Основная функция, которую должна выполнять дымовая труба для котельной — отводить в атмосферу дымовые газы от котлов и рассеивать их в этом пространстве. Есть у нее и дополнительная функция: они должны создавать естественную тягу, возникающую в результате разницы между температурой в топке и снаружи.
Мы познакомим вас с разновидностями дымовых каналов, классификация которых производится на базе конструктивных особенностей и материала труб. У нас вы узнаете, как производится расчет геометрических параметров на конкретном примере. Наши советы помогут определиться с видом и размерами дымохода.
Типы дымовых труб
В больших котельных естественная тяга не может обеспечить полноценное горение, здесь ее создают принудительно при помощи дымовых насосов. Процесс горения и сброс его продуктов в атмосферу должен приносить как можно меньше вреда окружающей среде и не вызывать аварийных ситуаций в результате возникновения в топках давления, превышающего норму.
Конструкционно трубы для котельных очень отличаются друг от друга и по виду несущей конструкции, и по материалу изготовления. По первому признаку выделяют несколько типов труб.
Важная составляющая оборудования котельной
Необходимость точных расчетов габаритов трубы
Значимость проектирования перед монтажом
Требования к конструкции дымовой трубы
Обеспечение возможности обслуживания
Соответствие дымоходной трубы типу котла
Правила определения пропускной способности
Обеспечение устойчивости и молниезащита
Самонесущие трубы котельных
Такие вертикальные конструкции бывают одно- или многоствольными. Они отводят продукты сгорания от котельных и котлов.
Используют их независимо от вида топлива, но при соблюдении некоторых требований:
- Температура дымовых газов, проходящих по самонесущим трубам, не должна превышать 350 градусов С.
- Продукты сгорания не должны быть химически агрессивными.
- Оптимальная снеговая нагрузка для самонесущих конструкций – 250 кг на кВ. см, ветровая – 30 кг на кВ. см в условиях II ветрового района.
Устанавливают самонесущую трубу на крыше, а закрепляют внутри здания. Ее конструкционные особенности обеспечивают возможность перевозки и монтажа по месту, т.к. состоит она из отдельных секций, представляющих собой 3-слойные сандвич-трубы. К фундаменту сооружение крепится с использованием анкеров.
Внутри трубы находится слой, изготовленный из прочной стали, не поддающейся воздействию веществ, выделяемых при сгорании. Наружный слой защищает от атмосферных воздействий.
Параметры дымовых конструкций должны соответствовать требованиям, изложенным в нормативных документах. Расчет их основан на таких факторах, как количество котлов, мощность, вид топлива. Обязательно должны быть учтены нормы по выбросам в атмосферу. В некоторых случаях дымовые трубы комплектуют площадкой, лестницей, люком для ревизии, световым ограждением.
Колонные дымовые конструкции
Труба этого вида состоит из наружной обечайки из высокоуглеродистой стали и вставленных в нее внутренних стволов разных диаметров из нержавеющей стали для отвода газов. Конструкцию закрепляют в залитую в фундамент анкерную корзину. Их может быть как 1, так и несколько. Чтобы внутри не оседал конденсат, используют термоизоляцию.
Преимуществом такого конструктивного решения является большой эксплуатационный срок, перспектива подключения нескольких котлов. Толщину стали и марку выбирают, отталкиваясь от температуры и агрессивности продуктов сгорания.
Диаметр каждого ствола может достигать полутора метров, а если общий газоход планируют использовать для нескольких котлов, то необходим диаметр около 3 м. Чтобы не появлялся конденсат, стволы покрывают термоизоляцией.
Особенности околофасадных и фасадных дымоходов
Устанавливают околофасадные дымоходы для котельных, пристроенных к дому или встроенных. Крепят их к стене здания с использованием кронштейнов. Составляющими дымохода являются стволы и рама или анкерные крепления.
Ствол имеет 3 слоя: внутри нержавеющая сталь, затем теплоизоляция и оцинкованная сталь. Трубы предназначены для котельных, где котлы работают на газе или жидком топливе.
Околофасадные и фасадные трубы передают весовую нагрузку через дополнительный нижний фундамент и ветровую через виброизолирующие крепления. Этот вид дымоотводов, с точки зрения материальных затрат, самый экономичный из-за отсутствия несущих конструкций и прочного фундамента.
Модульная система, использованная при создании газоотводящих стволов, обеспечивает легкую замену поврежденных частей.
Трубы фермового вида
Такая металлоконструкция состоит из труб, закрепленных на прочной самонесущей колонне фермового типа. Ферма, в свою очередь, закреплена в анкерной корзине, залитой в фундамент. Дымоходы фермового типа подходят для использования в регионах с опасной сейсмологической обстановкой.
Для предотвращения коррозии газоотводы покрывают грунтовкой, затем окрашивают.
Ствол для отвода газов составлен из модулей, состоящих из 3 слоев:
- внутреннего, контактирующего непосредственно с продуктами сгорания и выполненного из нержавейки специальных сортов;
- толщиной 5-6 см, выполняющего роль теплоизоляции;
- наружного, защищающего теплоизолирующий слой от негативных воздействий окружающей среды.
Для антикоррозионного покрытия используют краски, содержащие большой процент цинка. В отдельных конструкциях внутри колонны могут присутствовать лестницы и площадки, облегчающие обслуживание. Конструктивные элементы труб этого типа относительно легкие и это облегчает как их транспортировку, так и работы по монтажу.
Мачтовые трубы дымоходные
Центральным элементом мачтовой трубы является опорная башня – трех- или четырехмачтовая, к которой прикреплены дымоходы. Все узлы конструкции собирают на основе в виде бетонной подушки, начиная снизу и постепенно продвигаясь вверх. Используют при сборке заклепочное соединение или применяют саморезы.
Обычно отдельные элементы перевозят на место монтажа и собирают, как конструктор. Занимает этот процесс совсем немного времени – несколько часов. По высоте дымоход может достигать 28,5 м максимум. Устойчивость дымоходу обеспечивают ребра жесткости – оттяжки стальные с сечением от 1,6 до 2 см. Они компенсируют действие поперечных сил.
Материалы для возведения труб котельных
Системы для отвода дыма возводят из разных материалов – кирпича, стали, керамики, полимера. Дымоход из кирпича, сооружаемый над кирпичными печами и каминами, отличается хорошей механической прочностью, отличной теплоемкостью, достаточно высокой степенью пожаробезопасности.
Недостатков у этих конструкций тоже немало, поэтому в современном строительстве полностью кирпичные дымоходы встречаются все реже. Нормативные документы ограничивают высоту кирпичных труб 30-70 м, а диаметр 0,6-8 м.
На стенках кирпичной трубы со множеством выступов и углублений внутри, всегда оседает много конденсата, копоти, содержащей оксиды серы. Последние, вступая в реакцию с водой, образует кислоты, активно разрушающие кирпич.
Неровности поверхности, сужение прохода в результате постепенного нарастания слоя сажи, становятся причиной снижения скорости прохода дыма и опрокидывания тяги в дымоотводном канале.
Более устойчивы к конденсату и воздействиям внешних факторов дымоходы из керамики, у них высокая огнеупорность. Но эта система имеет большой вес, т.к. внутри находятся металлические стержни, придающие ей дополнительную прочность. Отсюда вытекают требования по обязательной устройству отдельного фундамента, опор, что повышает трудоемкость и стоимость монтажа.
Полимерные дымоотводные трубы уместны в котельных с максимальной температурой 250 градусов С, при монтаже газовых колонок. Они легкие, гибкие и долговечные, но актуальны только для газового оборудования.
Устройство для отвода дыма из нержавеющей стали – сборка, состоящая из отдельных элементов дымохода, соединенных между собой при помощи фасонных деталей: тройников, патрубков, дефлекторов, тройников, отводов. Стальными дымовыми трубами оснащают преимущественно газовые котлы.
Монтаж такого дымохода может быть выполнен и после постройки здания в короткие сроки. Существует большой ассортимент соединительных деталей, поэтому трубе можно придать любую конфигурацию.
Модульный дымоход можно без особого труда демонтировать и перенести в другое место. Преимуществом конструкции является и ее небольшой вес, что позволяет обойтись без фундамента, устойчивость к воздействию влаги, незначительное отложение копоти на внутренних стенках, высокая скорость прохождения дымовых газов.
Санитарно-технические нормы разрешают применять стальные трубы для сооружения дымоходов высотой более 30 м, исключение возможно только в том случае, когда за сутки расходуется менее 5 т многозольного топлива. Причина в том, что срок службы таких сооружений составляет 10 лет, а если используется высокосернистое топливо, он существенно сокращается.
К разновидностям, корпус которых выполнен из стального сплава, относятся коаксиальные дымоходы, с конструктивной спецификой и особенностями эксплуатации которых рекомендуем ознакомиться.
Расчет параметров трубы
Для определения высоты и диаметра дымовой трубы для котельной необходимо выполнить аэродинамический расчет конструкции. Диаметр зависит от мощности отдельных котлов или в целом котельной.
На горение топлива и эффективное удаление дыма огромное влияние оказывает тяга, для создания которой необходима постоянная подача воздуха в топку. Это обеспечивается как естественным, так и искусственным путем.
Если в систему встроен дымовой насос, то высота трубы решающего значения не имеет. Важен этот параметр в основном для учета вредных выбросов в атмосферу. Чтобы определить самотягу, нужен обязательный расчет и высоты, и сечения трубы.
Определение высоты трубы при естественной тяге
Чтобы создать нормальную естественную тягу необходимо соблюсти условие равенства силы тяги и суммарного сопротивления, которое возникает во время продвижения дымовых газов по газоводным каналам котла и тракту дымовой трубы. Обеспечить такую тягу возможно при условии небольшого газового сопротивления, когда высота трубы не превышает 60 м.
Нормативными документами, регламентирующими расположение и расчет дымовых труб по высоте, являются СНиП41-01-2003, СП 7.13130.2009.
Следует учитывать также рекомендации, изложенные в инструкции к котлу, в частности, следующие их требования:
- От колосников до верхней точки трубы не должно быть меньше 5 м.
- Над плоской кровлей без высокого ограждения труба должна возвышаться не менее чем 0,5 м.
- По отношению к высоте ограждения и конька крыши труба должна превышать их уровень на 0.5 м, если она находится в пределах полутора м от этих конструкций.
- Когда дымоход удален от парапета и конька на расстояние от 1,5 до 3 м, его верхняя точка должна совпадать с их уровнем по высоте.
При неправильно подсчитанной высоте дымохода может возникнуть много проблем и главная – воздушные завихрения или зона ветрового подпора. Огонь в топке могут погасить сильные порывы ветра.
Выполнение правил пожарной безопасности также обязательное условие при проектировании трубы котельной. Необходимо изолировать конструкции, прилегающие к трубе.
Чтобы искры из вентиляционных отверстий на трубе не попадали на кровлю в случае, когда она выполнена из горючего материала, высоту конструкции увеличивают на 0,5 м. Труба котельной должна быть удалена от высоких построек и деревьев минимум на 2 м.
Так как оптимальная тяга возникает за счет разности между суммарной плотностью газов, уходящих в дымоход и столбом воздуха снаружи равным по высоте, расчет выполняется по формуле:
Расчет довольно сложный, лучше, если его выполнят специалисты. Параметры, влияющие на высоту трубы:
- Коэффициент А характеризует метеорологическую обстановку региона.
- Мi – масса дымовых газов, которые проходят через трубу за единицу времени.
- F – скорость с которой оседают частицы, образующиеся во время горения.
- Спдкi и Сфi – показатели концентрации разных веществ в дымовом газе.
- V – объем газа.
- T – разница между температурами воздуха, поступающего в трубу и выходящего из нее.
Если котельная расположена в пристройке к дому, последний становится помехой. Необходимо, чтобы в этом случае оголовок трубы располагался выше зоны ветрового подпора. В противном случае функционировать нормально отопительное оборудование не сможет.
Чтобы определить, на какую величину нужно нарасти трубу, находят самую высокую точку на доме, проводят через нее прямую образовывающую угол 45 градусов с поверхностью земли. Пространство под этой линией – зона ветрового подпора, а дымоход должен располагаться над ней.
Вычисление диаметра трубы
Для расчета диаметра трубы существует формула:
S = m/(ρr х w),
Здесь m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ρr — плотность воздуха в условиях работы, определяют его по формуле: pв = pBну х 273⁄273 х tос. Где tо – температура воздуха снаружи, pBну – плотность воздуха в нормальных условиях = 1,2932 кг/м3.
Пусть 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 сек. При температуре воздуха -4 градуса С плотность воздуха равна 0,6881кг 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.
Диаметр цилиндрического дымохода можно рассчитать и по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), где r — коэффициент, зависящий от вида используемого топлива. Для угля это 0,03, для дров 0,045, для газа 0,016, жидкого топлива — 0,024.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик с наглядной демонстрацией процесса расчета высоты дымового канала для обустройства котельной:
Здесь автор видео поделился собственным опытом расчета и монтажа дымохода для котла на твердом топливе:
Еще одно видео в помощь проектировщику-любителю:
Не столь важно, на каком топливе работают котлы в котельной. В любом случае не обойтись без системы отвода дымовых газов. Главные требования, которым должны соответствовать дымоходные трубы — хорошая тяга и пропускная способность, выдержанные нормы экологии.
Хотите задать вопрос по спорному или неясному моменту, который встретили при ознакомлении с информацией? Есть полезные сведения по теме статьи, которыми желаете поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке.