В процессе сгорания любого углеводородного топлива образуются углекислый газ (СОг) и вода (НгО) в виде водяного пара. Максимальная температура отходящих газов в зависимости от тепловой мощи отопительного котла составляет 150-180 °С, при выходе из устья трубы — 100-110 °С. В прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры «точки росы» газов водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель..
Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари. Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т. е. когда относительная влажность их будет равна 100%, является температурой «точки росы»: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура «точки росы» продуктов сгорания различных газов 44-61 °С.
Например температура «точки росы» для природного газа около 55 °С. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов. Температура газов от сжигания твердого топлива обычно значительно выше, чем от сжигания газообразного. Относительно высокая температура уходящих газов от сгорания твердого топлива обеспечивает хороший прогрев дымовых каналов, в результате чего в них реже наблюдаются случаи конденсации и выпадения водяных паров на внутренней поверхности стенок. Кроме того, количество водяных паров в продуктах сгорания газа значительно больше, чем в продуктах сгорания твердого топлива, так как они содержат большое количество водорода.
Определить температуру выходящих газов можно простым способом. Сухую лучину кладут поперек отверстия вьюшки во время топки. Через 30-40 мин вынимают лучину и соскабливают закопченную поверхность. Если цвет лучины не меняется, значит, температура в пределах 150 °С. Если лучина желтеет (до цвета корки белого хлеба), значит, температура достигает 200 °С; стала коричневой (до цвета корки ржаного хлеба) — температура поднялась до 250 °С. Почерневшая лучина указывает на температуру 300 °С, а когда она превращается в уголь, температура достигает 400 °С. При топке печи температуру газов надо регулировать так, чтобы у вьюшки она была в пределах 250°С. В современных отопительных котлах температура котла регулируется автоматически или вручную.
Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое внимание на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов — чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу.
Большую роль играет сам процесс сгорания топлива. Например, дерево воспламеняется при температуре не ниже 300 °С, каменный уголь — при 600 °С. Нормальный процесс горения протекает при более высокой температуре: дерево — при 800-900 С, каменный уголь — при 900-1200 °С. Такая температура обеспечивает непрерывное горение при условии, что воздух (кислород) поступает без перерыва в необходимом для горения количестве. Когда его подается с избытком, топливник охлаждается и горение ухудшается, так как для горения нужна высокая температура. При полном сгорании топлива цвет пламени соломенно-желтый, дым белый, почти прозрачный. Сажа на стенках каналов трубы почти не откладывается.
Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы. Толстые стенки медленно прогреваются, но медленнее остывают, хорошо сохраняя тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, — 380 мм (полтора кирпича). Дымовые трубы из асбестоцементных или гончарных труб имеют незначительную толщину стенок, поэтому их теплоизоляция необходима на всем протяжении (если они не встроены в кирпичную кладку).
Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется. В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы. Влага впитывается в стенки трубы, что вызывает отсыревание кладки. Особую опасность представляют ледовые пробки в верхних участках (в устье), которые образуются под действием морозов.
Не рекомендуется присоединять котлы и другие генераторы тепла к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении теплогенераторов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.
Рассморим более подробно дымоходные системы фирмы Schiedel (Германия) — крупнейшего в мире производителя дымоходных систем из керамики, отвечающих западноевропейским стандартам отопления.
Традиционные кирпичные доходныыме каналы не могут противостоять агрессивному воздействию конденсата и кислот, остающихся в дымовом канале. Влага проникает через штукатурку и поры, после чего на стене появляются некрасивые подтеки. Получившие в последнее время распространение металлические дымоходы также сильно подвержены коррозии. Современным котлам необходимы современные дымоходы. Надежные газоплотные дымоходы, которые и через много лет эксплуатации остаются без изменений.
Керамика — идеальный материал для современного дымохода: надежный, долговечный и при этом простой и легкий в монтаже.
