Как рассчитать тягу в дымоходе?
Самостоятельное выполнение расчетов высоты дымовой трубы с формулами и примерами
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?
Как сделать расчет дымовой трубы – 4 важные момента, которые нужно учитывать при монтаже дымохода
Оголовок дымоходной трубы современного жилого дома.
Для обогрева частных домов в холодное время года, чаще всего применяются, либо обычные кирпичные печи и камины, либо бытовые отопительные котлы на твердом, жидком или газообразном топливе. Непременным условием для нормальной работы таких отопительных приборов, является свободное поступление достаточного количества свежего воздуха в зону горения пламени, и быстрый отвод в атмосферу отработанных продуктов сгорания топлива. Чтобы обеспечить соблюдение этих условий, перед монтажом печного дымохода, очень важно выполнить грамотный расчет дымовой трубы при естественной тяге, поскольку от этого будет зависеть не только эффективность работы отопительных приборов, но и безопасность жильцов частного дома.
За счет чего образуется естественная тяга в печи
Большинство отопительно-варочных печей и котлов автономного отопления не оборудованы системой принудительного поддува свежего воздуха и удаления отработанных дымовых газов, поэтому процесс сгорания топлива в них, напрямую зависит от наличия естественной тяги в трубе дымохода.
Теоретически, методика расчета дымовой трубы довольно проста. Чтобы читателю стало понятно, откуда берется естественная тяга, далее я постараюсь вкратце объяснить физику тепловых и газодинамических процессов, которые происходят в печи во время горения топлива.
- Печной дымоход всегда устанавливается вертикально (за исключением отдельных горизонтальных или наклонных участков). Его канал начинается в верхней части свода топки, и заканчивается на улице, на некотором возвышении над крышей дома;
Схема современного печного дымохода.
- Раскаленные дымовые газы в зоне горения топлива имеют очень высокую температуру (до 1000° C), поэтому, согласно законам физики, быстро устремляются вверх;
- Подымаясь вверх по дымоходной трубе со скоростью около двух метров в секунду, дымовые газы создают в печи область пониженного давления;
- За счет естественного разрежения в топке, обеспечивается приток свежего воздуха через поддувало и колосниковую решетку в зону горения пламени;
- Таким образом, несложно понять, что для образования хорошей естественной тяги необходимо соблюдение сразу несколько условий:
- Дымовая труба должна быть расположена строго вертикально. Кроме того, ода должна иметь достаточную высоту и максимально прямолинейную конфигурацию, без лишних изгибов и поворотов под углом более 45°.
Допустимые размеры и углы наклона дымовых каналов.
- Внутреннее сечение дымового канала должно быть рассчитано таким образом, чтобы он позволял беспрепятственно пропускать в атмосферу весь объем дымовых газов, которые образуются в процессе сгорания топлива;
- Чтобы не создавать значительное аэродинамическое сопротивление движению дыма, внутренние стенки трубы должны иметь максимально ровную и гладкую поверхность с минимальным количеством переходов и стыков;
- По мере продвижения по трубе, дымовые газы постепенно остывают, что приводит к увеличению их плотности, и склонности к образованию конденсата. Чтобы этого не происходило, труба дымохода должна иметь хорошую теплоизоляцию.
Читать еще: Как выбрать фильтр кувшин для очистки воды?
Влияние ветра на нормальную и обратную тягу.
Существенное положительное влияние на силу естественной тяги оказывает ветер на улице. Это объясняется тем, что непрерывный поток воздуха, направленный перпендикулярно оси дымохода, создает в нем пониженное давление. Поэтому в ветреную погоду всегда наблюдается хорошая тяга в печи.
Момент 1. Выбор материала и конструкции дымохода
В нормативно-технической строительной документации не оговариваются какие-либо жесткие требования по обустройству печных дымоходов, поэтому каждый владелец жилья изготавливает дымовую трубу на свое усмотрение. В то же время, я должен сказать, что все виды дымоходов отличаются между собой не только по конструктивным и внешним признакам, но также и по теплотехническим, весовым и газодинамическим характеристикам.
сколько допускается горизонтальный участок в дымоходе, построенном около дома, если он выведен перпендикулярно из печи
Лариса, конечно, следует всячески избегать горизонтального прокладывания дымохода. Такие участки значительно ухудшают тягу. Но. если без этого не обойтись, то дымоход должен содержать. максимум, два горизонтальных участка, и они должны быть не более 60 сантиметров.
плохая тяга банной печи метапической,как улучшить
Петр, часто причиной плохой тяги может быть так называемая «холодная пробка», то есть холодный воздух в дымоходе. Он блокирует движение теплого воздуха по трубе, благодаря чему и снижается тяга. К счастью, с этой проблемой можно легко справиться, просто прогрев дымоход. Как правило, для этого хватает одной горящей газеты. Решить проблему холодной пробки может так же утепление дымохода в надпотолочном пространстве.
Плохая тяга может быть и по другим причинам:
Недостаточная высота трубы. Чем короче длина дымохода, тем меньше разница в давлении воздуха на входе и на выходе, и тем меньше будет тяга. Таким образом, печь целесообразно размещать в таком месте, чтобы дымоход выходил на конек. Так как минимальная рекомендуемая высота трубы над коньком должна быть около полуметра, чем ближе к коньку, тем меньше будет высота открытой части трубы.
Недостаточная величина сечения дымохода. Минимальное сечение дымохода под дровяную банную печь – 125 х 125 мм. Диаметр трубы должен быть так же не менее 125 мм. Обратите внимание, что сечение дымохода должно быть пропорционально сечению топки, иначе тяга так же может уменьшиться. Рекомендуемое отношение сечения топки к сечению дымохода – 5 к 2.
Засор. Банальный засор дымохода так же может привести к снижению тяги. В этом случае, изменения будут резкие и сильные. Решается путем чистки дымохода.
Направление ветра. Нисходящие потоки воздуха ухудшают тягу. Чтобы они не влияли на ваши банные процедуры слишком сильно, установите на трубу зонт из коррозионностойкого металла (оцинкованная сталь, например). Так же можно установить специальный дефлектор (тот же зонт, но более сложной конструкции). Благодаря дефлектору, любой ветер будет приводить к усилению тяги.
Сделать тягу более стабильной может так же установка дымовых вентиляторов. Однако это решение чаще применяется для усиления тяги в домашних каминах, а не в банях, так метод является довольно дорогим.
Приветствую! Давайте откровенно все сендвич трубы изначально придуманы для котлов, для удобство вывода конденсата и монтажа. Дымоходы типа Шидель с керамической гильзой, согласен могут использоваться для кирпичных и заводских очагов, но не как не жестянка якобы обернутая в утеплитель (для кирпичных очагов забудьте). Очень часто происходит выгорания в стыках труб, что не пожаробезопасно, также не правильный монтаж в местах прохода трубы в перекрытии. Касаемо асбестцементных труб, тут бесспорно их надо утеплять, но опять же все зависит и от чердачного перекрытия. Так что выбирая дымоход не забывайте про пожаробезопасность!
Какая высота трубы дымохода должна быть для твердотопливного котла Ardenz T-200?.Используется в котельной профтехучилища.
Вениамин, Трубу для отвода дыма можно сделать из различных материалов:
Каждый из этих материалов имеет разную теплопроводность. Это означает, что дымовые газы в дымоходе охлаждаются по-разному, что, конечно, влияет на тягу. Это будет учитываться при расчете таких размеров дымоотвода, как высота и диаметр.
В большей степени минимальная вычсота дымоходной трубы зависит от конструктивных особенностей дома и высоты прилегающих домов или деревьев. Возможны 3 варианта этого показателя:
Если дымоход расположен не дальше чем 1,5 м от конька крыши, то его высота должна быть больше на 50 см от всей высоты дома. То есть при расстоянии от низа дома до его верха, равном 10 м, высота используемой дымоходной трубы Нт = 10+0,5 = 10,5 м.
Если дымоотвод находится на расстоянии 1,5-3 м от конька крыши, то его высота может быть равной высоте дома.
2. У дымохода должна быть достаточная пропускная способность.
Станьте едины творцу, создавшему вас и весь мир, чтобы жить в истине и доброте, а не в обмане и зле. Если вы женского пола, то не выделяйте штанами женские ноги, не обнажайте ноги, грудь, плечи перед мужской частью населения, но носите длинное платье, длинную юбку, скрывая их. Если вы мужского пола, то не сбривайте бороду — не уподобляйте мужское лицо женскому; волосы можно подстригать, укорачивая их длину, но сохраняя видимое и осязаемое наличие на лице, на теле.И не ешьте мясо, яйца, как и не пользуйтесь вещами из кожи и меха, потому что это убийство, это зло — лишать жизни тех, кому мы не дали жизнь. Питайтесь растительной пищей, съедобными грибами, мёдом, молочными продуктами — этим вы утолите голод, укрепите здоровье, но никому не нанесёте вред и не совершите убийство. И творец, действительно создавший вас и мир, — это не вымышленные религиозные бог, боги, которых нет. И творец не создавал никаких религий, созданных людьми, отвергающих творца, чтобы обманывать и оправдывать зло, но нет оправдания злу и обману. Творец так не мыслит. Если вы хотите задать вопрос, я постараюсь вам ответить. Мои контактные данные: a.m.gurin@mail.ru 8-903-121-93-27 Андрей. Единства творцу вам.
Здравствуйте. Хочу установить дымоход приставной хотелось бы узнать как вычислить высоту этого дымохода
Денис, вот вам таблица упрощенных значений:
Расчеты при установке дымохода для дровяной печи и бытового котла
При самостоятельном устройстве дымоотводящей конструкции необходимо точно рассчитать параметры сечения дымовой трубы, ее общую высоту и уровень циркуляции воздуха – тяги, которая будет поддерживать процесс сгорания топлива и отводить в атмосферу токсичные продукты горения, содержащиеся в дыме. Такие расчеты довольно сложны, но важны для обеспечения эффективной и бесперебойной работы теплового агрегата и безопасности жителей.
Принципы работы дымохода печи и бытовых котлов
Для нормального функционирования отопительных приборов, генерирующих тепло при сжигании топлива, необходим дымоход.
Дымоотводящая конструкция обеспечивает приток кислорода, без которого не горит ни газ, ни твердое или жидкое топливо. Кроме того, через дымоотвод удаляется дым, содержащий продукты горения, что является залогом безопасности отопительной системы – ведь задымление помещений смертельно опасно для человека. Такой газообмен называется тягой.
Котлы внутреннего сгорания оснащаются коаксиальными дымоходами, которые создают тягу принудительно, выводя через одну трубу дым и засасывая через другую свежий воздух. Дровяные печи и большинство бытовых котлов работают на естественной тяге, которая образуется из-за разницы температур и давления в тепловом приборе и у выходного отверстия дымохода.
Принцип работы дымохода прост:
- выделяемые при сгорании топлива газы имеют высокую температуру, низкую плотность и высокое давление и им становится тесно внутри отопительного прибора;
- дым направляется туда, где для него нет препятствий, то есть движется в том направлении, где давление ниже, стремясь заполнить относительно свободное пространство, кроме того, из-за низкой плотности газы стремятся вверх;
- если дымоход устроен правильно, то на выходе из трубы холодный воздух имеет низкое давление и не является препятствием для выхода горячего дыма;
- так как как область низкого давления находится выше котла, то дым идет по самому удобному пути – вверх по дымоходу на улицу.
Для чего нужны расчеты
Естественный воздухообмен, при котором продукты сгорания удаляются в атмосферу, происходит только в том случае, если дымоотводящая конструкция имеет правильную форму и размер.
При наличии препятствий – поворотов, углов, участков дымового канала с низкой пропускной способностью – дым может пойти в другом направлении, где его распространению ничто не будет мешать. При малой высоте трубы разница температур окажется недостаточной для образования тяги или появится ветровой подпор, который будет мешать дыму выходить из трубы, практически вгоняя его обратно.
Обратите внимание! Недочеты в устройстве дымохода приведут к тому, что тяга либо будет недостаточной для нормальной работы нагревательного прибора, либо появится обратная тяга и продукты горения топлива будут поступать в помещения, что может стать причиной отравления или пожара.
Однако, про размеры дымовой трубы нельзя сказать, что чем больше, тем лучше. Слишком длинный или широкий дымовой канал увеличит расходы на возведение дымохода. Печь или котел с таким дымоходом будет работать на износ в условиях избыточной тяги, сжигая топливо быстрее, чем это нужно для прогревания помещений. Полученное же при сжигании тепло будет частично улетать в трубу, отчего затраты на отопление увеличатся.
Поэтому чтобы тепловой агрегат работал эффективно и не ломался, важно точно рассчитать основные параметры дымохода, которые обеспечат оптимальный уровень тяги.
Как рассчитать параметры для дымохода
Для возведения дымоотводящей конструкции, обязательно провести расчеты:
- общей высоты и высоты относительно крыши,
- внутреннего диаметра дымовой трубы,
- образуемой тяги.
Все эти параметры взаимосвязаны. Геометрические размеры дымохода необходимо рассчитать для составления его проекта, а величину тяги – для определения работоспособности дымоотвода в обычных для местности погодных условиях.
Расчет внутреннего диаметра
Основным нормативным требованием к размеру дымоходной трубы является ее соответствие выходному патрубку теплового прибора.
Обратите внимание! Для теплогенерирующих агрегатов заводского изготовления достаточно выбрать трубу, имеющую такое же сечение, как у выходного патрубка, или немного большего размера. Выполнение этого условия обеспечит необходимую пропускную способность дымохода.
Для дровяной печи или бытового котла, не имеющего заводского патрубка, необходимо рассчитать параметры внутреннего сечения дымовой трубы, при которых дымоход будет иметь необходимую пропускную способность.
Чтобы вычислить диаметр круглой трубы или ширину и длину прямоугольной, нужно найти площадь ее внутреннего сечения. Расчет проводится в несколько этапов.
Сначала вычисляют объемный выход дымовых газов в единицу времени (Vг):
Vг=Mт*Vт*(tг+273)÷273,
- где Mт – расход топлива в единицу времени, указанный в сопровождающей документации отопительного прибора,
- Vт – коэффициент дымовыделения используемого топлива,
- а tг – температура дымовых газов на входе в дымоход, обычно указываемая в документации к отопительному прибору и равная 120-150ºС.
Коэффициент дымовыделения различается для разного топлива:
ТопливоКоэффициент дымовыделения, куб.м/кгсухие дрова, торф10бурый уголь в брикетах12природный газ12,5антрацит, каменный уголь17
Для расчета площади сечения (S) достаточно разделить полученное значение (Vг) на скорость отведения дыма (v):
S=Vг÷v.
Оптимальной считается скорость, равная 1-2 м/с. При такой скорости сажа и конденсат не успевают осесть на стенках трубы, но и тепло остается в помещении, а не вытягивается на улицу.
Обратите внимание! Для точных расчетов важно привести все величины к единому параметру времени. Если скорость для расчета используется в м/с, то и расход топлива нужно перевести в кг/с.
Например, если для дровяной печи-каменки стандартный расход – 8 кг/ч, то при переводе необходимо разделить эту величину на 3600. Таким образом, расход составит 0,0022 кг/с.
Для круглой трубы диаметр (D) рассчитывается из формулы площади круга:
D=2√S÷3,14.
Для квадратной ширина (a) рассчитывается из формулы площади квадрата:
Читать еще: Септик для бани с туалетом
a≥√S.
Для прямоугольного сечения подбираются ширина (a) и длина (b) таким образом, чтобы их произведение было больше или равно S:
S≥a*b.
Определение высоты дымоотводящей трубы
Для образования достаточной разницы в давлении и температуре в котле и на улице минимальная необходимая высота дымоходной трубы должна составлять 5 метров. Но кроме минимального значения необходимо рассчитать и высоту выходного отверстия над кровлей.
В этих расчетах учитывается тип крыши, расположение дымохода по отношению к коньку кровли и наличие близко расположенных строений или иных высоких объектов.
Особенности расположения дымоходавысотана плоской кровлейбез парапетов и других кровельных элементовна 0,5 м выше кровлис парапетами и другими кровельными элементамина 1,2-1,3 м выше парапетана скатной крыше, при расстоянии между дымоходом и коньком по горизонталидо 1,5 мна 0,5 м выше конька1,5-3 мна уровне конькаболее 3 мна 10º ниже конькаотносительно рядом стоящих зданий, строений, деревьев и иных объектовна 1,2-1,5 м выше самого высокого
Обратите внимание! При проектировании дымохода необходимо учесть расположение крепежных элементов. Через каждые 2 м высоты труба фиксируется к стенам и перекрытиям, если дымоход возвышается над кровлей более чем на 1,2 м, для дополнительной фиксации используют растяжки.
Расчет тяги
Для проверки работоспособности дымохода, который будет возведен в соответствии с выполненными расчетами высоты и внутреннего сечения трубы, дополнительно проводят расчет тяги.
Тяга, то есть разница давления на входе и выходе из дымохода (P) рассчитывается по формуле:
ΔP=hд*(ρв-ρг),
где hд– высота дымохода над отопительным прибором,
в– плотность воздуха на улице,
г– плотность дыма.
Высота дымохода уже рассчитана, а вот плотность воздуха и дымовых газов потребуется вычислить. В зависимости от погодных условий, показатель плотности воздуха меняется.
ρв=ρн*273÷tв,
где н=1,29 кг/куб.м – плотность воздуха в нормальных условиях,
а tв – температура окружающей среды.
Это важно! Для расчета тяги берут самые неблагоприятные климатические условия в регионе – теплое время года. Для расчетов используется температура в Кельвинах, поэтому к температуре в градусах Цельсия прибавляем 273.
Плотность дымовых газов рассчитывается по аналогичной формуле, исходя из средней температуры дымовых газов в трубе (tг):
ρг=ρн*273÷tг.
Δtг=(tг+tд),
где tг – температура газов на выходе из отопительного прибора, указанная в сопроводительной документации,
а tд – температура дыма на выходе из трубы.
Но температура дымовых газов, выбрасываемых дымоходом в атмосферу, требует дополнительных расчетов и зависит от мощности теплового прибора (Q) и высоты дымовой трубы (hд):
tд=tг-hд*В*√1000÷Q,
где В – коэффициент теплоотдачи дымоходной трубы, зависящий от материала, из которого выполнен дымоход и уровня его теплоизоляции.
Особенности дымоходаКоэффициент теплоотдачинеизолированная металлическая или асбестоцементная труба0,85кирпичная шахта с толщиной стенок до 0,5 м0,17сэндвич-трубы0,34
Если после проведения всех расчетов уровень тяги получился в диапазоне 10-20 Па, то спроектированный дымоход справится со своей задачей и обеспечит бесперебойную работу тепловому агрегату. В противном случае потребуется увеличить высоту дымовой трубы или оснастить оголовник дефлектором или дымососом для создания искусственной тяги.
Обратите внимание! Расчет тяги требует точности, поэтому все промежуточные подсчеты необходимо записывать, чтобы была возможность их проверить. Чтобы исключить возможную ошибку в вычислениях, можно воспользоваться онлайн-калькулятором или обратиться к специалистам.
Особенности расчетов параметров дымохода для бытовых котлов
Тепловые приборы заводского изготовления обычно не требуют проведения серьезных расчетов дымохода – основные параметры указываются в сопроводительной документации. Отличительной особенностью проведения расчетов для бытовых котлов является их простота.
- Высоту определяют по общим правилам, учитывая особенности расположения дымоотводящей конструкции относительно крыши дома и близлежащих строений.
- Диаметр внутреннего сечения дымовой трубы выбирают в соответствии с мощностью теплогенерирующего агрегата, не беря во внимание ни тип топлива, ни объем выделяемых газов. Так как заводские приборы выпускаются по стандартам изготовления, все параметры давно посчитаны и собраны в таблицу.
Максимальная мощность прибора, кВтНеобходимый диаметр трубы, ммдо 3,5140-1503,5-5,0140-2005,0-7,0200-2707,0-10,0250-300
Как улучшить тягу в дымоходе: рекомендации специалистов
Из статьи вы узнаете о возможности возникновения обратной тяги в дымоходе, об опрокидывании тяги. Как определить неполадки в работе отопительной системы и что делать если нет тяги в дымоходе?
Какие существуют методы увеличения тяги в дымоходе и какие механические устройства помогут усилить тягу в дымоходе? Каково влияние заслонки на работу дымохода?
Возможно, у вас уже есть камин или газовый котел, а может быть, вы собираетесь построить баню или сауну? Тогда вам понадобится дымоход для вывода из помещения отработанных продуктов горения.
Есть такое понятие, как тяга в дымоходе. Она возникает из-за различных температур в трубе и снаружи, а также из-за различного давления в помещении и на открытом воздухе. Разберемся, каковы причины того, что тяга в дымоходе плохая, и как улучшить тягу в дымоходе
Прежде всего, разберемся, почему возникает тяга. Теплый воздух имеет меньшую удельную массу или плотность, чем холодный, поэтому и давление будет меньше (Р=γgh, где γ — плотность, g — ускорение свободного падения, h — высота). Из-за перепада давлений теплый воздух будет стремиться наверх, а холодный как бы вытеснять его.
Соответственно, чем холоднее на улице, тем лучше будет тяга. Наиболее медленная тяга будет в теплое время года. Но обратная тяга в дымоходе зимой тоже имеет место. Тяга характеризует скорость движения продуктов от сгорания топлива.
Расчет тяги дымохода осуществляется по следующей формуле:
hc=Hд*(ρв- ρг) (мм вод ст), где
hc — тяга дымохода;
Hд — эффективная часть дымохода, берется вертикальный участок трубы на расстоянии от патрубка до отопительного устройства;
ρв — плотность воздуха;
ρг — плотность вещества от сгорания топлива
Для более понятного значения тяги можно перевести в другие единицы измерения:
1 мм вод ст = 0,0001кгс/см2
Что такое тяга
В былые времена существовал прибор анемометр, который измерял тяговую силу при условии, что скорость потока «отработанных» веществ составляла не менее 1 м/с. В наши дни тоже существует такой прибор, но уже, так сказать, нового поколения. Он измеряет тягу в Па (единицы измерения) и стоит не так уж и дешево.
Стоит ли приобретать такой прибор или же все-таки воспользоваться «дедушкиным» методом, решать только вам. Как можно проверить тягу в дымоходе своими руками, не имея специального оборудования?
Обратите внимание на цвет пламени
- Наличие тяги в дымоходе можно определить, поднеся тонкий листок бумаги (для этого дела подойдет обычная туалетная бумага). Если он отклонился, то тяга есть.
- Для безопасности лучше поднести только что потушенную спичку, и по направлению дымка от нее вы узнаете, в какую сторону направлена тяга вашего дымохода.
Визуальные способы определения тяги в дымоходе
Можно проверить наличие тяги, просто внимательно понаблюдав за отопительным агрегатом:
- Задымленность помещения говорит о наличии обратной тяги.
- Пламя имеет выраженный белый оттенок или же идет шум из дымохода. Это свидетельствует о слишком сильной тяге.
- Если в пламени присутствует темно-красный цвет, то значит данной тяги недостаточно.
- Огонь золотистого, местами желтого цвета — прекрасный знак. Тяга в дымоходе что надо.
Почему дымоход работает неправильно
Если выяснится, что тяги нет или она плохая, то нужно постараться разобраться, почему так произошло.
1. Самая сложная ситуация — плохо спроектированный дымоход (неверно подобранное сечение, диаметр трубы или высота дымохода неправильно рассчитана). Если неопытный человек берется делать дымоход своими руками, то он часто допускает фатальные ошибки. Если причина в неверном проекте, то единственное, что можно будет сделать – это полностью перестроить систему дымоотведения.
2. Еще один ответ на вопрос, почему нет тяги – это халатно смонтированный дымоход (негерметичность стыков). В этом случае, устранить неисправность можно своими руками.
3. Возможно, дымоход засорился, и его просто надо прочистить. Для этого можно пригласить специалиста или сделать работу по прочистке своими руками. Может быть, в помещении «гуляет сквозняк», и из-за этих воздушных потоков нарушена работа дымохода.
Обратная тяга
А почему возникает обратная тяга и что делать при ее появлении? Обратная тяга — неправильная работа системы отопительного устройства и дымохода в целом. Определение «обратная тяга» говорит само за себя: «отработанное» топливо в виде дыма возвращается обратно в помещение, вместо того, чтобы уходить в атмосферу.
Причины обратной тяги в дымоходе могут быть самыми разными, начиная от проектирования и заканчивая материалами, из которых монтирован дымоход. Основные моменты, которые обязательно надо проверить при неправильной работе дымохода.
- Ошибка при расчете габаритных размеров дымохода:
- форма поперечного сечения дымохода выбрана неверно;
- ошибка в расчетах поперечного сечения ведет к неправильно подобранному диаметру трубы дымохода;
- высота трубы рассчитана неверно (не соблюдены рекомендации строительных норм и правил, касающиеся высоты и расположения дымохода).
- Отступления от предъявляемых требований к устройству дымоходов:
- не должно быть уступов и сужений сечения;
- абсолютная гладкая наружная поверхность дымохода;
- отводить трубы допускается не более чем на метр, если нужно, то под углом 30°;
- дымоход не защищен специальным наконечником от атмосферных явлений (не касается дымоходов, предназначенных для газовых котлов).
- Неправильный монтаж элементов дымохода:
- Негерметичность конструкции.
- Неподходящий строительный материал для дымоходов.
- Засорение некоторых участков трубы.
- Очень холодный воздух в трубе перед началом работы отопительного устройства.
- Непогода на улице, порывистый ветер, атмосферные осадки.
- Температура на улице выше температуры в помещении.
Постарайтесь адаптировать все причины, приведенные выше, к вашей ситуации, и вы обязательно поймете, почему нет необходимой тяги в дымоходе.
Опрокидывание тяги в дымоходе
Опрокидывание тяги носит кратковременный характер. За небольшой период времени происходит втягивание «отработанного» топлива обратно в помещение, потом тяга восстанавливается. При условии, что изначально в работе дымохода такого не было, можно предположить причины возникновения обратной тяги в дымоходе.
- Обычное засорение трубы дымохода.
- Произошла разгерметизация конструкции.
- За окном разыгралась непогода, возможно, попадание осадков в устье дымохода.
- Пониженное атмосферное давление на улице.
Способы регулирования тяги в дымоходе
Если проверка показала, что сила тяги недостаточна, нужно принимать меры. Варьировать тягу поможет регулятор тяги дымохода. Причем прибор будет это делать автоматически, поддерживая в трубе оптимальное давление от 10 Па до 35 Па. При необходимости прибор может как увеличить тягу в дымоходе, так и уменьшить ее. Итак, данный прибор всегда будет держать тягу под контролем, что обеспечит оптимальную работу всей отопительной системы.
Увеличения тяги в дымоходе можно добиться путем наращивания трубы дымохода. Высота трубы может быть больше, чем прописано в нормативной документации, но все должно быть в разумных пределах.
Обратите внимание, что трубу не стоит делать чересчур длинной, это только затруднит выход «отработанного» топлива, и чистить такую трубу будет значительно сложнее.
Как усилить тягу в дымоходе, не прибегая к изменению конструкции:
- Турбины ротационные помогут решить эту проблему. Этот усилитель тяги дымохода монтируются на оголовок трубы и работают за счет ветровой энергии. При установке турбин температура «отработанного» топлива на выходе должна быть не выше 150–200°С. Поэтому они подходят для дымоходов, предназначенных для газовых котлов.
- Наконечник трубы в виде флюгера. Конструкция флюгера такова, что этот элемент всегда поворачивается против ветра, тем самым заслоняя устье дымохода от задувания воздуха и попадания атмосферных осадков. Флюгеры эффективно устанавливать на дымоходы, присоединенные к каминам, которые разжигают дровами (см. Флюгер на дымоход).
Теперь вы знаете, как увеличить тягу дымохода с помощью механических устройств.
Будьте внимательны, установка механических устройств должна рассматриваться в индивидуальном порядке для каждого отопительного агрегата.
Роль заслонки в работе отопительной системы
Заслонка, или шибер для дымохода, предохраняет дом от возгорания и предотвращает возможность появления обратной тяги.
- в дверцу печи (камина) или находится в самой печи (камине);
- непосредственно в трубу дымохода.
Заслонка дымохода выступает регулятором тяги дымохода. Закрывая заслонку, уменьшаем площадь поперечного сечения дымохода, соответственно, тяга уменьшается. Открываем заслонку, поперечное сечение увеличивается, и тяга дымохода тоже.
После того как в отопительном устройстве прогорело топливо, можно закрыть шибер, тем самым уменьшить тепловые потери. Печь или камин будут остывать не так быстро, что позволит сэкономить на топливе.
Что такое стабилизатор тяги
Стабилизатор тяги дымохода, или прерыватель — устройство вторичной подачи воздуха дозами, позволяющее поддерживать оптимальную тягу. Прерыватель имеет защитный клапан, который предотвращает возникновение избыточного давления.
Воспользовавшись следующими советами, можно избежать проблем с тягой в дымоходе:
- Если в дымоходе присутствует холодный воздух, то перед розжигом стоит сжечь пару разворотов газет. Холодный воздух нагреется, станет достаточно теплым, и при зажигании отопительного устройства не возникнет обратная тяга.
- Дымоход требует чистки трубы как минимум два раза за отопительный период (см. Как прочистить дымоход). Если пренебрегать правилами эксплуатации дымохода, он может элементарно засориться. Именно из-за этого сила тяга в дымоходе может уменьшиться, а также появляется возможность возникновения обратной тяги в дымоходе.
Теперь вы без труда сможете разобраться с неполадками в работе вашей отопительной системы.
Тяга дымохода и ее влияние на работу котла.
Расчет дымохода.
Очень часто можно услышать нарекания на неудовлетворительную работу котла по причине плохой тяги. Как она образуется, почему ее нет и где она может пропасть мы постараемся разобрать в данной статье. Так же мы разберемся почему некоторые котлы к ней весьма чувствительны
Внимание! Много формул!
Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону
По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.
Еще издревне люди заметили, что горячее поднимается вверх, а холодное наоборот опускается вниз и дымовые газы в этом случае не являются исключением. Вот поэтому первобытные люди селились в пещерах со сквозным проходом в потолке или своде, так как при отапливании своего жилища дым не задерживаясь уходил вверх и можно было безопасно находиться у огня. Пожалуй это и был первый прототип дымохода. После, когда жилище становилось комфортабельнее, а требования к отоплению острее, на дымоходы обратили пристальное внимание. И оказалось, что обычная труба, служащая для удаления газов, хранит в себе множество секретов и тонкостей.
Для понимания сути процесса, начнем сразу с физики.
Итак,как мы разобрались в предыдущей статье, за счет разности плотностей горячих газов и холодного воздуха в трубе возникает тяга. Тяга возникающая в трубе измеряется в Паскалях (Па).
Для нормальной работы котла Glaz12 требуется тяга всего лишь 16 Па. Для Вас, уважаемые читатели , эта цифра пока ничего не говорит, поэтому попробуем разложить все по полочкам и разобраться.
Смотрим рисунок. Атмосферный воздух проходит регулировочные заслонки и попадает в подколосниковое пространство (отрезок 1-2), далее воздух , пройдя колосники и прореагировав с топливом , оказывается в топке. (отрезок 2-3). В результате реакции кислород, содержащийся в воздухе рагирует и у нас получаются раскаленные газы, которые проходят газовое окно (отрезок3-4). Эти газы содержат большое количество тепла и поэтому, пройдя теплообменник, они отдают свое тепло воде или другому теплоносителю. (отрезок 4-5). После этого, по выходному патрубку газы покидают котел и уходят в дымоход(отрезок 5-6).
Как видим на рисунке, воздух и дымовые газы проходят 6 характерных точек.
Для того, чтобы воздух из точки 1 начал двигаться через регулировочные заслонке к точке 2, необходимо, чтобы в подколосниковом пространстве возникло разряжение. Чем больше будет перепад давления между точками 1 и 2, тем больше будет скорость потока. Соответственно, чем больше скорость потока, тем больше будет расход воздуха, и тем больше будет мощность котла.
Вот так выглядит эпюра давлений в характерных точках котла GLAZ-12 при работе его на полной мощности.
Как видим из-за большой площади сечения теплообменника, камеры догорания и газового окна , скорости потоков газа, там весьма малы и поэтому суммарные потери давления на участках 3-4-5-6 являются незначительными и составляют чуть больше 1 МПа. Основная потеря давления составляет на колосниках(отрезок 2-3), из-за небольшой величины прозоров в колосниках при прохождении воздуха-газов образуются высокие скорости и поэтому для разгона такого потока требуется больший перепад давлений. Он составляет 14 Па.
На минимальной мощности картина меняется. Теперь весомый перепад давлений приходится на регулировочную дверцу.Ведь воздуху для горения необходимо щемиться через узкую щель заслонки с довольно таки высокой скоростью.
Для работы котла GLAZ-12 достаточно высоты дымовой трубы, всего 4 метра.
Попробуем рассчитать тягу, которая создает этот относительно невысокий дымоход. Для этого окунемся в органическую химию и узнаем, что древесина это сложное сплетение органических соеденений, в чистом виде, без влаги и золы она имеет данный состав:
Углерод С-51%
Водород Н-6%
Кислород О-42,5%
Азот N-0,5%
Влажность свежеспиленной древесины составляет приблизительно 60%, поэтому если топить котел сырой древесиной состав её будет следующим:
Углерод С: 51*(100-60)/100=20,4%
Водород Н: 6*(100-60)/100=2,4%
Кислород О: 42,5*(100-60)/100=17%
Азот N: 0,5*(100-60)/100=0,2%
Влага W: 60%
Золой, содержание которой всего 0,7% мы пренебрегаем.
Из горючих веществ, как видим, в нашем составе присутствует углерод С и водород Н.
Для полного сжигания 1 моль углерода нам потребуется 1 моль кислорода:
С+О2=СО2
На выходе мы имеем 1 моль углекислого газа. Открыв таблицу Менделеева найдём, что 1 моль углерода весит 12 грамм, а кислорода О2 весит 32 грамма (2*16).
Тогда получится, что 12 грамм(С)+32 грамма(О)= 44 грамма (СО2.)
Аналогично и с водородом:
Н2+0,5О2=Н2О
Т.е. 2 грамма (Н)+16 грамм (О)=18 грамм воды (Н2О).
Если в 1 кг дров содержится 204 грамма углерода или 204/12=17 моль, то для его сжигания потребуется те же 17 моль кислорода (или 17*32=544 грамма) и на выходе будут те же 17 моль (или 17*44=748 грамм) углекислого газа. По массовому выходу это будет выглядеть так:
204+544=748 грамм.
Для водорода, которого 24 грамма (или 24/2=12 моль) потребуется 6 моль кислорода ( или 6*32=192 грамма) и в результате реакции образуется 12 моль воды (или 12*18=216 грамм).
Как видим, для сжигания 1 кг дров требуется 544+192=736 грамм чистого кислорода. В силу того, что этот окислитель присутствует в самой древесине в количестве 170 граммов, из атмосферы нам придется взять
736-170=566 грамм чистого кислорода.
Как известно из школьного курса химии наша атмосфера состоит из смеси газов, в которой при самом грубом приближении доля кислорода составляет 21%, а азота 70%. Ясное дело, что вся смесь попадает в котел и если кислород участвует в горении, то азот проскакивает транзитом и вылетает в дымовую трубу. Теоретически для сгорания 1 кг дров нам понадобится:
566/0,21=2695 грамм воздуха.
Практически же в топку для полного сгорания всех компонентов требуется подавать воздух с небольшим избытком. Ориентировочно 20%. Следовательно в топку поступит:
2695*1,2=3234 грамма, из них 679 грамм кислорода и 2555 азота.
Теперь разберемся с составом уходящих газов.
Как было подсчитано ранее, углекислого газа образовалось 748 грамм, а водяного пара
600+216=816 грамм
(600 грамм находилось в самих дровах, а 216 образовалось в результате сгорания водорода).
Азота: 2+2555=2557 грамм.
Кислорода 679-566=113 грамм.
Итого при сгорании 1 кг влажных дров образуется
Мг=748+816+2557+113=4234 грамма уходящих газов.
Для расчета дымохода нам необходимо знать плотность дымовых газов. Опять же из школьного курса химии мы знаем, что 1 моль любого газа занимает объем в 22,4 литра при температуре 0 градусов и давлении 101,3 кПа.
Не составит труда вычислить объем полученных дымовых газов через количества каждого компонента:
V=22,4*(748/44+816/18+2557/28+113/32)=3521 литр или 3,521 м3.
Плотность дымовых газов:
Rг= Mг/V=4234/3521=1,202 кг/м3.
Напомню, что это при температуре 0 градусов и атмосферном давлении101,3 кПа. Температура уходящих газов котла GLAZ-12 составляет 130 градусов (или 403К) и при этой температуре их плотность составит
Rг=1,202*273/403=0,814 кг/м3.
Теперь нетрудно рассчитать располагаемую тягу дымохода высотой 4 метра.
dР=Rв-Rг*g*h=(1,293-0,814)*9,81*4=18,8 Па.
Уходящие газы двигаясь по дымовой трубе преодолевают сопротивления от трения об стенки, от изгибов дымохода, сужения, расширения и даже зонтиков на оголовке. Да и для тог, чтоб разогнать поток в трубе так же необходимо приложить энергию или иметь некоторый перепад давлений. Следующим шагом в расчете дымохода будет расхода газов.
Зная состав топлива, мы по формуле Менделеева вычислим их теплотворную способность.
Q=339*С+1256*Н-109*О-25,14(9*Н+60)=6025 кДж/кг.
Совсем негусто для влажных дров. Если наш котел в номинале выдает мощность 12кВт, то в час он выдаст тепла 12*3,6=43200 кДж, с учетом КПД в 80%, топлива в нем сгорит на 43200/0,80=54000 кДж или 54000/6025=8,962 кг. За час работы образуется 8,962*3,521=31,558 м3 газов. В секунду 31558/3600=0,0088 м3. С учетом температуры уходящих газов в 130 градусов объемный расход составит:
0,0088*403/273=0,013 м3/c.
Для нормальной работы дымохода рекомендуется скорость движения газов в дымоходе порядка 1 м/с. При такой скорости сажа не налипает на стенки и сопротивление самого дымохода невелико. Зная объемный расход и скорость газов можно вычислить необходимое сечение дымохода.
где V- объемный расход м3/c,
C– скорость газов,
S- площадь сечения дымохода.
S=V/C=0,013/1=0,013 м квадратных.
Труба диаметром 133*4 для такого дымохода вполне подойдет.
Мы разобрали наиболее неблагоприятный случай работы котла и дымохода. На практике же необходимо учесть остывание газов в самом стволе дымовой трубы. Принять поправки на шероховатости стенок, изгибы, сужения и расширения. При малых скоростях потока все эти поправки не существенны.
Теперь рассмотрим проблемы, которые могут получиться при неправильной эксплуатации котла или неверном выборе дымохода.
Проблема первая: нет тяги.
Котел не развивает полной мощности, дымит из всех щелей и дрова в нем еле-еле тлеют. Причина чаще всего одна: забит сажей или чаще всего чем-нибудь другим дымоход или теплообменник котла. Было и такое, что птицы умудрялись свить в дымоходе гнездо. Что же происходит? Для пропуска необходимого количества газов требуется повысить их скорость в месте сужения. Для этого требуется увеличить перепад давлений, которого может и не оказаться. Посмотрим на эту эпюру, которая изображает перепады давлений при работе котла с забитым теплообменником:
Как видим наибольший перепад давлений приходится на участок 4-5, то есть на теплообменник. Из за этого в топке (точка 3) разряжение практически отсутствует и дымовые газы могут выпирать под действием конвекции наружу через щели. Особенно этим моментом славятся котлы с верхней подачей воздуха типа Buderus, SAS, OPOP.
Проблема вторая:
Неплотности в местах соединения дымохода и сквозная коррозия дымохода.
Вспоминается случай когда клиент жаловался на плохую работу котла и не способность развивать его заявленную мощность. При осмотре котла выяснилось, что он полностью исправен, правильно подсоединен и обвязан. При растопке котел разгорался, но далее горел весьма вяло и неохотно. Проверка тяги путем поджигания комка газеты выявила, что тяга превосходная. Причина оказалась в месте присоединения металлического дымохода к кирпичному. При нагреве металл расширялся и в месте стыковки образовывалась щель в которую подсасывался паразитный воздух, который захолаживал дымоход и уменьшал тягу, а во вторых через саму трубу возрастал массовый расход воздуха и газов и дымоход работал в предельных для него условиях, в отличии от котла.