Сколько кислорода требуется для поддержания горения

Количество воздуха, необходимое для полного горения топлива, объем продуктов горения и температура их

Кислород, необходимый для горения, подводится к топливу в виде составной части воздуха, в состав которого входит 23 части по весу кислорода, около 77 частей азота и незначительное количество углекислоты и паров воды; из этих составных частей воздуха для горения необходим только кислород, остальные составные части для горения бесполезны. Для полноты горения топлива необходимо, чтобы сгорание его происходило при достаточно высокой температуре; воздух подводимый для горения, охлаждая продукты горения, способствует понижению этой температуры, следовательно частью ухудшает условия горения, поэтому количество воздуха должно быть строго согласовано с количеством топлива и его свойствами и не должно превышать определенного предела. Количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания данного топлива, может быть определено совершенно точно, на основании нижеследующих соображений, если известен элементарный состав топлива. Для получения одного килограмма кислорода из воздуха — последнего необходимо 100/23=4,35 кг Углерод при полном сгорании дает углекислоту, которая состоит из 12 частей по весу углерода и 32 частей кислорода; следовательно для получения углекислоты на 1 килограмм углерода требуется 32/12=8/3 кг. кислорода; точно также при полном сгорании водорода в воду на 1 килограмм водорода требуется 8 килограммов кислорода; следовательно, если данное топливо состоит из С процентов углерода, Н процентов водорода и О процентов кислорода, то количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 килограмма такого топлива, должно быть: ((8/3C+8(H-0/8)) * 3,37/100 куб. метров Так, напр., в состав жирного каменного угля входят 82% по весу углерода, 5% водорода 6,5% кислорода, поэтому количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 килограмма такого угля, будет: (8*82/3+(5-6,5/8)) * 0,0337 = 8,5 куб. метр. Полученные по такому расчету количества будут представлять собою теоретически необходимые для горения топлива количества воздуха, достаточные лишь при существовании всех вполне благоприятных для горения условий, при которых весь кислород воздуха будет участвовать в горении; для этого необходимо, чтобы весь этот воздух вполне перемешивался с полезными для горения элементами топлива, приведенными предварительно в газообразное состояние, и чтобы это перемешивание происходило при достаточно высокой температуре, необходимой для горения; но достижение этих условий на практике крайне затруднительно и в большинстве случаев часть воздуха проходит мимо топлива, пока оно еще не разложилось на составные элементы, или же перемешивается с ними при недостаточно высокой температуре и, таким образом, не участвует в горении, в виду чего, для достижения возможной полноты горения, количество воздуха, подводимое к топливу, должно быть несколько больше того, которое получается по расчету; это практически необходимое количество воздуха для твердых сортов топлива почти в 2 раза больше теоретического, для жидкого топлива оно в 1,2 до 1,4 раз больше теоретического, для газообразного же топлива оно почти равно теоретическому, так как при газообразном топливе возможно достигнуть почти полного перемешивания его с воздухом. Как теоретически так и практически необходимые количества воздуха для разных сортов топлива указаны в таблице № 2. Последние, то есть практически необходимые количества и принимаются во внимание при расчете отверстий для подведения воздуха к топливу в приборах, назначенных для его сжигания. В результате сгорания топлива получаются продукты горения, проводимые по дымооборотам приборов, которым они и отдают заключающуюся в них теплоту; для определения площади сечения этих дымооборотов необходимо знать объем получающихся продуктов горения; последние при полном горении состоят из: а) углекислоты и воды, получающихся при сгорании углерода и водорода; б) паров гигроскопической воды; в) азота, освободившегося из воздуха, и г) избытка воздуха, не участвовавшего в горении. В таблице № 2 указан объем продуктов горения, получающийся при полном сгорании 1 килограмма разных сортов топлива и подведении к нему практически необходимого количества воздуха. Указанные в таблице объемы продуктов горения приведены к 0° имея в виду, что температура этих продуктов, а следовательно и объем их, в разных частях приборов неодинаковы; поэтому, при пользовании этой таблицей,—для получения истинных объемов, надо количества, помещенный в таблице, умножить еще на 1+аТ, где а — 0,003665—коэффициент расширения продуктов горения ), а Т— их температура. Объем продуктов горения, получающихся при сгорании 1 кг топлива, определен на основании нижеследующего расчета: 1) Для полного сгорания 1 килограмма углерода требуется 8/3 килограмма кислорода или 3,37 * 8 / 3=9,0 куб. метр. воздуха; так как объем полученной углекислоты равен объему кислорода, пошедшего на ее образование, то следовательно объем образовавшейся углекислоты и азота, оставшегося свободным, будет 9 *C/100 = 0,09 С куб. метр. 2) Для полного сгорания 1 кг водорода в воду надо 8 кг кислорода, при чем по-лучится 9 кг воды, превращенной в пар. Вес 1 куб. метра пара при 100° С. =0,5895 кг, поэтому 1 кг пара при 100° С. занимает объем 1/0,5895 = 1,696 куб. метр., 3) Кислород, имеющийся в топливе, идет на сгорание части водорода; для остальной части водорода кислород доставляется с воздухом, количество которого должно быть 8(H-0/8) * 3,37 /100-куб, метров; так как воздух состоит по объему из 20,85% кислорода и 79,15% азота, то при сгорании этой последней части водорода, освободится азота: 8 * (H — 0/8) * 0,0337 * 0,7915 =0,2134(H — 0/8) куб. метр. 4) Объем паров, образующихся из гигроскопической воды в топливе, количество которой обозначим через W%, будет 1,241W/100 = 0,01241 W куб. метр. 5) Наконец, при вводе практически необходимого для горения количества воздуха,— избыток его против теоретически необходимого обозначит через L куб. метр. Тогда весь объем продуктов горения, при сгорании 1 килограмма топлива, будет: 0,09C + 0,3334H _ 0,0267O + 0,01241W + L куб. метр. Наивысшая температура, которая может быть развита при полном сгорании данного топлива, называется его пирометрической способностью; эта температура может быть вычислена, если известно количество составных частей продуктов горения. Так, если принять, что вся теплота, развившаяся при горении 1 кг топлива, расходуется на нагревание продуктов горения от температуры. воздуха, подводимого к топливу (t) до искомой наивысшей температуры Тх, то, обозначая весовое количество отдельных составных частей продуктов горения (углекислоты, паров воды, азота и избытка воздуха) через P_1; P₂, Рз и P4 и теплоемкости их соответственно через C1, С₂, С₃ и С₄—можно написать: f = (Р1 С, +P₂ C₂ + Pз C₃ + P₄ C₄) (Тх — t), где f — теплопроизводительная способность данного топлива; отсюда Тх = f /P1C1 + P2C2 + P3C3 + P4C4 +t В действительности температура горения бывает всегда ниже Тх, как вследствие затруднительности достигнуть на практике полноты горения, так и потому, что далеко не вся развившаяся теплота расходуется на согревание продуктов горения, а часть ее теряется вследствие лучеиспускания, а также идет на превращение в пар воды, образовавшиеся при горении, на согревание стенок прибора, в котором производится сжигание топлива, и на согревание оставшейся от топлива золы; наконец при развитии особо высоких температур начинает происходить разложение продуктов полного горения (углекислоты и паров воды) на их составные элементы и на такое разложение, известное под названием диссоциации, расходуется часть развившейся теплоты, что также способствует понижению температуры горения; диссоциация не имеет существенного значения при сжигании твердых сортов топлива, так как развивающаяся при этом температура обычно не превышает 1200, то есть той температуры, при которой начинается разложение углекислоты и паров воды; но при сжигании жидких сортов топлива диссоциация может иметь место и влияет на температуру горения. В таблице № 2 указаны температуры горения разных сортов топлива при практически необходимом для горения количестве воздуха; при вычислении этих температур приняты уже во внимание все вышеуказанные потери тепла, почему их можно принять близко соответствующим действительным температурам горения. В следствии неполноты горения теряется по опытным данным около 5% теплоты, развивающейся при полном горении и, таким образом, при сгорании 1 кг топлива получается в действительности 0,95 f ед. т.; часть этой теплоты в количестве около 20%, вследствие лучеиспускательной способности топлива, расходуется на согревание стенок прибора, в котором происходит горение, и лишь остальная часть в количестве 0,95 f X 0,8= 0.76 f идет на согревание продуктов горения и золы до искомой температуры Т_х. Ниже указано определение последней для твердого топлива, принимая, что к топливу подводится количество воздуха в 2 раза больше теоретически-необходимого: 1) Для сгорания 1 кг углерода требуется теоретически 8/3 кг кислорода следовательно, если в данном топливе имеется С% углерода, то для согревания получающихся при сгорании углерода продуктов горения от 0° (предполагая, что темпера-тура подводимого воздуха и топлива = 0°) до искомой температуры Тх потребуется теплоты: (3,67 X 0,2164 + 8,924 X 0,244 + 11,594 X 0,2378) X 0,01 С X Тх = 0,0572 С X Тх ед. т. 2) Для сгорания 1 кг водорода требуется теоретически 8 кг кислорода (или 100/23 х 8 = 34,783 кг воздуха), при чем получается 9 кг пара, теплоемкость которого = 0,475 и 34,783 — 8,0 = 26,783 кг азота; при двойном впуске воздуха в продуктах, горения получится еще 34,783 кг. воздуха. Если в топливе имеется Н % водорода, то количество свободного водорода, сгорающего за счет кислорода воздуха, будет Н — 0/8 и количество тепла, необходимое для согревания азота и избытка воздуха до Тх°, будет: (26,783 X 0,244 + 34,783 X 0,2378) X 0,01 (Н — 0/8) Тх = 0,1481 НТх — 0,0185 ОТх ед. т.; что-же касается до паров воды, то при определении теплопроизводительной способности топлива f, расход тепла, необходимый на превращение воды в пар при 100°, был уже принят в расчет, поэтому здесь необходимо принять в расчет лишь то количество теплоты, которое расходуется на перегревание пара от 100° до Тх°; это количество будет: 9Н / 100 X 0,475 X (Тх — 100) = 0,04275 Н X Тх — 4,275 Н ед. т. 3) Точно также количество тепла, необходимое на перегревание пара, полученного от W% гигроскопической воды в топливе, будет: W / 100 X 0,475 (Тх — 100) = 0,00475 WТх — 0,475 W ед. т.. 4) Наконец, обозначая количество золы в топливе через А%, при теплоемкости ел == 0,2 получим, что количество тепла, теряемое на ее согревание, будет: 0,01 А X 0,2 X Т_х = 0,002 АТ_Х ед. т. Сумма этих количеств, на основании ранее изложенного, должна быть равна 0,76f, то есть: 0,76 f= 0,0572 СТ_Х + 0,1481 НТ_Х — 0,0185 ОТх + 0,04275 НТ_Х — 4,275 Н + 0,00475 WТ_Х — 0,475W+ 0,002 АТх = Тх (0,0572 С + 0,1908 Н — 0,0185 0 + 0,00475 W + 0,002 А) — 4,275 Н — 0,475 W Определяя отсюда Т_х получим: T х= (0,76f+ 4,275 Н + 0,475 W) /0,0572 С + 0,1908 Н — 0,0185 0 + 0,00475 W + 0,002A

Тэг: Количества воздуха для горения камина. Устройство подачи воздуха в камин и необходимые величины.

Тэг : Количества воздуха для горения камина. Устройство подачи воздуха в камин и необходимые величины.

Подача воздуха в камин

06.04.2014, 09:14

Подача воздуха в камин

Камин является не только стильным атрибутом в современном доме, но и мощным устройством отопления, способным обогреть за счет конвекции несколько помещений. Воздух в каминном зале, с зажженным огнём, будет сменяться до нескольких раз в час. Чтобы избежать расхода тёплого воздуха из слабо вентилируемого помещения, в котором находится дровяной камин, стоит предусмотреть возможность установки дополнительного устройства для подачи свежего воздуха извне.

Каминная конструкция, включая дымоход, являются частями системы воздухообмена в помещении. Герметичные окна и двери препятствуют естественной вентиляции в современном доме, а камину свежий воздух просто необходим. Камин всегда следует учитывать в воздушном балансе дома.

Горение в камине
Необходимое условие для сжигания дров в камине — это подача воздуха в зону горения в достаточном количестве (химический процесс горения без кислорода невозможен). Камину необходим свежий воздух, точнее — кислород.

• неприятное самочувствие при эксплуатации камина;
• изменяется воздухообмен, как в помещении с камином, так и в доме;
• заметна неэффективная работа очага, как от нестабильной тяги, так и от неполного сгорания;
• вероятность поддымливания при закладке дров увеличивается;
• возможно появления обратной тяги и попадания угарного газа в каминный зал.

«Недостаток» становится очень заметен в небольших помещениях с камином (без приточного канала подачи воздуха), где минимальный объем воздуха. «Кислородное голодание» камина приводит к неполному сгоранию топлива, иногда, к созданию обратной тяги. Отсутствие исправной вытяжной вентиляции и постоянного притока свежего воздуха в действующий камин может стать причиной образования угарного газа. Стоит ли с этим экспериментировать?

Через конструкцию камина (при условии нормальной тяги) пройдёт объём воздуха, превышающий необходимое количество кислорода для обеспечения процесса горения. Воздух необходим как для горения, так и поддержания тяги и удаления дыма через дымоход. Горящий огонь в камине изменяет стандартный воздухообмен в помещении в сторону повышенного потребления воздуха.

Открытый камин из кирпича или камин с поднятой или открытой дверцей потребляет больше воздуха, вызывая интенсивное движение воздушных потоков в каминном зале. При отсутствии притока — воздух поступает из подвала, открытых окон, подсобных помещений, санузлов и ванных. В этом случае воздух через вентиляционные каналы не удаляется, а вентиляция работает на приток. Если вытяжной канал естественной вентиляции расположен рядом с дымоходом камина и вентиляция работает на приток, то в помещение попадают дымовые газы (один из признаков — начинает щипать глаза).

Горячие продукты сгорания дров, устремляясь в дымоход, увлекают за собой большой объём воздуха из каминного зала, вентилируя помещение. Иногда, для компенсации сожжённого и улетевшего в дымоход воздуха, достаточно приоткрыть окно. Однако этот метод не всегда удобен, особенно морозной зимой. Необходимость устройства специальной приточной вентиляции следует рассматривать для каждого камина и принимать индивидуальные решения.

Тяга в каминной конструкции
Что в открытом камине, что в камине с закрытой топкой, основной поток воздуха направлен из помещения в очаг и далее через дымоход в атмосферу. Тяга в камине обеспечивает эффективный вывод продуктов сгорания.

Горение дров в открытом камине происходит при избытке воздуха. Без притока воздуха для горения и поддержания тяги, тёплый воздух из комнаты уходит в дымоход замещается через естественные неплотности и вентиляционные отверстия холодным. В слабо вентилируемом помещении, количество сожженного кислорода необходимо компенсировать притоком свежего воздуха.

Приток воздуха в камин
Приточная вентиляция обеспечивает подачу воздуха для горения, поддерживает тягу в каминной конструкции и служит источником воздуха для конвекционного обогрева помещения с внешнего корпуса топки.

Количество приточного воздуха
Воздух (кислород) для горения в каминах является обязательным. В Европейских стандартах указывается цифра 10м3 на 1кВт мощности топки (при номинальной мощности топки 14 кВт необходимое количество приточного воздуха 140м3). Количество приточного воздуха зависит от многих факторов, но и в свою очередь, очень сильно влияет на такой показатель, как коэффициент избытка воздуха (от которого зависит полнота сгорания топлива). В камине все взаимосвязано: и количество приточного воздуха и процесс горения, температура в топке и в дымоходе, влажность дров и полнота сгорания топлива.

Приток воздуха в помещение, компенсирующий потребление воздуха при сгорании дров в топке, для открытых каминов или каминных топок с открытой (поднятой) дверкой в несколько раз больше, чем для закрытых топок, работающих без отдельного канала подачи приточного воздуха.
Работающий камин сильно изменяет воздухообмен в помещении, поэтому камин необходимо всегда учитывать в балансе между вытяжкой и притоком свежего воздуха. Четких методик расчета «удаленного» воздуха от камина и необходимого количества приточного воздуха для камина нет (только косвенными методами). Мнения расходятся: рекомендуют делать приточку в помещение для работы открытого камина в диапазоне 300-700-1000 м3/час (сильно зависит от площади коттеджа и объема воздуха в каминном зале). Очень часто фигурирует цифра в 400 м3/ч. Воздух необходим камину, как для создания необходимой тяги, так и для поддержания процесса горения.

Откуда взять приточный воздух?
Камин усиливает вытяжку воздуха из каминного зала, но уходящий воздух необходимо компенсировать. Как и откуда взять приточный воздух для камина:

• Из гаража не получается. Организация воздухообмена или системы вентиляции в помещениях должна обеспечивать распространение приточного воздуха, исключающее поступление через зоны с бОльшим загрязнением.
• Из подвала нельзя. По СНиПу запрещается соединять каналом вентиляции (если считать приток каналом вентиляции) два помещения на разных уровнях, и опять же — поступление воздуха из зоны с большим загрязнением. Современные топки обладают герметичными дверцами, и при опрокидывании тяги (сильный порывистый ветер) дымовые газы устремятся напрямую в подвал.
• Перетекание воздуха из других комнат. Ситуация спасет ненадолго, когда есть большой объем и воздух беспрепятственно сможет пройти через помещения. Но может и «опрокинуть» вытяжную вентиляцию. Если вытяжная вентиляция «перетянет», то через камин получим обратную тягу (характерно зимой, когда камин не топится — из камина в помещение будет поступать холодный воздух с неприятным запахом).
• С улицы, открыв форточку или приоткрыв ближайшее окно. Такой вариант работает весной и осенью без проблем, но бесполезен, если на улице минусовая температура, так как за считанные минуты выхолаживает помещение.
• Наружный воздух в каминный зал, как вариант подачи приточного воздуха максимально близко к камину, но является неоптимальным из-за «неучета» в воздухообмене дома. Канал открывается только на время эксплуатации камина.
• Наружный воздух непосредственно в топку камина. Например, в топках Edil (Италия) воздух подается на колосники через зольник, в топке Jotul I-18 (Норвегия) в верхнюю зону горения, в каминных топках Atra как через колосники, так и вверху задней стенки. Многие компании рассматривают принудительную подачу воздуха в топку отдельным вентилятором (отдельная опция).

Оригинальное решение для камина применено в дымоходе Schiedel: помимо удаления дымовых газов, современная дымоходная система по отдельному вертикальному каналу обеспечивает подачу приточного воздуха для поддержания процесса горения (оптимальна для герметичной топки, имеет нюансы при эксплуатации). Приточный воздух движется в пространстве между керамическим дымоходом и наружной оболочкой дымоходной системы, нагреваясь перед попаданием в топку камина.

Канал приточного воздуха для камина
Воздух для поддержания горения подаётся непосредственно к камину по индивидуальному приточному каналу. Канал (патрубок или труба) притока наружного воздуха должен быть теплоизолирован, выполнен из несгораемого материала и оснащён заслонкой для регулирования интенсивности потока. Канал открыт только на время использования камина. Принято считать: сечение приточного канала должно быть больше четверти сечения дымохода (для многих каминных топок значения указаны в инструкции по эксплуатации). Систему подачи воздуха для сжигания следует выполнить до установки топки и облицовки, монтажа камина.

Особенности установки приточного канала для современной каминной топки:

• Отдельный канал в топку предпочтительнее, чем подача воздуха по каналу с выходом возле камина. Не все топки имеют конструкцию отдельной подачи воздуха в топливник, поэтому каждый вариант приходится рассматривать индивидуально. Если приток организован далеко от камина, то это не приточный каминный канал, а канал приточной вентиляции дома со своими нюансами.
• Горизонтальный канал предпочтительнее. Работает схема и с вертикальным каналом и с подачей воздуха снизу, но по причине многих нюансов считается спорным решением и во многих инструкциях по установке не используется (схемы «рабочие», но имеют много особенностей и не исключают ошибок, которые могут привести к печальным последствиям).
• Расположение приточного канала с учетом розы ветров. Предпочтительное размещение заборной решетки — на наветренной стороне дома (откуда чаще всего дует ветер). При размещении канала на подветренной стороне повышается вероятность образования за домом области разрежения и движении потоков: атмосфера-дымоход-топка-приточный канал-улица.
• Приточный канал должен быть теплоизолирован, дабы исключить образование конденсата вдоль канала.
• Диаметр канала 100 мм для каминной топки средних размеров.
• Размещение решетки над уровнем земли (высота от земли) — параметр индивидуальный, с учетом возможной высоты снежного покрова.
• Наличие регулировки приточного воздуха. Регулирование подачи воздуха — очень важно для процессов горения в каминной топке.
• Необходимо иметь возможность полного перекрытия канала (вентиляционные регуляторы перекрывают канал неполностью). Иногда только снаружи дома, а это не всегда удобно.
• Решетка снаружи приточного канала. Исключить попадание насекомых и мусора в канал.
• Подача в топку подогретого воздуха. Пробить ближайшую наружную стенку — не выход, так как зимой очень холодный воздух будет сразу попадать в топку.

Существуют несколько способов подачи воздуха для камина: в топку камина через колосниковую решетку или в верхнюю зону топливника; или непосредственно в верхнюю зону помещения (больше приточная вентиляция помещения, чем приток камина); или рядом с камином (непосредственно к топке через дополнительное устройство). Приточный воздух является больше необходимостью для современного камина, чем излишеством. Актуальным вопросом является двойная подача воздуха на горение: на розжиг и догорание (подача «вторичного воздуха» в верхнюю зону топки для более полного сгорания топлива).

Приточная вентиляция дома
Системы приточно-вытяжной вентиляции автоматически регулируют воздухообмен в доме. Через сообщающийся с улицей утеплённый канал, приточные устройства забирают свежий воздух, очищают от пыли, подогревают до 17°C (требования санитарных норм), и по сети воздуховодов направляют во все помещения, включая каминный зал. Жалюзи подачи воздуха открываются при возникновении в комнатах разрежения, вытяжка воздуха происходит через вентиляционные каналы. Но при топке камина некоторые системы автоматической вентиляции в помещении начинают «капризничать».

Каминное отопление
Камин обогревает помещение, как прямым лучистым излучением, так и дополнительным конвективным нагревом воздуха. Обогрев происходит за счёт естественной циркуляции (конвекции) воздуха между внешним кожухом и нагретой поверхностью топки. Более холодный воздух поступает снизу, свободно поднимается вверх, нагревается и через каминные решетки в верхней части декоративного кожуха-конвектора выходит в помещение. В случае отсутствия приточной вентиляции, нагретый конвекцией воздух не остаётся в каминном зале, а устремляется в топку — на поддержание тяги и процесса сгорания дров.

Открывать заслонку подачи воздуха снаружи стоит только на время топки камина, для компенсации недостающего воздуха. При работе камина на высокой мощности, воздух «не выжигается» из помещения. Это важно зимой, когда окна и двери плотно закрыты.

Регулирование подачи воздуха в камин
Интенсивность воздушного потока в каминном зале регулируем заслонкой подачи воздуха снаружи, а в каминной конструкции — непосредственно рычагом подачи воздуха в топку и, иногда, дымоходной задвижкой-шибером (не для всех моделей). Регуляторами добиваемся необходимых условий для сгорания топлива и создаём оптимальный режим эксплуатации.

При открытой дверце каминной топки, значительно увеличивается объём выходящего в дымоход тёплого воздуха и эффективность камина снижается. Если от камина не требуется большой мощности или необходимо улучшить функционирование очага, следует уменьшить поступление воздуха в топку. Регулировать подачу воздуха в топку возможно специальным рычагом. Или опустить дверцу топки, предотвращая интенсивный воздухообмен.

Эксплуатация камина с отдельным приточным каналом в топку
Процесс горения в каминной топке возможно всегда регулировать, изменяя количество приточного воздуха. Иметь приточный канал в камин — всегда хорошо, но есть немало нюансов, которые необходимо учитывать:

• Открывать приточный канал только на время эксплуатации камина.
• Уделять пристальное внимание, особенно при «желании» перевести камин в режим медленного горения (тления).
• Перед розжигом камина понимать, что если есть проблемы с естественной вентиляцией в доме, то максимально открывать приток нельзя (будет сильное задымление при розжиге).
• Перед открытием дверцы топки необходимо закрывать приток или максимально прикрывать. Немного приоткрыть дверцу топки (подача воздуха в топку должна «переключиться» с приточного канала на естественный из помещения) и только затем открывать дверцу полностью.
• Исключить воздухообмен в доме через топку. Это самое основное, так как через камин возможно получить приток воздуха и дымовых газов в помещение, а это может привести к неприятным последствиям.

Для опытных пользователей камином данные рекомендации известны, но никогда не стоит забывать о новичках, или тех, кто использует камин изредка.

Камин и подача воздуха
Процесс горения невозможен без потребления кислорода. Поэтому строя или разжигая камин, прежде стоит подумать: откуда взять необходимый воздух для поддержания процесса сжигания дров и действенного удаления дыма через дымоход (по отдельному каналу непосредственно в камин или увеличив воздухообмен в помещении с камином).

Если в камине нет отдельного канала притока воздуха, то на работу очага будет влиять величина помещения и условия воздухообмена в доме. Дровяной камин, как мощное устройство отопления дома, весьма эффективен в межсезонье при обогреве помещения, а морозной зимой открытый очаг может «выстудить» дом за довольно короткое время. Приток свежего воздуха просто необходим камину в помещении со слабой естественной вентиляцией.

Установку устройства дополнительного притока воздуха для камина следует рассматривать индивидуально для каждого очага.

Количество воздуха для сжигания природного газа: формулы и примеры расчетов

От качества процесса горения зависит эффективность работы всевозможного газового оборудования. На что прямо влияет количество воздуха для сжигания природного газа, вычислить которое совсем несложно. Почему бы не позаботиться об эффективности расхода топлива и повышении КПД оборудования, выполнив необходимые расчеты самостоятельно, ведь верно?

Но как это правильно сделать и где взять данные для вычислений? Чтобы разобраться в этой теме, давайте рассмотрим в рамках нашей статьи теорию расхода воздуха на сжигание газа, познакомимся с наиболее простыми формулами для вычисления необходимого объема воздуха. А также поговорим о практической пользе этих вычислений.

Теория расхода воздуха на сжигание газа

Процедура получения тепловой энергии напрямую влияет на длительность эксплуатации, периодичность работ по обслуживанию газоиспользующего оборудования. Следует понимать, что оптимальная газовоздушная смесь является залогом безопасности. Поговорим детальнее о расходе воздуха на сжигание газа.

Для сгорания одной молекулы метана, который является основной составляющей природного газа, требуется ровно 2 молекулы кислорода. Если перевести в понятные объемы, то для того, чтобы окислить кубический метр указанного топлива придется использовать в 2 раза больше кислорода.

Но в реальных условиях все сложней. Так как в качестве окислителя для выполнения химико-физического процесса горения применяется воздух, в составе, которого кислород, необходимый для поддержания горения, составляет всего пятую часть. А, если точно, то 20,93% — именно такое процентное соотношение принято использовать для всевозможных технических расчетов. То есть воздуха понадобится в 9,52 раза больше.

При любом техническом расчете количества газа за основу берут все 100% этого топлива. Хотя его основного вещества — метана (СН4) может быть в составе не более 75%

Узнать указанную цифру получится, выполнив 2 действия:

1. Деление 100/21. Эта операция позволяет выяснить, что воздуха в любом объеме в 4,76 раза больше, чем кислорода.
2. Умножение 4,76 на 2, что равняется 9,52 — именно во сколько раз больше понадобится израсходовать воздуха для сжигания любого объема природного газа.

Но есть одна важная оговорка: вычисленное количество воздуха необходимое для эффективного горения газа, является теоретическим расходом. А на практике его понадобится. Причина в том, что расчет проводился для идеальных условий, а в реальности почти всегда существует ряд факторов, которые вносят значительные коррективы.

К ним относятся:

• состав и качество реагентов (воздуха, газа);
• вид оборудования, используемого для подвода энергоносителя;
• состояния оборудования;
• способа подачи газа, воздуха, а также ряд других моментов.

Если нужна особая точность, то перечисленные выше особенности иногда возможно учесть. К примеру, точный состав газа получится выяснить в ближайшем представительстве службы газа. Но, когда особая точность не нужна, то полученное значение 9,52 просто умножают на, так называемый, коэффициент избытка воздуха. Значение которого обычно лежит в пределах 1,1 — 1,4.

Кислород является окислителем газа. То есть он сам не горит, но активно поддерживает этот процесс с участием указанного топлива. Но поскольку кислорода в составе воздуха не более 20,93%, то считается, что для процедуры сгорания газа его требуется почти в 5 раз больше

Когда расчет должен быть максимально точным, тогда следует количество действительно используемого воздуха разделить на его теоретический расход. Но в большинстве случаев проще использовать усредненное значение коэффициента избытка воздуха. Значение которого следует умножить на 9,52 и в результате получится узнать точное количество расходуемого воздуха, нужного для обеспечения процедуры сгорания газа.

Так если он равен:

• 1,1 — воздушной массы понадобится в 10,472 раза больше;
• 1,4 — воздуха потребуется использовать в 13,328 раз больше.

То есть для сжигания каждого кубического метра энергоносителя понадобится до 13,328 м³ воздуха.

Формулы и примеры выполнения расчета

Необходимое значение в каждом конкретном случае можно получить, воспользовавшись специальной формулой или усредненными показателями. Об этих способах поговорим детальнее.

Способ #1 — вычисление с использованием формулы

Которая гласит, что часовой объем воздуха (V_ч ), необходимый для сгорания, будет равен:

V_ч = 1,1 х К_изб.в х V_т х V_г/ч х (273 + t)/273,

• К_изб.в — коэффициент избытка воздуха;
• V_т— теоретически необходимое количество воздуха;
• V_г/ч— часовой расход газа оборудованием;
• t — значения температуры в помещении, где размещено газовое оборудование.

Необходимый для вычислений часовой расход газа указан в паспорте любого газового прибора.

То есть, если такое значение равняется 10, а:

• температура в помещении, к примеру, 18 °С;
• коэффициент избытка воздуха — 1,1.

Тогда выполняем, указанные выше математические действия, а именно:

1,1 х 1,1 х 9,52 х 10 х (273 + 18) / 273 = 122,1

В результате выясняется, что в этом конкретном случае для сжигания газа, каждый час нужно будет 122,1 м³ воздуха.

Расчет количества воздуха необходим для обеспечения эффективной и безопасной работы любого газового оборудования, включая плиты, колонки и котлы отопления, которые используются в быту

Способ #2 — расчет с помощью усредненных данных

Если нет желания выполнять подобный расчет воздуха на горение нужного количества газа, тогда можно прислушаться к рекомендациям многих производителей, специалистов.

Которые гласят, что процесс будет эффективным, если на каждый киловатт мощности ежечасно подводить не меньше 1,6 м³ воздуха.

Если способ расчета с использованием формулы покажется сложным, то можно воспользоваться менее точным и просто усредненным, но зато очень простым, а поэтому доступным. Так как все, что нужно сделать это умножить мощность нужного газового прибора на 1,6, что позволит получить приблизительный объем воздуха, который каждый час придется подводить для полного сгорания газа

То есть выполнить вычисление получится всего за одно действие. Для чего взятое из паспорта значение мощности газового прибора следует умножить на указанные 1,6. В качестве результата получится нужное для эффективного горения количество воздуха.

К примеру, если мощность газового котла составляет 40 кВт, тогда это значение следует умножить на 1,6:

40 х 1,6 = 64

Получится 64 м³ воздуха, которые ежечасно необходимо будет подводить к газовому прибору.

Практическое значение расчета расхода воздуха

Навыки выполнения подобных расчетов могут понадобится для повышения КПД газового оборудования, а также устранения причин его неправильной работы.

Профилактика поломок и понижения КПД оборудования

К примеру, знание оптимального количество окислителя понадобится, когда поверхности дымоходов (внутренние), элементов конструкции оборудования (теплообменники, горелки, прочие) быстро покрываются наслоениями сажи, других продуктов сгорания.

Если устранение загрязнений должного эффекта не дает, как и любые другие меры (настройка, замена частей, узлов агрегатов). Что свидетельствует о наличии так называемого, недогара энергоносителя, который происходит из-за недостаточного количества воздуха.

Процедура горения газа считается сложной реакцией. В результате, если окислителя, то есть воздуха, не будет в достаточном количестве, то это будет сказываться на состоянии, работоспособности и исправности всего газового оборудования. И в ряде случаев неполадки получится устранить только после выявления и корректировки количества воздуха, участвующего в реакции

А также знание необходимого расхода воздуха потребуется в следующих ситуациях:

• Выявлен перерасход газа, который не получается устранить с помощью регулировок, других манипуляций. Так как причиной может быть механический недожег. То есть процесс при котором подводится слишком большое количество воздуха, что тоже приводит к неполному сгоранию газа.
• Замечено частое изменение цвета «голубого» топлива во время горения — к примеру, на оранжевый, белый, красный, желтый. Это более сложные случаи, чем предыдущие, так как причиной может быть, как избыток воздуха, так и его недостаточное количество.
• Неустойчивого процесса горения газа. Например, если задействованы не все рабочие отверстия конфорки, горелки газового котла и т. д. А чистка перечисленных элементов конструкции не привела к улучшению, так как как в таких ситуациях точно придется подводить воздуха на порядок больше.

Несмотря на наличие различных причин расчет выполняется одинаково, согласно методике, изложенной выше.

Польза расчетов при обустройстве котельной

Вычисления количества воздуха, необходимого для эффективного окисления газа, необходимы в случаях обустройства топочной, установки, замены газового оборудования и других подобных.

Всегда следует помнить о том, что теоретические расчеты хороши только, когда их правильность подтверждена практикой. А в случае с количеством воздуха — представителями горгазов с газоанализаторами

И расчеты выполняются, но ситуация в каждом указанном случае усложняется тем, что для получения всех необходимых данных необходимо выполнить еще ряд вычислений.

К которым относятся расчеты:

• суммарного расхода воздуха — в помещение с газовым оборудованием необходимо поставлять воздух не только для процесса горения, но и для его проветривания (в СНиП II-35-76 четко сказано, что в помещениях, используемых в качестве топочных, ежечасно должны сменяться 3 объема воздуха);
• сечения вытяжного канала;
• сечения (-ий) отверстия (-ий) входных каналов;
• естественной тяги в предусмотренном вытяжном канале;
• фактической скорости воздушных масс в сечениях будущих воздуховодов;
• потерь давления на всевозможные местные сопротивления;
• размера окна, положенного в помещении с газовым оборудованием.

Кроме правильного обустройства вентиляции котельной, может понадобиться выполнение еще ряда процедур, к примеру, выполнение аэродинамического расчета.

При выполнении расчета следует помнить о том, что любые действия с газом представляют собой существенную опасность. Поэтому лучше доверить их выполнение специалистам

После чего вся полученная информация должна стать основой проекта замены, установки оборудования, перепланировки, который подается в местную газовую службу на утверждение. Где при выявлении ошибок документ могут отправить обратно составителю.

То есть комплекс процедур по исчислению всех необходимых значений достаточно сложен. Поэтому в случае с установкой, заменой, переносом оборудования с задачей справятся только немногие. Большинству владельцев помещений будет проще обратиться за помощью к специалистам. Которые не только выполнят необходимые математические действия, но и адаптируют расчеты к требованиям законодательства по обустройству топочных, систем вентиляции, дымоудаления, всех прочих. Которые изложены в СНиП II-35-76, а также в СНиП 2.04.08-87 и ряде других менее востребованных профильных документов.

Если в каком-то конкретном случае проект составлять не нужно, то расчеты, выполненные специалистом, исключат угрозу жизни, здоровью самого владельца газового оборудования, его близким и людям, проживающим рядом.

Кроме того, позволят избежать действий, трактующихся законодательством, как самовольное подключение к каким-либо газопроводам. За которые ст. 7.19 КоАП РФ предусматривает санкции в виде штрафа, размер которого 10-15 тыс. рублей. К примеру, так может произойти, если владелец помещения после выполнения расчетов, внесет в конструкцию системы отопления изменения.

Не нужно забывать то, что неудачный расчет количества воздуха или любой другой может сделать человека правонарушителем. За что придется расплачиваться, как минимум финансово. К примеру, если действия или бездействие приведут к нарушению правил, призванных обеспечивать безопасное использование любого газового оборудования, то в качестве штрафа придется расстаться с суммой денег в размере 1-30 тыс. рублей. О чем сказано в ст. 9.23 КоАП

После вычислений не стоит принимать необдуманного решения по замене газового оборудования, особенно с отличающейся мощностью. Если же так произошло, тогда стоит уведомить представителей газовой службы о выполненных действиях. Что поможет избежать штрафов.

А также не нужно воплощать сделанные теоретические расчеты ценой нарушений правил, норм изложенных в СНиП II-35-76, который регулирует сферу обустройства помещений, предназначенных для использования газового оборудования. Так как согласно ст. 9.23 КоАП даже за самые мелкие нарушения придется выложить 1-2 тыс. рублей.

Выводы и полезное видео по теме

Приложенный ниже видеоматериал позволит выявлять недостаток воздуха при горении газа без каких-либо расчетов, то есть визуально.

Рассчитать количество воздуха, необходимого для эффективного горения любого объема газа можно за считанные минуты. И владельцам недвижимости, оборудованной газовым оборудованием, следует об этом помнить. Так как в критический момент, когда котел или любой другой прибор будет работать неправильно, умение вычислять количество воздуха, нужное для эффективного горения, поможет выявить и устранить неполадку. Что, кроме того, повысит безопасность.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями и рекомендациями? Или у вас остались вопросы по расчету? Задавайте их в блоке комментариев, пишите свои замечания, принимайте участие в обсуждении.

Содержание кислорода в атмосфере. Информация для газоспасателей

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Заказать услугу

Качество воздуха, необходимого для поддержания жизненных процессов всех живых организмов на Земле, определяется содержанием в нем кислорода. Зависимость качества воздуха от процентного содержания в нем кислорода рассмотрим на примере рисунка 1.

Рис. 1 Процентное содержание кислорода в воздухе

Благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 1-2: такой уровень содержания кислорода характерен для экологически чистых районов, лесных массивов. Содержание кислорода в воздухе на берегу океана может достигать 21,9%

Уровень комфортного содержания кислорода в воздухе

Зона 3-4: ограничена законодательно утвержденным стандартом минимального содержания кислорода в воздухе для помещений (20,5%) и «эталоном» свежего воздуха (21%). Для городского воздуха нормальным считается содержание кислорода 20,8%.

Недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 5-6: ограничена минимально допустимым уровнем содержания кислорода, когда человек может находиться без дыхательного аппарата (18%).
Пребывание человека в помещениях с таким воздухом сопровождается быстрой утомляемостью, сонливостью, снижением умственной активности, головными болями.
Длительное пребывание в помещениях с такой атмосферой опасно для здоровья

Опасно низкий уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 7 и далее: при содержании кислорода 16% наблюдается головокружение, учащенное дыхание, 13% — потеря сознания, 12% — необратимые изменения функционирования организма, 7% — смерть.
Непригодная для дыхания атмосфера также характеризуется не только превышением предельно-допустимых концентраций вредных веществ в воздухе, но и недостаточным содержанием кислорода.
В связи с различными определениями, которые даются понятию «недостаточное содержание кислорода» газоспасатели очень часто допускают ошибки при описании газоспасательных работа. Это происходит, в том числе и в результате изучения уставов, инструкций, стандартов и других документов, содержащих указание на содержание кислорода в атмосфере.

Рассмотрим отличия в процентном содержании кислорода в основных регламентирующих документах.

1.Содержание кислорода менее 20%.
Газоопасные работы проводятся при содержании кислорода в воздухе рабочей зоны менее 20%.
— Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ (утв. Госгортехнадзором СССР 20 февраля 1985 г.):
1.5. К газоопасным относятся работы … при недостаточном содержании кислорода (объемная доля ниже 20%).
— Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ на предприятиях нефтепродуктообеспечения ТОИ Р-112-17-95 (утв. приказом Министерства топлива и энергетики РФ от 4 июля 1995 г. N 144):
1.3. К газоопасным относятся работы … при содержании кислорода в воздухе менее 20% по объему.
— Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55892-2013 «Объекты малотоннажного производства и потребления сжиженного природного газа. Общие технические требования» (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2013 г. N 2278-ст):
К.1 К газоопасным относят работы… при содержании кислорода в воздухе рабочей зоны менее 20%.

2. Содержание кислорода менее 18%.
Газоспасательные работы проводятся при содержании кислорода менее 18%.
— Положение о газоспасательном формировании (утверждено и введено в действие первым заместителем Министра промышленности, науки и технологий Свинаренко А.Г. 05.06.2003 г.; согласовано: Федеральный горный и промышленный надзор Российской Федерации 16.05.2003 г. N АС 04-35/373).
3. Газоспасательные работы …в условиях снижения содержания кислорода в атмосфере до уровня менее 18 об.% .
— Руководство по организации и ведению аварийно-спасательных работ на предприятиях химического комплекса (утверждено ОАК №5/6 протокол №2 от 11.07.2015 г.).
2. Газоспасательные работы … в условиях недостаточного (менее 18%) содержания кислорода…
— ГОСТ Р 22.9.02-95 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Режимы деятельности спасателей, использующих средства индивидуальной защиты при ликвидации последствий аварий на химически опасных объектах. Общие требования (принят в качестве межгосударственного стандарта ГОСТ 22.9.02-97)
6.5 При высоких концентрациях ОХВ и недостаточном содержании кислорода (менее 18%) в очаге химического заражения использовать только изолирующие СИЗ органов дыхания.

3. Содержание кислорода менее 17%.
Запрещается применение фильтрующих СИЗОД при содержании кислорода менее 17%.
— ГОСТ Р 12.4.233-2012 (ЕН 132:1998) Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Термины, определения и обозначения (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1824-ст)
2.87… атмосфера с дефицитом кислорода: Окружающий воздух, содержащий менее 17% кислорода по объему, в котором нельзя использовать фильтрующие СИЗОД.
— Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.4.299-2015 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Рекомендации по выбору, применению и техническому обслуживанию (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 июня 2015 г. N 792-ст)
B.2.1 Дефицит кислорода. Если анализ условий окружающей среды указывает на наличие или возможность дефицита кислорода (объемная доля менее 17%), то СИЗОД фильтрующего типа не применяют…
— Решение Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. N 878 О принятии технического регламента Таможенного союза «О безопасности средств индивидуальной защиты»
7) …не допускается использование фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания при содержании во вдыхаемом воздухе кислорода менее 17 процентов
— Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.4.041-2001 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Общие технические требования (введен в действие постановлением Госстандарта РФ от 19 сентября 2001 г. N 386-ст)
1 …фильтрующие средства индивидуальной защиты органов дыхания предназначенные для защиты от вредных для здоровья аэрозолей, газов и паров и их сочетаний в окружающем воздухе при условии содержания в нем кислорода не менее 17 об. %.