Хуан Антонио Самаранч
председатель международного олимпийского комитета

Теплотехнический расчет камина заключается в сочетании работы двух основных элементов - топливника и вертикального дымохода. Топливником камина называется камера, в которой одновременно сжигается топливо и осуществляется лучистый теплообмен между зоной горения и ограждающими стенками топки. Горение топлива с одновременным лучистым теплообменом со стенками топки имеет место во многих тепловых устройствах. Однако тепловой процесс в топливнике (далее топка) камина имеет существенные отличия. Эти отличия: сжигание топлива производится в ограниченном топочном объеме и соответственно с малой толщиной излучающего слоя газов; в топке камина доля лучистой составляющей резко падает в связи с тем, что в зоне сгорания существенно снижена температура из-за значительного коэффициента избытка воздуха; камин с лицевой стороны открыт в отапливаемом помещении; таким образом, часть лучистого тепла передается непосредственно во внешнюю среду. Эти обстоятельства очень важны при расчете и выборе конструкции камина. Практически механизм камина выглядит так. На поду открытого топливника сжигается твердое топливо (дрова, торф, уголь). Слой горящего твердого топлива имеет температуру 800 - 850°С и при этом излучает тепло по всем направлениям. Часть излучения, попадающая в открытый проем непосредственно используется для обогрева жилища. Другая часть, сначала попадающая на заднюю и боковые стенки, затем переизлучается ими в помещение. При переизлучении в помещение передается мелкий тепловой поток по сравнению с прямой отдачей (примерно в два раза). Задняя и боковые стенки выполняют при этом роль вторичных косвенных излучателей. Наконец, излучение, направленное вверх, попадает на наклонные стенки отводящего вертикального дымохода и, после многократных переизлучений, теряется в окружающей среде. Существенной особенностью камина является то, что при работе в него засасывается практически больше воздуха, чем теоретически необходимо для горения.

Если камин имеет дымоход определенного сечения, то при малых величинах коэффициента избытка воздуха объем отходящих газов становится наименьшим и соответственно аэродинамическое сопротивление уменьшается - возможна остановка тяги при отсутствии подсоса воздуха извне. Если во время интенсивного горения (чрезмерная загрузка, направленный сквозняк) температура отходящих газов становится максимальной, то располагаемый гидростатический напор при этом резко увеличивается и становится максимальным, следствием чего может быть отклонение от нормального режима работы камина. В верхней зоне топки камина устанавливается большее разрежение, под действием которого в проем будет подсасываться дополнительное количество воздуха. За счет увеличения объема продуктов сгорания возрастет сопротивление дымохода, а с учетом снижения температуры газов уменьшится располагаемый напор. В результате при некотором расходе газов возникнет равенство аэродинамического сопротивления и располагаемого температурного напора. В камине можно различить два потока воздуха: один, непосредственно использующийся для горения, и второй избыточный транзитный, который смешивается с продуктами сгорания перед их поступлением в вертикальный дымоход. Слой горящего топлива излучает тепло в помещение, За счет отдачи тепла продукты сгорания охлаждаются. Далее охлажденные в результате излучения продукты сгорания смешиваются со вторым потоком воздуха, подсасываемым из помещения, после чего направляется в дымовую трубу.