Длина дымохода для твердотопливного котла

Ключевое назначение локальных и центральных котельных установок — выработка тепловой энергии, которая необходима для обогрева зданий. Одной из важнейших технических задач, решаемых при обустройстве упомянутого оборудования является вывод продуктов сгорания. Для этой цели конструируют дымоотводящий канал.

Виды дымоотводов

На сегодняшний день используется несколько разновидностей газоходных каналов.

Наиболее популярными являются:

  1. Самонесущие. Их делают из сэндвич труб, которые закрепляют к основанию анкерными болтами. Они характеризуются высокой прочностью. Поэтому способны выдерживать достаточно сильные нагрузки.
  2. Мачтовые. Устойчивая конструкция. Характеризуется надежной защитой от процессов коррозии благодаря наличию огнеупорной эмали и теплоизоляции. Такие конструкции допустимо использовать даже в сейсмоопасных зонах.
  3. Околофасадные. Крепятся к фасаду домов и построек. Состоят из рамы с газоотводящими каналами. В некоторых случаях изготовляются без рамы. В таком случае применяют сэндвич трубы и анкерные болты.
  4. Фермовые. Изготавливаются как из одной, так и из нескольких каналов. Ферма закрепляется к анкерной корзине, которую монтируют в основании. Этот вариант также может быть использован в сейсмоопасных условиях. Для защиты от коррозийных процессов применяют краску и грунтовку.
  5. Колонный. Производится из внутреннего канала, сделанного из нержавеющей стали и внешней оболочки.

Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. При обустройстве дымоотводящей системы нужно подбирать наиболее оптимальный вариант.

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 sv и касательное напряжение tv с равнодействующей Sv.

Существуют три таких взаимно перпендикулярных площадки, на которых касательные напряжения равны нулю. На этих площадках, называемых главными, действуют главные напряжения s1, s2 и s3.  При этом имеется в виду, что s1³s2³ также, что главные напряжения обладают экстремальными свойствами, а именно — на любой площадке результирующее напряжение Sv£s1 и Sv³s3.

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 s1³s2³s3 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 sx, tx и ty  нормальное и касательные напряжения в характерных точках контура поперечного сечения стержня.

Виды конструкций камер горения

Прежде чем перейти к расчету диаметра дымохода для газового котла, давайте разберемся с их видами. Больше имеет значение конструкция камеры горения. Камера, в которой происходит горение, может быть герметичной и нет. В случае если она не герметичная, то кислород для поддержания процесса горения поступает из помещения, в котором находиться котел. В нагревателе есть специальный воздуховод, в нижней части, через который и осуществляется подача воздуха естественным путем. Для таких систем можно монтировать только горизонтальные дымоходы. Это металлические двухконтурные и керамические сэндвич трубы. Если конструкция предусматривает использование одного дымоотвода двумя нагревателями, то минимальная высота между врезками дымоходов для газовых котлов должна быть больше полуметра. Даже если нагреватели находятся на одном этаже.

Герметичные камеры горения берут воздух с улицы. Для этого разработан специальный дымоход, который называется коаксиальный. Размеры коаксиального дымохода для газового котла значительно меньше, чем обычного. Он являет собой металлическую трубу в трубе. По внутреннему контуру дым выходит на улицу, а по наружному поступает к котлу. Чтобы поддерживать циркуляцию в верхней части нагревателя установлен вентилятор. Такой дымоход можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально.

Нормы дымохода газового котла с герметичной камерой сгорания предусматривают установку индивидуального отвода для угарного газа. Нельзя в одну коаксиальную систему подсоединить два нагревателя.

Читайте также:  Монтаж электрического теплого пола в стяжку под плитку

Технические характеристики

Котловые трубы изготавливаются из коррозионностойких сталей, что обеспечивает им возможность безаварийной эксплуатации и дополнительного технического обслуживания в течение длительного периода. Технические характеристики труб для изготовления, монтажа и ремонта котлов и котельных установок должны полностью соответствовать техническим условиям 14-3-460-2003, 14-3р-55-2001 и обеспечивать безопасную работу котла при воздействии высокого давления и температуры.

Наружные диаметры горячедеформированных изделий находятся в пределах от 57 мм до 426 мм, при толщине стенки от 3,5 мм до 40 мм. Холодно деформированные имеют меньший диаметр, размер которого может быть от 10 мм до 76 мм, с толщиной стенки от 2,0 мм до 12,0 мм.

Необходимая длина котловых труб определяется заказчиком в зависимости от технологических потребностей и размеров котельной установки. Максимальная длина одной трубы может достигать 9 м.

Для моделей котлов, в устройстве которых применяются гнутые трубы, изготовитель по согласованию с заказчиком может поставлять наборы уже готовых трубных деталей. Такой способ поставки заготовительных материалов часто применяется на котельных заводах.

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.

Определение тяги

Для этого используют формулу:

  • где Н является высотой дымовой трубы, начиная от дымового отверстия в твердотопливном котле,
  • ρв представляет собой плотность воздуха,
  • ρг — это плотность угарных газов.

Формула расчета ρв является такой:

  • где ρну является плотностью воздуха при стандартных условиях (равняется 1,2932 кг/м³),
  • t является температурой наружной среды (лучше брать температуру +20 °С, поскольку является наихудшим условием работы).

Для определения ρг нужно воспользоваться специальными табличками. Их названием является «Значения плотности воздуха, которые приведены к рабочим условиям». Так, проще. Правда, для этого нужно найти среднюю температуру угарных газов в дымовой трубе.

Этот показатель рассчитывается так:

  • θ1 температура угарных газов на входе в трубу (этот показатель берется из технической документации),
  • θ2 является температурой дыма на выходе дымохода.

Вторую величину определяют так:

где B является коэффициентом, который зависит от материала дымохода. Имеет значение:

  • 0,85 для неизолированной металлической трубы;
  • 0,34 для изолированной металлической трубы;
  • 0,17 для кирпичного дымоотвода с толщиной 0,5 кирпича.

Q является мощностью твердотопливного котла.

Пример определения тяги для металлической изолированной трубы с длиной 10 м. Из твердотопливного котла выходят угарные газы с температурой 250 °С. Мощность котла на твердом топливе 40 кВт.

θср = (250+233)/2 = 241,5 °С.

При θср = 241,5 °С ρг = 0,6881 кг/м³.

ρв = 1,2932*273/(273+20) = 1,2049.

hc = 10*(1,2049-0,6881) = 5,168 мм. в. ст. В переводе на Па эта цифра составляет 50,66 Па.

Для твердотопливного котла с мощностью 40 кВт и диаметром дымохода 320 мм такая тяга является слишком большой. Поэтому нужно уменьшить длину дымовой трубы на 2-3 м. Диаметр 320 мм был взят из табличек некоторых производителей. Его размер является только ориентировочной цифрой.

О чем говорят СНиПы

Устройство дымопроводов для газовых котлов регулируется СНиП , а также ДБН

  1. Один котел – один дымоход. Запрещено совмещение, установка тройников и т.д.
  2. Продукты сгорания необходимо периодически вычищать, для этого оборудуются карманы с глубиной в 250 мм.
  3. Высота трубы не менее 5 метров.
  4. Возвышение труб над кровлей должно быть устроено с учетом  из СНиП .
  5. Диаметр дымоотводной трубы должен быть не меньше диаметра выхода трубы самого котла.
  6. Проверка и чистка системы осуществляется ежегодно перед отопительным сезоном.

При соблюдении всех требований во время монтажных работ, можете быть уверены в том, что вопросов у специалистов газовой службы к вам не будет. Холодными зимними вечерами ваша семья будет в тепле и безопасности.

Для чего нужны расчеты

Естественный воздухообмен, при котором продукты сгорания удаляются в атмосферу, происходит только в том случае, если дымоотводящая конструкция имеет правильную форму и размер.

Читайте также:  Варианты станков для изготовления топливных брикетов

При наличии препятствий – поворотов, углов, участков дымового канала с низкой пропускной способностью – дым может пойти в другом направлении, где его распространению ничто не будет мешать. При малой высоте трубы разница температур окажется недостаточной для образования тяги или появится ветровой подпор, который будет мешать дыму выходить из трубы, практически вгоняя его обратно.

Обратите внимание! Недочеты в устройстве дымохода приведут к тому, что тяга либо будет недостаточной для нормальной работы нагревательного прибора, либо появится обратная тяга и продукты горения топлива будут поступать в помещения, что может стать причиной отравления или пожара.

Однако, про размеры дымовой трубы нельзя сказать, что чем больше, тем лучше. Слишком длинный или широкий дымовой канал увеличит расходы на возведение дымохода. Печь или котел с таким дымоходом будет работать на износ в условиях избыточной тяги, сжигая топливо быстрее, чем это нужно для прогревания помещений. Полученное же при сжигании тепло будет частично улетать в трубу, отчего затраты на отопление увеличатся.

Поэтому чтобы тепловой агрегат работал эффективно и не ломался, важно точно рассчитать основные параметры дымохода, которые обеспечат оптимальный уровень тяги.

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:

  1. объем газа, который будет проходить по дымовой трубе за 1 час;
  2. площадь сечения дымовой трубы;
  3. 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

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.

Этапы

Подбор оптимальной по мощности и стоимости системы воздухообмена проходит пошагово. Порядок проектирования очень важен, так как от его соблюдения зависит эффективность работы конечного продукта:

  • Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или общественного здания, то предпочтение отдаётся механической вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если понадобится, то и с расчётом по вредностям.
  • Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от осветительных приборов и станков; испарения от станков; выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).
  • Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования – удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха. Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно которой подбирается оборудование.
  • Подбор оборудования. Производится по полученным параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку; температура и влажность внутри помещения; наличие вредных выбросов, подбираются вентустановки или готовые мультикомплексы. Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы, рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество воздуха.
Читайте также:  Водяной теплый пол своими руками: устройство, схема, материалы

Для чего нужны расчеты

Естественный воздухообмен, при котором продукты сгорания удаляются в атмосферу, происходит только в том случае, если дымоотводящая конструкция имеет правильную форму и размер.

При наличии препятствий – поворотов, углов, участков дымового канала с низкой пропускной способностью – дым может пойти в другом направлении, где его распространению ничто не будет мешать. При малой высоте трубы разница температур окажется недостаточной для образования тяги или появится ветровой подпор, который будет мешать дыму выходить из трубы, практически вгоняя его обратно.

Обратите внимание! Недочеты в устройстве дымохода приведут к тому, что тяга либо будет недостаточной для нормальной работы нагревательного прибора, либо появится обратная тяга и продукты горения топлива будут поступать в помещения, что может стать причиной отравления или пожара.

Однако, про размеры дымовой трубы нельзя сказать, что чем больше, тем лучше. Слишком длинный или широкий дымовой канал увеличит расходы на возведение дымохода. Печь или котел с таким дымоходом будет работать на износ в условиях избыточной тяги, сжигая топливо быстрее, чем это нужно для прогревания помещений. Полученное же при сжигании тепло будет частично улетать в трубу, отчего затраты на отопление увеличатся.

Диаметр дымохода для печи на дровах таблица: расчет по формулам

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.

Подпишитесь на наши Социальные сети