Основним напрямком прогресу в опалювальній техніці є максимально раціональне використання органічного палива. Зменшення споживання – пріоритетне загальноєвропейське завдання, спрямоване на дбайливе, ощадливе споживання «непоновлюваних» джерел енергії, з одного боку, і зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище – з іншої. Економічність систем опалення досягається як будівельними заходами, наприклад кращою теплоізоляцією будинків, так і впровадженням опалювальної техніки, що щонайкраще використовує теплоту згоряння органічного палива. Пристрій казана, у свою чергу, підлегло передачі тепла полум'я й продуктів згоряння теплоносієві для наступного транспортування до крапок споживання (наприклад, радіаторам). Очевидно, що для підвищення КПД казана температура продуктів згоряння (отходящих газів) на виході з казана повинна бути мінімальної. Для сучасних низькотемпературних казанів малої потужності в перехідний період року температура газів, що відходять, може становити 100-120 С, підвищуючись із ростом навантаження й температури котлової води до 140-200 С. При цьому, звичайно, потрібно враховувати й ту обставину, що температура газів, що відходять, у значній мірі залежить від наявності забруднень топлення (сажі), утворення відкладень на водяної поверхні котлового теплообмінника (накипу), що утрудняють процес теплопередачі й знижують КПД установки.

Вуглець і водень, що входять до складу палива, при його повному згорянні утворять з'єднання З2 і Н2ПРО (водяна пара). Спалювання 1 кг рідкого палива приводить до утворення 1,3 кг, а 1 м3 природного газу - 1,6 кг водяних пар. Опалювальний казан, сконструйований для примусової конденсації більшої частини водяних пар, що втримуються в газах, що відходять, називається конденсаційним. Така техніка одержує в Європі все більше поширення й відрізняється більше високим КПД, що досягає 109 % для газу й 101 % для рідкого палива при розрахунку по нижчій теплоті згоряння. Повне використання схованої теплоти паротворення дозволяє додатково одержати 1,5 кВт ч/кг при спалюванні рідкого палива й 1,3 кВт ч/м3 при спалюванні природного газу. Надалі буде розглядатися, в основному, низькотемпературна опалювальна техніка на прикладі казанів з вентиляторними пальниками (з надлишковим тиском у топленні) і газовими атмосферними пальниками, оскільки конденсаційні казани в Росії застосовуються досить рідко.

Однак якщо при опаленні використовується двоконтурна система, що додатково постачає гарячою водою для побутових потреб, тільки зм'якшення води недостатньо.

Сучасна опалювальна техніка виходить із того, що казан працює не постійно, а тільки тоді, коли це дійсно необхідно. Розігрів поверхонь казана й димоходу до певної температури завжди супроводжується утворенням конденсату, кількість якого залежить від того, наскільки швидко відбудеться підвищення температури цих поверхонь у пусковій фазі роботи. Температуру конденсації вологи, що втримується в газах, що відходять, визначають вид палива, надлишок повітря для горіння й пов'язана з ним концентрація З2 у продуктах згоряння. Приміром, при спалюванні газу й концентрації З2 9,5 % концентрація водяних пар складе 15,7 % про., а температура крапки роси – близько 55 °С. Існує закономірність, відповідно до якої температура крапки роси тим вище, чим більше зміст водню в паливі. Звичайними на практиці є наступні орієнтовні значення: для природного газу 50–55 °С, для рідкого палива близько 45 °С, для вугілля – приблизно 25 °С, для деревини – орієнтовно 30–50 °С, залежно від вологості палива.

конденсат, Що Утвориться, має кислі властивості. При спалюванні газу водневий показник рН становить, як правило, 3–4 ед., для рідкого палива значення перебувають у межах 1,8–3,7. Це обумовлено змістом у ньому сірки, що утворить при горінні диоксид сірки SO2, у ході подальшої реакції частково доокисляющийся до триоксида SO3. При з'єднанні з водяними парами триоксид сірки утворить сірчану кислоту, що визначає настільки низькі значення рН. Крапка роси пар сірчаної кислоти завжди перебуває вище крапки роси водяних пар, тому конденсація пар кислоти відбувається при значно б'ольших температурах поверхонь газового тракту котельної установки. Величина цієї температури показує лише крапку, нижче якої починається процес конденсації, досягаючи максимуму при температурах на 20–30 °С нижче. Кількість кислоти, що утвориться, перебуває в залежності й від частки диоксида сірки, що утворить триоксид, що, у свою чергу, визначається в основному кількістю летучих часточок сажі й забруднень у газах, що відходять, виступаючих своєрідними «ядрами» процесу перетворення. В оцінках звичайно виходять із того, що від 0,5 до максимум 2 % диоксида сірки перетворяться в триоксид.

Для невеликих опалювальних установок важливим є та обставина, що вони звичайно експлуатуються в переривчастому (непостійному) режимі. Як правило, за час кожної перерви значна частина контактуючих із продуктами згоряння поверхонь устигає охолонути нижче температури крапки роси. Кожний пуск знову приводить до утворення деякої кількості кислоти. Наступний прогрів супроводжується підвищенням концентрації сірчаної кислоти, що вже перебуває, наприклад, у каналі димоходу, оскільки температура кипіння кислоти становить 338 °С и її випар при менших температурах практично не відбувається. Концентрована сірчана кислота до того ж дуже гигроскопична. У літні місяці для процесу корозії може бути досить водяних пар, що вже втримуються в повітрі. У реакціях із залізом сірчана кислота бере участь, скоріше, як каталізатор процесу, що триває доти, поки зберігається надходження вологи.

Ні чорна сталь, ні чавун не є стійкими матеріалами в такому середовищі. Збиток від корозії цього виду у випадку її виникнення спостерігається, як правило, після тривалої експлуатації казана. У чавунних казанах з більше товстими стінками процес корозії може тривати трохи довше до його виходу з ладу. Тому в низькотемпературних казанах намагаються запобігти або звести до мінімуму утворення конденсату, що викликає корозію поверхонь нагрівання, шляхом оптимізації гідравлічної схеми казана (наприклад, технологія Thermostream фірми Buderus) або за допомогою заходів щодо підвищення температури зворотної води на вході в казан і підтримці мінімальної температури котлової води. Ще одну небезпеку при використанні рідкого й твердого палива представляє сажа, що практично завжди, навіть при ретельному настроюванні установки, утвориться в більших або менших кількостях. Якщо утворення сажі велике (наприклад, внаслідок неповного згоряння палива через неправильне або некваліфіковане настроювання пальника), вона відкладається протягом усього газоходного тракту (від внутрішніх поверхонь казана до устя димоходу) і може згодом запалюватися в місцях свого скупчення.

Традиційно застосовувані для будівництва димарів кам'яні матеріали піддаються в таких умовах надмірним навантаженням. Найчастіше завищені розміри перетину при недостатній теплоізоляції спричиняються невисоку швидкість руху продуктів згоряння і їхнє переохолодження з утворенням конденсату, що приводять до перезволоження стінок димоходу й ушкодженню обробки з боку внутрішніх приміщень, а в районі оголовка - до його поступового руйнування через попеременного замерзання й відтавання вологи. У випадках загоряння сажі в каналі, виконаному з кам'яних матеріалів, його стінки часто не витримують значних теплових навантажень із утворенням наскрізних тріщин, що порушують щільність димоходу.

До матеріалів, що добре зарекомендували себе при роботі в таких умовах, ставляться високолеговані нержавіючі сталі аустенітного класу марок 1.4404 і 1.4571 по DIN 17440. Їхнє позначення по ASTM і хімічний склад наведені в табл. 1. Наприклад, фірма Jeremias застосовує сталь марки 1.4571 для виготовлення елементів одностінні й внутрішньої труби двустенних димоходів, що контактують із продуктами згоряння, марки 1.4436 для виробництва гнучких одне- і двошарових димоходів і марки 1.4301 - для виготовлення зовнішньої оболонки двустенних теплоизолированних димоходів, що піддається лише атмосферним впливам. Такі димоходи ставляться до вологостійких, тобто конденсат, що утвориться в них, не викликає їхнього ушкодження. Це дозволяє виробникові надавати на свої системи гарантію в 10 років.

При цьому варто пам'ятати, що в деяких ситуаціях корозії піддаються й нержавіючі сталі. Її можуть викликати з'єднання галогенів, що втримуються в повітрі для горіння. Джерелом їхньої появи можуть бути, наприклад, розчинники, аерозолі, будівельні лаки, фарби, клеї та інші засоби, застосовувані в господарстві. Образующиеся в полум'ї галогеноводороди при охолодженні продуктів згоряння конденсуються у вигляді соляної й плавикової кислот. Випар соляної кислоти вкрай утруднено через високу (110 °С) температури кипіння, який стінки димоходу, як правило, не досягають. Кислота не витрачається в процесі корозії, будучи каталізатором хімічних реакцій. Її концентрація може підвищуватися до 20 %, так що навіть однократне проникнення з'єднань галогенів у повітря для горіння згодом неминуче приводить до збитку.

Таким чином, питання проектування й експлуатації димарів вимагають обліку всіх можливих найгірших умов роботи. Характеристики сучасного опалювального встаткування пред'являють до димоходів підвищені вимоги. Пристрій димарів з нержавіючих сталей спеціальних марок гарантує тривалу й економічну роботу опалювальних установок.

За матеріалами dom.ustanovi.ru