От чего зависит тяга дымохода, как ее рассчитать и усилить. Выполнение расчетов высоты дымовой трубы Аэродинамический расчет дымовой трубы котельной пример

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

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

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

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

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

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

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

Сила тяги: как добиться идеального сгорания топлива

На саму силу тяги оказывают воздействие сразу несколько важных факторов:

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

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

h[м]=(∆p·Tp·Tн)/(3459·(Tp-1,1·Tн))

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

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

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

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

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

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

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

Проектирование дымохода в зависимости от конфигурации отопления

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

Общая схема расположения дымохода выглядит так:

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

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

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

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

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600

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

F = π∙d²/4

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

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600

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

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

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

Воспламеняемость кровли: когда искра приводит к беде

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

Зависимость высоты дымохода от других элементов кровли

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

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

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

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

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

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

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

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

Вопросы экологии для промышленных зданий

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

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

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

Важно также правильно выбрать высоту и диаметр дымоходной трубы. Неправильный расчет одного хотя бы одного параметра отразится на тяге и КПД. Ошибки, которые могут быть допущены при проектировании и постройке дымохода в жилом доме или бане, приводят нередко к более тяжелым последствиям: пожару, необходимости финансовых расходов на переделку и пр. Потому так важно выполнять нормативные требования при возведении трубы.

Как рассчитать диаметр дымохода

При проектировании дымохода, необходимо выбрать тот материал, который использовать. А материал во многом зависит от того, какое топливо будет использоваться при отоплении. Ведь дымоход предназначен для вывода остатков горения одного топлива, и не подойдет при другом. Например, дымоходная труба из кирпича прекрасно функционирует с дровами, но не годится для отопительных приборов, работающих с газовым топливом.

Кроме этого, необходим верный расчет диаметра домоходной трубы. Если дымоотвод используется для одного обогревательного прибора, проблему можно решить, просмотрев технические документы, предоставленные заводом, изготовившим прибор. А если в одну трубу подключается несколько разных систем, то для расчета дымохода, нужно знание законов термодинамики, профессиональный расчет, особенно диаметр трубы. Неправильно считать, что диаметр нужен побольше.

Шведский метод

Среди разных способов расчета диаметра, важна оптимально подходящая схема, особенно если приборы низкотемпературные и длительного горения.

Для определения высоты учитывают отношение площади сечения дымоходной трубы к внутренней камере сгорания. Высоту трубы определяют соответственно графику:

Где f - площадь разреза дымохода, а F – площадь топки.

Пусть, к примеру площадь сечения топки F равна 70*45=3150 кв. см, а сечение дымоходной трубы f - 26*15=390. Соотношение между приведенными параметрами составляет (390/3150)*100%=12,3%. Сверив полученный результат с графиком, видим что высота дымохода примерно равна 5 м.

Важно! Такой метод вычисления больше подходит для каминных приборов, ведь здесь не учитывается объем воздуха внутри топки.

Важно! В случае установки дымоотвода для сложных отопительных систем важно рассчитать параметры дымоотводящей трубы.

Точный расчет

Чтобы рассчитать нужное сечение дымохода, обязательно учесть все его характеристики. Для примера можно выполнить стандартный подсчет размеров дымоотвода, подключаемой к дровяной печи. Берут такие данные для вычислений:

температура отходов горения в трубе равна t=150°С;
скорость прохождения по трубопроводу отходов равна 2 м/с;
скорость сгорания дров B равна 10 кг/ч.

Если следовать этим показателям, можно заняться расчетами. Для этой цели вычисляют количество выходящих продуктов горения по формуле:

Здесь V равен количеству воздуха, который требуется для сгорания топлива со скоростью v= 10 кг/час. Оно равно 10 м³/кг.

Получается:

Затем вычисляют искомый диаметр:

Таблица диаметров дымоходов

Сейчас актуальны таблицы диаметров, составленные для различных дымоходов, поскольку многие предпочитают устанавливать готовые трубные элементы из различных материалов. Чтобы легко разобраться в этих разнообразных материалах и научится выбирать правильные параметры, разработаны документы с нормативными данными, занесенными в специальные таблицы. Здесь указаны соответственные параметры. Для расчета нужных габаритов, можно воспользоваться этими таблицами.

Внимание! Следует помнить, что сечение дымоотводящего трубопровода должно быть больше или равным сечению внутреннего канала отопительного прибора.

Точные таблицы рассчитанных диаметров дымоотводящего трубопровода для правильной его работы рассчитывается в соответствии с техническими параметрами всех элементов, соответственно рекомендациям специалистов, материалов дымоотводящего канала или с помощью таблиц диаметр - мощность.

Тяга – это отдельный процесс аэродинамического характера, при котором продукты горения движутся из зоны с повышенным уровнем давления в зону с более низким показателем. В связи с этим тяга дымохода является наиболее важным параметром при расчете всей отопительной системы частного дома. При неправильном расчете возникает обратная тяга, при которой продукты горения не отводятся, а попадают в жилое помещение. От каких факторов зависит уровень тяги? Как правильно произвести расчет параметра? Какими способами можно усилить тягу при недостаточности? Читайте далее.

Что такое тяга

Процесс образования естественной тяги в дымоходе можно описать с точки зрения такой науки, как физика следующим образом:

газы, раскаленные за счет сгорания в печи (котле) дров или их аналогов, имеют температуру около 1000ºС;
по законам физики прогретый воздух всегда поднимается вверх;
поднимаясь по специальной трубе (со скоростью приблизительно 2 м/с) газы создают область пониженного давления;
давление стабилизируется за счет притока свежего воздуха, который попадает в печь (котел) через специальные поддувала, колосниковые решетки и иное аналогичное оборудование.

Исходя из физических процессов образования естественной тяги в трубе, можно определить перечень факторов, влияющих на ее величину. К ним относятся:

длина дымохода. В соответствии с действующими нормами длина дымоотводного канала не должна быть менее 5 м. Оптимальный показатель длины можно определить, исходя их места расположения дымохода на крыше;

материал, из которого изготовлен . Чтобы максимально облегчить прохождение газов, рекомендуется изготавливать дымоход из материалов с ровной внутренней поверхностью. А если это правило не соблюдено, то прибегать к периодической чистке канала для удаления сажи и иных отложений;
наличие/отсутствие утеплителя. Если дымовой канал не утеплен с внешней стороны, то при остывании газов будет образовываться большое количество конденсата, который негативно влияет на уровень тяги;

Производить утепление дымохода можно только негорючими материалами.

сечение трубы. Именно от правильно подобранного диаметра дымовой трубы и зависит уровень тяги.

Тяга в дымоотводящем канале также обуславливается и естественными факторами:

температурой и влажностью внутри жилого помещения;
погодными условиями (ветер, осадки, низкая температура и так далее);
количеством проживающих;
периодичностью проветривания и так далее.

Как проверить наличие/отсутствие тяги? Произвести проверку уровня тяги в трубе можно при помощи зажженной спички, свечи или бумаги.

Расчет тяги

Итак, расчет тяги – это расчет сечения дымовой трубы для газового котла, камина, печи или иного отопительного оборудования. Как рассчитать сечение? Для этого необходимо определить:

объем газа, который будет проходить по дымовой трубе за 1 час;
площадь сечения дымовой трубы;
диаметр сечения.

Расчет объема газа

Для вычисления объема проходящего по дымовому каналу газа используется следующая формула:

V = B x V1 x (1 + T/273) /3600 , где

В – масса топлива, сжигаемая за 1 час работы отопительного оборудования;

V1 – поправочный коэффициент, который зависит от вида используемого для обогрева топлива;

Т – температура газа, определенная на выходе из дымовой трубы.

Показатели V1 и Т можно получить из таблицы, имеющейся в ГОСТ 2127 – 47.

Расчет площади сечения

После определения объема газов, проходящих по дымовому каналу, можно подсчитать размер сечения трубы:

S = V/W , где

V – объем, подсчитанный ранее;

W – скорость прохождения газов по дымовому каналу (данная величина постоянная и равна 2 м/с).

Определение диаметра

Следующий шаг – определение непосредственно диаметра дымовой трубы. Для этого используется следующая формула:

D = √4 * S/ π , где

S – площадь сечения дымоотводящего канала;

π – постоянная, равная 3,14.

Пример

Для примера произведем расчет по указанным формулам при следующих параметрах:

в печи, установленной в бане, ежечасно сжигается 10 кг дров;
температура газов на выходе из трубы составляет 130ºС.

Рассчитаем объем газов:

V = 10х10х(1+130/273)/3600 = 0,041 (м³/час)

Определим сечение дымовыводящей трубы:

S = 0,041/02 = 0,0205 (м²)

Найдем наиболее подходящий по заданным параметрам диаметр трубы:

D = √ 4 * 0,0205 / 3,14 = 0,162 (м)

Это означает, что для печи, используемой в примере, достаточно установить дымовую трубу, диаметр которой составляет 165 – 170 мм.

Как произвести расчеты и установить дымоход своими силами, смотрите на видео.

Как усилить тягу в уже смонтированном канале

Приведенные расчеты позволяют построить дымовую трубу с оптимальными параметрами для получения нормального уровня естественной тяги. А что делать, если присутствует обратная тяга? Можно ли усилить показатель и как увеличить тягу своими силами? Есть несколько способов:

прочистка дымоотводного канала. При оседании сажи и иных видов отложений существенно уменьшается рабочий диаметр трубы, что и приводит к снижению тяги. Произвести прочистку можно:
- при помощи металлической щетки – ершика. Для этого необходимо привязать ерш к прочному канату и дополнить конструкцию грузом. Чистка производится с крыши;

специальными средствами типа полено «Трубочист»;

При использовании специальных средств необходимо строго соблюдать инструкцию, представленную на упаковке товара или специальном вкладыше.

народные средства. Например, кожуру от сырого картофеля, осиновые дрова и так далее;

устранение конструктивных недочетов, допущенных при строительстве трубы (устранение трещин, удлинение или укорачивание, устранение излишних изгибов, утепление и так далее);
установка дополнительного оборудования.

В качестве дополнительного оборудования для усиления тяги можно использовать:

регулятор. Прибор устанавливается на трубу и путем открытия/закрытия заслонки позволяет регулировать силу тяги в ;

дефлектор-усилитель. Увеличение тяги происходит за счет перенаправления потоков воздуха, образуемых вследствие увеличения диаметра устройства;

флюгер. Стабилизатор тяги, также как и дефлектор, устанавливается на окончание дымовой трубы и служит для усиления тяги за счет обтекаемости потоков воздуха. Кроме этого флюгер помогает стабилизировать уровень тяги при сильных порывах ветра;

ротационная турбина. При воздействии ветра устройства начинает вращаться, создавая вокруг себя область низкого давления, способствующую увеличению тяги.

В отличие от остальных устройств ротационная турбина выполняет свои функции исключительно при наличии ветра. Кроме этого устройство не защищает дымовую трубу от засорения листьями, мелкими птичками и иными загрязнителями.

Все дополнительные устройства требуют периодического обслуживания: прочистки в теплое время года и очищение от наледи зимой. Если не производить прочистку своевременно, то работоспособность устройства будет сведена к минимуму и требуемый эффект достигнут не будет.

Для того, чтобы установить дымоход правильно, необходимо провести ряд проектных работ, которые включают в себя как расчет дымовой трубы, так и выбор материала для ее изготовления. И если для работ промышленных масштабов лучше всего будет привлечь профессионалов, то в частном строительстве вы можете ограничиться своими силами. Ниже мы рассмотрим, как осуществлять расчет дымовой трубы.

Виды дымоходов

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.

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.

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

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.

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.

Методика аэродинамического расчета дымовых труб была разработана для определения сопротивлений и выбора дымоходов. Хороший аэродинамический расчет должен учитывать возможные перепады давлений на участках газовоздушных трактов, учитывая также и сопротивления, возникающие на определенном участке.

Как рассчитывается сечение дымовой трубы

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.

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.

Заключение

Для того, чтобы обеспечить правильную работу отопительной системы, необходимо произвести грамотный расчет параметров дымовой трубы. Только в этом случае будет создаваться эффективная естественная тяга. И если в промышленной среде обычно проводятся сложные расчеты, то определить параметры бытового дымохода самостоятельно сможет каждый домашний мастер.

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:

сейсмической активности;
поведения грунта;
ветровых и снеговых нагрузок.

Учитываются и эксплуатационные факторы:

масса трубы;
динамические колебания оборудования;
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:

температура газов на входе в трубу – 150/200º;
скорость их в дымоходе — не меньше 2 м/сек.;
высота бытовой дымовой трубы, по СНиП, должна составлять не меньше 5м от колосника;
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.

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

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.
Тепловой коэффициент для нашей трубы равен 0.34.Значит, на один ее метр потери составят: 0.34:0.196=1,73º.
Поэтому, на выходе из 3 метрового ствола (из общих 5 м отнимаем 2 м печи)
температура газов: 150-(1.73∙3)=144,8º.
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.