Как рассчитать параметры дымовой трубы

Таблица диаметров дымоходов

Сейчас актуальны таблицы диаметров, составленные для различных дымоходов, поскольку многие предпочитают устанавливать готовые трубные элементы из различных материалов. Чтобы легко разобраться в этих разнообразных материалах и научится выбирать правильные параметры, разработаны документы с нормативными данными, занесенными в специальные таблицы. Здесь указаны соответственные параметры. Для расчета нужных габаритов, можно воспользоваться этими таблицами.

Внимание! Следует помнить, что сечение дымоотводящего трубопровода должно быть больше или равным сечению внутреннего канала отопительного прибора. Точные таблицы рассчитанных диаметров дымоотводящего трубопровода для правильной его работы рассчитывается в соответствии с техническими параметрами всех элементов, соответственно рекомендациям специалистов, материалов дымоотводящего канала или с помощью таблиц диаметр — мощность

Точные таблицы рассчитанных диаметров дымоотводящего трубопровода для правильной его работы рассчитывается в соответствии с техническими параметрами всех элементов, соответственно рекомендациям специалистов, материалов дымоотводящего канала или с помощью таблиц диаметр — мощность.

От оптимального размера сечения и высоты дымохода зависит экономичность и производительность работы печи. Правила СНиП и несколько вариантов расчета помогут вам правильно подобрать размер для дровяной печи в доме.

Печь Булерьян: достоинства и недостатки

Булерьян (Bullerjan) – одна из разновидностей печей длительного горения, работающая по принципу конвекции.

Печь Булерьян

Конструкция была разработана канадским изобретателем Эриком Дарнеллом в 1975 году, после чего права на патент были выкуплены немецкими бизнесменами, которые запустили серийный выпуск печей под этим брендом.

Печь совмещает в себе функционал стандартной дровяной топки, калорифера и газогенератора. Булерьян способен работать в двух режимах:

• Растопка. К горящим дровам подается больше воздуха, что способствует их быстрому сгоранию и ускоренному прогреву помещения.
• Газификация. Подача кислорода сводится к минимуму. Дрова постепенно тлеют, а помещение прогревается медленнее. В таком режиме работы одной закладки дров будет хватать на 10-12 часов непрерывной работы.

Мощность такой печи зависит, в первую очередь, от ее габаритов. Ее может хватить не только для обогрева частного дома, но и для крупных промышленных построек, складских помещений.

Из недостатков Булерьяна отметим:

• Способность работать исключительно на дровах.
• Большое содержание копоти в отработанных газах.
• Копоть также образует в дымоходе конденсат из смеси дегтя, воды и сажи. После длительного простоя при горении будет присутствовать неприятный запах.
• Для правильной эксплуатации печи потребуется некоторый опыт.

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 . Вот формула для расчета:

h=(∆p·Tp·Tн)/(3459·(Tp-1,1·Tн))

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.

«Дымовая труба» в разрезе или «Где схема, брат?»

В этом пункте приводится схема дымохода для твердотопливного котла – она довольно универсальна и может быть использована во многих случая монтажа. Годится такой вариант при установке в любых типах домов, с любым типом материалов стен – от кирпича и монолитного бетона до деревянного каркаса.

Типовая схема дымохода для твердотопливного котла подразумевает возможность вывода дымовой трубы через стену вбок и затем наверх, либо через перекрытия вертикально вверх и потом через кровлю.

Если говорить об эффективном удалении дымовых газов из топки, то основными факторами, влияющими на эффективность этого процесса, будут:

• Высота дымохода
• Диаметр дымохода
• Длина разгонного участка
• Утепление дымовой трубы

Эти 4 пункта важны, остальные – по желанию.

Почему рассматриваются именно твердотопливные приборы?

Всё просто – с ними в этих вопросах всегда больше проблем, если сравнивать с газовыми. Поясним почему:

Прежде всего, газовые отопительные приборы – это практически всегда изделия заводского производства. То есть обязательно имеют патрубок определенного сечения для подсоединения к дымоходу. Оговаривается площадь сечения канала и в технической документации модели. То есть все довольно просто – ни на одном из участков уходящего вверх дымохода зауживать канал не допускается.

Котлы или печи заводской сборки всегда имеют патрубок для подключения дымохода. То есть проблема с сечением дымохода уже не стоит – оно должно быть не меньше указанного в технической документации.

• Температура выходящих в дымоход продуктов сгорания газа несоизмеримо меньше, чем у образующихся при сгорании древесины или иного твёрдого топлива.
• Трудно сравнить и объёмы образующихся при сгорании «голубого» и твердого топлива газовых смесей. Разница здесь – весьма существенная!

А вот твердотопливные отопительные приборы, печи или котлы, очень часто создаются самостоятельно. Или же достаются «в наследство» от бывших владельцев дома. И вот здесь никогда не лишней будет проверка параметров подключённого к такому прибору дымохода.

Впрочем, то, что касается высоты трубы и проверки тяги – наверное, можно в полной мере отнести и к газовому отопительному оборудованию. Сечение-то известно, но остальное проверить не помешает.

Но начнем именно с сечения.

Как подключить коллективный дымоход

Иногда обстоятельства диктуют необходимость использования одного дымохода одновременно для нескольких отопительных приборов

В подобных случаях необходимо особое внимание уделить правильному расчету всех параметров (таких, как максимальная длина горизонтального участка дымохода, его высота, диаметр и т.д.). Этот расчет производится с учетом того, какие отопительные приборы планируется использовать в системе, их типа и мощности, а также топлива, на котором они будут функционировать. 

Допустим, к единой трубе будет подключаться котел от общей системы отопления и традиционный камин

Понятно, что это принципиально разные отопительные приборы, один из которых работает на природном газе, а другой – на дровах. Соответственно, и рекомендации относительно используемых с ними дымоходов кардинально различаются (прочитайте: «Устройство дымохода для газового котла»). Возможно ли в таком случае совмещение? Практика показывает, что возможно. Рассмотрим, как это происходит.

Как известно, в процессе работы котел периодически отключается, переходя в режим ожидания. Если вместе с ним к одному дымоходу будет подсоединен камин, работающий в это время, то дымоход не будет остывать, в нем не будет образовываться конденсат, и при очередном запуске котла будет обеспечена хорошая тяга. Это положительный момент. Но есть и негативная сторона. Камин должен подсоединяться к дымоходу значительно большего размера, чем это необходимо для котла, и в том случае, если запуск котла будет осуществляться без параллельного использования камина, вполне вероятно возникновение избыточной тяги, которая приведет к неправильному функционированию котла (подробнее: «Дымоход для камина своими руками»). 

Как известно, расчет диаметра дымохода для камина производится исходя из того, что он должен составлять десятую часть диаметра топки. Естественно, такой размер для котла будет чрезмерным. В данном случае стоит обратить внимание на тот факт, что камином, как правило, люди пользуются только время от времени, тогда как котел в холодный период года работает постоянно. В этой связи можно подумать, что устройство дымохода для камина следует делать меньшего диаметра. Однако подобный шаг будет в корне неверным. В те моменты, когда котел будет работать самостоятельно, конечно, никаких проблем не возникнет, однако стоит лишь растопить камин, и в трубе, независимо от того, какова длина горизонтального участка дымохода, расположенного на чердаке, неизбежно будет возникать повышенное аэродинамическое сопротивление. В результате этого отопительные приборы будут работать неправильно, а в помещение начнут просачиваться угарные газы. 

Решением этой, на первый взгляд, неразрешимой задачи является использование двухходового дымохода.

К основным преимуществам дымоходов данного типа можно отнести:

• возможность их применения совместно с различными отопительными приборами, как по отдельности, так и подключенными одновременно;
• обеспечение стабильной работы каждого прибора;
• экономия средств на строительство и монтаж;
• экономия пространства.

Возможные схемы дымоходов, смотрите на видео:

В процессе монтажа необходимо соблюдать все условия обеспечения правильной работы каждого устройства, а также неукоснительно следовать предварительно произведенным расчетам, чтобы впоследствии не пришлось думать, как удлинить дымоход или увеличить его диаметр. При устройстве кирпичного дымохода нужно учитывать, что для его совместимости с котлом должна быть выполнена гильзовка, предохраняющая кирпич от негативного воздействия конденсата. 

Общие критерии

Совокупные требования к дымоходным трубам для газовых котлов таковы:

1. Участки конструкции должны иметь уклон не более 30 градусов.
2. Предельная длина любого ответвления в сторону – 1 м.
3. Отсутствие уступов и поперечных сечений.
4. Предельное число колен – 3.
5. Разрешённый радиус закруглённой части не уступает диаметру задействованной трубы для устранения дыма.
6. Наличие ревизионного люка на поворотах. Через него сбрасывается конденсат, и очищается система.
7. Если форма дымохода прямоугольная, то одна его сторона должна по ширине вдвое превосходить вторую сторону, т.е не допускается вытянутая конфигурация изделия.
8. Обустройство капельника и ревизии в нижней части трубы.
9. Исключены любые прогибы составляющих конструкции.
10. Если дымоотвод увеличивается, одно конструкционное звено нанизывается на второе хотя бы на половину диаметра трубы.
11. Отсутствие зазоров между компонентами конструкции.
12. Не допускаются стыки в тех местах, где труба проходит перегородки и перекрытия. Здесь должна быть мощная теплоизоляция.
13. Все составляющие системы соединяются очень плотно.
14. Минимальной возможный наклон трубы по отношению к котлу составляет 0,01 градуса.
15. Отсутствие неровностей и шероховатостей на внутренних стенках трубы.
16. Горизонтальные элементы дымохода должны иметь общую длину не более 3 м для возводящихся строений и 6 м для построенных домов.
17. Минимальная дистанция, отделяющая трубу от поверхностей из легко загорающихся материалов, составляет 25 см, из невоспламеняющихся – 5 см.

Отдельным вопросом является высота установки дымовой трубы по отношению к коньковому элементу кровли. Здесь есть такие варианты:

1. При наличии горизонтального отдаления от конька более 3 м труба ставится выше абстрактной линии, проложенной вниз от него к горизонту под уклоном в 10 градусов.
2. При нахождении дымохода в 1,5 – 3 м от конька, труба располагается на одном уровне с ним (коньком).
3. При показателях горизонтального отдаления не более 1,5 м, трубу необходимо ставить минимум в 50 см от конька.

Дымоотвод должен превосходить прилегающую зону крыши минимум на полметра. При наличии плоской кровли этот параметр развивается до 2 м.

Особенности определения длины вентиляционных труб

Еще одним важным параметром при проектировании систем вентиляции является длина наружной трубы. Она объединяет все находящиеся в доме каналы, по которым осуществляется циркуляция воздуха, и служит для его вывода наружу.

Расчет по таблице

Высота вентиляционной трубы зависит от ее диаметра и определяется по таблице. В ее ячейках указано сечение воздуховодов, а в столбце слева — ширина труб. Их высота указывается в верхней строке и обозначается в мм.

Подбор высоты трубы вентиляции по таблице

При этом нужно учитывать:

• Если вентиляционная труба находится рядом с дымовой, то их высота должна совпадать, чтобы избежать проникновения дыма внутрь помещений во время отопительного сезона.
• При расположении воздуховода от конька или парапета на расстоянии, которое не превышает 1,5 м, его высота должна быть больше 0,5 м. Если труба находится в пределах от 1,5 до 3 м от конька крыши, то она не может быть ниже его.
• Высота вентиляционной трубы над крышей плоской формы не может быть меньше 0,5 м.

Расположение вентиляционных труб относительно конька крыши

При выборе трубы для сооружения вентиляции и определения ее месторасположения необходимо предусмотреть достаточное сопротивление ветру. Она должна выдерживать шторм в 10 баллов, что составляет 40-60 кг на 1 м2 поверхности.

Использование программного обеспечения

Пример расчета естественной вентиляции с помощью специальных программ

Расчет естественной вентиляции менее трудоемок, если воспользоваться для этого специальной программой. Для этого сначала определяется оптимальный объем притока воздуха, в зависимости от назначения помещения. Затем на основании полученных данных и особенностей проектируемой системы делают расчет вентиляционной трубы. При этом программа позволяет учитывать:

• среднюю температуру внутри и снаружи;
• геометрическую форму воздуховодов;
• шероховатость внутренней поверхности, которая зависит от материала труб;
• сопротивление движению воздуха.

Система вентиляции с трубами круглого сечения

В результате получают необходимые размеры вентиляционных труб для сооружения инженерной системы, которая должна обеспечивать циркуляцию воздуха в определенных условиях.

В процессе расчета параметров вентиляционной трубы следует обращать внимание и на локальное сопротивление при циркуляции воздуха. Оно может возникать из-за наличия сеток, решеток, отводов и других особенностей конструкции

Правильный расчет параметров вентиляционных труб позволит спроектировать и построить эффективную систему, которая даст возможность контролировать уровень влажности в помещениях и обеспечит комфортные условия для проживания.

Эластичная проходка

Чаще всего в частном строительстве сталкиваются с монтажом металлических труб круглого сечения. Чтобы обеспечить герметичность место прохода, используют специальное устройство – эластичную проходку. Это изделие из высокопрочного силикона или резины, имеющие форму воронки с широким фланцем в виде квадрата или круга, называемым фартуком. Эластичная проходка благодаря своим свойствам принимает любую форму, подстраиваясь под угол наклона ската. Она выдерживает экстремально высокие или низкие температуры, воздействие агрессивных химикатов и имеет широкую палитру.

Схема монтажа эластичной проходки
Эластичная проходка на металлоцеперице

Приобретая эластичную проходку, руководствуются диаметром трубы и цветом кровельного материала. Универсальные модели, в виде ступенчатой пирамидки, подходят для любого размера, подгонка осуществляется путем подрезки проходки до нужного уровня. Установить эластичный фартук на кровлю очень просто, нужно наложить его на дымоходный проход, наложить металлический круг с отверстиями под крепеж, обработать стык огнестойким герметиком и зафиксировать с помощью шуруповерта. Для крыш с крутыми скатами применяют особый вид проходок из пластика с заданным углом монтажа фланца.

Особенности расчета сечения металлических труб

Для больших отопительных систем с трубами из металлов необходимо учитывать потери тепла через стенки. Потери не так и велики, но при большой протяженности могут привести к тому, что на последних радиаторах температура будет совсем низкой из-за неправильного выбора диаметра.

Рассчитаем потери для стальной трубы 40 мм с толщиной стенки 1,4 мм. Потери рассчитываются по формуле:

                                                                                             q = k*3.14*(tв-tп)

где:

q — тепловые потери метра трубы,

k – линейный коэффициент теплопередачи (для данной трубы он составляет 0,272 Вт*м/с);

tв — температура воды в трубе — 80°С;

tп — температура воздуха в помещении — 22°С.

Подставив значения получаем:

   q = 0,272*3,15*(80-22)=49 Вт/с

Получается, что на каждом метре теряется почти 50 Вт тепла. Если протяженность значительная, это может стать критическим. Понятно, что чем больше сечение, тем больше будут потери. Если нужно учесть и эти потери, то при расчете потерь к снижению тепловой нагрузки на радиаторе добавляют потери на трубопроводе, а затем, по суммарному значению находят требуемый диаметр.

Определение диаметра труб системы отопления — непростая задача

Но для систем индивидуального отопления эти значения обычно некритичны. Тем более что при расчете теплопотерь и мощности оборудования, чаще всего округление расчетных величин делают в сторону увеличения. Это дает определенный запас, который позволяет не делать столь сложных расчетов.

Важный вопрос: где брать таблицы? Почти на всех сайтах производителей такие таблицы есть. Можно считать прямо с сайта, а можно скачать себе. Но что делать, если нужных таблиц для расчета вы все-таки не нашли. Можете воспользоваться описанной ниже системой подбора диаметров, а можно поступить по-другому.

Несмотря на то, что при маркировке разных труб указываются разные значения (внутренние или наружные), с определенной погрешностью их можно приравнять. По расположенной ниже таблице можно найти  тип и маркировку  при известном внутреннем диаметре. Тут же можно будет найти соответствующей размер трубы из другого материала. Например, нужен расчет диаметра металлопластиковых труб отопления. Таблицу для МП вы не нашли. Зато есть для полипропилена. Подбираете размеры для ППР, а потом по этой таблице находите аналоги в МП. Погрешность естественно, будет, но для систем с принудительной циркуляцией она допустима.

Таблица соответствия разных типов труб (кликните для увеличения размера)

По этой таблице вы легко определите внутренние диаметры труб системы отопления и их маркировку.

Уход за трубой дымоотведения

Чтобы дымоходная конструкция, а значит и отопительный агрегат, работали должным образом, за ними следует ухаживать:

1. Не реже одного раза в течение года труба для буржуйки в гараже, теплице, сарае или жилом помещении должна проверяться на наличие трещин, ржавчины и прогаров.
2. Ежегодно трубу следует чистить при помощи специальных химических препаратов, которые нужно сжечь в топке вместе с твердым топливом. Можно положить в печь пару осиновых поленьев, которые в процессе горения дают очень высокую температуру. В результате сажа в дымоходе сжигается.
3. Задействовать механический способ с использованием ерша, гири и т.д. не получится, так как конструкция дымоотведения буржуйки не отличается прочностью.

Предлагаем ознакомиться Каким должен быть диаметр дымохода для твердотопливного котла

Несмотря на кажущуюся простоту и непритязательность конструкции, дымоход для буржуйки будет нуждаться в периодическом внимании. В первую очередь, это должно будет проявляться в регулярном осмотре труб на предмет появления ржавчины, следов прогорания или трещин.

Наличие любого из этих дефектов должно стать сигналом к незамедлительной замене поврежденного участка дымохода. Оставленный без внимания, он рано или поздно превратится в источник опасности для жильцов дома. В лучшем случае, через трещины будет просачиваться дым, в худшем – прогоревший трубопровод может попросту рухнуть.

Не менее важно осуществлять уход за внутренней поверхностью дымохода, на которой в процессе эксплуатации неизменно будет скапливаться сажа и пепел. Наличие толстого слоя сажи может иметь сразу несколько негативных последствий:

• Уменьшается тяга.
• Ухудшается нормальный отвод дыма.
• Конструкция дымохода утяжеляется.

Удалить скопившуюся сажу можно при помощи специальных химических соединений, которые наносятся на дрова. Их компоненты полностью безвредны для здоровья человека, а вот для сажи представляют действительно грозное оружие.

В конструкциях, оборудованных дополнительными элементами, достаточно будет всего лишь прикрыть поддувало.

А вот традиционные способы очистки (металлическая щетка, ядро, ерш, высокие температуры) здесь не подойдут, поскольку тонкое железо может попросту не выдержать.

Чтобы у печки-буржуйки всегда была хорошая тяга, и не случалось задымлений в помещении, нужно обязательно проводить профилактические мероприятия, которые помогут содержать дымоход в порядке.

Любой дымоход требует периодических профилактических работ:

Для того чтобы труба была чистой от сажных отложений, необходимо периодически в сжигаемые дрова добавлять химические средства, специально предназначенные для разрыхления нагара. Для этих же целей применяют и осиновые дрова, которые способствуют очистке внутренних стенок. Чтобы очистить трубу с их помощью, для профилактической топки используют только дрова осины. Желательно, чтобы они не прогорали быстро, а тлели максимально возможное время в топке. Для создания таких условий искусственно снижают тягу, закрывая поддувало после того, как дрова хорошо разгорятся.
Ежегодно проводят механическую очистку трубы от нагара и ржавчины

Для этого можно использовать специальный прочистной ерш с грузом.
После каждой очистки обязательно проводят ревизию поверхности, осторожно опуская в дымоход включенную лампочку. Это необходимо, чтобы вовремя обнаружить прогары или трещины.

Процесс монтажа дымохода из готовых сегментов — достаточно прост, и с ним вполне можно справиться самостоятельно. Если же имеется желание изготовить части трубы самостоятельно, то лучше от этого сразу отказаться, особенно при отсутствии опыта в подобной работе.

Так как любой дымоход должен отличаться высочайшей надежностью, а все сегменты при стыковке должны идеально совпадать друг с другом для их герметизации, рекомендовано устанавливать детали, изготовленные исключительно на профессиональном уровне. Нужно помнить, что попадание угарного газа в помещение из плохо заделанных швов или прогоревших отверстий представляет собой, без преувеличения, смертельную опасность.

Сравнение однотрубной и двухтрубной систем

Мы уже выяснили, как рассчитать трубы для отопления, и какой диаметр нужен для обоих видов систем. Для закрытых контуров, при площади помещения от 120 м2, этот показатель составляет 32 мм для полипропилена.

При этом условный проход для изделий с номинальным давление 20 и 25 атмосфер составляет 21,2 мм. Для изделий с номинальным давлением 10 атмосфер условный проход составляет 20,4 мм, а наружный диаметр 25 мм.

• КПД – однозначно, «попутки» эффективнее обогревают помещение, чем однотрубные;
• экономия средств – все, что можно сэкономить на «Ленинградке» это какой-то отрезок контура и все.

Количество тройников будет одинаковым, кранов тоже, а вот переходников, возможно, потребуется больше. Представьте контур, от которого с небольшим промежутком отходит два патрубка.

Один из них идет на вход в радиатор, а второй возвращает теплоноситель обратно в систему. Получается что отрезок между патрубками – это байпас. Чтобы циркуляция в батарее была лучше, байпас нужно сделать меньшего диаметра, чем основной контур отопления.

Из этого следует, что потребуется еще пара единиц фурнитуры. Получается, что меньше тратим денег на трубы и больше на фурнитуру, в итоге экономии никакой, при этом КПД ниже.

В итоге, из этого можно сделать вывод, что рассказы о том, какая хорошая и дешевая однотрубная система отопления просто несостоятельны.