Главная задача дымовой трубы для котельной заключается в отводе дымовых газов от котлов в атмосферу и их распределении в этом пространстве. У нее также есть дополнительная функция: создание естественной тяги, обусловленной различием температур между внутренней частью топки и окружающей средой.
Мы ознакомим вас с различными типами дымовых каналов, систематизация которых основана на конструктивных особенностях и материалах труб. В нашем материале вы узнаете, как рассчитать геометрические характеристики на конкретном примере. Наши рекомендации помогут вам выбрать вид и размеры дымохода.
Виды дымовых труб
В больших котельных естественная тяга не всегда может обеспечить эффективное горение, поэтому здесь она создается принудительно с помощью дымовых насосов. Процесс сжигания и выброс его товаров в атмосферу должен наносить минимальный вред окружающей среде и исключать возможность возникновения аварийных ситуаций из-за давления в топках, превосходящего допустимые нормы.
Конструктивные особенности труб для котельных значительно отличаются как по типу несущей конструкции, так и по материалу производства. По первому критерию выделяются несколько типов труб.
Фото из Дымовая труба — важный конструктивный элемент котельной как для предприятия, так и для личного дома. Эффективность работы агрегата зависит от нее. Высоту и размеры дымового канала необходимо рассчитывать с высочайшей точностью, так как от габаритов канала зависит процесс сгорания топлива. Для обеспечения идеальной тяги важно считать розу ветров в данном регионе, барометрическое давление и средние данные о температуре воздуха. Конструкция дымовой трубы должна гарантировать полнейший отвод дымовых газов без вреда для владельцев и пользователей близко расположенных зданий и окружающей среды. Нужно продумать, предусмотреть и спроектировать средства и устройства для обслуживания дымовой трубы. При проектировании дымохода обязательно учитывается тип котла и вид горючего. Если используется комбинированный агрегат, трубу выбирают, руководствуясь безопасным отводом газов максимальной температуры. Пропускная способность дымовой трубы определяется с учетом объема товаров горения при максимальной нагрузке агрегата. Труба котельной является довольно высоким сооружением, подверженным воздействию природных причин. Конструкция проектируется таким образом, чтобы обеспечить устойчивость при сильных ветрах и защиту от ударов молний. Принципиальная составляющая оборудования котельной. Необходимость точных расчетов размеров трубы. Значение проектирования перед спец монтажом. Требования к конструкции дымовой трубы. Обеспечение возможности обслуживания. Соответствие дымоходной трубы типу котла. Правила определения пропускной возможности. Обеспечение устойчивости и молниезащита.
Самонесущие трубы котельных
Эти вертикальные конструкции могут быть одно- или многоствольными. Они отвлекают продукты сгорания от котельных и котлов.
Их применение допустимо независимо от вида топлива, но при соблюдении некоторых условий:
- Температура дымовых газов, проходящих по самонесущим трубам, не должна превосходить 350 градусов Цельсия.
- Продукты сгорания не должны быть химически агрессивными.
- Оптимальная снеговая нагрузка для самонесущих конструкций составляет 250 кг на квадратный сантиметр, ветровая – 30 кг на квадратный сантиметр в критериях II ветрового района.
Самонесущую трубу устанавливают на крыше, а внутри здания ее фиксируют. Ее конструктивные особенности позволяют просто транспортировать и монтировать на месте, так как она состоит из отдельных секций, представляющих собой трехслойные сандвич-трубы. К фундаменту сооружение прикрепляется с помощью анкеров.
Снутри трубы находится слой, изготовленный из прочной стали, устойчивой к веществам, выделяемым при сгорании. Внешний слой защищает от атмосферных воздействий.
Дымовые трубы для больших котельных чаще всего самонесущие. Это сооружение, построенное по индивидуальному проекту и имеющее собственную инфраструктуру.
Характеристики дымовых конструкций должны соответствовать требованиям, указанным в нормативных документах. Их расчет основан на таких факторах, как кол-во котлов, мощность и вид топлива. Обязательно должны учитываться нормы по выбросам в атмосферу. В некоторых случаях дымовые трубы оснащаются площадкой, лестницей, ревизионным люком и световым ограждением.
Колонные дымовые конструкции
Труба этого типа состоит из внешней обечайки из высокоуглеродистой стали и внутренних стволов различных диаметров из нержавеющей стали для отвода газов. Конструкция закрепляется в анкерной корзине, залитой в фундамент. Их может быть как один, так и несколько. Для предотвращения оседания конденсата употребляется термоизоляция.
Часть колонной трубы. Здесь в разрезе видно, что внутри размещено несколько стволов разных диаметров из нержавеющей стали.
Преимуществом такого конструктивного решения является продолжительный срок службы и вероятность подключения нескольких котлов. Толщину стали и марку выбирают в зависимости от температуры и агрессивности продуктов сгорания.
Поперечник каждого ствола может достигать полутора метров, а если общий газоход планируется использовать для нескольких котлов, нужен диаметр около 3 м. Чтобы предотвратить образование конденсата, стволы покрывают термоизоляцией.
Особенности околофасадных и фасадных дымопроводов
Околофасадные дымоходы устанавливаются для котельных, пристроенных к дому или встроенных в его конструкцию. Их крепят к стене здания с помощью креплений. Составляющими дымохода являются стволы и рама или анкерные крепления.
Ствол имеет три слоя: внутри – нержавеющая сталь, потом теплоизоляция и оцинкованная сталь. Эти трубы предназначены для котельных, где котлы работают на газе или жидком топливе.
Более часто фасадные трубы располагают вдоль наружной стены постройки. При выборе марки стали и толщины стены трубы учитывают химический состав отводимых газов и их температуру.
Околофасадные и фасадные трубы передают весовую нагрузку буквально через дополнительный нижний фундамент, а ветровую – через виброизолирующие крепления. Этот вид дымоотводов, с точки зрения вещественных затрат, является наиболее экономичным благодаря отсутствию несущих конструкций и прочного фундамента.
Модульная система, использованная при сотворении газоотводящих стволов, обеспечивает легкую замену поврежденных частей.
Трубы фермового типа
Эта металлоконструкция состоит из труб, закрепленных на крепкой самонесущей колонне фермового типа. Ферма, в свою очередь, фиксируется в анкерной корзине, залитой в фундамент. Дымопроводы фермового типа подходят для эксплуатации в регионах с высоким уровнем сейсмической активности.
Конструкция фермового типа включает от 1-го до шести стволов. Колонна изготовлена из трубного проката. Профильная труба может иметь квадратное или треугольное сечение, в зависимости от кол-ва стволов.
Чтобы предотвратить коррозию, газоотводы покрываются грунтовкой и затем окрашиваются.
Ствол для отвода газов состоит из модулей, имеющих три слоя:
Для антикоррозионного покрытия используются краски с высоким содержанием цинка. В некоторых конструкциях снутри колонны могут находиться лестницы и площадки, упрощающие обслуживание. Конструктивные элементы труб данного типа достаточно легкие, что облегчает их транспортировку и монтаж.
Мачтовые дымовые трубы
Центральным элементом мачтовой трубы является опорная башня – трех- или четырехмачтовая, к которой прикрепляются дымопроводы. Все узлы конструкции собираются на базе в виде бетонной подушки, начиная с нижней части и постепенно поднимаясь ввысь. При сборке используются заклепочные соединения или саморезы.
Опорная конструкция мачтовой трубы собрана из стальных профилей, соединенных меж собой раскосами и уголками. Своим основанием колонна опирается на фундамент, а фиксируется анкерными креплениями.
Как правило, отдельные элементы доставляются на место спец монтажа и собираются, как конструктор. Этот процесс занимает немного времени – всего несколько часов. По высоте дымопровод может достигать максимума в 28,5 м. Устойчивость дымоходу обеспечивают жесткие ребра – стальные оттяжки с сечением от 1,6 до 2 см. Они компенсируют деяние поперечных сил.
Материалы для строительства труб котельных
Системы для отвода дыма создаются из различных материалов — кирпича, стали, керамики, полимеров. Дымопровод из кирпича, возводимый над кирпичными печами и каминами, обладает высокой механической прочностью, отличной теплоемкостью и неплохой пожарной безопасностью.
Однако у этих конструкций также есть свои недостатки, поэтому в современном строительстве полностью кирпичные дымопроводы встречаются все реже. Нормативные документы ограничивают высоту кирпичных труб от 30 до 70 м, а диаметр — от 0,6 до 8 м.
На стенах кирпичной трубы с множеством выступов и углублений всегда оседает много конденсата и копоти, содержащей оксиды серы. Эти оксиды, вступая в реакцию с водой, образуют кислоты, которые энергично разрушают кирпич.
Неровности поверхности и сужение прохода вследствие нарастания слоя сажи приводят к понижению скорости прохождения дыма и могут вызвать нарушение тяги в дымоходном канале.
Керамические дымоходы более устойчивы к конденсату и наружным воздействиям, обладая высокой огнеупорностью. Однако такие системы имеют большой вес, так как внутри них находятся железные стержни, придающие дополнительную прочность. Это требует обязательного устройства отдельного фундамента и опор, что повышает трудозатратность и стоимость монтажа.
Полимерные дымоотводные трубы подходят для котельных с максимальной температурой 250 градусов Цельсия, при установке газовых колонок. Они легкие, гибкие и долговременные, но актуальны только для газового оборудования.
Системы для отвода дыма из нержавеющей стали – это сборка, состоящая из отдельных частей дымохода, соединенных между собой с помощью фасонных деталей: тройников, патрубков, дефлекторов, отводов. Железными дымовыми трубами чаще всего оснащают газовые котлы.
Монтаж такого дымохода можно выполнить и после окончания строительства здания в короткие сроки. Существует широкий ассортимент соединительных деталей, благодаря чему трубе можно придать всякую конфигурацию.
Модульный дымоход легко демонтируется и переносится в другое место. Преимуществом конструкции является ее маленькой вес, что позволяет обойтись без фундамента, а также высокая устойчивость к влаге и минимальное отложение копоти на внутренних стенах, что обеспечивает высокую скорость прохождения дымовых газов.
Санитарно-технические нормы разрешают применять стальные трубы для сотворения дымоходов высотой более 30 м, исключение возможно лишь в том случае, если за сутки расходуется мение 5 т многозольного топлива. Это связано с тем, что срок службы таких конструкций составляет 10 лет, а при использовании высокосернистого горючего он значительно сокращается.
Коаксиальные дымоходы, корпус которых выполнен из стального сплава, относятся к группе конструкций, с особенностями эксплуатации и специфичностью, с которыми рекомендуем ознакомиться.
Расчет параметров трубы
Для определения высоты и диаметра дымовой трубы для котельной нужно провести аэродинамический расчет конструкции. Диаметр зависит от мощности отдельных котлов или котельной в целом.
На процесс горения горючего и эффективное удаление дыма оказывает большое влияние тяга, для создания которой требуется постоянная подача воздуха в топку. Это может осуществляться как естественным, так и искусственным методом.
Если в систему встроен дымовой насос, то высота трубы не имеет решающего значения. Этот параметр важен в основном для учета вредных выбросов в атмосферу. Для определения самотяги нужно провести расчет как высоты, так и сечения трубы.
Определение высоты трубы при естественной тяге
Чтобы сделать нормальную естественную тягу, необходимо соблюсти условие равенства силы тяги и суммарного сопротивления, возникающего при движении дымовых газов по газоводным каналам котла и дымовой трубе. Обеспечить такую тягу можно при условии низкого газового сопротивления, когда высота трубы не превосходит 60 м.
Эта схема упростит процесс расчета основных параметров трубы для отвода продуктов сгорания хоть какого топлива в котельной.
Нормативные документы, регулирующие расположение и расчет дымовых труб по высоте, включают СНиП41-01-2003 и СП 7.13130.2009.
Также следует считать рекомендации, указанные в инструкции к котлу, в частности, следующие требования:
- От колосников до верхней точки трубы должно быть не мение 5 м.
- Над плоской кровлей без высокого ограждения труба должна подниматься не менее чем на 0,5 м.
- По отношению к высоте огораживания и конька крыши труба должна превышать их уровень на 0,5 м, если она находится в пределах полутора метров от этих конструкций.
- Когда дымопровод удален от парапета и конька на расстояние от 1,5 до 3 м, его верхняя точка должна совпадать с их уровнем по высоте.
При некорректно рассчитанной высоте дымохода могут возникнуть различные проблемы, главная из которых – воздушные завихрения или зона ветрового подпора. Сильные порывы ветра могут погасить пламя в топке.
При установке дымовой трубы следует считать конструкцию кровли, толщину кровельного пирога, расстояние до ограждающих элементов и конька, а также соблюдать правила пожарной защищенности (+)
Соблюдение правил пожарной безопасности также является обязательным условием при проектировании трубы котельной. Нужно изолировать конструкции, прилегающие к трубе.
Чтобы искры из вентиляционных отверстий на трубе не попадали на кровлю, выполненную из горючих материалов, высоту конструкции наращивают на 0,5 м. Труба котельной должна находиться на расстоянии не менее 2 м от высоких зданий и деревьев.
Высоту трубы определяют в зависимости от конструкции крыши. Если кровля многоуровневая, в расчете учитываются перепады высот, но база во всех случаях остается одной – высота конька (+)
Так как лучшая тяга возникает за счет разности между суммарной плотностью газов, уходящих в дымоход, и столбом воздуха снаружи, равным по высоте, расчет производится по формуле:
Высоту дымового канала можно самостоятельно вычислить по данной формуле. Все значения можно получить из документации, прилагаемой к отопительному оборудованию.
Расчет достаточно сложный, лучше, если его выполнят специалисты. Параметры, влияющие на высоту трубы:
- Коэффициент А характеризует метеорологические условия района.
- Мi – масса дымовых газов, проходящих через трубу за единицу времени.
- F – скорость, с которой оседают частички, образующиеся при горении.
- Спдкi и Сфi – показатели концентрации различных веществ в дымовом газе.
- V – объем газа.
- T – разница меж температурами воздуха, поступающего в трубу и выходящего из нее.
Если котельная размещена в пристройке к дому, последний становится помехой. В этом случае нужно, чтобы оголовок трубы находился выше зоны ветрового подпора. В противном случае отопительное оборудование не сумеет функционировать нормально.
Чтобы определить, на какую величину нужно увеличить трубу, нужно найти самую высшую точку на доме, провести через нее прямую, образующую угол 45 градусов с поверхностью земли. Место под этой линией будет зоной ветрового подпора, и дымоход должен располагаться выше этой зоны.
Вычисление поперечника трубы
Для расчета диаметра трубы применяется следующая формула:
S = m/(ρr х w),
где m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ρr — плотность воздуха в критериях работы, определяется по формуле: pв = pBну х 273⁄273 х tос. Здесь tо – температура воздуха снаружи, pBну – плотность воздуха в обычных условиях = 1,2932 кг/м3.
Таблица поможет определить значение плотности воздуха ρг в рабочих условиях без выполнения сложных вычислений. Значение плотности дымовых газов для упрощения расчетов принимается равным плотности воздуха (+)
Представим, в котле сгорает 50 кг твердого топлива за час, тогда за секунду это будет 50 : 3600 = 0,013888 кг. Скорость движения дымовых газов – 2 м за секунду. При температуре воздуха -4 градуса Цельсия плотность воздуха составляет 0,6881 кг на 1 куб. м. Тогда S = 0,013888 : (0,6881 х 2) = 0,010092 кв. м = 92 кв. см. Для круглого сечения d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 см.
Поперечник цилиндрического дымохода также можно рассчитать по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), где r — коэффициент, зависящий от типа применяемого топлива. Для угля это 0,03, для дров 0,045, для газа 0,016, для жидкого топлива — 0,024.
Выводы и полезное Video по теме
Видеоматериал с наглядной демонстрацией процесса расчета высоты дымового канала для обустройства котельной:
В этом Video автор делится своим опытом расчета и монтажа дымохода для котла на твердом топливе:
Еще одно Video, полезное для проектировщика-любителя:
Не имеет значения, на каком топливе работают котлы в котельной. В любом случае система отвода дымовых газов нужна. Главные требования, которым должны соответствовать дымоходные трубы — хорошая тяга и пропускная способность, а также соблюдение экологических норм.
Если у вас есть вопросы по спорным или неясным моментам, с которыми вы столкнулись при исследовании информации, или если вы хотите поделиться полезной информацией по теме статьи с посетителями сайта, пожалуйста, оставляйте комменты в блоке ниже.
