- Дымовой колпак в Нидерландах
- Дымовые трубы в Лондоне , вид с башни Вестминстерского собора
- Чайка сидит на вершине трубы охлаждения горячего газа в Мире стекла в Сент-Хеленсе , Великобритания.
Дымоход — это архитектурное вентиляционное сооружение из кирпича, глины или металла, которое изолирует горячие токсичные выхлопные газы или дым , производимые котлом , печью , печью , мусоросжигательным заводом или камином , от жилых помещений человека. Дымоходы обычно вертикальные или максимально приближены к вертикали, чтобы обеспечить плавный поток газов, втягивая воздух в зону сгорания в так называемом эффекте дымохода или дымохода . Пространство внутри дымохода называется дымоходом . Дымоходы примыкают к крупным промышленным нефтеперерабатывающим заводам , установкам по сжиганию ископаемого топлива или к части зданий, паровозов и кораблей.
В Соединенных Штатах термин дымовая труба промышленность относится к воздействию на окружающую среду сжигания ископаемого топлива индустриальным обществом, включая электроэнергетику в ее ранней истории. Термин дымовая труба (в просторечии, дымовая труба ) также используется, когда речь идет о локомотивных или судовых дымовых трубах, а также может использоваться термин воронка . [1] [2]
Высота дымохода влияет на его способность переносить дымовые газы во внешнюю среду через эффект дымовой трубы . Кроме того, рассеивание загрязняющих веществ на больших высотах может снизить их воздействие на непосредственное окружение. Рассеивание загрязняющих веществ на большей площади может снизить их концентрацию и способствовать соблюдению нормативных ограничений.
Промышленные дымоходы использовались еще римлянами , которые вытягивали дым из своих пекарен с помощью труб, встроенных в стены. Однако домашние дымоходы впервые появились в больших жилищах в Северной Европе в XII веке. Самый ранний сохранившийся пример английского дымохода находится в замке Конисбро в Йоркшире , который датируется 1185 годом нашей эры, [3] но они не стали обычным явлением в домах до XVI и XVII веков. [4] Дымовые колпаки были ранним методом сбора дыма в дымоход. Они, как правило, были намного шире современных дымоходов и начинались относительно высоко над огнем, что означало, что больше тепла могло выходить в комнату. Поскольку воздух, поднимающийся по шахте, был холоднее, их можно было сделать из менее огнестойких материалов. Еще одним шагом в развитии дымоходов стало использование встроенных печей, которые позволяли домашним хозяйствам печь дома. Промышленные дымоходы стали обычным явлением в конце XVIII века.
Дымоходы в обычных жилищах сначала строились из дерева и штукатурки или глины. С тех пор дымоходы традиционно строились из кирпича или камня, как в небольших, так и в крупных зданиях. Ранние дымоходы имели простую кирпичную конструкцию. Более поздние дымоходы строились путем размещения кирпичей вокруг облицовки плиткой. Для контроля нисходящих потоков воздуха на верхние части дымоходов иногда помещают вентиляционные колпаки (часто называемые дымоходными колпаками ) с различными конструкциями.
В XVIII и XIX веках методы, используемые для извлечения свинца из руды, производили большое количество токсичных паров. На севере Англии строились длинные почти горизонтальные дымоходы, часто более 3 км (2 миль) в длину, которые обычно заканчивались коротким вертикальным дымоходом в отдаленном месте, где пары причиняли меньше вреда. На внутренней стороне этих длинных дымоходов образовывались отложения свинца и серебра, и периодически рабочих отправляли вдоль дымоходов, чтобы соскоблить эти ценные отложения. [5]
В результате ограниченной способности кирпича выдерживать поперечные нагрузки, дымоходы в домах часто строились в "штабеле", с камином на каждом этаже дома, разделяющим один дымоход, часто с таким дымоходом спереди и сзади дома. Современные системы центрального отопления сделали размещение дымохода менее критичным, а использование неструктурной газоотводной трубы позволяет устанавливать дымоход вокруг препятствий и через стены.
.jpg/1280px-Fixing_the_Pots_(8652045687).jpg)
Большинство современных высокоэффективных отопительных приборов не требуют дымохода. Такие приборы обычно устанавливаются около внешней стены, а негорючий настенный наконечник [ требуется уточнение ] позволяет проложить вентиляционную трубу непосредственно через внешнюю стену.
На скатной крыше, где дымоход проходит через крышу, для герметизации стыков используется фартук . Скатная часть называется фартуком, стороны получают ступенчатый фартук, а сверчок используется для отвода воды вокруг верхней стороны дымохода под фартуком. [6]
Промышленные дымоходы обычно называют дымовыми трубами , и они, как правило, являются внешними конструкциями, в отличие от тех, которые встроены в стену здания. Они, как правило, располагаются рядом с паровым котлом или промышленной печью, а газы поступают в них с помощью воздуховодов. Сегодня использование железобетона почти полностью заменило кирпич в качестве структурного элемента при строительстве промышленных дымоходов. Огнеупорные кирпичи часто используются в качестве футеровки, особенно если сжигаемый тип топлива генерирует дымовые газы, содержащие кислоты. Современные промышленные дымоходы иногда состоят из бетонного ветрового экрана с несколькими дымоходами внутри.
Дымовая труба паровой установки высотой 300 м (980 футов) на заводе по производству синтетического топлива Secunda CTL в Секунде, Южная Африка, состоит из ветрового экрана диаметром 26 м (85 футов) с четырьмя бетонными дымоходами диаметром 4,6 метра, которые облицованы огнеупорным кирпичом, установленным на кольцах кронштейнов , расположенных с интервалом 10 метров. Армированный бетон может быть отлит с помощью обычной опалубки или скользящей опалубки. Высота должна гарантировать, что загрязняющие вещества будут рассеиваться на более широкой площади для соблюдения правовых или других требований безопасности.
Дымоходная облицовка — это вторичный барьер в дымоходе, который защищает кладку от кислотных продуктов сгорания, помогает предотвратить попадание дымовых газов в дом и уменьшает размер слишком большого дымохода. С 1950-х годов строительные нормы во многих местах требуют, чтобы новые дымоходы имели дымоходную облицовку. Дымоходы, построенные без облицовки, обычно могут иметь облицовку, но тип облицовки должен соответствовать типу обслуживаемого им прибора. Дымоходные облицовки могут быть глиняными или бетонными, металлическими или залитыми на месте бетонными.
Керамическая плитка для дымоходов очень распространена в Соединенных Штатах, хотя это единственная футеровка, которая не соответствует стандарту Underwriters Laboratories 1777, и часто у нее возникают такие проблемы, как трещины на плитке и неправильная установка. [7] Керамическая плитка обычно имеет длину около 2 футов (0,61 м), доступна в различных размерах и формах и устанавливается в новом строительстве по мере возведения дымохода. Между каждой плиткой используется огнеупорный цемент .
Металлические футеровки могут быть из нержавеющей стали, алюминия или оцинкованного железа и могут быть гибкими или жесткими трубами. Нержавеющая сталь изготавливается нескольких типов и толщин. Тип 304 используется с дровами , топливными гранулами из древесины и неконденсирующимися масляными приборами, типы 316 и 321 с углем, а тип AL 29-4C используется с высокоэффективными конденсирующими газовыми приборами. Футеровки из нержавеющей стали должны иметь колпачок и быть изолированными, если они обслуживают твердотопливные приборы, но при этом необходимо тщательно следовать инструкциям производителя. [7] Алюминиевые и оцинкованные стальные дымоходы известны как дымоходы класса A и класса B. Класс A представляет собой либо изолированную двухстенную трубу из нержавеющей стали, либо трехстенную трубу с воздушной изоляцией, часто известную под своим обобщенным торговым наименованием Metalbestos. Класс B представляет собой неизолированные двухстенные трубы, часто называемые B-vent, и используются только для вентиляции неконденсирующихся газовых приборов. Они могут иметь внутренний слой из алюминия и внешний слой из оцинкованной стали.
Бетонные дымоходы похожи на глиняные, но изготовлены из огнеупорного цемента и более долговечны, чем глиняные.
Бетонные облицовки, заливаемые на месте, изготавливаются путем заливки специального бетона в существующую дымовую трубу с помощью формы. Эти облицовки очень прочные, работают с любым отопительным прибором и могут укрепить слабую дымовую трубу, но они необратимы.
На верхнюю часть дымохода устанавливается колпак для недорогого увеличения длины дымохода и улучшения тяги дымохода . Дымоход с более чем одним колпаком указывает на то, что несколько каминов на разных этажах используют один и тот же дымоход.
На верхнюю часть дымохода надевается колпак , чтобы птицы и другие животные не гнездились в дымоходе. Часто они оснащены дождезащитным кожухом, чтобы предотвратить попадание дождя или снега в дымоход. Металлическая проволочная сетка часто используется в качестве искрогасителя, чтобы свести к минимуму вынос горящего мусора из дымохода и попадание его на крышу. Хотя кладка внутри дымохода может впитывать большое количество влаги, которая позже испаряется, дождевая вода может собираться у основания дымохода. Иногда в нижней части дымохода размещают дренажные отверстия для слива собранной воды.
Колпак дымохода или ветрозащитный колпак — это колпак дымохода в форме шлема, который вращается в направлении ветра и предотвращает нисходящую тягу дыма и ветра вниз по дымоходу.
Колпак в форме буквы H представляет собой верхнюю часть дымохода, изготовленную из дымоходных труб в форме буквы H. Это старый метод регулирования тяги в ситуациях, когда преобладающие ветры или турбулентность вызывают нисходящий поток и обратное задувание. Хотя колпак в форме буквы H имеет явное преимущество перед большинством других колпаков с нисходящим потоком, он вышел из употребления из-за своей громоздкой конструкции. Он в основном используется в морских условиях, но снова набирает популярность благодаря своей энергосберегающей функциональности. Колпак в форме буквы H стабилизирует тягу, а не увеличивает ее. Другие колпаки с нисходящим потоком основаны на эффекте Вентури , решая проблемы нисходящего потока путем постоянного увеличения восходящего потока, что приводит к значительному увеличению расхода топлива.
Дымоходная заслонка — это металлическая пластина, которую можно расположить так, чтобы она закрывала дымоход, когда он не используется, и предотвращала попадание наружного воздуха во внутреннее пространство, а также ее можно открыть, чтобы выпустить горячие газы, когда горит огонь. Верхняя заслонка или колпачковая заслонка — это металлическая пружинная дверца, размещенная в верхней части дымохода, с длинной металлической цепью, которая позволяет открывать и закрывать заслонку от камина. Горловая заслонка — это металлическая пластина у основания дымохода, прямо над топкой, которую можно открывать и закрывать с помощью рычага, шестерни или цепи, чтобы изолировать камин от дымохода. Преимуществом верхней заслонки является герметичное герметичное уплотнение, которое она обеспечивает в закрытом состоянии, что предотвращает попадание холодного наружного воздуха в дымоход и в жилое помещение — особенность, с которой редко может сравниться уплотнение металл-металл, обеспечиваемое горловой заслонкой. Кроме того, поскольку горловая заслонка подвергается сильному воздействию тепла от огня, расположенного непосредственно под ней, металл часто деформируется со временем, что еще больше ухудшает способность горловой заслонки герметизировать. Однако преимущество горловой заслонки заключается в том, что она изолирует жилое пространство от воздушной массы в дымоходе, которая, особенно для дымоходов, расположенных на внешней стороне стены дома, обычно очень холодная. На практике возможно использовать как верхнюю заслонку, так и горловую заслонку, чтобы получить преимущества обеих. Две конструкции верхней заслонки, представленные в настоящее время на рынке, — это Lyemance (поворотная дверь) и Lock Top (перемещающаяся дверь).
В позднем Средневековье в Западной Европе появилась конструкция ступенчатых фронтонов, обеспечивающая доступ для технического обслуживания к верхней части дымохода, особенно в высоких сооружениях, таких как замки и большие усадьбы .
Когда уголь, нефть, природный газ, древесина или любое другое топливо сжигается в печи, духовке, камине, водогрейном котле или промышленной печи, горячие продукты сгорания, которые образуются, называются дымовыми газами. Эти газы обычно выбрасываются в окружающую среду через дымоходы или промышленные дымовые трубы (иногда называемые дымовыми трубами).
Дымовые газы сгорания внутри дымоходов или стоек намного горячее, чем окружающий наружный воздух, и, следовательно, менее плотные , чем окружающий воздух. Это приводит к тому, что нижняя часть вертикального столба горячего дымового газа имеет более низкое давление , чем давление в нижней части соответствующего столба наружного воздуха. Это более высокое давление снаружи дымохода является движущей силой, которая перемещает требуемый воздух для горения в зону горения, а также перемещает дымовой газ вверх и из дымохода. Это движение или поток воздуха для горения и дымового газа называется «естественной тягой», «естественной вентиляцией» , «эффектом дымовой трубы» или « эффектом дымовой трубы ». Чем выше дымовая труба, тем больше создается тяга. Могут быть случаи убывающей отдачи: если дымовая труба слишком высокая по отношению к теплу, отправляемому из дымовой трубы, дымовые газы могут остыть, прежде чем достигнуть верхней части дымовой трубы. Это состояние может привести к плохой тяге, а в случае с дровяными приборами охлаждение газов перед выбросом может привести к конденсации креозота в верхней части дымохода. Креозот может ограничить выход дымовых газов и может представлять опасность возгорания.
Проектирование дымоходов и дымовых труб, обеспечивающих необходимую естественную тягу, включает в себя ряд конструктивных факторов, многие из которых требуют итеративных методов проб и ошибок.
В качестве «первого предположения» можно использовать следующее уравнение для оценки естественной тяги/скорости потока тяги, предположив, что молекулярная масса (т.е. молекулярный вес) дымового газа и наружного воздуха равны, а потери давления на трение и тепла пренебрежимо малы: где:
Объединение двух потоков в дымоход: A t + A f < A , где A t =7,1 дюйма 2 — минимально необходимое сечение потока из бака водонагревателя, а A f =19,6 дюйма 2 — минимальное сечение потока из печи системы центрального отопления.
Газовые приборы должны иметь вытяжной колпак для охлаждения продуктов сгорания, попадающих в дымоход, и предотвращения восходящих или нисходящих потоков. [8] [9] [10]
Характерной проблемой дымоходов является образование отложений креозота на стенках конструкции при использовании древесины в качестве топлива . Отложения этого вещества могут мешать потоку воздуха и, что еще важнее, они горючи и могут стать причиной опасных пожаров в дымоходе, если отложения воспламенятся в дымоходе.
Обогреватели, работающие на природном газе, значительно сокращают количество накоплений креозота, поскольку природный газ сжигается намного чище и эффективнее, чем традиционное твердое топливо. Хотя в большинстве случаев нет необходимости чистить газовый дымоход ежегодно, это не означает, что другие части дымохода не могут прийти в негодность. Отсоединенные или ослабленные фитинги дымохода, вызванные коррозией с течением времени, могут представлять серьезную опасность для жильцов из-за утечки угарного газа в дом. [11] Таким образом, рекомендуется, а в некоторых странах даже обязательно, чтобы дымоходы ежегодно осматривались и регулярно очищались, чтобы предотвратить эти проблемы. Рабочих, которые выполняют эту задачу, называют трубочистами или верхолазами . Эта работа раньше выполнялась в основном детским трудом и, как таковая , фигурирует в викторианской литературе . В Средние века в некоторых частях Европы была разработана ступенчатая конструкция фронтона , отчасти для обеспечения доступа к дымоходам без использования лестниц.
Кирпичные дымоходы также оказались особенно склонными к разрушению во время землетрясений . Государственные жилищные органы в городах, подверженных землетрясениям, таких как Сан-Франциско , Лос-Анджелес и Сан-Диего, теперь рекомендуют строить новые дома с каркасными дымоходами вокруг металлического дымохода. Укрепление или обвязка старых кирпичных дымоходов не доказали свою эффективность в предотвращении повреждений или травм от землетрясений. Теперь можно купить фасады «под кирпич», чтобы закрыть эти современные конструкции дымоходов.
Другие потенциальные проблемы включают в себя:
Было построено несколько дымоходов со смотровыми площадками. Следующий, возможно неполный список показывает их.
На нескольких тепловых электростанциях как минимум одна дымовая труба используется как опора ЛЭП. Следующий, возможно неполный список показывает их.
Почти все эти конструкции существуют на территории, которая когда-то была частью Советского Союза. Хотя это использование имеет тот недостаток, что токопроводящие тросы могут быстрее корродировать из-за выхлопных газов, такие конструкции иногда можно встретить и в странах, не находящихся под влиянием бывшего Советского Союза. Примером может служить одна труба электростанции Шольвен в Гельзенкирхене, которая несет одну цепь исходящей линии 220 кВ.
Дымоходы также могут нести на своей конструкции резервуар для воды. Преимущество этой комбинации в том, что теплый дым, проходящий через дымоход, предотвращает замерзание воды в резервуаре. До Второй мировой войны такие конструкции были не редкостью, особенно в странах, находившихся под влиянием Германии.
Дымоходы могут нести антенны для радиорелейных служб, сотовых телефонных передач, FM-радио и телевидения на своей конструкции. Также на дымоходах могут быть закреплены антенны с длинным проводом для средневолновых передач. Во всех случаях необходимо было учитывать, что эти объекты могут легко подвергаться коррозии, особенно если они расположены вблизи выхлопной трубы.
На некоторых электростанциях, которые оборудованы установками для удаления диоксида серы и оксидов азота , возможно использование градирни в качестве дымохода. Такие градирни можно увидеть в Германии на электростанции Гросскроценбург и на электростанции Росток . На электростанциях, которые не оборудованы для удаления диоксида серы, такое использование градирен может привести к серьезным проблемам с коррозией, которые нелегко предотвратить.
_--_2013_--_1349.jpg/1280px-Clovelly_(Devon,_UK)_--_2013_--_1349.jpg)
.jpg/1280px-Kashira_Power_Plant_(01).jpg)
.jpg/1280px-Wasserbeh%C3%A4lterschornstein_Lengerich(Westfalen).jpg)
.jpg/1280px-Heizkraftwerk_Braunschweig-Mitte_(2010).jpg)