Влияние вентиляции на работу каминов. часть 1

Работа каминов и вентиляции в теплое время года.

Постараюсь доступным языком без формул и расчетов рассказать о достаточно часто возникающих проблемах в работе вентиляции и открытых каминов в частных загородных домах.
В данной части мы рассматриваем каналы естественной вентиляции и дымоходы каминов из кирпича (без гильзовки и без теплоизоляции наружного контура труб).
В теплое время года обычно не возникает никаких проблем. И камин не топят, так как тепло, и вентиляция работает так, что ее порой не замечают. Окна и форточки приоткрыты, природа позволяет дышать всему дому. Но такая идиллия бывает не всегда.
Иногда и летом вполне может быть весьма прохладная погода. Включать котел не имеет смысла. А вдруг завтра солнышко? А у вас отопление на всю катушку работает. Ба..., так у нас же камин. Проблем в растапливании и работе камина быть не должно. Физические условия для этого благоволят. Дрова разгорятся достаточно быстро создав устойчивую тягу в трубе. Воздух в помещении прогреется, излишняя влажность уйдет, станет намного комфортней не только в помещении, где стоит камин, но и во всем доме. Даже если забор воздуха работающим камином в этом помещении будет значительным (при недостатке приточной вентиляции, которой обычно попросту не бывает), то компенсация разряжения будет за счет смежных комнат, приоткрытых форточек, впускной вентиляции в помещении, где стоит отопительный котел. Если компенсация разрежения воздуха, создаваемого камином, будет значительная, то возможно произойдет воздухозабор через какой-либо канал вентиляции. Но летом этого никто не заметит, либо не придадут этому значения. Поток воздуха компенсирующий разрежение через канал вентиляции будет относительно теплый, ведь на улице лето, а не зима.

Рассмотрим схему работы естественной вентиляции в теплое время года. На схеме видно, что при неработающем камине и не работающем котле отопления движение воздуха происходит по дымоходу камина при открытом шибере (задвижке) и по всем каналам вентиляции. Движение воздуха весьма медленное, а зачастую и вовсе отсутствует. Это связано с тем, что температура воздуха в помещениях и на улице практически одинаковая. Мы знаем, что теплый (нагретый) воздух всегда легче холодного и его подъемная сила выше.
Цитата: "Механизм, ответственный за подъем горячего воздуха, - флотация: горячий воздух менее плотный, чем холодный, и, следовательно, давление воздуха будет оказывать восходящую силу, точно так же, как воздух поднимается в воде. Теперь, если бы холодный воздух волшебным образом не подвергался воздействию силы тяжести, он не смог бы оказывать давление на горячий воздух и, следовательно, он не поднимался бы"
Растопить камин при таком положении дел не так уж и сложно. Стоит немного прогреть трубу, а затем поджечь дрова в топке. То есть летом работа камина в доме не сопровождается какими-либо проблемами.
Меняем условия: На улице стоит жара, а вам приспичило растопить камин. Ну, бывает... В помещении однозначно будет прохладнее, чем на улице. Ну хотя бы потому, что в комнате тень. Вот тут возникает проблема. Дым ну никак не хочет идти в трубу... На улице жарит солнце и именно это мешает дыму подняться по каналу трубы. При начале растопки дым будет иметь температуру ниже, чем температура воздуха на улице. И вполне возможен выход дыма из топки камина в помещение, где прохладнее. Проявите настойчивость и терпение, до начала розжига дров прогрейте хорошенько трубу, допустим бытовым газовым баллончиком с горелкой (естественно со стороны топки камина, а не вылезая на крышу :о) Факелом из газеты у вас вряд ли это получится, только надымите в комнате и желание растопить камин пропадет.
Прогрев трубу разожгите этой же горелкой дрова. Создав устойчивую тягу разгоревшимися дровами камин нормально будет работать и в жару. Другой вопрос - зачем это нужно?
Еще раз меняем условия: На улице лето, но долгое время шел моросящий дождь. Допустим, несколько суток. Воздух наполнен мелкодисперсионной взвесью частиц воды. Воздух тяжел и малоподвижен. Так как такая погода вызывает сырость в жилых помещениях и создает дискомфорт, то возникает естественное желание - "подсушить" воздух в доме. У вас есть камин. Но вот растопите ли вы его - большой вопрос. На стенках канала дымохода камина уже образовался конденсат, а сам воздух "застрявший" в трубе перенасыщен влагой. "Прогнать" тяжелый и влажный воздух по дымоходу и убрать конденсат, сильно влияющий на создание устойчивой тяги, задача посложнее, чем растопить камин в жару.
Совет: Откройте ближайшее к камину окно, разложите на поде камина мелкие дрова и щепки в достаточном количестве, прогрейте газовой горелкой дымосборник камина, разожгите горелкой дрова так, чтобы огонь сразу охватил большую часть дров. Прикройте окно после установления устойчивой тяги в камине.

Работа каминов и вентиляции в холодное время года.

В холодное время года, а особенно зимой меняются физические условия. Температура окружающего воздуха снижается и для того чтобы поддержать комфортную температуру в загородном доме включают отопление. Рассматривать электрические котлы мы не будем, для их работы необходимо только электричество. А вот котлы на твердом топливе и на газу мы обязательно учитываем в этой части повествования.
Котлы на твердом топливе (уголь, дрова, топливные брикеты...) работают по принципу сжигания горючих веществ с выделением большого количества тепла передающего свою энергию на нагрев теплоносителя ( вода, антифриз), который в свою очередь нагревает радиаторы разнесенные по всему дому. Температура отходящих газов в дымовую трубу имеет достаточно высокую температуру от 300 до 700 град по Цельсию в зависимости от количества топлива и температуры его горения. Соответственно, дымовые газы, образовавшиеся в результате горения, имеют достаточно большую скорость движения по дымовому каналу трубы.
Котлы, работающие на газу, имеют гораздо меньшую температуру отходящих газов и меньшую скорость их движения по трубе. Расход воздуха при работе котлов на твердом топливе и на газу разный, поэтому обьем воздуха поступающего в помещени, где установлено разное отопительное оборудование будет отличаться. Использовать описанное выше оборудования без приточной и вытяжной вентиляции запрещается.

Рассмотрим работу вентиляции при неработающем камине (шибер закрыт). Смотрите схему.

В холодное время года желательно поворотный шибер, или задвижку камина держать закрытой, чтобы уменьшить теплопотери помещения. Но не всегда это бывает оправдано. Рассмотрим варианты, при которых шибер стоит держать открытым:

Если труба камина (мангала) расположена на нижней части ската кровли и достаточно большая ее часть находится за пределами теплого контура дома и вы однозначно планируете пользоваться камином 1-3 раза в неделю. Допустим два метра трубы (дымосборник камина не учитываем) находятся в доме, а три - четыре метра трубы над кровлей. В этом случае постоянное движение теплого воздуха по каналу дымохода будет подогревать трубу изнутри. Если закрыть шибер, то в минусовую температуру труба над кровлей начнет промерзать изнутри (снаружи тоже) и растопить камин (мангал) будет весьма проблематично. Это работает до определенного понижения температуры на улице. В каждом отдельном случае момент полного промерзания кирпичной кладки трубы индивидуален. Допустим до -5-8 градусов по Цельсию это сработает, а уже при -9 градусов "за бортом" открытый шибер даст обратный эффект и холодный воздух будет поступать по трубе в помещение.
В доме отсутствуют каналы вентиляции (ванную комнату и туалет не учитываем). Или в данном помещении отсутствует вентканал. Наличие открытого (приоткрытого) шибера камина может в большей степени заменить работу вентиляции в данном помещении.
В помещении достаточно жарко, но регулировка работы радиаторов отопления либо невозможна, либо не дает нужный результат. В таком случае открытая задвижка камина создаст дополнительный приток воздуха из смежных помещений, не плотных примыканий створок окон и др., за счет увеличенного расхода воздуха через дымовой канал трубы.
Нужен усиленный воздухообмен в данном помещении.

Вы уже обратили внимание на схему? На рисунке видно, что твердотопливный котел работает. Для его работы не требуется большого количества воздуха. Того воздуха, который попадает по приточной вентиляции в котельную, хватает как для поддержания горения в котле, так и для осуществления воздухообмена в данном помещении.
Вентиляционные каналы расположенные на первом и втором этаже полноценно работают и обеспечивают кратность воздухообмена за счет поступления воздуха через неплотности окон, входных дверей, террасы и др.. В крайнем случае осуществляется планомерное проветривание помещений, если поступающего в дом воздуха недостаточно. Возникает резонный вопрос: - а что с приточкой? Напомню, мы пока не рассматриваем приточную систему поступления воздуха в дом. Большинство загородных домов, коттеджей и домов ПМЖ построено по этому принципу - без приточной системы (кроме обязательной в помещении котельной).

Напомню, мы рассматриваем зимние условия средней полосы России.
Вы решили растопить камин. А вот тут и кроется большая проблема. Зимой движение теплых воздушных масс по каналам вентиляции (а их может быть и 4, и 6, и даже восемь, минимальным размером 130х130 мм) увеличено. Разница температур воздуха в помещениях дома и на улице может составлять 20-40 градусов по Цельсию, что способствует увеличению скорости движения теплых масс по вентканалам, увеличивая значение разрежение воздуха при каждом градусе понижения температуры на улице. Разрежение воздуха в помещениях дома человеком никак не ощущается (это не барокамера), а вот на работу камина разрежение может оказать существенное воздействие. Какое? Вы просто не сможете растопить камин так как суммарная площадь вентиляционных каналов больше, чем площадь дымохода камина. Да и скорость движения воздушных масс по вентканалам в холодное врем года больше. Открыв задвижку камина Вы открываете канал для поступления холодного воздуха с улицы, который компенсирует разрежение воздуха в помещении. Вы это сразу почувствуете, так сказать, не отходя от камина. Из топки камина будет дуть холодный воздух. Растопить камин в такой ситуации не представляется возможным. Попытки прогрева дымосборника и дымохода камина результатов никаких не дадут.
Совет тот же: Откройте ближайшее к камину окно, разложите на поде камина мелкие дрова и щепки в достаточном количестве, убедитесь что холодный воздух больше не поступает в помещение, разожгите горелкой дрова так, чтобы огонь сразу охватил большую часть дров. Прикройте окно после установления устойчивой тяги в камине. Закрыть окно полностью возможно не получится, работающий камин забирает достаточно много воздуха из помещения. Но, если вы все же закрыли окно и (о чудо) дрова хорошо горят и камин не поддымливает - не обольщайтесь. Возможно компенсация усиленного расхода воздуха осуществляется по одному (или нескольким) каналам вентиляции. Пройдите по дому, проверьте откуда дует холодный воздух.
Не факт, что открыв окно, вы компенсируете разрежение воздуха в доме и камин без проблем будет работать. Проблемы с растапливанием камина могут крыться (помимо разрежения) в:

Высоте трубы над кровлей
Наличии ветра, его силы и направления.
Соблюдении угла ветрового подпора.
Остроконечности или пологости формы крыши.
Удалении трубы от конька крыши.
Наличии зонтика (дымника, дефлектора) над трубой.
Высоте зонтика над оголовком трубы.
Наличии инея на металле зонтика (дымника, дефлектора).
Наличии инея в верхней части дымохода трубы.
Высоты промерзания кирпичной трубы
Наличии солнечной, или пасмурной погоды
Влажность воздуха
И так далее...

Смотрим схему. На схеме поступление воздуха для компенсации разрежения, создаваемого камином, осуществляется через вентканал котельной, так как эта труба ниже всех других (а дверь в котельную не герметична) и через вентиляционный канал кухни (сама вытяжка над плитой обычно имеет обратный клапан). Вполне возможно, что холодный воздух пойдет в дом и по другим каналам вентиляции. Это во многом зависит от конфигурации дома, количества каналов и мест входа в эти каналы, высоты труб, суммарной площади вентиляционных каналов, размещения их по этажам и т. д..
Для решения этого неприятного явления, который возникает достаточно часто, предполагается несколько решений по установке приточной вентиляции. В этой части я планировал только показать, что работа камина (мангала) в доме тесно связана с работой вентиляции и наоборот, работа вентиляции напрямую зависит от работы камина. В следующей части попробуем разобраться с вопросами по установке приточной вентиляции. Именно приточной системы для естественной вентиляции, а не электрической приточно-вытяжной. Спасибо за внимание.
18 февраля 2023г.