Выполнение расчетов высоты дымовой трубы при реконструкции

В суровом уральском климате каждое жилое или промышленное помещение нуждается в оптимальных системах отопления и вентиляции. При этом безопасность и комфорт человека обусловлены качеством отвода дыма и сопутствующих элементов горения, опасных для здоровья. Важной частью проектирования подобных систем считается выполнение расчетов высоты дымовой трубы.

Произвести расчет оптимальной высоты дымохода для физических и юридических лиц в Челябинске Вам поможет компания «Адитум».

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы – мероприятия, позволяющие обезопасить в дальнейшем помещение от несчастных случаев, а также, что имеет первостепенное значение, защитить людей, находящихся в нем. Проектирование и установка каждого элемента дымоотвода и акустический расчет выполняются при строгом соблюдении правил, установленных в СНиП от 1991 года. Неизменным этапом этого процесса остается разработка и согласование проекта предельно допустимых выбросов.

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы выполняется для различных типов помещений

Среди самых распространенных можно выделить:

жилой дом,
газовую котельную,
ТЭЦ,
промышленный объект,
сельскохозяйственный объект.

Возможно также выполнение расчетов высоты дымовой трубы при реконструкции здания или помещения.

Компания “Адитум” поможет сделать Ваш дом и место работы максимально безопасным.
Цена на перечисленные услуги рассчитывается индивидуально для каждого проекта.

Дымоходному каналу при изготовлении камина или печи уделяется большое внимание, так как от этого элемента зависит, насколько эффективно будет функционировать вся система. При этом одной из основных задач является выполнение расчетов высоты дымовой трубы и ее сечения. Данные параметры определяют условия оптимальной тяги в зависимости от типа отопительного прибора и прочих параметров. Сегодня мы поговорим о том, как выполняются подобные расчеты. При этом не призываем выполнять их самостоятельно, так как без практики никакая теория не может гарантировать качественного результата — однако новые знания никому не повредят.

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы

Для чего требуется вычислять высоту дымохода

Причин, по которым мы производим расчеты высоты дымовой трубы, несколько.

Когда этот параметр подобран верно, в значительной степени увеличивается коэффициент полезного действия используемого отопительного прибора

Нюансы воздействия на дымоход ветра, высоких густых деревьев и стен

Хорошая тяга у дымохода

Допустимые возвышения дымохода над строениями

Цены на сэндвич-дымоходы

Как самому рассчитать высоту трубы

Далее будет приведена методика самостоятельного расчета — ориентирована она на СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Согласно этому документу мы располагаем следующими сведениями:

минимальная высота дымовой трубы, которая считается от оголовка до колосника, составляет 5 м;
оптимальная же высота должна быть 6 м.

Проход круглой трубы через кровлю

Однако эти данные ничего абсолютно не говорят о том, какой параметр выбрать в конкретном случае, под конкретное оборудование. Поэтому специалисты пользуются следующей формулой.

Формула расчета высоты трубы

Ориентируясь на представленную формулу, выведем основные параметры, которые необходимы для точных расчетов.

А – метеорологические условия окружающей местности. Имеется в виду некоторый коэффициент, который уже рассчитан профессионалами и представлен в описательных документах. Например, для северных регионов установлено значение этого параметра в 160.
Mi – это масса веществ, проходящих через дымовую трубу за определенную единицу времени. Этот параметр можно узнать из документации, прилагаемой к отопительному прибору.
F – скорость оседания частиц, которые образуются во время горения топлива. Этот показатель можно найти в нормативных документах по используемому типу топлива. В качестве примера возьмем дрова и электрический нагреватель. В первом случае рассчитано значение в 25 единиц, а во втором – 1.
(Спдкi и Сфi) – концентрация разных веществ в газе, который необходимо вывести. Оба показателя также берутся из инструкции, прилагаемой к отопительному оборудованию.
V – объем отводимого газа.
Т – температурная разница между поступающим воздухом и газом на выходе из трубы.

Вычисление высоты дымохода

Высота дымохода над крышей тоже очень важный параметр. Он определяется, исходя из формы крыши – все данные также взяты из приведенного выше СНиП.

Плоская крыша здания

Если крыша у строения плоская, то высота трубы определяется так.

Таблица. Высота трубы для плоской кровли.

Условия	Установленная высота над кровлей
У крыши отсутствуют парапеты и прочие установленные устройства.	120 см.
На крыше присутствуют защитные бордюры и прочее оборудование.	К максимальной высоте установленного оборудования прибавляется 1 м.
На крыше установлена вентиляционная труба.	Высота дымохода на 50 см должна быть больше высоты вентиляционной трубы. При этом расстояние между ними минимально должно составить 5 м.

Высота дымохода на плоской крыше

Если крыша у вас скатная, то на высоту дымохода будет влиять его расположение относительно конька крыши – имеется в виду удаленность (расстояние между ними).

Таблица. Высота трубы для скатной кровли.

Условия	Установленная высота над кровлей
Расстояние от конька до дымовой трубы составляет 1,5 м или меньше.	Минимальная высота берется 50 см.
Расстояние составляет 1,5-3 м.	Высота дымохода устанавливается по самой высокой точке крыши.
Расстояние более 3 м.	В этом случае необходимо замерить угол между горизонтальной линией, проведенной по уровню конька и верхней точкой дымохода – он должен составить ровно 10 градусов.

Минимальная высота дымохода должна всегда быть 5 м

Также на высоту дымохода над коньком могут повлиять сторонние факторы, такие как расположенные в непосредственной близости строения и высокие деревья. Наличие таких помех образует зону ветрового подпора. В этой зоне практически невозможно обустроить хорошую тягу, которой будет достаточно для нормальной работы отопительного прибора. Чтобы выйти из этой ветровой зоны, требуется увеличить высоту дымовой трубы минимум на 50 см.

Для обеспечения стабильной тяги важно, чтобы оголовок трубы на крыше имел достаточную высоту относительно конька и не попадал в зону ветрового подпора

Аналогичная ситуация будет, если расположить отопительное оборудование в низком подсобном помещении, пристроенном к дому или расположенному в непосредственной близости. Оба варианта показаны на схеме выше.

Цены на различные виды кровельных коньков

Калькулятор расчета высоты конька

Конек – важная часть стропильной системы

Расчет сечения дымовой трубы

Итак, с высотой мы определились, теперь поговорим про сечение, ведь оба показателя неразрывно связаны друг с другом.

Расчет сечения дымовой трубы

Чтобы приступать к расчетам тяги, определяемся с диаметром. Если говорить про математические расчеты, то они слишком сложны, чтобы пытаться их выполнить без соответствующей подготовки. Поэтому будем ориентироваться на рекомендации специалистов, сильно не углубляясь в дебри.

Мощность отопительного оборудования не превышает 3,5 кВт — будет достаточно дымохода с сечением сторон 14х14 см.
Если отопительный котел имеет мощность от 4 до 5 кВт, сечение будет уже большим – 14х20 см.
При значениях мощности от 5 до 7 кВт, сечение выбирается не меньше 14х27 см.

Дымоход для твердотопливного котла

Сразу уточняем, что приведенные значения являются минимально возможными.

Совет! Использовать приведенные рекомендации вы можете только в том случае, когда вам известна мощность прибора, что и не удивительно. При отсутствии этих данных, как ни крути, придется выполнять расчеты.

Отношение площади проходного сечения дымовой трубы к площади портала камина

Давайте попробуем разобраться с основными принципами таких вычислений. Для работы вам потребуется узнать следующие данные.

Количество топлива, которое сгорает в приборе за 1 час использования – можно выполнить эксперимент или все же отыскать технические характеристики (В).
Объем газов, выделяемых при сгорании топлива – это значение можно узнать из различных сводных таблиц, согласно виду топлива (V).
Температура газа на входе в дымовую трубу. Чаще всего это значение колеблется в пределах 150-200 градусов по Цельсию(t). Для бытовых печей в расчетах берется меньшее значение из указанного диапазона, хотя по факту оно может составлять и 130, и 120 градусов, но никак не ниже, иначе на выходе из дымовой трубы появится точка росы, и будет образовываться конденсат.

Схема газового котла и температура дымовых газов

Процесс отвода продуктов горения

Из всего перечисленного основным параметром является количество топлива, поэтому без этого знания точных результатов расчетов вы получить не сможете. Остальные, указанные в списке значения, для всех котлов примерно одинаковые, поэтому решающей роли они не играют.

Теперь, когда мы знаем, что требуется для расчетов, давайте попробуем их самостоятельно выполнить. Для этого следует запомнить, что тяга в дымоходе – это ни что иное, как разность плотностей выходящего газа и воздуха, умноженная на высоту конструкции. То есть отсюда и берется тот факт, что объем сгоревшего топлива напрямую влияет на диаметр конструкции.

Почему важно проверять тягу в дымоходе?

Итак, все расчеты выполняются в следующей последовательности.

Мы знаем, какова мощность отопительного оборудования. По этим данным мы можем точно определить объем газа, входящего в систему: Vг = BхVх(1+t/273)/360, (в м³/сек).
Также нам известна скорость движения газа по дымоходу. Этот параметр поможет нам определить площадь сечения трубы: (F=πхd²/4)=S (в м²).
Если вы помните школьный курс геометрии, то наверняка знаете, что существует формула расчета площади круга, при помощи которой мы сможем легко определить диаметр трубы: dт=√4хBхVх(1+t/273)/πхωх360 (в метрах).

Теперь проведем пробный расчет по указанному алгоритму для дымовой трубы бытового назначения. Предположим, что в камере сгорания, на колоснике, может за час сгореть 10 кг топлива (максимальное значение). В качестве топлива выступают дрова, влажность которых составляет 25%. При сгорании этого топлива будет выделено 10 м³/кг газа. Все необходимые данные у нас имеются, так что можем приступать.

Итак, сначала находим объем газа на входе: Vг = 10х10х(1+150/273)/360 = 0,043 м³/сек.
Находим площадь сечения трубы, достаточную для отведения такого объема газа: S = (4х0,043)/3,14х2 = 0,027 м 2 .
И берем формулу расчета диаметра, подставляя в нее полученные значения: √4х0,34х0.043х(1+150/273)/3,14х10х360=0,165 м.

Расчет сечения и высоты дымохода

Отлично, нам известен диаметр, теперь мы можем переходить к расчету тяги дымохода.

Также нам понадобится значение мощности – находим его по установленным коэффициентам и знанию, что за час сгорает 10 кг топлива: Q = 10х3300х1,16 = 38,28 кВт.
Далее находится значение теплопотери трубы на 1 метр длины. Используем для этого показатель теплопотери трубы на 1 метр ее длины, метраж и фактические теплопотери: 0,34/0,196 = 1,73 градуса потерь на метр.
Нам известно, что минимальная длина трубы составляет 5 метров. Убираем отсюда два метра высоты самой печи и остается 3 м чистого дымохода. Рассчитываем падение температуры газов, проходящих по этому участку: 150 – (1,73х3) = 144,8 градусов – температура газов на выходе из трубы.
Берем за основу показатели плотности при нулевой температуре 1,2932 и при полученных 144,8 градусов – 0,8452, получаем естественный напор газов в 1,34 ммН2О. Такая тяга обеспечит хорошее горение дров в топке.

Конечно, данные расчеты могут показаться очень сложными, тем более что мы не стали углубляться во многие подформулы, получая некоторые коэффициенты. Но если разобраться, все становится понятным. При этом напомним, что браться за такие расчеты лучше мастеру, а информацию мы предоставляем для общего ознакомления.

Цены на дефлекторы для дымоходов

Видео — Как рассчитать высоту дымохода

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.

Содержание

Расположение дымохода и направление ветра: как не допустить завихрений

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.

Вот почему так важно рассчитать высоту дымоходной трубы максимально точно, в особенности учитывая направление действующих на местности ветров:

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:

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

Идем дальше. Какие дымоходы сегодня устанавливают чаще всего? Это кирпичные, керамические и из изолированной и неизолированной стали.

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:

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 Н₂О, 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:

Расположение выхода дымохода из дома

Существуют также свои правила монтажа дымохода через крышу и стену. Вот пример монтажа трубы прямо через кровлю:

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.

Немного по-другому происходит монтаж дымохода через стену дома или бани:

Отметим, что печи к дымоходам следует присоединять при помощи дымоходных труб длиной не более 0,4 м.

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?