Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Расчётные работы и экологические требования

Существует ряд общих требований, которые необходимо соблюдать при проектировании дымоходов.

Аэродинамические характеристики газоотводящего ствола должны обеспечивать естественную тягу. В зависимости от используемого материала подбирают такие показатели высоты и диаметра трубы, которые позволяют продуктам горения подниматься вверх, не создавая эффекта опрокидывания тяги.

Для кирпичных дымоходов высота выбирается в диапазоне от 30 до 70 м, а диаметр – от 0,6 до 8 м. Трубы из листовой стали могут достигать в высоту максимум 40 м при диаметре от 0,4 до 1 м. Высота железобетонных конструкций может составлять 300 м, а их диаметр – до 10 м.

На расчёт высоты влияют метеорологические характеристики местности — среднегодовая ветровая нагрузка в данной местности, среднегодовая температура, влажность климата. Также при расчёте учитывается температура удаляемых продуктов горения.

Экологические стандарты предъявляют требования к параметрам дымоходов с учётом зольности используемого топлива, количества сажи и серных примесей в отводимых газах, суточного объёма сжигаемого энергоносителя. Правильно рассчитанные параметры трубы позволяют достичь оптимальной скорости рассеивания дыма без нанесения вреда окружающей местности.

Прочностные параметры дымохода определяются с учётом следующих факторов:

внешние условия (сейсмоопасность региона, характеристики грунта, уровень атмосферных осадков, роза ветров);
эксплуатационные характеристики (вес сооружения, износ конструкций, перепады температур).

Указанные критерии позволяют выбрать наиболее подходящий тип дымохода соответствующего размера, определить площадь и глубину заложения фундамента.

Какой дымоход лучше выбрать

Рассмотрим достоинства и недостатки разных типов дымоходов:

Таблица 1

Наименование	Достоинства	Недостатки
Кирпичный	Прочная и устойчивая к высоким температурам конструкция	Сложный и долгий монтаж, требующий высокой квалификации; большой вес, необходимость фундамента; долгое время монтажа; необходимость установки вкладыша из нержавеющей стали
Керамический	Самый большой срок службы, круглое сечение, гладкая внутренняя поверхность, небольшой вес, высокая скорость монтажа; высокая кислотоустойчивость, хорошая теплоизоляция	Самая большая цена из всех представленных вариантов; некоторые сложности в монтаже
Стальной однослойный	Круглое сечение, гладкая внутренняя поверхность, малый вес, небольшая стоимость, простота и высокая скорость монтажа, простота ремонта; устойчивость к коррозии и конденсату	Требуется утепление – иначе образуется большое количество конденсата; при проходе через конструкции из горючих материалов необходимы большие отступки; небольшой срок службы – 10-15 лет
Стальной «сэндвич»	Круглое сечение, гладкая внутренняя поверхность, небольшой вес, простота и высокая скорость монтажа, простота ремонта, устойчивость к коррозии и конденсату; возможность монтажа снаружи здания; хорошая теплоизоляция — негорячая внешняя поверхность снижает требования к монтажу внутри здания	Немалая цена

Раньше применяли асбоцементные трубы, но они хрупки и для них не выпускают соединительные элементы, поэтому для современных отопительных агрегатов их не применяют. Применять гибкие гофрированные трубы не рекомендуется – они быстро прогорают; в крайнем случае можно поставить такую трубу как вкладыш в кирпичную, «дожить» до весны – и качественно модернизировать старый короб.

Диаметр дымохода.

Устанавливая дымоходную трубу, очень важно рассчитать правильный диаметр дымохода, этому вопросу нужно уделить особое внимание при проектировании автономной системы отопления. Часто дымоходная труба подбирается на основе примерных параметров. Многие обыватели считают, что будет лучше сделать диаметр сечения дымохода побольше, однако это совсем не так

Чтобы отопительная система функционировала в оптимальном режиме, требуется произвести точный расчет диаметра дымохода

Многие обыватели считают, что будет лучше сделать диаметр сечения дымохода побольше, однако это совсем не так. Чтобы отопительная система функционировала в оптимальном режиме, требуется произвести точный расчет диаметра дымохода.

Исходные параметры расчет дымоходной трубы.

Для расчёта дымохода вы можете воспользоваться калькулятором расчета дымохода.

На характеристики будущей дымоходной трубы непосредственно влияют определенные параметры, из которых самыми важными являются:

1. Тип отопительного прибора. Организация системы газоотведения в большинстве случаев необходима для твердотопливных котлов и печей. В расчет принимается объем камеры сгорания, а также площадь проема камеры поступления воздуха в топку – зольника. Часто расчет производится и для самодельных котлов, которые работают на дизельном топливе или газе.

2. Общая длина дымохода и его конфигурация. Самой оптимальной считается конструкция длиной 5 метров и с прямой магистралью. Дополнительные вихревые зоны, отрицательно сказывающиеся на тяге создаются каждым поворотным углом.

3. Геометрия сечения дымохода. Идеальным вариантом является цилиндрическая конструкция дымохода. Но такой формы очень тяжело добиться для кирпичной кладки. Менее эффективно прямоугольное (квадратное) сечение дымохода, но для него потребуется и меньше трудозатрат.

Приблизительный и точный расчет диаметра дымохода.

На сложной математической платформе базируются точные вычисления. Чтобы рассчитать диаметр дымохода, необходимо знать его основные характеристики, а также характеристики топлива и прибора отопления. Для примера можно взять расчет стандартной трубы с круглым сечением без поворотных узлов, подключенной к печи и работающей на дровах. Берутся следующие входные параметры вычисления:

температура газов при входе в трубу t– 150°С;
средняя скорость прохождения газов по всей длине – 2 м/с;
скорость сжигания дров (топлива) при одной закладке B= 10 кг/час.

Следуя этим данным можно переходить непосредственно к расчетам. Сначала требуется узнать какой объем выходящих газов, он определяется по формуле:

Где V – это объем воздуха, необходимый для поддержания процесса горения со скоростью 10 кг/час. Он равняется – 10 м³/кг.

Подставив данное значение получим результат:

Затем подставляем это значение в формулу, по которой вычисляется диаметр дымохода:

Чтобы произвести такой расчет, нужно точно знать все параметры в будущей системы отвода газов. Данная схема очень редко применяется на практике, особенно в случае организации бытовой автономной системы отопления. Определить диаметр дымохода можно и другими способами.

Например, исходя из габаритов камеры сгорания. Поскольку количество сжигаемого топлива зависит от ее размеров, значит объем входящих газов тоже зависит от нее. Если открытая топка и дымоход с круглым сечением, то соотношение принимается 1:10. То есть когда размер камеры сгорания равняется 50*40 см, значит оптимальный диаметр дымохода будет составлять 18 см.

При возведении кирпичной конструкции дымохода соотношение равно 1:1,5. Диаметр дымоходной системы в этом случае должен быть больше размера поддувала. Квадратное сечение будет не меньше 140*140 мм (это связано с создающимися в кирпичной трубе завихрениями).

Шведский метод расчета диаметра дымохода.

В вышеописанных примерах во внимание не берется высота газоотводной системы. Для нее применяют соотношение площади камеры сгорания к сечению трубы, учитывая и ее высоту

Значение трубы определяется по графику:

Где f — площадь дымохода, а F – площадь топки.

Однако такой метод применим больше к каминным системам, поскольку в расчет не берется объем воздуха для топки.

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.

Расчет 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.

Нормативными документами, регламентирующими расположение и расчет дымовых труб по высоте, являются СНиП41-01-2003, СП 7.13130.2009, рекомендации изложенные в инструкции к котлу, в частности, следующие их требования:

От колосников до верхней точки трубы не должно быть меньше 5 м.
Над плоской кровлей без высокого ограждения труба должна возвышаться не менее чем 0,5 м.
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.
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.

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.

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:

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

Коэффициент А характеризует метеорологическую обстановку региона.
Мi – масса дымовых газов, которые проходят через трубу за единицу времени.
F – скорость с которой оседают частицы, образующиеся во время горения.
Спдкi и Сфi – показатели концентрации разных веществ в дымовом газе.
V – объем газа.
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 диаметра трубы

Для расчета диаметра трубы существует формула: S = m/(?r х w). Здесь m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ?r — 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.

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 = v4 x 92 : 3,14 = 10,83 см.

Диаметр цилиндрического дымохода можно рассчитать и по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x QvH), 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.

Основные виды расчетов для промышленных дымовых труб

Проектирование промышленных дымовых труб требует сложных, многоступенчатых расчетов

Расчет аэродинамики трубы

Данная часть проектирования нужна, чтобы определить минимальную пропускную способность сооружения.

Она должна быть достаточной, чтобы обеспечить беспроблемное прохождение и дальнейшее удаление продуктов сгорания топлива в атмосферу, при эксплуатации котельной в режиме максимальной нагрузки.

Следует отметить, что просчитанная неправильно пропускная способность трубы может стать причиной скопления газов в тракте либо котле.

Грамотный аэродинамический расчет дает возможность объективно оценить производительность дутьевой и тяговой систем, а также перепад давлений в воздушном и газовом трактах котельной.

Итогом аэродинамических вычислений служат рекомендации специалистов по высоте и диаметру дымовой трубы и оптимизации участков и элементов газо-воздушного тракта.

Определение высоты сооружения

Следующий пункт проекта — экологическое обоснование размера трубы, исходя из расчетов рассеивания вредных продуктов сгорания топлива в атмосфере.

Расчет высоты дымовой трубы производится, исходя из условий рассеивания выброса вредных веществ.

При этом должны соблюдаться все санитарные нормы для коммерческих и заводских предприятий, а также учитываться фоновая концентрация данных веществ.

Последняя характеристика зависима от:

метеорологического режима атмосферы в данной местности;
скорости потока масс воздуха;
рельефа местности;
температуры отводимых газов и пр. факторов.

В ходе данной стадии проектирования определяется:

оптимальная высота трубы;
максимальный, разрешенный объем выброса вредных веществ в атмосферу.

Прочность и устойчивость трубы

Расчеты нужны и для определения конструкции трубы

Далее, методика расчета дымовой трубы предусматривает комплекс вычислений, определяющих оптимальную устойчивость и прочность сооружения.

Данные расчеты производят для определения способности выбранной конструкции выдерживать воздействие внешних факторов:

сейсмической активности;
поведения грунта;
ветровых и снеговых нагрузок.

Учитываются и эксплуатационные факторы:

масса трубы;
динамические колебания оборудования;
температурное расширение.

Прочностные вычисления дают возможность подобрать не только конструкцию и форму ствола сооружения. Они позволяют, и произвести расчет фундамента под дымовую трубу: определить его конструкцию, глубину заложения, площадь подошвы и пр.

Тепловой расчет

Теплотехнический расчет необходим:

для нахождения температурного расширения материала дымовойпромышленной трубы ;
определения температуры ее наружного кожуха;
выбора типа и толщины утеплителя для труб.

Вентиляция кухни с газовой плитой

Очень часто на кухнях с естественной вентиляцией воздух не очищается должным образом. Это не сложно проверить. Просто выкурите одну сигарету и оставьте комнату закрытой на 15 минут. Если остаются следы дыма, это означает, что вентиляция не контролируется своей функцией. Причин может быть много: ошибка в проектировании здания, недобросовестная воля строителей, отсутствие должного ухода за установкой. Необходимо принять меры.

Требования СНиП 42-01 для газовых печей следующие:

потолки высотой не менее 220 см;
наличие вентиляционного проема или окна с вентилятором;
зазор между дверью и полом (или проемом) составляет не менее 0,25 квадратных метров.

Требования к вентиляции кухни с газовой плитой

Для обеспечения достаточного воздухообмена газовая плита должна отвечать следующим требованиям к вентиляции газовой плиты SNiP 42-01:

впотолка более 2 м 20 см;
наличие вентиляционного канала или окна с вентиляционным отверстием в верхней части;
под или в нижней части двери находится прорезь или отверстия общей площадью 25 квадратных дюймов и более.

Отток воздуха

Наиболее распространенным способом нормализации вентиляции над газовой плитой является установка вытяжки. Вентилятор удаляет воздух, плавающий над варочной панелью, запахи пищи и угарный газ. А широкий зонтик вытяжки направит дымы непосредственно в вентиляционные каналы. Таким образом, вытяжка обеспечивает принудительную вытяжку на кухне с газовой варочной панелью. Стоимость вытяжек варьируется в широких пределах и зависит от мощности, дополнительных функций, дизайна и производителя.

Есть два типа капюшонов:

с фильтрацией и рециркуляцией воздуха;
с выходом воздуха наружу.

Первый тип вытяжки нельзя назвать частью системы вентиляции, так как он никоим образом не участвует в воздухообмене. Однако последние полностью обеспечивают удаление паров. На месте которого с улицы подымается свежий воздух. Однако, если на кухне с газовой плитой есть пластиковые окна, необходимо дополнительно проветрить подачу.

Мощность навеса выбирается в соответствии с формулой:

M=O * 10

O – это объем воздуха на кухне, рассчитанный следующим образом:

O=H * L * S

H – высота помещения, L – длина помещения, S – ширина помещения.

Согласно правилам, разрешается устанавливать механическую вентиляцию для газового котла приточно-вытяжной системы в квартирах жилых домов, не нарушая при этом общую вентиляцию здания. Другими словами, нельзя выводить дымовой газопровод в шахту, полностью заблокировав вентиляционную решетку. В противном случае вентиляция в газовой котельной или кухне не будет работать при выключенном вытяжном вентиляторе.

Все секреты связи с капюшоном на видео:

Приток воздуха

Приток свежего воздуха, необходимого для нормальной работы газовых приборов и благополучия людей, обеспечивается воздухозаборными устройствами.

На рынке имеются следующие типы вентиляционных отверстий для вентиляции газовой печи в частном доме или квартире:

оконный впускной клапан. Клапан устанавливается в пластиковую оконную створку и работает автоматически или в ручном режиме. Во время особо сильных морозов он склонен к обледенению;
настенный впускной клапан. Требуется отверстие во внешней стене для установки. Есть модели с фильтрацией воздуха, могут быть автоматическими;
вентилятор. Навешивается на нижнюю створку пластиковой двери, питающейся от электросети. Не только фильтрует поступающий воздух, но и нагревает его.

В соответствии с нашими рекомендациями Вы можете самостоятельно установить любую из перечисленных воздухозаборных вентиляционных установок для кухонь с газовой плитой или котлом.

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.

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

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 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

Специалисты рекомендуют

Обратите внимание! Расчет дымовой трубы является довольно сложным действием, так как требует специализированных инженерных знаний и учета многих технических параметров. Профессионалы области рекомендуют заказывать расчет системы удаления дыма и продуктов горения у специалистов области

реализует полный спектр услуг по профессиональному расчету дымоходной трассы и подключенного к нему оборудования:

выезд специалиста для выявления и учета всех технических, инженерных параметров строения, подключаемого отопительного оборудования, пожеланий заказчика
подготовка инженерным отделом компании подробного технического плана, включающего в себя все расчеты, основные, составные и комплектующие части отводящей дым системы
подготовка и расчет сметы, согласование с заказчиком
заказ и доставка оборудования
выезд бригады профессиональных монтажников для установки нитки дымохода, его комплектующих, крепежей, подключения к печи, камину, котлу
пуско-наладка системы дымоотведения и отопления, проверка систем, консультирование заказчика по правильной эксплуатации оборудования
составление акта сдачи-приема монтажных работ и предоставление гарантийных обязательств

Привлечение сил профессионалов для расчета и установки дымохода к любому виду отопительного оборудования является надежной гарантией пожарной и эксплуатационной безопасности инженерных сетей, сохранности имущества и здоровья жителей дома, эффективной и продолжительной работы отопительного и дымоотводящего оборудования.

Выводы

Загородный дом трудно представить без печи, а значит, и дымохода – украшения дома, сложного инженерного оборудования, постоянного источника тревог. Неутешительная статистика свидетельствует, что неисправность печного отопления – основная причина пожаров в загородных домах, 70% бань горят из-за неправильно устроенных дымоходов. Что надо знать при возведении канала дымоудаления?

Кирпичный дымоход уже не соответствует современным требованиям: необходим хороший фундамент и грамотный мастер.
Стальной сэндвич-дымоход – современный и бюджетный вариант, но не так долговечен.
Дымоход из керамики долговечен, не коррозирует, но дороже остальных.
Дымоход из стекла – самый надежный и дорогостоящий, поэтому мало распространен.
Дымоход из асбоцемента устраивать нельзя – канцерогенен и пожароопасен.
Модульные системы легко собирать и обслуживать. Дымоход может быть в доме и снаружи – главное соблюдение правил пожарной безопасности.
Любой дымоход требует профилактики, в идеале – 2 раза в год.

Задымление, обратная тяга, пожар, просто не работающая система – возможный результат безответственного и непродуманного отношения к устройству дымохода, поэтому от грамотной сборки во многом зависит эффективность работы отопления, долговечность и безопасность его эксплуатации. Если осуществлять монтаж непродуманно, это может привести к катастрофическим последствиям.