных труб: работа турбины продолжается даже при отключенном отоплении.

Пересмотр вентиляционной системы

В большинстве случаев достаточно проанализировать вентиляцию в доме, и тем самым устранить обратную тягу. Как отмечалось выше, следует внимательно:
• регулировать образование сквозняков;
• не допускать разрежения воздуха в отапливаемом помещении;
• если нужно, установить вентиляционные приборы на окнах.

Никогда не забывайте: тяга не должна иметь обратного хода. При сильном опрокидывании возникает угроза не только задымления помещения, но и выделения искр с последующим возгоранием окружающих предметов. Если возникли затруднения, для решения проблемы с тягой приглашайте опытного специалиста.