Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: формулы и примеры

alexxlab | 26.07.1993 | 0 | Разное

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: формулы и примеры

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.

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:

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.

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 м³/с. Это – скорость движения газов в трубе. Сечение трубы вычисляем уже по такой формуле:

F = π∙d²/4

И полученное значение определяют в м². 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.

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:

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:

1. Не меньше, чем 1,2 метра над плоской кровлей.
2. Не меньше, чем 50 см над коньком кровли, если труба расположена до 1,5 метра от конька.
3. Не ниже уровня конька, если труба расположена от 1,5 до 3 м от конька.
4. 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:

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.

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?

---

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

методика расчета тяги, высоты при естественной тяге, диаметра устья

Содержание:

Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения
– Вычисление аэродинамических показателей
– Размер конструкции по высоте
– Показатели прочности и устойчивости трубы
– Тепловые расчеты
Расчет размеров бытовой дымовой трубы

Проектирование любой котельной промышленного или бытового назначения предполагает монтаж одной дымоходной трубы для всего оборудования. Самым важным моментом при составлении проекта являются расчеты аэродинамических параметров дымовой трубы.

Трубная конструкция может быть кирпичной, стеклопластиковой или железобетонной. Сталь для ее изготовления используются только в том случае, если подобный выбор оправдывается технической и экономической выгодой.

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.

Расчет размеров бытовой дымовой трубы

Важный параметр бытового устройства для отвода вредных продуктов сгорания топлива – это диаметр устья дымовой трубы, то есть размер ее верхней части. Для определения значений этого показателя не нужно выполнять сложных расчетов, достаточно учесть некоторые данные и выполнить расчеты по несложной схеме.

При известном количестве сжигаемого топлива по специальной формуле можно определить объем входящих в трубу газов.

Зная, с какой скоростью газы передвигаются по трубе, можно вычислить площадь ее сечения. А воспользовавшись формулой определения площади круга, не сложно найти наружный диаметр трубы.

Основное значение имеет мощность котла, другими словами, какое количество топлива может сгорать за час в определенном устройстве. Такие данные обязательно указывает производитель в паспорте оборудования.

Другие данные для бытовых конструкций, необходимые для выполнения расчетов, имеют примерно одинаковое значение:

• Температурные показатели входящих в трубу газов – 150-200⁰С.
• Скорость движения газов по дымоходу – 2 м/с и более.
• Размер по высоте дымовой трубы на бытовой котельной должен быть не менее 5 метров от колосника. Эта величина контролируется Санитарными Нормами и Правилами.
• Естественный напор отводимого газа – не менее 4 Па на 1 метр.

В некоторых случаях возникает необходимость произведение расчета тяги дымовой трубы. Эта величина определяется произведением высоты сооружения на разность между плотностью воздуха и аналогичным параметром дымового газа.

Зная количество сжигаемого топлива, рассчитывается мощность котла или другого оборудования.

Принимая во внимание определенное значение теплового коэффициента, высчитывают тепловые потери трубы на 1 метр.

На основании постоянных значений и полученных результатов вычисляют значение естественного напора выходящего газа.

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что методика расчета дымовой трубы и бытового, и промышленного назначения позволяет определить важные параметры возводимой конструкции.

Как определить высоту дымохода твердотопливной трубы класса А над линией крыши

Автор: Шон Саммерс, Национальный институт каминов (NFI) Сертифицированный техник Master Hearth — WoodStovePro.com

Вопросов об этом правиле возникает много , и, кажется, есть много путаницы по этому поводу. К счастью, этот стандарт на самом деле довольно прост. В большинстве случаев, имея всего две части информации, вы можете рассчитать высоту дымохода на бумаге, даже не взбираясь на крышу.

Во-первых, вам нужно знать уклон вашей крыши. Уклон крыши легко рассчитывается, и если вы не знаете, как это сделать, прочитайте мою статью Понимание и расчет уклона крыши . Кроме того, вам понадобится расстояние по горизонтали между вершиной и краем высокой стороны трубы (см. рис. 1), где вы планируете проникновение через крышу. Мы рассмотрим математику чуть ниже; сначала давайте рассмотрим правило 10 и 2 (см. рис. 2).

Большинство производителей дровяных печей и заводских каминов (и местные строительные нормы и правила) требуют, чтобы «дымоход должен выступать не менее чем на 2 фута над любой частью любой конструкции в пределах 10 футов (по горизонтали) и должен возвышаться не менее чем на 3 фута над самой высокой точкой выхода на крышу».**

Имейте в виду, что как правило, это минимальная высота дымохода для всей системы (обычно 15 футов, которая иногда включает соединительную трубу), которая может повлиять на конечную высоту вашей дымоходной системы. На необходимую высоту дымохода могут влиять и другие факторы, такие как «эффект дымовой трубы» и большая высота над уровнем моря. «Возможно, потребуется увеличить высоту дымохода на 2–3 % на каждые 1000 футов высоты».** Хотя дополнительная высота обычно соответствует большей тяге, существует момент, когда система может стать слишком длинной и может возникнуть чрезмерная тяга, вызывающая повышенный расход топлива, повышение температуры горения и повреждение прибора.

А теперь урок математики. Шаг крыши выражается как отношение подъема к пробегу. Подъем – это длина, выраженная в дюймах, на которую линия крыши поднимается вверх на 12-дюймовое горизонтальное расстояние, известное как пробег. Например, общий шаг 4/12 будет означать, что на каждые 12 дюймов пробега крыша поднимается на 4 дюйма. Таким образом, если правило 10 футов, 2 футов требует, чтобы мы измеряли 10 футов до ближайшей линии крыши или конструкции, то мы можем использовать подъем для расчета требуемой высоты. Вернемся к нашему примеру: при длине в 10 футов крыша поднимется на 40 дюймов. Кроме того, по нашему правилу нам нужно добавить 2 фута или 24 дюйма, что даст нам общую высоту 64 дюйма. Итак, возьмите максимальное значение ската вашей крыши и умножьте его на 10, затем добавьте 24, обратите внимание на пример 1. Если расчетная требуемая высота падает ниже 36 дюймов (3 фута), то, согласно нашему правилу, она должна быть не менее 3 фута на высокой стороне проходки трубы.

Одно только это вычисление из Примера 1 даст вам твердую рабочую высоту, но если вы находитесь близко к своему пику, у вас может быть больше высоты трубы, чем вам на самом деле нужно. Если вы можете измерить горизонтальное расстояние между пиком и краем высокой стороны трубы, где вы планируете проникновение через крышу, вы можете использовать это для расчета своей высоты относительно козырька крыши или линии конька. Часто вы можете измерить это изнутри помещения, где вы планируете установить печь, или внутри чердачного помещения. Многие люди ошибочно думают, что труба всегда должна быть на 2 фута выше козырька крыши.

Давайте рассмотрим пару примеров. Вы находитесь близко к карнизу и обнаруживаете, что ваше измерение составляет 18 футов от пика до проникновения на шаг 4/12 (см. Рисунок 3). За 18 футов бега у вас будет подъем на 72 дюйма. Если предыдущий расчет дает требуемую высоту 64 дюйма, мы видим, что верхняя часть трубы не будет возвышаться над козырьком крыши, но все равно будет соответствовать требованиям правила. Для следующего примера у вас более короткая высота дымохода. Если ваше пиковое расстояние до проникновения составляет 7 футов, у вас будет подъем на 28 дюймов. Согласно правилу 10 и 2, как только вы окажетесь на уровне пика, вам нужно быть всего на 2 фута выше него. Таким образом, 28 дюймов плюс 24 дюйма — это высота дымохода всего 52 дюйма. Это уменьшает фактическую требуемую высоту на 12 дюймов по сравнению с нашим предыдущим расчетом в 64 дюйма.

Обратите внимание, что это правило обычно не распространяется на пеллетные и газоотводные системы. Надеюсь, эта статья помогла вам понять правило 10 и 2, но если у вас остались вопросы, оставьте комментарий или отправьте нам электронное письмо. Мы всегда рады помочь.

*Этот пост предназначен для использования в качестве руководства, поэтому всегда сверяйтесь с руководством пользователя устройства и местными нормами, прежде чем планировать свою систему.

**Справочное руководство по системе дровяного очага. Образовательный фонд очага. декабрь 2002 г. стр. 92

Размер дымохода

Мощность дымохода зависит от потенциальной тяги дымохода – разницы давлений, создаваемой разницей температуры воздуха внутри и снаружи и высотой дымохода – и площади дымохода.

Разность давлений в дымоходе вытягивает воздух и топливный газ из котла или камина через дымоход и из здания.

Тяга в дымоходе

Разность давлений или тяга в дымоходе может быть выражена как:

dp _ch = h (ρ _o – ρ _i ) a _g          (1)

where

dp _ch = Драк под давлением в дымоходе (PA)

H = Высота дымовой трубы (M)

ρ _O = окружающая внешняя плотность воздуха (кг/м ³ )

5555555555555551 гг.

ρ _I = Внутренняя плотность дымоходов воздуха (кг/м ³ )

A _G = ускорение гравита Gas Law states that  

ρ _o  T _o = ρ _i T _i              

or

ρ _i = ρ _o T _o / Т _I (2)

, где

T = T + 273 = абсолютная температура (K)

, где

T = температура (° C)

9000- ( 1) В качестве альтернативы можно выразить:

DP _CH = H ( ρ _O – ρ _O 50 ρ _O 59 ρ _O 59 ρ _O . 0046 / T _i ) a _g             

or 

dp _ch =  h ρ _O ( 1 – T _O / T _I ) A _G ) A _G ) A _G ) A _G ) A0051   (3)

Пример – Тяга дымохода

Дымоход высотой 20 м работает при температуре дымовых газов 200 °C (473 K) . Наружная температура составляет 0 °C (273 K) . Плотность наружного воздуха 1,292 кг/м ³ .

Проект в дымоходе можно рассчитать с (3) как

DP _Ch = (20 м) (1,292 кг/м (1,292 кг/м (1,292 кг/м 0087 3 ) ( 1 – (273 K) /  (473 K) ) (9. 81 m/s ² )

       = 107 Pa

Chimney Draft Calculator

h – height of chimney (m)

ρ _o – density outside air (kg/m ³ )

t _i – температура внутри дымохода ( ^O C)

T _O – Внешняя температура воздуха ( ^O C )

Draft Draft Draft Draft Draft Draft

• . скорость воздуха и дымовых газов в меньшей топке не должна превышать 2 м/с . Расчетные скорости больших печей не должны превышать 10 м/с .

  Требуемая площадь дымохода может быть рассчитана как

  a = Q / V (3)

  , где

  A = площадь поперечного сечения Chimney (M ² )

  Q = объем полет. При температуре дымохода (M ³ /S)

  V = скорость (м /с)

  В целом 1 кВт Тепла в котле требует 1100 мм ² из зоны Чимни.