Способы расчета правильного диаметра дымохода

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.

Подключение коллективного дымоканала

При коллективном дымоходе отопительные устройства должны быть однотипными Необходимость иметь один дымарь на несколько домохозяйств возникает, если есть необходимость в экономии средств, площадей либо нет возможности по-другому организовать систему вывода отработанных газов. С технической точки зрения это вполне допустимый вариант и такие конструкции эффективно эксплуатируются. В этом случае необходимо рассмотреть два варианта задач:

Подключение к устройству однотипных отопительных устройств.
Подсоединение к линии принципиально разных тепловых установок, например, газовый котел и камин из кирпича.

В первом случае нет никакой сложности для включения оборудования в общий канал, так как для таких устройств можно рассчитать дымоканал на один показатель тяги, при котором все агрегаты будут правильно работать.

Во втором варианте согласовать устройства не получится, так как дымоотвод для камина должен занимать 1/10 площади топки, а это чрезмерно много для котла. В результате получается либо избыточная, либо недостаточная тяга для одного из устройств, что чревато негативными последствиями.

Самым правильным решением будет применить двухканальную систему. Суть ее в том, что внутреннее пространство трубы разделено на два канала, каждый из которых рассчитан на свое отопительное оборудование.

Определение размера дымохода для газового котла открытого типа

В отличие от ранее упомянутых агрегатов воздух для горения в такие устройства подается из помещения, в котором они расположены. Для определения перекрестного параметра используются два простых метода:

На установленном котле ориентируются на размер патрубка для отвода продуктов сгорания. Сечение дымохода должно быть таким же или немного больше.
Когда котла еще нет, но известны его характеристики или установлен дымоход на два нагревателя, его сечение определяется умножением мощности на 5,5. Результат получается в см2. Для расчетов берется паспортный параметр, а не тепловой параметр, который может быть на порядок больше.

Чтобы рассчитать диаметр дымохода, используйте формулу площади круга S = πr². Тогда r = √S / π. Подставляя предыдущий результат, получается значение радиуса в см, умножение на 2 и 10 определяет диаметр в мм. Расчетный результат корректируется в соответствии с таблицей выше.

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 топливаУдельная калорийность топлива, кКал/кг, усредненноУдельный объем выделяемых продуктов сгорания от сжигания 1 кг, м³Рекомендуемая 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.

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.

Расчет диаметра и длины трубы

При расчете диаметра дымоходной трубы руководствуются такими правилами:

Для печей с топками открытого типа (камины), или газовых котлов с открытой камерой сгорания – диаметр круглого дымоходного канала должен быть не менее 1/100 от значения объема камеры сгорания.
Значение диаметра дымоходного канала для фабричных газовых нагревателей всегда указывается производителем в паспорте на изделие.
В печах закрытого типа, где воздух в камеру сгорания поступает из поддувала, площадь внутреннего сечения выходной трубы должна всегда превышать площадь сечения поступления воздуха в рабочем режиме.
Полученный диаметр внутреннего сечения дымохода всегда округляем в большую сторону.
Превышение диаметра более чем в полтора раза от расчетного приводит к появлению завихрений внутри дымохода и, как следствие, к уменьшению тяги.
В связи с повышенным динамическим сопротивлением площадь сечения прямоугольного или квадратного дымохода берется в 1,2-1,4 раза больше расчетного для круглого дымохода.

Высота дымохода влияет на силу тяги. Чем выше столб движущегося горячего дыма – тем сильнее тяга. Слишком сильная тяга приводит к уменьшению КПД печи. Кроме того, дымоход, слишком высоко поднятый над крышей, подвергается увеличенной ветровой нагрузке и должен быть укреплен растяжками или другими усиливающими механическими конструкциями.

Для определения высоты дымохода для наклонной крыши можно пользоваться следующей диаграммой.

Монтаж дымохода сэндвич. Расчет высоты в зависимости от места расположения

В отличие от индивидуального строительства, расчет параметров дымохода для котельной многоэтажного здания или узлового обогревательного узла в обязательном порядке должен производиться по существующим методикам. Расчеты делаются в проектных организациях.

Из чего изготавливают трубы

Керамические трубы для дымохода

Четыре основных строительных материала, из которых изготавливают дымоотводные трубы: сталь оцинкованная, керамика, нержавеющая сталь, кирпич на основе глины.

Дымоходы квадратные, возведенные из кирпича по всем нормам выполнения печных работ, отличаются высокой пожаробезопасностью и отсутствием способности накапливать на стенках отложения сажи. Кроме этого материал достаточно теплоемкий и крепкий по механическим меркам. Единственным недостатком кирпича является его подверженность разрушению за счет деструктивного воздействия химических реакций между водой и оксидом серы.

Стальные дымоотводы удобны тем, что позволяют получить канал любой конфигурации. Недостатком является непродолжительный срок службы, так как металл имеет свойство прогорать и подвергаться коррозии. Более устойчивыми являются нержавеющие элементы.

Трубы из керамического материала спокойно выдерживают повышенную температуру и агрессивную среду оседающего конденсата. Сборку такой конструкции сложно проводить по причине большой массы элементов, где для прочности применен каркас из стальных стержней.

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:

«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.

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.

Способы расчетов

Точный метод + формула

Рассчитать дымоход для печки, занятие не для новичков. Такую работу лучше доверить профессионалам. Но если вы решили рассчитать этот параметр самостоятельно вам понадобится знание основных данных и нескольких формул:

Для определения кубатуры выходящих газов важно знать мощность отопительного агрегата. Для расчетов применяем формулу:, где:

В – коэффициент скорости сгорания твердого топлива. Это значение определяется исходя из данных таблицы №10 ГОСТа 2127;
V – уровень объема сжигаемого топлива. Эта величина указывается на бирке промышленного прибора;
Т – уровень нагрева отводящихся газов в месте выхода из дымохода. Для дровяных печей – 1500.

Общей площади дымохода. Ее высчитывают исходя из соотношения объемов газов, это значение обозначается «Vr» и скорости их продвижения в трубопроводе. Для бытовой печи, работающей на дровах, это число равно – 2 м/сек.
Диаметр круглой трубы высчитываем по формуле – d² = (4 * Vr) / (π * W), где W – это скорость продвижения газов. Все расчеты лучше выполнять на калькуляторе и внимательно вносить все величины.

Рассчитываем оптимальную величину тяги

Эта операция выполняется для контроля над расчетами оптимальной высоты и сечения дымохода. Такой расчет можно проводить по 2 формулам. Основную, но сложную мы приведем в этой главе, а основную, простую формулу приведем при выполнении пробного расчета данных:

, где:

С – это постоянный коэффициент, равный для печей на дровах 0,034;
литера «а» – величина атмосферного давления. Величина естественного давления в дымоходе – 4 Па;
высота дымохода обозначается буквой «h».
Т0 – средний уровень температур атмосферы;
Тi – величина нагрева отработанных газов при выходе их из трубы.

Пример расчета сечения дымохода

Принимаем за основу:

буржуйка работает на твердом топливе;
в течение 60 минут в печи сгорает до 10 кг дров лиственных пород деревьев;
уровень влажности топлива – до 25%.

Еще раз приведем основную формулу:

Расчет проводим в несколько этапов:

Выполняем действие в скобках – 1+150/273. После вычислений получаем число 1,55.
Определяем кубатуру выходящих газов – Vr= (10*10*1,55)/3600. После вычислений получаем объем, равный 0,043 м3/сек.
Площадь трубы дымохода – (4*0,043)/3,14*2. Расчет дает значение – 0,027 м2.
Берем квадратный корень из площади дымохода и высчитываем его диаметр. Он равен 165 мм.

Теперь определяем величину тяги по простой формуле:

По формуле расчета мощности высчитываем эту величину – 10*3300*1.16. эта величина равна – 32,28 кВта.
Рассчитываем уровень потерь тепла на каждом метре трубы. 0,34*0,196=1,730.
Уровень нагрева газа на участке выхода из трубы. 150-(1,73*3)=144,80.
Атмосферное давление газа в дымоходе. 3*(1,2932-0.8452)=1,34 м/сек.

Важно! Используя данные вашей печи, вы сможете самостоятельно выполнить расчет, но для подстраховки лучше проконсультируйтесь со специалистами. От правильности расчета зависит безопасность вашего жилья и экономичность работы нагревательных приборов

Шведский метод расчета

Размер дымохода для печи можно выполнить и по такой методике, но основное назначение шведского метода – расчет дымоходов каминов с открытой топкой.

В этой методике для расчета не используется величина топочного отсека и объем воздуха в нем. Для определения правильности расчета используется график:

Здесь важно соответствие соотношения площади топочного отсека («F») и отверстия дымоотводящей трубы («f»). Для примера:

габариты топки 770/350 мм. Высчитываем площадь отсека – 7,7*3,5=26,95 см2;
размер дымохода 260/130 мм, площадь трубы – 2,6*1,3=3,38 м2;
высчитываем соотношение. (338/2695)*100=12,5%.
смотрим в нижней части таблицы величину 12,5 и видим, что расчет длины и диаметра произведен правильно. Для нашей печи необходимо построить дымоход, высотой 5 м.

Разберем еще один пример расчета:

топка 800/500 мм, ее площадь – 40 см2;
сечение дымохода 200/200 мм, площадь равна 4 см2;
рассчитываем соотношение (400/4000)*100=10%.
по таблице определяем длину дымохода. В нашем случае, для круглой сэндвич – трубы она должна быть 7 м.

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.

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.

Материал

Размер дымохода, без сомнений, зависит от материала, из которого он изготовлен, а последний подбирается в соответствии с отопительным прибором и температурой сгорания топлива.

Печь в частном доме относят к категории твердотопливных котлов – уголь, дрова, а, значит, материал дымохода должен быть готов к действию топочных газов при температуре в 500–800 С и кратковременному повышению нагрева до 1000 С. Подходят для этого только жаропрочные материалы.

Кирпичный – огнеупорный, конечно. Выдерживает постоянную температуру до 900 С, довольно долго нагревается и долго отдает тепло, что для дымохода, проложенного внутри здания, является достоинством. Из-за этого же свойства не подходит для котлов с низким КПД и газовых.
Нержавеющая жаростойкая сталь – использовать нужно изделие именно из указанной категории несмотря на более высокую стоимость. Во-первых, такая марка действительно выдерживает нагрев до 800 С, во-вторых, устойчива к действию кислот и конденсата.
Стеклянный – изготавливается из огнеупорного стекла, отличается прекрасными эксплуатационными характеристиками, однако сложен в монтаже и имеет приличную стоимость. Такой вариант используют для каминов.
Керамические – рассчитаны для работы при температуре до 1200 С, стойкие к действию конденсата, химически инертны. Являлись бы самым популярным вариантом печной трубы в частном доме, если бы не более высокая стоимость.

На выбор материала влияет и характер топлива. Бурый уголь, каменный, древесина разной породы имеют разную теплотворность. Кроме того, выделяет разное количество сажи, копоти и кислотных ангидридов.