Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Расчет дымовой трубы: как рассчитать необходимые параметры

Для любых котельных – промышленных и бытовых, проектируется, как правило, одна, общая для всех котлов, дымоходная труба. При этом наиболее важной частью проекта является аэродинамический расчет дымовой трубы.

Материалом для нее может служить кирпич, железобетон, стеклопластик. Использование стальных аналогов, диаметром более 1м, допустимо, лишь при условии технико-экономической выгоды подобного выбора.

Перед монтажом дымовой трубы необходимо произвести ряд расчетов

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:

  1. сейсмической активности;
  2. поведения грунта;
  3. ветровых и снеговых нагрузок.

Учитываются и эксплуатационные факторы:

  1. масса трубы;
  2. динамические колебания оборудования;
  3. 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.

Расчет параметров дымовой трубы в частном доме

Чтобы определить параметры бытовой дымовой трубы, сложные расчеты не нужны

Что нужно знать при вычислениях

Чтобы определиться с параметрами дымовой трубы бытовой котельной нет необходимости производить серьезные вычисления. Достаточно воспользоваться упрощенной схемой расчетов.

Чтобы сделать такой расчет надо знать мощность (теплоотдачу) котла или печи, иными словами: количество сжигаемого за час топлива. Данную цифру легко узнать, заглянув в паспорт оборудования.

Остальные параметры для всех бытовых конструкций примерно одинаковы:

  1. температура газов на входе в трубу – 150/200º;
  2. скорость их в дымоходе — не меньше 2 м/сек.;
  3. высота бытовой дымовой трубы, по СНиП, должна составлять не меньше 5м от колосника;
  4. естественный напор газов на 1м — не меньше 4 Па (или 0.4ммН2О)

Чтобы узнать величину самотяги, стоит учесть, что это: разность плотностей, которую имеет воздух и дымовой газ, помноженные на высоту сооружения.

Иными словами: расчет диаметра дымовой трубы зависит от количества, сжигаемого за час топлива.

Допустим, что количество сжигаемого топлива вы уже знаете, тогда объем газов на входе в трубу, при определенной температуре t, таков:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек.
Зная скорость, с которой газы должны передвигаться в трубе, вы можете вычислить площадь (F) ее сечения:

А, исходя из формулы определения площади круга, можно вычислить диаметр (d) круглой трубы:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600, в метрах.
Пример расчета трубы, находим нужный диаметр

Приведем конкретный пример, как производится расчет дымовых труб бытового назначения.

Пусть это будет металлическая изолированная труба.

  1. Допустим, что на колоснике топки сжигается 10 кг дров в час, имеющих влажность в 25%.
  2. Тогда объем газов (V) при нормальных условиях (учитывая коэффициент избытка воздуха), нужных для горения — 10 м³/кг.
  3. Температура на входе в трубу равна 150º.
  4. Следовательно, Vг = (10∙10∙1.55)/3600. Произведя вычисления, получим объем газов, в 0.043 м³/сек.
  5. Приняв скорость газов за 2м/сек., вычисляем диаметр трубы для дымохода:
    d² = (4∙0.043)/3,14∙2, получаем значение 0,027.
  6. Подставляем все цифры в формулу dт = √4∙0.34∙0.043∙(1+150/273)/3.14∙10∙3600. Сделав вычисления, получим необходимый диаметр в 0.165 м.

Определение самотяги

  1. Определим, как охлаждается газ на 1 м сооружения. Зная, что сжигается 10 кг дров в час, производим расчет мощности: Q =10∙3300∙1.16, получаем цифру 38.28 кВт.
  2. Тепловой коэффициент для нашей трубы равен 0.34.Значит, на один ее метр потери составят: 0.34:0.196=1,73º.
  3. Поэтому, на выходе из 3 метрового ствола (из общих 5 м отнимаем 2 м печи)
    температура газов: 150-(1.73∙3)=144,8º.
  4. Значение самотяги при определении плотности воздуха, в нормальных условиях
    при 0º = 1.2932, при 144,8º = 0.8452. Производим вычисления: 3∙(1.2932-0.8452). Получаем значение естественного напора газов, равное 1,34 ммН2О. Этого волне достаточно для нормальной эксплуатации трубы.

Как вы могли убедиться, расчет трубы дымовой бытового назначения не так уж и сложен, как могло бы показаться.

Точка J

Обзоры и рейтинги статьи

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Основная функция, которую должна выполнять дымовая труба для котельной — отводить в атмосферу дымовые газы от котлов и рассеивать их в этом пространстве.

Есть у нее и дополнительная функция – создавать естественную тягу, возникающую в результате разницы между температурой в топке и снаружи.

  • Типы дымовых труб
    • Самонесущие трубы котельных
    • Колонные дымовые конструкции
    • Особенности околофасадных и фасадных дымоходов
    • Трубы фермового вида
    • Мачтовые трубы дымоходные
  • Материалы для возведения труб котельных
  • Расчет параметров трубы
    • Расчет высоты трубы при естественной тяге
    • Расчет диаметра трубы
  • Выводы и полезное видео по теме

Типы дымовых труб

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

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

Самонесущие трубы котельных

Такие вертикальные конструкции бывают одно- или многоствольными. Они отводят продукты сгорания от котельных и котлов. Используют их независимо от вида топлива, но при соблюдении некоторых требований:

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

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

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

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

Колонные дымовые конструкции

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

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

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

Особенности околофасадных и фасадных дымоходов

Устанавливают околофасадные дымоходы для котельных, пристроенных к дому или встроенных. Крепят их к стене здания с использованием кронштейнов. Составляющими дымохода являются стволы и рама или анкерные крепления. Ствол имеет 3 слоя: внутри нержавеющая сталь, затем теплоизоляция и оцинкованная сталь. Трубы предназначены для котельных, где котлы работают на газе или жидком топливе.

Околофасадные и фасадные трубы передают весовую нагрузку через дополнительный нижний фундамент и ветровую через виброизолирующие крепления. Этот вид дымоотводов, с точки зрения материальных затрат, самый экономичный из-за отсутствия несущих конструкций и прочного фундамента. Модульная система, использованная при создании газоотводящих стволов, обеспечивает легкую замену поврежденных частей.

Трубы фермового вида

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

Для предотвращения коррозии газоотводы покрывают грунтовкой, затем окрашивают. Ствол для отвода газов составлен из модулей, состоящих из 3 слоев:

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

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

Мачтовые трубы дымоходные

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

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

Материалы для возведения труб котельных

Системы для отвода дыма возводят из разных материалов — кирпича, стали, керамики, полимера. Дымоход из кирпича отличается хорошей механической прочностью, отличной теплоемкостью, достаточно высокой степенью пожаробезопасности. Недостатков у этих конструкций тоже немало, поэтому в современном строительстве полностью кирпичные дымоходы встречаются все реже. Нормативные документы ограничивают высоту кирпичных труб 30-70 м, а диаметр 0,6-8 м.

На стенках кирпичной трубы со множеством выступов и углублений внутри, всегда оседает много конденсата, копоти, содержащей оксиды серы. Последние, вступая в реакцию с водой, образует кислоты, активно разрушающие кирпич. Неровности поверхности, сужение прохода в результате постепенного нарастания слоя сажи, становятся причиной снижения скорости прохода дыма.

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

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

Устройство для отвода дыма из нержавеющей стали – сборка, состоящая из отдельных элементов дымохода, соединенных между собой при помощи фасонных деталей: тройников, патрубков, дефлекторов, тройников, отводов. Монтаж такого дымохода может быть выполнен и после постройки здания в короткие сроки. Существует большой ассортимент соединительных деталей, поэтому трубе можно придать любую конфигурацию.

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

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

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:

  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.

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:

  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.

Читайте также:  Окно для газовой котельной частного дома: нормы остекления котельного помещения

Расчет диаметра трубы

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

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

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

Выводы и полезное видео по теме

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

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

Еще одно видео в помощь проектировщику-любителю:

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

Дымовая труба: расчет высоты и сечения

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

Дымовая труба: расчет высоты и сечения

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

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

Почему рассматриваются именно твердотопливные приборы?

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

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

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

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

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

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

Но начнем именно с сечения.

Как рассчитать площадь сечения дымовой трубы?

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

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

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

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

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

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

От этого и «пляшем» при расчёте.

Цены на дымовую трубу

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

Vgч = Vуд × Мтч × (1 + Тд/273))

Vgч — объем продуктов сгорания, образующийся в течение часа.

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

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

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

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

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

Vgс = Vgч / 3600

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

Sc = Vgс /

Sc — площадь поперечного сечения канала дымохода, м².

— скорость потока газов в дымоходной трубе, м/с

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

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

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

Итоговый результат показывается в трех представлениях:

— минимальный диаметр для круглого сечения;

— минимальная длина стороны для квадратного сечения;

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

Калькулятор расчета параметров сечения дымоходной трубы

Высота дымоходной трубы.

Здесь нам удастся обойтись без сложных расчетов.

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

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

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

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

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

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

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

Цены на дымоходную трубу

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

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

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

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

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

Проверка планируемой трубы на величину естественной тяги

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

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

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

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

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

ΔP — естественная тяга в трубе, Па.

Hтр — высота дымовой трубы, м.

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

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

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

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

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

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

Несколько важных замечаний по температуре на входе и выходе.

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

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

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

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

Калькулятор расчета естественной тяги дымовой трубы.

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

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

О многих других тонкостях самостоятельного проектирования дымохода расскажет предлагаемое видео:

Видео: Что важно знать для самостоятельного строительства дымохода?

Все о дымовой трубе для котельной: принцип работы, расчет, частые ошибки и обслуживание

Добрый день, дорогой читатель.

Даже ребенок знает — тепло наших квартир обеспечивается котельными. Все мы периодически видим большие красно белые или конусообразные трубы, но мало кто задумывается о важности их правильной эксплуатации. Поэтому сегодня предлагаю узнать, для чего служит дымовая труба котельной и чем грозит ее неправильная работа для простых жителей города или поселка.

Что это такое и для чего он нужен

Самая большая дымовая труба находится в Казахстане и ее высота (только представьте) — целых 420м! ГРЭС, на которой она расположена, возведена на угольном разломе, и могла бы обеспечивать электроэнергией половину республики. В российских городах таких масштабных дымоходов не встретишь, но это не уменьшает их роль для нашего комфортного существования.

Дымовая труба – конструкция, предназначенная для отвода и рассеивания в атмосфере продуктов сгорания топлива. Без грамотно спроектированной и установленной трубы невозможна правильная работа котельной.

Кроме того, дымоотвод центрального и автономного отопления создает естественную тягу. Тяга возникает за счет разницы температур горячих газов внутри трубы и наружного воздуха.

Как устроен дымоход

В случае, если конструкция дымохода не соответствует техническим требованиям, сажа, пепел, дым, копоть оседают на стенках канала, забивают его и затрудняют отвод газов. Избежать данной ситуации можно только соблюдая все нормы и правила устройства промышленных дымоходов.

Основные элементы котельной с кирпичной трубой:

Кладка ствола выполняется поэтапно, по 5-7м. Толщина стенок уменьшается в направлении снизу вверх. Ее минимум -180мм. Трубы имеет форму конуса (для придания устойчивости). Низ конструкции изнутри футеруют огнеупорным кирпичом. Между футеровкой и трубой оставляют зазор, компенсирующий тепловые расширения материала.

В цоколе обычно устраиваются окна для газоходов (их называют боровами). В газоходах организовываются проходы для осмотра.

Общая высота кирпичных дымоотводов 30-70м, диаметр – от 0.6м.

Элементы котельной с металлической трубой:

Стальные трубы для котельных производятся из листовой стали, толщиной от 3 до 15мм. Отдельные участки трубы соединяются с помощью сварки. Чугунная плита закрепляется на фундамент, к ней монтируется ствол. Для обеспечения устойчивости конструкции на высоте равной 2/3 от высоты общего дымохода, устанавливают растяжки. Растяжка — это стальной канат, из проволоки диаметром 5-7мм.

Высота металлической трубы – не более 30- 40м. Диаметр – 0.4-1м. Основное достоинство – легкость, простота монтажа и демонтажа и низкая цена элементов конструкции. Основной недостаток стали — весьма короткий срок службы (обычно до 10-25лет).

Кроме металлических и кирпичных, дымовые каналы для котельной могут быть железобетонными. Железобетонные трубы прочны, но обладают низкой коррозионной стойкостью, поэтому выполняются с укладкой внутренней отделки, защищающей внутренние стенки канала от агрессивных газов.

Согласно СНиП высота любой трубы котельной должна быть на 5м выше конька кровли любого здания, находящегося на расстоянии до 25 метров. Эту величину можно увеличивать, но уменьшать нельзя.

Принцип работы

Для обеспечения непрерывного процесса горения топлива в топку котлоагрегата должен постоянно поступать воздух, а продуктам сгорания следует беспрепятственно выходить и рассеиваться в атмосфере. Оба этих процесса происходят под воздействием тяги. Труба котельной обеспечивает естественную тягу.

Принцип действия дымоотвода – закон сообщающихся сосудов. Вес холодного воздуха больше, чем вес столба такой же высоты горячего газа в котельной. Происходит круговорот воздуха – атмосферный поступает в топку, а отработанный – выходит через дымоход.

Тяга напрямую зависит от высоты конструкции, а так же внешней и внутренней температур и атмосферного давления.

Виды и конструкции

Как было сказано выше — трубы для дымоотводов котельных изготавливают из разных материалов. Трубы из кирпича или железобетона имеют общее конструктивное решение. А вот стальные – различаются на несколько типов.

Типы конструкций дымоходов:

  • Колонные, классические. Самый популярный тип. Представляет собой колонну из стали с залитым в фундамент цоколем.
  • Усиленные фермами. Используются для крупных промышленных котельных и ТЭЦ. Здесь ферма — металлическое сооружение из продольных и поперечных стержней – стыкуется с анкерной корзиной и поддерживает дымоход большого диаметра и массы в вертикальном положении;
  • Бескаркасные (упрощенные). Пример такой конструкции можно встретить в любом частном доме, оборудованном печью или отопительным котлом. Этот вариант отличается простотой в сборке и низкой стоимостью, состоит из самого дымоотвода и боровка-элемента, соединяющего его с камином или печью.
  • Конструкции мачтового типа. Отличаются самой большой высотой и устанавливаются обычно в черте города. Ствол дымохода крепят к каркасу – колонне, усиленной металлическими растяжками;
  • Встроенные. Выполняются в стене дома, чаще всего со стороны фасада. Роль поддерживающего каркаса и фундамента выполняет стена здания. Дымопровод крепится к каркасы специальными кронштейнами.

Любой из перечисленных вариантов может быть одноствольным (с одной выводящей трубой) и многоствольным.

Срок службы такого дымохода

Срок службы дымохода зависит от материала, из которого он выполнен.

  • Железобетонные трубы при правильной эксплуатации прослужат не менее 50лет;
  • Кирпичные — самые долговечные. «Живут» до 100лет;
  • Металлические. Изделия с самым маленьким сроком службы. В зависимости от условий эксплуатации и наличии внутренней защиты он составляет 10-30лет.
  • Железобетонные и кирпичные трубы получили широкое распространение для отвода как обычных, так и агрессивных газов.

Строительные нормативы

Основные нормативные документы для дымоходов в котельных:

  • СНиП ІІ-35-76 «Нормы проектирования. Котельные установки»;
  • СП13-101-99 «Правил надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб»;
  • Правила эксплуатации и ремонта металлических труб котельных регламентируются инструкцией РД-34.0-21.562-93, железобетонных — РД34.21.562-93;
  • ОНД №86 –для расчета высоты;
  • СНиП 2.01.07-85 «Определение ветровых нагрузок»;
  • Для определения прочности фундамента – СниП 2.03.01-84, 2.02.01-83;
  • Для стальных труб требуется соблюдение СП53-101-98.

Изготовление и установка дымохода

Промышленный дымоход – конструкция сложная. Проектировать и устанавливать ее должны исключительно специалисты.

Чертеж и схемы

Для примера приведу схему дымоотвода бытового отопительного котла (его можно отнести к упрощенным дымоходам) и промышленной трубы котельной.

Дымоход твердотопливного котла:

Один из проектов дымоотвода котельной:

Расчет размеров

В основе расчетов дымоотводов котельных лежат показатели ветровой нагрузки и вид тяги. Любая, даже самая маленькая ошибка приведет к сбою в работе всей системы. Высота трубы обычно определяется при естественной тяге, а затем проверяется по коэффициенту скорости рассеивания вредных газов. Величина этого коэффициента зависит от метеорологических особенностей и рельефа местности, температуры исходящих газов и скорости потока воздушных масс.

Высоту дымохода, необходимую для обеспечения необходимой естественной тяги, определяют равенством силы тяги и суммы сопротивлений газов проходящих по газоходам котла и дымоходу, кгс/м2.

Формула для расчета минимальной высоты трубы:

Как видите, формула довольно сложная, расчетом должен заниматься специалист. Здесь:

  • А – параметр, характеризующий метеорологию региона;
  • Мi – масса газов, выходящих из трубы за еденицу времени;
  • Спдкi и Сфi – показатели концентрации различных веществ, содержащихся в дыму;
  • F – скорость оседания частиц;
  • V – объем выходящего газа;
  • Т-разница температур воздуха входящего в трубу и выходящего из нее.

Все значения берем из документации, прилагаемой к оборудованию.

Для металлических труб есть еще одно правило: если расход многозольного топлива не более 5 тонн в сутки, то высота дымоотвода может быть меньше 30 м. Нарушение этого правила значительно сокращает срок эксплуатации трубы.

Для промышленных котельных приняты специальные стандарты соответствия материала, дымохода, его диаметра и высоты:

МатериалВысота, мДиаметр верхнего отверстия , м
Кирпич30-700,6-8
Железобетондо 300до 10
Сталь30-400,4-1

Диаметр дымоотвода зависит от массы топлива, сжигаемой за определённый промежуток времени. При расчете учитывают величину скорости газов на выходе из трубопровода. Этот показатель лежит в пределах от 15-20м/с при естественной тяге до 35-40 м/с при искусственной.

Экология требует соблюдения многих норм и правил при работе котельных. В частности -суммарный коэффициент загрязнения атмосферы не должен превышать 30%. Для этого при расчете следует учесть мощность котельной. Например, для котельной с мощностью 1100 кВт выбирается высота – 13 м, для мощности 12000 кВт – 28м.

Видео по монтажу

Несколько интересных видео по теме:

Особенности монтажа

  • Установка трубы котельной начинается с нижней части (фундамента);
  • Для газовой котельной, с экономической точки зрения, наиболее выгодно использование стальных труб. Но стоит помнить, что максимальная высота металлической трубы -30м;
  • Высокие конструкции — прекрасные проводники электричества. Защита от молний выполняется согласно требованиям РД-34.21.122-87;
  • Конструкция молниеотвода определяется исходя их особенностей конструкции дымовыводящей системы. Для неметаллического дымохода длина молниеотвода обычно составляет 1м. На каждые 50 м конструкции устанавливается 1 молниеприемник;
  • Металлические дымоходы специальной защиты не требуют – они сами выполняют роль токоприемника;
  • Все изолирующие элементы должны быть заземлены.

Частые ошибки и проблемы при установке

Дымовые трубы котельных находятся под постоянным воздействием агрессивных выходящих газов, атмосферных и механических нагрузок. Поэтому монтировать дымоход нужно строго по разработанному чертежу и с соблюдением все норм. Выход дымоотвода из строя неминуемо приведет к остановке технологического процесса всей котельной.

Распространенные ошибки и проблемы:

  • Неправильно выбранные материал ;
  • Ошибки в расчете диаметра;
  • Расчет параметров без учета зольности топлива;
  • Высота трубы не соответствует техническим нормам;
  • Неправильное крепление дымохода;
  • Использование дешевого некачественного топлива

Любая ошибка приведет к ухудшению экологической ситуации, а при обрушении трубы — к человеческим жертвам.

Обслуживание и чистка

Часть продуктов сгорания в процессе работы оседает на стенках трубы. Поэтому чистка дымового канала — обязательный процесс. Иначе снижается КПД котла и увеличивается расход топлива.

Определить степень загрязненности дымохода можно двумя способами:

  1. Визуальный осмотр;
  2. Измерение температуры выходящих газов. Если она выше нормы — это первый признак необходимости чистки. Данные о температуре газов распечатываются и составляется план работ;
  • Химическая. Пред чисткой обязательно определить тип подходящих химических средств. Накопившиеся отложения сажи обычно удаляются с помощью специального спрея. Такой способ очищения подойдет для небольшого слоя загрязнения.
  • Механическая. Механическая чистка так же допустима, но опасна для рабочего персонала оседанием в легких мелкодисперсных частиц. Чистка при помощи скребков и щеток обычно применяется для дымоходов больших диаметров.
  • Аппаратная. Аппараты могут быть пескоструйными или гидравлическими. В первом варианте струя песка сбивает частицы сажи со стенок. В гидравлических аппаратах вместо песка используется вода

После окончания чистки проводится повторный анализ температур. Распечатка покажет, качественно ли было проведено очищение.

Профилактический осмотр оборудования обязателен.

Советы специалистов

  • Кроме чистки дымоотвод необходимо периодически проверять и ремонтировать. Игнорировать мелкие поломки нельзя-они приведут к крупным. И тогда отопительный процесс может остановиться.
  • Окрашивание труб хорошо поможет улучшить их стойкость к внешним негативным воздействиям.
  • Не следует проводить чистку при сильных минусовых температурах (за исключением постоянно холодных климатических поясов).
  • Сразу после монтажа котельной следует испытать отопительное оборудование для определения химического состава газов.

Заключение

Проектирование промышленного дымохода – задача исключительно для специалистов. От правильной работы котельной зависит тепло в наших домах и чистота вдыхаемого воздуха. Но данная статья будет полезна и для домашнего мастера — все перечисленные принципы и расчеты можно применить для бытового отопления частного дома. Изучайте СНиПы и нормы и присоединяйтесь к нашим сообществам — там масса полезного!

Дымовая труба для котельной как сделать расчет размеров

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.

Дымоход коллективный правильное подключение

  • 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 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.

Говоря о с открытой топкой, общепринятое соотношение сечения дымохода и размера проема топки камина (ширина/высота) составляет 1:10. При этом форма сечения должна быть круглой – это оптимальный вариант. В конструкциях с квадратным или прямоугольным сечением в прямых углах возникают завихрения, препятствующие максимальному удалению дыма и приводящие к образованию сажи.

В случае установки печи, диаметр трубы должен быть не меньше диаметра поддувала. Минимальное сечение составляет 100 мм. Когда теплоотдача меньше 3000 ккал/ч сечение по правилам составляет — 140×140 мм, в противном случае — 140×270 мм.

Дымовой ствол должен быть вертикальным, без заужений. Допускается не более двух отклонений от вертикали на угол не более 30°, относом не более 1 метра. В отдельных случаях допустим угол отклонения канала от вертикали до 45°, а относ – до 1,7 метра.

Проблемы с конденсатом не имеют модульные дымоходы. Это конструкции, собранные из отдельных элементов. Для их изготовления применяют различные материалы: углеродистую и полированную высоколегированную нержавеющую сталь, алюминиевый сплав и керамику. Такие устройства могут быть смонтированы внутри уже существующих кирпичных труб при их реконструкции или представлять собой самостоятельные системы, функционирующие внутри или снаружи здания.

Дымовая труба для котельной: расчет высоты и сечения по техническим нормативам

Содержание статьи

  • Дымовая труба для котельной: расчет высоты и сечения по техническим нормативам
  • Как рассчитать трубу
  • Нормы установки коаксиального дымохода: основные требования к монтажу

В промышленных котельных для отвода продуктов сгорания топлива от нагревательных агрегатов могут использоваться трубы кирпичные, стальные очень сложной конструкции, бетонные и т.д. Расчеты дымоходов в данном случае производятся исключительно специалистами с применением сложных формул.

В котельных частных домов, конечно же, устанавливаются гораздо более простые трубы из стали или керамики. Рассчитать высоту и диаметр таких дымоходов при необходимости можно и самостоятельно.

Виды используемых в частных домах котлов

Дымоходы в загородных жилых зданиях могут использоваться для отвода продуктов сгорания топлива в нагревательных агрегатах:

Не устанавливаются дымоходы, таким образом, в частных домах только для электрических котлов.

Какие расчеты требуется делать

Чаще всего в бытовых котельных монтируется всего одна отводящая газы труба. Чтобы дымоход в последующем выполнял свои функции максимально эффективно, при его проектировании для таких помещений обязательно следует определиться:

  • с общей высотой трубы;
  • ее сечением:
  • толщиной теплоизолятора (для «сэндвич»-трубы).

Также, конечно же, нужно выбрать наиболее подходящий способ прокладки дымохода по конструкциям здания.

Сечение дымоходов: технические нормативы

При проектировании отводной трубы домашней котельной, помимо всего прочего, следует принимать во внимание и то, что, согласно нормативам СНиП:

  • для нагревательного агрегата с теплоотдачей меньше 3000 юсал/ч оптимальным вариантом считается дымоход диаметром 140х140 мм;
  • при большей теплоотдаче следует использовать трубы не менее чем на 140х270 мм;
  • минимальное сечение отводящей трубы бытовой котельной в любом случае — 10 см.

Наличия каких-либо сужений на всей длине дымохода нормативы не допускают.

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:

О чем стоит знать

Приведенные выше расчеты будут правильными только тогда, когда рядом с домом не растет никаких очень высоких деревьев и не расположено больших зданий. В этом случае дымоход высотой менее 10.5 м может попасть в зону так называемого «ветрового подпора».

Чтобы такого не произошло, отводную трубу котельной частного дома, расположенного в таком месте, стоит нарастить. При этом, чтобы выбрать оптимальный вариант высоты трубы, следует:

  • найти самую высокую точку расположенного рядом большого здания;
  • провести от нее вниз условную линию под углом 45° до самой земли.

В конечном итоге верхний край собранного дымохода должен располагаться выше найденной таким образом линии. В любом случае проектировать загородное здание следует таким образом, чтобы отводящая отработанные газы труба котельной в дальнейшем располагалась не ближе двух метров к высоким деревьям и соседним зданиям.

Увеличивают высоту дымохода обычно и в том случае, если кровля дома обшита горючим материалом. В таких зданиях отводящую трубу чаще всего наращивают еще на полметра.

Расчет высоты по тяге

Этот показатель очень важен для котлов, работающих на твердом топливе. Минимальную необходимую высоту дымохода для создания нормальной естественной тяги производители такого оборудования обычно указывают в инструкции по его монтажу. Однако в случае необходимости расчет высоты дымохода по тяге можно выполнить и самостоятельно.

Использовать для этого нужно такую формулу:

Здесь H — высота дымохода от патрубка твердотопливного агрегата, pв — плотность воздуха, pг — плотность СО.

Плотность воздуха для расчета по этой методике определяется так:

1.2932 — плотность воздуха при принятых стандартных условиях, а t — температура в котельной (обычно +20 С°).

Параметр ρг же из формулы определяется по специальным таблицам с использованием такой формулы:

Y1 — t угарных газов на входе в дымоход, согласно технологической документации, а Y2 — t газов на выходе из трубы. Последний параметр определяется по следующей формуле:

Q — мощность нагревательного агрегата, а коэффициент В имеет значение:

  • для «сэндвич»-трубы оцинкованной — 0.85;
  • для обычной стальной — 0.34;
  • для кирпичной — 0.17.

Диаметр дымохода: расчет по нормативам

Минимальным сечением для отводящих отработанные газы из бытовых котельных труб, таким образом, являются 10 мм. Однако в большинстве случаев котлы отопительных систем загородных домов оснащаются дымоходами большего сечения.

Расчет диаметра дымовой трубы домашней котельной выполняется с использованием двух формул:

m — расход отработанных газов за час, w — скорость движения CO, D — искомый диаметр.

Полезный совет

Конечно же, приведенные выше формулы позволяют рассчитать сечение дымохода с высокой точностью. Однако для небольшой котельной вычисления можно сделать и по упрощенной схеме. В этом случае сечение трубопровода определяется просто с учетом размеров топки.

Считается, что сечение прямоугольных отводящих труб в маленьких котельных должно быть равно 1/15 объема топки котла. Для круглых дымоходов этот показатель будет составлять 1/10.

В любом случае диаметр отводящей трубы по нормативам не может быть меньше диаметра того патрубка котла, к которому она присоединяется. При этом, согласно СНиП, котлы, оборудованные верхним патрубком, должны присоединяться к дымоходу вертикальным отрезком трубы длиной не менее 25 см;

Толщина теплоизолятора

Зачатую для отвода отработанных газов котлы оснащаются не обычными одностенными дымоходами, а моделям «сэндвич». Производители предлагают в основном два вида подобных труб:

  • с толщиной утеплителя 5 см;
  • с утеплителем на 10 см.

Выбор дымохода в данном случае будет зависеть от того, в каком регионе располагается дом с котельной. Считается, что в большинстве районов России достаточно использовать отводные «сэндвич»-трубы с толщиной утеплителя на 5 см. Дымоходы, изолированные десятисантиметровой базальтовой ватой, устанавливаются при сборке системы отопления обычно только в домах, расположенных в северных регионах страны.

Ссылка на основную публикацию