Вы здесь

Расчет дымовой трубы с естественной тягой


Расчет дымовой трубы: ищем высоту и диаметр сечения

Прежде чем приступать к монтажу дымохода, надо провести проектные работы, включающие в себя расчет дымовой трубы и подбор материала, из которого дымоход будет изготовлен. В промышленных масштабах все расчеты целесообразнее доверить профессионалам, а в масштабах частного строительства можно ограничиться своими силами.

Стандартный дымоход

Виды дымоходов

Дымоходы предназначены для отведения дыма и вредных для человека продуктов горения от печи или иного отопительного устройства за пределы помещения. В любом дымоходе тяга дымовой трубы, образуемая в процессе наполнения последней газами должна производиться естественным образом, то есть без применения дополнительных приспособлений.

В настоящее время дымоходы изготавливаются:

  • из кирпича. Для такого дымохода дополнительно сооружается прочный фундамент. В состав соединительной смеси, применяемой для кладки кирпича, желательно добавлять известь. Это позволит избежать излишнего скопления конденсата, способного разрушить стенки изделия;

Дымоотвод из кирпича пользуется большой популярностью

  • из сэндвич труб, произведенных из двух слоев металла, между которыми проложен утеплитель. В большинстве случаев для изготовления сэндвич труб применяется нержавеющая сталь, а в качестве утеплителя используется базальт;

Сэндвич трубы имеют слой утеплителя внутри

  • из керамики. Такие дымоходы отличаются высокой прочностью, но и большой стоимостью. Поэтому применяются для обустройства промышленных дымоходов. Из-за большого веса керамический дымоход, так же как и кирпичный требует изготовления дополнительного фундамента;

Дымоходы из керамики обладают довольно высокой стоимостью

  • из полимера. Такой дымоход не может подвергаться воздействию слишком больших температур, поэтому может применяться для отведения вредных веществ от газовых колонок и небольших котельных. Полимерный дымоход отличается высокой прочностью при небольшой стоимости и легкости установки.

Изделие из полимера легче устанавливать

В некоторых случаях материалы для изготовления дымоходов могут комбинироваться. Например, полимерный дымоход обложен кирпичам.

Комбинированный из полимера и кирпича дымоход

Основные параметры расчета дымовой трубы

Чтобы вычислить размеры дымовых труб, состоящие из высоты дымохода и диаметра поперечного сечения надо знать основные параметры используемого отопительного прибора.  Найти необходимые значения можно в сопроводительной документации приобретаемого оборудования.

Расчет высоты дымохода

Высота дымовой трубы влияет на работоспособность приборов отопления. Минимальный размер дымохода (по основополагающим документам – СНиПам) составляет 5 м. Если дымоход меньше указанной величины, то устройством не будет вырабатываться необходимая естественная тяга. Однако слишком большой высоты дымоходы делать не рекомендуется. В этом случае тяга дымовой трубы также снижается за счет медленного прохождения и остывания дыма.

Расчет тяги дымовой трубы применяется для строительства промышленных дымоходов, причем подразумевает сложнейшую систему расчетов. Для частного небольшого строения этот показатель ничтожен.

В частных домах расчет высоты дымовой трубы основывается на следующих правилах:

  1. общая длина дымовых труб должна составлять от основания до конечного грибка более 5 м;
  2. если дымоход выходит на плоскую крышу, то он должен возвышаться над ней на 500 мм;

Схема расположения дымохода на плоской кровле

  1. если на скатной крыше дымоход выводится не далее 1,5 м от крышного конька  или если на крыше есть дополнительное ограждение, то окончательное звено трубы должно быть выведено на 500 мм за уровень самой высокой конструкции;
  2. если на скатной крыше дымоход располагается в пределах 1,5 – 3 м от свода крыши, то высота дымоотводящей трубы должна быть с ним на одном уровне;
  3. если на скатной крыше дымоход выводится на расстояние более 3 м от крышного конька, то высота трубы должна рассчитываться таким образом, чтобы горизонтальная линия уровня конька крыши и линия, соединяющая конек крыши с дымовой трубой образовывали угол, приблизительно равный 10º.

Схема для расчета высоты дымоходной трубы

Следует отметить, что располагать дымоходную трубу нельзя вблизи мансардных окон, дверей и так далее. Это может повлечь попадание искр в строение, особенно при сильном ветре и привести к возгоранию.

Расчет сечения дымоходной трубы

Чтобы рассчитать диаметр дымовой трубы потребуется:

  1. определить количество топлива, сжигаемого в отопительном приборе за 1 час. В большинстве случаев этот параметр указывается в характеристике, прилагаемой к отопительному оборудованию при покупке. Самостоятельный расчет этого показателя представлен ниже;
  2. температурный показатель газа, располагающегося на входе в дымоход. Параметр можно найти в дополнительной характеристике оборудования. В большинстве случаев он принимается равным 150ºС — 200ºС;
  3. скорость прохода газа в дымовой трубе составляет 2м/с;
  4. высота дымохода;
  5. показатель естественной тяги принимается равным 4 Па на 1 м дымохода.

Таким образом, сечение дымовой трубы зависит исключительно от количества топлива, сжигаемого при работе оборудования.

При расчете диаметра дымохода надо пользоваться формулой площади круга (где π — число «пи»):

F=(π*d²)/4

Исходя из указанной формулы, получаем:

d²=4*F/π

Чтобы вычислить площадь сечения трубы надо определить объем газов, располагающихся на входе в дымоходную трубу. Этот параметр зависит от количества расходуемого топлива и рассчитывается по формуле:

Vгаза=B*Vтоплива*(1+t/273)/3600, где

  • В – количество топлива в килограммах, которое сжигается за 1 час времени (кг/час);
  • Vтоплива – табличный коэффициент, зависящий от вида топлива (найти его можно в ГОСТе № 2127 или в таблице ниже);
  • t – температура газа, зафиксированная на выходе из трубы (также приведена в таблице).

Значения табличных коэффициентов

Площадь сечения (F) находится как отношение V газа к скорости движения газов в трубе (W), то есть

F=Vгаза/W

Отсюда:

d²=(4*Vгаза)/π*W

Например, для отопления сооружения в течение часа требуется 10 кг дров, влажность которых приблизительно составляет 25%. Поправочный коэффициент на такой вид топлива, исходя из вышеуказанной таблицы, равняется 10. Температура газа, зарегистрированная на выходе в дымоходную трубу, принимается равной 150ºС.

Тогда расчет дымовой трубы котельной будет следующим:

  1. 1+150/273=1,55
  2. Vгаза=10*10*1,55/3600=0,043
  3. d²=(4*0/043)/3,14*2=0,027
  4. d=0,165

То есть при определенных условиях диаметр дымоходной трубы должен быть не менее 165 мм.

Для того чтобы не осложнять обустройство дымохода сложными расчетами, можно воспользоваться разработанными специалистами нормативами:

  • для обогревательного оборудования, мощность которого составляет менее 3,5 кВт подойдет дымоход, размеры которого не менее 0,14*0,14м;
  • если заявленная мощность отопительного котла находится в границах 3,5 кВт – 5 кВт, то параметры дымовой трубы должны быть не менее 0,14*0,20 м;
  • если для обогрева помещения используются приборы мощностью от 5 кВт до 7 кВт, то сечение применяемой дымоходной трубы не должно составлять менее 0,14*0,27 м.

Таким образом, при выборе материала изготовления дымохода, так же как и при расчете необходимых для его строительства параметров надо опираться на мощность отопительного прибора. Чем больше его мощность, тем больше и надежнее должен быть дымоход. Если параметры прибора неизвестны, и вычислить нужные величины самостоятельно не получается, то необходимо прибегнуть к помощи квалифицированных специалистов. Любая ошибка в расчетах может привести к неработоспособности дымохода или к неполному выведению вредных веществ из жилого помещения.

vse-o-trubah.ru

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: формулы и примеры

Печь или камин неспроста называют «сердцем дома». Но приручение огня внутри жилой постройки предполагает целый ряд действий и длинный свод правил. Ведь любые ошибки в проектировании дымохода обходятся слишком дорого, начиная с удушливого дыма внутри помещения и заканчивая пожаром. И чаще всего все начинается с нарушения тяги и разрушения стенок дымохода, а затем возгораются прилегающие строительные конструкции.

Сегодня выполнение расчетов высоты дымовой трубы зачастую производят через специальные программы, хотя опытные специалисты обязательно проверяют полученные значения вручную, при помощи формул, с которыми есть смыл познакомиться ради душевного спокойствия.

Они не сложны, для их понимания достаточно школьных знаний геометрии и умения подставлять значения в нужное место. А мы, в свою очередь, постараемся объяснить вам, почему так важен каждый показатель для определения высоты дымоходной трубы, и как именно он на нее влияет.

Расположение дымохода и направление ветра: как не допустить завихрений

Согласно всем строительным нормам и правилам, дымоход должен возвышаться над кровлей на определенном расстоянии. Это необходимо для того, чтобы воздуха на выступающих частях крыши ввиду завихрений не вызывал обратную тягу.

Обратную тягу воочию можно встретить в виде дыма, который валит из камина прямо вовнутрь помещения. Но и лишняя высота дымохода тоже не нужна, иначе тяга станет слишком сильной и тепла от такого камина не дождаться: дрова будут испепеляться, как спичка, не успевая давать жар.

Вот почему так важно рассчитать высоту дымоходной трубы максимально точно, в особенности учитывая направление действующих на местности ветров:

Если труба оказалась расположенной слишком близко к густым деревьям или высокой стене, ее необходимо нарастить асбестоцементной или стальной трубой.

В этом видео вы также найдете ценные советы по устройству дымохода и решения проблем с его высотой:

Сила тяги: как добиться идеального сгорания топлива

На саму силу тяги оказывают воздействие сразу несколько важных факторов:

  • материал изготовления дымохода;
  • высота фундамента над уровнем моря;
  • температура дымовых газов на выходе из печи;
  • форма поперечного сечения дымоходной трубы;
  • гладкость или шероховатость внутренней поверхности;
  • нарушение внутренней герметичности дымохода;
  • температура и влажность наружного воздуха;
  • вентиляция помещения с котлом или печью;
  • полнота сгорания топлива;
  • степень загрязнения котла (или печи) и дымохода;
  • тип используемой горелки (модуляционная она или дискретная).

Первым делом вам нужно определить величину статической тяги дымохода, а измеряется в величине ∆p [Па]. Вот формула для расчета:

h[м]=(∆p·Tp·Tн)/(3459·(Tp-1,1·Tн))

Тр – это средняя температура в трубе, а Тн – наружная температура. Измеряют ее по умолчанию в градусах по шкале Кельвина, но можно указать и по Цельсию, добавив +273.

Вычислить среднюю температуру не сложно. Обычно ее сообщают в технических данных к котлу, но важно также учитывать охлаждение. Это 1 градус на каждый метр кирпичной трубы, 2 градуса на метр стальной изолированной и 5 градусов на неизолированной.

При этом значение наружной температуры желательно брать то, что характерно для лета как самого проблемного времени для тяги:

Сделайте аэродинамический расчет и узнаете точную необходимую высоту и диаметр дымовой трубы. Сама по себе величина тяги означает разницу плотностей воздуха и дымового газа, умноженные на высоту дома. Именно 5 метров дымохода обеспечивают разрежение и тягу для дыма.

Но что делать, если высоту трубы уже выше ставить нельзя, а тяга по определенным причинам еще недостаточна? Такое нередко бывает, когда дымовые газы остывают слишком быстро, особенно в холодное время года. Тогда для восстановления тяги нужный участок трубы просто утепляют.

Также помните, что реальная тяга всегда меньше статической из-за сопротивления движения газов внутри стенок трубы. Чем уже проходное сечение дымохода, и чем больше в нем изгибов, горизонтальных участков и тому подобное – тем хуже будет тяга, ведь на тягу влияет потеря давления по всей длине трубы.

Еще одна проблема, связанная с высотой дымохода, заключается в холодном воздухе из камина. Так, когда он не работает, из него выпускают холодный воздух с улицы. Происходит это тогда, когда оголовок дымохода находится ниже окончания вентиляционной вытяжки, или когда мансарда слишком большая и плохо утеплена.

Проектирование дымохода в зависимости от конфигурации отопления

Идем дальше. Какие дымоходы сегодня устанавливают чаще всего? Это кирпичные, керамические и из изолированной и неизолированной стали.

И в первую очередь, при проектировании дымохода, вычисляют его его минимальные показатели пропускной способности. Если здесь допустить ошибки, дымовые газы станут скапливаться внутри трубы и доставлять немало проблем.

Общая схема расположения дымохода выглядит так:

Если температура отходящих газов невысока, как у современных низкотемпературных котлов, тогда в верхней части дымохода устанавливают так называемые электрические дымососы.

Они представляют собой небольшой вентилятор с лопастями. Такое устройство принудительно убирает продукты сгорания из трубы, усиливая, тем самым, силу тяги. И тогда сила тяги уже не влияет напрямую на высоту дымохода, ведь ее добиваются другим способом, а не «ловлей ветра».

Если дополнительного приспособления нет, тогда ветер ловить все-таки придется. И в этом случае нужно отталкиваться от имеющейся мощности котла, печи или камина, которые можно узнать из технической документации. Она выражается в том количестве топлива, которое сжигают за один час работы.

Если количество объема топлива известно, тогда объем газов рассчитывают по такой формуле:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600

Результат получится в м3/с. Это – скорость движения газов в трубе. Сечение трубы вычисляем уже по такой формуле:

F = π∙d²/4

И полученное значение определяют в м2. Это – площадь сечения дымохода, а диаметр рассчитывают по формуле:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600

Остальные характеристики почти одинаковы у большинства отопительных приборов. Так, скорость выхода газов в дымоходе обычно не меньше, чем 2 метра в секунду, а температура газов на входе в трубы – от 150 до 200 градусов.

Также стандартный напор газов на 1 метр – не менее, чем 0,4 мм Н2О, или 4 Па:

Поэтому, согласно СНиП, высота дымовой трубы от колосника должна составлять не менее 5 метров.

Воспламеняемость кровли: когда искра приводит к беде

Имеет значение также сам кровельный материал, а именно – его горючесть. Так, при пожаробезопасном покрытии высоту трубы следует увеличить на 1-1,5 метра, чтобы искры не долетали до кровли:

Зависимость высоты дымохода от других элементов кровли

Большое значение также имеет то, насколько близко сам дымоход расположен к коньку кровли, парапету или других его элементов:

Итак, что касается возвышения дымовых труб над крышей, существуют такие правила:

  1. Не меньше, чем 1,2 метра над плоской кровлей.
  2. Не меньше, чем 50 см над коньком кровли, если труба расположена до 1,5 метра от конька.
  3. Не ниже уровня конька, если труба расположена от 1,5 до 3 м от конька.
  4. Не ниже линии, которую можно провести от конька вниз к горизонту под углом 10 градусов, если труба расположена от конька более 3 метров.

При этом дымовой канал должен находиться от других элементов строения на определенном расстоянии, минимум:

  • 150 мм для труб с изоляцией;
  • 500 мм для труб без изоляции.

Минимальная разрешенная высота трубы – 50 см. Но это слишком низкие трубы, которые разрешено ставить только на плоских крышах без каких-либо выступов. Если же крыша с более сложной конфигурацией, придется повозиться и учесть все выступающие части.

Так, если все эти части находится на расстоянии от 1,5 метров от самой трубы, тогда трубе достаточно быть просто выше, чем все эти элементы. Если они ближе, чем 1,5 метров, тогда дымоход должен превышать их высоту минимум на 59 см:

Расположение выхода дымохода из дома

Существуют также свои правила монтажа дымохода через крышу и стену. Вот пример монтажа трубы прямо через кровлю:

Выдержать высоту дымохода в 5 метров от колосника топки до верхнего среза трубы не сложно, если был построен одно- или двухэтажный дом. Но проблемы возникают, если камин был установлен на верхнем мансардном этаже – здесь недостаточна высота потолка и чердака.

Немного по-другому происходит монтаж дымохода через стену дома или бани:

Отметим, что печи к дымоходам следует присоединять при помощи дымоходных труб длиной не более 0,4 м.

Вопросы экологии для промышленных зданий

Одним словом, пропускная способность дымоходной трубы должна обеспечить беспрепятственное прохождение дыма и его выход в атмосферу. Причем здесь немаловажен и экологический момент, а именно, правильно ли продукты сгорания топлива рассеиваются в атмосфере.

Так, при строительстве коммерческих и заводских предприятий учитывают определенные санитарные нормы. А они зависят от погодных условий местности, типичной скорости потока масс воздуха, рельефа ландшафта и многих других факторов.

Итак, какое значение получилось у вас и равно ли оно точно 5 метрам?

krovgid.com

Дымовая труба: расчет высоты и сечения, проверка уровня тяги, правила и онлайн-калькулятор

Одно из важнейших требований обеспечения безопасности эксплуатации твердотопливного отопительного оборудования – это правильная организация отведения продуктов сгорания. С тем расчетом, чтобы они своевременно и полностью выходили наружу, не проникая в помещение, и уступали место притоку свежего воздуха, необходимого для непрерывного горения топливной закладки. Нарушение этих правил приводит, в лучшем случае, к неэффективной работе печи или котла. Но гораздо страшнее – это вероятность отравления угарным газом или же возникновение пожароопасной ситуации.

Дымовая труба: расчет высоты и сечения

В настоящей статье мы не станем рассматривать возможные варианты возведения дымоходных труб – об этом немало информации в других публикациях нашего портала. Разговор пойдет об основных параметрах трубы – ее сечении, обеспечивающем своевременный отвод продуктов сгорания с оптимальной скоростью, и высоте, обеспечивающей создание необходимой естественной тяги.

Итак, тема сегодняшнего разговора — дымовая труба: расчет высоты и сечения, обоснования и удобные онлайн-калькуляторы.

Почему рассматриваются именно твердотопливные приборы?

Всё просто – с ними в этих вопросах всегда больше проблем, если сравнивать с газовыми. Поясним почему:

  • Прежде всего, газовые отопительные приборы – это практически всегда изделия заводского производства. То есть обязательно имеют патрубок определенного сечения для подсоединения к дымоходу. Оговаривается площадь сечения канала и в технической документации модели. То есть все довольно просто – ни на одном из участков уходящего вверх дымохода зауживать канал не допускается.

Котлы или печи заводской сборки всегда имеют патрубок для подключения дымохода. То есть проблема с сечением дымохода уже не стоит – оно должно быть не меньше указанного в технической документации.

  • Температура выходящих в дымоход продуктов сгорания газа несоизмеримо меньше, чем у образующихся при сгорании древесины или иного твёрдого топлива.
  • Трудно сравнить и объёмы образующихся при сгорании «голубого» и твердого топлива газовых смесей. Разница здесь – весьма существенная!

А вот твердотопливные отопительные приборы, печи или котлы, очень часто создаются самостоятельно. Или же достаются «в наследство» от бывших владельцев дома. И вот здесь никогда не лишней будет проверка параметров подключённого к такому прибору дымохода.

Впрочем, то, что касается высоты трубы и проверки тяги – наверное, можно в полной мере отнести и к газовому отопительному оборудованию. Сечение-то известно, но остальное проверить не помешает.

Но начнем именно с сечения.

Как рассчитать площадь сечения дымовой трубы?

Существует несколько методик расчета оптимального сечения. Например, от размеров топочной камеры очага или от площади поддувального окна печи. Но в этой публикации внимание будет сконцентрировано на той методике, которая основана на оценке объема образующихся в процессе сгораний дымовых газов.

Горение древесины и другого твёрдого топлива всегда сопровождается весьма значительным дымообразованием. И дымоходная труба должна быть в состоянии своевременно отводить эти объемы наружу.

На основе расчётов и опытов специалистами давно уже составлены таблицы, из которых можно получить информацию об удельном дымообразовании для разных типов твердого топлива. То есть какой объем продуктов сгорания образуется при сжигании, скажем, одного килограмма дров, угля, торфа и т.п.

Приведем и мы такую таблицу (в сокращенном варианте). В ней, помимо удельного дымообразования, показаны калорийность топлива (количество тепла, выделяемого при сжигании одного килограмма) и примерная температура продуктов сгорания на выходе из дымоходной трубы. Первая из указанных характеристик нас в заданный момент особо не интересует — просто дает общее представление об эффективности топлива. А вот температура, да, понадобится для расчетов.

Тип топливаУдельная калорийность топлива, кКал/кг, усредненноУдельный объем выделяемых продуктов сгорания от сжигания 1 кг, м³Рекомендуемая температура на выходе из дымохода, °С
Дрова со средним уровнем влажности - 25%330010150
Торф кусковой (россыпью), воздушной просушки, со средним уровнем влажность не выше 30%300010130
Торф - брикеты400011130
Уголь бурый470012120
Уголь каменный520017110
Антрацит700017110
Пеллеты или древесные топливные брикеты48009150

Как видите, объемы впечатляют. Даже дающие минимальную дымность типы топлива – это уже около 10 кубометров на каждый сожженный килограмм. Значит, просто из соображений физики и геометрии сечение дымоходного канала должно быть в состоянии постоянно отводить эти немалые объемы наружу.

От этого и «пляшем» при расчёте.

Объем продуктов сгорания, выделяемых при сжигании твёрдого топлива в течение часа можно определить по следующей формуле (с учетом температурного расширения газов).

Vgч = Vуд × Мтч × (1 + Тд/273))

Vgч — объем продуктов сгорания, образующийся в течение часа.

Vуд — удельный объем образующихся продуктов сгорания для выбранного типа топлива, м³/кг (из таблицы).

Мтч — масса топливной закладки, сгораемой в течение одного часа. Обычно находится отношением полной топливной закладки ко времени ее полного прогорания. Например, в печь загружается разом12 кг дров, и они прогорают за 3 часа. Значит, Мтч = 12 / 3 = 4 кг/час.

Тд — температура газов (℃) на выходе из дымоходной трубы (из таблицы).

273 — константа, для приведения температурных параметров к шкале Кельвина, использующейся в термодинамических расчетах.

Так как единица времени в нашей системе исчисления —  секунда, то узнать объем, получающийся за секунду, несложно – результат просто делится на 3600:

Vgс = Vgч / 3600

Чтобы узнать площадь сечения канала, который гарантированно пропустит через себя этот объем при определенной скорости движения газов, надо найти их отношение

Sc = Vgс / Fд

Sc — площадь поперечного сечения канала дымохода, м².

Fд — скорость потока газов в дымоходной трубе, м/с

Несколько слов об этой скорости. Для отопительных приборов и сооружений бытового класса обычно стремятся остановиться в диапазоне от 1,5 до 2.5 м/с. При такой, с одной стороны – невысокой скорости не наблюдается значительного сопротивления потоку, не возникает сильных завихрений, тормозящих движение газов. Минимизируются тепловые потери, снижается до нормальных величин температура газов на выходе из трубы. Вместе с тем, скорость в достаточной степени большая для того, чтобы уменьшить образование конденсата и оседание золы на внутренних стенках канала.

Если найдено сечение (а это – минимальная его величина), то по известным геометрическим формулам можно найти или диаметр для трубы круглого сечения, или длину стороны – при квадратном сечении, или подобрать длины сторон при прямоугольном.

Ниже предложен калькулятор, который до предела упростит проведение этих вычислений. В нем необходимо указать тип топлива, примерный расход его расход (точнее, массу и время прогорания полной загрузки) и ожидаемую скорость потока газов в дымоходе. Остальное программа выполнит сама.

Итоговый результат показывается в трех представлениях:

— минимальный диаметр для круглого сечения;

— минимальная длина стороны для квадратного сечения;

— площадь сечения, по которой можно, например, подобрать размеры сторон для прямоугольного сечения.

Калькулятор расчета параметров сечения дымоходной трубы

Перейти к расчётам

Высота дымоходной трубы.

Здесь нам удастся обойтись без сложных расчетов.

Да, конечно, существуют довольно громоздкие формулы, по которым с большой точностью можно рассчитать оптимальную высоту дымовой трубы. Но они становятся действительно актуальными при проведении проектирования котельных или иных промышленных установок, где оперируют совершенно другими уровнями мощности, объемами потребляемого топлива, высотами и диаметрами труб. Тем более что в эти формулы включена еще и экологическая составляющая по выбросу продуктов сгорания на определенную высоту.

Нет никакого смысла приводить эти формулы здесь. Практика показывает, и это еще, кстати, оговорено в строительных нормах, что для любого из теоретически возможных в частном доме твердотопливного прибора или сооружения будет достаточно дымоходной трубы (с естественной тягой) высотой не менее пяти метров. Можно встретить рекомендации ориентироваться все же на показатель в шесть метров.

При этом имеется в виду именно перепад высот между выходом из прибора (для печей часто считают – от колосниковой решетки) до верхнего обреза трубы, без учета надетого зонта, флюгарки или дефлектора. Это важно для тех дымоходов, на которых имеются горизонтальные или наклонные участки. Повторим – не общая длина используемой трубы, а только разница высот.

Высота дымохода – это именно разница высот между его входом и выходом, а не общая длина трубы, на которой могут быть горизонтальные или наклонные участки. Кстати, следует всегда стремиться к минимизации количества и длины подобных участков.

Итак, минимальная длина понятна – пять метров. Меньше – нельзя! А больше? Конечно, можно, и бывает даже — нужно, так как могут вмешаться дополнительные факторы, обусловленные спецификой здания (банально – высота дома) и расположением оголовка трубы относительно кровли или соседствующих объектов.

Это обусловлено и правилами противопожарной безопасности, и тем, что оголовок трубы не должен попасть в так называемую зону ветрового подпора. Если этими правилами пренебречь, то дымоход станет крайне зависимым от наличия, направления и скорости ветра, и в ряде случаев естественная тяга через него может вовсе пропасть или смениться на обратную («опрокинуться»).

Правила это – не столь сложны, и с их учетом уже можно точно намечать высоту дымоходной трубы.

Основные правила расположения дымовых труб относительно элементов крыши здания

  • Прежде всего, через какую бы крышу дымоход ни проходил, обрез трубы не может быть ближе 500 мм от кровли (скатной или плоской – неважно).
  • На крышах сложной конфигурации, или на кровле, соседствующей со стеной или другим объектом (скажем, краем кровли другого здания, пристройки и т.п.), зона ветрового подпора определятся линией, проведенной под углом в 45 градусов. Обрез дымохода должен быть выше этой условной линии не менее, чен на 500 мм (на верхнем рисунке – левый фрагмент)..
  • Такое же правило, кстати, действует и тогда, года рядом с домом находится высокий сторонний объект – здание или даже дерево. Рисунок ниже показывает, как производится графическое построение в этом случае.

Зону плотного ветрового подпора могут создавать и высокие деревья вблизи дома.

  • На скатной крыше высота выступающего над кровлей участка трубы зависит от удаления от конька (левый фрагмент верхней схемы).

— Труба, расположенная от конька на удалении до 1500 мм, должна своим обрезом подниматься над ним минимум на 500 мм.

— При удалении от 1500 до 3000 мм верхний край трубы должен быть не ниже уровня конька.

— Если расстояние до конка больше 3000 мм, минимально допустимое расположение обреза трубы определяется линией, проходящей через вершину конька, проведенной под углом в -10 градусов от горизонтали.

Для снижения зависимости тяги от ветра применяются специальные колпаки, дефлекторы, флюгарки. В ряде случаев требуется и использование искрогасителя – это особо актуально именно для твердотопливных приборов.

Остается засесть за чертеж своего дома (имеющегося или планируемого), определить место трубы и затем уже окончательно остановиться на какой-то ее высоте – от 5 метров и более.

Проверка планируемой трубы на величину естественной тяги

По сути, основные параметры дымовой трубы мы уже определили – достаточное сечение ее канала и высоту. Но для приборов с естественной тягой никогда не лишним будет проверить силу этой самой тяги. Чтобы не получилось, что построенный дымоход вдруг отказывается выполнять свои основные функции.

Тяга – это, по сути, разница давлений горячих газов в трубе и наружного воздуха. Именно эта разница и стимулирует движение газового потока по каналу дымохода.

Считается, что для нормальной работы дымохода с естественной тягой эта разница должна составлять не менее 4 паскаль на каждый метр высоты трубы (0,408 мм водяного столба или 0,03 мм ртутного столба). То есть для пятиметровой трубы (наш минимум) тяга должна быть не менее 20 Па. Это обеспечивает и нормальный отвод газов, и необходимый приток воздуха для непрерывного горения топлива.

Как просчитать эту тягу. Естественно, она во многом зависит от плотностей газов, которые, в свою очередь, тесно взаимосвязаны с температурой. В этом можно убедиться взглянув на формулу, с которой мы и будем работать:

ΔP = Hтр × g × Pатм × (1 / Тв – 1 / Тдс) / 287,1

ΔP — естественная тяга в трубе, Па.

Hтр — высота дымовой трубы, м.

g — ускорение свободного падения (9.8 м/с²);

Pатм — атмосферное давление. Нормальным считается значение в 750 мм ртутного столба. Однако, местность, для которой проводится расчет, может иметь и свою специфику. Надо правильно понимать, сто нормой считается уровень моря. А с ростом высоты эта норма начинает снижаться. Причем – довольно значительно. Так что при расчетах необходимо будет руководствоваться нормой для своего региона проживания.

Атмосферное давление обычно измеряется в миллиметрах ртутного столба. Однако, для расчета в системе СИ требуется перевести его в паскали. Это несложно, если знать, что 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

Тв — температура воздуха на улице. Причем, приведенная к шкале Кельвина, то есть С° + 273.

Тдс — средняя температура газов в дымоходе. Определяется как среднее арифметическое показателей на входе и выходе, с последующим приведением к шкале Кельвина.

287,1 — газовая постоянная воздуха. Правильнее было бы подобрать эту величину под конкретный химический состав отводимых газов. Но в нашем случае ошибка значительной, сильно влияющей на конечный результат, не станет.

Несколько важных замечаний по температуре на входе и выходе.

Всегда следует стремиться к оптимальным ее значениям. Статистика показывает, что большинство возгораний происходит с банными печами, в который практически отсутствует теплоотвод, в короткие сроки нагоняется жар в парилке, и при этом дымоход обычно раскаляется до опасных температур.  Поэтому нужно уметь управлять температурами в трубе, используя доступные средства – шиберы, задвижки, устройства дополнительной утилизации тепла (например, водогрейные баки).

В бытовых и отопительных печах с этим попроще, но все равно контроль необходим. В котлах, где сама суть работы заключается в постоянной отдаче тепла циркулирующему теплоносителю, эти вопросы так остро не стоят.

Режим 900 ÷ 600 ℃ (вход и выход), встречающийся у некоторых на банных печах — чрезвычайно опасен во всех отношениях, и даже не должен рассматриваться! Разумные рамки (и то – верхний их предел) это 600 ÷ 400 градусов для бытовых кирпичных и металлических печей. Обычно же стараются выдерживать в диапазоне 400 ÷ 200 ℃. Для газового оборудования нижняя граница может падать и ниже 100 градусов.

Если все исходные значения для подстановки в формулу известны – можно переходить к расчёту. Для этого опять предлагаем воспользоваться возможностями специального онлайн-калькулятора.

Калькулятор расчета естественной тяги дымовой трубы.

Перейти к расчётам

Если полученная разница давлений попадает в нормы (более 4 Па на метр высоты трубы) – то проверку можно назвать успешной.

Основные параметры дымовой трубы получены – можно переходить к выбору материалов и детальному проектированию.

О многих других тонкостях самостоятельного проектирования дымохода расскажет предлагаемое видео:

Видео: Что важно знать для самостоятельного строительства дымохода?

stroyday.ru

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы - формулы, примеры, советы

Дымоходному каналу при изготовлении камина или печи уделяется большое внимание, так как от этого элемента зависит, насколько эффективно будет функционировать вся система. При этом одной из основных задач является выполнение расчетов высоты дымовой трубы и ее сечения. Данные параметры определяют условия оптимальной тяги в зависимости от типа отопительного прибора и прочих параметров. Сегодня мы поговорим о том, как выполняются подобные расчеты. При этом не призываем выполнять их самостоятельно, так как без практики никакая теория не может гарантировать качественного результата — однако новые знания никому не повредят.

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы

Для чего требуется вычислять высоту дымохода

Причин, по которым мы производим расчеты высоты дымовой трубы, несколько.

  1. Когда этот параметр подобран верно, в значительной степени увеличивается коэффициент полезного действия используемого отопительного прибора. Это говорит о том, что тепло, им производимое, будет отдаваться в помещение быстро при минимальных затратах топлива.

    Нюансы воздействия на дымоход ветра, высоких густых деревьев и стен

  2. Вторая причина – это безопасность для здоровья людей, находящихся в помещении. Если высота подобрана неверно, то велика вероятность, что продукты сгорания, вредные для человека, будут проникать в помещение.

    Хорошая тяга у дымохода

  3. Третья причина – это исключение угрозы возникновения пожара. Дело в том, что при недостаточной тяге горячие газы не будут успевать остывать до нужной температуры, что, как понимаете, и увеличивает вероятность возгорания.

    Допустимые возвышения дымохода над строениями

Как самому рассчитать высоту трубы

Далее будет приведена методика самостоятельного расчета — ориентирована она на СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Согласно этому документу мы располагаем следующими сведениями:

  • минимальная высота дымовой трубы, которая считается от оголовка до колосника, составляет 5 м;
  • оптимальная же высота должна быть 6 м.

Проход круглой трубы через кровлю

Однако эти данные ничего абсолютно не говорят о том, какой параметр выбрать в конкретном случае, под конкретное оборудование. Поэтому специалисты пользуются следующей формулой.

Формула расчета высоты трубы

Ориентируясь на представленную формулу, выведем основные параметры, которые необходимы для точных расчетов.

  1. А – метеорологические условия окружающей местности. Имеется в виду некоторый коэффициент, который уже рассчитан профессионалами и представлен в описательных документах. Например, для северных регионов установлено значение этого параметра в 160.
  2. Mi – это масса веществ, проходящих через дымовую трубу за определенную единицу времени. Этот параметр можно узнать из документации, прилагаемой к отопительному прибору.
  3. F – скорость оседания частиц, которые образуются во время горения топлива. Этот показатель можно найти в нормативных документах по используемому типу топлива. В качестве примера возьмем дрова и электрический нагреватель. В первом случае рассчитано значение в 25 единиц, а во втором – 1.
  4. (Спдкi и Сфi) – концентрация разных веществ в газе, который необходимо вывести. Оба показателя также берутся из инструкции, прилагаемой к отопительному оборудованию.
  5. V – объем отводимого газа.
  6. Т – температурная разница между поступающим воздухом и газом на выходе из трубы.

Вычисление высоты дымохода

Высота дымохода над крышей тоже очень важный параметр. Он определяется, исходя из формы крыши – все данные также взяты из приведенного выше СНиП.

Плоская крыша здания

Если крыша у строения плоская, то высота трубы определяется так.

Таблица. Высота трубы для плоской кровли.

УсловияУстановленная высота над кровлей
У крыши отсутствуют парапеты и прочие установленные устройства.120 см.
На крыше присутствуют защитные бордюры и прочее оборудование.К максимальной высоте установленного оборудования прибавляется 1 м.
На крыше установлена вентиляционная труба.Высота дымохода на 50 см должна быть больше высоты вентиляционной трубы. При этом расстояние между ними минимально должно составить 5 м.

Высота дымохода на плоской крыше

Если крыша у вас скатная, то на высоту дымохода будет влиять его расположение относительно конька крыши – имеется в виду удаленность (расстояние между ними).

Таблица. Высота трубы для скатной кровли.

УсловияУстановленная высота над кровлей
Расстояние от конька до дымовой трубы составляет 1,5 м или меньше.Минимальная высота берется 50 см.
Расстояние составляет 1,5-3 м.Высота дымохода устанавливается по самой высокой точке крыши.
Расстояние более 3 м.В этом случае необходимо замерить угол между горизонтальной линией, проведенной по уровню конька и верхней точкой дымохода – он должен составить ровно 10 градусов.

Минимальная высота дымохода должна всегда быть 5 м

Также на высоту дымохода над коньком могут повлиять сторонние факторы, такие как расположенные в непосредственной близости строения и высокие деревья. Наличие таких помех образует зону ветрового подпора. В этой зоне практически невозможно обустроить хорошую тягу, которой будет достаточно для нормальной работы отопительного прибора. Чтобы выйти из этой ветровой зоны, требуется увеличить высоту дымовой трубы минимум на 50 см.

Для обеспечения стабильной тяги важно, чтобы оголовок трубы на крыше имел достаточную высоту относительно конька и не попадал в зону ветрового подпора

Аналогичная ситуация будет, если расположить отопительное оборудование в низком подсобном помещении, пристроенном к дому или расположенному в непосредственной близости. Оба варианта показаны на схеме выше.

Калькулятор расчета высоты конька

Перейти к расчётам

Конек – важная часть стропильной системы

Расчет сечения дымовой трубы

Итак, с высотой мы определились, теперь поговорим про сечение, ведь оба показателя неразрывно связаны друг с другом.

Расчет сечения дымовой трубы

Чтобы приступать к расчетам тяги, определяемся с диаметром. Если говорить про математические расчеты, то они слишком сложны, чтобы пытаться их выполнить без соответствующей подготовки. Поэтому будем ориентироваться на рекомендации специалистов, сильно не углубляясь в дебри.

  1. Мощность отопительного оборудования не превышает 3,5 кВт — будет достаточно дымохода с сечением сторон 14х14 см.
  2. Если отопительный котел имеет мощность от 4 до 5 кВт, сечение будет уже большим – 14х20 см.
  3. При значениях мощности от 5 до 7 кВт, сечение выбирается не меньше 14х27 см.

Дымоход для твердотопливного котла

Сразу уточняем, что приведенные значения являются минимально возможными.

Совет! Использовать приведенные рекомендации вы можете только в том случае, когда вам известна мощность прибора, что и не удивительно. При отсутствии этих данных, как ни крути, придется выполнять расчеты.

Отношение площади проходного сечения дымовой трубы к площади портала камина

Давайте попробуем разобраться с основными принципами таких вычислений. Для работы вам потребуется узнать следующие данные.

  1. Количество топлива, которое сгорает в приборе за 1 час использования – можно выполнить эксперимент или все же отыскать технические характеристики (В).
  2. Объем газов, выделяемых при сгорании топлива – это значение можно узнать из различных сводных таблиц, согласно виду топлива (V).
  3. Температура газа на входе в дымовую трубу. Чаще всего это значение колеблется в пределах 150-200 градусов по Цельсию(t). Для бытовых печей в расчетах берется меньшее значение из указанного диапазона, хотя по факту оно может составлять и 130, и 120 градусов, но никак не ниже, иначе на выходе из дымовой трубы появится точка росы, и будет образовываться конденсат.

    Схема газового котла и температура дымовых газов

  4. Высота дымохода – об этом мы уже подробно поговорили в предыдущей главе.
  5. Скорость прохождения газа по трубе – этот показатель по умолчании берется равным 2 м/с.
  6. Показатель естественной тяги – этот параметр обычно считается равным 4 Па, на каждый метр высоты дымохода.

    Процесс отвода продуктов горения

Из всего перечисленного основным параметром является количество топлива, поэтому без этого знания точных результатов расчетов вы получить не сможете. Остальные, указанные в списке значения, для всех котлов примерно одинаковые, поэтому решающей роли они не играют.

Теперь, когда мы знаем, что требуется для расчетов, давайте попробуем их самостоятельно выполнить. Для этого следует запомнить, что тяга в дымоходе – это ни что иное, как разность плотностей выходящего газа и воздуха, умноженная на высоту конструкции. То есть отсюда и берется тот факт, что объем сгоревшего топлива напрямую влияет на диаметр конструкции.

Почему важно проверять тягу в дымоходе?

Итак, все расчеты выполняются в следующей последовательности.

  1. Мы знаем, какова мощность отопительного оборудования. По этим данным мы можем точно определить объем газа, входящего в систему: Vг = BхVх(1+t/273)/360, (в м³/сек).
  2. Также нам известна скорость движения газа по дымоходу. Этот параметр поможет нам определить площадь сечения трубы: (F=πхd²/4)=S (в м²).
  3. Если вы помните школьный курс геометрии, то наверняка знаете, что существует формула расчета площади круга, при помощи которой мы сможем легко определить диаметр трубы: dт=√4хBхVх(1+t/273)/πхωх360 (в метрах).

Площадь круга

Теперь проведем пробный расчет по указанному алгоритму для дымовой трубы бытового назначения. Предположим, что в камере сгорания, на колоснике, может за час сгореть 10 кг топлива (максимальное значение). В качестве топлива выступают дрова, влажность которых составляет 25%. При сгорании этого топлива будет выделено 10 м³/кг газа. Все необходимые данные у нас имеются, так что можем приступать.

  1. Итак, сначала находим объем газа на входе: Vг = 10х10х(1+150/273)/360 = 0,043 м³/сек.
  2. Находим площадь сечения трубы, достаточную для отведения такого объема газа: S = (4х0,043)/3,14х2 = 0,027 м2.
  3. И берем формулу расчета диаметра, подставляя в нее полученные значения: √4х0,34х0.043х(1+150/273)/3,14х10х360=0,165 м.

Расчет сечения и высоты дымохода

Отлично, нам известен диаметр, теперь мы можем переходить к расчету тяги дымохода.

  1. Также нам понадобится значение мощности – находим его по установленным коэффициентам и знанию, что за час сгорает 10 кг топлива: Q = 10х3300х1,16 = 38,28 кВт.
  2. Далее находится значение теплопотери трубы на 1 метр длины. Используем для этого показатель теплопотери трубы на 1 метр ее длины, метраж и фактические теплопотери: 0,34/0,196 = 1,73 градуса потерь на метр.
  3. Нам известно, что минимальная длина трубы составляет 5 метров. Убираем отсюда два метра высоты самой печи и остается 3 м чистого дымохода. Рассчитываем падение температуры газов, проходящих по этому участку: 150 – (1,73х3) = 144,8 градусов – температура газов на выходе из трубы.
  4. Берем за основу показатели плотности при нулевой температуре 1,2932 и при полученных 144,8 градусов – 0,8452, получаем естественный напор газов в 1,34 ммН2О. Такая тяга обеспечит хорошее горение дров в топке.

Понятие тяги

Конечно, данные расчеты могут показаться очень сложными, тем более что мы не стали углубляться во многие подформулы, получая некоторые коэффициенты. Но если разобраться, все становится понятным. При этом напомним, что браться за такие расчеты лучше мастеру, а информацию мы предоставляем для общего ознакомления.

Видео — Как рассчитать высоту дымохода

krysha-expert.ru

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Основная функция, которую должна выполнять дымовая труба для котельной — отводить в атмосферу дымовые газы от котлов и рассеивать их в этом пространстве. Есть у нее и дополнительная функция: они должны создавать естественную тягу, возникающую в результате разницы между температурой в топке и снаружи.

Мы познакомим вас с разновидностями дымовых каналов, классификация которых производится на базе конструктивных особенностей и материала труб. У нас вы узнаете, как производится расчет геометрических параметров на конкретном примере. Наши советы помогут определиться с видом и размерами дымохода.

Типы дымовых труб

В больших котельных естественная тяга не может обеспечить полноценное горение, здесь ее создают принудительно при помощи дымовых насосов. Процесс горения и сброс его продуктов в атмосферу должен приносить как можно меньше вреда окружающей среде и не вызывать аварийных ситуаций в результате возникновения в топках давления, превышающего норму.

Конструкционно трубы для котельных очень отличаются друг от друга и по виду несущей конструкции, и по материалу изготовления. По первому признаку выделяют несколько типов труб.

Самонесущие трубы котельных

Такие вертикальные конструкции бывают одно- или многоствольными. Они отводят продукты сгорания от котельных и котлов.

Используют их независимо от вида топлива, но при соблюдении некоторых требований:

  1. Температура дымовых газов, проходящих по самонесущим трубам, не должна превышать 350 градусов С.
  2. Продукты сгорания не должны быть химически агрессивными.
  3. Оптимальная снеговая нагрузка для самонесущих конструкций – 250 кг на кВ. см, ветровая – 30 кг на кВ. см в условиях II ветрового района.

Устанавливают самонесущую трубу на крыше, а закрепляют внутри здания. Ее конструкционные особенности обеспечивают возможность перевозки и монтажа по месту, т.к. состоит она из отдельных секций, представляющих собой 3-слойные сандвич-трубы. К фундаменту сооружение крепится с использованием анкеров.

Внутри трубы находится слой, изготовленный из прочной стали, не поддающейся воздействию веществ, выделяемых при сгорании. Наружный слой защищает от атмосферных воздействий.

Дымовые трубы для крупных котельных чаще всего самонесущие. Это сооружение, возведенное по индивидуальному проекту и имеющее собственную инфраструктуру

Параметры дымовых конструкций должны соответствовать требованиям, изложенным в нормативных документах. Расчет их основан на таких факторах, как количество котлов, мощность, вид топлива. Обязательно должны быть учтены нормы по выбросам в атмосферу. В некоторых случаях дымовые трубы комплектуют площадкой, лестницей, люком для ревизии, световым ограждением.

Колонные дымовые конструкции

Труба этого вида состоит из наружной обечайки из высокоуглеродистой стали и вставленных в нее внутренних стволов разных диаметров из нержавеющей стали для отвода газов. Конструкцию закрепляют в залитую в фундамент анкерную корзину. Их может быть как 1, так и несколько. Чтобы внутри не оседал конденсат, используют термоизоляцию.

Часть колонной трубы. Здесь в разрезе видно, что внутри размещено несколько стволов различных диаметров из нержавеющей стали

Преимуществом такого конструктивного решения является большой эксплуатационный срок, перспектива подключения нескольких котлов. Толщину стали и марку выбирают, отталкиваясь от температуры и агрессивности продуктов сгорания.

Диаметр каждого ствола может достигать полутора метров, а если общий газоход планируют использовать для нескольких котлов, то необходим диаметр около 3 м. Чтобы не появлялся конденсат, стволы покрывают термоизоляцией.

Особенности околофасадных и фасадных дымоходов

Устанавливают околофасадные дымоходы для котельных, пристроенных к дому или встроенных. Крепят их к стене здания с использованием кронштейнов. Составляющими дымохода являются стволы и рама или анкерные крепления.

Ствол имеет 3 слоя: внутри нержавеющая сталь, затем теплоизоляция и оцинкованная сталь. Трубы предназначены для котельных, где котлы работают на газе или жидком топливе.

Наиболее часто фасадные трубы располагают вдоль наружной стены постройки. При выборе марки стали и толщины стенки трубы учитывают химический состав отводимых газов и их температуру

Околофасадные и фасадные трубы передают весовую нагрузку через дополнительный нижний фундамент и ветровую через виброизолирующие крепления. Этот вид дымоотводов, с точки зрения материальных затрат, самый экономичный из-за отсутствия несущих конструкций и прочного фундамента.

Модульная система, использованная при создании газоотводящих стволов, обеспечивает легкую замену поврежденных частей.

Трубы фермового вида

Такая металлоконструкция состоит из труб, закрепленных на прочной самонесущей колонне фермового типа. Ферма, в свою очередь, закреплена в анкерной корзине, залитой в фундамент. Дымоходы фермового типа подходят для использования в регионах с опасной сейсмологической обстановкой.

Конструкция фермового типа включает от 1 до 6 стволов. Колонна изготовлена из трубного проката. Профильная труба может иметь в сечении квадрат или треугольник. Зависит это от количества стволов

Для предотвращения коррозии газоотводы покрывают грунтовкой, затем окрашивают.

Ствол для отвода газов составлен из модулей, состоящих из 3 слоев:

  • внутреннего, контактирующего непосредственно с продуктами сгорания и выполненного из нержавейки специальных сортов;
  • толщиной 5-6 см, выполняющего роль теплоизоляции;
  • наружного, защищающего теплоизолирующий слой от негативных воздействий окружающей среды.

Для антикоррозионного покрытия используют краски, содержащие большой процент цинка. В отдельных конструкциях внутри колонны могут присутствовать лестницы и площадки, облегчающие обслуживание. Конструктивные элементы труб этого типа относительно легкие и это облегчает как их транспортировку, так и работы по монтажу.

Мачтовые трубы дымоходные

Центральным элементом мачтовой трубы является опорная башня – трех- или четырехмачтовая, к которой прикреплены дымоходы. Все узлы конструкции собирают на основе в виде бетонной подушки, начиная снизу и постепенно продвигаясь вверх. Используют при сборке заклепочное соединение или применяют саморезы.

Опорная конструкция мачтовой трубы собрана из стальных профилей, соединенных между собой раскосами и уголками. Своим основанием колонна опирается на фундамент, а фиксируют ее анкерными креплениями

Обычно отдельные элементы перевозят на место монтажа и собирают, как конструктор. Занимает этот процесс совсем немного времени – несколько часов. По высоте дымоход может достигать 28,5 м максимум. Устойчивость дымоходу обеспечивают ребра жесткости – оттяжки стальные с сечением от 1,6 до 2 см. Они компенсируют действие поперечных сил.

Материалы для возведения труб котельных

Системы для отвода дыма возводят из разных материалов – кирпича, стали, керамики, полимера. Дымоход из кирпича, сооружаемый над кирпичными печами и каминами, отличается хорошей механической прочностью, отличной теплоемкостью, достаточно высокой степенью пожаробезопасности.

Недостатков у этих конструкций тоже немало, поэтому в современном строительстве полностью кирпичные дымоходы встречаются все реже. Нормативные документы ограничивают высоту кирпичных труб 30-70 м, а диаметр 0,6-8 м.

На стенках кирпичной трубы со множеством выступов и углублений внутри, всегда оседает много конденсата, копоти, содержащей оксиды серы. Последние, вступая в реакцию с водой, образует кислоты, активно разрушающие кирпич.

Неровности поверхности, сужение прохода в результате постепенного нарастания слоя сажи, становятся причиной снижения скорости прохода дыма и опрокидывания тяги в дымоотводном канале.

Более устойчивы к конденсату и воздействиям внешних факторов дымоходы из керамики, у них высокая огнеупорность. Но эта система имеет большой вес, т.к. внутри находятся металлические стержни, придающие ей дополнительную прочность. Отсюда вытекают требования по обязательной устройству отдельного фундамента, опор, что повышает трудоемкость и стоимость монтажа.

Полимерные дымоотводные трубы уместны в котельных с максимальной температурой 250 градусов С, при монтаже газовых колонок. Они легкие, гибкие и долговечные, но актуальны только для газового оборудования.

Устройство для отвода дыма из нержавеющей стали – сборка, состоящая из отдельных элементов дымохода, соединенных между собой при помощи фасонных деталей: тройников, патрубков, дефлекторов, тройников, отводов. Стальными дымовыми трубами оснащают преимущественно газовые котлы.

Монтаж такого дымохода может быть выполнен и после постройки здания в короткие сроки. Существует большой ассортимент соединительных деталей, поэтому трубе можно придать любую конфигурацию.

Модульный дымоход можно без особого труда демонтировать и перенести в другое место. Преимуществом конструкции является и ее небольшой вес, что позволяет обойтись без фундамента, устойчивость к воздействию влаги, незначительное отложение копоти на внутренних стенках, высокая скорость прохождения дымовых газов.

Санитарно-технические нормы разрешают применять стальные трубы для сооружения дымоходов высотой более 30 м, исключение возможно только в том случае, когда за сутки расходуется менее 5 т многозольного топлива. Причина в том, что срок службы таких сооружений составляет 10 лет, а если используется высокосернистое топливо, он существенно сокращается.

К разновидностям, корпус которых выполнен из стального сплава, относятся коаксиальные дымоходы, с конструктивной спецификой и особенностями эксплуатации которых рекомендуем ознакомиться.

Расчет параметров трубы

Для определения высоты и диаметра дымовой трубы для котельной необходимо выполнить аэродинамический расчет конструкции. Диаметр зависит от мощности отдельных котлов или в целом котельной.

На горение топлива и эффективное удаление дыма огромное влияние оказывает тяга, для создания которой необходима постоянная подача воздуха в топку. Это обеспечивается как естественным, так и искусственным путем.

Если в систему встроен дымовой насос, то высота трубы решающего значения не имеет. Важен этот параметр в основном для учета вредных выбросов в атмосферу. Чтобы определить самотягу, нужен обязательный расчет и высоты, и сечения трубы.

Определение высоты трубы при естественной тяге

Чтобы создать нормальную естественную тягу необходимо соблюсти условие равенства силы тяги и суммарного сопротивления, которое возникает во время продвижения дымовых газов по газоводным каналам котла и тракту дымовой трубы. Обеспечить такую тягу возможно при условии небольшого газового сопротивления, когда высота трубы не превышает 60 м.

Эта схема упростит процесс расчета основных параметров трубы для отвода продуктов сгорания любого топлива в топках котельной

Нормативными документами, регламентирующими расположение и расчет дымовых труб по высоте, являются СНиП41-01-2003, СП 7.13130.2009.

Следует учитывать также рекомендации, изложенные в инструкции к котлу, в частности, следующие их требования:

  1. От колосников до верхней точки трубы не должно быть меньше 5 м.
  2. Над плоской кровлей без высокого ограждения труба должна возвышаться не менее чем 0,5 м.
  3. По отношению к высоте ограждения и конька крыши труба должна превышать их уровень на 0.5 м, если она находится в пределах полутора м от этих конструкций.
  4. Когда дымоход удален от парапета и конька на расстояние от 1,5 до 3 м, его верхняя точка должна совпадать с их уровнем по высоте.

При неправильно подсчитанной высоте дымохода может возникнуть много проблем и главная – воздушные завихрения или зона ветрового подпора. Огонь в топке могут погасить сильные порывы ветра.

При устройстве дымовой трубы необходимо учитывать конструкцию кровли, толщину кровельного пирога, расстояние до ограждающих элементов и конька, правила пожбезопасности (+)

Выполнение правил пожарной безопасности также обязательное условие при проектировании трубы котельной. Необходимо изолировать конструкции, прилегающие к трубе.

Чтобы искры из вентиляционных отверстий на трубе не попадали на кровлю в случае, когда она выполнена из горючего материала, высоту конструкции увеличивают на 0,5 м. Труба котельной должна быть удалена от высоких построек и деревьев минимум на 2 м.

Высоту трубы определяют в зависимости от конструкции крыши. Если кровля многоуровневая, в расчете учитывают перепады высот, но база во всех случаях одна – высота конька (+)

Так как оптимальная тяга возникает за счет разности между суммарной плотностью газов, уходящих в дымоход и столбом воздуха снаружи равным по высоте, расчет выполняется по формуле:

Высоту дымового канала самостоятельно вычисляют по этой формуле. Все значения можно взять из документации, прилагаемой к отопительному оборудованию

Расчет довольно сложный, лучше, если его выполнят специалисты. Параметры, влияющие на высоту трубы:

  1. Коэффициент А характеризует метеорологическую обстановку региона.
  2. Мi – масса дымовых газов, которые проходят через трубу за единицу времени.
  3. F – скорость с которой оседают частицы, образующиеся во время горения.
  4. Спдкi и Сфi – показатели концентрации разных веществ в дымовом газе.
  5. V – объем газа.
  6. T – разница между температурами воздуха, поступающего в трубу и выходящего из нее.

Если котельная расположена в пристройке к дому, последний становится помехой. Необходимо, чтобы в этом случае оголовок трубы располагался выше зоны ветрового подпора. В противном случае функционировать нормально отопительное оборудование не сможет.

Чтобы определить, на какую величину нужно нарасти трубу, находят самую высокую точку на доме, проводят через нее прямую образовывающую угол 45 градусов с поверхностью земли. Пространство под этой линией – зона ветрового подпора, а дымоход должен располагаться над ней.

Вычисление диаметра трубы

Для расчета диаметра трубы существует формула:

S = m/(ρr х w),

Здесь m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ρr — плотность воздуха в условиях работы, определяют его по формуле: pв = pBну х 273⁄273 х tос. Где tо – температура воздуха снаружи, pBну – плотность воздуха в нормальных условиях = 1,2932 кг/м3.

Таблица поможет определить значение плотности воздуха ρг в рабочих условиях без выполнения сложных вычислений. Значение плотности дымовых газов для упрощения расчетов принимают равной плотности воздуха (+)

Пусть в котле сгорает 50 кг твердого топлива за час, тогда за секунду это будет 50 : 3600 = 0,013888 кг. Скорость движения дымовых газов – 2 м за сек. При температуре воздуха -4 градуса С плотность воздуха равна 0,6881кг на 1 куб. м. Тогда S = 0,013888 : (0,6881 х 2) = 0,010092 кв. м = 92 кв. см. Для круглого сечения d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 см.

Диаметр цилиндрического дымохода можно рассчитать и по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), где r — коэффициент, зависящий от вида используемого топлива. Для угля это 0,03, для дров 0,045, для газа 0,016, жидкого топлива — 0,024.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик с наглядной демонстрацией процесса расчета высоты дымового канала для обустройства котельной:

Здесь автор видео поделился собственным опытом расчета и монтажа дымохода для котла на твердом топливе:

Еще одно видео в помощь проектировщику-любителю:

Не столь важно, на каком топливе работают котлы в котельной. В любом случае не обойтись без системы отвода дымовых газов. Главные требования, которым должны соответствовать дымоходные трубы — хорошая тяга и пропускная способность, выдержанные нормы экологии.

Хотите задать вопрос по спорному или неясному моменту, который встретили при ознакомлении с информацией? Есть полезные сведения по теме статьи, которыми желаете поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке.

sovet-ingenera.com

Расчёт систем с естественной тягой

Работа печных труб и вентиляционных систем зданий, удаляющих дым и несвежий воздух из помещений, основана на естественной тяге Dpе — разности приведённых полных давлений внутри и снаружи, Па.

Естественная тяга Dpе (Па) находится по формуле

Dpe = gh(rн – rв),

где h — высота печной (дымовой) трубы или вентиляционной шахты;

rн — плотность наружного (холодного) воздуха;

rв — плотность внутреннего (тёплого) воздуха.

Рассмотрим пример расчёта топки (рис. 28). При горении топлива в топке тяга дымовой трубы способству­ет удалению газов. Тяга возникает из-за раз­ности температур: горячего воз­духа внутри топки tв° и холодного —снаружи tн°. Разные температуры соответствуют разным плотно­стям воздуха rв и rн. Из-за небольших скоростей v в таких системах ди­намиче­ское давление pд = rv2/2 не учитывается. Тогда, подставляя в ура­вне­ние Бернулли для га­за приведённые полные давления для точек А и В, придём к формуле естественной тяги (см. выше) и определим Dpе.

Следующим шагом расчёта является нахождение общих потерь давления Dpпот (см. с. 44) и сравнение их с величиной тяги Dpе. Если достигнуто равенство

Dpе = 1,1Dpпот ,

то расчёт закончен, система будет работать нормально — удалять дым.

Если равенство не соблюдается, то нужно конструктивными мероприя­тиями изменить или тягу, или потери. Например, тягу можно увеличить двумя способами:

—сделать выше трубу;

—увеличить разницу температур (что не всегда возможно).

Потери давления будут меньше, если будет:

—больше проходное сечение трубы;

—короче путь прохождения удаляемых газов;

—меньше поворотов и других местных сопротивлений;

—меньше шероховатость стенок каналов.

Системы естественной вентиляции в зданиях по удалению несвежего во­здуха из помещений работают и рассчитываются точно по таким же прин­ци­пам.

Расчёт систем с естественной циркуляцией

На рис. 29 схематично изображена система водяного отопления — это типичная система с естественной циркуляцией. Стрелками показан кругово­рот воды. За счёт чего же она «крутится»?

При нагревании воды в водогрейном котле она становится горячей и при­обретает плотность rг, отличную от плотности холодной воды rх. Для расчёта таких систем упрощённо принимают, что температура и плотность резко изменяются только в центре нагревания (котле) и центре охлаждения (отопи­тельном приборе — радиаторе). Возникает естественное давле­ние Dpе — так принято называть разность приведённых полных давлений в котле и радиаторе, Па. Оно и приводит в движение воду в таких систе­мах, гоняя её по замкнутому кругу, — это называется естественной цир­куляцией.

Формула для естественного давления Dpе выводится, как и в пре­дыду­щем примере с топкой, с помощью уравнения Бернулли для газа:

Dpe = gh(rх – rг),

где h — расстояние по высоте между центром нагревания и охлаждения.

После вычисления Dpe рассчитывают общие потери давления Dpпот при движении воды по трубопроводам циркуляционного кольца от точки В к А (см. рис. 29) с использованием формулы Вейсбаха (см. с. 44).

Если соблюдается равенство

Dpе = 1,1Dpпот,

то расчёт закончен, система будет работать нормально — обогревать поме­щение. Если же равенство не соблюдается, то необходимо корректировать или естественое давление, или потери. Как этого добиться — подумайте са­ми (по аналогии с топкой — см. с. 46).

studfiles.net

Расчет дымовой трубы

Элементарное объяснение явления тяги было дано в гл. IV. Если обозначить разность давлений наружного воздуха и горячих газов у корня трубы через Δр, последнее будет равно разности веса двух столбов газа с разными температурами и одинаковой высотой, т. е.

В этой формуле удельный вес воздуха и газов γв и γг принят при 0° и 760 мм и сделаны пересчеты, учитывая расчетные температуры и принятое барометрическое давление.

Упрощая в дальнейшем уравнение (267) (приравниваем γг = γв=1,3 кг/нм3, ошибка получается ничтожной), получают

Когда задвижка открыта и по трубе проходят газы, то на создание выходной скорости, на преодоление сопротивления трения о стенки трубы, а также в связи с охлаждением ствола трубы придется израсходовать часть теоретической тяги, и у основания расчет дымовой трубы будет наблюдаться разрежение меньшее, равное

По табл. 51 можно определить величину теоретической тяги, зная температуру отходящих газов у основания расчет дымовой трубы, а также задаваясь температурой наружного воздуха. Барометрическое давление и влажность воздуха приняты в таблице отвечающими средним условиям b =750 мм рт. ст. и φ = 70%.

Охлаждение газов в трубе, считая на 1 м высоты, может быть подсчитано по следующим эмпирическим формулам:

а) для железных нефутерованных труб

где D - суммарная максимальная паропроизводительность всех котлов, присоединенных к трубе, в т/час.

Определив таким образом ΔТ, можно в формуле (268) заменить Ттр значением (Ттр-ΔТН/2), тогда поправка в формуле (269) на охлаждение трубы исключается.

Обыкновенно в трубах небольшого диаметра скорость по выходе газов из трубы принимается равной 4-6 м/сек, при больших диаметрах (2 м и более) скорость повышается, доходя до 8- 10 м/сек. При дымососах скорость газов по трубе может доходить до 10-15 м/сек, лишь бы обеспечить разрежение в выхлопных газоходах после дымососа во избежание выбивания из них газов.

Площадь выходного сечения трубы подсчитывают, задаваясь скоростями выхода газов:

откуда определяется верхний внутренний диаметр расчет дымовой трубы.

Потеря тяги, связанная с наличием выходной скорости, подсчитывается по формуле

Сопротивление трения определяется по приближенной формуле :

Расчет дымовой трубы, так же как и дымосос, рассчитывают на максимальную нагрузку. В отопительно-производственных котельных максимальная нагрузка совпадает с хорошими условиями тяги (морозные дни). Поэтому, рассчитав трубу по максимальной нагрузке при зимней температуре наружного воздуха, надо произвести поверку для условий летней работы при tв= 20-30°, когда из-за понижений нагрузки будут меньше газовые сопротивления газоходов, но зато и ухудшится тяга.

Для возможности регулирования тяги в дымовой трубе должен создаваться запас тяги; поэтому сумма газовых сопротивлений обычно увеличивается на 20%.

В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий, утвержденными Советом Министров СССР 6 января 1951 г., высота дымовых труб принимается по табл. 52.

Радиус санитарно-защитных зон в метрах для промышленных котельных с расходом топлива от 3 т/час и более дан в табл. 53.

kotel-kvr.su


Смотрите также