Расчет дымовой трубы для котельной
Обновлено: 04.07.2024
Расчет дымовой трубы для котельной
ТРУБЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ДЫМОВЫЕ
Industrial chimneys. Design rules
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Ассоциация пече-трубостроителей и пече-трубопроизводителей России ("РосТеплостройМонтаж")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Работа выполнена некоммерческой организацией - Ассоциация пече-трубостроителей и пече-трубопроизводителей России "РосТеплостройМонтаж" (Ассоциация "РосТеплостройМонтаж").
Авторский коллектив: АО "Союзтеплострой" (Г.М.Мартыненко - руководитель разработки), Ассоциация "РосТеплостройМонтаж" (Ю.П.Сторожков), СРО НП "МонтажТеплоСпецстрой" (А.Ф.Федин), ООО АС "Теплострой" (В.А.Сырых, Т.В.Цепилов), ООО "Спецвысотстройпроект" (канд. техн. наук С.Б.Шматков), АО НИЦ "Строительство - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (докт. техн. наук Т.А.Мухамедиев), ООО "ПСФ Энерго" (канд. техн. наук А.З.Корсунский), АО "ЦНИИПромзданий" (д-р техн. наук В.В.Гранев, канд. архитектуры Д.К.Лейкина, К.В.Авдеев), ЗАО ЦНИИПСК им.Мельникова (инженеры Е.А.Понурова, Г.Р.Шеляпина, Р.М.Шилькрот, канд. хим. наук Г.В.Оносов), ОАО "Теплопроект" (инж. А.А.Ходько), ФГБОУ ВПО "Южно-Уральский государственный университет" (докт. техн. наук, проф. В.И.Соломин, докт. техн. наук, проф. В.М.Асташкин, докт. техн. наук А.Н.Потапов), при участии объединения "Союзкомпозит" (С.Ю.Ветохин), АНО "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов (инж. А.В.Гералтовский).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию промышленных дымовых труб, включая фундаменты, с несущими стволами из кирпича, железобетона, стали, полимерных композитов, а также на промышленные дымовые трубы, поддерживаемые несущими металлическими башнями (каркасами).
1.2 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование промышленных дымовых труб высотой от отметки установки 15 м и менее.
1.3 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование фундаментов промышленных дымовых труб, предназначенных для строительства в особых условиях: на вечномерзлых, просадочных, насыпных и намывных грунтах, подрабатываемых и закарстованных территориях.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия
ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
СП 15.13330.2012 "СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции" (с изменениями N 1, N 2)
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 27.13330.2011 "СНиП 2.03.04-84 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур"
СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2)
СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружение промышленных предприятий" (с измененением N 1)
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 агрессивная среда: Среда эксплуатации сооружения, вызывающая уменьшение сечений и деградацию свойств материалов отдельных конструкций сооружения во времени.
3.2 воздействие: Явление, вызывающее изменение напряженно-деформированного состояния строительной конструкции.
3.3 газоотводящий ствол: Вертикальная часть газоотводящего тракта, обеспечивающая отвод в атмосферу и рассеивание отводимых газов.
3.4 газоход: Часть газоотводящего тракта по которому отводимые газы перемещаются от обслуживаемого оборудования (теплового или промышленного агрегата) до дымовой трубы (газоотводящего ствола).
3.5 дивертор: Устройство на газоотводящем стволе, обеспечивающее, при необходимости, переключение направления потока отводимых газов.
3.6 диффузор: Расширяющийся по ходу движения газа участок газоотводящего тракта.
3.7 защитная система: Система защиты несущего ствола дымовой трубы от агрессивного или температурного воздействия отводимых газов, состоящая из защитной футеровки (газоотводящего ствола), тепловой изоляции, опорных конструкций.
3.8 интерцепторы: Спиралевидные ребра, устанавливаемые в верхней части трубы (обычно металлической), для предотвращения или уменьшения ее резонансных колебаний в ветровом потоке.
3.9 конфузор: Сужающийся по ходу движения газов участок газоотводящего тракта.
3.10 коэффициент сочетаний нагрузок: Коэффициент, учитывающий уменьшение вероятности одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений.
3.11 коэффициенты надежности: Коэффициенты, учитывающие возможные неблагоприятные отклонения значений нагрузок, характеристик материалов и расчетной схемы строительного объекта от реальных условий его эксплуатации, а также уровень ответственности строительных объектов.
3.12 лучковая арка: Арка, отношение стрелы подъема которой к пролету менее 1/2.
Примечание - Отношение стрелы подъема лучковой арки и лучкового свода к пролету, как правило, составляет 1/8, 1/12, 1/16 или 1/32, а центральный угол - от 120° до 180° соответственно.
3.13 маркировочная окраска: Окраска высотного сооружения горизонтальными полосами белого и красного (оранжевого) цветов для выделения его на фоне местности с целью обеспечения безопасности полетов воздушных судов.
3.14 молниезащита: Устройство для защиты дымовой трубы и ее отдельных элементов от прямого удара молнии.
3.15 надежность: Способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации.
3.16 несущая конструкция: Конструкция, воспринимающая основные нагрузки и обеспечивающая прочность, жесткость и устойчивость сооружения.
3.17 несущая способность: Максимальный эффект воздействия, при котором в конструкциях, а также грунтах основания, не происходит разрушение любого характера (пластического, хрупкого, усталостного) и потеря местной или общей устойчивости.
3.18 полуциркульная арка: Арка, отношение стрелы подъема которой к пролету равно 1/2 и центральный угол равен 180°.
3.19 предельное состояние: Состояние строительного объекта, при превышении характерных параметров которого эксплуатация строительного объекта недопустима, затруднена или нецелесообразна.
3.20 промышленная труба: Высотное сооружение, предназначенное для создания тяги, отвода и рассеивания в атмосфере продуктов сгорания топлива или воздуха, содержащего вредные примеси.
Примечание - Промышленные трубы, отводящие преимущественно продукты сгорания топлива, называются дымовыми, а промышленные трубы, отводящие преимущественно воздух, содержащий вредные примеси, называются вентиляционными.
3.21 разделительная стенка: Конструкция в нижней части ствола трубы или газоотводящего ствола, разделяющая встречные потоки подводимых газов при двух и более вводах газоходов.
3.22 расчетная модель трубы: Модель взаимосвязанной системы "ствол трубы - фундамент - основание", используемая при проведении расчетов и включающая в себя: расчетные схемы, идеализирующие геометрию рассчитываемого объекта; расчетные модели нагрузок и воздействий; расчетные модели напряженно-деформированного состояния; расчетные модели материалов.
3.23 расчетный срок службы: Установленный в нормах проектирования, задании на проектирование или в проектной документации временной период (срок) использования строительного объекта по назначению до его капитального ремонта либо реконструкции при нормальной эксплуатации с предусмотренным техническим обслуживанием.
Примечание - Расчетный срок службы отсчитывается от начала эксплуатации или возобновления эксплуатации после капитального ремонта, реконструкции, или расконсервации.
3.24 световое ограждение: Обозначение местоположения высотного сооружения в темное время суток и при плохой видимости с помощью заградительных огней, устанавливаемых на сооружении для обеспечения безопасности полетов воздушных судов.
3.25 светофорные площадки: Площадки, предназначенные для размещения на них и обслуживания заградительных огней светового ограждения трубы, используемые также при осмотрах, обследованиях, техническом обслуживании и ремонтах трубы.
3.26 секция газоотводящего ствола: Укрупненная составная часть газоотводящего ствола, ограниченная температурно-компенсационными стыками, свободным или опорным краями и собранная из нескольких царг с помощью жестких (чаще всего неразъемных) соединений.
3.27 царга: Отдельный конструктивный элемент дымовой трубы или газоотводящего ствола, как правило, цилиндрической формы, имеющий необходимые детали для соединения с аналогичными элементами или смежными частями дымовой трубы или газоотводящего тракта
4 Общие требования
4.1 Проектирование промышленных дымовых труб (далее - труб) следует выполнять с учетом требований СП 43.13330.2012 (пункты 9.3 и 9.4), при этом должна быть обеспечена эвакуация в атмосферу и эффективное рассеивание отводимых газов до допустимых гигиеническими нормами пределов концентрации вредных веществ и твердых частиц на уровне земли в зоне расположения трубы.
При проектировании труб следует учитывать их уровень ответственности.
4.2 Трубы по конструктивным особенностям делятся:
- на свободностоящие (самонесущие) - кирпичные, армокирпичные, монолитные железобетонные, сборные железобетонные, стальные, из полимерных композитов;
- трубы с оттяжками - стальные, из полимерных композитов;
- трубы в поддерживающем каркасе (башне) - стальные, из полимерных композитов.
Несколько труб допускается объединять соединительными конструкциями, не препятствующими независимым перемещениям каждой из труб относительно остальных, объединенных в одно сооружение.
Дымовая труба для котельной: расчет высоты и сечения по техническим нормативам
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.
Галерея изображений Дымовая труба - значимый конструктивный компонент котельной предприятия и частного дома. От него зависит эффективность агрегата Высоту и размеры дымового канала необходимо рассчитывать с предельной точностью, т.к. от габаритов канала зависит процесс сгорания топлива Для формирования безупречной тяги требуется учитывать розу ветров в регионе, барометрическое давление и среднестатистические данные о температуре воздуха Конструкция дымовой трубы должна обеспечивать полноценный отвод дымовых газов без нанесения вреда владельцам и пользователям близко расположенных зданий и окружающей среде Продумать, предусмотреть и запроектировать следует средства и приспособления для обслуживания дымовой трубы При проектировании дымохода в обязательном порядке учитывается тип котла и разновидность топлива. В случае использования комбинированного агрегата трубу подбирают, ориентируясь на безопасный отвод газов максимальной температуры Пропускную способность дымовой трубы определяют, учитывая объем продуктов горения при максимальной нагрузке агрегата Труба котельной - довольно высокое сооружение, подверженное воздействию природных явлений. Конструкцию проектируют так, чтобы гарантировать устойчивость при сильных ветрах и способность гасить удары молний 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 молниезащитаСамонесущие 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
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.
Высоту трубы определяют в зависимости от конструкции крыши. Если кровля многоуровневая, в расчете учитывают перепады высот, но база во всех случаях одна – высота конька (+)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.
Расчеты дымовой трубы по самотяге для твердотопливных котлов и котлов, работающих на природном газе.
Данный расчет необходим, когда используются котлы с атмосферными горелками.
Атмосферные горелки не требуют дутьевого вентилятора.
Организация дымоудаления происходит за счет естественной тяги. Под необходимой естественной тягой понимают такую тягу, при которой разряжение в топке и дымоходах создается дымовой трубой и вследствие этого под действием разности давлений (окружающего воздуха и продуктов сгорания) в топку поступает воздух необходимый для горения.
Понятно, что чем выше труба, чем ниже температура окружающего воздуха, и чем выше температура продуктов сгорания, тем больше тяга.
И для того, чтобы удаление дымовых газов происходило в штатном режиме, тяга должна быть больше аэродинамического сопротивления всего котельного агрегата, включая все дымоходы.
Причем, должно быть обеспечено разряжение за котлом, величина которого указывается в паспортных данных.
Посмотрим нормы и их пункты, где есть информация по этому вопросу.
СП 346.1325800.2017 Системы газовоздушных трактов котельных установок мощностью до 150 МВт. Правила проектирования
5.11 Для котельных, оборудованных котельными установками, забирающими воздух для горения непосредственно из помещения котельной, следует предусматривать приточные установки или проемы в ограждающих конструкциях здания, расположенные, как правило, в верхней зоне помещения котельной. Размеры живого сечения проемов определяют исходя из обеспечения скорости воздуха в них не более 1,5 м/с.
Это что касаемо расчета приточной системы вентиляции, немного не по теме. Но пункт полезный, для подбора сечений приточных решеток в системах ПЕ.
5.19 Проектная документация на ГТ и ВТ должна разрабатываться отдельно с максимальным использованием изделий заводского изготовления.
6.2.4 На основании теплового и аэродинамического расчетов определяют высоту и диаметр дымовой трубы.
7.3.1 Расчет дымовой трубы состоит в определении сечения и высоты дымовой трубы.
7.3.2 Сечение дымовой трубы определяют по объему дымовых газов, определенному в тепловом расчете котельной при максимальной нагрузке с учетом расширения, и проверяют по минимальной летней нагрузке с обеспечением скорости газов в устье трубы не менее значений , указанных в таблице 7.1.
Причем скорости при естественной тяге, часто бывают ниже чем 4 м/с. Например, это показывает приведенный расчет в екселе, для котла серии RSA 500, мощностью 500кВт.
Дымоход должен быть не меньше дымового патрубка котла (450 мм).
Как показал расчет, скорость в дымовой трубе Ф450 мм будет
1,66 м/с. Т.е. требование примечания таблицы 7.1 также под большим вопросом.
7.4.2 Для котельных агрегатов, работающих под наддувом, полный напор, развиваемый вентилятором, должен преодолеть аэродинамическое сопротивление газового тракта котла на концевом участке в хвостовой части котла и с объемом образующихся дымовых газов до концевого участка хвостовой части котла с образованием положительного давления, которого вместе с расчетной самотягой дымовой трубы достаточно для эвакуации дымовых газов в атмосферу и рассеивания вредных выбросов до нормативного значения ПДК в приземном слое.
Если кто будет считать по СП 89.13330.2016 критерий R , то оставьте эту затею, т.к. в формуле опечатка,
Как сделать расчет дымовой трубы
Качественная и безопасная работа любого отопительного агрегата – печи, камина, котла , основана на создании дымоотводящей трассы. Дымоход – не просто комплектующий элемент, это – важная, непременная составляющая любой системы отопления, работающей на горючих видах топлива:
Более того, от качества расчета, проектирования, материалов и установки дымного канала зависит не только работоспособность, но и безопасность отопительной системы здания. В загородных домах и на дачах наиболее часто применяются печи , камины или котлы, как правило, на газу или дровах.
Сегодня к такому виду оборудования в преимущественном большинстве случаев подключают модульные нержавеющие дымоотводящие системы круглого или овального сечения. Данный вид дымовых труб является наиболее современным, легким, безопасным и доступным решением. Но для его безопасной работы, важно сделать верные расчеты с учетом различных технических, эксплуатационных, климатических, других факторов. В данной статье будут рассмотрены основные положения расчета дымовой трубы для ее дальнейшей установки в частном загородном доме или на даче на примере современных модульных систем.
Основные параметры правильного дымохода
Система дымоотведения выполняет две главные функции:
- Вывод продуктов сгорания и дыма от очага на улицу
- Создание хорошего уровня тяги для горения дров
Вторая функция особенно важна для отопительных приборов, комплектация которых не предусматривает подачи кислорода в топку на горение извне. Тяга обеспечивает печи или камину быстрое разгорание дров и дальнейшие процессы горения. Конечно, именно тяга позволяет дымовым газам и продуктам горения быстро, беспрепятственно уходить вверх по дымовой трубе.
Существует несколько простых правил, которые всегда применяются к дымовым каналам:
- дымовая труба всегда имеет только вертикальное расположение. Исключения делаются для небольших горизонтальных участков, которые соединяют отопительный прибор с трубой, либо представляют собой места изгибов, обходов, поворотов (с углом не более 45 градусов). Количество изгибов и поворотов рекомендуется, по возможности, минимизировать
- канал всегда начинается в верхних частях печи или топки камина, а заканчивается на улице – чуть выше кровли строения
Описанные выше условия призваны обеспечить хороший уровень тяги, оперативный вывод дыма на улицу, оптимальную работу отопительного прибора.
Существуют и другие важные требования к дымовой трубе:
- Сечение внутреннего канала (контура) рассчитывается при проектировании так, чтобы через него свободно проходил весь сгенерированный отопительным прибором объем дыма
- Стенки внутреннего контура должны быть гладкими и ровными. Это позволит исключить как аэродинамический отпор движению продуктов сгорания, так и чересчур быстрое оседание копоти, сажи, конденсата на стенках
- Канал отвода продуктов сгорания должен быть хорошо изолирован (например, базальтовой ватой между внешним и внутренним контуром) – это исключит возможность перегрева стенок конструкции и риск возникновения пожара. Вместе с тем, изоляция не будет позволять дыму слишком быстро остывать во время подъема по трубе (остывший «по дороге» дым увеличивает свою плотность и провоцирует образование вредоносного конденсата)
- Все участки и модули дымовой трассы должны быть тщательно соединены друг с другом и демонстрировать максимальную герметичность всей системы. Щели между модулями приведут к задымлению помещений, плохой тяге
- Все внешние участки канала, находящиеся в непосредственной близости к стенам и другим поверхностям, должны быть дополнительно изолированы
Расчет требуемого диаметра и сечения внутреннего контура дымохода для каминов и печей
Расчет диаметра и сечения внутреннего контура осуществляется с применением различных физико-математических формул. Сложные расчеты с использованием формул должны производиться профессионалам отрасли, самостоятельно заниматься расчетами не рекомендуется.
Сегодня производители современных топок, каминов и печей самостоятельно вычисляют нужный диаметр и сечение дымохода на основе мощности изделия, вместительности топочной камеры очага, объема дымовых газа, образующихся при сгорании топлива в том или ином отопительном приборе. На основании этих вычислений, завод-производитель оснащает каждую модель отопителя выходным патрубком (отверстием в корпусе) определенного диаметра, к которому пользователь потом подключает трубу. Поэтому, покупателям современного отопительного оборудования не требуется самостоятельно вычислять нужный диаметр дымового канала, достаточно изучить комплектацию и технический паспорт изделия.
Патрубки для подключения системы дымоотведения от топок и печей могут располагаться:
- сверху изделия
- сбоку (слева/справа) изделия
- сзади изделия
- в нескольких местах одновременно (для удобства расположения очага в пространстве по выбору пользователя)
Современное котельное оборудование тоже имеет включенные заводом-производителем в комплектацию патрубки, диаметр которых соответствует техническим и эксплуатационным параметрам устройства.
Важно! Диаметр дымоотводящего канала ни в коем случае нельзя заужать! Исключения делаются только для труб, высота которых составляет более 12 метров. В таких случаях диаметр трубы можно уменьшить до предыдущего диаметра с целью исключения образования излишней тяги.
Расчет высоты и расположения трубы дымохода
При расчете дымовой трубы имеет значение также ее высота. Ее показатели, вместе с остальными расчетами, рекомендуется включать в изначальный инженерно-архитектурный план на начальных этапах строительства дома. Возведение дымохода в уже готовом доме повлечет за собой лишние расходы, нарушение чистовой отделки и другие сложности.
По утвержденным нормам СП 7.13130.2013 высота дымовой трубы должна составлять не менее 5 метров. Часто она может иметь и бОльшую высоту на основе индивидуальных параметров строения. Важно учитывать, что под высотой трубы подразумевается именно высота от колосниковой решетки или выхода из очага до окончания верхней кровельной части трассы. Различные горизонтальные участки, повороты и обходы трубы в расчет не берутся. То есть, учитывается именно высота, а не суммарная длина трассы.
При расчете дымохода также учитываются следующие правила для расположения кровельной части трубы:
- На плоской крыше дымоход своей кровельной частью должен составлять 1,2 метра
- Если труба удалена от конька от 0 до 1,5 метров, то она должна быть выше конька на полметра
- Если дымоход удален от конька кровли на 1,5 – 3 метра, его высота должна быть равной высоте конька
- Кровельный участок, длина которого составляет более полутора метров, должен быть надежно закреплен на крыше с применением специальных растяжек
Обратите внимание! Высота кровельного участка канала дымоудаления будет сильно влиять на уровень тяги, поэтому описанные выше правила являются обязательными для исполнения. Плохая тяга будет существенно снижать тепловые возможности отопительного прибора, увеличивать расход дров и провоцировать преждевременное загрязнение дымовыводящего оборудования. Несоблюдение технических правил расположения на крыше также может спровоцировать эффект обратной тяги, что вызовет задымление помещения и риск его возгорания от вылетающих из топки искр.
Специалисты рекомендуют
Обратите внимание! Расчет дымовой трубы является довольно сложным действием, так как требует специализированных инженерных знаний и учета многих технических параметров. Профессионалы области рекомендуют заказывать расчет системы удаления дыма и продуктов горения у специалистов области.
Компания «Домотехника» реализует полный спектр услуг по профессиональному расчету дымоходной трассы и подключенного к нему оборудования:
- выезд специалиста для выявления и учета всех технических, инженерных параметров строения, подключаемого отопительного оборудования, пожеланий заказчика
- подготовка инженерным отделом компании подробного технического плана, включающего в себя все расчеты, основные, составные и комплектующие части отводящей дым системы
- подготовка и расчет сметы, согласование с заказчиком
- заказ и доставка оборудования
- выезд бригады профессиональных монтажников для установки нитки дымохода, его комплектующих, крепежей, подключения к печи, камину, котлу
- пуско-наладка системы дымоотведения и отопления, проверка систем, консультирование заказчика по правильной эксплуатации оборудования
- составление акта сдачи-приема монтажных работ и предоставление гарантийных обязательств
Привлечение сил профессионалов для расчета и установки дымохода к любому виду отопительного оборудования является надежной гарантией пожарной и эксплуатационной безопасности инженерных сетей, сохранности имущества и здоровья жителей дома, эффективной и продолжительной работы отопительного и дымоотводящего оборудования.
Читайте также: