- Дымовой колпак в Нидерландах
- Дымоходы в Лондоне , вид с башни Вестминстерского собора.
- Чайка сидит на вершине трубы охлаждения горячего газа в «Мире стекла» в Сент-Хеленс , Великобритания.
Дымоход — это архитектурная вентиляционная конструкция из каменной кладки, глины или металла, которая изолирует горячие токсичные выхлопные газы или дым, образующиеся в котле , печи , печи , мусоросжигательной печи или камине , от жилых помещений человека. Дымоходы обычно располагаются вертикально или как можно ближе к вертикали, чтобы газы текли плавно, втягивая воздух в процесс горения , что известно как дымовая труба или эффект дымохода . Пространство внутри дымохода называется дымоходом . Дымоходы примыкают к крупным промышленным нефтеперерабатывающим заводам , объектам сжигания ископаемого топлива или к частям зданий, паровозам и кораблям.
В Соединенных Штатах термин « индустрия дымовых труб» относится к воздействию на окружающую среду сжигания ископаемого топлива индустриальным обществом, включая электрическую промышленность, в период ее самой ранней истории. Термин дымовая труба (в просторечии, дымовая труба ) также используется применительно к дымоходам локомотива или корабля , также может использоваться термин «воронка» . [1] [2]
Высота дымохода влияет на его способность отводить дымовые газы во внешнюю среду за счет дымового эффекта . Кроме того, рассеивание загрязняющих веществ на больших высотах может снизить их воздействие на ближайшее окружение. Распределение загрязняющих веществ на большей площади может снизить их концентрацию и облегчить соблюдение нормативных ограничений.
Промышленное использование дымоходов восходит к римлянам , которые вытягивали дым из своих пекарен с помощью труб, встроенных в стены. Однако домашние дымоходы впервые появились в больших жилищах Северной Европы в XII веке. Самый ранний сохранившийся образец английского дымохода находится в замке Конисбро в Йоркшире и датируется 1185 годом нашей эры. [3] Однако они не стали обычным явлением в домах до 16 и 17 веков. [4] Дымовые шкафы были одним из первых методов сбора дыма в дымоход. Обычно они были намного шире современных дымоходов и начинались относительно высоко над огнем, а это означало, что в комнату могло уйти больше тепла. Поскольку воздух, идущий вверх по шахте, был прохладнее, их можно было сделать из менее огнестойких материалов. Еще одним шагом в развитии дымоходов стало использование встроенных духовок, которые позволяли домашнему хозяйству печь печь. Промышленные дымоходы стали обычным явлением в конце 18 века.
Дымоходы в обычных жилищах сначала строились из дерева и гипса или глины. С тех пор дымоходы традиционно строили из кирпича или камня как в маленьких, так и в больших зданиях. Ранние дымоходы были простой кирпичной конструкции. Позже дымоходы были построены путем размещения кирпичей вокруг облицовки плиткой. Чтобы контролировать нисходящие потоки, на вершине дымоходов иногда размещают вентиляционные колпаки (часто называемые дымоходными горшками ) различной конструкции.
В XVIII и XIX веках методы извлечения свинца из руды приводили к образованию большого количества токсичных паров. На севере Англии были построены длинные почти горизонтальные дымоходы, часто длиной более 3 км (2 миль), которые обычно заканчивались коротким вертикальным дымоходом в отдаленном месте, где дым мог причинить меньший вред. Внутри этих длинных дымоходов образовывались отложения свинца и серебра, и периодически вдоль дымоходов отправляли рабочих, чтобы соскрести эти ценные отложения. [5]
Из-за ограниченной способности кирпича выдерживать поперечные нагрузки дымоходы в домах часто строили «стопкой», при этом камин на каждом этаже дома делил один дымоход, часто с такой дымоходом спереди и сзади. дома. Сегодняшние системы центрального отопления сделали размещение дымохода менее критичным, а использование неструктурной газоотводной трубы позволяет прокладывать дымоход вокруг препятствий и через стены.
Большинству современных высокоэффективных отопительных приборов не требуется дымоход. Такие приборы обычно устанавливаются возле внешней стены, а негорючий настенный наконечник позволяет провести вентиляционную трубу прямо через внешнюю стену.
На скатной крыше, где дымоход проходит через крышу, оклад используется для герметизации стыков. Часть нисходящего уклона называется фартуком, по бокам имеется ступенчатый отлив, а сверчок используется для отвода воды вокруг верхней стороны дымохода под отлив. [6]
Промышленные дымоходы обычно называют дымовыми трубами и обычно представляют собой внешние конструкции, а не те, которые встроены в стену здания. Обычно они располагаются рядом с парогенерирующим котлом или промышленной печью, и газы подаются к ним по воздуховодам. Сегодня использование железобетона практически полностью заменило кирпич как конструктивный элемент при строительстве промышленных дымоходов. В качестве футеровки часто используют огнеупорный кирпич, особенно если при сжигании топлива образуются дымовые газы, содержащие кислоты. Современные промышленные дымоходы иногда состоят из бетонного лобового стекла с несколькими дымоходами внутри.
Дымоход паровой электростанции высотой 300 м (980 футов) на заводе синтетического топлива Secunda CTL в Секунде, Южная Африка, состоит из лобового стекла диаметром 26 м (85 футов) и четырех бетонных дымоходов диаметром 4,6 метра, облицованных огнеупорным кирпичом. на кольцах кронштейнов , расположенных с интервалом 10 метров. Железобетон можно заливать с помощью обычной опалубки или скользящей опалубки. Высота предназначена для обеспечения рассеивания загрязняющих веществ на более широкой территории в соответствии с юридическими или другими требованиями безопасности.
Облицовка дымохода — это вторичный барьер в дымоходе, который защищает кладку от кислых продуктов сгорания, помогает предотвратить попадание дымовых газов в дом и уменьшает размеры дымохода слишком большого размера. С 1950-х годов строительные нормы и правила во многих местах требуют, чтобы недавно построенные дымоходы имели облицовку дымохода. Дымоходы, построенные без облицовки, обычно могут иметь дополнительную облицовку, но тип облицовки должен соответствовать типу прибора, который он обслуживает. Облицовка дымохода может быть глиняной или бетонной плиткой, металлом или залита бетоном.
Вкладыши дымохода из глиняной плитки очень распространены в Соединенных Штатах, хотя это единственный вкладыш, который не соответствует одобрению Underwriters Laboratories 1777, и часто с ними возникают такие проблемы, как трещины плитки и неправильная установка. [7] Глиняная плитка обычно имеет длину около 2 футов (0,61 м), доступна в различных размерах и формах и устанавливается в новом строительстве по мере строительства дымохода. Между каждой плиткой используется огнеупорный цемент .
Металлические вкладыши могут быть из нержавеющей стали, алюминия или оцинкованного железа и могут представлять собой гибкие или жесткие трубы. Нержавеющая сталь изготавливается в нескольких видах и толщинах. Тип 304 используется с дровами , древесными гранулами и устройствами, работающими на неконденсирующемся масле , типы 316 и 321 — с углем, а тип AL 29-4C используется с высокоэффективными устройствами, работающими на конденсационном газе. Вкладыши из нержавеющей стали должны иметь крышку и быть изолированными, если они обслуживают твердотопливные приборы, но строго соблюдая инструкции производителя. [7] Дымоходы из алюминия и оцинкованной стали известны как дымоходы класса А и класса B. Класс А представляет собой либо изолированную трубу из нержавеющей стали с двойными стенками, либо трубу с тройными стенками и воздушной изоляцией, часто известную под общим торговым названием Metalbestos. Класс B — это неизолированные трубы с двойными стенками, часто называемые B-вентиляцией, которые используются только для вентиляции неконденсирующихся газовых приборов. Они могут иметь внутренний слой из алюминия и внешний слой из оцинкованной стали.
Бетонные облицовки дымохода похожи на глиняные облицовки, но изготовлены из огнеупорного цемента и более долговечны, чем глиняные облицовки.
Залитые на месте бетонные вкладыши изготавливаются путем заливки специального бетона в существующий дымоход с формой. Эти вкладыши очень прочны, работают с любыми отопительными приборами и могут укрепить слабый дымоход, но они необратимы.
Дымоход размещается сверху дымохода, чтобы недорого увеличить длину дымохода и улучшить тягу дымохода . Дымоход с более чем одним котлом указывает на то, что один и тот же дымоход используется несколькими каминами на разных этажах.
Сверху дымохода устанавливают колпак , чтобы в дымоходе не гнездились птицы и другие животные. Они часто имеют защиту от дождя, предотвращающую попадание дождя или снега в дымоход. Металлическая проволочная сетка часто используется в качестве искрогасителя , чтобы свести к минимуму попадание горящего мусора из дымохода на крышу. Хотя кладка внутри дымохода может впитывать большое количество влаги, которая впоследствии испаряется, дождевая вода может собираться у основания дымохода. Иногда в нижней части дымохода делают сливные отверстия для слива собранной воды.
Обтекатель дымохода или колпачок, направленный на ветер, представляет собой колпак дымохода в форме шлема, который вращается, выравниваясь по ветру и предотвращая нисходящий поток дыма и спуск дыма в дымоход.
Колпак H-образного типа представляет собой верхнюю часть дымохода, изготовленную из дымоходных труб в форме буквы H. Это старинный метод регулирования тяги в ситуациях, когда преобладающие ветры или турбулентность вызывают нисходящую тягу и заднюю тягу. Хотя колпачок H имеет явное преимущество перед большинством других колпачков с нисходящей тягой, он потерял популярность из-за своей громоздкой конструкции. Он используется в основном в морских целях, но вновь набирает популярность благодаря своей функции энергосбережения. Н-образная крышка стабилизирует тягу, а не увеличивает ее. Другие ограничения нисходящей тяги основаны на эффекте Вентури и решают проблемы нисходящей тяги за счет постоянного увеличения восходящей тяги, что приводит к гораздо более высокому расходу топлива.
Заслонка дымохода представляет собой металлическую пластину, которую можно расположить так, чтобы перекрывать дымоход, когда он не используется, и предотвращать попадание наружного воздуха во внутреннее пространство, а также можно открывать, чтобы позволить горячим газам выходить во время горения. Верхняя заслонка или колпачковая заслонка представляет собой металлическую пружинную дверцу, расположенную в верхней части дымохода с длинной металлической цепью, позволяющую открывать и закрывать заслонку камина. Заслонка горла — 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 уплотнение, защищающее от атмосферных воздействий, которое она обеспечивает в закрытом состоянии, что предотвращает попадание холодного наружного воздуха через дымоход в жилое помещение - особенность, с которой редко может сравниться уплотнение металл по металлу, обеспечиваемое демпфер горла. Кроме того, поскольку заслонка горловины подвергается сильному нагреву от огня непосредственно под ней, металл обычно со временем деформируется, что еще больше ухудшает способность заслонки горловины к герметизации. Однако преимущество горловой заслонки заключается в том, что она изолирует жилое пространство от воздушной массы в дымоходе, который, особенно для дымоходов, расположенных на внешней стороне стены дома, обычно очень холодный. На практике можно использовать как верхний демпфер, так и горловой демпфер, чтобы получить преимущества обоих. В настоящее время на рынке представлены две конструкции верхних демпферов: Lyemance (поворотная дверь) и Lock Top (подвижная дверь).
В позднем средневековье в Западной Европе возникла конструкция ступенчатых фронтонов , обеспечивающая доступ для обслуживания к верху дымохода, особенно для высоких построек, 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, образующиеся горячие газы продуктов сгорания называются дымовыми газами. Эти газы обычно выбрасываются в окружающий воздух через дымоходы или промышленные дымовые трубы (иногда называемые дымовыми трубами).
Дымовые газы сгорания внутри дымоходов или дымовых труб намного горячее, чем окружающий наружный воздух, и, следовательно, менее плотные, чем окружающий воздух. Это приводит к тому, что давление в нижней части вертикального столба горячего дымового газа ниже, чем давление в нижней части соответствующего столба наружного воздуха. Это более высокое давление снаружи дымохода является движущей силой, которая перемещает необходимый воздух для горения в зону горения, а также перемещает дымовые газы вверх и из дымохода. Это движение или поток воздуха для горения и дымовых газов называется «естественной тягой/тягой», «естественной вентиляцией» , «эффектом дымохода» или « эффектом дымовой трубы ». Чем выше штабель, тем больше создается тяга или сквозняк. Могут быть случаи уменьшения отдачи: если дымовая труба слишком высока по сравнению с теплом, отводимым из дымовой трубы, дымовые газы могут остыть, не достигнув верхней части дымохода. Это условие может привести к плохой тяге, а в случае дровяных приборов охлаждение газов перед выбросом может привести к конденсации креозота в верхней части дымохода. Креозот может ограничивать выход дымовых газов и представлять опасность пожара.
Проектирование дымоходов и дымовых труб для обеспечения правильной величины естественной тяги включает в себя ряд факторов проектирования, многие из которых требуют итеративных методов проб и ошибок.
В качестве приближения «первого предположения» следующее уравнение можно использовать для оценки естественной тяги/скорости тягового потока, предполагая, что молекулярная масса (т. е. молекулярная масса) дымового газа и наружного воздуха равны и что давление трения и потери тепла незначительны:
Объединение двух потоков в дымоход: A t + A f < A , где A t =7,1 дюйма 2 – минимально необходимая площадь потока из бака водонагревателя, а A f =19,6 дюйма 2 – минимальная площадь потока от топки центрального отопления. система.
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 препятствовать потоку воздуха и, что более важно, они горючи и могут вызвать опасные пожары в дымоходе, если отложения воспламенятся в дымоходе.
Обогреватели, сжигающие природный газ, значительно сокращают количество накопления креозота, поскольку природный газ сжигается намного чище и эффективнее, чем традиционное твердое топливо. Хотя в большинстве случаев нет необходимости ежегодно чистить газовый дымоход, это не означает, что другие части дымохода не могут прийти в негодность. Отсоединенная или ослабленная арматура дымохода, вызванная коррозией с течением времени, может представлять серьезную опасность для жильцов из-за утечки угарного газа в дом. [11] Таким образом, рекомендуется (а в некоторых странах даже обязательно) ежегодно проверять и регулярно чистить дымоходы, чтобы предотвратить эти проблемы. Рабочих, выполняющих эту работу, называют трубочистами или верхолазами . Раньше эта работа выполнялась в основном с использованием детского труда и, как таковая , фигурирует в викторианской литературе . В средние века в некоторых частях Европы была разработана конструкция ступенчатого фронтона , отчасти для обеспечения доступа к дымоходам без использования лестниц.
Каменные (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 дымоходами на стойках вокруг металлического дымохода. Крепление или обвязка старых каменных дымоходов не доказало свою эффективность в предотвращении повреждений или травм в результате землетрясений. Теперь можно купить фасады из «искусственного кирпича» для покрытия этих современных дымоходных конструкций.
Другие потенциальные проблемы включают в себя:
Было построено несколько дымоходов со смотровыми площадками. Их показывает следующий, возможно, неполный список.
На нескольких теплоэлектростанциях как минимум одна дымовая труба используется в качестве опоры электропередачи. Их показывает следующий, возможно, неполный список.
Почти все эти структуры существуют на территории, которая когда-то была частью Советского Союза. Хотя такое использование имеет тот недостаток, что токопроводящие канаты могут быстрее подвергаться коррозии из-за выхлопных газов, такие конструкции иногда можно встретить и в странах, не находящихся под влиянием бывшего Советского Союза. Примером может служить дымовая труба электростанции Шолвен в Гельзенкирхене, по которой проходит одна цепь отходящей линии 220 кВ.
Дымоходы также могут нести на своей конструкции резервуар для воды. Преимущество этой комбинации заключается в том, что теплый дым, проходящий через дымоход, предотвращает замерзание воды в резервуаре. До Второй мировой войны такие структуры не были редкостью, особенно в странах, находящихся под влиянием Германии.
Дымоходы могут нести на своей конструкции антенны для радиорелейной службы, передачи сотовых телефонов, FM-радио и телевидения. Также на дымоходах можно установить длинные проволочные антенны для передачи на средних волнах. Во всех случаях следует учитывать, что эти предметы могут легко подвергнуться коррозии, особенно если их разместить рядом с выхлопной трубой.
На некоторых электростанциях, оборудованных установками по удалению диоксида серы и оксидов азота , в качестве дымохода можно использовать градирню . Такие градирни можно увидеть в Германии на электростанции Гроскроценбург и на электростанции Росток . На электростанциях, не оборудованных 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)