Дымовая труба котельной: принцип работы, виды и конструкции, расчет, установка и демонтаж

Содержание

Разновидности дымоходов

На долговечность любой системы, устанавливаемой в частном доме или на предприятии, влияют строительные материалы, из которых она сконструирована. Дымоход для отопительной печи или котла должен выдерживать высокую температуру, воздействие влаги и кислот, образующихся при сгорании газа или иного топлива. Не меньшее значение имеет вес; после монтажа системы не должна возникнуть необходимость в укреплении несущих стен или фундамента.

Наиболее популярные материалы для обустройства дымохода — это:

  • нержавеющая сталь (легкая, стойкая к коррозии, со сроком службы 15-20 лет);
  • оцинкованная сталь (более чем бюджетный, но недолговечный вариант в силу быстрого износа цинкового покрытия);
  • алюминий (долговечный материал, но не особо прочный; обычно применяется лишь во внутренней отделке дымохода);
  • керамика (прочный и надежный, но достаточно тяжелый материал со сроком службы более 30 лет).

Для монтажа системы отвода газов также применяют эмалированные трубы, потому что они монтируются быстрее других, поскольку имеют встроенную систему теплоизоляции.

Зная свойства вышеперечисленных материалов, легко сделать вывод: лучшими из них являются нержавейка либо обычная толстостенная сталь, покрытая снаружи слоем нержавеющей.

Выполнять расчет дымохода для газового котла (или твердотопливного) следует на том этапе, когда определена конструкция устройства. Основные ее виды перечислены ниже:

  1. Сэндвич-дымоходы . Конструктивно представляют собой маленькую трубу, вложенную в большую. Между ними прокладывается утеплитель. Двойной металлический слой — залог надежности и долговечности.
  2. Коаксиальные дымоходы. Конструкция схожа с «сэндвичем», но между трубами нет утеплителя — в пространство подается уличный воздух. Наиболее часто коаксиальные дымоходы используются в газовых котлах закрытого типа. Выпускаются в удобных для сборки модулях.
  3. Кирпичные дымоходы. Самые тяжелые конструкции. Тяга может быть низкой из-за шероховатости внутренних стенок, кроме того высок риск скопления сажи и затруднения отвода газов. К тому же, кирпич хорошо впитывает влагу, из-за чего быстро разрушается.
  4. Асбестоцементные дымоходы. Изготавливаются из смеси асбеста и цемента. Такие конструкции пользуются популярностью в силу очевидной дешевизны, но даже при незначительном нагреве растрескиваются и выделяют вредные вещества.

Еще один критерий классификации отводящих систем — способ монтажа. По этому признаку дымоходы делятся на два вида:

  • наружные;
  • внутренние.

Первые выводятся на улицу горизонтально, крепятся к наружным стенам. Легко монтируются, с их помощью несложно соблюсти правила пожарной безопасности. Недостатки — усиленное утепление труб и обязательная установка конденсатосборника.

Внутренние дымоходы выводятся наружу через потолочные перекрытия и крышу. Плюс — на втором и последующих этажах зимой будет сохраняться плюсовая температура за счет прохода через них нагретой газами трубы. Для помещений технического назначения — оптимальный вариант. Минус — необходимость обустройства проходных узлов для обеспечения требований пожарной безопасности.

Немаловажно знать и нормативные требования, относящиеся к обустройству дымохода. Ниже мы перечислим основные из них.

Двойной металлический слой в сэндвич-трубах — залог надежности и долговечности

Двойной металлический слой в сэндвич-трубах — залог надежности и долговечности.

Выбор оптимального варианта

Современные дымоходы обязаны быть прочными, ведь им приходится выдерживать высокие температуры, обеспечивать дымоудаление при любых температурах, противостоять конденсированию и агрессивным кислотам. Владелец частного дома обычно выбирает один из самых популярных типов дымохода:

  • Из кирпича.
  • Из керамики.
  • Из нержавеющей стали.

Изготавливают дымоходы также из бетона и даже стекла. Стекло – вечный материал, абсолютно не подвергающийся коррозии. Но из-за стоимости пока это вариант будущего. Из соображений экономии иногда устанавливают асбоцементные трубы – экологически- и пожароопасные. Выбор зависит от личных вкусов хозяина дома, а также от вида оборудования, характеристик печи. При выборе типа дымохода надо учитывать:

  • Температуру продуктов сгорания.
  • Давление дымовых газов .
  • Присутствие конденсата.
  • Объем выделяющихся химических веществ.
  • Стойкость труб к самовозгоранию сажи.
  • Необходимое расстояние от системы.

Раньше дымоходы строились из кирпича, (собственно, и альтернативы особой не было). Возведение такой системы требует минимальных затрат: песок, глина, кирпич всегда под рукой. Но сейчас не так легко найти мастера, способного правильно сложить дымоход из кирпича. Если целостность нарушена из-за плохого фундамента, некачественной кладки, есть угроза безопасности дома. В керамических или стальных сэндвич-дымоходах большую роль играет производитель: как изготавливался материал, виды креплений, а монтаж уже на втором плане.

Кирпичный дымоход ─ вариант бюджетный (хотя печник-профессионал обойдется дороже сэндвич-дымохода из стальных труб), но применять его стоит только в комплекте с котлом на твердом топливе. Кирпичные стены при качественной сборке спокойно переносят высокие температуры. Если в трубе загорается сажа, дымоход из кирпича существенно не пострадает. Чего нельзя утверждать при использовании жидкого горючего или газа. Из-за сравнительно низкой температуры сгорания, способствующей конденсированию, разрушающему кирпич, такой вид дымохода в этом случае не приемлем.

Кирпичный дымоход

Если котел на твердом топливе меняют на газовый, кирпичный дымоход можно адаптировать к новой отопительной системе, вставляя в него стальной вкладыш. Такой вариант монтажа потребует минимальных затрат.

Котлы на жидком или газовом топливе, а также пеллетные и пиролизные системы рекомендуют обеспечивать керамическими дымоходами – основными конкурентами кирпичных, ─ прочными, не поддающимися коррозии и удивительно долговечными (плюс все преимущества стальных систем).

Элементы таких дымоходов ─ это керамическая труба, изоляционный слой из минеральной ваты и легкого кожуха – пенобетона или нержавейки. Стоимость керамических дымоходных систем несколько выше остальных видов, но все окупается их длительной эксплуатацией. Монтаж дымохода из керамики надо выполнять очень тщательно и аккуратно, согласно рекомендациям производителя. К отдельным моделям, например, требуется усиление фундамента.

Керамический дымоход
Керамический дымоход

Если сравнивать цены, то бюджет сборки дымохода из сэндвич-труб ─ от 1200 до 5 000 руб. за метр (в зависимости от производителя, диаметра трубы). Стоимость комплекта из керамики – на порядок выше: от 40 000 руб.

Если котел устанавливают в помещении, где нет канала для дымохода, оптимальным выбором будет стальной дымоход-сэндвич. Он менее долговечен, чем керамика, но свои функции ─ отведение продуктов горения ─ выполняет успешно. Главные достоинства стальных дымоходов:

  • Небольшая масса.
  • Сравнительно низкая стоимость.
  • Не подвержен засорению.
  • Не требует специального помещения.
  • Простота в установке и обслуживании.
  • Разные варианты монтажа.

Стальной дымоход сэндвич
Стальной дымоход сэндвич

Кирпичные и керамические дымоходы массивны, что обеспечивает нагрузку на фундамент. Как правило, для таких типов создают дополнительный фундамент, не связанный с главным. Поэтому грамотный монтаж дымовой трубы в котельной частного дома требует правильных инженерных расчетов.

Внимание! При параллельной эксплуатации двух котлов с различными характеристиками выбирают дымоход, рассчитанный на более высокие нагрузки. Стальные трубы с тонкими стенами, например, не используют для котлов на твердом топливе: сталь может быстро прогореть.

На что обратить внимание при выборе дымохода

Максимальная температура продуктов горения, проходящих через системы отведения, составляет 150-160° С. Эта характеристика актуальна для большинства дымоходов.

Большинство марок стали с легкостью выдержат температуру, но воздействие серных кислот, образующихся при сгорании газа, перенесут далеко не все. Химические соединения разъедают стенки кирпичных, металлических, асбестоцементных дымоходов. Рекомендуется отдать предпочтение продукции из кислотостойких марок.

Второй нюанс, о котором нужно знать — образование точки росы внутри дымохода. При прохождении воздуха через трубы со временем на внутренней их поверхности образуется конденсат. Из-за него затрудняется или останавливается процесс отвода дымовых газов.

Обычно такая проблема наблюдается у кирпичных дымоходов, внутренние стенки которых отличаются шероховатостью. Почти не появляется конденсат на дымоходах из нержавеющей стали. Так же редко — на керамических и асбестоцементных. Однако мы помним, что последние образуют вредные вещества при сгорании, поэтому не рассматриваем их в дальнейшем.

Оптимальная конструкция дымохода — «сэндвич». Наличие утеплителя между трубами выравнивает наружную и внутреннюю температуры. За счет этого образуется меньше конденсата.

Прежде, чем произвести расчет дымохода котлов, нужно еще определиться с типом самой отопительной системы. Рассмотрим на примере устройств, работающих на газе.

Варианты вывода дымохода газового котла

Наружный и внутренний варианты вывода дымохода газового котла.

Виды дымоходов

Особенности устройства современного дымохода

Предназначением дымохода является отведение продуктов горения и дыма от печи или какого-либо другого отопительного устройства за пределы помещения. Тяга в любом бытовом дымоходе образуется естественным образом и не предполагает применения каких-либо дополнительных устройств.

Современные дымовые трубы могут быть изготовлены:

  • Из кирпича. Поскольку такая конструкция имеет значительный вес, то для нее необходимо соорудить прочный фундамент.

Совет! Специалисты советуют добавлять известь в состав раствора, применяемого для кирпичной кладки, что позволит избежать образования конденсата, губительно воздействующего на стенки здания.

Дымовая труба, выложенная из кирпича

  • Из сэндвич-труб, которые изготавливаются из двух слоев металла с утеплителем, проложенным между них. В качестве материала для изготовления таких труб чаще всего применяется нержавеющая сталь. Утеплителем же в большинстве случаев выступает базальт.
  • Из полимерных материалов. Такие трубы не следует подвергать воздействию излишне высоких температур, потому использовать такие дымоходы можно для газовых колонок и котельных небольшого размера. При этом, полимерные трубы очень прочны, просты в установке и отличаются невысокой ценой.
  • Из керамики. Таким трубам свойственна высокая прочность, но и стоят они немало. Потому чаще всего их используют для обустройства дымоходов промышленного типа. Ввиду своего значительного веса, такие конструкции, как и кирпичные, требуют закладки фундамента.

Внешняя керамическая дымоходная труба блочного типа

Важно! В некоторых ситуациях возможны комбинации материалов, предназначенных для изготовления дымоходов. К примеру, полимерный или металлический дымоход может быть обложен кирпичом.

Общие требования к монтажу конструкций

Предписания для газовых котлов отличаются в зависимости от типа горелки. К дымоходным системам, устанавливаемым на котлах открытого типа, относятся следующие нормы и правила:

  • труба имеет не более 3 колен (45-90°);
  • используется только негорючий материал;
  • трубы обязательно защищаются теплоизоляцией;
  • предусматривается отверстие с заслонкой, через которое чистят дымоход;
  • высота и параметры сечения дымохода соответствуют требованиям, рекомендованным производителем котла;
  • в трубе имеется еще одно отверстие для сбора конденсата;
  • для защиты дымохода от попадания грязи, листьев и т. п. предусмотрен специальный зонтик.

Требования к дымоходам на котлах с закрытым воздухообменом:

  • диаметр выходного патрубка меньше диаметра самой трубы;
  • минимальное расстояние горизонтального дымохода от поверхности земли — 2 м;
  • труба дымохода расположена минимум в 2 метрах от окон, дверей, вентиляционных отверстий;
  • минимальное расстояние по вертикали от трубы до оконных проемов — 1 м;
  • рядом с трубой не должно находиться стен, заборов или иных преград ближе 1,5 м;
  • при обустройстве следует выдержать угол наклона трубы 6-12° для естественного удаления конденсата.

Возможно, многим будет полезно узнать требования, касающиеся дымоходов для твердотопливных котлов:

  • допускается использовать один отводящий канал для двух отопительных устройств, если расстояние между ними не менее 750 мм;
  • трубы должны быть полностью герметичны;
  • оптимальный тип сечения — круглое;
  • идеально гладкие внутренние стенки (отделанные оцинковкой или нержавейкой).

Настало время перейти непосредственно к самим вычислениям.

Схема монтажа сэндвич-дымохода

Схема монтажа сэндвич-дымохода.

Нормативы СНиП в отношении высоты дымоходов

Устанавливаться трубы, отводящие отработанные газы от оборудования домашних котельных, должны строго вертикально. СНиП допускает не более двух отклонений по высоте дымохода на угол максимум в 30° с относом до 1 м.

Минимальная высота отводящей газы трубы рассчитывается в зависимости от высоты здания. В том случае, если дымоход выходит из ската на расстоянии до 1.5 м от конька кровли, для измерения его общей длины используется следующая формула:

Нд — высота жилого здания с котельной, Нт — искомая длина трубы. Вычисления по этой формуле выполнить очень просто. К примеру, если высота частного здания до конька равна 5 м, необходимой общей длиной дымохода будут 5 + 0.5 = 5.5 м. При выполнении расчета высоты трубы, помимо всего прочего, учитывают и то, что этот показатель в любом случае должен превышать 5 м, если считать от уровня колосника твердотопливного или горелки газового котла.

Если труба находится от конька здания в 1.5-3 метрах, для расчета ее высоты никаких формул обычно не используется. В данном случае необходимая длина дымохода будет равна высоте здания (но не меньше 5 м).

Если труба отстоит от конька на расстоянии более чем в 3 м, для расчета ее высоты применяется такая формула:

Здесь D — ближайшее расстояние от конька до дымохода, 0.1763 — тангенс угла 10°. Таким образом, к примеру, при высоте жилого дома в 10 м и расположении трубы на расстоянии в 3.5 м от конька ее высота будет равна:

Требования к дымоходам

Качественное отведение дыма ─ вопрос и не только комфорта, но и безопасности. Надежный дымоход:

  • Не восприимчив к высоким температурам при нагревании.
  • Не боится влаги, образующейся при оседании конденсата.
  • Выдерживает агрессивную среду (к примеру, серную кислоту).
  • Создает хорошую тягу.

Оптимальная форма канала домашней котельной — цилиндрическая, с идеально гладкими стенами, чтобы сажа на них не задерживалась: это предохраняет дымоход от постоянной чистки. В прямоугольных кирпичных трубах местное завихрение создает условия для засорения, и требует чистки.

Внимание! Если установка дымохода выполняется самостоятельно, стоит оценить проблемы транспортировки комплекта и уровня сложности его монтажа. Начинающему домашнему мастеру надо обсудить особенности своего устройства с профессионалом. Проконсультировать могут и поставщики отопительного оборудования.

Требования к дымоходам домашней котельной регулируют строительные нормы:

  • Площадь сечения трубы равна площади патрубка котла или превышает его.
  • Для металлических дымоходов используют высококачественную легированную сталь с высокими антикоррозионными свойствами, с толщиной от 1 мм; в основании каналов делают специальные карманы более 250 мм глубиной для удобного удаления сажи.
  • При изготовлении дымохода надо помнить, что в нем может быть не более 3 поворотов, радиус закругления которого не превышает диаметр трубы.

Соблюдение указанных норм позволяет создать хорошую тягу в дымоходе .

Для чего требуется расчет дымохода

Трубу для отвода дыма можно сделать из различных материалов:

Каждый из этих материалов имеет разную теплопроводность. Дымовые газы в дымоходе охлаждаются по-разному, что влияет на тягу. Это будет учитываться при расчете высоты и диаметра дымохода.

На тягу влияет и форма поперечного сечения дымохода. Она может быть круглой, квадратной и прямоугольной. Наиболее удобной является круглая форма.

Этот показатель зависит от конструктивных особенностей дома и высоты прилегающих домов или деревьев. Возможны 3 варианта:

  1. Если дымоход расположен не дальше чем 1,5 м от конька крыши , то его высота должна быть больше на 50 см от всей высоты дома. При расстоянии 10 м от низа дома до его верха высота используемой дымоходной трубы Нт = 10 0,5 = 10,5 м.
  2. Если дымоотвод находится на расстоянии 1,5-3 м от конька крыши, то его высота может быть равна высоте дома.
  3. Если расстояние от конька больше 3 м, то нужно использовать формулу Нт = П – D*0,1763:
  • где П – высота дома;
  • D является ближайшим расстоянием от дымохода до линии, которая опускается с конька крыши вниз дома (должна быть перпендикулярной горизонту);
  • 0,1763 – числовое выражение tg(10°).

По этой формуле Hт = 10 – 3*0,1763 = 9,47 м.

Эти три варианта возможны, если рядом нет ниодного высокого дома или дерева. В обратном случае дымоход с высотой 10,5 м может попасть в зону ветрового подпора. Это значит, что тяга будет плохой. В таком случае нужно наращивать дымоотвод. Чтобы определить величину наращивания, нужно найти самую высокую точку прилегающего дома и провести от нее условную линию так, чтобы она образовала с землей угол 45°. Верх дымохода должен быть над этой линией, поскольку все пространство под ней является зоной ветрового подпора.

Многие производители котлов на твердом топливе продают таблички, в которых определенной мощности соответствуют размеры дымовой трубы и величина необходимой тяги.

  • m является массовым расходом продуктов сгорания за час;
  • w – скорость движения угарных газов.

S = 0,00556/(0,6881*2) = 0,00404 м² = 40,4 см².

Диаметр круглой трубы будет составлять

где r является коэффициентом, который зависит от вида топлива. Его значения являются такими:

Конструктивно любая дымовая труба котельной состоит из фундамента, цоколя и ствола. Ствол изнутри защищается футеровкой, для обустройства которой используется жаростойкий кирпич.

Важный пункт, который необходимо отметить сразу – санитарные нормы и правила предусматривают прямую зависимость между высотой дымовой трубы и расходом топлива. Кроме того, должна также учитываться степень выделения золы из топлива и количество выделяемой серы.

Установка котельных труб должна выполняться в соответствии с определенными стандартами:

  • Конструкции, выполненные из кирпича, должны иметь высоту от 30 до 70 м при диаметре, варьирующемся в пределах от 0,6 м до 8 м;
  • Высота железобетонных дымовых труб может достигать 300 м, а диаметр – 10 м;
  • Стальные дымовые трубы котельных, выполненные из листовой стали толщиной от 3 до 15 мм, в высоту не могут быть больше 40 м, а в диаметр – от 0,4 до 1 м.

Для металлических сооружений есть и дополнительное правило: если расход многозольного топлива не превышает 5 тонн в сутки, то высота трубы котельной может быть меньше 30 м. Несоблюдение этого правила основательно сократит срок службы дымовой трубы.

Работоспособность системы напрямую зависит от того, как было выполнено проектирование дымовых труб котельных, включающее в себя следующие действия:

  • Анализ постройки;
  • Аэродинамический расчет трубы и газового путепровода, расположенного в котельной;
  • Подбор оптимальных размеров трубы, необходимых для ее функционирования;
  • Расчет скорости движения газов в здании и сравнение полученных результатов с нормативами;
  • Расчет естественной тяги в дымовой трубе;
  • Проведение расчетов, определяющих прочность и стойкость конструкции;
  • Расчет теплотехнических характеристик;
  • Выбор типа и способа фиксации трубы;
  • Отображение будущей конструкции на чертеже;
  • Составление сметы.

Монтаж котельных труб должен выполняться в точном соответствии с требованиями, предъявляемыми нормативными документами:

  • Высота конструкции – ОНД №86;
  • Степень ветровых нагрузок – СНиП №2.01.07-85;
  • Прочностные характеристики – СНиП №2-23-81;
  • Показатели фундамента – СНиП №2.03.01-84 и №2.02.01-83;
  • При обустройстве труб для газовых котлов используется СНиП №2-35-76;
  • Для электрического котельного оборудования нужно следовать СНиП №11-01-03;
  • Планируя создание бетонной дымовой трубы, необходимо отталкиваться от требования СНиП №2.03.01-84;
  • В случае изготовления дымовой трубы из стали конструкция должна соответствовать требованиям СП №53-101-98 и ГОСТ 23118-99.

Заключение

Установка дымовой трубы котельной должна сопровождаться очень тщательным и продуманным подходом к работе. Если все этапы создания дымовой трубы были выполнены правильно, то смонтированная конструкция сможет без малейших нареканий проработать весь срок эксплуатации.

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

Выбор материала для изготовления дымохода зависит от предполагаемого отопительного прибора.

Проведение расчета высоты дымовой трубы котельной и прочих ее параметров невозможно без учета особенностей ее конструкции, составляемой:

  • фундаментом и опорой;
  • газоотводящим стволом;
  • теплоизоляцией;
  • антикоррозионной защитой;
  • приспособлением, вводящим газоходы.

Для устройства дымохода используется кирпич, керамические, оцинкованные или нержавеющие трубы

Дымовой газ, охладившись в очистительном устройстве – скруббере, до 60º С, проходит очистку в абсорберах и выбрасывается в атмосферу.

Для возведения дымовых труб могут быть использованы:

  • кирпич. Кирпичная конструкция, установленная профессиональным печником, практически не накапливает сажи. Ей присущи достаточная пожаробезопасность, механическая прочность и теплоемкость. Ввиду разрушения кирпича реакциями, наступающими при контактировании оксидов серы, оседающих на стенках, с водой использование кирпичных конструкций резко сократилось;
  • сталь. Позволяет моделировать конфигурацию трубы. Прослужит около десяти лет при условии использования топлива с невысоким содержанием серы;
  • керамика. Устойчива к воздействию конденсата, отличается огнеупорностью. Но конструкции, отягощенной металлическими стержнями, присуща чрезмерная массивность, затрудняющая монтаж ;
  • полимеры. Используются для установки на газовые колонки и в котельную с температурой не более 250º С.

В зависимости от особенностей несущей конструкции дымовые трубы могут быть:

  • самонесущими, изготовленными из сендвич-труб. Легко монтируются на крышах с закреплением внутри строения и, при необходимости, перевозятся, но имеют значительные ограничения в применении – по температуре (350º С), снеговой и ветровой нагрузке, уровню химической агрессивности продуктов сгорания;
  • колонными. Возможна установка многоствольной стальной конструкции с диаметром, доходящим до трех метров при подключении к нескольким котлам;
  • (около)фасадными. Конструкция считается самой экономичной, так как не требует мощного фундамента и использования несущих элементов, а применение модулей обеспечивает простоту замены;
  • фермовыми. Применяются, как правило, в зонах с повышенной сейсмической активностью;
  • мачтовыми. Использование стальных оттяжек придает дополнительную устойчивость опорной башне из трех-четырех мачт с прикрепленными дымоходами.

Высокие трубы подвержены ветровой нагрузке, поэтому нужно позаботиться о дополнительном креплении

Дымовой канал может быть как расположен на отопительном оборудовании, так и стоять отдельно, примыкая к котлу или печи. Труба должна на 50 см превышать высоту крыши. Размер дымохода в сечении высчитывается относительно мощности котельной и особенностей ее конструкции.

Основными конструкционными элементами трубы являются:

  • газоотводящий ствол;
  • теплоизоляция;
  • антикоррозионная защита;
  • фундамент и опора;
  • конструкция, предназначенная для ввода газоходов.

Расчет дымоходов для отопительных котлов. Вариант 1

При установке дымоходных систем используется десяток формул, в которых учитываются:

  • физические процессы сгорания топлива (движение углекислого газа, температура снаружи и внутри трубы);
  • геометрические характеристики дома и котла (высота потолков, форма сечения выходного патрубка, площадь канала);
  • постоянные величины (например, ускорение свободного падения при расчете скорости движения газа или коэффициент гладкости труб, зависящий от материала).

Точные расчеты по всем невозможно выполнить самостоятельно. Лучше обратиться к специалистам, однако некоторые выводы можно получить, пойдя более дешевым и коротким путем.

Так, различают три способа монтажа дымохода в зависимости от удаленности его от конька крыши:

  1. Дымоход удален от конька более чем на 3 м. В данном случае высшая его точка может устанавливаться ниже уровня конька на угол, не превышающий 10°. Актуальное требование, если хочется сэкономить на элементах дымохода.
  2. Дымоход удален от конька на 1,5-3 м. Высота канала равняется высоте дома, т. е. конек и верхняя точка дымоотводящей системы расположены на одном уровне.
  3. Между дымоходом и коньком — менее 1,5 м. Высшая точка трубы располагается минимум на 50 см выше конька.

С длиной дымохода определились, остается вычислить достаточное сечение для трубы. Наиболее точно это делается по формуле F=(AxB)/4,19xC, где:

  • F — сечение (кв. м);
  • A — табличный коэффициент от 0,02 до 0,03;
  • В — мощность котла (кВт);
  • С — высота дымохода (м).

Полученное значение сопоставляют с табличным по СНиП 2.04.05-91 и при необходимости корректируют в большую сторону.

Если взять усредненные характеристики из упомянутого документа, мы получим рекомендованное округлое сечение диаметром 200 мм для трубы высотой 7 м, отводящей газ от котла мощностью 16 кВт, или диаметр 150 мм для котла на 32 кВт и отвода длиной 20 м.

Вы можете провести расчет дымохода для газового котла онлайн на сайте компании «Теплодар». Если известна конструкция отводящей системы и примерная схема ее реализации, вычисления займут меньше минуты.

Наши специалисты всегда готовы произвести необходимые расчеты, дать рекомендации по выбору элементов дымохода и озвучить точную их стоимость.

Обращаем ваше внимание, что от корректности произведенного расчета зависит здоровье людей, проживающих в доме. А с целью повышения пожарной безопасности рекомендуется немного завысить полученные значения. Помните, что уменьшение расчетного диаметра чревато запретом на эксплуатацию. Придется разобрать дымоход, все переделать и заплатить вдвойне.

Проектирование и монтаж системы дымоотведения можно делегировать профессионалам, но об уходе за ней придется думать вам. Не перегревайте газовые и твердотопливные котлы, не используйте их на максимальной мощности и чистите хотя бы раз в год. Тогда выбранный дымоход прослужит не одно десятилетие.

Расчет высоты и диаметра. Вариант 2

Чтобы подобрать дымовую трубу частного дома с оптимальными параметрами, можно использовать упрощенную схему расчетов.

Внимание! Для расчета надо знать теплоотдачу (мощность) котла или печи, то есть масса топлива, потребляемого за час. Эту информацию можно узнать из паспорта котла.

Другие параметры для разных бытовых конструкций стандартны:

  • Температура выделяемых газов на входе трубы – 150 — 200 градусов.
  • Скорость газов в дымоходе — от 2 м/сек..
  • Высота дымохода частного дома, согласно СНиП, должна составлять как минимум 5м от котла.
  • Естественное давление газов на 1м — более 4-х Па

Величину самотяги определяют как произведение, где первый множитель ─ разность плотности воздуха и дымового газа, второй ─ высота сооружения.

Итак: Диаметр дымовой трубы пропорционален массе топлива, потребляемого печью за час. Зная этот параметр, можно воспользоваться для расчета формулой, где объем газа у входа в трубу при температуре t :

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек.

С учетом скорости передвижения газов в трубе можно вычислить площадь (F) сечения:

F = π∙d²/4, в м²

Для вычисления диаметра (d) трубы с круглым сечением воспользуемся формулой площади круга (в кв. м):

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600 .

Определение высоты. Вариант 3

Высота дымоотвода зависит от материала ствола, типа кровли, мощности котельной установки. Придется учесть ряд параметров. В зависимости от материала высота труб может быть:

  • кирпич – 30-70 м;
  • железобетон – до 300 м;
  • сталь – 30-40 м.

До верхней точки трубы от колосников расстояние составляет не менее 5 м. Если кровля плоская, газоотвод должен быть выше 50 см. При наличии конька и ограждения верхняя точка ствола должна быть выше 50 см. От самой высокой точки кровли труба должна отстоять на расстоянии 1,5 м.

Высота дымоотвода
Определение высоты дымоотвода.

При расчете высоты трубы учитывают мощность котельной установки. Если показатель составляет 1100 кВт, высота газоотвода составляет 13 м. Мощные котлы до 12 000 кВт комплектуются трубой высотой 28 м.

Вычисление диаметра трубы. Вариант 4

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
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.

Определение высоты трубы при естественной тяге. Вариант 5

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.

Схема расчета
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.

Допустимые возвышения
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:

Формула
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.

Расчет размеров бытовой дымовой трубы. Вариант 6

Важный параметр бытового устройства для отвода вредных продуктов сгорания топлива – это диаметр устья дымовой трубы, то есть размер ее верхней части. Для определения значений этого показателя не нужно выполнять сложных расчетов, достаточно учесть некоторые данные и выполнить расчеты по несложной схеме.

При известном количестве сжигаемого топлива по специальной формуле можно определить объем входящих в трубу газов.

Зная, с какой скоростью газы передвигаются по трубе, можно вычислить площадь ее сечения. А воспользовавшись формулой определения площади круга, не сложно найти наружный диаметр трубы.

диаметр устья дымовой трубы это

Основное значение имеет мощность котла, другими словами, какое количество топлива может сгорать за час в определенном устройстве. Такие данные обязательно указывает производитель в паспорте оборудования.

Другие данные для бытовых конструкций, необходимые для выполнения расчетов, имеют примерно одинаковое значение:

  • Температурные показатели входящих в трубу газов – 150-2000С.
  • Скорость движения газов по дымоходу – 2 м/с и более.
  • Размер по высоте дымовой трубы на бытовой котельной  должен быть не менее 5 метров от колосника. Эта величина контролируется Санитарными Нормами и Правилами.
  • Естественный напор отводимого газа – не менее 4 Па на 1 метр.

расчет дымовой трубы

В некоторых случаях возникает необходимость произведение расчета тяги дымовой трубы. Эта величина определяется произведением высоты сооружения на разность между плотностью воздуха и аналогичным параметром дымового газа.

Зная количество сжигаемого топлива, рассчитывается мощность котла или другого оборудования.

Принимая во внимание определенное значение теплового коэффициента, высчитывают тепловые потери трубы на 1 метр.

На основании постоянных значений и полученных результатов вычисляют значение естественного напора выходящего газа.

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что методика расчета дымовой трубы и бытового, и промышленного назначения позволяет определить важные параметры возводимой конструкции.

Аэродинамические сопротивления и самотяга

Движение продуктов сгорания и воздуха, рассматриваемое как движение вязких жидкостей, имеет турбулентный характер и происходит при изменяющейся температуре, так как продукты сгорания охлаждаются, а воздух при наличии воздухоподогревателя нагревается. При движении продуктов сгорания, обладающих вязкостью, возникают аэродинамические сопротивления, препятствующие их движению. На преодоление этих сопротивлений заnрачивается часть энергии, которой обладает движущийся поток жидкости.

Аэродинамические сопротивления возникают в связи с наличием сил трения движущегося потока о стенки канала и возрастанием внутреннего трения в потоке при появлении на его пути различных препятствий. Для преодоления сопротивлений движущийся поток должен обладать определенным избыточным напором, который по мере продвижения по тракту будет падать.

Падение полного напора на каком-либо участке газового или воздушного тракта определяется (Па) по уравнению для несжимаемой жидкости (обычно поправка на сжимаемость вносится приближенно в конце расчета):

где ∆h – сопротивление участка, т. е. потеря полного давления, Па; z1и z2 – геометрические отметки сечений участка (высота расположения их относительно выбранной плоскости отсчета), м; ра – плотность атмосферного воздуха, принимаемая постоянной в пределах небольших изменений высоты, кг/м3; р – плотность протекающей среды, кг/м3.
Величина (Z1-Z2)g(ра-р) называется самотягой. При равенстве плотностей протекающей среды р и атмосферного воздуха ра, а также при горизонтальном расположении газовоздухопровода самотяга равна нулю.

Аэродинамические сопротивления какого-либо участка тракта складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений. Для парогенераторов и водогрейных котлов к указанным сопротивлениям добавляется особый вид сопротивления – сопротивление поперечно омываемых пучков труб.

Аэродинамические сопротивления трения возникает при движении потока в прямом канале постоянного сечения, в продольно омываемых трубных пучках и в пластинчатых поверхностях нагрева.

Для изотермического потока (при постоянной плотности и вязкости протекающей среды) сопротивление трения (Па) определяется по формуле

где ʎ- коэффициент сопротивления трения, зависящий от относительной шероховатости стенок канала и числа Рейнольдса; I – длина канала, м; w – скорость протекающей среды, м/с; d3 – эквивалентный (гидравлический) диаметр, м; р – плотность протекающей среды, кг/м3. Эквивалентный (гидравлический) диаметр подсчитывается по формуле

где F – площадь живого сечения канала, м2; U – полный периметр сечения, омываемый протекающей средой, м. Местные сопротивления (Па) рассчитываются по формуле

где £- коэффициент местного сопротивления, зависящий от геометрической формы участка (а иногда и от критерия Рейнольдса) . Расчетная скорость продуктов сгорания или воздуха (м/с) определяется по формуле


где V – расход продуктов сгорания или воздуха, м3/ч; F – площадь живого сечения газохода или воздуховода, м2. Самотяга в газоходе возникает вследствие разности плотностей окружающего воздуха и продуктов сгорания. Самотяга в газоходах аналогична тяге в дымовой трубе, которое было описано в предыдущем параграфе.

Самотяга (Па) любого участка газового тракта, а также дымовой трубы при искусственной тяге вычисляется по формуле

где H = Z2-Z1 – расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечения данного участка, м; р – абсолютное среднее давление продуктов сгорания на участке (при избыточном давлении меньше 5000 Па принимается р/101 080=1), Па; р0 – плотность продуктов сгорания при нормальных условиях, кг/м3;  Ɵ – средняя температура продуктов сгорания на данном участке, °С; 1,23 кг/м3 – плотность наружного воздуха при давлении 101 080 Па и температуре 20 °С.

При расчете самотяги по температуре наружного воздуха, отличающейся от 20 °С более чем на 10 °С, вместо 1,23 подставляется соответствующее значение плотности воздуха.

Самотяга может быть как положительной, так и отрицательной. Если продукты сгорания движутся снизу вверх, самотяга положительна, т. е. будет создавать дополнительный напор, который можно использовать для преодоления сопротивлений. При движении продуктов сгорания сверху вниз (как это имеет место в опускных газоходах) самотяга будет отрицательной, т. е. для ее преодоления потребуется дополнительный напор. Тяга, создаваемая дымовой трубой, всегда положительна.

Расчет сопротивлений газового и воздушного тракта парогенераторов и водогрейных котлов проводится в соответствии с нормативным методом, разработанным ЦКТИ («Аэродинамический расчет котельных установок», изд. 3-е, Л., «Энергия», 1977). В соответствии с нормативным методом сопротивления трения для большинства элементов котельного агрегата определяются приближенно. В качестве исходного для расчета применяется уравнение (12-3).Коэффициент ʎ при течении продуктов сгорания или воздуха по различным газовоздухопроводам имеет следующие приближенные значения:

Коэффициент сопротивления трения к продольно омываемых пучков труб зависит от критерия Рейнольдса, шероховатости труб и относительного шага труб в пучке. Коэффициент сопротивления продольно омываемых пучков труб определяется из кривой, приведенной на рис. 12-2. Для пользования кривой необходимо определить эквивалентный (гидравлический) диаметр по формуле

где 2 – полное число труб в газоходе; d – наружный диаметр труб, м; а и b – размеры сторон прямоугольного сечения, м. При течении продуктов сгорания или воздуха по трубам трубчатых и щелям пластинчатых (с гладкими стенками) воздухоподогревателей коэффициент сопротивления трения определяется по формуле, применимой для воздухоподогревателей, имеющих эквивалентный диаметр dэ = 20/60 мм при скорости потока 5-30 м/с и температуре 300 °С, а также при скорости до 45 м/с и t>300 °С:

Сопротивление поперечно омываемых пучков гладких и ребристых труб определяется (П1а) по формуле

где £ – коэффициент сопротивления, зависящий от числа рядов и расположения труб в пучке, а также от критерия Рейнольдса; w – скорость потока, определяемая по сжатому сечению газохода, расположенному в осевой плоскости труб перпендикулярно потоку газов. Коэффициент сопротивления гладкотрубного коридорного пучка

где z2 – число рядов труб по глубине пучка; £0- коэффициент сопротивления, отнесенный к одному ряду пучка. Значение £0 определяется по следующим формулам:

здесь σ1= Si/d – относительный шаг по ширине пучка; σ2 = s2/d – относительный шаг по глубине пучка; ф.

Все местные сопротивления рассчитываются по уравнению (12-5). При расчете местных сопротивлений считается, что потеря напора происходит в одном заданном сечении тракта. В действительности потеря механической энергии потока вследствие изменения формы или направления канала происходит на более или менее длинном участке тракта. Поэтому принимается, что местное сопротивление представляет собой разность фактической потери напора на этом участке и потери, которая имела бы место при неизменных форме и направлении газохода.

Коэффициент местного сопротивления зависит от конфигурации фасонной части газовоздухопровода и определяется экспериментальным путем. Значения этого коэффициента для различных фасонных частей, горелок и других элементов котельной установки приведены в нормативном методе («Аэродинамический расчет котельных установок»).
Сопротивление всего газового или воздушного тракта определяется как сумма сопротивлений всех последовательно расположенных участков. Перепад полных давлений по газовому тракту (Па) рассчитывается при уравновешенной тяге по формуле

где ∆Н – суммарное сопротивление газового тракта, Па; hT” – разрежение на выходе из топки, принимаемое равным 20 Па; Нс – суммарная самотяга газового тракта с соответствующим знаком, Па. Перепад полных давлений по воздушному тракту (при уравновешенной тяге) определяется (Па) по формуле

где ∆Н – суммарное сопротивление воздушного тракта, Па; Нс – самотяга воздушного тракта, рассчитываемая только для двух участков: воздухоподогревателя и всего воздухопровода горячего воздуха, Па; hT’ – разрежение в топке на уровне ввода воздуха (обычно больше hT” на самотягу в топке), Па.

Полное сопротивление газового и воздушного тракта парогенератора и водогрейного котла, как это ясно из приведенных выше уравнений, зависит также от квадрата скорости потока. В связи с этим для основных участков достаточно большой протяженности следует выбирать оптимальную скорость потока продуктов сгорания или воздуха. Оптимальной скоростью называется такая, при которой суммарные эксплуатационные затраты минимальны.

Оптимальная скорость продуктов сгорания и воздуха в стальных газовоздухопроводах зависит от их конфигурации и конструкции, мощности котельной установки, графика потребления теплоты, экономичности тягодутьевых устройств, температуры потока, стоимости оборудования и электроэнергии и от других характеристик. Оптимальные скорости для парогенераторов и водогрейных котлов, работающих под наддувом, на 10 % больше, чем при уравновешенной тяге. Приближенные значения оптимальной скорости, рекомендуемые нормативным методом, приведены в табл. 12-1.

При выборе газовоздушного тракта парового или водогрейного котла серьезное внимание должно уделяться рациональной компоновке и трассировке газовоздухопроводов. Схема газового и воздушного тракта агрегата должна быть простой и способствовать повышению надежности и экономичности работы установки. В связи с этим даже в установках малой мощности рекомендуется применять индивидуальную компоновку хвостовых поверхностей нагрева, золоуловителей и тягодутьевых устройств без обводных газоходов и соединительных коллекторов.

Схема и расположение газовоздухопроводов должны выбираться так, чтобы сопротивление тракта было минимальным при оптимальных скоростях потока. Рекомендуются преимущественно газовоздухопроводы круглого сечения, так как на их изготовление расходуется меньше металла и изоляции по сравнению с газовоздухопроводами квадратного, и особенно прямоугольного сечения.

Газоходы паровых и водогрейных котлов, работающих на взрывоопасных топливах (торф, мазут, природный газ), не должны иметь участков, в которых возможны отложения несгоревших частиц или сажи, а также застойных, плохо вентилируемых зон. Такими участками чаще всего являются соединительные короба и перемычки, лежащие вне основного потока. В обходных газоходах, направляющих продукты сгорания мимо поверхности нагрева, золоуловителя или особенно дымососа, рекомендуется последовательная установка двух плотных шиберов на прямых учавтках с возможно меньшей скоростью потока.

В местах резких поворотов потока для частичного улавливания золы иногда устраивают бункеры (например, под хвостовыми поверхностями нагрева). Однако это приводит к усложнению условий эксплуатации и не обеспечивает эффективного улавливания летучей золы. Поэтому установка бункеров под резкими поворотами не рекомендуется.
При транспортировании запыленных продуктов сгорания скорость их на протяженных горизонтальных участках должна быть не менее 7-8 м/с во избежание отложения золы. При сжигании топлив, имеющих абразивную золу, скорость на участке до золоуловителя не должна превышать 12-15 м/с для предотвращения интенсивного золового износа тракта.

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.

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.

Основные правила монтажа дымоходных систем

Современные дымоходы – целые системы, ведь можно смонтировать дымоход любой сложности и при любых конструктивных особенностях дома. Для этого разработаны модульные системы, состоящие из колен, тройников, различных патрубков. Модульные дымоходы удобнее кирпичных, так как последние можно строить только вертикально, а модульные можно конструировать в разных направлениях с учетом определенных требований (в любом случае, это быстрее, проще, дешевле).

Для каждого теплового устройства лучше готовить свой дымоходный канал. Дымоходы собирают вертикально, без уступов. Допускают два отклонения от вертикали на угол до 30 градусов, горизонтальное соединение допускается в пределах метра, а высота от теплогенерирующего устройства до устья трубы ─ от 5м – для обеспечения разрежения газов и создания тяги.

Для правильной сборки дымоходной системы в доме надо учитывать некоторые общие правила:

  1. Установка элементов модульной системы производится от печи, снизу вверх.
  2. Варианты размещения и подключения дымоходов разные, все зависит от условий помещения. При построенном доме удобно размещать дымоход снаружи: от печки или камина он выводится через стену, прокладывается изолятор, устанавливается сборник конденсата и на кронштейнах труба поднимается вверх.
  3. Устанавливать дымоход можно и при возведении дома, и при эксплуатации. Место в доме надо выбирать так, чтобы не нарушать целостность конструкции дома: чтобы не попадала влага, согласовать по стропильной системе.
  4. Если монтировать керамические и кирпичные дымоходы в обжитом доме, придется разбирать полы, делать основания, подготовительные работы – дорого и не всегда возможно.
  5. Внутреннюю трубу дымоходной системы надо вставлять в предыдущий модуль, а модуль наружного контура ─ на предыдущий. Это дает возможность защитить базальтовый утеплитель от попадания на него конденсата.
  6. Одна в другую труба должна входить не менее, чем на половину своего диаметра (по разметке).
  7. Трубы с отводами, тройниками соединяют хомутами.
  8. Место соединения не должно попадать в слой перекрытий.
  9. Для тройников устанавливают опорные кронштейны.
  10. Если на тройнике не установить сборник конденсата, вся вода попадает в систему.
  11. Каждые 2м дымохода фиксируют к стене креплением.
  12. Прикрепляя дымоход к стене, надо следить, что не было прогибов.
  13. Не допускается контакт дымового канала с инженерными коммуникациями (газ, электричество).
  14. Если труба проходит близко к стенам, нужна теплоизоляция.
  15. В зоне прохождения перекрытий и кровли надо отступать на 150 мм при изолированных трубах и на 300 мм при трубах без изоляции. Требования пожарной безопасности при монтаже всегда должны быть на первом месте.
  16. Нельзя прокладывать горизонтальные фрагменты дымохода более 1 м по длине.
  17. Стыки не должны попадать в перекрытия или слоях кровельного пирога.

Монтируя стальной дымоход, необходимо учитывать вероятность тепловой деформации дымоходной системы. Для этой цели устанавливают гибкий переходник. Если в комплекте оборудования такого элемента нет, можно не фиксировать трубу на кронштейне жестко, а сделать запас на 10-15 мм, иначе при нагревании есть риск смещения дымохода.

Если кровля из легковоспламеняющихся материалов, на трубу устанавливают искроуловитель, который делают из металлической сетки, с ячейками до 5Х5 мм. Высоту трубы определяет расстояние от трубы до конька: если оно не превышает 1,5 м, труба всегда возвышается над коньком не менее полметра.

Немного о безопасности

К безопасной эксплуатации дымоходной системы предъявляются свои требования. Не рекомендуется растапливать печь легковоспламеняющимися материалами типа горючих жидкостей. В котлах на твердом топливе нельзя закладывать дрова, превышающие габариты топки.

В быту не стоит приспосабливать систему дымохода для сушки белья, так как нарушение ее герметичности чревато серьезными последствиями. Прочищать дымоход, выжигая сажу, также опасно для дома. Нельзя чистить дымоход хлорсодержащими веществами. Попытки заливать водой огонь в топке могут повредить оборудование.

При эффективном и регулярном использовании печей дымоход надо чистить и диагностировать . Если игнорировать этот момент, сажа может воспламеняться, это не каждый дымоход выдержит. Эксплуатируя отопительный котел, надо строго соблюдать рекомендации производителя, не пытаясь использовать отопительный прибор не по назначению.

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:

Зависимость высоты дымохода от направления ветра

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:

Расчет качественной тяги и высоты дымохода

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:

Проектирование высоты дымохода дома

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:

Расчет высоты дымохода для дровяного котла

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:

Горючесть кровли и высота дымохода

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:

Высота дымохода и его расстояние до других элементов кровли

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:

Расчет высоты дымохода и расстояние до конька крыши

Расположение выхода дымохода из дома

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

Правила монтажа дымохода через кровлю дома

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:

Процесс монтажа дымохода через стену

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

Варианты монтажа дымоотводов

Под внутренний дымоход необходимо возводить фундамент. Если добавить еще и защитный кирпичный канал, то это сведет к минимуму количество конденсата. Иногда дымоходы пристраивают снаружи к стене, за которой находится агрегат.

Внутреннее исполнение дымохода

Прежде чем приступить к монтажу дымохода под него выбирают место. Затем размечают места, где он будет проходить через перекрытие и кровлю. Тщательно проверяют точность разметки и делают проемы. Следующий шаг — выполнение подсоединения патрубка котла к дымоходу, а далее монтируют ревизию и тройник.

Закрепляют лист из стали, устанавливают главный кронштейн, трубу наращивают, если требуется, применяют «колени». В районе контакта с перекрытием используют патрубки. Берут лист оцинкованной стали с таким отверстием, чтобы через него свободно проходила труба, крепят его к перекрытию. Для усиления стыков применяют хомуты. Каждые 2 м дымоход закрепляют хомутами, а каждые 4 м — кронштейнами.

Работу завершают проверкой швов на герметичность. Для этого берут мыльный раствор, наносят его на все стыки. Если все выполнено качественно, то при подключении агрегата к дымоходу, пузыри в этих местах не появятся.

Устройство наружной конструкции

Для выносного дымохода в глухой стене делают отверстие такого диаметра, чтобы через него свободно проходила труба с изоляцией. Установив в отверстие первый элемент будущего дымохода, закрепляют его, обматывают изоляцией. Следующие секции добавляют со стороны улицы, контролируя вертикальность при помощи отвеса.

dimoholi-dly-gaz-kotlov_10-1.jpg
Наружный дымоход — более безопасный, но его нужно хорошо утеплять. У покупной конструкции все элементы хорошо подогнаны, так что сборка не создаст проблем

Трубу к стене фиксируют кронштейнами до достижения ею нужной высоты. Завершают процесс креплением трубы к патрубку котла и герметизацией стыков. Чтобы наружный дымоход прогревался быстро, его по всей длине утепляют базальтовой ватой.

Установка коаксиального дымоотвода

Дымоход этого типа выводит продукты горения наружу и одновременно снабжает горелку котла воздухом, богатым кислородом. При наличии такой конструкции не нужна дополнительная вентиляция.

Дымоход изготовлен из круглых труб — наружная стальная сечением 10 см и толщиной стенок 0.1 – 0.2 см и внутренняя алюминиевая диаметром 6 см. Трубы не соприкасаются т.к. между ними имеются перемычки.

Монтируют коаксиальные дымоходы для котлов с закрытой камерой сгорания, выполненных для установки на стену и на пол, а также для колонок и других газовых агрегатов.

Такой газоотвод имеет несколько преимуществ:

  • конструктивно труба устроена так, что одновременно с нагревом поступающего воздуха, происходит охлаждение отработанных газов;
  • дымоход увеличивает КПД оборудования;
  • имеет компактные габариты, поэтому используют его не только в частных домах, но и в городских квартирах;
  • безопасен — выводящиеся газы не контактируют с воздухом помещения и выходят не через вентиляционный канал а прямо в атмосферу;
  • прост в монтаже.

Устанавливают коаксиальный дымоход как горизонтально, так и вертикально. Независимо от способа установки наибольшая длина дымохода не должна быть больше 4 м. Существуют модели с основательными параметрами, созданные специально для дымоотвода на большое расстояние.

Непосредственно под монтаж коаксиального дымохода производители выпускают адаптеры специальной конструкции, используемые для вертикальных переходов через перекрытия и кровлю. Для предохранения системы от осадков и обеспечения герметичности в районе прохождения трубы сквозь перекрытие существуют специальные оголовки.

dimoholi-dly-gaz-kotlov_8-430x292.jpg
На рисунке отображены советы и обязательные требования к монтажу дымохода коаксиального типа. Все они касаются газоотводов для котлов, мощность которых не превышает 70 кВт

В случае применения коаксиального дымохода для котла, установленного на стене, его располагают горизонтально. При этом необходимо обеспечить 3-5% уклон, иначе в котел будет попадать конденсат.

Нормы регламентируют не только размеры самого дымохода для газового котла, но и расположение отверстия в стене. Оно должно быть удалено от окна, находящегося рядом, минимум на 50 см и не менее 25 см, если находится над окном.

Обслуживание и чистка

В процессе эксплуатации котельных дымоходы изнашиваются, поэтому им постоянно требуется техническое обслуживание и ремонт. Этими работами занимаются рабочие со специальными навыками и знаниями.

Наиболее подверженная часть дымохода — оголовок, т.к. на него оказывается давление изнутри, воздействуют температура и окружающая среда. В случае разрушения можно провести точечный ремонт кирпичной кладки или бетонной конструкции. При сильном уроне придется отстроить их заново.

При появлении трещин на кирпичных и бетонных дымоходах трещины и щели заделывают специальными растворами, разрушенные кирпичи меняют на новые. В случае повреждения металлических секций дымохода проводят их замену.

Наиболее подвержено разрушению защитное внутреннее покрытие, называемое футеровкой. Оно требует к себе постоянного пристального внимания, периодических осмотров и диагностики. При выявлении нарушения целостности рабочие осуществляют затирку поврежденных участков. Если точечным ремонтом ситуацию спасти не удается, производится полная замена покрытия.

Еще одной обязанностью специалистов является ремонт стяжных колец во избежание их растрескивания. Если вернуть функциональность старого элемента не представляется возможным, устанавливают дополнительные кольца.

Обслуживание включает в себя покраску поверхности дымоходов. Такие работы подразумевают применение метода промышленного альпинизма, т.к. он наиболее эффективен в плане использования механизмов и дополнительного оборудования.

Т.к. через трубу дымохода проходят не только дым и газы, но и пепел с сажей, в процессе эксплуатации происходит наслоение этих элементов на стенках, в результате проходимость будет снижена или полностью исчезнет. Для предотвращения такой ситуации периодически проводится чистка внутренней трубы бригадой специалистов.

Чистка бывает механической и химической. В первом случае процедуру применяют, если труба не слишком высокая и оборудование способно справиться с засором. Однако наиболее востребовано очищение химическими средствами, т.к. это позволяет без труда достичь любого участка внутри конструкции и избежать механических повреждений поверхности трубы.

Самая сложная и затратная часть обслуживания — демонтаж дымовой трубы котельной вследствие окончания срока службы или невозможности восстановить повреждения посредством капитального ремонта.

Источники
  • https://www.teplodar.ru/help/articles/detail/raschet-dymokhoda-dlya-kotla/
  • https://udobnovdome.ru/dymovye-truby-dlya-kotelnyx/
  • https://banya-ili-sauna.ru/raschet-vyisotyi-dyimovoy-trubyi.html
  • https://domoticzlab.ru/otoplenie/dymovaya-truba-dlya-kotelnoj-raschet-vysoty-i-secheniya-po-tehnicheskim-normativam
  • https://kotle.ru/kotelnye/dymovaya-truba-dlya-kotelnoj
  • https://sovet-ingenera.com/otoplenie/kotelnaya/dymovaya-truba-dlya-kotelnoj.html
  • https://trubaspec.com/dymokhodnye/kak-vypolnyaetsya-raschet-dymovoy-truby-pravila-i-poryadok-provedeniya.html
  • https://toplivopodacha.ru/aerodynamic-resistance-samotyaga.html
  • https://remont-system.ru/otopitelnye-sistemy/ustroystvo-i-raschyot-dymovoy-truby-dlya-kotelnoy
  • https://KrovGid.com/proekt/vypolnenie-raschetov-vysoty-dymovoj-truby.html
  • https://trubyda.ru/dymovye/dlya-kotelnoj

Рекомендуем:  Из чего состоит пластиковое окно: схема конструкции, фурнитуры, описание деталей
Крабадам
Adblock
detector