Как рассчитать параметры дымовой трубы

Немного о тяге

С помощью тяги из дымоотвода выходит то, что возникает в процессе сгорания. Благодаря движению воздушных потоков негативные вещества уходят в атмосферу. От каких факторов зависит тяга? В первую очередь, большую роль играет высота трубы дымоотвода. Так же она зависит от температуры воздуха извне помещения и в самом дымоходе. В период, когда горючее сжигается, температура может достичь 250°. Контактируя с металлической трубой, горячий газ остывает, она падает, в результате чего получается хорошая тяга. Конденсат влаги в дымоотводе разрушает конструкцию и ухудшает тягу. Обычно это происходит в зимний период при низких температурах. Для того, чтобы убрать конденсацию устанавливаются дымососы, образующие искусственную тягу.

Тягу обычно определяют «дедовским методом». Открывается печная дверь и при открытой заслонке к ней подносят зажженную спичку. Спичечное пламя покажет, есть ли в печи тяга. Если его потянет внутрь – тяга сильная. Если задует в комнату – значит имеет место явление, называемое обратной тягой. В таких случаях, печь будет чадить, и разжигать ее не стоит.

Это происходит тогда, когда дымоход забит или неисправен. Поэтому, время от времени, дымоотводную систему чистят и ремонтируют.

Как рассчитать площадь сечения дымовой трубы?

Существует несколько методик расчета оптимального сечения. Например, от размеров топочной камеры очага или от площади поддувального окна печи

Но в этой публикации внимание будет сконцентрировано на той методике, которая основана на оценке объема образующихся в процессе сгораний дымовых газов

Горение древесины и другого твёрдого топлива всегда сопровождается весьма значительным дымообразованием. И дымоходная труба должна быть в состоянии своевременно отводить эти объемы наружу.

На основе расчётов и опытов специалистами давно уже составлены таблицы, из которых можно получить информацию об удельном дымообразовании для разных типов твердого топлива. То есть какой объем продуктов сгорания образуется при сжигании, скажем, одного килограмма дров, угля, торфа и т.п.

Приведем и мы такую таблицу (в сокращенном варианте). В ней, помимо удельного дымообразования, показаны калорийность топлива (количество тепла, выделяемого при сжигании одного килограмма) и примерная температура продуктов сгорания на выходе из дымоходной трубы. Первая из указанных характеристик нас в заданный момент особо не интересует — просто дает общее представление об эффективности топлива. А вот температура, да, понадобится для расчетов.

Тип топлива	Удельная калорийность топлива, кКал/кг, усредненно	Удельный объем выделяемых продуктов сгорания от сжигания 1 кг, м³	Рекомендуемая температура на выходе из дымохода, °С
Дрова со средним уровнем влажности — 25%	3300	10	150
Торф кусковой (россыпью), воздушной просушки, со средним уровнем влажность не выше 30%	3000	10	130
Торф — брикеты	4000	11	130
Уголь бурый	4700	12	120
Уголь каменный	5200	17	110
Антрацит	7000	17	110
Пеллеты или древесные топливные брикеты	4800	9	150

Как видите, объемы впечатляют. Даже дающие минимальную дымность типы топлива – это уже около 10 кубометров на каждый сожженный килограмм. Значит, просто из соображений физики и геометрии сечение дымоходного канала должно быть в состоянии постоянно отводить эти немалые объемы наружу.

От этого и «пляшем» при расчёте.

Цены на дымовую трубу

дымовая труба

Объем продуктов сгорания, выделяемых при сжигании твёрдого топлива в течение часа можно определить по следующей формуле (с учетом температурного расширения газов).

Vgч = Vуд × Мтч × (1 + Тд/273))

Vgч — объем продуктов сгорания, образующийся в течение часа.

Vуд — удельный объем образующихся продуктов сгорания для выбранного типа топлива, м³/кг (из таблицы).

Мтч — масса топливной закладки, сгораемой в течение одного часа. Обычно находится отношением полной топливной закладки ко времени ее полного прогорания. Например, в печь загружается разом12 кг дров, и они прогорают за 3 часа. Значит, Мтч = 12 / 3 = 4 кг/час.

Тд — температура газов (℃) на выходе из дымоходной трубы (из таблицы).

273 — константа, для приведения температурных параметров к шкале Кельвина, использующейся в термодинамических расчетах.

Так как единица времени в нашей системе исчисления —  секунда, то узнать объем, получающийся за секунду, несложно – результат просто делится на 3600:

Vgс = Vgч / 3600

Чтобы узнать площадь сечения канала, который гарантированно пропустит через себя этот объем при определенной скорости движения газов, надо найти их отношение

Sc = Vgс / Fд

Sc — площадь поперечного сечения канала дымохода, м².

Fд — скорость потока газов в дымоходной трубе, м/с

Несколько слов об этой скорости. Для отопительных приборов и сооружений бытового класса обычно стремятся остановиться в диапазоне от 1,5 до 2.5 м/с. При такой, с одной стороны – невысокой скорости не наблюдается значительного сопротивления потоку, не возникает сильных завихрений, тормозящих движение газов. Минимизируются тепловые потери, снижается до нормальных величин температура газов на выходе из трубы. Вместе с тем, скорость в достаточной степени большая для того, чтобы уменьшить образование конденсата и оседание золы на внутренних стенках канала.

Если найдено сечение (а это – минимальная его величина), то по известным геометрическим формулам можно найти или диаметр для трубы круглого сечения, или длину стороны – при квадратном сечении, или подобрать длины сторон при прямоугольном.

Ниже предложен калькулятор, который до предела упростит проведение этих вычислений. В нем необходимо указать тип топлива, примерный расход его расход (точнее, массу и время прогорания полной загрузки) и ожидаемую скорость потока газов в дымоходе. Остальное программа выполнит сама.

Итоговый результат показывается в трех представлениях:

— минимальный диаметр для круглого сечения;

— минимальная длина стороны для квадратного сечения;

— площадь сечения, по которой можно, например, подобрать размеры сторон для прямоугольного сечения.

Толщина теплоизолятора

Зачатую для отвода отработанных газов котлы оснащаются не обычными одностенными дымоходами, а моделям «сэндвич». Производители предлагают в основном два вида подобных труб:

• с толщиной утеплителя 5 см;
• с утеплителем на 10 см.

Выбор дымохода в данном случае будет зависеть от того, в каком регионе располагается дом с котельной. Считается, что в большинстве районов России достаточно использовать отводные «сэндвич»-трубы с толщиной утеплителя на 5 см. Дымоходы, изолированные десятисантиметровой базальтовой ватой, устанавливаются при сборке системы отопления обычно только в домах, расположенных в северных регионах страны.

Влияние высоты дымохода на эффективность службы приборов отопления

Как уже было сказано выше, главным условием качественной работы отопительных приборов является высота трубы. Исходя из этой информации, можно сказать, что, чем выше дымоходная труба, тем выше эффективность работы оборудования и лучше тяга. Однако не всё так просто. Если вы установите слишком высокую конструкцию, тяга будет меньше. Это происходит из-за того, что продукты сгорания в дымоходной трубе подвергаются влиянию аэродинамических сопротивлений. Если труба несоразмерно высокая, дым медленнее поднимается наверх, из-за чего он медленно остывает, нагревая стенки. Снижение температуры дыма влечет за собой увеличение массы продуктов сгорания, что уменьшает тягу.

Помимо высоты дымохода на эффективность работы приборов отопления большое влияние оказывает месторасположение трубы на крыше относительно близлежащих построек с высокими крышами и коньками. От этого зависит направление ветра в данном месте.

Методика самостоятельного расчета

Какой высоты должен быть дымоход? Этот параметр регламентируется СНиП 2.04.05-91 (с оригиналом документа можно познакомиться здесь).

Согласно данному документу:

• минимальная высота дымоотводящего канала от колосника до оголовка составляет 5 м;
• оптимальная высота – 6 м.

Параметры, влияющие на высоту дымохода

Как рассчитать высоту дымохода? Специалисты рекомендуют пользоваться следующей формулой.

Как самостоятельно вычислить высоту дымового канала

Исходя из представленной формулы, можно определить параметры, которые существенно влияют на высоту дымоотводящей трубы:

• метеорологические условия окружающей местности (параметр А). Для северных районов значение коэффициента принимается равным 160. Для других районов значение можно найти в описательных документах;
• масса вещества, проходящего через трубы за единицу времени (Мi). Данные можно определить на основании документации, прилагаемой к отопительному оборудованию;
• скорость оседания частиц, образующихся в результате горения (F). Для золы при дровяном отоплении данный коэффициент принимается равным 25, а при использовании электрического нагревательного прибора F=1;
• концентрация различных веществ в газе, который следует вывести (Спдкi и Сфi). Показатели берутся из описательной характеристики отопительного оборудования;
• объем выводящего газа (V);
• разница между температурой поступающего воздуха и выходящего из трубы (Т).

Произвести расчет самостоятельно достаточно трудно, поэтому рекомендуется обращаться за помощью к специалистам.

Оптимальная высота трубы на крыше

Высота дымохода над крышей также определяется СНиП 2.04.05 и формой крыши. Регламентируется данный показатель следующим образом:

1. Для плоской крыши высота дымоотводящей трубы определяется так:
   • при отсутствии парапетов и иных устройств минимальная высота дымовой трубы над кровлей составляет 120 см;
   • при наличии защитных бордюров и иного оборудования длина трубы должна быть увеличена. Рассчитать параметр можно, увеличив максимальную длину оборудования на 1 м;
   • если на крыше располагается вентиляционная труба, то высота дымоходного канала должна быть на 50 см больше высоты вентиляционного канала. При этом следует учесть, что дымоотводящая труба должна располагаться минимум в 5 м от вентиляционной шахты.

Определение высоты дымоотводящего канала для плоской крыши

1. Какая высота дымохода должна быть на скатной крыше? Параметр следует определять исходя из месторасположения дымовыводящего канала, а именно от его удаленности от конька крыши, то есть:
   • если труба от отопительного прибора выходит ближе 1,5м от конька крыши, то ее минимальная высота должна составлять 500 мм;
   • высота дымохода от конька при удалении трубы на расстояние 1,5 – 3 м должна быть равна максимальной высоте крыши;
   • если дымоотводящий канал выходит на крышу на расстоянии более 3 м от конька, то между горизонтальной линией конька и окончанием дымохода должен образовываться угол в 10º.

Определение длины дымового канала для скатной крыши

Высота дымовой трубы на крыше зависит от ее месторасположения и определяется нормативными документами.

Высота дымохода над коньком также определяется на основании сторонних факторов, таких как расположенные рядом высокие деревья или строения. При наличии сторонних помех образуется так называемая зона ветрового подпора, в которой невозможно обустроить тягу, достаточную для корректной работы отопительного прибора. Для улучшения тяги требуется минимум на 50 см увеличить высоту трубы для выхода из ветровой зоны.

Как рассчитать длину дымохода при наличии высоких предметов рядом с домом

Аналогичная ситуация складывается при установке отопительного оборудования в подсобном помещении, расположенном в пристройке к основному дому.

Расчет высоты трубы при расположении прибора отопления вне основного дома

Для улучшения тяги в дымоходе важно, чтобы оголовок дымовыводящего канала располагался выше зоны ветрового подпора. О том, как правильно рассчитать высоту дымовыводящей трубы в зависимости от вида крыши и места расположения канала, а также при образовании ветрового подпора можно посмотреть на видео

О том, как правильно рассчитать высоту дымовыводящей трубы в зависимости от вида крыши и места расположения канала, а также при образовании ветрового подпора можно посмотреть на видео.

Определение высоты дымового канала необходимо для корректной работы отопительного оборудования. Произведение расчетов желательно доверить опытным специалистам, так как неправильное определение параметра может привести к непоправимым последствиям и нанести вред не только имуществу, но и здоровью окружающих людей.

Какая должна быть высота трубы дымохода для печи?

Расчет этого параметра позволяет избежать возникновения обратной тяги и других возможных неприятностей. Этот вопрос регламентируется правилами СНиП и других документов.

Зачем нужен этот параметр?

Для того чтобы понять важность этого фактора разберем подробнее несколько физических законов и последствия неправильно сделанных дымоходов. При прохождении нагретых газов, температура понижается, но теплый воздух или газы всегда поднимаются вверх

На выходе из трубы температура еще больше снижается. Отработанные газы, находящиеся в трубопроводе с надежным слоем теплоизоляции имеют высокую температуру и столб нагретого дыма, поднимаясь вверх увеличивает тягу в топке.

Разберем ситуацию – уменьшаем внутреннее сечение трубы и увеличиваем высоту трубы над коньком крыши. Если вы думаете, что увеличивается объем нагретого газа, увеличивается время остывания дыма и увеличивается тяга – такое утверждение верно только наполовину. Тяга будет отличной, даже с большим излишком. Дрова будут быстро сгорать и расходы на покупку топлива возрастут.

Чрезмерное увеличение высоты дымохода может вызвать возрастание аэродинамических завихрений и понижения уровня тяги. Это чревато возникновением обратной тяги и выхода дыма в жилые помещения.

Требования СНиП

Длина трубопроводов вытяжки отработанных газов регламентируется требованиями СНиП 2.04.05. правила предписывают соблюдать несколько основных правил монтажа:

• минимальное расстояние от колосниковой решетки в топке, до защитного козырька на крыше – 5000 мм. Высота над уровнем покрытия плоской крыши 500 мм;
• высота трубы над скатом крыши или коньком должна соответствовать рекомендованной. Об этом расскажем в отдельной главе;
• если на плоской крыше находятся постройки, труба должна быть выше. В этом случае, при большой высоте трубы, ее раскрепляют растяжками из проволоки или троса;
• если здание обустроено системой вентиляции, их высота не должна превышать колпак трубопровода вывода отработанных газов.

Методика самостоятельного расчета

Как самостоятельно вычислить высоту дымового канала, для этого потребуется выполнить расчет по формуле:

, где:

• «А» — климатические и погодные условия в данном регионе. Для севера этот коэффициент равен 160. Значение в других районах вы сможете найти в интернете;
• «Мi» — масса газов, проходящих сквозь дымоход за определенное время. Эту величину можно найти в документации вашего отопительного прибора;
• «F» — время оседания золы и других отходов на стенках дымохода. Для дровяных печей коэффициент – 25, для электрических агрегатов – 1;
• «Спдкi», «Сфi» — уровень концентрации веществ в отработанном газе;
• «V» — уровень объема отработанных газов;
• «Т» — разность температур поступающего из атмосферы воздуха и отработанных газов.

Важно! Самостоятельный расчет потребует найти большое число величин и выполнить сложные расчеты. Поэтому рекомендуем обратиться к профессионалам.. Приводить пробный расчет не имеет смысла – коэффициенты и другие величины не подойдут для вашего агрегата, а извлечение квадратных корней потребует скачать инженерный калькулятор

Приводить пробный расчет не имеет смысла – коэффициенты и другие величины не подойдут для вашего агрегата, а извлечение квадратных корней потребует скачать инженерный калькулятор.

Таблица «Высота печной трубы над коньком»

Определится с размерами труб без проведения сложных расчетов поможет таблица высоты печной трубы над крышной конструкции. Сначала разберем подбор длины трубы для плоских крыш.

Подбор длины трубы для плоских крыш.	Мин. высота трубы в мм
На крыше отсутствуют парапеты и другие строения и устройства.	1200.
На крыше построен защитный бордюр или другие конструкции и расстояние до них до 300 мм.	1300.
Превышение над другими вентиляционными трубопроводами	500. Минимальное расстояние до вентиляционной шахты – 5000.

Для скатных видов крышных конструкций.	Мин. высота трубы в мм
Дымоход выходит на крышу на расстоянии 1500 мм от конька.	500.
Труба находится на расстоянии от конька 1500-3000 мм.	Труба выводится до уровня конька крыши.
Расстояние от конька до места прохода трубопровода вытяжки свыше 3000 мм.	Откладываем от полости конька 100. Верх трубы должен находиться на уровне этой линии.

Графические вычисления

Этот способ предполагает чертеж схемы здания с выдержкой всех правильных размеров и пропорций. От конька дома чертится линия под углом в 10° относительно горизонта к месту предполагаемого дымоотвода до пересечения линий. Полученное расстояние измеряют и переводят в реальный масштаб. Можно провести корректировку схему передвигая ось дымоотвода по горизонту. Такими нехитрыми движениями можно найти необходимое местоположение трубы.

Меж покрытием крыши и краем трубы снаружи здания должно быть не меньше 50 см. Если топливо печного отопления является твердым, то добавляют еще 0,15 м для сооружения защитной конструкции, материалом которой служит металлочерепица или профнастил.

На что обращать внимание при расчете дымохода?

Заблуждаются люди, считающие, что наружный выход дымоходного канала никак не влияет на уровень комфорта в помещении. Ведь дымоход не только выводит вредные газы и дым наружу, но также влияет на производительность приборов отопления, их эффективность, расход используемого ими топлива.

Обратите внимание! Высота дымохода, равно как и его диаметр, при условии грамотного расчета посредством специального калькулятора нормализует работу системы отопления и уровень ее безопасности – как с точки зрения вреда для организма, так и пожаробезопасности. Ведь эти конструкции предотвращают попадание продуктов горения в дом

А чтобы расчет был действительно грамотным, учитывайте приведенные ниже важные моменты.

1. Материал для сооружения дымохода выбирается исходя из вида топлива. У каждого энергоносителя свои особенности топочных газов, у которых, в свою очередь, различная температура.
2. Все оборудование, в процессе работы которого выделяются газы, нуждается в хорошей вентиляции. А ввиду того, что сооружать под каждый прибор отдельную конструкцию подобного рода нецелесообразно, их зачастую совмещают в одном дымоходе.
3. Высота дымохода относительно конька крыши, особенности его конструкции и сечение зависят от функциональности приборов отопления в доме.

Разумеется, далеко не каждый способен правильно все рассчитать. И тут есть два возможных варианта: поручить эту процедуру профессионалам или же использовать для этого специальный онлайн-калькулятор.

Полезный совет

Конечно же, приведенные выше формулы позволяют рассчитать сечение дымохода с высокой точностью. Однако для небольшой котельной вычисления можно сделать и по упрощенной схеме. В этом случае сечение трубопровода определяется просто с учетом размеров топки.

Считается, что сечение прямоугольных отводящих труб в маленьких котельных должно быть равно 1/15 объема топки котла. Для круглых дымоходов этот показатель будет составлять 1/10.

В любом случае диаметр отводящей трубы по нормативам не может быть меньше диаметра того патрубка котла, к которому она присоединяется. При этом, согласно СНиП, котлы, оборудованные верхним патрубком, должны присоединяться к дымоходу вертикальным отрезком трубы длиной не менее 25 см;

Ошибки при сооружении дымоходов

Чем быстрее произойдет нагревание, тем экономичнее работает котел, переходя в режим ожидания.

Квадратная форма. А вот для отопительных систем, работающих на дровах, как раз лучше будет квадратная форма сечения. Для расчета сечения дымохода вид топлива является основополагающим. Дровяное топливо не требует большой тяги, как газовое, поэтому круглое сечение будет способствовать просто выветриванию тепла из дома.

Внутренний диаметр

Правильный расчет диаметра дымохода обеспечит бесперебойное функционирование всей системы отопления дома. Рассчитать диаметр дымохода можно по вложенной инструкции завода-изготовителя. Но если таковой не имеется, следуйте этим правилам:

• Для расчета дымохода квадратного типа диаметр поддувала не должен превышать диаметр трубы.
• Для обогревательной системы с открытой топкой (камин) расчет дымоотвода составляет 1:10 относительно топки.

Высота

Какой должна быть высота дымоотводной трубы? Невозможно определить однозначную высоту дымоотвода для всех типов отопительных систем. Тут действует такой принцип: чем шире диаметр трубы, тем скорее происходит остывание продуктов горения топлива. Вследствие этого на стенках трубы оседает конденсат, который блокирует функциональный дымоотток.

Смотрим видео, как правильно рассчитать высоту:

То есть, увеличение диаметра при высоте в 5 метров, не способствует увеличению тяги. А если мы увеличим высоту дымоотводной трубы и уменьшим диаметр её, то тем самым мы увеличим объем теплого воздуха и снизим его остывание. А значит, и увеличим тягу. То есть, при расчете дымохода эту особенность нужно учитывать. Именно увеличение высоты при уменьшении объема трубы будет создавать сильную тягу. А вот насколько это экономично в плане затрат топлива, решать вам.

Если вы захотите произвести расчет дымохода в пользу экономии топлива, и решите сделать высоту дымохода максимальной при минимальном объеме трубы, тяга в системе резко уменьшится. А уменьшение тяги может привести к прониканию угарных газов в помещение. Поэтому расчет дымохода нельзя приводить в соответствие с финансовой экономией, это приведет к отравлению угарным газом.

Как рассчитать высоту дымохода правильно:

1. Используйте специальные программы для расчета высоты дымохода
2. Высота дымохода над крышей не должна быть произвольной
3. Высота дымохода над коньком должна быть более 0,5 метра

От конструкции самой кровли будет зависеть, какой высоты должен быть дымоход.

В расчете учитывается расстояние между дымоходами, а также:

• Толщина кровли
• Угол ската кровли
• Расстояние от вертикальной оси конька

Но при расчетах высоты дымохода не учитывается высота прикрывающего трубу зонтика.

Как высчитать тягу

Расчет высоты дымохода зависит от необходимой тяги. Именно она обеспечивает правильную работу вашей отопительной системы. Тяга образуется за счет разброса температур и давления в самой трубе и окружающем пространстве.

Из-за смещения давления прогретый воздух направляется вверх, а холодный — вниз. Холодный воздух стремится вытеснить горячий. Соответственно, при холодной погоде тяга увеличивается.

• Hc обозначает тягу дымоотвода;
• Hд — участок трубы от патрубка до котла;
• Pв — плотность воздуха;
• Pг — плотность сгораемого вещества.

1 мм. вод. ст. = 0,0001кгс/см2

Недостаточная тяга в трубе может быть вызвана малой длиной самой трубы. Значит, высота дымохода должна быть увеличена. И все же, нужно учитывать разумный предел. На практике общая длина дымовой трубы не должна быть более шести метров. Вопрос, как нарастить трубу дымохода, может быть решен и самостоятельно.

Советы

• Если высота потолка не позволяет установить дымоход высотой в 5 метров, следует подключить электрический дымосос
• Помните, что излишняя высота дымохода — это дополнительные потери тепла
• Если тяга в трубе сильная, устанавливают ограничитель
• При определении высоты дымохода учитывайте и основное направление ветра
• Если максимальная высота кирпичного дымохода не достаточна — может возникнуть обратная тяга
• На образование тяги в канале оказывают влияние горизонтальные участки трубы и изгибы — чем их больше, тем давление меньше

Прежде чем устанавливать дымопровод, внимательно ознакомьтесь с правилами и изучите параметры работы вашей отопительной системы. Расчет всех параметров дымоотвода — сложная инженерная задача. Поэтому лучше доверить все грамотному специалисту и не рисковать своим благополучием.

Высота дымовой трубы

Высота дымохода над крышей зависит от:

• расположения трубы относительно конька
• от угла наклона крыши
• от присутствия посторонних объектов вблизи трубы
• от силы ветра в данном месте, а также от высоты снежного покрова

Минимальный размер высоты дымохода равен 50 см, возводится при условии того, что труба по горизонтальной линии крыши находится в шаге полутора метров от конька. Подобное местонахождение самое идеальное. На крыше в данном месте образуется меньше снега, что позволяет уменьшить риск протечки в период таяния. Возведение любого дымохода относительно конька опирается на требования СНиП41-01-2003 и СП 7.13130.2009.