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.

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.

Можно выбирать различные методы расчета диаметра дымохода , но при установке сложных систем отопления важно оптимально точная схема, особенно это относится к низкотемпературным отопительным приборам длительного горения.

ДЫМОВАЯ ТРУБА , устройство для отведения газов, развивающихся при горении в топках, или ядовитых газов химических, металлургических и других заводов в относительно высокие слои атмосферы, а также для возбуждения тяги, вызывающей приток воздуха, необходимого для сгорания топлива. Образование тяги объясняется разностью между удельным весом горячих газов внутри трубы и удельным весом наружного воздуха. По конструкции дымовые трубы разделяют на кирпичные, железные и железобетонные.

Кирпичные дымовые трубы выполняются круглого, квадратного, шестиугольного и восьмиугольного поперечного сечения. В настоящее время кирпичные дымовые трубы делают исключительно круглого сечения, т. к. при этой форме влияние давления ветра, величина поверхности, отдающей тепло, и объем кирпичной кладки получаются наименьшими. Для кирпичных дымовых труб применяют специальный лекальный пустотелый кирпич (фиг. 1), имеющий форму части сегмента с несколькими вертикальными сквозными отверстиями.

Лекальный кирпич приготовляют из чистой глины. В дымовой трубе (фиг. 2) различают следующие главные части: 1) фундамент, подразделяющийся на бетонное основание и бутовую кладку; 2) постамент, подразделяющийся на: цоколь, ствол постамента и карниз; 3) ствол трубы, подразделяющийся на: нижний выступающий пояс, собственно ствол и головку.

Фундамент дымовой трубы обыкновенно книзу расширяется уступами, причем ширина уступа не должна превышать 2/3 его высоты. Если по состоянию грунта ширина уступа д. б. более 2/3 его высоты, то такие фундаменты рекомендуется выполнять железобетонными. Бетонное основание дымовых труб делается высотой не менее 600 мм. Бутовый камень фундамента и грунт необходимо хорошо изолировать от действия горячих газов, которые могут ослабить прочность бутовой кладки. Изоляция же достигается кирпичной кладкой толщиною приблизительно в 2,5 кирпича. Постамент и ствол также д. б. изолированы от вредного действия горячих газов; для этого при температуре газов >250° применяют свободно стоящую футеровку из огнеупорного кирпича на шамотном растворе. Ствол трубы возводится звеньями (барабанами), высота которых по возможности делается одинаковой в пределах 3-10 м. Толщина стенок трубы должна позвенно увеличиваться по направлению книзу, что соответствует общему уклону, который для внешней стороны равен 0,015-0,04, а для внутренней - 0,002-0,02.

Для защиты дымовой трубы от повреждения молнией на ней устанавливают громоотвод, состоящий из приемника, наружного провода и заземленного отвода в виде тонкой медной луженой пластины. Наружный провод громоотвода крепится в особых железных держателях, которые при возведении дымовой трубы заделываются в кладке на расстоянии приблизительно 2 м друг от друга. Возведение дымовой трубы производится без лесов; лесами пользуются обыкновенно только вначале, когда кладется нижняя часть дымовой трубы, а далее уже весь строительный материал подается с помощью несложных подъемных механизмов (фиг. 3 и 4). При возведении дымовой трубы необходимо наблюдать за тем, чтобы оси отдельных звеньев трубы в точности совпадали с осью трубы; последнее проверяется с помощью веска.

Из повреждений дымовой трубы наиболее важным является уклонение дымовой трубы от первоначального ее вертикального положения. Последнее обстоятельство чаще всего объясняется неравномерной осадкой фундамента. Выпрямление трубы производится следующим образом: в нижней части дымовой трубы со стороны, противоположной той, куда труба наклонилась, пробивают во всю толщину стенки ряд отверстий на протяжении более половины периметра трубы, которые заполняют более тонким слоем кладки, после чего оставшиеся промежуточные части кладки осторожно удаляют, и дымовая труба, оседая от собственного веса, постепенно выпрямляется, приближаясь к вертикальному положению. Исправление появившихся трещин, повреждения облицовки или швов, производится во время действия трубы, причем рабочие взбираются до места работ по железным скобам, расположенным с наружной ее стороны.

При проектировании дымовой трубы , прежде всего, определяют ее главные размеры, т. е. диаметр верхнего сечения и высоту, и затем производят статический расчет. Величина диаметра трубы зависит от допускаемой скорости выхода газов, которую во избежание нарушений в работе трубы не рекомендуется делать менее 2 м/сек. При меньшей скорости газов могут получиться обратные потоки и задувание ветром. Максимальной выходной скоростью газов считают 8 м/сек; превышение этой скорости влечет значительные потери на трение и поддержание скорости газов в трубе. Т. о., при определении площади верхнего сечения дымовой трубы желательно задаваться скоростью в 3-4 м/сек, чтобы, при всех возможных колебаниях нагрузки проектируемой установки, скорость газов при выходе из трубы оставалась в пределах 2-8 м/сек. Для определения площади верхнего сечения и высоты дымовой трубы предварительно вычисляют следующие величины: а) Полный объем дымовых газов V определяется по составу дымовых газов и расходу топлива, сгорающего в час (см. Газ топочный и дымовой). Для определения объема сухих газов, приходящегося на 1 кг топлива при 0° и 760 мм рт. ст., с достаточной точностью можно воспользоваться приближенной формулой Даша:

где Q - рабочая теплопроизводительность топлива в Cal/кг; а - коэффициент избытка воздуха, величина которого зависит от размеров обмуровки котла и экономайзера, ее плотности, длины борова, степени разрежения в газоходах и от многих других причин; в общем случае можно принять а = 1,6-2,0. Объем водяных паров при 0° и 760 мм рт. ст. определяется по формуле:

где Н - содержание водорода в рабочем топливе в % по весу; W - содержание влаги в рабочем топливе в % по весу; W ф. - количество пара (в кг), введенное в топку для сжигания 1 кг топлива, при наличии парового дутья или паровой форсунки. Т. о., приближенный полный объем продуктов сгорания при 0° и 760 мм рт. ст., получающихся при сгорании 1 кг топлива, определяется по следующей формуле:

б) Средняя теплоемкость 1 м 3 сухих газов в Cal определяется из уравнения:

в) Средняя теплоемкость 1 кг водяных паров в Cal определяется из уравнения:

причем вес водяных паров, образующихся при сгорании 1 кг топлива, определяется по формуле:

в уравнениях (4) и (5) t’ - температура газов при входе в дымовую трубу.

Расчет площади верхнего сечения дымовой трубы в свету производится по формуле:

где w - скорость газов в м/сек при выходе (желательно 3-4 м/сек), a V СК. - секундный объем газов, определяемый по формуле:

где В - часовой расход топлива в кг, V - полный объем газов, определяемый из формулы (3), Р б. - барометрическое давление в мм рт. ст., t" - температура газов при выходе из трубы, которая определяется по формуле:

где (G n.c. ·c n.c.) - тепло, отдаваемое газами при охлаждении на 1° и отнесенное к 1 кг сожженного топлива, определяемое из уравнения:

В - часовой расход топлива в кг, d cp. - средний диаметр дымовой трубы в свету в м; Н - высота дымовой трубы в м; t s. - температура воздуха; χ - коэффициенте теплопередачи дымовой трубы (в Cal/м 2 ·час·°С), принимаемый с достаточной точностью равным: 1 - для кирпичной трубы, 2 - для бетонной трубы (толщиной 100 мм) и 4 - для железной нефутерованной. Для определения высоты дымовой трубы, измеряемой от уровня колосниковой решетки, служит формула:

где S" - теоретическая тяга в мм вод. ст., развиваемая трубою, γ в. - удельный вес воздуха при 0° и 760 мм рт. ст., γ г. - удельный вес газов при тех же условиях, t cp. - средняя температура газов. Так как y в. ≈y г. ≈1,293, то формула (9) примет вид:

Чтобы знать действительную тягу проектируемой трубы, надо, кроме учитываемых потерь от охлаждения газов, определить также потери тяги на трение и создание скорости газов в трубе, а именно:

где γ ср. - удельный вес газов (вычисляется по состоянию газов в среднем поперечном сечении трубы); w cp. - средняя скорость газов в том же сечении; g = 9,81 м/сек 2 ; ψ - коэффициент, который в среднем можно принять 0,0007, при диаметре менее 0,5 м, и 0,0006 - для труб большего диаметра. Т. о. действительная тяга у основания трубы

Действительная тяга проектируемой дымовой трубы (формула 13) не д. б. менее всех сопротивлений установки. При расчете площади верхнего сечения дымовой трубы и ее высоты иногда пользуются и более простыми, довольно многочисленными эмпирическими формулами. Все эти формулы составлены на основании опытных данных и содержат целый ряд числовых коэффициентов, от правильного применения которых и зависит точность определения размеров дымовой трубы; однако, пользование эмпирическими формулами при расчете дымовой трубы не рекомендуется.

После определения площади верхнего сечения дымовой трубы приступают к статическому расчету, исследуя устойчивость трубы и краевые напряжения от действия ветра и веса кладки. Для определения основных величин рассматривают часть дымовой трубы (фиг. 5), лежащую выше сечения ВВ 1 и имеющую одинаковую толщину стенок δ.

В центре тяжести этого элемента S прикладывают силу давления ветра Р и силу Q, вызываемую весом кладки, лежащей выше рассматриваемого сечения. Равнодействующую силу R перемещают по ее направлению до пересечения с плоскостью сечения ВВ 1 в точке А, где ее снова разлагают на составляющие Р" и Q". Силой Р" обыкновенно пренебрегают, как силой, вызывающей незначительное срезывающее усилие, а по оси трубы прикладывают две взаимно уравновешивающиеся силы Q, из которых одна, направленная вниз, вызывает напряжение сжатия, а другая дает с составляющей Q" пару сил с плечом с. Напряжение сжатия от силы Q выражается уравнением:

1800 - вес в кг 1 м 3 кладки. Напряжение изгиба:

где M=Q·c = P·e и W-момент сопротивления площади сечения

площадь, на которую действует ветер, в м 2

давление ветра

где k - давление ветра, принимаемое равным 150 кг/м 2 и 0,67 - коэффициент, принимаемый при определении силы давления ветра для круглых труб. Момент сопротивления W для кольцеобразного сечения:

Таким образом,

двойной знак означает здесь, что максимальные напряжения являются сжимающими (+) с подветренной стороны и растягивающими (-) с наветренной стороны дымовой трубы. Искомое сложное краевое напряжение (в кг/м 2):

Уравнение (16) показывает, что в различных местах горизонтального сечения трубы, в зависимости от того, будет ли абсолютная величина σ 1 больше, меньше или равна σ 2 , возникают напряжения на сжатие, на растяжение или же напряжения будут равны нулю. Прямая, проходящая через точки нулевых напряжений, называется нейтральной осью N; эта ось находится в сопряжении с точкой приложения A эксцентричной силы Q. Кривая, описываемая точкой А, когда нейтральная ось принимает все положения, касательные к данному сечению, образует ядро сечения. Для круглых труб ядро сечения представляет собой круг, радиус которого

Ядро сечения есть площадь, внутри которой должна лежать точка приложения эксцентричной силы Q, если напряжения в рассматриваемом сечении д. б. только одного знака. Как только точка А выйдет за пределы ядра сечения, нейтральная ось пройдет через рассматриваемое сечение, разделив его на две части, напряженные противоположно. Для определения напряжений, возникающих в поперечном сечении любого звена дымовой трубы, ниже приводятся формулы, с помощью которых производится упрощенный расчет круглой дымовой трубы. Принимая k = 150 кг/м 2 и пользуясь формулой (16), краевое напряжение в основании верхнего звена дымовой трубы можно выразить следующим образом:

для 2-го звена

для n-го звена

где D 1 , D 2 , D 3 ,... - наружные диаметры у основания звеньев дымовой трубы в метрах, d 1 d 2 , d 3 ,... – внутренние диаметры у основания звеньев, d" 1 , d" 2 , d" 3 ... - внутренние диаметры у вершин звеньев, d 0 - диаметр верхнего отверстия дымовой трубы, D 0 - верхний наружный диаметр трубы, δ 1 , δ 2 , δ 3 ,... - толщины стенок по высоте звеньев, h 1 , h 2 , h 3 ,... - высоты отдельных звеньев и Н 1 , Н 2 , Н 3 ... - высоты, считая от вершины дымовой трубы до рассматриваемого сечения. Введя обозначения

Объем кирпичной кладки звеньев, лежащих выше рассматриваемого сечения, определяется по формуле:

Что касается фундамента дымовой трубы, то его глубина заложения h" определяется в каждом случае отдельно. Глубина фундамента не д. б. менее глубины промерзания грунта. Давление на грунт, вызываемое всем сооружением дымовой трубы, при фундаменте круглого сечения определяется по следующей формуле:

где, кроме вышепринятых обозначений, D - диаметр нижнего основания фундамента в м (внутренний диаметр d = 0), U - объем бутовой кладки фундамента и бетонного основания. Вес 1 м 3 кладки фундамента принимается равным 2260 кг. При расчете кирпичной дымовой трубы высотой до 30 м допускается напряжение на сжатие до 12 кг/cм 2 , а на растяжение - до 1,2 кг/см 2 . Для дымовой трубы большей высоты это напряжение уменьшается на каждый метр высоты на 0,05 кг/см 2 ; т. о., для дымовой трубы высотою более 54 метров напряжение на растяжение не допускается. При расчете же фундамента дымовой трубы в плоскости соприкосновения его с грунтом напряжение на растяжение вовсе не допускается. Во многих западных странах имеются специальные утвержденные требования, предъявляемые к кирпичным дымовым трубам.

Железные дымовые трубы применяют в большинстве случаев в дымососных установках, в установках, имеющих временное значение, а также при слабом грунте. Конструктивно железные дымовые трубы выполняются из конических железных барабанов, высотой каждый около 1 м, склепанных между собой таким образом, что каждый верхний барабан охватывает снаружи нижерасположенный. Такая конструкция дымовой трубы создает меньшее сопротивление проходу газов и, кроме того, устраняет возможность попадания в швы дождевой воды. Толщина железа, употребляемого для дымовых труб, 3-8 мм. Основанием железных дымовых труб служит чугунная фундаментная плита, которая крепится обыкновенно на кирпичном цоколе. Необходимая высота железных дымовых труб и их диаметры определяются, как и для кирпичных дымовых труб; при этом диаметры рекомендуется брать на 30% больше, чем для кирпичных труб, вследствие более сильного охлаждения газов. При статическом расчете железных дымовых труб т. о. приходится учитывать изгибающие усилия, вызываемые давлением ветра. Эти усилия воспринимаются обычно растяжками, которые прикрепляются к кольцам, охватывающим дымовую трубу (фиг. 6).

Растяжки делают из цепей, из стальных тросов или круглого железа. При расчете железных дымовых труб, как и кирпичных, принимают: а) k - давление ветра - равным 150 кг/м 2 ; б) коэффициент, принимаемый при определении силы давления ветра для круглых труб =2/3(≈0,67). Далее, примем следующие обозначения: Н - высота над крышей в см; h 1 - высота в см части дымовой трубы, расположенной выше кольца; h 2 - высота в см части, расположенной ниже кольца; h 3 - высота части, находящейся под крышей; D - внешний диаметр дымовой трубы в см; D 1 - внутренний диаметр в см; δ - толщина стенки дымовой трубы в см; Р - давление ветра на всю трубу в кг; S - натяжение растяжки в кг; α - угол наклона растяжек; - момент сопротивления поперечного сечения кругового кольца; σ - напряжение материала железной дымовой трубы в кг/см 2 .

В зависимости от высоты железной дымовой трубы могут быть три случая крепления: 1) труба растяжками не укрепляется вовсе, 2) труба укрепляется только в одном месте и 3) труба укрепляется по высоте растяжками в двух и более местах.

Случай 1 .

Изгибающий момент от силы давления ветра

напряжение изгиба

Железные дымовые трубы без растяжек строятся в последнее время весьма значительных размеров (высотой до 60 м); на фиг. 7 изображена такая дымовая труба высотой 45 м.

Случай 2 . Давление ветра на трубу (фиг. 6) Р = 0,01 DH кг. Натяжение наветренной растяжки

Ствол дымовой трубы испытывает следующие напряжения: 1) от продольного изгиба, вызываемого собственным весом дымовой трубы и вертикальной составляющей S 2 натяжения растяжек, и 2) от изгиба моментом М" вследствие давления ветра Р и момента М" вертикальной составляющей натяжения растяжек S. Влияние первого рода нагрузки незначительно и его учитывают пренебрегая заделкой нижнего конца дымовой трубы. Максимальные значения изгибающий момент приобретает в двух сечениях: у кольца, к которому крепятся растяжки, - М 1 , и в сечении, лежащем на высоте

от уровня крыши, - М 2 .

Для расчета отдельных частей железных дымовых труб, растяжек, колец и пр., пользуются обычными формулами сопротивления материалов; коэффициенты прочности на растяжение для растяжек k z ≤ 1000 кг/см 2 , на изгиб для трубы k b ≤ 800 кг/см 2 .

Т. к. давление ветра воспринимается гл. образом растяжками, то подошву основания дымовой трубы достаточно рассчитать на давление собственного веса

где G 1 - вес в кг самой трубы, определяемый по ее размерам, с добавлением около 25% на заклепки и перекрышку шва, и G 2 - вес в кг цоколя и фундамента; при этом допускаемое давление на грунт колеблется в среднем от 0,75 до 1,5 кг/см 2 .

Железобетонные дымовые трубы применяются реже, чем кирпичные и железные, что объясняется гл. обр. особенностями свойств железобетона. Бетон при продолжительном действии на него высокой температуры теряет прочность вследствие химического разложения некоторых составных частей; резкая разница температур между внутренней и внешней сторонами стенки дымовой трубы вызывает глубокие трещины и разрушения бетонной дымовой трубы. В последнее время за границей (особенно в Америке) тщательно изучают на опытах действие теплоты на всю конструкцию железобетонных дымовых труб. Как оказывается, главные напряжения материала в этих трубах вызываются высокими температурами, вследствие чего при проектировании на эту сторону расчета приходится обращать особое внимание. Согласно установленным правилам, железобетонная дымовая труба по всей высоте, от основания до устья, должна снабжаться надежной футеровкой, рассчитанной таким образом, чтобы перепад температур между внутренней и внешней сторонами стенки не превышал 80° (Δt ≤ 80°). Указанная величина Δt для дымовой трубы с футеровкой определяется следующей формулой:

где t i - температура газов у поверхности стенки футеровки, t n - температура окружающего воздуха, а i - коэффициент теплопередачи от газов к стенке в Cal/м 2 ·час·°С, а а - коэффициент теплопередачи от стенки к окружающему воздуху в Саl/м 2 ·час·°С, d f - толщина футеровки в м; λ f - средний коэффициент теплопроводности футеровки в Саl·м/м 2 ·час·°С, λ" - эквивалентный коэффициент теплопередачи через воздушную прослойку, d" - толщина воздушной прослойки в м, λ - средний коэффициент теплопроводности железобетонной стенки в Cal·м/м 2 ·час·°С, d - толщина железобетонной стенки в м. Для дымовой трубы без футеровки величина Δt определяется по более простой формуле:

Относительно числовых величин коэффициентов, входящих в формулы (28) и (29), необходимо отметить, что для уточнения их в Америке производятся обширные опыты. Коэффициент теплопроводности железобетонной стенки λ не следует брать слишком большим, и при расчете дымовой трубы его рекомендуется принимать в пределах 1,2-0,8. Коэффициент теплопередачи от газов к стенке a i определяется по следующей формуле:

где w - максимальная скорость газов в различных сечениях трубы; что касается коэффициента теплопередачи a a , то в отношении его пока нет достаточно обоснованных данных. Если окружающий воздух находится в состоянии покоя, что на практике бывает очень редко, то a a ≈ 6. При более неблагоприятных условиях a a может доходить до 20. Средний коэффициент теплопроводности футеровки λ f можно принимать около 0,7; λ" берут по формуле:

Давление ветра, которое кладется в основу статического расчета железобетонных дымовых труб определяется в каждом случае следующей формулой:

где Н - высота дымовой трубы от основания до устья в м. Сила давления ветра на всю трубу определяется, как и для кирпичных дымовых труб, по формуле

где χ для круглых труб = 0,67. Установленные за границей для железобетонных дымовых труб требования являются более жесткими и детальными, чем для кирпичных. Применение железобетона позволяет сооружать дымовые трубы весьма большой высоты, что является очень ценным для современных тепловых установок. Одна из самых высоких железобетонных дымовых труб построена в Америке в 1927 г. для Horne Copper С° (Канада). Эта труба предназначена для отведения газов от ряда печей с температурой 150-230° в высокие слои атмосферы. Высота дымовой трубы 129 м, диаметр верхнего сечения 3,96 м; ее фундамент расположен на скале, на высоте 270 м над уровнем моря. Разрежение, создаваемое этой трубой, колеблется в пределах 20-35 мм вод. ст., при температуре наружного воздуха от -20 до +32°. С внутренней стороны труба изолирована футеровкой с воздушной прослойкой в 50 мм. Футеровка выполнена из материалов, не поддающихся действию кислот. Фундамент представляет собой железобетонное кольцо с диаметрами 10670 и 7010 мм.

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

Виды дымоходов

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

В настоящее время дымоходы изготавливаются:

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

• 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;

• 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;

• 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.

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

Выбор материала для изготовления дымохода зависит от предполагаемого отопительного прибора.

Основные параметры расчета дымовой трубы

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

Расчет высоты дымохода

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

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

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

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

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

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

Высота дымохода, располагающегося на крыше строения, рассчитывается с соблюдением существующих правил пожарной безопасности.

Расчет сечения дымоходной трубы

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

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

При расчете диаметра дымохода надо пользоваться формулой площади круга (где π – число “пи”):

F=(π*d²)/4

Исходя из указанной формулы, получаем:

d²=4*F/π

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

Vгаза=B*Vтоплива*(1+t/273)/3600 , где

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

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

F=Vгаза/W

d²=(4*Vгаза)/π*W

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

Тогда расчет дымовой трубы котельной будет следующим:

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

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

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

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

Если при строительстве дымохода известна мощность отопительного прибора, то для определения сечения трубы можно воспользоваться подсчитанными специалистами данными. Если мощность отопительного оборудования неизвестна, то необходимо провести расчеты по указанной схеме.

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

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

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

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

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

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

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

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

Сила тяги: как добиться идеального сгорания топлива

На саму силу тяги оказывают воздействие сразу несколько важных факторов:

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

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

h[м]=(∆p·Tp·Tн)/(3459·(Tp-1,1·Tн))

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

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

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

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

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

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

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

Проектирование дымохода в зависимости от конфигурации отопления

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

Общая схема расположения дымохода выглядит так:

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

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

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

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

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600

Результат получится в м 3 /с. Это – скорость движения газов в трубе. Сечение трубы вычисляем уже по такой формуле:

F = π∙d²/4

И полученное значение определяют в м 2 . Это – площадь сечения дымохода, а диаметр рассчитывают по формуле:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600

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

Также стандартный напор газов на 1 метр – не менее, чем 0,4 мм Н 2 О, или 4 Па:

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

Воспламеняемость кровли: когда искра приводит к беде

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

Зависимость высоты дымохода от других элементов кровли

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

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

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

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

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

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

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

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

Вопросы экологии для промышленных зданий

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

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

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

Монтаж печи требует определения места установки изделия и соответственно расчет всех параметров. Размеры и диаметр трубы, зависят от мощности, изделия.

Важной составляющей в строительстве бани является строгое следование правилам и стандартам, нужно действовать согласно составленному проекту, малейшие изменения повлекут за собой последствия. Определить диаметр трубы, полезно еще во время составления проекта.

Цилиндрическая форма не дает скапливаться саже и позволяет продуктом сгорания свободно уходить наружу. Размеры определяются с учетом параметров проходного отверстия и высоты.

Как рассчитать диаметр

Труба в бане не является объектом сложных расчётов, её можно подобрать по готовым диаграммам, главное знать мощность установленной печи.

Существуют стандарты, которым нужно придерживаться, от мощности изделия зависят параметры. Прямоугольные, квадратные дымоходы рассчитываются в пропорциях: 140х140 мм используется до 3,5 кВт, соответственно 140х200 мм 3,5-5,2 кВт, 140х270 мм 5,2-7,2 кВт.

Если ваша дымовая труба круглая она не должна быть меньше места выхода с отверстия печи, больше допустимо, меньше нет.

Площадь трубы должна быть не меньше 8 см² с расчетом на каждый кВт мощности. Вычисления можно производить самостоятельно, в этом поможет «светлая голова» и формула площади круга.

Про высоту и размеры

Расчет высоты дымохода зависит от уровня возвышенности самого помещения, и вида кровельного материала. Высота трубы, которая будет находиться на крыше, очень важна.

Как высоко необходимо поднять дымоход, чтобы он нормально функционировал?

Правила очень просты, запомните их. Если труба находится над коньком 0,5 м, тогда расстояние будет составлять до 1,5 м от конька. Труба вровень или даже немножко выше конька, устанавливается в случае, если находиться 1,5–3 м от конька.

Коротко о важном

Создавая трубу для бани, учитывайте все мельчащие детали. Единственная ошибка может привести к достаточно тяжелым последствиям и устранить неполадки будет крайне сложно.

В сети можно встретить «40 бочек арестантов» вариаций стандартов для измерения от «самоделкинов», но лишь соблюдая все эти рекомендации и правила, вы получите качество и надежность.

Расчет дымовой трубы своими руками

Дымовая труба является частью отопительной системы дома и служит для отвода вредных веществ, образующихся при сгорании топлива. Установка дымохода также необходима при обустройстве каминов. Чтобы дымоходный канал корректно выполнял возложенные на него функции, перед строительством требуется правильно рассчитать параметры, влияющие на работу. Расчет дымовой трубы в большинстве случае производится профессионалами, так как малейшая ошибка может привести к непоправимым последствиям. В целях экономии средств эту работу можно произвести и своими силами.

Дымовая труба в частном доме

Для чего требуется расчет дымохода

Расчет дымохода для печи, котла, камина или иного отопительного оборудования необходим для:

• обеспечения надлежащей тяги, с помощью которой все вредные для здоровья человека вещества, образуемые в результате горения, выводились за пределы жилого помещения. Если недопустимые вещества будут попадать в дом, то человек может получить сильнейшее отравление, способное привести к летальному исходу;

Обратная тяга в дымоходе, способная нанести вред здоровью

• оптимизации получаемого тепла в соотношении затраченного топлива. Если большая часть прогретого воздуха будет выходить в дымоход, то для прогрева помещения потребуется большее количество дров. При правильном соотношении топлива и получаемого тепла прогретый воздух будет максимально нагревать стенки печи и дымоходного канала, что позволит сократить затрачиваемые ресурсы;
• расчет дымохода также требуется для максимальной возможности обеспечения противопожарной обстановки. Сильно нагретый воздух, выходящий из дымового канала, или малая тяга могут привести к попаданию искр на горючие поверхности, что неминуемо приведет к возникновению возгорания.

Отопительный прибор с правильно рассчитанным и установленным дымоходом

Какие параметры требуется вычислить

Программа для расчета дымовой трубы подразумевает вычисление таких параметров, как:

• высота дымоходного канала;
• диаметр труб, применяемых для строительства дымохода (если для обустройства канала применяются трубы) или расчет сечения дымохода, при его изготовлении из кирпича;
• определение оптимальной тяги.

Для обустройства промышленного дымохода указанных параметров недостаточно. Специалистами дополнительно производятся:

• аэродинамический расчет дымовой трубы;
• расчет прочности и устойчивости сооружения.

Дымоходная труба на производственном помещении

Как рассчитать параметры дымохода

Методика расчета дымовой трубы основывается на определении каждого параметра в отдельности, но на основании общих данных об установленном отопительном оборудовании и используемом топливе.

Определение высоты дымохода

Расчет высоты дымовой трубы должен основываться на следующих правилах:

1. для нормальной тяги общая высота канала, начиная от колосника печи и заканчивая оголовком, располагающимся на крыше, должна быть более 5 м;
2. высота выходящей трубы на крыше зависит от ее вида и удаленности дымохода от конька:
   • на плоской крыше для нормальной тяги достаточно высоты, которая более чем на 0,5 м выше самой высокой точки;

Определение высоты дымохода для плоской крыши

1. • на скатной крыше дымоходный канал должен располагаться на различной высоте в зависимости от его удаленности от конька;

Определение высоты дымоотводящего канала в зависимости от места его расположения

1. выход дымоходного канала не должен располагаться в зоне ветрового подпора. Возникновение ветровой зоны обусловлено расположением рядом с домом другого более высокого здания или дерева. В результате получается ветровое завихрение, которое мешает нормальному выходу воздуха из трубы.

Высота трубы в зависимости от ветра и окружающих условий

О том, как правильно определить высоту дымоотводящего канала на крыше, можно посмотреть на видео.

Определение сечения дымового канала

Расчет диаметра дымохода основывается на вычислениях:

1. объема выходящего газа, зависящего от мощности установленного отопительного прибора. Расчет производится по формуле:

Вычисление объема выходящего газа

В указанной формуле:

1. • В – коэффициент, который зависит от вида используемого в отопительном приборе топлива, для определения параметра используется таблица 10 из ГОСТ 2127-47 (приведен в разделе «Документы»);
   • V – объем сжигаемого топлива, определяемого характеристикой к отопительному прибору;
   • Т – определяется как температура газа при его выходе из трубы (для бытовых печей и котлов данный показатель равняет 150 – 200ºС).

1. площади сечения трубы, которая определяется как отношение объема газа (Vr) к скорости движения газа по трубе. Для бытовых приборов данный показатель составляет приблизительно 2м/с;
2. основываясь на рассчитанных показателях можно найти диаметр трубы (для подсчета берется геометрическая формула площади круга). Формула для расчета (где W – скорость движения газа):

Расчет оптимального показателя тяги

Расчет тяги дымохода производится для проверки правильности определения высоты и диаметра дымоотводящего канала.

Расчет тяги дымовой трубы производится по следующей формуле:

Формула для самостоятельного определения тяги дымоотводящего канала

Для определения показателя необходимо знать:

• С – коэффициент, который для расчета бытовых систем принимается равным 0,0342;
• а – атмосферное давление. Для подсчета принимается равным 4Па (естественный напор газов в дымоотводящем канале);
• h – высота дымоходного канала, подсчитанная ранее;
• Т0 – температура внешней среды;
• Тi – температура выходящих газов.

Пример расчета печи

В качестве примера произведем расчет параметров дымоходной трубы для печи, работающей на дровах. В среднем за 1 час в печи сгорает приблизительно 10 кг дров, влажность которых в большинстве случае составляет 25%.

Топливом для печи являются дрова

Расчет дымохода для котла, печи в данном случае производится так:

1. перевод температуры, которая на входе равна 150 С;

Расчет тяги производится в следующем порядке:

1. мощность нашего отопительного оборудования;

1. потери тепла, которые происходят с каждым метром трубы. Параметр определяется в градусах;

1. температура дыма на выходе (параметр полностью соответствует нормам и величине, взятой при расчете);

1. напор газов в трубе (полученный показатель тяги находится в диапазоне требований).

Таким образом, при диаметре трубы 0,165 м и высоте дымоходного канала в 5 м тяга в металлической трубе от печи, работающей на дровах, будет в пределах нормы.

В идеале параметры дымовыводящего канала должны определяться профессионалами, но, имея начальные навыки, зная необходимые формулы и характеристики применяемого отопительного оборудования, требуемые параметры можно рассчитать и своими силами. Главное - вести подсчет внимательно, не торопясь и не отвлекаясь, так как малейшая ошибка может привести к неправильной работе всей системы.

Расчет дымовой трубы своими руками

Расчет параметров дымохода печи и камина

• Классификация дымоходных систем
• Внутреннее сечение

При устройстве дымохода необходимо помнить, что большое значение имеет не только материал его изготовления, но и параметры трубы. Сам расчет дымохода включает в себя определение высоты ствола, диаметр будущей трубы, сечение, предельные температуры и объемы для газа на входе и на выходе.

Одной из важных задач при строительстве частного дома является установка в нем дымохода. Дымоход необходим, потому что через него выходят вредные продукты сгорания.

Стоит рассмотреть примеры расчетов таких дымовых конструкций для печей, отопительного котла или камина с учетом того, что изготовлены они из металла.

Классификация дымоходных систем

Дымоходы классифицируются на: кирпичные, стальные, полимерные и керамические.

Сегодня используются дымоходные системы самых различных конструкций, они могут быть изготовлены не только из традиционного кирпича, но и из керамики, металла, полимеров.

Наиболее популярными являются на данный момент металлические трубы цилиндрического сечения, так как именно они обеспечивают эффективную, правильную работу всей системы.

Классификация дымовых труб по используемым материалам включает в себя:

• кирпичные прямоугольные с толщиной стенок в один-два слоя. Сегодня все чаще встречаются комбинированные, имеющие металлические вставки в стенках;
• сборные из нержавеющей стали, состоящие из многих элементов, в том числе тройников, колен, переходников и прочего;
• керамические системы специально для котельных. У них есть один большой минус - большой вес труб, требующих установки специального отдельного фундамента под них;
• полимерные дымоходные системы являются относительной новинкой, использовать их можно для колонок, где температура газов на выходе не превышает 250 °С. Этого вполне достаточно для бытовых отопительных систем, работающих от газа.

Внутреннее сечение

Формы поперечного сечения дымоходов: а - наиболее оптимальная форма дымохода, б - хорошая форма дымохода, в - допустимая форма дымохода, 1 - места отложения сажи.

Важно при сооружении конструкции правильно определить ее сечение. Самой оптимальной формой является цилиндр, но многое зависит и от материала, из которого будет изготавливаться труба, и от конструкции печи. Рассмотрим основные формы, которые может принимать сечение:

• прямоугольные дымоходы большого размера способствуют возникновению вихрей, особенно при большой скорости тяги. То есть движение газов здесь затруднено. Сегодня такие конструкции выполняются только из кирпича, но использование их наблюдается все реже;
• для каминов прямоугольное сечение является предпочтительным, так как позволяет сохранить тепло, но площадь сечения должна быть как можно меньшей, чтобы обеспечить нормальный выход газов;
• для отопительных котлов и печей рекомендуется использовать цилиндрические дымоходы, которые позволяют обеспечить не только правильный отвод газов, но и быстрый прогрев всей системы. Тяга здесь лучше, а это оказывает положительное влияние на работу самого котла. Именно такое сечение необходимо применять для бытовой отопительной системы.

Чтобы узнать сечение дымохода, необходимо учесть множество факторов, оказывающих влияние на саму конструкцию. Подбор высоты трубы зависит от следующих параметров:

• метеорологический режим местности;
• ветровые нагрузки, то есть скорости воздушных потоков;
• рельеф;
• температура газов при входе и выходе.

При проектировании надо учесть максимальный выброс газов, который разрешен в данной местности и оптимальную высоту. Сечение дымохода из различного материала можно узнать из формулы (она приведена ниже), а нормативные показатели для выбросов лучше узнать в местных органах самоуправления.

Формулы для расчета бытового дымохода

Для расчета дымохода на сегодняшний день существуют специально разработанные программы.

Сегодня существует множество специальных программ, при помощи которых можно рассчитать бытовые дымоходы, есть и сложнейшие формулы, но применение их довольно редкое, пользуются такими расчетами преимущественно только специалисты. В быту для домашних котлов или камина можно воспользоваться упрощенной схемой.

Чтобы произвести такой упрощенный расчет, необходимо знать теплоотдачу, то есть мощность печей или котлов. Это значение выражается в количестве топлива, которое сжигается на один час работы котлов, данные эти указываются в паспорте к оборудованию.

Среди остальных параметров, которые необходимо знать, чтобы рассчитать дымовую трубу, следующие:

• температурное значение для газов при входе - 150-200 °С;
• скорость движения газов по дымоходной системе - от 2 м/с;
• высота дымоходной системы - согласно СНиП, составляет от 5 м от уровня колосника;
• уровень естественного напора газов из расчета на 1 м - от 4 Па (то есть, от 0,4 мм Н 2 О).

Формула расчета самотяги дымохода.

Представьте, что количество объема топлива уже известно, тогда расчет для объема газов, которые поступают на входе, вычисляется таким образом:

полученное значение определяется в м³/с.

Теперь, когда известна скорость движения газов, можно приступить к вычислению площади (сечения) для трубы, печи или камина по формуле:

полученное значение определяется в м².

Зная формулу для площади круга, можно определить и диаметр для круглых дымоходных труб для камина и котлов:

полученное значение определяется в м.

Пример расчета дымохода.

Пример расчетов, каким показателям должен удовлетворять металлический дымоход:

• представьте, что в топке сжигается объем обычных дров с влажностью 25% в количестве 10 кг/ч;
• объем для газов трубы печи при нормальных условиях составляет 10 м³/кг с учетом коэффициента избытка воздушной массы;
• температура на входе трубы печи для газов равна 150 °С;
• используя формулу, произведите расчет дымохода: Vг = (10∙10∙1,55)/3600=0,043 м³/с. Это объем газов, которые поступают внутрь;
• принимая скорость газов за 2 м/c, можно произвести расчет для диаметра трубы: d² =(4∙0,043)/3,14∙2=0,027;
• теперь подставьте эти значения в формулу и получите значение для диаметра дымохода для печи или камина: dт = √4∙0.34∙0,043∙(1+150/273)/3,14∙10∙3600 получается 0,165 м. То есть, диаметр дымохода для камина составляет 0,165 м.

Теперь приступайте к расчетам по определению самотяги

• сначала необходимо узнать, как именно охлаждается газ на каждый м трубы для камина или печи. Зная, что количество сжигаемого топлива составляет 10 кг/ч, проведите расчет для мощности печи: Q =10∙3300∙1,16= 38,28 кВт;
• тепловой эффект трубы равен 0,34, то есть потери на каждый м составляют 0,34/0,96=1,73 °С;
• из общих 5 м для дымохода печи либо котлов отнимите 2 м, которые уходят к конструкции самой печи, на выходе из оставшихся 3 м ствола получается, что температура газа равна: 150-(1,73*3) =144,8 °С;
• самотяга в нормальных условиях при 0 °С составляет 1,2932, а при температуре на выходе в 144,8 - 0,8452. Выполните расчет: 3*(1,2932-0,8452) получится 1,34 мм Н 2 О. То есть естественный напор для газа будет составлять 1,34 мм Н 2 О, что допустимо для нормальной эксплуатации дымоходной трубы для бытовых котлов, камина либо печи.

При сооружении дымохода необходимо обязательно учитывать не только особенности его конструкции, но и произвести все расчеты, чтобы узнать сечение трубы, диаметр, допустимые температуры газов на выходе. Все это позволит организовать безопасную эксплуатацию, определить предельные значения. При проведении расчетов надо не забывать о том, что конструкции всех труб различаются, расчет для металлической либо кирпичной будет несколько иным.

Расчет дымохода: формулы

Расчет основных параметров дымохода: диаметр, высота, длина, сечение

Ошибки, которые можно совершить в процессе изготовления дымохода, могут сыграть злую шутку с владельцем данной конструкции. Глобальные последствия легко предупредить, если соблюдать все требования, предъявляемые к строительству дымоходов.

Известно, что неправильно спроектированный дымоход способен обратиться во множество серьезных денежных проблем, связанных с его полной или частичной переделкой. Потеря функциональности конструкции может привести к возгоранию или нанесению вреда здоровью у вас и ваших близких.

Основной компонент проектирования – дымоход

Стоит выделить несколько основополагающих моментов, которые помогут грамотно рассчитать параметры дымохода.

1. В первую очередь, занимаясь проектом системы отопления и дымохода в частности, важно выбрать наиболее подходящий материал, из которого он будет сделан. На этот параметр напрямую влияет топливо, которое вы планируете использовать для обогрева помещения. Это важно, так как для одного варианта дымохода конкретный вид топлива может подойти, а для другого – нет.
2. Отличным примером является кирпичный дымоход. Используя дровяной способ отопления, вы уже не сможете подключить его к газовым отопительным приборам.
3. Не менее важно подобрать высоту, диаметр дымохода и его сечение. Неправильный выбор любого из этих данных, естественно, повлияет на функционирование вашего дымохода, его КПД . Кроме того, это может привести к необратимым последствиям для всей системы.
4. В том случае, когда вы используете один отопительный прибор, одним из самых простых способов определения параметров дымохода является просмотр технической документации, которая поставляется изготовителем для каждого устройства. Однако если вы собираетесь использовать сразу несколько приборов, здесь вам понадобятся специальные навыки и твердые знания принципов работы, свойств и прочих моментов. Без грамотного подхода в этом случае не обойтись.

Конечно, вы всегда можете самостоятельно попробовать рассчитать нужные параметры, но в этом случае вам нужно быть полностью уверенным в своих возможностях. В противном случае любая ошибка может вам дорого обойтись.

Универсальный дымоход – возможно ли это?

Вариант проведения дымохода в доме

Как уже было сказано, одним из основных составляющих дымохода является материал, из которого он изготавливается. Многие компании, специализирующиеся на производстве таких устройств, заявляют, что их дымоходы универсальны и готовы работать в любых условиях. Однако можно сразу развеять этот миф: таких систем не существует.

Несомненно, на рынке присутствуют такие конструкции, которые могут нормально функционировать при различных вариантах подключения и с разным топливом. Но не стоит быть уверенным в их качественном функционировании, так как их неплохая работа еще не говорит о том, что они имеют все подходящие параметры качественного и надежного устройства.

Выбор сечения дымохода

Наиболее приемлемой формой дымохода считается цилиндр. В процессе работы стенки дымохода нагреваются не совсем равномерно, что делает движение продуктов горения внутри конструкции путем закручивания по оси. Из этого следует, что цилиндр является оптимальным вариантом, ведь нам нужно обеспечить хорошую тягу для вывода вредных веществ.

• В углах прямоугольных конструкций в любом случае образуются завихрения, которые не дают дымоходу осуществлять нормальную тягу. Однако этот процесс взаимосвязан, так как данные завихрения напрямую зависят от скорости тяги.
• Из этого можно сделать вывод, что прямоугольные дымоходы будут более успешно функционировать с тепловыми приборами, которые не требуют большой тяги. На работу печей и каминов, работающих на дровах, это оказывает только положительное влияние.
• В случае, если дымообороты вашей печи или камина функционируют не совсем должным образом, прямоугольная конструкция дымохода существенно сэкономит тепло, в том время как от дымохода с круглым сечением не будет никакого толка.
• Если же использовать котлы нового поколения, то для них лучше всего подойдет цилиндрический дымоход.
• Экономичность данной системы зависит от скорости прогрева ее составляющих. Чем скорей элементы прогреются до определенной температуры, тем быстрей сработает отключение котла, и он перейдет в режим ожидания.
• Для более быстрого прогрева котла требуется его полноценное обеспечение свежим воздухом. В свою очередь приток создается за счет тяги, соответственно, получается, что с увеличением тяги котел работает быстрей, а система прогревается лучше.

Именно поэтому наиболее оптимальным вариантом для данных котлов считается цилиндрический дымоход.

Расчет внутреннего диаметра дымохода

Многие сомневаются, насколько правильны их мнения и расчеты по поводу диаметра дымохода. В этом случае можно дать один совет – изучайте внимательно инструкцию заводов-изготовителей, там содержаться все нужные сведения. Если же такой документ отсутствует, не лишним будет последовать следующему совету. Для расчета диаметра дымохода, который соединяется с дымоходом с открытой топкой, используется отношение к топке 1:10 . Данный метод соотносится с цилиндрическим дымоходом.

Для расчета сечения конструкции квадратного типа применяется пропорция 1 к 1,5 . При этом диаметр трубы дымохода должен составлять меньший размер, чем поддувало. При теплоотдаче менее 300 кал/час сечение не должно быть меньше размеров 140х140.

От правильного выбора диаметра дымохода зависит успешная работа отопительной системы.

Адекватный расчет высоты дымохода

Неправильный монтаж дымохода может привести к пожару

С сечением вопрос решен, но как теперь быть с расчетом высоты дымохода? Определенно сказать, каким оно должно быть, невозможно. Для получения правильных данных важно принять во внимание многие факторы.

Теплый воздух поднимается вверх, а выходя из дымохода постепенно остывает. Следовательно, с увеличением количества воздуха внутри дымохода температура также повышается. Это приводит к созданию хорошей тяги. Из этого можно сделать вывод: чем больше объем дымохода, тем большее количество воздуха стремится вверх.

Однако объем устройства увеличивается не только за счет высоты, но и размера внутреннего сечения. Допусти, имеется цилиндрический дымоход, высота которого составляет 5 метров . Чтобы повысить тягу, мы увеличили внутренний диаметр устройства. Исходя из предыдущих выводов, с увеличением объема теплого воздуха тяга также стала сильней.

Но по факту это не так. Большой диаметр приводит к быстрому остыванию продуктов горения. Как следствие, на стенках дымохода образуется конденсат, мешающий нормальному дымооттоку. В итоге теряется функциональная тяга.

Можно уменьшить диаметр и увеличить высоту. Логично предположить, что с увеличением объема теплого воздуха он будет остывать не так быстро, следовательно, тяга будет достаточной.

Да, тяга действительно будет хорошей, даже слишком. Ее сила станет настолько велика, что будет охлаждать притоком воздуха топку котла, что существенно снизит эффективность вашего отопительного прибора. Он станет тратить больше времени на прогрев действующей системы, что приведет к большему расходу топлива. Это далеко не самый экономичный вариант.

Если же конструкция будет высокой, а диаметр слишком маленьким, тяга в таком случае может ухудшиться. Это случается как следствие сопротивления в трубе дымохода, поэтому приведет к проникновению угарных газов в помещение. Вот один из примеров неправильного расчета при строительстве дымоходов.

• Определенная схема расчета высоты дымохода встречается в некоторых правилах и технических характеристиках материалов, а также непосредственно здания.
• Также рассчитать подходящую высоту вам помогут специальные программы. Если труба будет находиться ниже или на уровне конька, будет создаваться завихрение. Как уже было сказано, ни к чему хорошему это не приведет.

Угловое подключение к дымоходу желательно избегать

Однако при любом варианте минимальная высота дымохода над скатом крыши не должна составлять менее 500 мм.

Высота дымохода рассчитывается индивидуально для каждой конкретной конструкции. Расчет происходит с учетом нескольких различных параметров. Это угол ската крыши, толщина кровли и расстояние от вертикальной оси конька.

Коллективный вариант дымохода – как его подключить

Лучше всего отдельно рассматривать расчет размера дымохода, который используется сразу для нескольких отопительных приборов, так как в этом случае нужно учитывать все эти конструкции, а также их мощность, тип и используемое топливо.

1) Возьмем вариант, когда в доме при одновременном подключении используются котел общей системы отопления и камин.

2) Очевидно, что это совершенно разные системы, поэтому диаметр дымохода для камина не будет равен диаметру дымохода котла.

3) Обычно камины работают на дровах, в то время как котлы обогревательной системы – на природном газе.

Возникает резонный вопрос: можно ли совместить эти две непохожие друг на друга системы? Да, это действительно возможно. Кроме того, при правильной установке отопительных устройств можно добиться не только их грамотного совмещения, но и более функциональной работы.

Вот основные принципы совместной работы этих устройств.

1. В один дымоход подсоединяются совместно котел и камин. В процессе котел периодически переходит в режим ожидания, таким образом, работает камин и обеспечивает поддержание температуры в дымоходе.
2. Это снижает вероятность образования конденсата и дает качественную тягу при следующем запуске котла.
3. Однако нужно учесть, что размер дымохода для камина должен превышать параметры дымохода для котла. Поэтому, если использовать один котел без камина, это может привести к избыточной тяге и неправильной работе устройства.
4. Как известно, диаметр дымохода для камина рассчитывается в соотношении 1:10 к его топке. Определенно, подобный размер будет слишком велик для котла. Плюс ко всему, камин используется не так часто, как обогревательный котел.
5. Получается, нужно сделать дымоход меньшего диаметра, который подходит для котла? Это является большой ошибкой. При самостоятельной работе котла все будет отлично, но при запуске камина в дымоходе появится повышенное аэродинамическое сопротивление.

В итоге имеем: нестабильную работу отопительных приборов и попадание угарных газов в помещение. А это уже становится опасно для здоровья и даже жизни, ведь отравление угарными газами часто приводит к летальному исходу.

Решение с использованием двухходового дымохода

Одним из наиболее удачных вариантов для совмещения работы нескольких отопительных приборов является двухходовой дымоход. Среди его преимуществ можно выделить следующие:

• Можно использовать сразу несколько тепловых устройств различного типа как по отдельности, так и совместно.
• Стабильное функционирование каждого прибора.
• Снижение затрат на строительство и монтажные работы.
• Экономия пространства.

Устанавливая подобный дымоход, нужно выполнить все условия, которые обеспечат правильную работу каждого прибора. В то время как камин сможет отлично работать и с кирпичным дымоходом, то для использования котла следует выполнить гильзовку. Это защитит кирпич от пагубного воздействия конденсата.

Прежде чем браться за монтажные работы, стоит внимательно ознакомиться с параметрами работы каждого отопительного устройства. Наиболее выгодным решением с точки зрения безопасности и функциональности станет покупка специального двухходового дымохода промышленного производства. Таким образом, вы снизите вероятность допущения ошибок при проектировании. Нельзя не учитывать, что даже для опытного специалиста подключение одновременно нескольких отопительных приборов к одному дымоходу представляет собой нелегкую задачу.

Важное инженерное решение

Необходимо осознавать, что расчет дымоходов представляет собой сложную инженерную задачу. Если вы не являетесь специалистом в данной области и у вас есть определенные вопросы по расчету дымохода для своего дома, постарайтесь использовать специальные профессиональные программы, которые помогут вам правильно выполнить все необходимые вычисления высоты, сечения и длины дымохода. Также, чтобы надежно и верно произвести все расчеты, нужно знать основные свойства материалов и структуру, а также законы термодинамики и аэродинамики.

В том случае, если строительство и проектирование дымоходов не является для вас основополагающим направлением деятельности, наиболее верным решением станет обращение к специалистам. Ведь известно, что от правильной и стабильной работы дымохода зависит не только тепло и уют вашего дома, но и безопасность, а иногда даже жизнь ваших близких.

Реальный расчет конструкции дымохода