Расчет диаметра дымовой трубы котельной. Расчет дымохода для дровяной печи: размеры, диаметр, высота над крышей. Может ли дымоход быть универсальным

Читайте в статье

Определение главных и эквивалентных напряжений

Значения главных и эквивалентных напряжений в элементах конструкции дымовой трубы представляются в таблице результатов расчета «Главные и эквивалентные напряжения».

Значения главных и эквивалентных напряжений от комбинаций представляются в таблице результатов расчета «Главные и эквивалентные напряжения от комбинаций».

На проходящей через произвольную точку тела и произвольно ориентированной площадке, нормаль к которой v имеет направляющие косинусы l, m, n с осями x, y, z, действует нормальное напряжение s v и касательное напряжение t v с равнодействующей S v .

Существуют три таких взаимно перпендикулярных площадки, на которых касательные напряжения равны нулю. На этих площадках, называемых главными, действуют главные напряжения s 1 , s 2 и s 3 . При этом имеется в виду, что s 1 ³s 2 ³s 3 .Известно также, что главные напряжения обладают экстремальными свойствами, а именно — на любой площадке результирующее напряжение S v £s 1 и S v ³s 3 .

Для характеристики напряженно-деформированного состояния используется коэффициент Лоде-Надаи

принимающий значение 1 при чистом сжатии, 0 при чистом сдвиге и -1 при чистом растяжении.

При выводе результатов расчета главные напряжения s 1 ³s 2 ³s 3 обозначаются как N1³N2³N3 а для углов Эйлера введены обозначения: q — ТЕТА, y — PSI, j — FI.

Для плит и оболочек главные напряжения определяются на нижней (Н), срединной (С) и верхней (В) поверхностях. Положение главных площадок характеризуется углом наклона главного напряжения N1 к оси X1.

Главные напряжения в стержневых КЭ определяются по формуле

Здесь s x , t x и t y нормальное и касательные напряжения в характерных точках контура поперечного сечения стержня.

Общие положения

• Высота трубы от до места выхода составляет около 5 метров . При плоской кровле трубу строят высотой не менее 50 см
• При нахождении трубы относительно конька в шаге полутора метров, высота трубы может быть 50 см по отношению к последнему или ограждающему препятствию, это относится к скатным кровлям. При расстоянии от 1,5 м до 3 м до конька , высота трубы не должна превышать его. При расстоянии больше 3 м от линии конька для определения высоты трубы проводится линия под углом 10 градусов относительно горизонта.
• При наличии рядом высоких строений высота трубы при дровяном отоплении строится выше крыши рядом стоящего строения.
• Вентиляционные каналы по забору воздуха, расположенные вблизи дымохода, должны иметь с ним одинаковую высоту.

Есть несколько рекомендаций по местонахождению дымоходной трубы и ее монтажу . Не следует располагать дымоходные трубы вблизи мансардных окон, дабы избежать при порывах ветра попадания угарного газа и продуктов горения в помещение . Внешнюю часть дымохода из нержавеющей стали не следует крепить жестко к крыше или стропильной конструкции, в случае сильного порыва ветра может быть повреждена вся конструкция крыши .

Дымовая труба для котельной конструкция и виды типы

Проведение расчета высоты дымовой трубы котельной и прочих ее параметров невозможно без учета особенностей ее конструкции, составляемой:

• фундаментом и опорой;
• газоотводящим стволом;
• теплоизоляцией;
• антикоррозионной защитой;
• приспособлением, вводящим газоходы.

Для устройства дымохода используется кирпич, керамические, оцинкованные или нержавеющие трубы

Дымовой газ, охладившись в очистительном устройстве – скруббере, до 60º С, проходит очистку в абсорберах и выбрасывается в атмосферу.

Для возведения дымовых труб могут быть использованы:

• кирпич. Кирпичная конструкция, установленная профессиональным печником, практически не накапливает сажи. Ей присущи достаточная пожаробезопасность, механическая прочность и теплоемкость. Ввиду разрушения кирпича реакциями, наступающими при контактировании оксидов серы, оседающих на стенках, с водой использование кирпичных конструкций резко сократилось;
• сталь. Позволяет моделировать конфигурацию трубы. Прослужит около десяти лет при условии использования топлива с невысоким содержанием серы;
• керамика. Устойчива к воздействию конденсата, отличается огнеупорностью. Но конструкции, отягощенной металлическими стержнями, присуща чрезмерная массивность, затрудняющая монтаж ;
• полимеры. Используются для установки на газовые колонки и в котельную с температурой не более 250º С.

В зависимости от особенностей несущей конструкции дымовые трубы могут быть:

• самонесущими, изготовленными из сендвич-труб. Легко монтируются на крышах с закреплением внутри строения и, при необходимости, перевозятся, но имеют значительные ограничения в применении – по температуре (350º С), снеговой и ветровой нагрузке, уровню химической агрессивности продуктов сгорания;
• колонными. Возможна установка многоствольной стальной конструкции с диаметром, доходящим до трех метров при подключении к нескольким котлам;
• (около)фасадными. Конструкция считается самой экономичной, так как не требует мощного фундамента и использования несущих элементов, а применение модулей обеспечивает простоту замены;
• фермовыми. Применяются, как правило, в зонах с повышенной сейсмической активностью;
• мачтовыми. Использование стальных оттяжек придает дополнительную устойчивость опорной башне из трех-четырех мачт с прикрепленными дымоходами.

Высокие трубы подвержены ветровой нагрузке, поэтому нужно позаботиться о дополнительном креплении

Конструкция дымовых труб котельной

Дымовой канал может быть как расположен на отопительном оборудовании, так и стоять отдельно, примыкая к котлу или печи. Труба должна на 50 см превышать высоту крыши. Размер дымохода в сечении высчитывается относительно мощности котельной и особенностей ее конструкции.

Основными конструкционными элементами трубы являются:

• газоотводящий ствол;
• теплоизоляция;
• антикоррозионная защита;
• фундамент и опора;
• конструкция, предназначенная для ввода газоходов.

схема устройства котельной установки современного типа

Поначалу дымовой газ попадает в скруббер, представляющий собой очистительное устройство. Здесь температура дыма снижается до 60 градусов по Цельсию. После этого, минуя абсорберы, газ очищается и только после этого происходит его выброс в окружающую среду.

Важно! На эффективность работы котельной электростанции во многом влияет скорость газа в канале, а потому профессиональный расчет здесь просто необходим. .

Типы дымоходов

В современных котельных электростанциях используются различные виды дымоотводов. Каждый из них имеет свои особенности:

• Колонный. Состоит из внутреннего ствола, изготовленного из нержавейки и внешней обечайки. Для предотвращения образования конденсата здесь предусмотрена теплоизоляция.
• Околофасадный. Крепится к фасаду здания. Конструкция представлена в виде рамы, имеющей газоотводящие трубы. В некоторых случаях специалисты могут обойтись и без рамы, но тогда используется крепление на анкерных болтах и применяются сэндвич-трубы, внешний канал которых сделан из оцинкованной стали, внутренний - из нержавеющей, а между ними располагается уплотнитель, толщиной 6 см.

Конструкция околофасадного промышленного дымохода

• Фермовый. Может состоять как из одной, так и нескольких бетонных труб. Ферма устанавливается на анкерной корзине, закрепленной на основании. Конструкция может быть использована в сейсмоопасных районах. Для предотвращения коррозии используется окраска и грунтование.
• Мачтовый. Такая труба имеет стяжки, а потому считается более устойчивой. Антикоррозионная защита реализована здесь в виде теплоизоляционного слоя и огнеупорной эмали. Может использоваться в зонах с повышенной сейсмоопасностью.
• Самонесущие. Это трубы типа «сэндвич», которые крепятся к основанию посредством анкерных болтов. Им свойственна повышенная прочность, что позволяет конструкциям с легкостью выдерживать любые погодные условия.

Диаметр дымохода

Диаметр дымоотводящей трубы зависит от мощности теплогенератора (котла, топки). Слишком малое сечение дымохода не обеспечит отвод полного объема продуктов сгорания. При слишком большом - уменьшится тяга, поскольку возрастет сопротивление отходящим газам со стороны холодного воздуха.

Говоря о с открытой топкой, общепринятое соотношение сечения дымохода и размера проема топки камина (ширина/высота) составляет 1:10. При этом форма сечения должна быть круглой – это оптимальный вариант. В конструкциях с квадратным или прямоугольным сечением в прямых углах возникают завихрения, препятствующие максимальному удалению дыма и приводящие к образованию сажи. Если вы все же склоняетесь к прямоугольному сечениемю - следует выбирать, чтобы стороны были в соотношении 1 к 1,5, и даже в таком случае углы внутри необходимо закруглять.

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

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

Материал дымохода

В современных отопительных системах, работающих на газе и жидком топливе, температура отходящих газов существенно снизилась. В таких условиях кирпичный дымоход не может быстро прогреваться, и в момент запуска системы отопления это приводит к появлению в дымовой трубе большого количества конденсата. Он, в свою очередь, собираясь на стенках дымовых каналов и смешиваясь с продуктами горения природного газа, образует жидкость с кислотными свойствами, разрушающую кирпич.

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

При сборке стального дымохода важно, чтобы модули собирались раструбом вверх, стыки были промазаны герметиком, а внизу установлен конденсатосборник.

Основными признаками хорошего дымохода является качественное сжигание топлива, идеальная тяга, быстрый прогрев стенок и быстрое преодоление порога точки росы. Второе условие соблюдается, если дымоотводящая система хорошо утеплена. Для этого при установке стального вкладыша внутри кирпичного канала советуют его оборачивать специальной минеральной ватой, либо оставлять вокруг воздушную прослойку. Не стоит заполнять пространство между вставкой и кирпичом раствором. В этом случае помимо стального вкладыша, необходимо будет еще согреть и раствор, который, к тому же, при нагреве бетон будет расширяться и давить изнутри на стену.

Прежде чем самостоятельно устанавливать дымоход, внимательно ознакомьтесь с рекомендациями. Параметры работы вашей отопительной системы - основа, от которой нужно отталкиваться при расчете. При желании, можно воспользоваться. Но, лучший вариант - довериться грамотным специалистам.

Диаметры дымоходных труб

Каждый вид рассматриваемой продукции имеет два значения диаметра: наружный и внутренний. Подбор изделий по размеру нужно осуществлять с учетом применяемого оборудования. Чем ниже мощность котла, тем меньший диаметр газохода нужен для его обустройства.

В таблице ниже вы сможете ознакомиться с основными размерами труб из нержавейки для дымохода.

Таблица размеров сэндвич трубы для дымохода. D – диаметр трубы, H – длина сегмента

Важно, чтобы внутренний размер газохода равнялся сечению выходного патрубка котла. Именно внутренняя поверхность стартовой трубы получает основное воздействие от отводимых газов

Поэтому она должна соответствовать по диаметру выходному патрубку. Основные параметры отопительных агрегатов указаны в требованиях СНиП.

Размеры труб для дымоходов могут быть такими:

• фасонные части - угол тройника: 135, 90, 45 градусов, отвод: 90 и 45 градусов;
• размер теплоизоляции - от сорока до шестидесяти миллиметров;
• длина трубного изделия - от 0,5 до 1 метра;
• толщина стали внутренней трубы (сэндвич) - от 1 до 0,5 миллиметров;
• наружный диаметр - от двухсот до четырехсот тридцати миллиметров;
• внутреннее сечение - 200, 150, 120, 115, 110 миллиметров (есть варианты до 300 мм).

Существует множество дополнительных компонентов, облегчающих монтаж газоходной конструкции.

В продаже есть большое разнообразие:

• растяжек, хомутов и кронштейнов;
• опорных площадок и защитных фартуков;
• оголовок, заглушек и колпаков-флюгарок;
• кровельных уплотнителей;
• декоративных накладок узлов прохода;
• компенсаторов, необходимых для регуляции изменения линейных размеров сэндвичных конструкций при смене температурного режима;
• ревизионных тройников, предназначенных для удаления загрязнений.

Наличие большого ассортимента дополнительных компонентов можно сильно уменьшить стоимость возводимых конструкций. Сэндвич-дымоходы легко собираются. Их монтаж можно осуществить самостоятельно, без привлечения специалистов.

Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения

Составление проектной документации дымовых труб промышленного назначения сопровождается поэтапным выполнением сложных расчетов.

Вычисление аэродинамических показателей

На этом этапе проектирования определяется минимальные показатели пропускной способности конструкции. Этот параметр должен иметь такое значение, которое позволяет беспрепятственно проходить и удаляться в атмосферу продуктам сгорания топлива при работе котельной с максимальными нагрузками.

Неправильные расчеты пропускной способности могут спровоцировать скопление газов в каком-либо котле или в тракте.

Аэродинамические расчеты дымовой трубы, выполненные на профессиональном уровне, позволяют дать объективную оценку эффективности дутьевой, тяговой системы, перепадам давления в воздушном и газовом тракте.

Результатом проведенных расчетов становятся профессиональной определение оптимальной высоты и диаметра дымовой трубы, а также наиболее выгодные параметры отдельных участков и элементов на газо-воздушном тракте.

Размер конструкции по высоте

Расчет высоты трубы котельной должен быть экологически обоснован. Этот параметр высчитывается на основании данных, которые показывают рассеивание в атмосферных слоях вредных продуктов, образующийся в процессе сгорания топлива. Читайте также: «Какой должна быть дымовая труба котельной – виды, особенности, стандарты и преимущества вариантов».

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы при естественной тяге необходимо проводить с соблюдением определенных Санитарных Норм и Правил для предприятий коммерческого и заводского типа

При этом особое внимание уделяется фоновой концентрации вредных выбросов. Читайте также: «Какая высота дымовой трубы нужна над крышей – нормы и правила».
.

Последний параметр зависит от следующих факторов:

• Метеорологический режим атмосферы в определенном регионе.
• Скорость движения воздушного потока.
• Рельефные особенности местности.
• Температурные значения отводимого газа.

В процессе проектирования конструкции для отвода вредных продуктов сгорания топлива определяются такие показатели:

• Оптимальный размер трубы по высоте.
• Максимальное допустимое значение объема вредных выбросов в атмосферный слой.

Показатели прочности и устойчивости трубы

Конструкция трубы также определяется соответствующими расчетами, которые предусматривают комплексное вычисление оптимальной устойчивости и прочности конструкции.

Эти расчеты необходимо проводить для того, чтобы определить способность дымовой трубы противостоять воздействию следующих факторов:

• Сейсмическая активность.
• Поведение почвы.
• Нагрузки от ветра и снега.

Во внимание принимаются и другие функциональные особенности трубы:

• Масса конструкции.
• Колебание оборудования динамического характера.
• Расширение под воздействием определенной температуры.

Определение прочностных характеристик позволяют сделать правильный выбор конструкции и формы дымовой трубы. В соответствии с поведенными вычислениями выполняют расчет основания под возводимое сооружение: определяется его конструкция, величина заглубления и площадь подошвы.

Тепловые расчеты

Теплотехнические расчеты проводятся с определенной целью:

• Определить показатели расширения исходного материала под воздействием определенной температуры.
• Установить температуру наружной оболочки.
• Выбрать тип и толщину утеплительного материала.

Установить такое сооружение несложно даже дилетанту, но для правильного монтажа необходимо знать некоторые важные правила:

• высота дымохода по отношению к вертикальной крыше не должна быть меньше 0,5 м;
• при кровле из легковоспламеняющихся материалов высота конструкции должна быть больше − от 1 ми выше;
• если расстояние между выводящей трубой и коньком кровли равняется 1,5 м, то высота дымохода не должна превышать 0,5 м;
• если эта дистанция − свыше 3 м, то высота дымохода рассчитывается из таких соображений − проводится воображаемая линия под углом 10̊ от конька крыши к горизонту. Читайте также: «».

Какие параметры требуется вычислить

Для расчета нужно определить такие параметры:

1. Длина. Первым делом вам необходимо обязательно определить максимальную высоту здания, сколько метров до конька крыши в том самом месте, где предполагается выход будущей трубы. Потому что от длины будут зависеть одни из самых важных характеристик будущей системы. Учитывайте тот факт, что слишком высокие каналы попросту будут «съедать» тягу, в итоге к источнику тепла будет она добираться с меньшей скоростью, а значит гореть ваша печь, будет намного хуже. Кроме того, «страшны» и слишком низкие дымоходы по отношению к кровле, об этом подробней будет ниже.
2. Диаметр дымохода (сечение). Что касается данного параметра, то здесь нужно учитывать не столько сами размеры, сколько первоначально форму самой трубы. Не забывайте важное условие, если вы хотите получить качественную дымоходную систему, работающую по всем правилам, то труба должна быть цилиндрическая. То, есть стенки обязательно делайте круглыми, чтобы сажа и копоть меньше задерживалась в канале. Тем самым, вы отталкиваете момент. Что касается размера (диаметра), то его выбирать нужно исходя из сечения главного выходящего патрубка печи либо котла. Использовать трубы с диаметром больше или меньше патрубка, не рекомендуется. Высокая вероятность разгерметизации.

Как рассчитывается дымовая труба

Для того, чтобы произвести вычисление размеров дымовых труб, необходимо ориентироваться в параметрах отопительного прибора. Основными размерами дымоходов являются диаметр поперечного сечения и высота. Эти данные находятся в сопроводительной документации оборудования.

Как рассчитать высоту

От данного параметра напрямую зависит работоспособность отопительных приборов, потому выполнение расчетов высоты дымовой трубы является очень важным. По документации СНиП минимальной высотой дымохода является 5 метров. Если труба будет меньше данной величины, то в ней не будет возникать необходимой естественной тяги. Однако и чересчур высокий дымоход - это тоже плохо, поскольку в этом случае к снижению тяги будет проводить медленное прохождение дыма по системе и его остывание.

Расчет высоты дымоходной трубы

Серьезный расчет дымовых труб используется в промышленном строительстве. Здесь применяется очень сложная система вычислений. При частном же строительстве требований обычно гораздо меньше, и расчет высоты дымохода предполагает следование таким правилам:

• От основания до самой высокой точки длина должна превышать 5 метров.
• При выходе на плоскую крышу, дымоход должен возвышаться над ней минимум на 50 см.
• Если дымовая труба возводится на скатной крыше с расстоянием более трех метров до крышного конька, то расчет ее высоты осуществляется таким образом: линия, соединяющая конек крыши с дымоходом, и горизонтальная линия конька крыши должны быть расположены друг к другу под углом 10 градусов.

Как рассчитывается сечение дымовой трубы

Основные виды сечений дымовых труб

Для того, чтобы осуществить расчет тяги дымовой трубы, необходимо предварительно определить ее диаметр. Для того, чтобы не осуществлять сложных расчетов, вы можете воспользоваться следующими рекомендациями специалистов:

• Если мощность обогревательного оборудования не превышает 3,5 кВт, то вам будет вполне достаточно дымохода, размерами 0,14 на 0,14 метра.
• Если отопительный котел имеет мощность в пределах 4-5 кВт, то в таком случае оптимальные размеры дымовой трубы будут составлять 0,14 на 0,2 метра.
• При использовании мощного оборудования с показателями в пределах 5-7 кВт, сечение дымоходной трубы должно составлять минимум 0,14 на 0,27 метра.

Совет! Если вам известна мощность используемого отопительного прибора, то вы можете смело пользоваться рекомендациями специалистов, приведенными выше. Если же мощность неизвестна, то для определения оптимального сечения придется проводить соответствующие расчеты.

• Количество топлива, сжигаемое в приборе в течение часа. Чаще всего данный параметр можно прочитать в характеристиках оборудования.
• Показатели температуры газа на входе в дымоходную трубу. Данный параметр также можно найти в характеристиках оборудования. Чаще всего он колеблется в пределах 150-200 градусов по Цельсию.

Расчет сечения труб для каминов в зависимости от их высоты

• Высота дымохода.
• Скорость прохождения газа по трубе.

Примечание: По умолчанию данный показатель составляет 2 м/с.

• Показатели естественной тяги. Обычно данный параметр принимается как 4 Па на каждый метр длины дымохода.

Основным параметром в расчете сечения трубы является количество сжигаемого топлива. Осуществляя расчет диаметра дымохода, следует пользоваться следующей формулой: F=(π*d²)/4. Таким образом, чтобы узнать диаметр, выводим на основании данной формулы новую: d²=4*F/π. Используя ее, вы уже сможете определить сечение трубы, необходимое для вашего отопительного оборудования.

Основные показатели горения топлива в зависимости от его вида

Краткая характеристика методики расчета

В основу расчета положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы. В связи с этим идеализация конструкции выполнена в форме, приспособленной к использованию этого метода, а именно: система представлена в виде набора тел стандартного типа (стержней, пластин, оболочек и т.д.), называемых конечными элементами и присоединенных к узлам.

Тип конечного элемента определяется его геометрической формой, правилами, определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы, физическим законом, определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями, и набором параметров (жесткостей), входящих в описание этого закона и др.

Узел в расчетной схеме метода перемещений представляется в виде абсолютно жесткого тела исчезающе малых размеров. Положение узла в пространстве при деформациях системы определяется координатами центра и углами поворота трех осей, жестко связанных с узлом. Узел представлен как объект, обладающий шестью степенями свободы — тремя линейными смещениями и тремя углами поворота.

Все узлы и элементы расчетной схемы нумеруются. Номера, присвоенные им, следует трактовать только, как имена, которые позволяют делать необходимые ссылки.

Основная система метода перемещений выбирается путем наложения в каждом узле всех связей, запрещающих любые узловые перемещения. Условия равенства нулю усилий в этих связях представляют собой разрешающие уравнения равновесия, а смещения указанных связей — основные неизвестные метода перемещений.

В общем случае в пространственных конструкциях в узле могут присутствовать все шесть перемещений:

1 — линейное перемещение вдоль оси X;

2 — линейное перемещение вдоль оси Y;

3 — линейное перемещение вдоль оси Z;

4 — угол поворота с вектором вдоль оси X (поворот вокруг оси X);

5 — угол поворота с вектором вдоль оси Y (поворот вокруг оси Y);

6 — угол поворота с вектором вдоль оси Z (поворот вокруг оси Z).

Нумерация перемещений в узле (степеней свободы), представленная выше, используется далее всюду без специальных оговорок, а также используются соответственно обозначения X, Y, Z, UX, UY и UZ для обозначения величин соответствующих линейных перемещений и углов поворота.

В соответствии с идеологией метода конечных элементов, истинная форма поля перемещений внутри элемента (за исключением элементов стержневого типа) приближенно представлена различными упрощенными зависимостями. При этом погрешность в определении напряжений и деформаций имеет порядок (h/L) k, где h — максимальный шаг сетки; L — характерный размер области. Скорость уменьшения ошибки приближенного результата (скорость сходимости) определяется показателем степени k, который имеет разное значение для перемещений и различных компонент внутренних усилий (напряжений).

Виды дымоходов

Особенности устройства современного дымохода

Предназначением дымохода является отведение продуктов горения и дыма от печи или какого-либо другого отопительного устройства за пределы помещения. Тяга в любом бытовом дымоходе образуется естественным образом и не предполагает применения каких-либо дополнительных устройств.

Современные дымовые трубы могут быть изготовлены:

• Из кирпича. Поскольку такая конструкция имеет значительный вес, то для нее необходимо соорудить прочный фундамент.

Совет! Специалисты советуют добавлять известь в состав раствора, применяемого для кирпичной кладки, что позволит избежать образования конденсата, губительно воздействующего на стенки здания.

Дымовая труба, выложенная из кирпича

• Из сэндвич-труб, которые изготавливаются из двух слоев металла с утеплителем, проложенным между них. В качестве материала для изготовления таких труб чаще всего применяется нержавеющая сталь. Утеплителем же в большинстве случаев выступает базальт.
• Из полимерных материалов. Такие трубы не следует подвергать воздействию излишне высоких температур, потому использовать такие дымоходы можно для газовых колонок и котельных небольшого размера. При этом, полимерные трубы очень прочны, просты в установке и отличаются невысокой ценой.
• Из керамики. Таким трубам свойственна высокая прочность, но и стоят они немало. Потому чаще всего их используют для обустройства дымоходов промышленного типа. Ввиду своего значительного веса, такие конструкции, как и кирпичные, требуют закладки фундамента.

Внешняя керамическая дымоходная труба блочного типа

Важно! В некоторых ситуациях возможны комбинации материалов, предназначенных для изготовления дымоходов. К примеру, полимерный или металлический дымоход может быть обложен кирпичом

Читатели считают данные материалы полезными:

• Установка керамического дымохода своими руками, советы и рекомендации

Как рассчитывается диаметр дымовой трубы

Определение необходимого диаметра дымовой трубы выполняется для того, чтобы произвести расчет тяги. При известной мощности отопительного агрегата можно положиться на рекомендации, согласно которым:

• если мощность ниже 3,5 кВт, то будет достаточно дымохода сечением 0,14х0,14 м;
• при мощности в четыре-пять кВт оптимальным будет сечение 0,14х0,2 м;
• при мощности в пять-семь кВт – 0,14х0,27 м.

Проведение расчета сечения дымовой трубы требует следующих данных:

• количества топлива, потребляемого за один час (сведения содержатся в паспорте оборудования). Этот параметр рассматривается как основной;
• показателей температуры газа, входящего в трубу (также паспортные данные, порядка 150-200º С);
• высоты дымохода;
• скорости движения газа в трубе, обычно принимаемой за 2 м/с;
• показателя естественной тяги, принимаемого, по общему правилу, за 4Па.

Воспользоваться можно такой формулой:

d2 = 4V/πW, в которой:

d2 – искомая величина площади поперечного сечения; V – объем газа; W – скорость движения газа в трубе.

Формула расчета диаметра:

S = m/ρw, в которой:

S – площадь сечения; m – величина расходуемого в течение часа топлива; ρ – плотность газов в дымовой трубе. Как правило, упрощая расчеты, ее принимают как равную плотности воздуха; w – скорость газов в дымовой трубе. В случаях, когда величину диаметра дымовой трубы необходимо определить с высокой точностью, лучше прибегнуть к помощи специалистов, обладающих необходимой квалификацией. Для обустройства дымохода для частного домовладения вполне достаточно будет придерживаться рекомендаций самого общего характера.

Проведение аэродинамического расчета дымовой трубы, осуществленное достаточно квалифицированно, позволяет рассчитывать на многолетнее успешное функционирование отопительной системы. Добившись хорошей естественной тяги и высокой пропускной способности, можно не беспокоиться, что дымоход будет забиваться сажей и требовать ремонта. Грамотно проведенные расчеты обусловят работу котельного оборудования в полном соответствии с требованиями экологических норм. Будет достигнуто сочетание двух факторов, обеспечивающих существование, соответствующее нормам современной цивилизации – комфортной температуры в отапливаемых помещениях и отсутствия ущерба окружающей среде и человеческому здоровью.

Для того, чтобы ваша печь работала должным образом, важно, чтобы система дыма отведения была настроена, как положено. Огромную роль в этом играют два основных параметра, с которыми познакомимся немного ниже

От них будет зависеть, какая тяга будет, насколько эффективно будет удаляться дым из печи. Как правильно рассчитать трубу для дымохода будет зависеть не просто функционирование системы, но и безопасность людей живущих в помещении

Поэтому обращайте внимание на любые тонкости, изучайте теорию, чтобы потом можно было без проблем узнать и определить, как самостоятельно рассчитать дымоход.

Какой дымоход лучше

Оптимальным считается в форме цилиндра из нержавеющей стали. Даже в кирпичные дымоотводы встраивают металлические трубы необходимого диаметра . Продукты сгорания двигаются вверх по спирали, и цилиндр является лучшим вариантов для образования максимальной тяги .

В квадратных или прямоугольных трубах из кирпича внутри возникают завихрения, которые создают уменьшенную тягу. При топке каминов и печей дровами такая форма дымохода особенно удобна, так как позволяет тормозить выход тепла и увеличивает КПД приборов . Один дымоход может обслуживать только два прибора отопления, но только тогда, когда размер его внутреннего сечения позволяет работать им параллельно .

Дымоход из нержавеющей стали для печей и каминов намного прочнее, чем кирпичный и относительно невысок в цене. Дымоходы из нержавеющей стали устойчивы к коррозии, перепадам температур, в отличие от кирпичных, которые могут крошиться в процессе эксплуатации. Данные дымоходы просты в эксплуатации, заменить любой элемент достаточно просто, так как вся конструкция состоит из модулей. Печь или камин будет гораздо проще оборудовать дымоходом из нержавеющей стали .

Можно делать сложные отводы по забору воздуха разной длинны. Дымоходы из нержавеющей стали относительно кирпичных по площади меньше на 40-50 процентов . Высоту дымохода относительно конька на скатной крыше можно рассчитать при помощи онлайн-калькуляторов, находятся они на порталах и профильных сайтах или доверить это специалисту.

Пример расчета сечения дымохода и выбор его формы

Допустим, у нас имеется камин. Портал которого имеет в высоту 8 кладок, а в ширину 3 кладки. Это в сантиметрах получается примерно 75 х 58 см. При этом размер канала равен по площади как раз кирпичу. Что составляет 12,8 х 25,8 см

Мы обращаем внимание, что габариты могут быть различны у изделий отдельных заводов, поэтому данные уточните перед кладкой, рассмотрев досконально порядовку и взяв реальные размеры. Теперь займемся математикой:

1. Буквой Fобозначается площадь портала камина, она равна 75 х 58 = 4350 квадратных сантиметров.
2. Малой буквой fобозначается площадь сечения дымохода, имеется в виду его внутренняя проходная часть. Это составит 12,8 х 25,8 = 330,24 квадратных сантиметра.

Берем отношение F/f = 7,6%. Теперь смотрим по графику, что у нас получается… Из рисунка видно, что прямоугольный дымоход в этих условиях не будет работоспособен, то есть необходимо выбрать круглый дымоход такого же сечения, причем высота трубы должна быть не ниже 17-ти метров. Великовато для частного коттеджа? Тогда сделайте площадь дымохода чуть больше, чтобы процент уместился в расчетную высоту или замените круглым сечением. Дымоходы диаметром 80 мм, например, имеют площадь 50,24 квадратных сантиметра, этого будет маловато. Тогда лучше исходить из обратного условия минимально необходимого диаметра. Его легко найдем из заданной высоты. (См. также: Изготовление каминов своими руками)

Например, предполагается строить двухэтажный особняк, который имеет высоту от камина до колпака трубы 11 метров. В этом случае отношение площадей в процентах должно быть не ниже 8,4%. Поскольку дизайн менять едва ли захочется, то подбираем подходящий диаметр дымохода для камина. В частности, площадь трубы будет равна:

f = Fх 0,085 = 370 см2, откуда находим уже диаметр:

D= √4 х f / П = √4 х 370 / 3,14 = 21,7 см.

1. Стекло.
2. Керамика.
3. Сталь.
4. Асбоцемент.

Из кирпича сложить круглый дымоход будет сложновато. В этом свете выбирайте подходящий материал, но учтите, что при сжигании в топке газа или дизельного топлива, следует отбросить в сторону асбоцемент, а стеклянные дымоходы стоят очень дорого. В этом случае следует отдавать предпочтение стали, которая устойчива к воздействию агрессивных сред. (См. также:)

Как подобрать форму внутреннего сечения дымохода

Чтобы определить оптимальную форму дымохода, необходимо понимать принцип его работы. Дело в том, что его стенки нагреваются неравномерно, в связи с чем дым, поднимаясь вверх, закручивается по центральной оси. Исходя из этого, легко предположить, что наиболее подходящей формой дымохода является цилиндрическая.

При использовании дымоходов с прямоугольным сечением будут неизбежно возникать завихрения, служащие препятствием для нормальной тяги, а иногда даже появляется. При этом, чем больше скорость самой тяги, тем более сильные образуются завихрения, и тем хуже протекает процесс продвижения газов. Этот нюанс необходимо учитывать, когда производится расчет тяги дымохода, поскольку в принципе прямоугольная форма допустима, но только для тех отопительных приборов, для работы которых не требуется сильной тяги. Более того, у таких дымоходов есть и свой плюс – они дольше сохраняют тепло, чем цилиндрические трубы, поэтому при правильном устройстве для традиционных печей и каминов прямоугольные дымоходы являются наилучшим выбором. В то же время для современных отопительных котлов, работающих по принципу «стоп-старт» целесообразно устанавливать цилиндрические трубы. При использовании подобных котлов экономия достигается за счет более быстрого прогрева системы до нужной температуры, поскольку после этого они переходят в режим ожидания. А более быстрый прогрев обеспечивается благодаря сильной тяге, которая возможна как раз в случае применения цилиндрических дымоходов.

Как влияет диаметр дымохода на его высоту

Высота всех дымоотводящих каналов регламентируется СНиП, важно еще учитывать сечение и внутреннюю форму. Данные параметры сильно влияют на работу отопительных систем и КПД

Теплый воздух, нагреваясь, поднимается вверх, чем ближе к выходу наружу, тем сильнее он остывает, вследствие чего образуется тяга. При очень больших размерах внутренних сечениях дымохода воздух быстрее остывает, образуя при этом, который плохо отражается на самой тяге .

Что можно сделать? Возможно, увеличить высоту трубы, за счет уменьшения ее сечения . В таком случае тяга станет такой сильной, что приведет к потере КПД отопительного котла или печки, камина. Так как приток холодного воздуха снизу будет резко увеличен , вследствие чего отопительный прибор будет нагрет плохо. Из-за чего потребуется увеличение расхода топлива и времени нагрева.

Высокий дымоход и небольшой размер внутреннего сечения тоже не будет давать хорошей тяги для правильной работы печи, камина. Возможно попадание угарного газа и дыма в само помещение. Дабы не столкнуться с такой ситуацией, лучше обратиться к помощи специалиста или произвести расчет высоты дымовой трубы с помощью калькулятора .

Виды продукции для дымоходов

В настоящее время производится несколько вариантов дымоотводящих каналов из нержавейки.

Трубные изделия бывают:

• гофрированными;
• гладкими одностенными;
• сэндвичными.

По своей структуре первый и последний вариант изделий бывает исключительно круглого сечения. Одностенная продукция может иметь овальную или прямоугольную форму.

Изделия, обладающие прямоугольной формой, используются редко. Они предназначены для монтажа внутри кирпичных дымоходов. В большинстве случаев эту продукцию изготовляют только под заказ.

Дымоходные трубы производят из нескольких видов металла.

Наиболее популярными марками стали являются:

• AISI 304;
• AISI 310;
• AISI 316.

Первая из перечня марка стали характеризуется высоким показателем стойкости к воздействию кислот. Она отлично выполняет свою функцию при температурном режиме до двухсот пятидесяти тысяч градусов. При работе с неагрессивными газами этот материал выдерживает температуру до шестисот градусов. В большинстве случаев его применяют для обустройства одностенных конструкций или сендвичей, используемых для обслуживания низкотемпературных отопительных агрегатов.

AISI 310 является жаропрочной маркой стали. Она выдерживает нагрев до тысячи градусов. При этом трубное изделие из этого металла не теряет своей формы. Стойкость к кислотам у этого материала не слишком высокая. Но он, предназначенных для обустройства твердотопливных котлов.

AISI 316 - лучшая марка стали. Из этого материала производят различные виды дымоходных каналов. Он обладает хорошим показателем стойкости к кислотной среде и высокой жаропрочностью. Данная марка стали выдерживает температуру девятьсот градусов. Ее можно использовать с любыми типами котлов.

Трубная продукция для обустройства дымоходных каналов часто оснащена дополнительной теплоизоляцией. Данное свойство характерно для труб всех рассмотренных выше видов. Как правило, производители предлагают варианты продукции как без дополнительной теплоизоляции, так и с ней. Во втором случае ее роль выполняют маты базальтового волокна.

Самый простой расчет размера дымоходного отверстия

Расчет диаметра дымовой трубы.

Конечно, если вы приняли решение построить печь своими руками и при этом не пользуетесь никакими схемами и инструкциями, в основном это касается русских печей, то сделать правильные просчеты достаточно сложно, ведь в данном вопросе важно не только сечение, но и высота трубы и наличие поддувала для притока воздуха. В данном случае используется достаточно простая формула, но для просчетов изначально нужно замерить площадь топки, которая имеет огромное значение, ведь в нее поместится большее количество топлива, а соответственно, мощность будет больше

Формула расчетов: сечение дымохода прямопропорционально размерам топки и составляет 1:1,5. Кстати, сечение дымохода не должно быть меньше сечения поддувала.

Такими простыми вычислениями и просчетами можно самостоятельно определить сечение дымоходной трубы. Кстати, качество печи или камина, его эксплуатационные свойства зависят и от высоты дымохода, но здесь можно придерживаться другого правила: чем он выше, тем лучше тяговые свойства отопительного прибора, причем не имеет значения, сделали вы его самостоятельно либо приобрели готовым у производителя

Более того, с увеличением сечения дымоходного отверстия тяговые свойства увеличиваются прямопропорционально, а соответственно, скорость сгорания топлива тоже будет увеличена, так что этот факт во внимание тоже следует принимать, не нужно делать дымоходное отверстие с большим сечением, чем нужно.

Что касается расчетов дымоходного отверстия для больших зданий и сооружений, то в данном вопросе лучше обратиться к профессионалам. Это необходимо для того, чтобы ваш отопительный прибор обогревал не только часть помещения или сооружения, но и полностью все строение. Более того, при многоэтажном строительстве дымоход нужно правильно планировать, а для этого нужно обладать не только знаниями, но и опытом. Хотя, если вы имеете опыт либо знаете таких людей, то произвести все просчеты можно и самостоятельно либо при помощи своих знакомых. Только, самое главное, не забудьте составить схемы и чертежи устройства дымоходного отверстия.

Может ли дымоход быть универсальным

Одним из самых важных моментов в процессе проектирования и строительства дымохода является выбор материала для него. Сегодня на рынке присутствует большое количество компаний, предлагающих современные дымоходные системы, которые, по их словам, пригодны для эксплуатации в любых условиях и с любым отопительным оборудованием, независимо от того, на каком топливе оно работает. Однако на самом деле это не более, чем маркетинговый ход, поскольку таких универсальных систем попросту не может существовать. Безусловно, отдельные дымоходные системы способны довольно сносно функционировать при различных условиях и применении разного топлива, однако о соблюдении всех норм и требований в таком случае и речи быть не может.

Описание загружений и их характеристики

Конструкция должна быть рассчитана на статические и динамические загружения.

Динамический расчет системы выполняется с использованием разложения по формам собственных колебаний. При этом в расчете использование не более, чем приведенное ниже число форм:

пульсация ветрового потока по СНиП 2.01.07-85* — 6 форм

В динамическом нагружении «Пульсация ветрового потока по СНиП 2.01.07-85*» выполняется расчет по методике, в которой давление ветра на сооружение рассматривается как сумма статической и пульсационной составляющих ветровой нагрузки. Последняя есть случайная функция времени, обусловленная случайной скоростью пульсаций. Усилия в элементах системы и перемещения ее точек (обобщенно — реакция сооружения Х) находятся раздельно от статической составляющей ветровой нагрузки и от инерционных сил, соответствующих каждой форме собственных колебаний. Суммарное значение реакции определяется по формуле

из которой видно, что колебания совершаются вокруг смещенного состояния равновесия, соответствующего статической (средней) компоненте нагружения. В результатах расчета представляются отдельные составляющие динамической реакции X i d и суммарное значение статической и всех динамических компонент. При этом знак динамической добавки принимается таким же, как и у компоненты X c.

Способы расчетов

Точный метод + формула

Рассчитать дымоход для печки, занятие не для новичков. Такую работу лучше доверить профессионалам. Но если вы решили рассчитать этот параметр самостоятельно вам понадобится знание основных данных и нескольких формул:

1. Для определения кубатуры выходящих газов важно знать мощность отопительного агрегата. Для расчетов применяем формулу:, где:

• В – коэффициент скорости сгорания твердого топлива. Это значение определяется исходя из данных таблицы №10 ГОСТа 2127;
• V – уровень объема сжигаемого топлива. Эта величина указывается на бирке промышленного прибора;
• Т – уровень нагрева отводящихся газов в месте выхода из дымохода. Для дровяных печей - 1500.

1. Общей площади дымохода. Ее высчитывают исходя из соотношения объемов газов, это значение обозначается «Vr» и скорости их продвижения в трубопроводе. Для бытовой печи, работающей на дровах, это число равно – 2 м/сек.
2. Диаметр круглой трубы высчитываем по формуле - d² = (4 * Vr) / (π * W), где W – это скорость продвижения газов. Все расчеты лучше выполнять на калькуляторе и внимательно вносить все величины.

Рассчитываем оптимальную величину тяги

Эта операция выполняется для контроля над расчетами оптимальной высоты и сечения дымохода. Такой расчет можно проводить по 2 формулам. Основную, но сложную мы приведем в этой главе, а основную, простую формулу приведем при выполнении пробного расчета данных:

• С – это постоянный коэффициент, равный для печей на дровах 0,034;
• литера «а» - величина атмосферного давления. Величина естественного давления в дымоходе – 4 Па;
• высота дымохода обозначается буквой «h».
• Т0 – средний уровень температур атмосферы;
• Тi – величина нагрева отработанных газов при выходе их из трубы.

Пример расчета сечения дымохода

Принимаем за основу:

• буржуйка работает на твердом топливе;
• в течение 60 минут в печи сгорает до 10 кг дров лиственных пород деревьев;
• уровень влажности топлива – до 25%.

Еще раз приведем основную формулу:

Расчет проводим в несколько этапов:

1. Выполняем действие в скобках - 1+150/273. После вычислений получаем число 1,55.
2. Определяем кубатуру выходящих газов – Vr= (10*10*1,55)/3600. После вычислений получаем объем, равный 0,043 м3/сек.
3. Площадь трубы дымохода – (4*0,043)/3,14*2. Расчет дает значение – 0,027 м2.
4. Берем квадратный корень из площади дымохода и высчитываем его диаметр. Он равен 165 мм.

Теперь определяем величину тяги по простой формуле:

1. По формуле расчета мощности высчитываем эту величину – 10*3300*1.16. эта величина равна – 32,28 кВта.
2. Рассчитываем уровень потерь тепла на каждом метре трубы. 0,34*0,196=1,730.
3. Уровень нагрева газа на участке выхода из трубы. 150-(1,73*3)=144,80.
4. Атмосферное давление газа в дымоходе. 3*(1,2932-0.8452)=1,34 м/сек.

Важно! Используя данные вашей печи, вы сможете самостоятельно выполнить расчет, но для подстраховки лучше проконсультируйтесь со специалистами. От правильности расчета зависит безопасность вашего жилья и экономичность работы нагревательных приборов.
. Шведский метод расчета

Шведский метод расчета

Размер дымохода для печи можно выполнить и по такой методике, но основное назначение шведского метода – расчет дымоходов каминов с открытой топкой.

В этой методике для расчета не используется величина топочного отсека и объем воздуха в нем. Для определения правильности расчета используется график:

Здесь важно соответствие соотношения площади топочного отсека («F») и отверстия дымоотводящей трубы («f»). Для примера:

• габариты топки 770/350 мм. Высчитываем площадь отсека – 7,7*3,5=26,95 см2;
• размер дымохода 260/130 мм, площадь трубы – 2,6*1,3=3,38 м2;
• высчитываем соотношение. (338/2695)*100=12,5%.
• смотрим в нижней части таблицы величину 12,5 и видим, что расчет длины и диаметра произведен правильно. Для нашей печи необходимо построить дымоход, высотой 5 м.

Разберем еще один пример расчета:

• топка 800/500 мм, ее площадь – 40 см2;
• сечение дымохода 200/200 мм, площадь равна 4 см2;
• рассчитываем соотношение (400/4000)*100=10%.
• по таблице определяем длину дымохода. В нашем случае, для круглой сэндвич – трубы она должна быть 7 м.

Когда может потребоваться рассчитать сечение дымохода

Обычно задача стоит перед проектной организацией, которая трудится над заказом печи, камина или другого схожего прибора. Но в этом случае чаще всего имеется готовый набор порядовок. Более того, такие схемы любой может найти в интернете. Например, один печник из Ижевска выложил на Ютуб длинное поучающее видео, где подробно описывает все свои действия. То же самое касается мангалов, барбекю и всего, что только бывает на свете. Вместо того, чтобы ломать голову, просто наберите в сети запрос наподобие порядовка <название конструкции, которую нужно собрать>. То есть: (См. также: Как собрать камин с топкой)

• порядовка печи;
• порядовка камина;
• порядовка барбекю и все в том же духе.

С высокой степенью вероятности что-нибудь нужное и отыщется. Например, тот печник из Ижевска на своей сайте osnovaremonta.ru приводит сотни готовых конструкций, которые только и ждут, чтобы их воплотили в жизнь. Мы не знаем, почему ресурс имеет такое странное звучание адреса, но там на самом деле полно полезных видео, которые покажут, как делать кладку в том или ином случае

Обратите внимание, что осуществляется аккуратная перевязка швов, объясняется, как делить кирпич, сколько понадобится половинок, четвертинок и прочих кусочков. Это просто отличный курс

Причем выбор действительно велик.

Мы взяли из ресурса наиболее интересные с нашей точки зрения моменты с тем, чтобы читатели утруждали себя поиском, только заранее подготовившись. На диаграмме, которая приведена ниже, целиком и полностью указываются правила выбора площади сечения дымохода самых разных конструкций. Неприменимо это только к закрытым системам, где воздух поступает отдельно, например, с улицы. Но в этом случае проще всего использовать принудительное нагнетание кислорода, как в конденсационных котлах, или скопировать существующую заводскую конструкцию.

В самом верху графика показаны три типа сечения:

1. Круглое.
2. Квадратное.
3. Прямоугольное.

А теперь давайте подумаем вместе! Какая форма сечения присуща подавляющему большинству вытяжек, конвекторов и котлов? Правильный ответ – круглая. И эта диаграмма поясняет, почему именно так заложили конструкторы, а не иначе. Давайте поясним, что у нас отложено по горизонтали и вертикали: (См. также: Дымоходы для печей своими руками)

1. На оси абсцисс мы видим некое отношение, которое получается в результате деления площади дымохода на площадь портала. Чтобы получить проценты, следует помножить частное на 100.
2. По вертикальной оси поставлена минимальная высота трубы, при которой конструкция будет состоятельной.

Теперь читатели тоже видят, что минимальная высота трубы будет именно при ее круглом сечении. А самым худшим вариантом в смысле обеспечения работоспособности системы является прямоугольник. Обычно у печного дымохода стороны пропорциональны длине кирпичей. Это (примерно), 25 см х 13 см, 25 см х 25 см и т .д. Давайте, наверное, сразу к примеру перейдем, чтобы понятно было, как именно вести расчет и выбор формы сечения дымохода. (См. также:)

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

Проведение расчета параметров трубы позволить не только сэкономить на топливных ресурсах, но и обеспечить комфортное и безопасное нахождение людей в жилом помещении.

Дымоход коллективный правильное подключение

Размеры дымохода, используемого одновременного для нескольких отопительных приборов - отдельная тема для разговора.

Если необходимо дымоотведение от ряда отопительных приборов, то расчет дымохода производится с учетом всех отопительных приборов, используемых в системе, их типа, мощности, потребляемого топлива.

• К примеру, в доме при едином дымоходе устанавливается несколько отопительных приборов, котел общей системы отопления и камин.
• Сразу становится понятным, что перед нами совершенно разные системы. Диаметр дымохода камина совершенно не соответствует диаметру дымохода котла.
• Как правило, камины работают на дровяном топливе, а котлы обогревательной системы дома - на природном газе.

Можно ли совместить эти 2 совершенно разные системы? Можно. Более того, при правильном размещении отопительных приборов они не только не создадут проблем, но и будут дополнять друг друга.

Как это происходит?

• В один дымоход включен котел и камин. При работе котел периодически отключается и переходит в режим ожидания. В это время у нас работает камин. Поэтому в дымоходе поддерживается нормальная температура, газы не остывают.
• Отсюда отсутствие конденсата и хорошая тяга при последующем запуске котла.
• Но размер дымохода для камина должен быть значительно большим, чем для котла. И в случае если мы будем использовать только котел без запуска камина, у нас могут возникнуть проблемы с избыточной тягой, приводящей к неправильной работе котла.
• Как мы знаем, диаметр дымохода для камина рассчитывается по соотношению 1:10 к его топке. Становится ясным, что такой диаметр дымохода очень велик для котла. Камином люди пользуются нечасто, а котел обогрева работает постоянно в зимнее время.

Значит, нужно сделать дымоход меньшего диаметра, подходящего для котла? Нет, это будет большой ошибкой. Когда котел будет работать самостоятельно, все будет прекрасно. Когда запустится камин, в дымоходе будет создаваться повышенное аэродинамическое сопротивление.

Двухходовой дымоход. Рис. 1

Как итог:

• неправильная работа отопительных приборов;
• попадание угарных газов внутрь помещения.

Это уже опасно для жизни. Отравление угарными газами зачастую приводит к летальному исходу.

Двухходовый дымоход - решение вопроса

Как же решить данный вопрос?

Наш совет - используйте двухходовой дымоход.

Преимущество двухходового дымохода:

Двухходовой дымоход. Рис.2

• возможность использования различных тепловых приборов одновременно и по отдельности в одном дымоходе;
• стабильная работа каждого прибора;
• экономия при строительстве и монтаже;
• экономия пространства.

Монтируя такой дымоход, необходимо соблюсти все условия для правильной работы каждого прибора. Если камин сможет прекрасно функционировать с кирпичным дымоходом, то для котла необходимо выполнить гильзовку. Это предохранит кирпич от щелочного воздействия конденсата.

Перед тем как браться за установку и монтаж дымохода для нескольких систем, ознакомьтесь с параметрами работы каждого отопительного прибора. Лучшим решением будет приобретение специального двухходового дымохода промышленного изготовления. Так вы убережете себя от возможных ошибок при проектировании. Даже для опытного специалиста подключение различного типа отопительных приборов в один дымоход является сложной задачей.

Как подключить коллективный дымоход

Иногда обстоятельства диктуют необходимость использования одного дымохода одновременно для нескольких отопительных приборов

В подобных случаях необходимо особое внимание уделить правильному расчету всех параметров (таких, как максимальная длина горизонтального участка дымохода, его высота, диаметр и т.д.). Этот расчет производится с учетом того, какие отопительные приборы планируется использовать в системе, их типа и мощности, а также топлива, на котором они будут функционировать.

Допустим, к единой трубе будет подключаться котел от общей системы отопления и традиционный камин

Понятно, что это принципиально разные отопительные приборы, один из которых работает на природном газе, а другой – на дровах. Соответственно, и рекомендации относительно используемых с ними дымоходов кардинально различаются (прочитайте: «Устройство дымохода для газового котла»). Возможно ли в таком случае совмещение? Практика показывает, что возможно. Рассмотрим, как это происходит.

Как известно, в процессе работы котел периодически отключается, переходя в режим ожидания. Если вместе с ним к одному дымоходу будет подсоединен камин, работающий в это время, то дымоход не будет остывать, в нем не будет образовываться конденсат, и при очередном запуске котла будет обеспечена хорошая тяга. Это положительный момент. Но есть и негативная сторона. Камин должен подсоединяться к дымоходу значительно большего размера, чем это необходимо для котла, и в том случае, если запуск котла будет осуществляться без параллельного использования камина, вполне вероятно возникновение избыточной тяги, которая приведет к неправильному функционированию котла (подробнее: «Дымоход для камина своими руками»).

Как известно, расчет диаметра дымохода для камина производится исходя из того, что он должен составлять десятую часть диаметра топки. Естественно, такой размер для котла будет чрезмерным. В данном случае стоит обратить внимание на тот факт, что камином, как правило, люди пользуются только время от времени, тогда как котел в холодный период года работает постоянно. В этой связи можно подумать, что устройство дымохода для камина следует делать меньшего диаметра. Однако подобный шаг будет в корне неверным. В те моменты, когда котел будет работать самостоятельно, конечно, никаких проблем не возникнет, однако стоит лишь растопить камин, и в трубе, независимо от того, какова длина горизонтального участка дымохода, расположенного на чердаке, неизбежно будет возникать повышенное аэродинамическое сопротивление. В результате этого отопительные приборы будут работать неправильно, а в помещение начнут просачиваться угарные газы.

Решением этой, на первый взгляд, неразрешимой задачи является использование двухходового дымохода.

К основным преимуществам дымоходов данного типа можно отнести:

• возможность их применения совместно с различными отопительными приборами, как по отдельности, так и подключенными одновременно;
• обеспечение стабильной работы каждого прибора;
• экономия средств на строительство и монтаж;
• экономия пространства.

Возможные схемы дымоходов, смотрите на видео:

В процессе монтажа необходимо соблюдать все условия обеспечения правильной работы каждого устройства, а также неукоснительно следовать предварительно произведенным расчетам, чтобы впоследствии не пришлось думать, как удлинить дымоход или увеличить его диаметр. При устройстве кирпичного дымохода нужно учитывать, что для его совместимости с котлом должна быть выполнена гильзовка, предохраняющая кирпич от негативного воздействия конденсата.

Необходимо понимать, что осуществление расчета дымоходов представляет собой сложную инженерную задачу. Особенно внимательными следует быть тем, кто решил выполнить все собственными силами, не прибегая к помощи специалистов. Серьезным подспорьем могут стать специальные программы, которые автоматически высчитывают необходимые параметры при внесении имеющихся данных. Для правильных расчетов огромную роль играет каждая мелочь, каждая деталь, будь то структура и физические свойства материалов, расстояние трубы от дома, наличие поблизости высоких деревьев или зданий. От того, насколько точными будут расчеты и последующий монтаж, зависит правильность функционирования отопительных приборов, и в конечно счете- тепло и уют в вашем доме. Прочитайте также статью: «».

Я приветствую моего уважаемого читателя и предлагаю вашему вниманию статью о том, как правильно сделать расчет дымохода в своем доме.

Основная составляющая комфорта в доме – тепло. Решать проблемы отопления частного дома приходится хозяину дома. Для отопления , которые можно смонтировать самостоятельно (кроме газовых), в том числе и дымовые трубы.

Чтобы обеспечить полный отвод дымовых газов из помещения, хорошую тягу и предупредить опрокидывание тяги, необходимо соблюдать требования нормативной документации.

Именно дымоход обеспечивает безопасность жильцов. Неправильно спроектированный дымоход неспособен полностью удалить токсичные продукты сгорания (углекислый и угарный газ, окислы серы), дым и копоть. Возможен даже пожар при попадании горячего дыма в помещение. Особенно опасно опрокидывание тяги – поворот движения дыма в обратном направлении.

Поэтому при монтаже дымохода необходим правильный расчет его параметров – именно они обеспечивают создание идеальной тяги и полное удаление вредных веществ.

Для каких параметров нужен расчет

Основные параметры любого вертикального дымохода – длина и внутреннее (рабочее) сечение дымоотводящего канала. Вся приведенная ниже информация одинаково верна для отопительных приборов на любом виде топлива, но параметры дымоходов для газовых котлов рассчитывают специалисты лицензированной проектной организации.

Длина

Длина дымохода определяется СП 7.13130.2013. Его длина (или высота) измеряется от оголовка вверху трубы до колосниковой решетки отопительного котла. Норматив предусматривает минимальную высоту дымохода и высоту оголовка относительно конька кровли.

Следует иметь в виду, что определенная расчетами высота – номинальная. Фактически дымоход у современного котла расположен сбоку, выпускной патрубок котла расположен в верхней части агрегата на некоторой высоте относительно низа топки. Поэтому фактическая длина вертикальной части дымопровода будет немного меньше, чем расчетные данные – на расстояние от низа топки до выпускного патрубка. Это расстояние можно определить по чертежу агрегата или измерить.

Не стоит думать, что удлинение дымохода – это хорошо. Тяга основана на подъеме вверх горячих отходящих газов, а при слишком большой длине трубы газы охлаждаются и тяга уменьшается. По этой же причине дымоход должен быть утеплен. В утеплении нуждаются даже традиционные печные дымоходы из красного кирпича. Ситуация с тягой усугубляется еще и тем, что отходящие газы от современных котлов с высоким КПД имеют невысокую температуру.

При умеренно удлиненном дымоходе тяга увеличивается, при этом больше тепла вылетает в атмосферу. Слишком сильный ток газов будет гасить газовые отопительные агрегаты. .

Установка низкого дымохода в жилом доме совершенно недопустима – в нем не возникает достаточного разрежения, газы поднимаются с меньшей скоростью, из-за чего тяга уменьшается. Допускается устанавливать невысокие дымоходы на отдельно стоящих печах, например в саду для барбекю и т.д.).

Диаметр дымохода

Не менее важен для создания тяги и диаметр дымохода. При установке современных отопительных агрегатов минимальный диаметр определяется просто – по паспорту агрегата (и диаметру выходного патрубка). Кроме того, в нормативных документах приведены минимальные размеры сечения дымоходов, соответствующие агрегату определенной мощности. Эти данные приведены в паспорте агрегата.

Если внутреннее сечение дымохода по каким-то причинам выбрано квадратным, то его площадь должна быть не меньше круглой конструкции.

При использовании уже существующей традиционной печи дымоход оставляют прежним. При устройстве кирпичной печи и дымовой трубы своими руками необходимо пользоваться проектом (желательно не скачанным в интернете!) и выкладывать трубу в точном соответствии с чертежом. То же относится и к отдельно стоящим кирпичным конструкциям.

Способы расчета

Профессионалы используют несколько методов расчета параметров дымохода. При монтаже больших промышленных труб проектантам поручаются очень сложные расчеты. Они учитывают:

• количество и состав дымовых газов;
• концентрацию вредных веществ в продуктах сгорания;
• материал трубы;
• шероховатости внутренней поверхности борова;
• метеорологическую обстановку в регионе.

Расчет больших труб нередко служит темой для дипломной работы в институте. К счастью, размеры дымоходов в частном доме меньше, мощность отопительных агрегатов также уступает промышленным объектам.

При проектировании небольшой трубы для частного дома пользуются более простыми, хотя и довольно точными расчетами. Полученные в результате расчетов параметры дымохода обеспечивают полную эвакуацию продуктов сгорания из топки и обеспечивают безопасность жильцов. Такие расчеты позволяют избежать ошибок в выборе параметров и при монтаже дымохода, избежать последующей переделки конструкций. Подобные переделки в уже построенном и отделанном доме намного сложнее, чем в процессе строительства.

При расчетах параметров дымовых труб частного дома пользуются точным и приближенным (шведским) методами расчета.

Точный метод

Для отопления чаще устанавливают готовые отопительные или отопительно-варочные агрегаты промышленного производства с определенным диаметром дымохода. С каменками для бани или масляными печками для гаража обычно также монтируют готовые сэндвич-дымоходы небольшого диаметра (100 мм).

Для более точных расчетов необходимо знать характеристики топлива и отопительного котла, скорость подъема дымовых газов, количество сжигаемого топлива, форму дымохода (форму сечения, количество изгибов). Расчеты достаточно сложны и требуют применение некоторых специальных данных, поэтому рассмотрим расчет для отопительного агрегата (камина) на дровах – их чаще делают оригинальными, полагаясь только на опыт печника, поэтому расчет сечения необходим.

Дымоход пусть будет круглого сечения, без поворотов. Данные для расчета:

• среднюю скорость движения дымовых газов по борову v принимаем равной 2 м/с;

• масса дров, сгорающих в течение часа в топке – В=5 кг/ч (влажность 25 %);

• температура исходящих газов – t = 160°С.

Формула для определения объема исходящих газов:

где V – объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива. Для дров с влажностью 25% для сгорания 1 кг необходимо 10 м3 воздуха.

Значение, полученное в результате расчетов, округляется в сторону увеличения до ближайшего типоразмера круглых труб (например, 125 мм). Квадратный или прямоугольный дымоход из кирпича не делают меньше, чем 140×140 мм. Сечение трубы для традиционной печки должно быть больше размера поддувала в полтора раза.

Объем продуктов горения при нормальных условиях и температура исходящего дыма – нормативные данные. См. таблицу:

Шведский метод расчета

Существует так называемый шведский метод расчета, основанный на выборе высоты дымопровода в зависимости от соотношения площади пода печи и сечения трубы. Обычно метод применяют для дровяных каминов. Рассчитывают отношение:

затем переводят отношение в проценты и по графику в зависимости от получившейся величины и формы борова выбирают высоту дымопровода.

При использовании шведского метода расчета можно вычислить площадь сечения борового канала исходя из площади пода топки и высоты трубы, определенной в соответствии с СП 7.13130.2013 в зависимости от высоты конька кровли и расположения дымопровода относительно конька (см. ниже).

Как правильно сделать расчет параметров дымохода

После проведения расчетов высоту трубы сверяют с требованиями нормативного документа – она должна быть не ниже, чем того требует СП 7.13130.2013. В любом случае принимают большее значение длины.

Лучший диаметр дымохода – соответствующий паспорту отопительного агрегата.

Определение высоты дымохода

Высота дымохода определяется еще на этапе проектирования дома в зависимости от расположения трубы на кровле, расстояния до конька или до соседних высоких объектов (домов, больших деревьев).

Зачем нужен этот параметр

От высоты дымохода зависит тяга, а значит, надежность и безопасность работы отопительного агрегата и безопасность жильцов дома. При недостаточном удалении дымовых газов падает КПД котла, печи или камина, возникает опасность отравления жильцов угарным или углекислым газом и опасность пожара.

Требования СНиП

В соответствии с СП 7.13130.2013, минимальная высота дымоотводящей трубы от оголовка до колосниковой решетки отопительного агрегата должна составлять не менее 5 м. При выходе трубы на плоскую кровлю ее высота должна быть не менее 0,5 м. Максимальная длина горизонтального участка не должна превышать 1 м.

Для создания нужного разрежения при выходе дымопровода из кровли высота оголовка трубы над кровлей также оговорена (см. ниже в таблице).

Существует еще понятие ветрового подпора. Если дымовая труба находится поблизости от высокого здания, дерева или невысокая отдельно стоящая труба находится близко к дому, то эти объекты могут загораживать дымоход от ветра и уменьшать тягу. Чтобы определить, не попадает ли труба в зону ветрового подпора, необходимо через верхнюю точку дома или дерева провести наклонную линию под углом 45° к горизонтали. Оголовок трубы должен быть выше этой линии.

Из двух значений высоты выбирают большее. Если для соблюдения нормативных требований придется сооружать очень высокую дымовую трубу (намного выше 5 м), то придется монтировать дымосос, обеспечивающий достаточную тягу при любой длине трубы.

Таблица высоты печной трубы над коньком

Высота дымопровода над коньком должна соответствовать СП 7.13130.2013. Информация приведена в таблице:

Расстояние от конька до трубы измеряют строго по горизонтали.

Расчет сечения дымового канала

СП 7.13130.2013 определяет минимальные сечения дымоходного канала кирпичного или бетонного дымопровода в зависимости от мощности отопительного агрегата:

• до 3,5 кВт – 140×140 мм (Ø не менее 158 мм);
• 3,5-5,2кВт – 140×200 мм (Ø не менее 189 мм);
• 5,2-7,0 кВт – 140×270 мм (Ø не менее 219 мм).

При модернизации печей с неизвестной мощностью либо оставляют дымопровод существующего сечения, либо вставляют внутрь круглый вкладыш из нержавейки подходящего диаметра. Если к старой печи устанавливают современные керамические или сэндвич-трубы, то внутренний диаметр модулей должен быть не меньше, чем диаметр вкладыша, который бы поместился при установке в старую трубу. Теоретически можно поискать проект старой печи, но в большинстве случаев это невозможно.

Чаще всего приглашали печника, и тот складывал печи и дымоходы 2-3 освоенных типоразмеров безо всяких проектов и расчетов. Реально определить все особенности устройства печи из кирпича по внешнему виду невозможно, и единственный ориентир при выборе сечения вкладыша или нового дымохода – сечение борова уже существовавшего дымохода (при условии, что он хорошо работал). Если дымоход , то при его замене или модернизации лучше пригласить специалиста-теплотехника и поручить ему соответствующие расчеты.

Диаметр труб с внутренней поверхностью из гладкой керамики или нержавейки может быть немного меньше (на 30%). В задвижках печей, работающих на твердом топливе, должно быть не перекрываемое отверстие сечением не меньше 15×15 мм.

Внутреннее сечение дымохода: какое лучше?

В дымоходе квадратной или прямоугольной формы в углах будут завихрения дыма, слегка тормозящие поток газов и способствующие оседанию конденсата и сажи. По этой же причине углы трубы практически не участвуют в токе газов. Кроме того, у боровов квадратного и прямоугольного сечения больше площадь поверхности стенок, чем у боровов круглого сечения – это увеличивает трение поднимающихся газов о стенки и сильнее тормозит их.

Поэтому желательно выбирать дымоход круглой формы, а современные трубы из сэндвича или керамики выпускают именно круглого сечения, как и трубы из нержавеющей стали, асбоцемента. Квадратная или прямоугольная форма встречается у старых кирпичных дымоходов. Но для современных котлов, печей и каминов в кирпичный короб нужно вставлять круглый вкладыш из нержавейки.

Что делать, если сечение дымохода квадратное

Но возможно использовать и дымопровод квадратного сечения – квадратная или прямоугольная форма не очень существенно влияет на тягу, а полная переделка трубы сложна и затратна. Кирпичные дымоходы традиционных печей испокон веку имели квадратную или прямоугольную форму, при необходимости можно использовать старую трубу и сейчас.

Следует иметь в виду, что с современным отопительным агрегатом кирпичная труба без вкладыша долго не проработает – ее разрушит химически агрессивный конденсат.

Кирпичная труба должна иметь сечение примерно в полтора раза больше, чем у круглого дымопровода с гладкими стальными стенками. Поэтому установка вкладыша не ухудшает дымоотводящую способность квадратной кирпичной трубы.

Каким должен быть диаметр дымохода для печки

В идеальном случае диаметр дымохода должен быть равен диаметру выходного патрубка котла или немного больше (если патрубок имеет нестандартное сечение).

Диаметр дымохода для печки определяется из площади сечения по вечной школьной формуле: s=πd2/4. Площадь сечения должна быть равна или немного меньше значения площади сечения квадратного борова, определяемого по нормативным документам в зависимости от мощности котла.

Как влияет диаметр дымоотвода на его высоту

При устройстве дымоотвода существует непреложная зависимость: чем уже сечение борова, тем выше должна быть труба. Более высокая труба увеличивает тягу и скорость подъема дымовых газов. Но чрезмерно высокая начинает тормозить тягу – горячие газы охлаждаются, их тормозит и трение о стенки борова, особенно шершавого кирпичного.

Расчет оптимального показателя тяги

Тяга – уменьшение давления в дымоходе. Расчет тяги нужен для проверки, правильно ли определена высота и сечение борова дымохода.

где ∆P – разница давлений на входе и выходе из трубы, Па;

a – атмосферное давление, Па;

h – высота трубы, м;

Ti – средняя температура внутри помещения, К;

To – внешняя температура, К.

Для неспециалиста показатель тяги не дает достаточной информацией, поэтому обычно рассчитывают величину объема отходящего дыма, которую обеспечивает наличие тяги в дымовой трубе. Именно объем отходящих газов показывает, насколько труба обеспечивает полное удаление отработанных газов с токсичными веществами и безопасность жильцов.

Формула точна только для воздуха, для дыма формула получается приблизительной. Но и по приближенному значению можно оценить, обеспечивает ли безопасность людей дымоход. Расчетная величина удаляемых газов должна быть больше или равна расчетной величине исходящих газов (см. выше).

где Vрасч – поток удаляемых газов, м/с3;

S – площадь сечения борова, м2;

С – коэффициент, учитывающий потери на трение; обычно принимают равным 0,65-0,7;

g – ускорение свободного падения, 9,807 м/с2;

h – высота трубы, м;

Ti – средняя температура внутри помещения, К (температура в кельвинах на 273 единицы больше температуры в °С);

To – внешняя температура, К.

За счет чего образуется естественная тяга в печи

Естественная тяга в дымоходе возникает вследствие подъема горячего и менее плотного дыма вверх. Снизу в топку подсасывается плотный холодный воздух, кислород реагирует с топливом, воздух с дымом разогревается в топке, поднимается и так далее.

Пример расчета

Для примера покажу расчет объема удаляемого воздуха для трубы с внутренним диаметром 0,125 м, площадью 0,012266 м2 и высотой, например, 6 м, внутренней температурой 20 °С и минимальной наружной температурой -20 °С.

Вывод: такая труба обеспечивает полное удаление дымовых газов из топки. Vрасч заметно превышает Vисх, поэтому для удешевления дымохода стоит просчитать Vрасч для более короткой или узкой трубы и рассмотреть возможность их установки.

При выборе дымохода меньшего сечения и высоты необходимо обязательно просчитать тягу при 10 °С – она будет меньше, чем при низких температурах, но Vисх должен быть равен или больше Vрасч и при положительных температурах, иначе не будет обеспечена полная эвакуация угарного и углекислого газа из помещения при теплой погоде.

В данном случае Vрасч значительно больше Vисх, так как в расчетах мы взяли конструкцию длиной 6 м (а не оптимальные 5 м) и округлили расчетный диаметр 0,118 м в большую сторону.

Онлайн-калькуляторы

Значительно облегчают расчеты параметров дымовой трубы готовые онлайн-калькуляторы .

Заключение

Я прощаюсь со своим уважаемым читателем. Когда будете строить новый коттедж или модернизировать старый дом, особое внимание уделите проектированию дымохода – это залог безопасности вашей семьи. Получайте новые статьи сайта, приводите на сайт друзей, делитесь интересной и полезной информацией с подписчиками в соцсетях.

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.

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

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

Основные виды расчетов для промышленных дымовых труб

Расчет аэродинамики трубы

Обратите внимание!

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

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

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

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

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

Определение высоты сооружения

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

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

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

Последняя характеристика зависима от:

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

В ходе данной стадии проектирования определяется:

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

Прочность и устойчивость трубы

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

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

Учитываются и эксплуатационные факторы:

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

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

Тепловой расчет

Теплотехнический расчет необходим:

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

Расчет параметров дымовой трубы в частном доме

Что нужно знать при вычислениях

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

Обратите внимание!

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

Остальные параметры для всех бытовых конструкций примерно одинаковы:

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

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

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

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

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

F = π∙d²/4, в м²

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

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

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

Пусть это будет металлическая изолированная труба.

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

Определение самотяги

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

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

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.