Главная задача дымохода заключается в выводе продуктов сгорания, дыма и угарных газов от теплогенерирующего оборудования, функционирующего на горючих видах топлива. Качественный и безопасный дымоход требуется как для домашних отопительных приборов по типу печей, каминов и котлов, так и для сложного промышленного оборудования, например, для городских котельных, различных производств.
И в случаях с домашними отопителями, и в случаях со сложными промышленными объектами, дымоход выступает в качестве важнейшего функционального элемента и требует грамотного расчета всех своих параметров. Только правильно спроектированный дымоход способен гарантировать безопасность здоровья и имущества людей. Вместе с тем, правильно спроектированная конструкция дымовой трубы оказывает влияние на тягу, которая необходима для горения топлива и правильной работы оборудования.
Главные параметры для расчета конструкции дымохода
При проектировании газохода любого назначения – как бытового, так и промышленного, рассчитывают следующие главные параметры трубы:
- высота
- сечение (диаметр)
- толщина изоляции
- вид материала
Расчет требуемого сечения дымохода
Начинать расчет дымовой трубы рекомендуется с диаметра, который влияет на то, какой именно объем дымовых газов может и будет выводиться наружу от отопительного оборудования. Важно понимать, что расчеты должны быть максимально точными. Так, диаметр меньше требуемого будет препятствовать полному выводу дыма, что может привести к задымлению помещений, пожару или выходу из строя теплогенерирующего оборудования.
Вместе с тем, увеличенный диаметр может создать проблемы с тягой, что повлияет на слишком быстрое горение топлива: тепловая энергия не будет успевать поступать в помещение и большое количество тепла будет в прямом смысле «уходить в трубу».
Расчет требуемого под конкретный отопительный прибор диаметра можно производить несколькими методами на основе:
- размеров, габаритов камеры сгорания отопительного прибора;
- площади, габаритов поддувала прибора;
- объема дымовых газов, формирующихся в процессе горения топлива в конкретно взятом отопительном приборе.
Последний метод является наиболее распространенным при расчете сечения газохода, так как требование удалять дымовые газы в том количестве, в котором они создаются в процессе горения топлива – является изначальной и самой главной функцией дымового канала.
Расчет диаметра газохода на основе вида топлива
Известно, что разное топливо производит разное количество дыма. Поэтому при проектировании специалисты всегда учитывают тот вид топлива, который планируется применять при использовании того или иного теплогенерирующего оборудования. Во время расчетов учитываются следующие характеристики конкретного топлива:
- калорийность, то есть объем тепловой энергии, которое выделяется при горении 1 кг топлива;
- средняя температура дыма на выходе из дымохода от того или иного вида топлива;
- средняя температура горения того или иного топлива;
- средняя влажность топлива;
- среднее время горения конкретного вида.
Зная описанные выше параметры конкретного топлива, на котором будет работать теплогенерирующее устройство, требуемый диаметр проектируемой дымовой трубы можно рассчитать по приведенной ниже формуле:
Vgч = Vуд × Мтч × (1 + Тд/273))
В данной формуле за Vgч берется искомый объем дымовых газов, который образуется в ходе горения топлива за час. Далее, за обозначение Vуд берется тот самый «удельный объем», то есть количество продуктов горения, которое имеет выбранный вид топлива. За обозначение Мтч берется масса одной закладки топлива, которая сгорает за один час. Рекомендуется находить точное соотношение массы одной закладки к тому времени, когда она полностью сгорает. Например, если в конкретную модель камина пользователь будет загружать 10 килограмм дров, которые будут полностью сгорать за 4 часа, то формула для расчета требуемого значения будет выглядеть следующим образом: Мтч = 10/4 = 2,5 килограмма в час.
Идем дальше. Обозначением Тд в указанной выше формуле выражают температуру дымовых газов уже на выходе из дымохода. Показатели температуры дыма на выходе можно найти в специальных таблицах: у каждого вида топлива своя температура дыма на выходе. Далее, цифрой 273 обозначают общепринятую константу, которую применяют для термодинамического расчета на основе шкалы Кельвина.
Чтобы узнать объем образующегося дыма за одну секунду, полученный результат следует поделить на 3600, используя следующую формулу: Vgс = Vgч / 3600
Для выявления требуемой площади, которой должен характеризоваться диаметр трубы для гарантированного прохождения всего объема дыма, при этом, с определенной скоростью, требуется выявить соотношение по формуле Sc = Vgс / Fд, в которой Sc обозначает площадь поперечной части дымового канала в квадратных метрах, а Fд обозначает скорость, с которой дым и газы движутся по каналу (метр в секунду).
Как рассчитать нужное сечение? Квадратное или круглое?
Во время проектирования газохода важно сразу определиться, какое сечение более предпочтительно для пользователя. Наиболее распространенными формами трубы являются квадрат и круг. Квадратные – это, как правило, кирпичные газоходы, которые сегодня все больше уходят в прошлое и почти не используются. Дело в том, что квадратные (как и прямоугольные) формы труб провоцируют образования дымовых завихрений в зонах углов, что способствует образованию сажи и конденсата на стенках, а также препятствуют максимально свободному движению дыма по каналу.
Сегодня самой оптимальной формой газохода является круглая или овальная: именно такое сечение имеют наиболее распространенные и востребованные на мировом рынке модульные «сэндвич» дымоходы из нержавеющей стали. Круглая форма внутреннего контура и гладкие стальные стенки не дают конденсату и саже оседать – «прикрепиться» к гладкой поверхности трубы очень сложно.
К тому же, за счет формы, для вывода дымовых газов получается использовать всю площадь внутреннего контура, что позволяет изготавливать стальные газоходы в довольно компактных габаритах. Описанные и многие другие эксплуатационные преимущества стальных дымоходов привели к тому, что ими загильзовывают (реставрируют) уже существующие кирпичные шахты удаления дыма квадратной или прямоугольной формы.
Расчет требуемой высоты газохода
При расчете требуемой высоты, или, если угодно – длины газохода, как правило, не используют сложные схемы. Во всяком случае, при проектировании обычных бытовых труб. Сложные формулы при расчетах используются инженерами при создании проектов промышленных дымоходов, взаимодействующих с высокими мощностями оборудования и большими объемами и скоростями выхода дымовых газов.
Когда речь идет о бытовых дымовых каналах для подключения домашнего теплогенерирующего оборудования, специалисты монтажных бригад, как и сами домовладельцы, пользуются установленными нормами, согласно которым дымоход для отвода продуктов сгорания от приборов на твердом горючем топливе должен иметь высоту в минимум 5 метров. Рассчитывать данную величину следует, начиная от патрубка выхода (подключения) газохода к отопительному прибору и до самого верхнего края дымохода. При этом, флюгарки, зонт и дефлектор, если они предусмотрены в конструкции дымовой трассы, не учитываются в общей высоте канала.
Внимание! При расчете высоты дымохода следует учитывать именно разницу высот, а не общую продолжительность (длину) канала.
Такой подход объясняется тем, что конструкция газохода может включать, и, как правило, включает в себя наклонные или горизонтальные участки, которые не могут быть учтены как высота.
При расчете высоты газохода руководствуются не только минимальным значением, но и другими факторами, влияющими на высоту, которая может значительно превышать стандартные пять метров. Требуемая высота дымохода основывается также на:
- особенностях планировки и конструктива дома, в точности, его высотности;
- расположении окончания, оголовка дымохода относительно соседних зданий и даже деревьев, а также кровли.
Согласно правилам пожарной и эксплуатационной безопасности, окончание трубы ни в коем случае не должно находиться в зоне так называемого ветрового подпора. При нарушении этих рекомендаций, дымовой канал и его работа, также, как и тяга, будут сильно зависеть от движения, скорости и направления ветра, что может сильно усложнить использование теплогенерирующего прибора, подключенного к дымоходу и даже спровоцировать «опрокидывание» тяги на обратную.
Стандартные правила при расчете высоты газохода
В процессе расчета требуемой высоты будущего дымового канала бытового применения, следует руководствоваться следующими правилами и рекомендациями, соблюдение которых обеспечит оптимальный уровень безопасности и тепловой производительности оборудования.
- Обрез, оголовок дымохода должен быть расположен минимум на 500 миллиметров от кровли, притом, как плоской, так и наклонной;
- Если кровля дома характеризуется сложным конструктивом, или соседствует с иными объектами – домами, пристройками, близко расположенными деревьями, то определять зону подпора ветра следует с помощью линии, которую проводят под 45-градусным углом. Оголовок трубы должен иметь высоту в 500 миллиметром над этой линией;
- В случаях, когда крыша имеет наклонную конструкцию, высота кровельного участка дымохода будет зависеть от того, насколько она удалена от самой верхней точки – конька крыши. Например:
- если расстояние от конька до дымохода составляет до 1500 миллиметров, то высота кровельного участка трубы должна составлять не менее 500 миллиметров;
- если расстояние от конька до дымохода составляет от 1500 миллиметров до порядка 3000 миллиметров, то оголовок дымохода следует делать высотой не ниже конька;
- если расстояние от конька до дымохода составляет более 3000 миллиметров, то высоту кровельного участка дымохода следует рассчитывать, исходя из линии, которую надо провести через верхнюю зону конька крыши под следующим углом: -10 градусов, которые берутся от горизонтали.
Совет: во время расчета высоты и конструкции дымового канала, рекомендуется рассмотреть дополнительную комплектацию кровельного участка трубы для снижения воздействия ветра на тягу. Для этого используются такие комплектующие, как дефлекторы, колпаки, флюгарки. Довольно полезным для повышения уровня безопасности элементом является искрогаситель.
Расчет оптимальной тяги при проектировании газохода
Преимущественное большинство отопительных изделий работают в связке с дымоходом по принципу естественной, натуральной тяги, которую, собственно, создает сам дымоход. Конечно, если правильно рассчитаны его параметры. Не будет лишним во время проектирования газохода сделать расчеты для выявления силы тяги, чтобы убедиться в том, что параметры дымохода будут ее обеспечивать.
Тягой называют разницу в давлениях внешнего воздуха и горячего дыма в газоходе. Движение продуктов сгорания в трубе провоцируется как раз таки этим давлением. Принято считать, что оптимальная работа газохода достигается при разнице как минимум в 4 Паскаля на метр между давлением горячего дыма и внешнего воздуха. Таким образом, для минимальной высоты газохода в 5 метров уровень тяги должен выражаться в минимум 20 Паскалей, что обеспечит как оптимальный отвод продуктов сгорания, так и приток требуемого количества воздуха для горения дров или иного топлива.
Факторы, влияющие на расчет газохода
При расчете дымового канала наиболее важными параметрами являются диаметр и высота будущего газохода. Но на общую конструкцию трассы дымоудаления влияют и многие другие параметры, например, самого строения. Так, при расчете требуемой конструкции газохода учитывают:
- количество этажей в доме;
- материалы, из которых построено здание;
- предпочтительный метод расположения газохода: внутри дома или снаружи, по фасаду;
- толщина перекрытий, полов и стен
Последние характеристики требуется знать для того, чтобы понимать, будет ли газоход проходить через стены и потолок, и каким именно образом он это будет делать.
Внимание! При проходе газохода через стены, перекрытия пола и потолка, а также кровлю, необходимо обеспечивать надежную теплоизоляцию данных участков! Стенки газохода могут нагреваться до высоких температур, поэтому теплоизоляция участков трубы, имеющих контакт с конструктивными элементами дома, обеспечит последним надежную защиту от нагрева и возгорания.
В тех случаях, когда выбор сделан в пользу стального модульного дымохода, стоит определиться с:
- Каким «путем» дымовая трасса будет идти по дому или иному строению?
- Сколько поворотов и отводов будет иметь трасса?
- Какие нужные дополнительные элементы и комплектующие для газохода?
- Будут ли у дымохода горизонтальные или наклонные участки и в каком количестве?
Совет. Специалисты рекомендуют по возможности минимизировать количество наклонных и особенно горизонтальных участков. Чем более прямой и вертикальной будет труба, тем оптимальное будут показатели тяги и реже потребуются работы по чистке и профилактике дымового канала.
Тем не менее, различные конфигурации трасс дымоудаления сегодня более чем возможны, ведь планировки домов и места расположения отопительных приборов существуют самые разные. Самый действенный метод правильно рассчитать газоход под конкретные цели и отопительные задачи – это обратиться к специалистам.
Расчет газохода самостоятельно или силами профессионалов?
Желание пользователей сэкономить на услугах инженеров-проектировщиков абсолютно понятно и логично. С тем лишь уточнением, что дымоход – очень неудачная область для экономии, так как данные изделия являются источником пожарной опасности, и малейший просчет в расчетах может привести к поломке теплогенерирующего оборудования и необходимости дополнительных трат – это минимум. При печальных вариантах самостоятельное проектирование и установка дымового канала может привести к пожару, утрате имущества, здоровья и жизни. Поэтому:
Внимание! Расчет всех требуемых параметров системы дымоудаления, конструкции, протяженности, длины и высоты газохода настоятельно рекомендуется осуществлять с привлечением компетентных специалистов!
Услуги профессионалов стоят вполне доступных денег и гарантируют максимальный уровень пожарной безопасности. Более того, профессионально произведенные расчеты помогут организовать работу системы отопления и дымоудаления в комплексе на высоком уровне: теплотехнические характеристики работы теплогенерирующего прибора и подключенного к нему дымохода будут гарантировать пользователю комфортный и экономный режим работы на долгие годы. Ведь профессионалы не только осуществят расчет дымохода по базовым параметрам и нормам, но также учтут индивидуальные нюансы и особенности именно вашего дома, оборудования и отопительных задач.
