• Arinino
  • dverka
  • veshking
  • fedos
  • pech
  • Yakiman
  • Aleks

Расчет каминов

Исходный материал взят с сайта:

http://kaminu.in.ua/blog/raschet-kaminov

Расчет каминов. Увязка основных параметров камина. Понятие о стандартных рядах. Инженерный, теплотехнический расчет каминных труб достаточно сложен. Исходными условиями задается такая скорость воздуха (0,25 м/сек), поступающего в портал (окно) камина, поток которого должен обеспечить запирание портала камина от исходящих из очага дымовых газов. В конечном итоге расчет сводится к определению параметров трубы, ее высоты и проходного сечения, аэродинамические показатели которой и должны обеспечить работоспособность данного, конкретного камина....

В расчетах используются различные факторы (основным фактором является разница температур внешнего воздуха и дымовых газов), такие как: допустимая (желательная) скорость прохождения газов в трубе, гладкость (чистота) внутренней поверхности трубы, возможные (допустимые) отклонения от вертикали отдельных участков трубы (изломы трубной оси) и другие показатели, непосредственно влияющие на сопротивление тяге в трубе. Кроме того, учитывается также и давление воздуха, влияние воздушных потоков и пр. Целый ряд реальных показателей в расчетах может учитываться эмпирически, через введение поправочных коэффициентов, они зачастую носят субъективный характер, что может также влиять на результаты расчетов.

Не следует удивляться тому, что в различных источниках (таблицах, диаграммах, номограммах и пр.) встречаются рекомендации, которые могут существенно отличаться друг от друга. Вот и другие факторы, влияющие на точность расчетов и вносящие в них элемент неопределенности:

Реальные показатели температуры наружного воздуха и дымовых газов обычно отличаются от средних расчетных,

  • неучтенный подсос воздуха через возможные неплотности, например, в трубе, увеличивает количество дымовых газов и понижает его температуру,
  • на тягу в трубе влияет количество и влажность реально горящего топлива в камине, которые могут существенно отличаться от расчетного.

 

Как же решаются такие сложные задачи на практике? Существуют несколько путей, направленных на упрощенное решение проблемы, перечислим их:

Формализация инженерных расчетов в компьютерные программы. Использование таких программ значительно облегчает и ускоряет решение практических задач. Такой подход наиболее желателен, но проблема состоит в том, что он не может быть общедоступным. Типовых программ не существует, а их составление под силу только специалистам высокой квалификации, хорошо владеющим теорией и практикой теплотехнических, гидравлических и газодинамических расчетов, о которых говорилось выше. Одновременно не менее важно и хорошее владение такими специалистами компьютерной практикой.

  • Формализация инженерных расчетов в компьютерные программы. Использование таких программ значительно облегчает и ускоряет решение практических задач. Такой подход наиболее желателен, но проблема состоит в том, что он не может быть общедоступным. Типовых программ не существует, а их составление под силу только специалистам высокой квалификации, хорошо владеющим теорией и практикой теплотехнических, гидравлических и газодинамических расчетов, о которых говорилось выше. Одновременно не менее важно и хорошее владение такими специалистами компьютерной практикой.
  • Чаще всего для практического применения принято пользоваться табличными данными, в которых задаются заранее просчитанные результаты для каминов. Таких таблиц существует множество, например, в Указателе [10] их собрано около 20, все они заимствованы из различных зарубежных источников1. В них рекомендуемые размеры, как правило, увязываются друг с другом без указания на возможные отклонения. В таблицы включаются и размеры, которые к разряду основных (к первой категории) не относятся, что может вводить в заблуждение исполнителя. Исполнителю желательно знать, какие размеры в таблице являются «главными» и какие размеры «неглавные» (если они включены в таблицу). Ему также нужно знать: в каких пределах рекомендуемые табличные размеры можно изменять без риска получить в итоге своей работы отрицательный результат в виде дымящего камина.
  • Использование различного рода графических материалов в виде номограмм и диаграмм. В них результаты расчетов сводятся в графические показатели. Такой подход имеет свои преимущества: зачастую хорошо составленные диаграммы представляют наглядную графическую картину, которая может показывать общие закономерности по расчетам. Ее невозможно уловить, если пользоваться другими методами (в т.ч. и разовыми теплотехническими и др. расчетами).

Преимущество (одновременно и недостаток) указанного метода состоит в том, что в виде исходных показателей можно задавать и показатели вспомогательного характера. Например, вводить в номограммы и вторую категорию размеров. Однако зачастую такие номограммы становятся не только сложными для практического применения, но и теряют главное: преимущество в наглядности. По этой причине не все, что создано по этой части для расчетов каминов, может быть рекомендовано для практического использования.

Попутно заметим, что графическим, упрощенным методом пользуются наиболее авторитетные фирмы по производству каминов и дымоходных труб. Такие фирмы создают собственные номограммы, что позволяет им унифицировать подход к расчетам во всех своих многочисленных подразделениях. Это в свою очередь позволяет им не допускать возможного разнобоя в расчетах при подборе труб для своих потребителей. Одна из таких номограмм приведена ниже (рис. 3.2).

Рис. 3.2. 
Номограмма (диаграмма с номограммой), разработанная фирмой «ШИДЕЛЬ», отражает подбор каминных труб круглого сечения для открытых каминов. Правая часть предназначена для определения сечения каналов для подвода воздуха в камин извне, необходимого для его нормальной работы

В отечественной практике нашла применение и прошла всестороннюю проверку диаграмма, составленная шведскими исследователями, она воспроизводится на рис. 3.1. Поясним ее.

Рис. 3.1.
Диаграмма, где: Н - высота трубы в м; f - площадь сечения трубы (проходное сечение в см2); F - площадь портала камина (размеры АХ В) в см2; (f/F) х 100 - процент площади f от площади F. Вверху показана конфигурация трубных сечений

Наличие трех кривых на диаграмме объясняется следующим: геометрия проходного сечения труб является определяющим показателем для дымовых труб, т.к. при равных площадях сечений труб разной геометрии (круглой, квадратной и прямоугольной, что помечено на диаграмме), равную тягу трубы создают на разных высотах. Например, при f/F = 10% труба с круглым сечением создаст достаточную тягу при высоте трубы Н = 7 м, труба с квадратным сечением на высоте 9,2, а труба с прямоугольным сечением на высоте 10,8 м. Обратим внимание на довольно неожиданный результат, который показывает диаграмма: слишком существенная разница в высотах труб (до 3,8 метров, что практически соответствует полутора этажам здания!).

 Подчеркнем, что такая разница в высоте труб и составляет цену возможной ошибки при неквалифицированном подборе трубы.

Поведение газов в трубе дается на рис. 3.3. Видно, что дымовые газы завихряются, и вихревым, винтовым потоком проходят по трубе. Основной поток газов располагается вокруг оси трубы. На рисунке показан поперечный срез этого вихря. В углах трубы создаются самостоятельные вихревые потоки, которые не способствуют основному потоку, а мешают ему. В трубах круглого сечения дополнительные потоки-завихрения отсутствуют, а в прямоугольных трубах они больше, чем в квадратных.

Вернемся к диаграмме (рис. 3.1), к вертикали, проведенной на показателе f/F = 10% и точкам высот на ней 7м, 9,2м и 10,8м. Выше сказано, что трубы с одинаковой площадью сечения, но разной геометрии (круг, квадрат, прямоугольник) создают равную тягу на указанных высотах.

Рассмотрим вариант установки одного и того же камина (камина с равными параметрами) в разновысотных домах и схему подбора трубы к этому камину. Например:

      1. 3-этажный дом (высота 10,8 м),
      2. Коттедж (высота 9,2 м),
      3. Дом с мансардой (высота 7 м).

 Подбор трубы для этого камина может оказаться совершенно разным. Камин, которому требуется 10,8-метровая труба прямоугольного проходного сечения (вариант 1), во втором варианте (9,2-метровая труба) потребуется, по меньшей мере, установить трубу с квадратным сечением, т.к. прежняя труба с меньшей высотой не обеспечит нормальную работу камина. В третьем варианте работа этого камина может быть обеспечена уже трубой круглого сечения, т.к. трубы прямоугольного и квадратного сечений не смогут обеспечить работу этого камина. Повторим для ясности, что в рассмотренном примере, при разной геометрии площади поперечного сечения труб одинаковы.

На той же диаграмме проведем горизонтали на высотах 5м, 7м и 10м. Эти высоты являются обобщенными, они характерны: первая для скромного дачного дома, вторая для дома с мансардой и третья для коттеджа.

Этим высотам будут соответствовать показатели:

      1. Для Н = 5 м - 11,2% (труба круглого сечения), 12,4% (труба квадратного сечения) и 13,2% (труба прямоугольного сечения).
      2. Для Н = 7 м - 10 % (труба круглого сечения), 11 % (труба квадратного сечения), 11,7% (труба прямоугольного сечения).
      3. Для Н = 10 м - 8,7% (труба круглого сечения), 9,7 % (труба квадратного сечения), 10,2% (труба прямоугольного сечения).

Именно эти показатели лежат в основе подбора каминных труб, они получены с помощью инженерных расчетов, затем обобщены в приведенную диаграмму и из нее же и выведены.

 Точность приведенных показателей может различаться в пределах десятых долей (0,2% для горизонтальной оси и 0,2 м для оси вертикальной), что для практического применения вполне приемлемо, и на конечные результаты существенного влияния не оказывает.

Эти показатели можно запомнить: для трубы прямоугольного сечения 13,2-10,2%; для трубы квадратного сечения 12,4-9,7%; для трубы круглого сечения 10,0-8,7%.

Причем важна общая закономерность: большие значения предназначены для труб с меньшей высотой.

Опытные мастера на них опираются (обычно запоминают крайние значения 13,2 и 8,7), к ним всегда можно вернуться, обратившись к диаграмме. На них же (включая и другие высоты) и строятся табличные рекомендации, которые обычно встречаются в различных источниках.

Из сказанного выше можно сделать некоторые выводы для практической работы: в ряду предпочтений при выборе круглое сечение трубы на первом, месте, на втором - квадратное, на последнем - прямоугольное. Это отражает положение кривых на диаграмме. Здесь же и ответ на вопрос: почему фирменные каминные топки снабжаются круглым патрубком, задающим сечение нержавеющей трубе, которая на него насаживается. Заметим, что трубы круглого сечения экономичнее по части материалоемкости, чем трубы квадратного или прямоугольного сечений. Особенно это касается нержавеющих труб, так как стоимость нержавеющих сталей значительно превышает стоимость черных металлов.

При использовании труб с квадратными и прямоугольными сечениями желательно делать скругления углов (обратим внимание: при том, что площадь сечения трубы f уменьшается), что помогает свести до минимальных вредные вихревые потоки или вовсе от них избавиться. Это легко достижимо при формовании блочных труб или при использовании варианта «труба в трубе», например, круглая вставка в кирпичную трубу.

И еще два вывода.

I. В связи с тем, что результаты расчетов труб с разной геометрией сечения (круглой, квадратной и прямоугольной) показывают существенную разницу, можно рекомендовать для практического использования три разных (соответствующих сечениям) таблицы 1.

II. Конструктивные размеры (вторая группа размеров) в указанные таблицы включать нецелесообразно.

Поэтому еще раз вернемся к группе конструктивных размеров, покажем, какие рекомендации по ним являются общепринятыми (рис. 2.1), подробнее об этом будет сказано в главе Конструктивные решения.

 

      1. Глубина топливника, размер С.
      2. Размеры, которые определяют угловое положение боковых стенок топливника.
      3. Размер G. Положение зуба к кромке перекрытия портала.
      4. Размер Нд. Высота дымосборника
      5. Размер М. Определяет полосу сужения для прохода дымовых газов в камеру дымосборника.
      6. Размер L. Определяет начало наклона задней стенки и оставляет место для размещения топлива.

 

Для проведения расчетов используем наиболее характерные высоты труб из практики строительства дач и коттеджей: 5 м; 6 м; 7 м; 8 м; 9 м; 10 м и 11 м. Сведем результаты, отраженные на диаграмме, в таблицу. Обратим внимание на то, что соотношение f/F в % колеблется в пределах от 8,5 до 13,2 %, причем, меньшие значения относятся к трубам круглого сечения, а большие - к прямоугольному сечению труб.

Таблица 1. Основные параметры каминов и геометрия сечения труб

 

Высота трубы H, м Соотношение f/F в %
  5 6 7 8 9  10
Сечение трубы Круглое 11,2 10,5 10,0 9,5 9,1 8,7 8,5
Квадратное 12,4 11,6 11,0 10,5 10,1 9,7 9,4
Прямоугольное 13,2 12,3 11,7 11,2 10,6 10,2 9,8

 

Пример расчета 1.

Камин с размерами портала: А = 77см, В = 63см; высота трубы от пола до оголовка 7 м, труба кирпичная. Надо подобрать кирпичную трубу. Покажем, как решается такая задача.

Площадь портала F = A x B = 77 x 63 = 4851 см2; расчетная, эффективная высота Нэф = 7 - (0,63+0,3) = 6,1 м, где 0,63 - высота портала в метрах и 0,3 м - высота основания камина (ожидаемая). Нэф = 6,1 м ближе табличному 6 м. Соотношение f/F в соответствии с таблицей: при квадратном сечении трубы - 11,6 и при прямоугольном сечении - 12,3. Сечение трубы f определяется из равенства (f1/F) х 100 = 11,6% и (f2/F) х 100 = 12,3%; f1 = (11,6 X 4851): 100 = 562,7 см2; f2 = (12,3 х 4851): 100 = 596,7 см2

Выбираем сечения труб, близкие к расчетным (см. табл. 2): квадратное сечение (труба № 2) 6 кирпичей/ряд - 676 см2; прямоугольное сечение (труба № 4) 7 кирпичей/ряд - 669 см2.

Исполнителю остается сделать окончательный выбор из 2-х вариантов, т.к. оба варианта, если судить с позиции расчета, практически равноценные. Однако предпочтение следует отдать первому варианту: сравните затраты (по труду и расходу кирпича: в первом случае 6 кирпичей/ряд, во втором 7 кирпичей/ряд).

Пример расчета 2.

Трубный канал в стене или отдельно стоящая труба № 1, сечение канала образовано кладкой 5 кирпичей / ряд с расчетным сечением f = 338 см2 (см. таб. 2) . Сечение трубы прямоугольное. Высота трубы - 8 м. Камин пристраивается к трубе (к стене) по финскому типу (рис. 2.3). Надо определить размеры портала (окна) будущего камина.

 Таблица 2. Показатели труб №№ 1-8

№ Кирпичей Проходное сечение в кирпичах Расчет площади сечения с учетом швов f, см2
1 5 0.5 х 1.0 13 х 26 = 338
2 5 1.0 х 1.0 26 х 26 = 676
3 6 0.5 х 1.5 13 х 38 = 494
4 7 0.5 х 2.0 13 х 51.5 = 669
5 7 1.0 х 1.5 26 х 38 = 988
6 8 1.0 х 2.0 26 х 51.5 = 1339
7 8 1.5 х 1.5 38 х 38 = 1444
8 9 1.5 х 2.0

38 х 51.5 = 1957

Размеры портала определяются из равенства (f/F) х 100 = 11,2 %, где 11,2 % (см. табл. 1) соответствует высоте трубы 8 м (высота условная, расчет ориентировочный) и прямоугольному сечению трубы.

F = (f х 100): 11,2 = (338 х 100) : 11,2 = 3017см2. Ширину портала (размер А) принимаем 63 см. Тогда высота портала (размер В) будет равна: В = F : А = 3017 : 63 = 47,9 см. Окончательно можно принять высоту портала В = 49 см (7 рядов кирпичной кладки). Опытный мастер может оценить состояние кирпичной трубы, ее качественные показатели и по результатам принять решение опустить размер В на ряд, приняв В = 42 см.

 

Можно в этом случае и перепроверить свое решение:

 

      1. F = 63 х 49 = 3087 см2, (f х 100): F = 338 х 100 : 3087 = 10,9%, всего на 0,3% меньше табличного.
      2. F = 63 х 42 = 2646 см2, 338 х 100 : 2646 = 12,7%, что выше табличного на 1,5%. Предпочтение следует отдать первому варианту. Но и вариант с «запасом» в 1,5% может быть оправдан в случае низкой оценки состояния трубы.

 Добавим, что размеры порталов в обоих примерах соответствуют требованиям «стандартного ряда», понятие о котором определено ниже.

Детальный анализ диаграммы и таблицы 1, а также практическое их применение показывают, что шведские специалисты заложили определенный коэффициент запаса в свои рекомендации и что применение этой диаграммы в практической работе гарантирует хорошие результаты.

 Зачем нужен этот коэффициент запаса? Попробуем разобраться на конкретном примере.

 Возьмем для расчета два камина с равными характеристиками. Порталы каминов (F = А х В) одинаковы, трубы одной и той же высоты с одинаковым сечением. Однако конструкции каминов разные: первый камин классический (труба над топливником камина), у второго труба расположена за задней стенкой камина (финский тип камина). Труба второго камина имеет отклонения от вертикали, хотя сочленения осей приведены в соответствие с рекомендациями и составляют не более 30o. Обе трубы кирпичные, первая с гладкими внутренними стенками; у второй, в отличие от первой, внутренняя поверхность трубы плохо сглажена.

 Сопоставляя варианты, любой специалист отдаст предпочтение первому камину. Однако просчет обоих вариантов даст одинаковый результат. Это объясняется введением коэффициента запаса в методику расчета для того, чтобы обеспечить работоспособность худшего варианта.

 Вывод прост: если вы имеете дело с «идеальным» вариантом, точнее, с камином, у которого труба приближена к «идеальной» (глава 4), то допустимы послабления в расчете. Значения f/F можно брать меньше, чем указано в таблице на 1 % (например, вместо 10% рекомендуемых, принимать в расчет 9%, т.е. занижать табличные рекомендации на 1%). В худшем варианте это значение лучше брать на 1% больше табличного. Т.е. возможна разница значений f/F до 2%. Указанную вилку в 2% (+1,0%) можно считать допуском на применение данной методики расчета.

Проведем расчеты каминов стандартного ряда.

Предварительно определимся с понятием, стандартного ряда. Понятие «стандартного ряда» не следует путать с рядами кирпичной кладки. Любое окно в кирпичной кладке должно иметь кратные размеры по ширине и высоте кирпича. Не удивительно, что те же импортные приборы, например, финские, изготавливаемые под национальные стандарты кирпича, вызывают неудобство у наших печников в практическом их использовании. Размеры портала камина А и В лучше брать кратными к половине длины кирпича (для размера А) и по высоте кирпича 6,5 см (для размера В). При этом нужно учесть требования к толщине швов - 0,5 см, т.е. кратность по высоте составит 7 см.

В этом случае размеры А составят ряд (с учётом швов): 50,5-51 см (2 кирпича); 63 см (2,5 кирпича); 76,5-77 см (3 кирпича); 90 см (3,5 кирпича); 102 см (4 кирпича); 114-115 см (4,5 кирпича) и так далее.

Высота портала (размер В) кратна 7 см, начиная с 42 см (6 рядов); 49 см (7 рядов); 56 см (8 рядов), 63 см (9 рядов) и т.д.

Заметим, что стандартный ряд принимается для удобства кладки не только портала, но и всего корпуса камина. В отдельных, обоснованных случаях правило стандартного ряда может быть нарушено. В этом случае ряды кирпичной кладки, следующие над перекрытием топливника, например, до каминного стола и задняя стенка корпуса камина, будут иметь некратную (нестандартную) кладку.

Определимся с кладкой кирпичных труб стандартного ряда (рис. 3.4), рассмотрим кладку труб №№ 1-8, даны четные и нечетные ряды. Перечеркнута кладка труб из 4-х кирпичей, непригодная для каминов из-за малого проходного сечения.

Рис. 3.4. 
Кирпичные трубы для каминов (№№ 1-8 удовлетворяют работу всех каминов от малых А = 51см, до самых больших: А = 1,5-2 м

Предлагаемый ряд труб составлен из целого количества кирпичей (5, 6, 7, 8, 9). Употребление половинок кирпича нежелательно, т.к. представляет дополнительную трудоемкость в подготовке и кладке труб, поэтому половинки исключены из предлагаемого ряда. Кладка труб из 6, 7 и 8 кирпичей дана в 2-х вариантах. За счет использования только целых кирпичей диапазон рекомендуемых к применению труб сужен до возможного предела. Практика показывает, что этим рядом кирпичных труб можно полностью удовлетворить предлагаемый диапазон каминов с порталами (окнами) стандартного ряда. Сведем параметры указанных труб в таблицу 2.

 Таблица 2. Показатели труб №№ 1-8

№ Кирпичей Проходное сечение в кирпичах Расчет площади сечения с учетом швов f, см2
1 5 0.5 х 1.0 13 х 26 = 338
2 5 1.0 х 1.0 26 х 26 = 676
3* 6 0.5 х 1.5 13 х 38 = 494
4* 7 0.5 х 2.0 13 х 51.5 = 669
5 7 1.0 х 1.5 26 х 38 = 988
6 8 1.0 х 2.0 26 х 51.5 = 1339
7 8 1.5 х 1.5 38 х 38 = 1444
8 9 1.5 х 2.0 38 х 51.5 = 1957

 

Кирпичные трубы, показанные на рис. 3.4, можно в свою очередь, рассортировать на 4 группы по геометрии проходного сечения (с учетом соотношения сторон):

      1. Предпочтительная группа, трубы квадратного сечения (соотношения сторон 1:1): № 2 и № 7. У этой группы своя кривая на диаграмме.

      2. Трубы прямоугольного сечения с соотношением сторон 1,0:1,5 и 1,5:2,0 - №5 и №8, к этой группе относится третья кривая на диаграмме.

      3. Трубы прямоугольного сечения с соотношением сторон 0,5:1,0 - № 1 и № 6.

      4. Трубы прямоугольного сечения с соотношением сторон 0,5:1,5 и 0,5:2,0 - № 3 и № 4.

 

Наиболее неблагоприятное соотношение сторон у четвертой группы (трубы №№ 3 и 4) и значительно лучше у третьей группы (№№ 1 и 6). Обе эти группы выбиваются из диаграммы и, строго говоря, должны занять место несколько правее третьей кривой, что на диаграмме не отражено. Практика применения диаграммы показывает, что при расчетах труб по 3-ей группе (трубы № 1 и № 6), можно ее отнести к третьей кривой на диаграмме и при этом применять к расчету допуск (послабление), о котором говорилось выше.

При расчетах труб по 4-ой группе (№ 3 и № 4) их также можно отнести к третьей кривой, но послабление в расчете к ним не применять. По этой причине в таблице 2 эти трубы выделены особо (помечены звездочками).

На этом месте можно подвести предварительные итоги по части нашей готовности к проведению расчетов каминов.

      1. Определены камины стандартного ряда: установлены ширины порталов (размеры А), которые совместно с высотами порталов (размеры В) полностью характеризуют камины начиная с А = 51 сми В = 42 см. Конструктивные решения и рекомендации по отдельным элементам каминов: порталу, топливнику, дымосборнику, корпусу и другим частям камина даны в главе «Конструктивные решения».

      2. Заданы соотношения площадей проходного сечения труб к площади портала каминов (таблица 1) с учетом рекомендаций диаграммы (рис. 3.1).

      3. Установлены 8 категорий кирпичных каминных труб стандартного ряда: с квадратным и прямоугольным сечениями (рис. 3.4 и таблица 2). Ниже, в таблице 3 дан стандартный ряд труб круглого сечения. Таким образом, с учетом названных таблиц (2 и 3) становятся охваченными для расчета и применения, практически, любой возможный вариант каминных труб (кирпичных, сборных, металлических).

      4. Даны два примера расчетов каминов. Расчеты сводятся к подбору параметров трубы к заданному порталу камина с учетом требуемой высоты (пример 1) или, наоборот, подбору каминного портала к заданной (ранее установленной) трубе (пример 2).

 Таблица 3. Трубы круглого сечения

Диаметр трубы, см 18 20 22 25 30
Площадь сечения (f), см2 254.3 314.0 379.9 490.6 706.5

 

На этом вопросы расчетов каминов можно было бы и закрыть, т.к. принципы расчета ясны и все исходные данные для расчетов установлены. Однако нужно учесть, что большая часть исполнителей (в это число зачастую входят и опытные печники) предпочитают пользоваться готовыми таблицами. Для их составления проведены расчеты по всему стандартному ряду каминов с учетом перечисленных трубных сечений. Результаты расчетов сведены в единую (сводную) таблицу.

 Таблица 4. Результаты расчетов каминов

Камины Трубы для каминов (три вида)
Окно портала Круглое сечение Прямоугольное сечение Квадратное сечение
А, см В, см Диаметр, мм Высота Н, м Проходное сечение в кирпичах № тр. Высота Н, м. Проходное сечение в кирпичах № тр. Высота Н, м.
51 42 180 4.6 № 1
0.5 х 1.0		 4.0 х х
49 6.5 4.7 х х
56 9.3 6.8 х х
63 13.5 9.5 х х
56 200 5.5 х х х х
63 7,3 х х х х
70 10.0 х х х х
63 42 4.3 № 1
0.5 х 1.0		 5.5 х х
49 6.8 7.2 х х
56 9.4 12.0 х х
63 13.5 х х х х
56 220 5.5 № 3
0.5 х 1.5		 4.5 х х
63 8.0 5.7 х х
70 10.5 8.0 х х
77 14.0 10.0 х х
77 49 7.0 5.3 х х
56 9.7 7.5 х х
63 14.0 10.0 х х
63 250 6.8 № 4
0.5 х 2.0		 4.6 х х
70 9.0 6.0 № 2
1.0 х 1.0		 5.0
77 12.0 8.0 6.5
84 х х 10.0 8.2
90 70 300 5.0 х х 7.7
77 6.7 № 5
1.0 х 1.5		 4.5 10.0
84 8.0 5.2 13.0
91 11.0 6.5 х х
98 13.0 8.0 х х
105 х 9.5 х х
102 77 9.5 х х х х
84 10.3 х х х х
91 16.0 х х х х
98 х х № 6
1.0 х 2.0		 5.0 х х
105 х х 6.0 х х
112 х х 7.0 № 7
1.5 х 1.5		 4.9
119 х х 8.3 6.0
126 х х 9.8 7.0
114 105 х х 8.0 5.6
112 х х 9.6 6.8
119 х х 11.0 8.0
126 х х х х 9.3

 

 Прокомментируем сводную таблицу (табл. 4) и покажем, как ее показатели лучше применять на практике.

 Но прежде обратим внимание читателя на главное: в сводной таблице перечислены камины с порталами и трубы к ним (с разной геометрией сечения). Исполнителю предоставляется возможность (с помощью сводной таблицы) выбрать камин и трубу к нему. О том, как лучше воплотить выбранные показатели в конкретный камин с трубой говорится в главе 4 (о трубах) и главе 5 (о каминах).

В таблицу сведены результаты расчетов, которые более подробно отражены в 3-х таблицах, размещенных в приложении.

      1. Все показатели таблицы (в т.ч. трубные размеры) являются основными размерами представленных каминов, т.е. относятся к первой категории. Однако реальные камины характеризуются еще двумя группами размеров: конструктивными (вторая категория) и прочими размерами (третья категория). Рекомендации по второй категории размеров даны в «расчет каминов»

      2. Являются ли рекомендуемые размеры по трубам (сечение и высота) безусловными? Нет. При подготовке проекта вам следует дать самостоятельную оценку будущей трубы: оценить насколько она будет близка к варианту «идеальной» трубы или далека от нее, и на этой основе можно ввести самостоятельные коррективы в конечный результат расчета. Характерным по этой части является пример 6 разделе «Нестандартные решения». В этом конкретном случае использование «идеальной» трубы позволило существенно отступить от табличной (коррекция составила 1,2 %). Однако указанной рекомендацией следует пользоваться с известной мерой осторожности (допустима коррекция расчетов не выше 1%), неопытным исполнителям лучше ею вообще не пользоваться.

      3. Для большей уверенности, всякий раз при подготовке проекта расчет f/F (%) лучше перепроверить и результат сопоставить с показателями таблицы 1 или с диаграммой на рис. 3.1. Таблицы в приложении следует рассматривать как вспомогательные к сводной таблице 4. В этих таблицах дана также справочная информация (она помечена звездочкой, указаны: размеры портала А и В, проходного сечения трубы, а также его площадь f и % f/F), которой можно воспользоваться для перепроверки результатов. Результаты расчетов этих таблиц корреспондируются со сводной таблицей 4. Перепроверка производится аналогично тому, что показано в примере расчетов (см. пример 2).

      4. На рис. 3.2 приведена номограмма фирмы «ШИДЕЛЬ». Номограмма предназначена для расчета «идеальных» труб (дымоходы «Шидель» относятся к этой категории труб). В иных нестандартных случаях, например, при изломе оси дымохода «ШИДЕЛЬ», необходимо проводить перерасчеты. В наших условиях в подобных случаях лучше обратиться к шведской диаграмме.

 Анализ и сравнение результатов подтверждает вышесказанное о том, что шведская диаграмма (в отличие от номограммы) создавалась с расчетом на применение в более широком диапазоне и должна была охватить и неблагополучные варианты, которые могут встречаться в практической работе. Этим и объясняется успешность ее применения в отечественной практике.

 Номограмма (рис. 3.2, вторая половина) также весьма полезна. Она отражает сечение канала, необходимого для забора воздуха извне и подачи его в зону горения (или в помещение для замещения убывающего в камин воздуха) для нормальной работы камина.

 Пример, камин с А=63 см, В=49 см, помещение площадью 18 м2 выстой 2,75 м. Площадь портала 0,63 х 0,49 = 0,3 м2. Объем помещения 18 х 2,75 = 49,5 м3. Необходимое сечение канала (по номограмме) 100 см2.

 На практике при сооружении такого камина, например, в дачном доме, можно не придавать этому вопросу значения. Расход воздуха камином в этом случае будет компенсироваться поступлением наружного воздуха через щели в оконных рамах и через другие неплотности в конструкции дверей, стен, перекрытий и т.д. самого дома. Совершенно иная картина в коттеджах, где неплотности, в первую очередь в современных оконных блоках, практически, отсутствуют. Эта проблема решается устройством канала для забора воздуха сечением 13х13 см, который может перекрываться (регулироваться) задвижкой. Возможен подвод таких каналов непосредственно в зону горения камина или рядом с камином. Номограмма показывает, что для больших каминов такое сечение может быть и явно недостаточным. При проектировании каминов (особенно больших каминов), предназначенных для работы в указанных условиях, решению вопроса забора воздуха извне и его подвода к камину следует придавать особое значение, т.к. оно и будет оказывать влияние на работу камина. Следует также ожидать и взаимовлияния работы камина и устройства вентиляции данного помещения, которое обычно является составной частью системы вентиляции всего дома.

  Результаты расчетов (таб. 4) сопоставим с данными других таблиц, которые рекомендованы для применения и на практике широко используются. Для этого воспользуемся книгой известного автора В.М. Колеватова «Печи и камины». В книге приведены четыре таблицы из разных источников: по одной шведской и английской и две таблицы немецкие.

      1. Размеры А всех четырех таблиц, как и другие рекомендуемые размеры, не соответствуют понятию нашего «стандартного ряда», что вызывает проблемы у исполнителя. Например, задача: как сложить трубу с проходными сечением: 200 х 200 или 200 х 330 мм.
      2. Каждому размеру А соответствует только один размер В, что неоправданно ограничивает перечень рекомендуемых каминов (их всего не более семи на все четыре таблицы). Для сравнения, в предлагаемой сводной таблице 4 приведен практически весь спектр применяемых каминов стандартного ряда (с размерами порталов от А = 51-114 см и В = 42-126 см) с тремя сечениями труб и высотами к ним.
      3. Конструктивные размеры присутствуют в каждой таблице. О вреде такого подхода говорилось выше.
      4. По трубам:

а) в шведском варианте делается ссылка на диаграмму, но не показано, как ею пользоваться;
б) в английском варианте заданы трубные сечения только прямоугольные и квадратные, близкие к нашим кирпичным трубам, о круглых сечениях труб ничего не сказано. Никаких указаний на высоты труб не дается;
в) в первом немецком варианте задаются трубы прямоугольного, квадратного и круглого сечений, однако также без указаний на высоты труб. Размеры труб, особенно кирпичных, неудобоваримы для нашей практики. Все заданные сечения труб завышены;
г) во втором немецком варианте (единственном из четырех) высоты труб разделены: до 5 метров и 5-10 метров. Однако размеры трубных сечений 200 х 200 и 300 х 300 присутствуют, о неудобстве их применения уже говорилось.

2.Как заранее определить работоспособность камина.

 Вопрос работоспособности будущего камина должен волновать исполнителя работы, т.к. именно он несет ответственность за работу в целом и, главное, за ее конечные результаты. Проверка камина должна быть составной частью подготовительного этапа наравне с вопросом привязки проекта камина к конкретному месту (другие вопросы подготовки к началу работы мы опускаем). Оба вопроса: проверка работоспособности и привязка камина к месту трудно разделимы, т.к. практически направлены на решение единой задачи.

 Решение вопроса привязки камина к месту, чаще и, как правило, сводятся к поиску нестандартного решения по каминной трубе, эти вопросы рассмотрены в главах 4 и 9. Каждому ответственному исполнителю, даже в случаях, когда предстоит заниматься моделью (типоразмером) камина, ранее неоднократно проверенной им на практике, нужно взять себе за правило проводить перепроверку камина, который предстоит устанавливать на новом месте.

 И объясняется это тем, что, практически, в 8 случаях из 10, планировочные решения требуют нестандартного подхода и новых решений по трубе, о чем уже говорилось. Новая конструкция трубы (будь то: новая геометрия внутреннего сечения, наличие или отсутствие вставки в нее, новая высота трубы, дополнительные изломы трубной оси, наличие дымовой камеры и пр.) будет существенно, по-новому влиять на работу камина. Обо всем этом сказано выше, и не учитывать указанные факторы никак нельзя.

Возможен вариант, когда заказчик настаивает на конкретном выборе готового проекта. В таком случае проверка камина исполнителем совершенно необходима. И не исключено, что к выбранному проекту придется делать «свою», новую трубу взамен указанной в проекте. Повторимся: за конечный результат несет ответственность не мифический автор проекта, о котором ничего не известно, а его исполнитель. Именно он в подобных случаях выступает в роли эксперта «с правом решающего голоса» по оценке проекта, предлагаемого ему для исполнения.

 Покажем такую проверку на двух характерных примерах. Проверка очень проста, требуется минимум времени.

 Данные каминов, которые приводятся ниже, рекомендованы для внедрения и сомнений, на первый взгляд, вызывать не должны.

Открытый камин кирпичный, портал камина: А = 69 см, В = 65 см. Труба камина № 1 (пятерик, в печной терминологии, с размерами внутреннего сечения: 26 х 13 см), высота трубы (Н) не оговорена.

И второй камин: А = 76 см, В = 49 см. Труба № 1, высота также не оговорена.

Проверка первого камина:

F = 69 х 65 = 4485 см2 (площадь портала).
f= 26 х 13 = 338 см2 (площадь сечения трубы). f/F = (338 : 4485) х 100 = 7,5%

Проверка второго камина:

F = 76 х 49 = 3724 см2.
f = 26x 13 = 338 см2.
f/F = (338 : 3724) х 100 = 9,0 %

Сверку результатов расчета (7,5% и 9,0%) ведем по диаграмме (рис. 3.1).

Оказывается, что первый камин вообще находится вне зоны работоспособности, его не спасает даже труба высотой в 20 м. Средством его лечения является одно из двух: замена трубы или уменьшение портала камина.

Второй камин спасает «не типовая» своей высотой труба в 12,5 м. Лучшим вариантом является переход на трубу с большим сечением. Этот камин относится категории средних каминов (А = 77 см), у него занижена высота портала (49 см - это мало для среднего камина, но учтем, что это вопрос вкуса). Этот пример подтверждает сказанное в приложении (см. приложение 15, группа средних каминов): средняя группа каминов требует перехода на кирпичную трубу № 2. И в этих условиях становится бессмысленным занижение высоты портала.

Однако, и подчеркнем это, оба камина рекомендованы как проверенные, и не будем ставить под сомнение сам факт проводившихся авторами проверок. Загадка? Нет. Довольно часто можно видеть подобные камины с отклонениями от нормы, заложенной на диаграмме. Оба примера из этого ряда, они, к сожалению, характерны для нашей практики. Сам факт проверки работы таких каминов после окончания его строительства - не может служить настоящим аргументом для верных выводов.

Именно камины с подобными отклонениями (иногда даже с меньшими), работают неустойчиво и, как говорится, дымят при первом удобном случае. Например, плохая тяга, связанная с погодными условиями, или наслоения сажи, которые довольно скоро уменьшат трубное сечение и т.д. (причины могут быть разными, и главная из причин - это неправильно подобранная каминная труба).

Данная категория называется «хромыми каминами», она чаще характеризуется задымленностью перекрытия камина, что и является первым явным и ощутимым признаком неблагополучия этого разряда каминов.

У этой категории есть и неявные, слабоощутимые признаки. Например, возможно появление в воздухе во время работы камина первых легких, почти неощутимых признаков гари, которые невозможно устранить даже при полностью открытой задвижке (заслонке). Этот признак, зачастую является спорным, т.к. на начальном этапе его лучше ощущают только люди с хорошо развитым обонянием. «Проблема» легко снимается, когда есть запас в положении задвижки.

Понятно, что о таких «тонких настройках» при работе каминов из категории «хромых» обычно не может быть и речи.

И, наконец, третья проблема. Если условия привязки камина требуют принятия по трубе нестандартных решений, то нужно не забывать, что на преодоление дополнительных сопротивлений, которые появятся в «нестандартной трубе» потребуются и дополнительные затраты тяги в трубе. Они в результате пойдут в ущерб работе самого камина.

Нужно понимать, что физически не существует четкой границы-нормы в виде указанного %, когда можно уверять, что переход этой границы сразу же и обеспечивает дымление и полную неработоспособность камина. Эта граница является размытой, поэтому переход из благоприятной зоны в опасную зону практически неощутим. Можно говорить, что камины в таком понимании имеют широкий диапазон условной работоспособности. Это при условии, если признаки, о которых говорилось выше, считать несущественными и допускать, например, небольшую задымлен-ность перекрытия портала. Заметим, что иногда такая картина с легко задымленным порталом некоторым любителям даже нравится.

Только попадание в зону, близкую к благоприятной, для работы камина может дать положительные результаты. Поэтому решение вопроса приемлемого допуска на рекомендации и методы повышения эффективности работы каминных труб, гарантирующих качественную работу каминов, имеют важнейшее значение. Граница, о которой идет речь, установлена (иначе и не может быть), она обозначена кривыми на диаграмме и конкретными цифрами в сводной таблице (равно, как и во вспомогательных таблицах) и за обозначенный рубеж лучше не переходить. Там «опасно» - вот какой вывод должен сделать начинающий специалист (да и не только начинающий!).

Найти возможность перехода указанной границы осознанно, а не «методом тыка» (равно, как и при подборе трубы), может только опытный специалист, понимающий суть вопроса. В этом и кроется одна из составных частей профессионализма мастера.

Именно соблюдение норм, заложенных шведскими исследователями, является лучшей гарантией работоспособности камина. Добавим, что изложенная методика и качество работы каминов, выполненных по указанным нормам, многократно проверены в отечественной практике.

По проекту камина, который рассмотрен первым, можно сделать и другие замечания: ни размер А, ни размер В не укладываются в нормы стандартного ряда, что заранее, уже на проектном этапе, обещает будущие неудобства в работе для исполнителя данного проекта. И в этой связи заметим, что полученные результаты проверки приведенного примера логично было бы сравнить с даннымитаблицы 4, но там использованы камины стандартного ряда, поэтому пришлось обратиться к диаграмме. Представим ситуацию: заказчик настаивает на указанных двух проектах. Как быть исполнителю? Об этом уже сказано выше, исполнителю нужно предложить «свою» трубу, это труба № 2, при необходимости, нужно найти нестандартное решение по ее привязке. И второе, что возможно, внести и небольшие изменения в проекты каминов, которые не должны существенно затрагивать их внешнего вида. Имея при этом в виду, что заказчик, как правило, делает свой выбор камина по его внешнему виду. И последнее. Практически не существует проектов или реально неблагополучных каминов, работоспособность которых невозможно было бы восстановить, задача больше заключается в выборе оптимального, наиболее экономичного решения, пригодного для конкретных условий. Об этом и говорится в гл. 10, которая построена на практических примерах.