Камин это всегда серьезно

 «Чтобы не рехнуться в самые короткие сроки при самой нервной работе, смотри на огонь. Созерцание языков пламени успокаивает. Это отмечают все психиатры. Видимо тут играют важную роль сразу два фактора. Во-первых, наблюдение за постоянно изменяющимися, но однотипными объектами, помогает мозгу отвлечься и расслабиться. Но кроме этого, огонь для человека – древнейший символ дома и безопасности. Так что, если у тебя дома нет возможности иметь камин просто запиши на видео изображение горящего камина, и пускай его по телевизору, в комнате сразу станет уютнее».




Теплотехнический расчет камина

Теплотехнический расчет камина заключается в сочетании работы двух основных элементов – топливника и вертикального дымохода.

Топливником камина называется камера, в которой одновременно сжигается топливо и осуществляется лучистый теплообмен между зоной горения и ограждающими стенками топки.

Горение топлива с одновременным лучистым теплообменом со стенками топки имеет место во многих тепловых устройствах. Однако тепловой процесс в топливнике (далее топка) камина имеет существенные отличия. Эти отличия: сжигание топлива производится в ограниченном топочном объеме и соответственно с малой толщиной излучающего слоя газов; в топке камина доля лучистой составляющей резко падает в связи с тем, что в зоне сгорания существенно снижена температура из-за значительного коэффициента избытка воздуха; камин с лицевой стороны открыт в отапливаемом помещении; таким образом, часть лучистого тепла передается непосредственно во внешнюю среду. Эти обстоятельства очень важны при расчете и выборе конструкции камина.


Практически механизм камина выглядит так. На поду открытого топливника сжигается твердое топливо (дрова, торф, уголь). Слой горящего твердого топлива имеет температуру 800-850°С и при этом излучает тепло по всем направлениям. Часть излучения, попадающая в открытый проем непосредственно используется для обогрева жилища. Другая часть, сначала попадающая на заднюю и боковые стенки, затем переизлучается ими в помещение. При переизлучении в помещение передается мелкий тепловой поток по сравнению с прямой отдачей (примерно в два раза). Задняя и боковые стенки выполняют при этом роль вторичных косвенных излучателей. Наконец, излучение, направленное вверх, попадает на наклонные стенки отводящего вертикального дымохода и, после многократных переизлучений, теряется в окружающей среде.

Существенная особенность камина

Существенной особенностью камина является то, что при работе в него засасывается практически больше воздуха, чем теоретически необходимо для горения.

Большие избытки воздуха вредны в теплотехническом отношении, ибо, с одной стороны, снижают температуру излучающего слоя и полезную радиационную отдачу тепла. С другой стороны, снижение температуры продуктов сгорания уменьшает располагаемый гидростатический напор, создаваемый дымовой трубой. Продукты сгорания слоя топлива смешиваются с воздухом, подсасываемым из помещения через открытый нерегулируемый проем, направляющегося в дымосборник и далее в дымовую трубу. При работе камина должно соблюдаться равновесие между аэродинамическим сопротивлением вертикального дымохода и располагаемым температурным напором, создаваемым всем дымовым трактом.


Если камин имеет дымоход определенного сечения, то при малых величинах коэффициента избытка воздуха объем отходящих газов становится наименьшим и соответственно аэродинамическое сопротивление уменьшается – возможна остановка тяги при отсутствии подсоса воздуха извне.

Если во время интенсивного горения (чрезмерная загрузка, направленный сквозняк) температура отходящих газов становится максимальной, то располагаемый гидростатический напор при этом резко увеличивается и становится максимальным, следствием чего может быть отклонение от нормального режима работы камина.

В верхней зоне топки камина устанавливается большее разрежение, под действием которого в проем будет подсасываться дополнительное количество воздуха. За счет увеличения объема продуктов сгорания возрастет сопротивление дымохода, а с учетом снижения температуры газов уменьшится располагаемый напор. В результате при некотором расходе газов возникнет равенство аэродинамического сопротивления и располагаемого температурного напора.

В камине можно различить два потока воздуха: один, непосредственно использующийся для горения, и второй избыточный транзитный, который смешивается с продуктами сгорания перед их поступлением в вертикальный дымоход. Слой горящего топлива излучает тепло в помещение. За счет отдачи тепла продукты сгорания охлаждаются. Далее охлажденные в результате излучения продукты сгорания смешиваются со вторым потоком воздуха, подсасываемым из помещения, после чего направляется в дымовую трубу.

Чем больше поперечное сечение дымоходов, тем меньше скорость газов и соответственно аэродинамическое сопротивление. За счет этого в топку будет подсосано наибольшее количество воздуха. В тоже время подсасываемый воздух снижает температуру продуктов сгорания в дымовой трубе, что приводит к уменьшению полезной тяги, а при уменьшении сечения дымохода сопротивление увеличивается, и подсос вторичного воздуха уменьшается. Это повышает температуру газов в дымоходе и соответственно увеличивается тяга.

Аэродинамический режим каминного комплекса обладает свойством самовыравнивания, а ограниченной степени с учетом многих факторов. В открытый камин под действием тяги трубы засасываются большие массы воздуха. Средний камин (площадь комнаты около 30 мг), засасывает 700-800 м³ воздуха в час. Это примерно в 10 раз превышает количество, требуемое для вентиляции помещения. Весь этот воздух должен поступить в помещение за счет разрежения, создаваемого дымовой трубой камина. При неорганизованном поступлении воздух проникает в помещение через неплотности дверей, окон, смежных комнат, щелей и т. п. В этом случае создаются неблагоприятные условия для развития процесса горения. В камине с организованной подачей воздуха располагаемый напор, создаваемый дымовой трубой, должен преодолевать сопротивление, возникающее в газоходах и в подающем воздуховоде если он есть.