Дымовая труба — неотъемлемая часть частного дома или сельскохозяйственной постройки с камином или нагревательным котлом на твердом топливе. Аэродинамический расчет дымовой трубы и планирование ее размеров — обязательный этап создания проекта строительных. Грамотный расчет не только обеспечит конструкции надежность и долговечность, но и создаст условия для оптимального функционирования отопительной системы.
Актуальность расчета параметров дымовой трубы
Высота трубы и ее диаметр, как и материалы, из которых она сооружена, напрямую влияют на работоспособность конструкции. Высота трубы и ее проходимость стимулируют тягу, обеспечивающую хорошее горение и теплоотдачу. Ошибки конструкции, возводимой на десятилетия, повлекут массу негативных последствий:
- оседание сажи и золы на внутренних поверхностях;
- постепенное уменьшение диаметра трубы, приводящее к уменьшению тяги и попаданию угарных газов внутрь помещения;
- увеличение риска возгорания скопившихся смол и деформации или разрушения трубы из-за такого перепада температуры;
- повышение пожароопасности.
Ошибки в расчетах прочности фундамента конструкции могут повлечь ее обрушение даже из-за порывов ветра. Расчет фундамента дымовой трубы и ее аэродинамических свойств при отсутствии навыков лучше доверить специалисту, так как эта задача в малоэтажном строительстве является одной из самых сложных.
Практический расчет параметров дымоотвода
При проектировании труб котельных и частных домов с печным отоплении в расчет берется ряд показателей:
- метеорологические и климатические особенности конкретной географической точки;
- рельеф местности и тип грунта непосредственно под постройкой;
- сейсмическая активность региона;
- ветровые и снеговые нормы и критические показатели;
- тип кладки самой печи и материал, использующийся в строительстве трубы;
- вид предполагаемого топлива, его теплоотдачу и температуру газов выводимых системой.
Эти данные, заложенные в расчет дымовых труб, дают возможность получить:
- данные для вычисления допустимой массы трубы и материала, из которого она может быть выполнена;
- оптимальные цифры диаметра;
- показатели необходимой высоты сооружения.
Для создания проекта строительства дымовыводящей трубы в частном доме печники используют сокращенную формулы вычислений.
Расчет диаметра
Основной показатель, являющийся фундаментальным для расчетов, — теплоотдача печи или котла. Она напрямую зависит от типа сжигаемого топлива и его количества, выжигаемого за промежуток времени. Эта характеристика в обязательном порядке указывается в паспорте печи, если она была приобретена у сертифицированного производителя. При самостоятельной кладке основания печи задача усложняется самостоятельным вычислением этих показателей. При типовой конструкции необходимый диаметр трубы можно вычислить последующей схеме:
- Вычисление объема проходящих через воздухоотвод газов: Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек;
- Вычисление площади сечения прямоугольной, например кирпичной, трубы: F = π∙d²/4, в м²;
- Калькуляция диаметра трубы круглой формы: dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600.
Для наглядности можно рассмотреть пример расчета дымовой трубы для типового котла со стандартными показателями:
- температура выводимой среды у основания трубы 150/200º;
- скорость передвижения газов внутри дымоотвода 2 метра в секунду;
- требования СНиП предусматривают высоту не менее 5 м от опоры колосника.
- напор газов в естественном состоянии примерно 4 Па.
Детальная калькуляция будет выглядеть таким образом:
- Условно взятый для расчетов тип топлива — дрова с влажностью 20%, сгорающие со скоростью 10 кг в час. V, то есть объем поступающих газов, составляет 10 м³/кг;
- Температура среды на выходе с колосника составляет 150º;
- По формуле проводимости Vг = (10∙10∙1.55)/3600 получаем первый показатель 0.043 м³/сек;
- Необходимый диаметр при допустимой скорости 2 м/сек ищем формулой d² = (4∙0.043)/3,14∙2, получаем коэффициент 0,027.
- Исходя из формулы dт = √4∙0.34∙0.043∙(1+150/273)/3.14∙10∙3600 для данной круглой металлической трубы достаточно будет диаметра в 0.165 м. Он обеспечит нормальное функционирование конструкции.
Вычисление показателя самотяги
Перед монтажом конструкции необходимо проверить, насколько качественной будет тяга в возводимой трубе. Для частного малоэтажного строительства применяются следующие формулы:
- Учитываем закладываемые ранее показатели объема сжигаемого за час топлива Q =10∙3300∙1.16 и получаем мощность 38.28 кВт;
- Полученный ранее показатель теплопроводности в 0,34 калькулируем с метражом и теплопотерями 0.34:0.196=1,73º;
- Так как из общей длины в 5 метров 2 занимает сама печь, то в формулу расчета потери тепла закладывается только 3 метра: 150-(1.73∙3)=144,8º;
- Взяв за основу показатели плотности при нулевой температуре 1.2932 а при полученных 144,8º соответственно 0.8452, получаем цифру естественного напора газов в 1,34 ммН2О. Такая тяга обеспечит хорошее горение дров.
Расчет высоты печной трубы
Хорошую тягу обеспечит только труба с оптимальной высотой: слишком низкая конструкция, как и слишком высокая, в которой газы остывают при прохождении по дымоотводу, качественную работу печи обеспечить не может.
- Длина трубы от основания до верха не должна составлять менее 5 метров, это требование закреплено в стандарте как профилактика возгораний.
- Дымоход на плоской кровле должен превышать ее высоту на 0,5 метра.
- Труба, которая располагается на удалении не более 1,5 м от конька, должна его превышать на 0,5 м. В этом случае обязательно необходимо провести расчет дымовой трубы на устойчивость и дополнительно закрепить конструкцию растяжками, берущими на себя нагрузку порывов ветра.
- Труба, удаленная от конька не далее 3 метров, должна совпадать с ним по высоте.
Коэффициентом, на который предлагают ориентироваться профессионалы, является угол в 10 градусов между плоскостью конька и срезом верхней точки трубы.
Кладка печей, как и все сопутствующие работы, — сложный процесс, требующий опыта и теоретической подкованности. Каждый из показателей имеет свое значение, влияние на продуктивность работы теплосистемы и безопасность. При отсутствии навыков эту часть работ стоит доверить профессионалам.