Розрахунок димової труби: 4 важливих нюанси для розрахунку

Оголовок димохідної труби сучасного житлового будинку.

Для обігріву приватних будинків в холодну пору року, найчастіше застосовуються, або звичайні цегляні печі і каміни, або побутові опалювальні котли на твердому, рідкому або газоподібному паливі. Неодмінною умовою для нормальної роботи таких опалювальних приладів, є вільне надходження достатньої кількості свіжого повітря в зону горіння полум’я, і ??швидке відведення в атмосферу відпрацьованих продуктів згоряння палива. Щоб забезпечити дотримання цих умов, перед монтажем пічного димоходу, дуже важливо виконати грамотний розрахунок димової труби при природній тязі, оскільки від цього буде залежати не тільки ефективність роботи опалювальних приладів, але і безпеку мешканців приватного будинку.

За рахунок чого утворюється природна тяга в печі

Більшість опалювально-варильних печей і казанів автономного опалення не обладнані системою примусового поддува свіжого повітря і видалення відпрацьованих димових газів, тому процес згоряння палива в них, прямо залежить від наявності природної тяги в трубі димоходу.

Теоретично, методика розрахунку димової труби досить проста. Щоб читачеві стало зрозуміло, звідки береться природна тяга, далі я постараюся коротко пояснити фізику теплових і газодинамічних процесів, які відбуваються в печі під час горіння палива.

  1. Пічної димохід завжди встановлюється вертикально (за винятком окремих горизонтальних або похилих ділянок). Його канал починається у верхній частині склепіння топки, і закінчується на вулиці, на деякому підвищенні над дахом будинку;

Схема сучасного пічного димоходу.

  1. Розпечені димові гази в зоні горіння палива мають дуже високу температуру (до 1000 ° C), тому, згідно із законами фізики, швидко спрямовуються вгору;
  2. Підіймаючись вгору по димохідної трубі зі швидкістю близько двох метрів в секунду, димові гази створюють в печі область зниженого тиску;
  3. За рахунок природного розрідження в топці, забезпечується приплив свіжого повітря через піддувало і колосникові грати в зону горіння полум’я;
  4. Таким чином, нескладно зрозуміти, що для утворення гарною природною тяги необхідно дотримання відразу кілька умов:
  • Димова труба повинна бути розташована строго вертикально. Крім того, ода повинна мати достатню висоту і максимально прямолінійну конфігурацію, без зайвих вигинів і поворотів під кутом більше 45 °.

.

Допустимі розміри і кути нахилу димових каналів.

  • Внутрішній перетин димового каналу повинно бути розраховане таким чином, щоб він дозволяв безперешкодно пропускати в атмосферу весь обсяг димових газів, які утворюються в процесі згоряння палива;
  • Щоб не створювати значне аеродинамічний опір руху диму, внутрішні стінки труби повинні мати максимально рівну і гладку поверхню з мінімальною кількістю переходів і стиків;
  • У міру просування по трубі, димові гази поступово остигають, що призводить до збільшення їх щільності, і схильності до утворення конденсату. Щоб цього не відбувалося, труба димоходу повинна мати хорошу теплоізоляцію.

Вплив вітру на нормальну і зворотну тягу.

Момент 1. Вибір матеріалу і конструкції димаря

У нормативно-технічної будівельної документації не обмовляються будь-які жорсткі вимоги щодо облаштування пічних димарів, тому кожен власник житла виготовляє димову трубу на свій розсуд. У той же час, я повинен сказати, що всі види димоходів відрізняються між собою не тільки за конструктивними і зовнішніми ознаками, але також і по теплотехнічних, ваговим і газодинамічних характеристик.

  1. Димова труба з цегляної кладки характеризується високою міцністю і довговічністю, добре витримує тривалий вплив високих температур, проте погано протистоїть дії агресивного димового конденсату. Завдяки потужним цегельним стінок, вона відрізняється високою теплоємністю і задовільними теплоізоляційними властивостями. Що стосується питання конденсації водяної пари і газодинаміки цегляного димоходу, то тут не все так добре.
  • Масивна цегляна труба має значну вагу, тому для її установки необхідний власний фундамент, який в свою чергу, також вимагає окремих розрахунків;

Фундамент для цегляної труби можна викласти з двох суцільних рядів цегли на цементно-піщаному розчині.

  • Прямокутна або квадратна форма поперечного перерізу димових каналів, в поєднанні з нерівними і шорсткими внутрішніми стінками, створюють значний опір руху димових газів, тому перетин таких димоходів слід підбирати з невеликим запасом;
  • Відсутність додаткової теплоізоляції може привести до утворення конденсату всередині димоходу, тому її стінки повинні мати достатню товщину для того, щоб температура димових газів всередині не опускалася нижче точки випадання роси.

Для того щоб цегляний димохід служив довше, я раджу встановити в нього вставку з нержавіючої сталі.

  1. Асбоцементні і керамічні труби продаються в готовому вигляді, і легко монтуються своїми руками, тому їх нерідко застосовують в будівництві приватних будинків для підключення газових або твердопаливних котлів. Багатьох господарів житла приваблює їх не дуже невисока ціна, проте я хочу нагадати, що при монтажі димоходу з азбоцементних труб, потрібно брати до уваги такі моменти:
  • Асбоцементні труби мають високу теплопровідність і погано зберігають тепло димових газів, за рахунок чого всередині може утворюватися конденсат, який швидко призведе до руйнування стінок;
  • Щоб цього не сталося, при монтажі асбоцементного димоходу важливо правильно підібрати теплоізоляційний матеріал, і розрахувати його товщину таким чином, щоб температура димових газів на виході не опускалася нижче 110 ° C;
  • При температурах вище 350 ° C, асбоцемент може розтріскуватися і руйнуватися, тому між вхідним патрубком димоходу і вихідним патрубком котла, я раджу встановити дистанційну проставлення з утепленої металевої труби;
  • Її довжину слід розрахувати таким чином, щоб температура димових газів на вході в асбоцементную трубу не перевищувала 300-350 ° C;
  • Асбоцементна труба, сама по собі має достатню твердість. Незважаючи на це, для кращої теплоізоляції та захисту від механічних пошкоджень, я рекомендую встановлювати такий димар всередині захисної сорочки з цегляної кладки товщиною в півцеглини.

Димарі з азбестоцементних труб, облицьованих захисним шаром цегляної кладки.

  1. Металеві сендвіч труби з нержавіючої сталі, на мій погляд, є найбільш вдалим варіантом домашнього димоходу, який однаково добре підходить, як для масивної цегляної плити, так і для сучасного компактного опалювального котла. Вони набираються з окремих секцій, тому дозволяють своїми руками виготовити зовнішній або внутрішній трубопровід практично будь-якої конфігурації.
  • Внутрішня гільза з жаростійкої нержавіючої сталі має ідеально гладку поверхню і круглу форму поперечного перерізу, тому створює мінімальний аеродинамічний опір потоку димових газів. З цієї причини, внутрішній діаметр димового каналу повинен відповідати мінімальному значенню розрахункових характеристик;

Металеві сендвіч димоходи можуть бути встановлені, як зовні, так і всередині житлового будинку.

  • Утеплення металева сендвіч труба має гарні теплоізоляційні властивості, і не потребує додаткового утеплення, тому теплотехнічні розрахунки, в даному випадку, проводити не обов’язково;
  • При установці і збірці димоходу, кожну секцію потрібно монтувати з таким розрахунком, щоб вона кріпилася до внутрішньої стіни або фасаду будівлі як мінімум в двох точках. При цьому відстань між монтажними кронштейнами має становити не більше 1200 мм.

Утеплені сендвіч-труби з жаростійкої нержавіючої сталі.

  1. Збірні утеплені керамічні димоходи володіють схожими характеристиками, і також можуть використовуватися практично без обмежень, в поєднанні з будь-якими типами печей, камінів або побутових опалювальних котлів.
  • Вони проектуються і виробляються в заводських умовах, з дотриманням всіх необхідних теплотехнічних розрахунків і вимог правил протипожежної безпеки;
  • Це дає можливість монтувати їх в тому вигляді, в якому вони є, не замислюючись про власні додаткових розрахунках;
  • Незважаючи на це я хочу нагадати, що такий бутерброд з керамзитобетонних блоків, нанести утеплювача і вставки з керамічної труби, в зборі може мати велику вагу, тому для нього також необхідно розраховувати і виготовляти окремий фундамент.

Внутрішній устрій і основні переваги керамічних димоходів.

  1. З недавнього часу на ринку будівельних матеріалів почав з’являтися відносно новий вид полімерних димоходів, більш відомий під торговою назвою «Furan Flex». Він являє собою гнучкий армований рукав, який встановлюється в існуючий димовий канал, а потім заповнюється гарячою парою під високим тиском. Під дією тиску і високої температури рукав розпрямляється і полімеризується, в результаті чого повністю заповнює просвіт димового каналу, і зміцнює зсередини стінки труби.
  • Монтаж такої полімерної вставки вимагає використання спеціального обладнання і суворого дотримання технологічних режимів, тому може бути виконаний виключно кваліфікованими фахівцями;
  • Виходячи з цього, в даному випадку я не рекомендую забивати собі голову складними формулами, і довірити виконання всіх розрахунків інженерам підрядної організації, яка буде виконувати монтаж.

Схема реставрації старого димового каналу з використанням армованої полімерної вставки «Furan Flex».

Момент 2. Розрахунок внутрішнього діаметра димової труби для твердопаливних печей і камінів

Щоб виконати правильний розрахунок тяги димаря, потрібно, перш за все, визначити необхідну площу внутрішнього поперечного перерізу. В даному розділі я розповім, як це робиться, на прикладі розрахунку перетину димоходу для опалювальних печей і камінів на твердому паливі.

  1. Перш за все, потрібно визначити, який обсяг димових газів буде вироблятися при спалюванні певного виду палива в печі за одну годину. Такий розрахунок відбувається за наступною формулою:

V газ = В * V палив * (1 + Т / 273) / 3600, де

  • V газ – обсяг продуктів згорання, який буде проходити по трубі за одну годину (м? / Год);
  • B – максимальна маса палива, яка згоряє протягом однієї години в топці (кг);
  • V палив – коефіцієнт обсягу димових газів, які виділяються при згоранні певного виду палива (м? / Кг).
  • Ця величина визначається за спеціальними таблицями, і її значення становить: для сухих дров і кускового торфу – 10 м? / Кг, для брикетованого бурого вугілля – 12 м? / Кг, а для кам’яного вугілля і антрациту – 17 м? / Кг;
  • Т – температура димових газів на виході з труби (° C). При нормально утепленому димоході її значення може становити від 110 до 160 ° C.

Різні способи регулювання температури газодимових суміші.

  1. Маючи отримане значення сумарного обсягу газу, що проходить по трубі за одиницю часу, нескладно буде розрахувати необхідну площу поперечного перерізу каналу димоходу. Вона визначається як відношення отриманого обсягу до швидкості руху димових газів, і розраховується за такою формулою:

S дим = V газ / W, де

  • S дим – площа поперечного перерізу димового каналу (м?);
  • V газ – обсяг димових газів за одиницю часу, який ми отримали в попередній формулі (м? / Год);
  • W – наведена швидкість висхідного руху газодимових потоку всередині труби (м / с). Тут я повинен сказати, що це величина умовно-постійна, і її значення становить 2 м / с.
  1. Для того щоб розуміти, який діаметр труби нам знадобиться для виготовлення димоходу, виходячи їх отриманого значення площі кола, потрібно визначити його діаметр. Для цього застосовується така формула:

D = v 4 * S дим /?, де

  • D – внутрішній діаметр круглої димохідної труби (м);
  • S дим – площа внутрішнього перерізу димоходу, отримана в попередніх розрахунках (м?)

На фото показана таблиця для визначення параметрів різних видів палива.

Щоб читачеві було зрозуміло, я пропоную розглянути простий приклад розрахунку димової труби для банної печі-кам’янки, якщо відомо, що під час протоплювання, в ній за годину згорає 8 кг сухих дров, а температура димових газів на виході становить 140 ° C.

  1. За першою наведеною формулою визначаємо максимальний обсяг диму, який може виділитися за одну годину горіння 8 кг сухих дров: V газ = 8 * 10 * (1 + 140/273) / 3600 = 0,033 м? / год;
  2. За другою формулою потрібно обчислити необхідну площу перерізу димового каналу: S дим = 0,034 / 2 = 0,017 м ?;
  3. Остання формула дозволяє визначити потрібний діаметр труби, виходячи з відомої площі її поперечного перерізу: D = v 4 * 0,017 / 3,14 = 0,147 м;
  4. Таким чином, ми визначили, що для даної печі в лазню знадобиться димова труба з внутрішнім діаметром не менше 150 мм.

Існують спеціальні програми, які дозволяють автоматично виконувати розрахунки димових труб.

Момент 3. Розрахунок труби димоходу для побутових котлів

У цій статті я навмисно не став приводити окремих розрахунків для побутових твердопаливних і газових котлів заводського виготовлення, оскільки будь-яка інструкція із застосування котельного обладнання вже містить всю необхідну технічну інформацію.

Знаючи паспортну теплову потужність вашого газового котла, діаметр димоходу нескладно підібрати, відповідно до заздалегідь розрахованими параметрами.

  1. Для невеликих опалювальних котлів з максимальною тепловою потужністю не більше 3,5 кВт, досить буде труби з внутрішнім діаметром 140-150 мм;

Технічний паспорт газового котла.

  1. Для побутового котельного обладнання середньої потужності (від 3,5 до 5 кВт), будуть потрібні димові труби діаметром від 140 до 200 мм;
  2. Якщо потужність опалювального котла становить від 5 до 10 кВт, то для нього потрібно буде використовувати труби діаметром від 200 до 300 мм.

Електрична турбіна для створення примусової тяги в котлі.

Момент 4. Визначення висоти труби і місця розташування на даху

Сила природної тяги в чому залежить від перепаду висот між рівнем колосникових грат топливника в нижній частині печі, і вітрозахисним дефлектором або гирлом димового каналу в верхній частині пічної труби.

Для того щоб розігріті димові гази максимально ефективно витрачали свою енергію на створення природної тяги, дуже важливо виконати правильний розрахунок висоти димової труби щодо колосникових грат, і щодо коника покрівлі.

  1. Відносна висота пічного димоходу, від рівня колосникових грат, до гирла димової труби, повинна становити не менше 5000 мм;

Висота стовпа розігрітих газів над топкою повинна бути не менше 5 метрів.

  1. На житлових будинках з експлуатованої плоскою покрівлею, гирло димаря має бути розташоване, не менше ніж на 500 мм вище, ніж максимальна висота бокового парапету або огорожі даху;
  2. На будинках з двосхилим або вальмовой похилим дахом, гирло димоходу повинно бути розташоване не нижче ніж 500 мм від рівня коника покрівлі;
  3. Якщо на похилому даху димохід розташований на одному з схилів, на відстані не далі як 1500 мм від гребеня покрівлі, то він також повинен підніматися на 500 мм над рівнем коника;

Дефлектор не тільки перешкоджає попаданню опадів у трубу, але сприяє утворенню хорошої тяги.

  1. У тому випадку, якщо ця відстань складає від 1500 до 3000 мм, вітрозахисний дефлектор димаря може бути розташований на рівні коника покрівлі;
  2. На пологих похилих дахах з невеликим кутом нахилу скатів, димохід може розташовуватися на відстані більше 3000 мм від коника. В такому випадку, його оптимальна висота розраховується відповідно до поданої схемою на малюнку нижче.

На схемі показана правильна висота димових труб по відношенню до різних типів даху.

висновок

Підводячи підсумок, я хочу відзначити, що при виборі матеріалів, розмірів і конфігурації димохідної труби, перш за все, слід виходити з максимальної теплової потужності опалювального приладу. При цьому також потрібно враховувати свої фінансові можливості, і то, на які види палива розрахована ваша піч або опалювальний котел.

Більш докладно про всі описаних видах димоходів можна дізнатися з прикладеного відео в цій статті, а якщо у вас виникнуть будь-які питання або зауваження, я пропоную їх обговорити у формі для коментарів.