Как рассчитать высоту дымохода: Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: формулы и примеры

Содержание

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: формулы и примеры

Печь или камин неспроста называют «сердцем дома». Но приручение огня внутри жилой постройки предполагает целый ряд действий и длинный свод правил. Ведь любые ошибки в проектировании дымохода обходятся слишком дорого, начиная с удушливого дыма внутри помещения и заканчивая пожаром. И чаще всего все начинается с нарушения тяги и разрушения стенок дымохода, а затем возгораются прилегающие строительные конструкции.

Сегодня выполнение расчетов высоты дымовой трубы зачастую производят через специальные программы, хотя опытные специалисты обязательно проверяют полученные значения вручную, при помощи формул, с которыми есть смыл познакомиться ради душевного спокойствия.

Они не сложны, для их понимания достаточно школьных знаний геометрии и умения подставлять значения в нужное место. А мы, в свою очередь, постараемся объяснить вам, почему так важен каждый показатель для определения высоты дымоходной трубы, и как именно он на нее влияет.

Согласно всем строительным нормам и правилам, дымоход должен возвышаться над кровлей на определенном расстоянии. Это необходимо для того, чтобы воздуха на выступающих частях крыши ввиду завихрений не вызывал обратную тягу.

Обратную тягу воочию можно встретить в виде дыма, который валит из камина прямо вовнутрь помещения. Но и лишняя высота дымохода тоже не нужна, иначе тяга станет слишком сильной и тепла от такого камина не дождаться: дрова будут испепеляться, как спичка, не успевая давать жар.

Вот почему так важно рассчитать высоту дымоходной трубы максимально точно, в особенности учитывая направление действующих на местности ветров:

Если труба оказалась расположенной слишком близко к густым деревьям или высокой стене, ее необходимо нарастить асбестоцементной или стальной трубой.

В этом видео вы также найдете ценные советы по устройству дымохода и решения проблем с его высотой:

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 [Па]. Вот формула для расчета:

h[м]=(∆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.

Идем дальше.

Какие дымоходы сегодня устанавливают чаще всего? Это кирпичные, керамические и из изолированной и неизолированной стали.

И в первую очередь, при проектировании дымохода, вычисляют его его минимальные показатели пропускной способности. Если здесь допустить ошибки, дымовые газы станут скапливаться внутри трубы и доставлять немало проблем.

Общая схема расположения дымохода выглядит так:

Если температура отходящих газов невысока, как у современных низкотемпературных котлов, тогда в верхней части дымохода устанавливают так называемые электрические дымососы.

Они представляют собой небольшой вентилятор с лопастями. Такое устройство принудительно убирает продукты сгорания из трубы, усиливая, тем самым, силу тяги. И тогда сила тяги уже не влияет напрямую на высоту дымохода, ведь ее добиваются другим способом, а не «ловлей ветра».

Если дополнительного приспособления нет, тогда ветер ловить все-таки придется. И в этом случае нужно отталкиваться от имеющейся мощности котла, печи или камина, которые можно узнать из технической документации.

Она выражается в том количестве топлива, которое сжигают за один час работы.

Если количество объема топлива известно, тогда объем газов рассчитывают по такой формуле:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600

Результат получится в м³/с. Это – скорость движения газов в трубе. Сечение трубы вычисляем уже по такой формуле:

F = π∙d²/4

И полученное значение определяют в м². Это – площадь сечения дымохода, а диаметр рассчитывают по формуле:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600

Остальные характеристики почти одинаковы у большинства отопительных приборов. Так, скорость выхода газов в дымоходе обычно не меньше, чем 2 метра в секунду, а температура газов на входе в трубы – от 150 до 200 градусов.

Также стандартный напор газов на 1 метр – не менее, чем 0,4 мм Н₂О, или 4 Па:

Поэтому, согласно СНиП, высота дымовой трубы от колосника должна составлять не менее 5 метров.

Имеет значение также сам кровельный материал, а именно – его горючесть. Так, при пожаробезопасном покрытии высоту трубы следует увеличить на 1-1,5 метра, чтобы искры не долетали до 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.

Так, если все эти части находится на расстоянии от 1,5 метров от самой трубы, тогда трубе достаточно быть просто выше, чем все эти элементы. Если они ближе, чем 1,5 метров, тогда дымоход должен превышать их высоту минимум на 59 см:

Существуют также свои правила монтажа дымохода через крышу и стену. Вот пример монтажа трубы прямо через кровлю:

Выдержать высоту дымохода в 5 метров от колосника топки до верхнего среза трубы не сложно, если был построен одно- или двухэтажный дом. Но проблемы возникают, если камин был установлен на верхнем мансардном этаже – здесь недостаточна высота потолка и чердака.

Немного по-другому происходит монтаж дымохода через стену дома или бани:

Отметим, что печи к дымоходам следует присоединять при помощи дымоходных труб длиной не более 0,4 м.

Одним словом, пропускная способность дымоходной трубы должна обеспечить беспрепятственное прохождение дыма и его выход в атмосферу. Причем здесь немаловажен и экологический момент, а именно, правильно ли продукты сгорания топлива рассеиваются в атмосфере.

Так, при строительстве коммерческих и заводских предприятий учитывают определенные санитарные нормы. А они зависят от погодных условий местности, типичной скорости потока масс воздуха, рельефа ландшафта и многих других факторов.

Итак, какое значение получилось у вас и равно ли оно точно 5 метрам?

Будьте в курсе!

Подпишитесь на новостную рассылку

Высота дымохода относительно конька крыши: методика расчета

Технологический регламент расчета высоты дымохода над коньком крыши

Методика расчета

Расчет высоты трубы над крышей относительно конькового ребра при удалении друг от друга до 3.0 м
Высота, когда расстояние между ними более 3 м

Какой высоты должна быть труба дымохода, удаленного от конька крыши: методы расчета

Графическая методика
Математическая методика

Частный дом годится для проживания в течение всего года только при наличии отопительной системы.

Ее полноценная работа и безопасность зависят от многих составляющих начиная от типа оборудования и системы дымоотведения и кончая видом используемого топлива. И чтобы все составляющие работали слажено необходимо в точности следовать строительным предписаниям, в частности, грамотно рассчитать параметры дымохода.

Одним из важнейших параметров, обеспечивающих эффективность работы отопительной системы, является высота дымохода относительно конька крыши.

Любая ошибка или даже погрешность при расчете печной трубы чревата серьезными проблемами. Например, существенно снижается сила тяги, что негативно отражается на КПД отопительного устройства.

Неправильно выбранная высота дымохода над кровлей может стать причиной формирования завихрения в дымоотводящем канале, то есть обратной тяги. Это чревато задымлением помещения с весьма тяжелыми последствиями. Действительно, согласно законам физики, хорошую тягу стимулирует ветер, который направлен вверх к выходному отверстию дымового канала.

Когда ему приходится «обходить» чересчур высокое препятствие, скажем, коньковое ребро на скатной крыше или многоэтажный дом поблизости, то воздушные потоки меняют свое направление на противоположное. В результате дымовые газы перестают отводиться в естественном режиме.

Технологический регламент расчета высоты дымохода над коньком крыши ↑

Правила подбора высоты дымохода над кровлей регламентированы СниП. Отметим основные технические предписания, определяющие какой высоты должен быть дымоход.

Высота дымовой трубы над крышей регламентирована расстоянием размещения и высотой сплошной конструкции, которая выступает над кровлей, например, парапета или конька кровли. Если они равны или для конструкции она больше, тогда высота трубы дымохода:

не меньше 50 см – над поверхностью плоской крыши;
не меньше 50 см, если расстояние от нее до конструкции (кровельный конек, парапет) по горизонтали меньше 1,5 м;
больше или равна высоте конструкции, если это расстояние в пределах 1,5 и 3 м;
вровень или выше линии, которая проведена от конька и составляет 10˚ с линией горизонта, при условии, что расстояние от дымовых труб (фото ниже) до конька больше 3 м.

В любом случае устье канала должно быть выше, чем кровля более высоких строений, пристроенных к основному.

На заметку

Высота вентиляционной трубы, расположенной рядом с печной трубой над крышей, принимается равной высоте последней.

Дымоход рекомендуется наращивать, пока оголовок трубы не окажется выше линии, которая отложена под острым углом в 45˚ вниз от верхней точки. Наиболее рациональным для скатных крыш считается расположение печной трубы, при котором она максимально близка к коньковому брусу. Подобная локализация канала обеспечивает:

наибольшее расстояние между ее устьем и дном колосника;
конек не преграждает путь воздушным потокам;
гарантирует минимальные затраты на строительство канала, по которому отводится дым.

Методика расчета ↑

Расчет высоты трубы над крышей относительно конькового ребра при удалении друг от друга до 3.0 м ↑

В случаях когда по горизонтали искомое расстояние не больше 1,5 м, можно воспользоваться обычным методом – построить модель строения. Для этого используют ее схему, выполненную в доступном масштабе.

На схеме проводят линию, параллельную основанию.
В месте, где кровля пересекается с трубой, не нарушая масштаба, откладывают вверх 0,5 м.
Через полученную точку параллельно первой прямой проводят вторую. Таким образом отмечают минимальный уровень, на котором может находиться оголовок дымохода.

Найти нижний предел при расстоянии от дымового канала до конька по горизонтали в интервале 1,5–3 м еще проще. Достаточно отложить горизонталь через вершину крыши. Это и будет минимальная величина наружного отрезка канала.

Высота, когда расстояние между ними более 3 м ↑

Этот процесс считается самым сложным, тем не менее стоит заострить на нем внимание, поскольку подобное проектное решения не такая уж большая редкость. Скажем, дома, которые имеют большие эксплуатируемые пристройки. Отопительный агрегат в этих случаях, как правило, размещают таким образом, чтобы обеспечить обогрев всех жилых помещений.

Еще одним примером может служить сложно-составное сооружение, в котором отопительный агрегат с дымоходом расположен в центре, однако пересекает кровлю в значительном удалении от конька, к примеру, недалеко от края ската основного сооружения.

Внимание

Установка дымовой трубы возможна только при условии, что расстояние между предполагаемым уровнем колосниковой решетки и запланированным выходным отверстием не меньше 5 м.

Какой высоты должна быть труба дымохода, удаленного от конька крыши: методы расчета ↑

Минимальный предел этой величины в подобных случаях рассчитывают двумя способами: графическим и математическим.

Графическая методика ↑

В основе этого способа лежат геометрические построения, аналогичные приведенным выше. Схему вычерчивают с соблюдением размеров и пропорций дома в доступном масштабе.

На подготовленном чертеже отбивают две оси симметрии: конька и по запланированному местоположению дымовой трубы.
Через вершину крыши прочерчивают по горизонтали линию и, используя транспортир, вниз от нее откладывают угол, равный 10˚.

Обозначенную линию продолжают до пересечения с осью симметрии дымового канала.
Отсеченный отрезок и дает искомую величину.
Его необходимо измерить и пересчитать согласно масштабу. Полученная величина и будет реальным значением высоты.
Остается проверить удовлетворяет ли полученное значение строительным нормативам.

Математическая методика ↑

Этот способ основан на использовании тригонометрических формул. Расчеты выполняют в следующей последовательности.

Подготавливают чертеж фронтальной части дома в удобном масштабе. Для проектировщиков без особого опыта самый приемлемый – 1:100, когда при переводе единиц чертежа в размеры реальной постройки 1 см равняется м.
На схеме отмечают ось симметрии дымохода.
Через вершину крыши проводят вспомогательную горизонталь и продолжают ее до пересечения с продолжением центральной оси дымохода.
Как и при графическом способе строят прямоугольный треугольник с острым углом в 10˚, прилегающим к коньковому ребру.

Зная один из его катетов можно подсчитать другой по формуле a = b *tgα. В нашем случае:

a – расстояние от конькового хребта до устья трубы;
b – расстояние от оси симметрии дома до оси симметрии дымохода
в качестве угла α выступает угол в 80˚, пополняющий 10˚ до прямого.

Важно

Изложенные методики применимы только при расчете бытовых дымоходов, которые обслуживают только один отопительный агрегат. Для промышленных котлов, имеющих мощность, превышающую 80 кВт, или нескольких отопительных устройств следует обратиться к профессионалам.

Высота дымовой трубы относительно конька на скатной крыше зависит не только от требований СниП, но также от ее внутренней формы, сечения и других параметров, которые, в свою очередь, определяют эффективность функционирования отопительного устройства и его КПД. Для выполнения более подробных расчетов используют онлайн калькуляторы, которые можно найти на профильных сайтах.

Как определить высоту дымохода твердотопливной трубы класса А над линией крыши

Автор: Шон Саммерс, Национальный институт каминов (NFI) Сертифицированный техник Master Hearth — WoodStovePro.com

Вопросов об этом правиле возникает много , и, кажется, есть много путаницы по этому поводу. К счастью, этот стандарт на самом деле довольно прост. В большинстве случаев, имея всего две части информации, вы можете рассчитать высоту дымохода на бумаге, даже не взбираясь на крышу.

Во-первых, вам нужно знать уклон вашей крыши. Уклон крыши легко рассчитывается, и если вы не знаете, как это сделать, прочитайте мою статью Понимание и расчет уклона крыши . Кроме того, вам понадобится расстояние по горизонтали между вершиной и краем высокой стороны трубы (см. рис. 1), где вы планируете проникновение через крышу. Мы рассмотрим математику чуть ниже; сначала давайте рассмотрим правило 10 и 2 (см. рис. 2).

Большинство производителей дровяных печей и заводских каминов (и местные строительные нормы и правила) требуют, чтобы «дымоход должен выступать не менее чем на 2 фута над любой частью любой конструкции в пределах 10 футов (по горизонтали) и должен возвышаться не менее чем на 3 фута над самой высокой точкой выхода на крышу».**

Имейте в виду, что как правило, это минимальная высота дымохода для всей системы (обычно 15 футов, которая иногда включает соединительную трубу), которая может повлиять на конечную высоту вашей дымоходной системы. На необходимую высоту дымохода могут влиять и другие факторы, такие как «эффект дымовой трубы» и большая высота над уровнем моря. «Возможно, потребуется увеличить высоту дымохода на 2–3 % на каждые 1000 футов высоты».** Хотя дополнительная высота обычно соответствует большей тяге, существует момент, когда система может стать слишком длинной и может возникнуть чрезмерная тяга, вызывающая повышенный расход топлива, повышение температуры горения и повреждение прибора.

А теперь урок математики. Шаг крыши выражается как отношение подъема к пробегу. Подъем — это длина, выраженная в дюймах, на которую линия крыши поднимается вверх на 12-дюймовое горизонтальное расстояние, известное как пробег. Например, общий шаг 4/12 будет означать, что на каждые 12 дюймов пробега крыша поднимается на 4 дюйма. Таким образом, если правило 10 футов, 2 футов требует, чтобы мы измеряли 10 футов до ближайшей линии крыши или конструкции, то мы можем использовать подъем для расчета требуемой высоты. Вернемся к нашему примеру: при длине в 10 футов крыша поднимется на 40 дюймов. Кроме того, по нашему правилу нам нужно добавить 2 фута или 24 дюйма, что даст нам общую высоту 64 дюйма. Итак, возьмите максимальное значение ската вашей крыши и умножьте его на 10, затем добавьте 24, обратите внимание на пример 1. Если расчетная требуемая высота падает ниже 36 дюймов (3 фута), то, согласно нашему правилу, она должна быть не менее 3 фута на высокой стороне проходки трубы.

Одно только это вычисление из Примера 1 даст вам твердую рабочую высоту, но если вы находитесь близко к своему пику, у вас может быть больше высоты трубы, чем вам на самом деле нужно. Если вы можете измерить горизонтальное расстояние между пиком и краем высокой стороны трубы, где вы планируете проникновение через крышу, вы можете использовать это для расчета своей высоты относительно козырька крыши или линии конька. Часто вы можете измерить это изнутри помещения, где вы планируете установить печь, или внутри чердачного помещения. Многие люди ошибочно думают, что труба всегда должна быть на 2 фута выше козырька крыши.

Давайте рассмотрим пару примеров. Вы находитесь близко к карнизу и обнаруживаете, что ваше измерение составляет 18 футов от пика до проникновения на шаг 4/12 (см. Рисунок 3). За 18 футов бега у вас будет подъем на 72 дюйма. Если предыдущий расчет дает требуемую высоту 64 дюйма, мы видим, что верхняя часть трубы не будет возвышаться над козырьком крыши, но все равно будет соответствовать требованиям правила. Для следующего примера у вас более короткая высота дымохода. Если ваше пиковое расстояние до проникновения составляет 7 футов, у вас будет подъем на 28 дюймов. Согласно правилу 10 и 2, как только вы окажетесь на уровне пика, вам нужно быть всего на 2 фута выше него. Таким образом, 28 дюймов плюс 24 дюйма — это высота дымохода всего 52 дюйма. Это уменьшает фактическую требуемую высоту на 12 дюймов по сравнению с нашим предыдущим расчетом в 64 дюйма.

Обратите внимание, что это правило обычно не распространяется на пеллетные и газоотводные системы. Надеюсь, эта статья помогла вам понять правило 10 и 2, но если у вас остались вопросы, оставьте комментарий или отправьте нам электронное письмо. Мы всегда рады помочь.

*Этот пост предназначен для использования в качестве руководства, поэтому всегда сверяйтесь с руководством пользователя устройства и местными нормами, прежде чем планировать свою систему.

**Справочное руководство по системе дровяного очага. Образовательный фонд очага. декабрь 2002 г. стр. 92

Размер дымохода

Мощность дымохода зависит от потенциальной тяги дымохода – разницы давлений, создаваемой разницей температуры воздуха внутри и снаружи и высотой дымохода – и площади дымохода.

Разность давлений в дымоходе вытягивает воздух и топливный газ из котла или камина через дымоход и из здания.

Тяга в дымоходе

Разность давлений или тяга в дымоходе может быть выражена как:

dp _ch = h (ρ _o — ρ _i ) a _г 9 0050 (1)
где
dp _ch = тяга в дымоходе (Па)
h = высота дымохода (м)
ρ воздух (кг/м ³ )
ρ _i = плотность воздуха внутри дымохода (кг/м ³ )
a _g = ускорение свободного падения (9,81 м/с 9008 7 2 )

Так как идеал Закон о газе гласит, что

ρ _o T _o = ρ _i T _i

90 003 или

ρ _i = ρ _o T _o / Т _i (2)

где

T = t + 273 = абсолютная температура (K)

где

t = температура (°C)

— ( 1) можно также выразить как:

dp _ch = h ( ρ _o 90 004 — ρ _или Т _или / T _i ) a _г
или
dp _ch = ч р _o ( 1 — T _o / T _i 9 0004 ) a _г (3)

Пример – Тяга дымохода

Дымоход высотой 20 м работает при температуре дымовых газов 200 °C (473 K) . Наружная температура составляет 0 °C (273 K) . Плотность наружного воздуха 1,292 кг/м ³ .

Тягу в дымоходе можно рассчитать с помощью (3) как 0 (1,292 кг/м ³ ) ( 1 — (273 К) / (473 К) 9000 4 ) (9,81 м/с ² )

= 107 Па

Калькулятор тяги дымохода

h — высота дымохода (м)

ρ 9004 5 o — плотность наружного воздуха (кг/м ³ )

т _i — температура внутри дымохода ( ^o C)

t _o — температура наружного воздуха ( ^o C )

Схема тяги дымохода

90 002
Схема дымохода (pdf)
Зона дымохода
скорость воздуха и дымовых газов в меньшей топке не должна превышать 2 м/с .