Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров
СОДЕРЖАНИЕ
0

Материалы для возведения труб котельных

Для нормального функционирования отопительных приборов, генерирующих тепло при сжигании топлива, необходим дымоход.

Дымоотводящая конструкция обеспечивает приток кислорода, без которого не горит ни газ, ни твердое или жидкое топливо. Кроме того, через дымоотвод удаляется дым, содержащий продукты горения, что является залогом безопасности отопительной системы – ведь задымление помещений смертельно опасно для человека. Такой газообмен называется тягой.

Котлы внутреннего сгорания оснащаются коаксиальными дымоходами, которые создают тягу принудительно, выводя через одну трубу дым и засасывая через другую свежий воздух. Дровяные печи и большинство бытовых котлов работают на естественной тяге, которая образуется из-за разницы температур и давления в тепловом приборе и у выходного отверстия дымохода.

Принцип работы дымохода прост:

  • выделяемые при сгорании топлива газы имеют высокую температуру, низкую плотность и высокое давление и им становится тесно внутри отопительного прибора;
  • дым направляется туда, где для него нет препятствий, то есть движется в том направлении, где давление ниже, стремясь заполнить относительно свободное пространство, кроме того, из-за низкой плотности газы стремятся вверх;
  • если дымоход устроен правильно, то на выходе из трубы холодный воздух имеет низкое давление и не является препятствием для выхода горячего дыма;
  • так как как область низкого давления находится выше котла, то дым идет по самому удобному пути – вверх по дымоходу на улицу.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.
Предлагаем ознакомиться:  Строительство деревянных бань из бруса

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.

Самонесущие трубы

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

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

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.

Колонные трубы

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

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

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

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.

Фасадные трубы

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

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

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

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.

Фермовые трубы

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

Для предотвращения коррозии газоотводы покрывают грунтовкой, затем окрашивают.

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

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

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

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.

Трубы мачтовые

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

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

Предлагаем ознакомиться:  Тротуарная плитка своими руками

Расчет параметров трубы

Для возведения дымоотводящей конструкции, обязательно провести расчеты:

  • общей высоты и высоты относительно крыши,
  • внутреннего диаметра дымовой трубы,
  • образуемой тяги.

Все эти параметры взаимосвязаны. Геометрические размеры дымохода необходимо рассчитать для составления его проекта, а величину тяги – для определения работоспособности дымоотвода в обычных для местности погодных условиях.

Основным нормативным требованием к размеру дымоходной трубы является ее соответствие выходному патрубку теплового прибора.

Для дровяной печи или бытового котла, не имеющего заводского патрубка, необходимо рассчитать параметры внутреннего сечения дымовой трубы, при которых дымоход будет иметь необходимую пропускную способность.

Чтобы вычислить диаметр круглой трубы или ширину и длину прямоугольной, нужно найти площадь ее внутреннего сечения. Расчет проводится в несколько этапов.

Vг=Mт*Vт*(tг 273)÷273,

  • где Mт – расход топлива в единицу времени, указанный в сопровождающей документации отопительного прибора,
  • Vт – коэффициент дымовыделения используемого топлива,
  • а tг – температура дымовых газов на входе в дымоход, обычно указываемая в документации к отопительному прибору и равная 120-150ºС.
Топливо Коэффициент дымовыделения, куб.м/кг
сухие дрова, торф 10
бурый уголь в брикетах 12
природный газ 12,5
антрацит, каменный уголь 17

S=Vг÷v.

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Оптимальной считается скорость, равная 1-2 м/с. При такой скорости сажа и конденсат не успевают осесть на стенках трубы, но и тепло остается в помещении, а не вытягивается на улицу.

Например, если для дровяной печи-каменки стандартный расход – 8 кг/ч, то при переводе необходимо разделить эту величину на 3600. Таким образом, расход составит 0,0022 кг/с.

D=2√S÷3,14.

S≥a*b.

Для образования достаточной разницы в давлении и температуре в котле и на улице минимальная необходимая высота дымоходной трубы должна составлять 5 метров. Но кроме минимального значения необходимо рассчитать и высоту выходного отверстия над кровлей.

В этих расчетах учитывается тип крыши, расположение дымохода по отношению к коньку кровли и наличие близко расположенных строений или иных высоких объектов.

Особенности расположения дымохода высота
на плоской кровлей без парапетов и других кровельных элементов на 0,5 м выше кровли
с парапетами и другими кровельными элементами на 1,2-1,3 м выше парапета
на скатной крыше, при расстоянии между дымоходом и коньком по горизонтали до 1,5 м на 0,5 м выше конька
1,5-3 м на уровне конька
более 3 м на 10º ниже конька
относительно рядом стоящих зданий, строений, деревьев и иных объектов на 1,2-1,5 м выше самого высокого

Расчет тяги

Для проверки работоспособности дымохода, который будет возведен в соответствии с выполненными расчетами высоты и внутреннего сечения трубы, дополнительно проводят расчет тяги.

ΔP=hд*(ρв-ρг),

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

где hд– высота дымохода над отопительным прибором,

в– плотность воздуха на улице,

г– плотность дыма.

Высота дымохода уже рассчитана, а вот плотность воздуха и дымовых газов потребуется вычислить. В зависимости от погодных условий, показатель плотности воздуха меняется.

ρв=ρн*273÷tв,

где н=1,29 кг/куб.м – плотность воздуха в нормальных условиях,

дымоход

а tв – температура окружающей среды.

ρг=ρн*273÷tг.

Δtг=(tг tд),

где tг – температура газов на выходе из отопительного прибора, указанная в сопроводительной документации,

а tд – температура дыма на выходе из трубы.

tд=tг-hд*В*√1000÷Q,

где В – коэффициент теплоотдачи дымоходной трубы, зависящий от материала, из которого выполнен дымоход и уровня его теплоизоляции.

Особенности дымохода Коэффициент теплоотдачи
неизолированная металлическая или асбестоцементная труба 0,85
кирпичная шахта с толщиной стенок до 0,5 м 0,17
сэндвич-трубы 0,34

Если после проведения всех расчетов уровень тяги получился в диапазоне 10-20 Па, то спроектированный дымоход справится со своей задачей и обеспечит бесперебойную работу тепловому агрегату. В противном случае потребуется увеличить высоту дымовой трубы или оснастить оголовник дефлектором или дымососом для создания искусственной тяги.

Тепловые приборы заводского изготовления обычно не требуют проведения серьезных расчетов дымохода – основные параметры указываются в сопроводительной документации. Отличительной особенностью проведения расчетов для бытовых котлов является их простота.

  • Высоту определяют по общим правилам, учитывая особенности расположения дымоотводящей конструкции относительно крыши дома и близлежащих строений.
  • Диаметр внутреннего сечения дымовой трубы выбирают в соответствии с мощностью теплогенерирующего агрегата, не беря во внимание ни тип топлива, ни объем выделяемых газов. Так как заводские приборы выпускаются по стандартам изготовления, все параметры давно посчитаны и собраны в таблицу.
Предлагаем ознакомиться:  Чем лучше утеплить потолок в бане сверху
Максимальная мощность прибора, кВт Необходимый диаметр трубы, мм
до 3,5 140-150
3,5-5,0 140-200
5,0-7,0 200-270
7,0-10,0 250-300

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.

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

Схема расчета

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

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

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

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

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

Допустимые возвышения

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

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

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

Высота трубы

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

Формула

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

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

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

Виды дымоходных систем

Кирпичные дымовые трубы и шахты для последующей загильзовки бывают квадратными и прямоугольными, их кладут в 4, 5 и 6 кирпичей, рассчитать их площадь не сложно – достаточно умножить одну сторону на другую. Стандартный печной кирпич имеет размер 12,5×25 см. Расчет выполняется по внутренней поверхности. Для удобства восприятия, ниже она представлена в сантиметрах.

дымоход в 4 кирпичадымоход в 5 кирпичейдымоход в 6 кирпичей

Стандартные сечения кирпичных дымоходов

Квадратная труба, положенная в четыре кирпича, имеет внутренние размеры 12,5×12,5 см, что соответствует площади 156,25см2.

Строительный форум

Прямоугольная в пять кирпичей – 12,5×25 = 312,5см2.

Квадратная в шесть кирпичей – 625см2.

Для расчета площади круглой дымовой трубы следует вспомнить школьный курс математики и формулу S = π×R2 . Зная радиус, произвести расчет не сложно.

Расчет сечения круглого дымохода

Расчетная площадь:

С овальными трубами сложнее, ответить об их площади не могут даже сотрудники компаний, производителей дымоходных систем. Дело в том, что их продукция не четко соответствует овальной форме, а больше похожа на прямоугольник с закругленными краями, причем у разных производителей, радиус закругления может быть разный.

Теперь необходимо разобраться в самом сложном. Практически все отопительные устройства имеют отводящие отверстия в виде круга, а присоединять их к кругу получается не всегда, ниже представим таблицу основных труб и соответствие их площади.

квадрат круг овал
К квадратной трубе в четыре кирпича, которой соответствует значение 156,25см2 Можно присоединять круглую трубу диаметром 130мм, которой соответствует значение площади 133см2, так как следующая труба, доступная на рынке, имеет диаметр 150мм и её значение больше сечения квадратной трубы С натягом, но подходит труба 100х200, что при расчете классического овала соответствует значению 157.
При оформлении заказа желательно консультироваться с производителем или дистрибьютором.
Далее кратко, чтобы не повторяться
Прямоугольная труба 312,5см2. Самая близкая по диаметру труба 200 мм., значение 314 Максимальный размер стандартных труб 120х240 мм., что соответствует значению 226, что допустимо, если основная труба будет прямоугольная в пять кирпичей.

Надеемся, что данная информация поможет правильно выполнить расчет сечения дымохода и в последствие наслаждаться его бесперебойной работой.

За квалифицированной помощью, Вы всегда можете обратиться в нашу компанию!

Виды дымоходных систем

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.

Комментировать
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector