Расчет сечения дымовой трубы. Расчет дымоходов для дровяных печей. Как подобрать форму внутреннего сечения дымохода

Трубу для отвода дыма можно сделать из различных материалов:

1. Кирпича .
2. Стали .
3. Асбеста .
4. Керамики .

Каждый из этих материалов имеет разную теплопроводность. Дымовые газы в дымоходе охлаждаются по-разному, что влияет на тягу. Это будет учитываться при расчете высоты и диаметра дымохода.

На тягу влияет и форма поперечного сечения дымохода. Она может быть круглой, квадратной и прямоугольной. Наиболее удобной является круглая форма.

Этот показатель зависит от конструктивных особенностей дома и высоты прилегающих домов или деревьев. Возможны 3 варианта:

1. Если дымоход расположен не дальше чем 1,5 м от конька крыши , то его высота должна быть больше на 50 см от всей высоты дома. При расстоянии 10 м от низа дома до его верха высота используемой дымоходной трубы Нт = 10 0,5 = 10,5 м.
2. Если дымоотвод находится на расстоянии 1,5-3 м от конька крыши, то его высота может быть равна высоте дома.
3. Если расстояние от конька больше 3 м, то нужно использовать формулу Нт = П – D*0,1763:

• где П – высота дома;
• D является ближайшим расстоянием от дымохода до линии, которая опускается с конька крыши вниз дома (должна быть перпендикулярной горизонту);
• 0,1763 – числовое выражение tg(10°).

По этой формуле Hт = 10 – 3*0,1763 = 9,47 м.

Эти три варианта возможны, если рядом нет ниодного высокого дома или дерева. В обратном случае дымоход с высотой 10,5 м может попасть в зону ветрового подпора. Это значит, что тяга будет плохой. В таком случае нужно наращивать дымоотвод. Чтобы определить величину наращивания, нужно найти самую высокую точку прилегающего дома и провести от нее условную линию так, чтобы она образовала с землей угол 45°. Верх дымохода должен быть над этой линией, поскольку все пространство под ней является зоной ветрового подпора.

Многие производители котлов на твердом топливе продают таблички, в которых определенной мощности соответствуют размеры дымовой трубы и величина необходимой тяги.

• m является массовым расходом продуктов сгорания за час;
• w – скорость движения угарных газов.

S = 0,00556/(0,6881*2) = 0,00404 м² = 40,4 см².

Диаметр круглой трубы будет составлять

где r является коэффициентом, который зависит от вида топлива. Его значения являются такими:

• 0,045 для дров;
• 0,03 для угля.

Конструктивно любая дымовая труба котельной состоит из фундамента, цоколя и ствола. Ствол изнутри защищается футеровкой, для обустройства которой используется жаростойкий кирпич.

Важный пункт, который необходимо отметить сразу – санитарные нормы и правила предусматривают прямую зависимость между высотой дымовой трубы и расходом топлива. Кроме того, должна также учитываться степень выделения золы из топлива и количество выделяемой серы.

Установка котельных труб должна выполняться в соответствии с определенными стандартами:

• Конструкции, выполненные из кирпича, должны иметь высоту от 30 до 70 м при диаметре, варьирующемся в пределах от 0,6 м до 8 м;
• Высота железобетонных дымовых труб может достигать 300 м, а диаметр – 10 м;
• Стальные дымовые трубы котельных, выполненные из листовой стали толщиной от 3 до 15 мм, в высоту не могут быть больше 40 м, а в диаметр – от 0,4 до 1 м.

Для металлических сооружений есть и дополнительное правило: если расход многозольного топлива не превышает 5 тонн в сутки, то высота трубы котельной может быть меньше 30 м. Несоблюдение этого правила основательно сократит срок службы дымовой трубы.

Работоспособность системы напрямую зависит от того, как было выполнено проектирование дымовых труб котельных, включающее в себя следующие действия:

• Анализ постройки;
• Аэродинамический расчет трубы и газового путепровода, расположенного в котельной;
• Подбор оптимальных размеров трубы, необходимых для ее функционирования;
• Расчет скорости движения газов в здании и сравнение полученных результатов с нормативами;
• Расчет естественной тяги в дымовой трубе;
• Проведение расчетов, определяющих прочность и стойкость конструкции;
• Расчет теплотехнических характеристик;
• Выбор типа и способа фиксации трубы;
• Отображение будущей конструкции на чертеже;
• Составление сметы.

Монтаж котельных труб должен выполняться в точном соответствии с требованиями, предъявляемыми нормативными документами:

• Высота конструкции – ОНД №86;
• Степень ветровых нагрузок – СНиП №2.01.07-85;
• Прочностные характеристики – СНиП №2-23-81;
• Показатели фундамента – СНиП №2.03.01-84 и №2.02.01-83;
• При обустройстве труб для газовых котлов используется СНиП №2-35-76;
• Для электрического котельного оборудования нужно следовать СНиП №11-01-03;
• Планируя создание бетонной дымовой трубы, необходимо отталкиваться от требования СНиП №2.03.01-84;
• В случае изготовления дымовой трубы из стали конструкция должна соответствовать требованиям СП №53-101-98 и ГОСТ 23118-99.

Заключение

Установка дымовой трубы котельной должна сопровождаться очень тщательным и продуманным подходом к работе. Если все этапы создания дымовой трубы были выполнены правильно, то смонтированная конструкция сможет без малейших нареканий проработать весь срок эксплуатации.

Дымоходы предназначены для отведения дыма и вредных для человека продуктов горения от печи или иного отопительного устройства за пределы помещения. В любом дымоходе тяга дымовой трубы, образуемая в процессе наполнения последней газами должна производиться естественным образом, то есть без применения дополнительных приспособлений.

В настоящее время дымоходы изготавливаются:

• из кирпича. Для такого дымохода дополнительно сооружается прочный фундамент. В состав соединительной смеси, применяемой для кладки кирпича, желательно добавлять известь. Это позволит избежать излишнего скопления конденсата, способного разрушить стенки изделия;

Дымоотвод из кирпича пользуется большой популярностью

• из сэндвич труб, произведенных из двух слоев металла, между которыми проложен утеплитель. В большинстве случаев для изготовления сэндвич труб применяется нержавеющая сталь, а в качестве утеплителя используется базальт;

Сэндвич трубы имеют слой утеплителя внутри

• из керамики. Такие дымоходы отличаются высокой прочностью, но и большой стоимостью. Поэтому применяются для обустройства промышленных дымоходов. Из-за большого веса керамический дымоход, так же как и кирпичный требует изготовления дополнительного фундамента;

Дымоходы из керамики обладают довольно высокой стоимостью

• из полимера. Такой дымоход не может подвергаться воздействию слишком больших температур, поэтому может применяться для отведения вредных веществ от газовых колонок и небольших котельных. Полимерный дымоход отличается высокой прочностью при небольшой стоимости и легкости установки.

Изделие из полимера легче устанавливать

В некоторых случаях материалы для изготовления дымоходов могут комбинироваться. Например, полимерный дымоход обложен кирпичам.

Комбинированный из полимера и кирпича дымоход

Выбор материала для изготовления дымохода зависит от предполагаемого отопительного прибора.

Проведение расчета высоты дымовой трубы котельной и прочих ее параметров невозможно без учета особенностей ее конструкции, составляемой:

• фундаментом и опорой;
• газоотводящим стволом;
• теплоизоляцией;
• антикоррозионной защитой;
• приспособлением, вводящим газоходы.

Для устройства дымохода используется кирпич, керамические, оцинкованные или нержавеющие трубы

Дымовой газ, охладившись в очистительном устройстве – скруббере, до 60º С, проходит очистку в абсорберах и выбрасывается в атмосферу.

Для возведения дымовых труб могут быть использованы:

• кирпич. Кирпичная конструкция, установленная профессиональным печником, практически не накапливает сажи. Ей присущи достаточная пожаробезопасность, механическая прочность и теплоемкость. Ввиду разрушения кирпича реакциями, наступающими при контактировании оксидов серы, оседающих на стенках, с водой использование кирпичных конструкций резко сократилось;
• сталь. Позволяет моделировать конфигурацию трубы. Прослужит около десяти лет при условии использования топлива с невысоким содержанием серы;
• керамика. Устойчива к воздействию конденсата, отличается огнеупорностью. Но конструкции, отягощенной металлическими стержнями, присуща чрезмерная массивность, затрудняющая монтаж ;
• полимеры. Используются для установки на газовые колонки и в котельную с температурой не более 250º С.

В зависимости от особенностей несущей конструкции дымовые трубы могут быть:

• самонесущими, изготовленными из сендвич-труб. Легко монтируются на крышах с закреплением внутри строения и, при необходимости, перевозятся, но имеют значительные ограничения в применении – по температуре (350º С), снеговой и ветровой нагрузке, уровню химической агрессивности продуктов сгорания;
• колонными. Возможна установка многоствольной стальной конструкции с диаметром, доходящим до трех метров при подключении к нескольким котлам;
• (около)фасадными. Конструкция считается самой экономичной, так как не требует мощного фундамента и использования несущих элементов, а применение модулей обеспечивает простоту замены;
• фермовыми. Применяются, как правило, в зонах с повышенной сейсмической активностью;
• мачтовыми. Использование стальных оттяжек придает дополнительную устойчивость опорной башне из трех-четырех мачт с прикрепленными дымоходами.

Высокие трубы подвержены ветровой нагрузке, поэтому нужно позаботиться о дополнительном креплении

Дымовой канал может быть как расположен на отопительном оборудовании, так и стоять отдельно, примыкая к котлу или печи. Труба должна на 50 см превышать высоту крыши. Размер дымохода в сечении высчитывается относительно мощности котельной и особенностей ее конструкции.

Основными конструкционными элементами трубы являются:

• газоотводящий ствол;
• теплоизоляция;
• антикоррозионная защита;
• фундамент и опора;
• конструкция, предназначенная для ввода газоходов.

Дымоход коллективный правильное подключение

• Не восприимчив к высоким температурам при нагревании.
• Не боится влаги, образующейся при оседании конденсата.
• Выдерживает агрессивную среду (к примеру, серную кислоту).
• Создает хорошую тягу.

Оптимальная форма канала домашней котельной - цилиндрическая, с идеально гладкими стенами, чтобы сажа на них не задерживалась: это предохраняет дымоход от постоянной чистки. В прямоугольных кирпичных трубах местное завихрение создает условия для засорения, и требует чистки.

Внимание! Если установка дымохода выполняется самостоятельно, стоит оценить проблемы транспортировки комплекта и уровня сложности его монтажа. Начинающему домашнему мастеру надо обсудить особенности своего устройства с профессионалом. Проконсультировать могут и поставщики отопительного оборудования.

Требования к дымоходам домашней котельной регулируют строительные нормы:

• Площадь сечения трубы равна площади патрубка котла или превышает его.
• Для металлических дымоходов используют высококачественную легированную сталь с высокими антикоррозионными свойствами, с толщиной от 1 мм; в основании каналов делают специальные карманы более 250 мм глубиной для удобного удаления сажи.
• При изготовлении дымохода надо помнить, что в нем может быть не более 3 поворотов, радиус закругления которого не превышает диаметр трубы.

Соблюдение указанных норм позволяет создать хорошую тягу в дымоходе.

Для каждого теплового устройства лучше готовить свой дымоходный канал. Дымоходы собирают вертикально, без уступов. Допускают два отклонения от вертикали на угол до 30 градусов, горизонтальное соединение допускается в пределах метра, а высота от теплогенерирующего устройства до устья трубы ─ от 5м – для обеспечения разрежения газов и создания тяги.

Для правильной сборки дымоходной системы в доме надо учитывать некоторые общие правила:

1. Установка элементов модульной системы производится от печи, снизу вверх.
2. Варианты размещения и подключения дымоходов разные, все зависит от условий помещения. При построенном доме удобно размещать дымоход снаружи: от печки или камина он выводится через стену, прокладывается изолятор, устанавливается сборник конденсата и на кронштейнах труба поднимается вверх.
3. Устанавливать дымоход можно и при возведении дома, и при эксплуатации. Место в доме надо выбирать так, чтобы не нарушать целостность конструкции дома: чтобы не попадала влага, согласовать по стропильной системе.
4. Если монтировать керамические и кирпичные дымоходы в обжитом доме, придется разбирать полы, делать основания, подготовительные работы – дорого и не всегда возможно.
5. Внутреннюю трубу дымоходной системы надо вставлять в предыдущий модуль, а модуль наружного контура ─ на предыдущий. Это дает возможность защитить базальтовый утеплитель от попадания на него конденсата.
6. Одна в другую труба должна входить не менее, чем на половину своего диаметра (по разметке).
7. Трубы с отводами, тройниками соединяют хомутами.
8. Место соединения не должно попадать в слой перекрытий.
9. Для тройников устанавливают опорные кронштейны.
10. Если на тройнике не установить сборник конденсата, вся вода попадает в систему.
11. Каждые 2м дымохода фиксируют к стене креплением.
12. Прикрепляя дымоход к стене, надо следить, что не было прогибов.
13. Не допускается контакт дымового канала с инженерными коммуникациями (газ, электричество).
14. Если труба проходит близко к стенам, нужна теплоизоляция.
15. В зоне прохождения перекрытий и кровли надо отступать на 150 мм при изолированных трубах и на 300 мм при трубах без изоляции. Требования пожарной безопасности при монтаже всегда должны быть на первом месте.
16. Нельзя прокладывать горизонтальные фрагменты дымохода более 1 м по длине.
17. Стыки не должны попадать в перекрытия или слоях кровельного пирога.

Монтируя стальной дымоход, необходимо учитывать вероятность тепловой деформации дымоходной системы. Для этой цели устанавливают гибкий переходник. Если в комплекте оборудования такого элемента нет, можно не фиксировать трубу на кронштейне жестко, а сделать запас на 10-15 мм, иначе при нагревании есть риск смещения дымохода.

Если кровля из легковоспламеняющихся материалов, на трубу устанавливают искроуловитель, который делают из металлической сетки, с ячейками до 5Х5 мм. Высоту трубы определяет расстояние от трубы до конька: если оно не превышает 1,5 м, труба всегда возвышается над коньком не менее полметра.

Говоря о с открытой топкой, общепринятое соотношение сечения дымохода и размера проема топки камина (ширина/высота) составляет 1:10. При этом форма сечения должна быть круглой – это оптимальный вариант. В конструкциях с квадратным или прямоугольным сечением в прямых углах возникают завихрения, препятствующие максимальному удалению дыма и приводящие к образованию сажи.

В случае установки печи, диаметр трубы должен быть не меньше диаметра поддувала. Минимальное сечение составляет 100 мм. Когда теплоотдача меньше 3000 ккал/ч сечение по правилам составляет - 140×140 мм, в противном случае - 140×270 мм.

Дымовой ствол должен быть вертикальным, без заужений. Допускается не более двух отклонений от вертикали на угол не более 30°, относом не более 1 метра. В отдельных случаях допустим угол отклонения канала от вертикали до 45°, а относ – до 1,7 метра.

Проблемы с конденсатом не имеют модульные дымоходы. Это конструкции, собранные из отдельных элементов. Для их изготовления применяют различные материалы: углеродистую и полированную высоколегированную нержавеющую сталь, алюминиевый сплав и керамику. Такие устройства могут быть смонтированы внутри уже существующих кирпичных труб при их реконструкции или представлять собой самостоятельные системы, функционирующие внутри или снаружи здания.

Существует множество дополнительных компонентов, облегчающих монтаж газоходной конструкции.

В продаже есть большое разнообразие:

• растяжек, хомутов и кронштейнов;
• опорных площадок и защитных фартуков;
• оголовок, заглушек и колпаков-флюгарок;
• кровельных уплотнителей;
• декоративных накладок узлов прохода;
• компенсаторов, необходимых для регуляции изменения линейных размеров сэндвичных конструкций при смене температурного режима;
• ревизионных тройников, предназначенных для удаления загрязнений.

Наличие большого ассортимента дополнительных компонентов можно сильно уменьшить стоимость возводимых конструкций. Сэндвич-дымоходы легко собираются. Их монтаж можно осуществить самостоятельно, без привлечения специалистов.

Предназначением дымохода является отведение продуктов горения и дыма от печи или какого-либо другого отопительного устройства за пределы помещения. Тяга в любом бытовом дымоходе образуется естественным образом и не предполагает применения каких-либо дополнительных устройств.

Современные дымовые трубы могут быть изготовлены:

• Из кирпича. Поскольку такая конструкция имеет значительный вес, то для нее необходимо соорудить прочный фундамент.

Совет! Специалисты советуют добавлять известь в состав раствора, применяемого для кирпичной кладки, что позволит избежать образования конденсата, губительно воздействующего на стенки здания.

Дымовая труба, выложенная из кирпича

• Из сэндвич-труб, которые изготавливаются из двух слоев металла с утеплителем, проложенным между них. В качестве материала для изготовления таких труб чаще всего применяется нержавеющая сталь. Утеплителем же в большинстве случаев выступает базальт.
• Из полимерных материалов. Такие трубы не следует подвергать воздействию излишне высоких температур, потому использовать такие дымоходы можно для газовых колонок и котельных небольшого размера. При этом, полимерные трубы очень прочны, просты в установке и отличаются невысокой ценой.
• Из керамики. Таким трубам свойственна высокая прочность, но и стоят они немало. Потому чаще всего их используют для обустройства дымоходов промышленного типа. Ввиду своего значительного веса, такие конструкции, как и кирпичные, требуют закладки фундамента.

Внешняя керамическая дымоходная труба блочного типа

Важно! В некоторых ситуациях возможны комбинации материалов, предназначенных для изготовления дымоходов. К примеру, полимерный или металлический дымоход может быть обложен кирпичом

• порядовка печи;
• порядовка камина;
• порядовка барбекю и все в том же духе.

• обеспечения надлежащей тяги, с помощью которой все вредные для здоровья человека вещества, образуемые в результате горения, выводились за пределы жилого помещения. Если недопустимые вещества будут попадать в дом, то человек может получить сильнейшее отравление, способное привести к летальному исходу;

Выбор типа деаэратора

Современные дымоходы обязаны быть прочными, ведь им приходится выдерживать высокие температуры, обеспечивать дымоудаление при любых температурах, противостоять конденсированию и агрессивным кислотам. Владелец частного дома обычно выбирает один из самых популярных типов дымохода:

• Из кирпича.
• Из керамики.
• Из нержавеющей стали.

Изготавливают дымоходы также из бетона и даже стекла. Стекло – вечный материал, абсолютно не подвергающийся коррозии. Но из-за стоимости пока это вариант будущего. Из соображений экономии иногда устанавливают асбоцементные трубы – экологически- и пожароопасные. Выбор зависит от личных вкусов хозяина дома, а также от вида оборудования, характеристик печи. При выборе типа дымохода надо учитывать:

• Температуру продуктов сгорания.
• Давление дымовых газов.
• Присутствие конденсата.
• Объем выделяющихся химических веществ.
• Стойкость труб к самовозгоранию сажи.
• Необходимое расстояние от системы.

Раньше дымоходы строились из кирпича, (собственно, и альтернативы особой не было). Возведение такой системы требует минимальных затрат: песок, глина, кирпич всегда под рукой. Но сейчас не так легко найти мастера, способного правильно сложить дымоход из кирпича. Если целостность нарушена из-за плохого фундамента, некачественной кладки, есть угроза безопасности дома.

Кирпичный дымоход ─ вариант бюджетный (хотя печник-профессионал обойдется дороже сэндвич-дымохода из стальных труб), но применять его стоит только в комплекте с котлом на твердом топливе. Кирпичные стены при качественной сборке спокойно переносят высокие температуры. Если в трубе загорается сажа, дымоход из кирпича существенно не пострадает.

Котлы на жидком или газовом топливе, а также пеллетные и пиролизные системы рекомендуют обеспечивать керамическими дымоходами – основными конкурентами кирпичных, ─ прочными, не поддающимися коррозии и удивительно долговечными (плюс все преимущества стальных систем).

Элементы таких дымоходов ─ это керамическая труба, изоляционный слой из минеральной ваты и легкого кожуха – пенобетона или нержавейки. Стоимость керамических дымоходных систем несколько выше остальных видов, но все окупается их длительной эксплуатацией. Монтаж дымохода из керамики надо выполнять очень тщательно и аккуратно, согласно рекомендациям производителя. К отдельным моделям, например, требуется усиление фундамента.

Если сравнивать цены, то бюджет сборки дымохода из сэндвич-труб ─ от 1200 до 5 000 руб. за метр (в зависимости от производителя, диаметра трубы). Стоимость комплекта из керамики – на порядок выше: от 40 000 руб.

Если котел устанавливают в помещении, где нет канала для дымохода, оптимальным выбором будет стальной дымоход-сэндвич. Он менее долговечен, чем керамика, но свои функции ─ отведение продуктов горения ─ выполняет успешно. Главные достоинства стальных дымоходов:

• Небольшая масса.
• Сравнительно низкая стоимость.
• Не подвержен засорению.
• Не требует специального помещения.
• Простота в установке и обслуживании.
• Разные варианты монтажа.

Кирпичные и керамические дымоходы массивны, что обеспечивает нагрузку на фундамент. Как правило, для таких типов создают дополнительный фундамент, не связанный с главным. Поэтому грамотный монтаж дымовой трубы в котельной частного дома требует правильных инженерных расчетов.

Внимание! При параллельной эксплуатации двух котлов с различными характеристиками выбирают дымоход, рассчитанный на более высокие нагрузки. Стальные трубы с тонкими стенами, например, не используют для котлов на твердом топливе: сталь может быстро прогореть.

1. Буквой Fобозначается площадь портала камина, она равна 75 х 58 = 4350 квадратных сантиметров.
2. Малой буквой fобозначается площадь сечения дымохода, имеется в виду его внутренняя проходная часть. Это составит 12,8 х 25,8 = 330,24 квадратных сантиметра.

Берем отношение F/f = 7,6%. Теперь смотрим по графику, что у нас получается… Из рисунка видно, что прямоугольный дымоход в этих условиях не будет работоспособен, то есть необходимо выбрать круглый дымоход такого же сечения, причем высота трубы должна быть не ниже 17-ти метров. Великовато для частного коттеджа?

Тогда сделайте площадь дымохода чуть больше, чтобы процент уместился в расчетную высоту или замените круглым сечением. Дымоходы диаметром 80 мм, например, имеют площадь 50,24 квадратных сантиметра, этого будет маловато. Тогда лучше исходить из обратного условия минимально необходимого диаметра. Его легко найдем из заданной высоты. (См. также: Изготовление каминов своими руками)

D= √4 х f / П = √4 х 370 / 3,14 = 21,7 см.

1. Стекло.
2. Керамика.
3. Сталь.
4. Асбоцемент.

Из кирпича сложить круглый дымоход будет сложновато. В этом свете выбирайте подходящий материал, но учтите, что при сжигании в топке газа или дизельного топлива, следует отбросить в сторону асбоцемент, а стеклянные дымоходы стоят очень дорого. В этом случае следует отдавать предпочтение стали, которая устойчива к воздействию агрессивных сред. (См. также:)

Деаэратор
предназначен для удаления из обрабатываемой
воды коррозионно-агрессивных газов
кислорода и свободной углекислоты.
Выбор типа деаэратора проводят по
таблице, приложение Д.

Молниезащита дымовой трубы. Проверка молниезащиты.

Экология потребления. Усадьба: Дымовые трубы, как самые высокие элементы крыши, при прямом попадании молнии с высокой вероятностью примут удар на себя. Учитывая то, что современные котельные агрегаты для частных домов имеют электронные блоки управления с микропроцессорными схемами, которые неизбежно пострадают при заносе в газоотводную трубу электропотенциала от разряда, необходимость защиты труб от молний понятна.

Дымовые трубы, как самые высокие элементы крыши, при прямом попадании молнии с высокой вероятностью примут удар на себя. Учитывая то, что современные котельные агрегаты для частных домов имеют электронные блоки управления с микропроцессорными схемами, которые неизбежно пострадают при заносе в газоотводную трубу электропотенциала от разряда, необходимость защиты труб от молний понятна.

Опасность от самого разряда молнии и возникающего электромагнитного поля, пусть кратковременного – на микросекунды, но при этом высокой напряженности, еще не все. Даже если разряд будет отведен организованной молниезащитной системой, без внутренней защиты электромагнитный импульс, наведенные токи и влияние избыточных напряжений от растекания тока вероятнее всего, будут иметь для электроники фатальные последствия.

Внутренняя молниезащита необходима всем электрическим и электронным системам дома, и решается эта защита в комплексе – установкой систем уравнивания потенциалов, дополнительной установкой УЗИП и ограничителей перенапряжений ОПН для микропроцессорной электроники.

Но в комплекс мер входит и внешняя молниезащита, которая устанавливается для обеспечения пожарной безопасности дома, предотвращения термических и динамических разрушений, а главное – для безопасности жильцов. Молниезащита может быть активной (дорогостоящее и сложное решение) и пассивной. Пассивную защиту может смонтировать и сам владелец дома, воспользовавшись при недостатке знаний и технических навыков помощью специалистов по молниезащите и заземлению.

Даже в наше время не все частные дома имеют систему молниезащиты. Строительные нормы и правила не требуют обязательного оснащения индивидуальных домов защитой от молнии, и этот факт не может не удивлять.

Любое жилище человека так же нуждается в защите от этого грозного природного явления, как и любая котельная или многоквартирное, или общественное здание. Тем более, что в сегодняшнем частном доме количество токопроводящих элементов и коммуникаций только растет, но не уменьшается.

Кровля – сталь или металлочерепица, трубопроводы и проводка, водосточные системы и кабельный обогрев на крышах, чердаках и фасадах домов – кратчайшие пути для атмосферных зарядов.

Частным домам так же, как и любым другим сооружениям, необходима система перехвата молниевого разряда и его безопасный отвод в землю, минуя все конструкции дома. Владельцы домов это прекрасно понимают, и молниеотводы на крышах коттеджей давно уже не редкость.

Молниезащита, как правило, монтируется по проекту и расчету для конкретного здания, комплектно, из оборудования заводского изготовления. Но основные элементы молниезащитных систем частных домов – это полосовая сталь, или уголок для электродов заземления и омедненный или оцинкованный провод для токоотводов.

Молния, как известно, по своей природе «выбирает» высокие элементы крыш. Защита необходима на уровне дымовых и вентиляционных труб, антенн, намного реже самыми высокими являются фронтоны и острые архитектурные элементы зданий.

Кирпичные дымовые трубы (или керамические – нетоковедущие) защищают установкой стержневых молниеприемников, реже – тросовой системой.

Металлические, или имеющие металлические оголовки или дефлекторы, дымовые трубы защищают, соединяя оголовок, который и будет выполнять роль молниеприемника для трубы, и общий молниеприемник крыши – трос, сетку или стержень, установленные на коньке. Но соединение металлической трубы дымохода котла современной модели, имеющего электронный блок управления с микропроцессорной схемой, таким упрощенным образом выполнять нельзя.

Поэтому решают молниезащиту газоотводных труб для котлов, работающих с электронными системами контроля и управления – по другой схеме. Отдельно стоящие вертикальные молниеотводы дистанцированы от труб посредством специальных элементов крепления, выполненных из влагоустойчивых, прочных электроизоляционных материалов.

Минимум расстояния от молниеприемника до наружной грани трубы 450 мм, для гарантии невозможности искрового разряда от стержня молниеприемника – к стали трубы. Заземление металлических труб выполняется не напрямую в наружном ограждающем контуре, а через СУП (система уравнивания потенциалов).

Все крышевые антенны и вентиляционные трубы, подсоединенные к электронным блокам управления, защищаются по аналогичным схемам.

Наружные элементы из вентиляционных труб, дымовых труб и антенн, установленные не на крышах, а на фасадах домов, тоже оборудуются молниезащитой.

Металлические крыши защищают от прямого удара молний системой из горизонтальных и вертикальных молниеприемников. Металлические кровельные покрытия индивидуальных домов, как правило, не могут служить частью молниезащитной системой, поскольку не дотягивают до параметров, при которых такая схема разрешена.

Толщины листового металла кровли недостаточны, чтобы выдержать удар молнии без прожога, а нижележащие конструкции – обрешетки и стропильная система деревянные и легко загораются. Поэтому металлическую кровлю защищают так же, как и тонкостенную сталь дымоходных и вентиляционных труб. Металлоконструкции из стали малой толщины не выдержат прямого разряда, а прожог и расплавление может вызвать воспламенение и разрушение конструкций дома.

из которой видно, что колебания совершаются вокруг смещенного состояния равновесия, соответствующего статической (средней) компоненте нагружения. В результатах расчета представляются отдельные составляющие динамической реакции Xid и суммарное значение статической и всех динамических компонент. При этом знак динамической добавки принимается таким же, как и у компоненты X c.

Я приветствую моего уважаемого читателя и предлагаю вашему вниманию статью о том, как правильно сделать расчет дымохода в своем доме.

Основная составляющая комфорта в доме – тепло. Решать проблемы отопления частного дома приходится хозяину дома. Для отопления , которые можно смонтировать самостоятельно (кроме газовых), в том числе и дымовые трубы.

Чтобы обеспечить полный отвод дымовых газов из помещения, хорошую тягу и предупредить опрокидывание тяги, необходимо соблюдать требования нормативной документации.

Именно дымоход обеспечивает безопасность жильцов. Неправильно спроектированный дымоход неспособен полностью удалить токсичные продукты сгорания (углекислый и угарный газ, окислы серы), дым и копоть. Возможен даже пожар при попадании горячего дыма в помещение. Особенно опасно опрокидывание тяги – поворот движения дыма в обратном направлении.

Поэтому при монтаже дымохода необходим правильный расчет его параметров – именно они обеспечивают создание идеальной тяги и полное удаление вредных веществ.

Для каких параметров нужен расчет

Основные параметры любого вертикального дымохода – длина и внутреннее (рабочее) сечение дымоотводящего канала. Вся приведенная ниже информация одинаково верна для отопительных приборов на любом виде топлива, но параметры дымоходов для газовых котлов рассчитывают специалисты лицензированной проектной организации.

Длина

Длина дымохода определяется СП 7.13130.2013. Его длина (или высота) измеряется от оголовка вверху трубы до колосниковой решетки отопительного котла. Норматив предусматривает минимальную высоту дымохода и высоту оголовка относительно конька кровли.

Следует иметь в виду, что определенная расчетами высота – номинальная. Фактически дымоход у современного котла расположен сбоку, выпускной патрубок котла расположен в верхней части агрегата на некоторой высоте относительно низа топки. Поэтому фактическая длина вертикальной части дымопровода будет немного меньше, чем расчетные данные – на расстояние от низа топки до выпускного патрубка. Это расстояние можно определить по чертежу агрегата или измерить.

Не стоит думать, что удлинение дымохода – это хорошо. Тяга основана на подъеме вверх горячих отходящих газов, а при слишком большой длине трубы газы охлаждаются и тяга уменьшается. По этой же причине дымоход должен быть утеплен. В утеплении нуждаются даже традиционные печные дымоходы из красного кирпича. Ситуация с тягой усугубляется еще и тем, что отходящие газы от современных котлов с высоким КПД имеют невысокую температуру.

При умеренно удлиненном дымоходе тяга увеличивается, при этом больше тепла вылетает в атмосферу. Слишком сильный ток газов будет гасить газовые отопительные агрегаты. .

Установка низкого дымохода в жилом доме совершенно недопустима – в нем не возникает достаточного разрежения, газы поднимаются с меньшей скоростью, из-за чего тяга уменьшается. Допускается устанавливать невысокие дымоходы на отдельно стоящих печах, например в саду для барбекю и т.д.).

Диаметр дымохода

Не менее важен для создания тяги и диаметр дымохода. При установке современных отопительных агрегатов минимальный диаметр определяется просто – по паспорту агрегата (и диаметру выходного патрубка). Кроме того, в нормативных документах приведены минимальные размеры сечения дымоходов, соответствующие агрегату определенной мощности. Эти данные приведены в паспорте агрегата.

Если внутреннее сечение дымохода по каким-то причинам выбрано квадратным, то его площадь должна быть не меньше круглой конструкции.

При использовании уже существующей традиционной печи дымоход оставляют прежним. При устройстве кирпичной печи и дымовой трубы своими руками необходимо пользоваться проектом (желательно не скачанным в интернете!) и выкладывать трубу в точном соответствии с чертежом. То же относится и к отдельно стоящим кирпичным конструкциям.

Способы расчета

Профессионалы используют несколько методов расчета параметров дымохода. При монтаже больших промышленных труб проектантам поручаются очень сложные расчеты. Они учитывают:

• количество и состав дымовых газов;
• концентрацию вредных веществ в продуктах сгорания;
• материал трубы;
• шероховатости внутренней поверхности борова;
• метеорологическую обстановку в регионе.

Расчет больших труб нередко служит темой для дипломной работы в институте. К счастью, размеры дымоходов в частном доме меньше, мощность отопительных агрегатов также уступает промышленным объектам.

При проектировании небольшой трубы для частного дома пользуются более простыми, хотя и довольно точными расчетами. Полученные в результате расчетов параметры дымохода обеспечивают полную эвакуацию продуктов сгорания из топки и обеспечивают безопасность жильцов. Такие расчеты позволяют избежать ошибок в выборе параметров и при монтаже дымохода, избежать последующей переделки конструкций. Подобные переделки в уже построенном и отделанном доме намного сложнее, чем в процессе строительства.

При расчетах параметров дымовых труб частного дома пользуются точным и приближенным (шведским) методами расчета.

Точный метод

Для отопления чаще устанавливают готовые отопительные или отопительно-варочные агрегаты промышленного производства с определенным диаметром дымохода. С каменками для бани или масляными печками для гаража обычно также монтируют готовые сэндвич-дымоходы небольшого диаметра (100 мм).

Для более точных расчетов необходимо знать характеристики топлива и отопительного котла, скорость подъема дымовых газов, количество сжигаемого топлива, форму дымохода (форму сечения, количество изгибов). Расчеты достаточно сложны и требуют применение некоторых специальных данных, поэтому рассмотрим расчет для отопительного агрегата (камина) на дровах – их чаще делают оригинальными, полагаясь только на опыт печника, поэтому расчет сечения необходим.

Дымоход пусть будет круглого сечения, без поворотов. Данные для расчета:

• среднюю скорость движения дымовых газов по борову v принимаем равной 2 м/с;

• масса дров, сгорающих в течение часа в топке – В=5 кг/ч (влажность 25 %);

• температура исходящих газов – t = 160°С.

Формула для определения объема исходящих газов:

где V – объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива. Для дров с влажностью 25% для сгорания 1 кг необходимо 10 м3 воздуха.

Значение, полученное в результате расчетов, округляется в сторону увеличения до ближайшего типоразмера круглых труб (например, 125 мм). Квадратный или прямоугольный дымоход из кирпича не делают меньше, чем 140×140 мм. Сечение трубы для традиционной печки должно быть больше размера поддувала в полтора раза.

Объем продуктов горения при нормальных условиях и температура исходящего дыма – нормативные данные. См. таблицу:

Шведский метод расчета

Существует так называемый шведский метод расчета, основанный на выборе высоты дымопровода в зависимости от соотношения площади пода печи и сечения трубы. Обычно метод применяют для дровяных каминов. Рассчитывают отношение:

затем переводят отношение в проценты и по графику в зависимости от получившейся величины и формы борова выбирают высоту дымопровода.

При использовании шведского метода расчета можно вычислить площадь сечения борового канала исходя из площади пода топки и высоты трубы, определенной в соответствии с СП 7.13130.2013 в зависимости от высоты конька кровли и расположения дымопровода относительно конька (см. ниже).

Как правильно сделать расчет параметров дымохода

После проведения расчетов высоту трубы сверяют с требованиями нормативного документа – она должна быть не ниже, чем того требует СП 7.13130.2013. В любом случае принимают большее значение длины.

Лучший диаметр дымохода – соответствующий паспорту отопительного агрегата.

Определение высоты дымохода

Высота дымохода определяется еще на этапе проектирования дома в зависимости от расположения трубы на кровле, расстояния до конька или до соседних высоких объектов (домов, больших деревьев).

Зачем нужен этот параметр

От высоты дымохода зависит тяга, а значит, надежность и безопасность работы отопительного агрегата и безопасность жильцов дома. При недостаточном удалении дымовых газов падает КПД котла, печи или камина, возникает опасность отравления жильцов угарным или углекислым газом и опасность пожара.

Требования СНиП

В соответствии с СП 7.13130.2013, минимальная высота дымоотводящей трубы от оголовка до колосниковой решетки отопительного агрегата должна составлять не менее 5 м. При выходе трубы на плоскую кровлю ее высота должна быть не менее 0,5 м. Максимальная длина горизонтального участка не должна превышать 1 м.

Для создания нужного разрежения при выходе дымопровода из кровли высота оголовка трубы над кровлей также оговорена (см. ниже в таблице).

Существует еще понятие ветрового подпора. Если дымовая труба находится поблизости от высокого здания, дерева или невысокая отдельно стоящая труба находится близко к дому, то эти объекты могут загораживать дымоход от ветра и уменьшать тягу. Чтобы определить, не попадает ли труба в зону ветрового подпора, необходимо через верхнюю точку дома или дерева провести наклонную линию под углом 45° к горизонтали. Оголовок трубы должен быть выше этой линии.

Из двух значений высоты выбирают большее. Если для соблюдения нормативных требований придется сооружать очень высокую дымовую трубу (намного выше 5 м), то придется монтировать дымосос, обеспечивающий достаточную тягу при любой длине трубы.

Таблица высоты печной трубы над коньком

Высота дымопровода над коньком должна соответствовать СП 7.13130.2013. Информация приведена в таблице:

Расстояние от конька до трубы измеряют строго по горизонтали.

Расчет сечения дымового канала

СП 7.13130.2013 определяет минимальные сечения дымоходного канала кирпичного или бетонного дымопровода в зависимости от мощности отопительного агрегата:

• до 3,5 кВт – 140×140 мм (Ø не менее 158 мм);
• 3,5-5,2кВт – 140×200 мм (Ø не менее 189 мм);
• 5,2-7,0 кВт – 140×270 мм (Ø не менее 219 мм).

При модернизации печей с неизвестной мощностью либо оставляют дымопровод существующего сечения, либо вставляют внутрь круглый вкладыш из нержавейки подходящего диаметра. Если к старой печи устанавливают современные керамические или сэндвич-трубы, то внутренний диаметр модулей должен быть не меньше, чем диаметр вкладыша, который бы поместился при установке в старую трубу. Теоретически можно поискать проект старой печи, но в большинстве случаев это невозможно.

Чаще всего приглашали печника, и тот складывал печи и дымоходы 2-3 освоенных типоразмеров безо всяких проектов и расчетов. Реально определить все особенности устройства печи из кирпича по внешнему виду невозможно, и единственный ориентир при выборе сечения вкладыша или нового дымохода – сечение борова уже существовавшего дымохода (при условии, что он хорошо работал). Если дымоход , то при его замене или модернизации лучше пригласить специалиста-теплотехника и поручить ему соответствующие расчеты.

Диаметр труб с внутренней поверхностью из гладкой керамики или нержавейки может быть немного меньше (на 30%). В задвижках печей, работающих на твердом топливе, должно быть не перекрываемое отверстие сечением не меньше 15×15 мм.

Внутреннее сечение дымохода: какое лучше?

В дымоходе квадратной или прямоугольной формы в углах будут завихрения дыма, слегка тормозящие поток газов и способствующие оседанию конденсата и сажи. По этой же причине углы трубы практически не участвуют в токе газов. Кроме того, у боровов квадратного и прямоугольного сечения больше площадь поверхности стенок, чем у боровов круглого сечения – это увеличивает трение поднимающихся газов о стенки и сильнее тормозит их.

Поэтому желательно выбирать дымоход круглой формы, а современные трубы из сэндвича или керамики выпускают именно круглого сечения, как и трубы из нержавеющей стали, асбоцемента. Квадратная или прямоугольная форма встречается у старых кирпичных дымоходов. Но для современных котлов, печей и каминов в кирпичный короб нужно вставлять круглый вкладыш из нержавейки.

Что делать, если сечение дымохода квадратное

Но возможно использовать и дымопровод квадратного сечения – квадратная или прямоугольная форма не очень существенно влияет на тягу, а полная переделка трубы сложна и затратна. Кирпичные дымоходы традиционных печей испокон веку имели квадратную или прямоугольную форму, при необходимости можно использовать старую трубу и сейчас.

Следует иметь в виду, что с современным отопительным агрегатом кирпичная труба без вкладыша долго не проработает – ее разрушит химически агрессивный конденсат.

Кирпичная труба должна иметь сечение примерно в полтора раза больше, чем у круглого дымопровода с гладкими стальными стенками. Поэтому установка вкладыша не ухудшает дымоотводящую способность квадратной кирпичной трубы.

Каким должен быть диаметр дымохода для печки

В идеальном случае диаметр дымохода должен быть равен диаметру выходного патрубка котла или немного больше (если патрубок имеет нестандартное сечение).

Диаметр дымохода для печки определяется из площади сечения по вечной школьной формуле: s=πd2/4. Площадь сечения должна быть равна или немного меньше значения площади сечения квадратного борова, определяемого по нормативным документам в зависимости от мощности котла.

Как влияет диаметр дымоотвода на его высоту

При устройстве дымоотвода существует непреложная зависимость: чем уже сечение борова, тем выше должна быть труба. Более высокая труба увеличивает тягу и скорость подъема дымовых газов. Но чрезмерно высокая начинает тормозить тягу – горячие газы охлаждаются, их тормозит и трение о стенки борова, особенно шершавого кирпичного.

Расчет оптимального показателя тяги

Тяга – уменьшение давления в дымоходе. Расчет тяги нужен для проверки, правильно ли определена высота и сечение борова дымохода.

где ∆P – разница давлений на входе и выходе из трубы, Па;

a – атмосферное давление, Па;

h – высота трубы, м;

Ti – средняя температура внутри помещения, К;

To – внешняя температура, К.

Для неспециалиста показатель тяги не дает достаточной информацией, поэтому обычно рассчитывают величину объема отходящего дыма, которую обеспечивает наличие тяги в дымовой трубе. Именно объем отходящих газов показывает, насколько труба обеспечивает полное удаление отработанных газов с токсичными веществами и безопасность жильцов.

Формула точна только для воздуха, для дыма формула получается приблизительной. Но и по приближенному значению можно оценить, обеспечивает ли безопасность людей дымоход. Расчетная величина удаляемых газов должна быть больше или равна расчетной величине исходящих газов (см. выше).

где Vрасч – поток удаляемых газов, м/с3;

S – площадь сечения борова, м2;

С – коэффициент, учитывающий потери на трение; обычно принимают равным 0,65-0,7;

g – ускорение свободного падения, 9,807 м/с2;

h – высота трубы, м;

Ti – средняя температура внутри помещения, К (температура в кельвинах на 273 единицы больше температуры в °С);

To – внешняя температура, К.

За счет чего образуется естественная тяга в печи

Естественная тяга в дымоходе возникает вследствие подъема горячего и менее плотного дыма вверх. Снизу в топку подсасывается плотный холодный воздух, кислород реагирует с топливом, воздух с дымом разогревается в топке, поднимается и так далее.

Пример расчета

Для примера покажу расчет объема удаляемого воздуха для трубы с внутренним диаметром 0,125 м, площадью 0,012266 м2 и высотой, например, 6 м, внутренней температурой 20 °С и минимальной наружной температурой -20 °С.

Вывод: такая труба обеспечивает полное удаление дымовых газов из топки. Vрасч заметно превышает Vисх, поэтому для удешевления дымохода стоит просчитать Vрасч для более короткой или узкой трубы и рассмотреть возможность их установки.

При выборе дымохода меньшего сечения и высоты необходимо обязательно просчитать тягу при 10 °С – она будет меньше, чем при низких температурах, но Vисх должен быть равен или больше Vрасч и при положительных температурах, иначе не будет обеспечена полная эвакуация угарного и углекислого газа из помещения при теплой погоде.

В данном случае Vрасч значительно больше Vисх, так как в расчетах мы взяли конструкцию длиной 6 м (а не оптимальные 5 м) и округлили расчетный диаметр 0,118 м в большую сторону.

Онлайн-калькуляторы

Значительно облегчают расчеты параметров дымовой трубы готовые онлайн-калькуляторы .

Заключение

Я прощаюсь со своим уважаемым читателем. Когда будете строить новый коттедж или модернизировать старый дом, особое внимание уделите проектированию дымохода – это залог безопасности вашей семьи. Получайте новые статьи сайта, приводите на сайт друзей, делитесь интересной и полезной информацией с подписчиками в соцсетях.

Для того, чтобы установить дымоход правильно, необходимо провести ряд проектных работ, которые включают в себя как расчет дымовой трубы, так и выбор материала для ее изготовления. И если для работ промышленных масштабов лучше всего будет привлечь профессионалов, то в частном строительстве вы можете ограничиться своими силами. Ниже мы рассмотрим, как осуществлять расчет дымовой трубы.

Виды дымоходов

Предназначением дымохода является отведение продуктов горения и дыма от печи или какого-либо другого отопительного устройства за пределы помещения. Тяга в любом бытовом дымоходе образуется естественным образом и не предполагает применения каких-либо дополнительных устройств.

Современные дымовые трубы могут быть изготовлены:

• Из кирпича. Поскольку такая конструкция имеет значительный вес, то для нее необходимо соорудить прочный фундамент.

Совет! Специалисты советуют добавлять известь в состав раствора, применяемого для кирпичной кладки, что позволит избежать образования конденсата, губительно воздействующего на стенки здания.

• Из сэндвич-труб, которые изготавливаются из двух слоев металла с утеплителем, проложенным между них. В качестве материала для изготовления таких труб чаще всего применяется нержавеющая сталь. Утеплителем же в большинстве случаев выступает базальт.
• Из полимерных материалов. Такие трубы не следует подвергать воздействию излишне высоких температур, потому использовать такие дымоходы можно для газовых колонок и котельных небольшого размера. При этом, полимерные трубы очень прочны, просты в установке и отличаются невысокой ценой.
• Из керамики. Таким трубам свойственна высокая прочность, но и стоят они немало. Потому чаще всего их используют для обустройства дымоходов промышленного типа. Ввиду своего значительного веса, такие конструкции, как и кирпичные, требуют закладки фундамента.

Важно! В некоторых ситуациях возможны комбинации материалов, предназначенных для изготовления дымоходов. К примеру, полимерный или металлический дымоход может быть обложен кирпичом.

Как рассчитывается дымовая труба

Для того, чтобы произвести вычисление размеров дымовых труб, необходимо ориентироваться в параметрах отопительного прибора. Основными размерами дымоходов являются диаметр поперечного сечения и высота. Эти данные находятся в сопроводительной документации оборудования.

Как рассчитать высоту

От данного параметра напрямую зависит работоспособность отопительных приборов, потому выполнение расчетов высоты дымовой трубы является очень важным. По документации СНиП минимальной высотой дымохода является 5 метров. Если труба будет меньше данной величины, то в ней не будет возникать необходимой естественной тяги. Однако и чересчур высокий дымоход — это тоже плохо, поскольку в этом случае к снижению тяги будет проводить медленное прохождение дыма по системе и его остывание.

Серьезный расчет дымовых труб используется в промышленном строительстве. Здесь применяется очень сложная система вычислений. При частном же строительстве требований обычно гораздо меньше, и расчет высоты дымохода предполагает следование таким правилам:

• От основания до самой высокой точки длина должна превышать 5 метров.
• При выходе на плоскую крышу, дымоход должен возвышаться над ней минимум на 50 см.
• Если дымовая труба возводится на скатной крыше с расстоянием более трех метров до крышного конька, то расчет ее высоты осуществляется таким образом: линия, соединяющая конек крыши с дымоходом, и горизонтальная линия конька крыши должны быть расположены друг к другу под углом 10 градусов.

Методика аэродинамического расчета дымовых труб была разработана для определения сопротивлений и выбора дымоходов. Хороший аэродинамический расчет должен учитывать возможные перепады давлений на участках газовоздушных трактов, учитывая также и сопротивления, возникающие на определенном участке.

Как рассчитывается сечение дымовой трубы

Для того, чтобы осуществить расчет тяги дымовой трубы, необходимо предварительно определить ее диаметр. Для того, чтобы не осуществлять сложных расчетов, вы можете воспользоваться следующими рекомендациями специалистов:

• Если мощность обогревательного оборудования не превышает 3,5 кВт, то вам будет вполне достаточно дымохода, размерами 0,14 на 0,14 метра.
• Если отопительный котел имеет мощность в пределах 4-5 кВт, то в таком случае оптимальные размеры дымовой трубы будут составлять 0,14 на 0,2 метра.
• При использовании мощного оборудования с показателями в пределах 5-7 кВт, сечение дымоходной трубы должно составлять минимум 0,14 на 0,27 метра.

Совет! Если вам известна мощность используемого отопительного прибора, то вы можете смело пользоваться рекомендациями специалистов, приведенными выше. Если же мощность неизвестна, то для определения оптимального сечения придется проводить соответствующие расчеты.

• Количество топлива, сжигаемое в приборе в течение часа. Чаще всего данный параметр можно прочитать в характеристиках оборудования.
• Показатели температуры газа на входе в дымоходную трубу. Данный параметр также можно найти в характеристиках оборудования. Чаще всего он колеблется в пределах 150-200 градусов по Цельсию.

• Высота дымохода.
• Скорость прохождения газа по трубе.

Примечание: По умолчанию данный показатель составляет 2 м/с.

• Показатели естественной тяги. Обычно данный параметр принимается как 4 Па на каждый метр длины дымохода.

Основным параметром в расчете сечения трубы является количество сжигаемого топлива. Осуществляя расчет диаметра дымохода, следует пользоваться следующей формулой: F=(π*d²)/4. Таким образом, чтобы узнать диаметр, выводим на основании данной формулы новую: d²=4*F/π. Используя ее, вы уже сможете определить сечение трубы, необходимое для вашего отопительного оборудования.

Заключение

Для того, чтобы обеспечить правильную работу отопительной системы, необходимо произвести грамотный расчет параметров дымовой трубы. Только в этом случае будет создаваться эффективная естественная тяга. И если в промышленной среде обычно проводятся сложные расчеты, то определить параметры бытового дымохода самостоятельно сможет каждый домашний мастер.

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.

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:

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 [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.

Проектирование дымохода в зависимости от конфигурации отопления

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 м 3 /с. Это – скорость движения газов в трубе. Сечение трубы вычисляем уже по такой формуле:

F = π∙d²/4

И полученное значение определяют в м 2 . 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 Н 2 О, или 4 Па:

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

Воспламеняемость кровли: когда искра приводит к беде

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:

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:

1. Не меньше, чем 1,2 метра над плоской кровлей.
2. Не меньше, чем 50 см над коньком кровли, если труба расположена до 1,5 метра от конька.
3. Не ниже уровня конька, если труба расположена от 1,5 до 3 м от конька.
4. 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:

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.

Вопросы экологии для промышленных зданий

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?

ДЫМОВАЯ ТРУБА , устройство для отведения газов, развивающихся при горении в топках, или ядовитых газов химических, металлургических и других заводов в относительно высокие слои атмосферы, а также для возбуждения тяги, вызывающей приток воздуха, необходимого для сгорания топлива. Образование тяги объясняется разностью между удельным весом горячих газов внутри трубы и удельным весом наружного воздуха. По конструкции дымовые трубы разделяют на кирпичные, железные и железобетонные.

Кирпичные дымовые трубы выполняются круглого, квадратного, шестиугольного и восьмиугольного поперечного сечения. В настоящее время кирпичные дымовые трубы делают исключительно круглого сечения, т. к. при этой форме влияние давления ветра, величина поверхности, отдающей тепло, и объем кирпичной кладки получаются наименьшими. Для кирпичных дымовых труб применяют специальный лекальный пустотелый кирпич (фиг. 1), имеющий форму части сегмента с несколькими вертикальными сквозными отверстиями.

Лекальный кирпич приготовляют из чистой глины. В дымовой трубе (фиг. 2) различают следующие главные части: 1) фундамент, подразделяющийся на бетонное основание и бутовую кладку; 2) постамент, подразделяющийся на: цоколь, ствол постамента и карниз; 3) ствол трубы, подразделяющийся на: нижний выступающий пояс, собственно ствол и головку.

Фундамент дымовой трубы обыкновенно книзу расширяется уступами, причем ширина уступа не должна превышать 2/3 его высоты. Если по состоянию грунта ширина уступа д. б. более 2/3 его высоты, то такие фундаменты рекомендуется выполнять железобетонными. Бетонное основание дымовых труб делается высотой не менее 600 мм. Бутовый камень фундамента и грунт необходимо хорошо изолировать от действия горячих газов, которые могут ослабить прочность бутовой кладки. Изоляция же достигается кирпичной кладкой толщиною приблизительно в 2,5 кирпича. Постамент и ствол также д. б. изолированы от вредного действия горячих газов; для этого при температуре газов >250° применяют свободно стоящую футеровку из огнеупорного кирпича на шамотном растворе. Ствол трубы возводится звеньями (барабанами), высота которых по возможности делается одинаковой в пределах 3-10 м. Толщина стенок трубы должна позвенно увеличиваться по направлению книзу, что соответствует общему уклону, который для внешней стороны равен 0,015-0,04, а для внутренней - 0,002-0,02.

Для защиты дымовой трубы от повреждения молнией на ней устанавливают громоотвод, состоящий из приемника, наружного провода и заземленного отвода в виде тонкой медной луженой пластины. Наружный провод громоотвода крепится в особых железных держателях, которые при возведении дымовой трубы заделываются в кладке на расстоянии приблизительно 2 м друг от друга. Возведение дымовой трубы производится без лесов; лесами пользуются обыкновенно только вначале, когда кладется нижняя часть дымовой трубы, а далее уже весь строительный материал подается с помощью несложных подъемных механизмов (фиг. 3 и 4). При возведении дымовой трубы необходимо наблюдать за тем, чтобы оси отдельных звеньев трубы в точности совпадали с осью трубы; последнее проверяется с помощью веска.

Из повреждений дымовой трубы наиболее важным является уклонение дымовой трубы от первоначального ее вертикального положения. Последнее обстоятельство чаще всего объясняется неравномерной осадкой фундамента. Выпрямление трубы производится следующим образом: в нижней части дымовой трубы со стороны, противоположной той, куда труба наклонилась, пробивают во всю толщину стенки ряд отверстий на протяжении более половины периметра трубы, которые заполняют более тонким слоем кладки, после чего оставшиеся промежуточные части кладки осторожно удаляют, и дымовая труба, оседая от собственного веса, постепенно выпрямляется, приближаясь к вертикальному положению. Исправление появившихся трещин, повреждения облицовки или швов, производится во время действия трубы, причем рабочие взбираются до места работ по железным скобам, расположенным с наружной ее стороны.

При проектировании дымовой трубы , прежде всего, определяют ее главные размеры, т. е. диаметр верхнего сечения и высоту, и затем производят статический расчет. Величина диаметра трубы зависит от допускаемой скорости выхода газов, которую во избежание нарушений в работе трубы не рекомендуется делать менее 2 м/сек. При меньшей скорости газов могут получиться обратные потоки и задувание ветром. Максимальной выходной скоростью газов считают 8 м/сек; превышение этой скорости влечет значительные потери на трение и поддержание скорости газов в трубе. Т. о., при определении площади верхнего сечения дымовой трубы желательно задаваться скоростью в 3-4 м/сек, чтобы, при всех возможных колебаниях нагрузки проектируемой установки, скорость газов при выходе из трубы оставалась в пределах 2-8 м/сек. Для определения площади верхнего сечения и высоты дымовой трубы предварительно вычисляют следующие величины: а) Полный объем дымовых газов V определяется по составу дымовых газов и расходу топлива, сгорающего в час (см. Газ топочный и дымовой). Для определения объема сухих газов, приходящегося на 1 кг топлива при 0° и 760 мм рт. ст., с достаточной точностью можно воспользоваться приближенной формулой Даша:

где Q - рабочая теплопроизводительность топлива в Cal/кг; а - коэффициент избытка воздуха, величина которого зависит от размеров обмуровки котла и экономайзера, ее плотности, длины борова, степени разрежения в газоходах и от многих других причин; в общем случае можно принять а = 1,6-2,0. Объем водяных паров при 0° и 760 мм рт. ст. определяется по формуле:

где Н - содержание водорода в рабочем топливе в % по весу; W - содержание влаги в рабочем топливе в % по весу; W ф. - количество пара (в кг), введенное в топку для сжигания 1 кг топлива, при наличии парового дутья или паровой форсунки. Т. о., приближенный полный объем продуктов сгорания при 0° и 760 мм рт. ст., получающихся при сгорании 1 кг топлива, определяется по следующей формуле:

б) Средняя теплоемкость 1 м 3 сухих газов в Cal определяется из уравнения:

в) Средняя теплоемкость 1 кг водяных паров в Cal определяется из уравнения:

причем вес водяных паров, образующихся при сгорании 1 кг топлива, определяется по формуле:

в уравнениях (4) и (5) t’ - температура газов при входе в дымовую трубу.

Расчет площади верхнего сечения дымовой трубы в свету производится по формуле:

где w - скорость газов в м/сек при выходе (желательно 3-4 м/сек), a V СК. - секундный объем газов, определяемый по формуле:

где В - часовой расход топлива в кг, V - полный объем газов, определяемый из формулы (3), Р б. - барометрическое давление в мм рт. ст., t" - температура газов при выходе из трубы, которая определяется по формуле:

где (G n.c. ·c n.c.) - тепло, отдаваемое газами при охлаждении на 1° и отнесенное к 1 кг сожженного топлива, определяемое из уравнения:

В - часовой расход топлива в кг, d cp. - средний диаметр дымовой трубы в свету в м; Н - высота дымовой трубы в м; t s. - температура воздуха; χ - коэффициенте теплопередачи дымовой трубы (в Cal/м 2 ·час·°С), принимаемый с достаточной точностью равным: 1 - для кирпичной трубы, 2 - для бетонной трубы (толщиной 100 мм) и 4 - для железной нефутерованной. Для определения высоты дымовой трубы, измеряемой от уровня колосниковой решетки, служит формула:

где S" - теоретическая тяга в мм вод. ст., развиваемая трубою, γ в. - удельный вес воздуха при 0° и 760 мм рт. ст., γ г. - удельный вес газов при тех же условиях, t cp. - средняя температура газов. Так как y в. ≈y г. ≈1,293, то формула (9) примет вид:

Чтобы знать действительную тягу проектируемой трубы, надо, кроме учитываемых потерь от охлаждения газов, определить также потери тяги на трение и создание скорости газов в трубе, а именно:

где γ ср. - удельный вес газов (вычисляется по состоянию газов в среднем поперечном сечении трубы); w cp. - средняя скорость газов в том же сечении; g = 9,81 м/сек 2 ; ψ - коэффициент, который в среднем можно принять 0,0007, при диаметре менее 0,5 м, и 0,0006 - для труб большего диаметра. Т. о. действительная тяга у основания трубы

Действительная тяга проектируемой дымовой трубы (формула 13) не д. б. менее всех сопротивлений установки. При расчете площади верхнего сечения дымовой трубы и ее высоты иногда пользуются и более простыми, довольно многочисленными эмпирическими формулами. Все эти формулы составлены на основании опытных данных и содержат целый ряд числовых коэффициентов, от правильного применения которых и зависит точность определения размеров дымовой трубы; однако, пользование эмпирическими формулами при расчете дымовой трубы не рекомендуется.

После определения площади верхнего сечения дымовой трубы приступают к статическому расчету, исследуя устойчивость трубы и краевые напряжения от действия ветра и веса кладки. Для определения основных величин рассматривают часть дымовой трубы (фиг. 5), лежащую выше сечения ВВ 1 и имеющую одинаковую толщину стенок δ.

В центре тяжести этого элемента S прикладывают силу давления ветра Р и силу Q, вызываемую весом кладки, лежащей выше рассматриваемого сечения. Равнодействующую силу R перемещают по ее направлению до пересечения с плоскостью сечения ВВ 1 в точке А, где ее снова разлагают на составляющие Р" и Q". Силой Р" обыкновенно пренебрегают, как силой, вызывающей незначительное срезывающее усилие, а по оси трубы прикладывают две взаимно уравновешивающиеся силы Q, из которых одна, направленная вниз, вызывает напряжение сжатия, а другая дает с составляющей Q" пару сил с плечом с. Напряжение сжатия от силы Q выражается уравнением:

1800 - вес в кг 1 м 3 кладки. Напряжение изгиба:

где M=Q·c = P·e и W-момент сопротивления площади сечения

площадь, на которую действует ветер, в м 2

давление ветра

где k - давление ветра, принимаемое равным 150 кг/м 2 и 0,67 - коэффициент, принимаемый при определении силы давления ветра для круглых труб. Момент сопротивления W для кольцеобразного сечения:

Таким образом,

двойной знак означает здесь, что максимальные напряжения являются сжимающими (+) с подветренной стороны и растягивающими (-) с наветренной стороны дымовой трубы. Искомое сложное краевое напряжение (в кг/м 2):

Уравнение (16) показывает, что в различных местах горизонтального сечения трубы, в зависимости от того, будет ли абсолютная величина σ 1 больше, меньше или равна σ 2 , возникают напряжения на сжатие, на растяжение или же напряжения будут равны нулю. Прямая, проходящая через точки нулевых напряжений, называется нейтральной осью N; эта ось находится в сопряжении с точкой приложения A эксцентричной силы Q. Кривая, описываемая точкой А, когда нейтральная ось принимает все положения, касательные к данному сечению, образует ядро сечения. Для круглых труб ядро сечения представляет собой круг, радиус которого

Ядро сечения есть площадь, внутри которой должна лежать точка приложения эксцентричной силы Q, если напряжения в рассматриваемом сечении д. б. только одного знака. Как только точка А выйдет за пределы ядра сечения, нейтральная ось пройдет через рассматриваемое сечение, разделив его на две части, напряженные противоположно. Для определения напряжений, возникающих в поперечном сечении любого звена дымовой трубы, ниже приводятся формулы, с помощью которых производится упрощенный расчет круглой дымовой трубы. Принимая k = 150 кг/м 2 и пользуясь формулой (16), краевое напряжение в основании верхнего звена дымовой трубы можно выразить следующим образом:

для 2-го звена

для n-го звена

где D 1 , D 2 , D 3 ,... - наружные диаметры у основания звеньев дымовой трубы в метрах, d 1 d 2 , d 3 ,... – внутренние диаметры у основания звеньев, d" 1 , d" 2 , d" 3 ... - внутренние диаметры у вершин звеньев, d 0 - диаметр верхнего отверстия дымовой трубы, D 0 - верхний наружный диаметр трубы, δ 1 , δ 2 , δ 3 ,... - толщины стенок по высоте звеньев, h 1 , h 2 , h 3 ,... - высоты отдельных звеньев и Н 1 , Н 2 , Н 3 ... - высоты, считая от вершины дымовой трубы до рассматриваемого сечения. Введя обозначения

Объем кирпичной кладки звеньев, лежащих выше рассматриваемого сечения, определяется по формуле:

Что касается фундамента дымовой трубы, то его глубина заложения h" определяется в каждом случае отдельно. Глубина фундамента не д. б. менее глубины промерзания грунта. Давление на грунт, вызываемое всем сооружением дымовой трубы, при фундаменте круглого сечения определяется по следующей формуле:

где, кроме вышепринятых обозначений, D - диаметр нижнего основания фундамента в м (внутренний диаметр d = 0), U - объем бутовой кладки фундамента и бетонного основания. Вес 1 м 3 кладки фундамента принимается равным 2260 кг. При расчете кирпичной дымовой трубы высотой до 30 м допускается напряжение на сжатие до 12 кг/cм 2 , а на растяжение - до 1,2 кг/см 2 . Для дымовой трубы большей высоты это напряжение уменьшается на каждый метр высоты на 0,05 кг/см 2 ; т. о., для дымовой трубы высотою более 54 метров напряжение на растяжение не допускается. При расчете же фундамента дымовой трубы в плоскости соприкосновения его с грунтом напряжение на растяжение вовсе не допускается. Во многих западных странах имеются специальные утвержденные требования, предъявляемые к кирпичным дымовым трубам.

Железные дымовые трубы применяют в большинстве случаев в дымососных установках, в установках, имеющих временное значение, а также при слабом грунте. Конструктивно железные дымовые трубы выполняются из конических железных барабанов, высотой каждый около 1 м, склепанных между собой таким образом, что каждый верхний барабан охватывает снаружи нижерасположенный. Такая конструкция дымовой трубы создает меньшее сопротивление проходу газов и, кроме того, устраняет возможность попадания в швы дождевой воды. Толщина железа, употребляемого для дымовых труб, 3-8 мм. Основанием железных дымовых труб служит чугунная фундаментная плита, которая крепится обыкновенно на кирпичном цоколе. Необходимая высота железных дымовых труб и их диаметры определяются, как и для кирпичных дымовых труб; при этом диаметры рекомендуется брать на 30% больше, чем для кирпичных труб, вследствие более сильного охлаждения газов. При статическом расчете железных дымовых труб т. о. приходится учитывать изгибающие усилия, вызываемые давлением ветра. Эти усилия воспринимаются обычно растяжками, которые прикрепляются к кольцам, охватывающим дымовую трубу (фиг. 6).

Растяжки делают из цепей, из стальных тросов или круглого железа. При расчете железных дымовых труб, как и кирпичных, принимают: а) k - давление ветра - равным 150 кг/м 2 ; б) коэффициент, принимаемый при определении силы давления ветра для круглых труб =2/3(≈0,67). Далее, примем следующие обозначения: Н - высота над крышей в см; h 1 - высота в см части дымовой трубы, расположенной выше кольца; h 2 - высота в см части, расположенной ниже кольца; h 3 - высота части, находящейся под крышей; D - внешний диаметр дымовой трубы в см; D 1 - внутренний диаметр в см; δ - толщина стенки дымовой трубы в см; Р - давление ветра на всю трубу в кг; S - натяжение растяжки в кг; α - угол наклона растяжек; - момент сопротивления поперечного сечения кругового кольца; σ - напряжение материала железной дымовой трубы в кг/см 2 .

В зависимости от высоты железной дымовой трубы могут быть три случая крепления: 1) труба растяжками не укрепляется вовсе, 2) труба укрепляется только в одном месте и 3) труба укрепляется по высоте растяжками в двух и более местах.

Случай 1 .

Изгибающий момент от силы давления ветра

напряжение изгиба

Железные дымовые трубы без растяжек строятся в последнее время весьма значительных размеров (высотой до 60 м); на фиг. 7 изображена такая дымовая труба высотой 45 м.

Случай 2 . Давление ветра на трубу (фиг. 6) Р = 0,01 DH кг. Натяжение наветренной растяжки

Ствол дымовой трубы испытывает следующие напряжения: 1) от продольного изгиба, вызываемого собственным весом дымовой трубы и вертикальной составляющей S 2 натяжения растяжек, и 2) от изгиба моментом М" вследствие давления ветра Р и момента М" вертикальной составляющей натяжения растяжек S. Влияние первого рода нагрузки незначительно и его учитывают пренебрегая заделкой нижнего конца дымовой трубы. Максимальные значения изгибающий момент приобретает в двух сечениях: у кольца, к которому крепятся растяжки, - М 1 , и в сечении, лежащем на высоте

от уровня крыши, - М 2 .

Для расчета отдельных частей железных дымовых труб, растяжек, колец и пр., пользуются обычными формулами сопротивления материалов; коэффициенты прочности на растяжение для растяжек k z ≤ 1000 кг/см 2 , на изгиб для трубы k b ≤ 800 кг/см 2 .

Т. к. давление ветра воспринимается гл. образом растяжками, то подошву основания дымовой трубы достаточно рассчитать на давление собственного веса

где G 1 - вес в кг самой трубы, определяемый по ее размерам, с добавлением около 25% на заклепки и перекрышку шва, и G 2 - вес в кг цоколя и фундамента; при этом допускаемое давление на грунт колеблется в среднем от 0,75 до 1,5 кг/см 2 .

Железобетонные дымовые трубы применяются реже, чем кирпичные и железные, что объясняется гл. обр. особенностями свойств железобетона. Бетон при продолжительном действии на него высокой температуры теряет прочность вследствие химического разложения некоторых составных частей; резкая разница температур между внутренней и внешней сторонами стенки дымовой трубы вызывает глубокие трещины и разрушения бетонной дымовой трубы. В последнее время за границей (особенно в Америке) тщательно изучают на опытах действие теплоты на всю конструкцию железобетонных дымовых труб. Как оказывается, главные напряжения материала в этих трубах вызываются высокими температурами, вследствие чего при проектировании на эту сторону расчета приходится обращать особое внимание. Согласно установленным правилам, железобетонная дымовая труба по всей высоте, от основания до устья, должна снабжаться надежной футеровкой, рассчитанной таким образом, чтобы перепад температур между внутренней и внешней сторонами стенки не превышал 80° (Δt ≤ 80°). Указанная величина Δt для дымовой трубы с футеровкой определяется следующей формулой:

где t i - температура газов у поверхности стенки футеровки, t n - температура окружающего воздуха, а i - коэффициент теплопередачи от газов к стенке в Cal/м 2 ·час·°С, а а - коэффициент теплопередачи от стенки к окружающему воздуху в Саl/м 2 ·час·°С, d f - толщина футеровки в м; λ f - средний коэффициент теплопроводности футеровки в Саl·м/м 2 ·час·°С, λ" - эквивалентный коэффициент теплопередачи через воздушную прослойку, d" - толщина воздушной прослойки в м, λ - средний коэффициент теплопроводности железобетонной стенки в Cal·м/м 2 ·час·°С, d - толщина железобетонной стенки в м. Для дымовой трубы без футеровки величина Δt определяется по более простой формуле:

Относительно числовых величин коэффициентов, входящих в формулы (28) и (29), необходимо отметить, что для уточнения их в Америке производятся обширные опыты. Коэффициент теплопроводности железобетонной стенки λ не следует брать слишком большим, и при расчете дымовой трубы его рекомендуется принимать в пределах 1,2-0,8. Коэффициент теплопередачи от газов к стенке a i определяется по следующей формуле:

где w - максимальная скорость газов в различных сечениях трубы; что касается коэффициента теплопередачи a a , то в отношении его пока нет достаточно обоснованных данных. Если окружающий воздух находится в состоянии покоя, что на практике бывает очень редко, то a a ≈ 6. При более неблагоприятных условиях a a может доходить до 20. Средний коэффициент теплопроводности футеровки λ f можно принимать около 0,7; λ" берут по формуле:

Давление ветра, которое кладется в основу статического расчета железобетонных дымовых труб определяется в каждом случае следующей формулой:

где Н - высота дымовой трубы от основания до устья в м. Сила давления ветра на всю трубу определяется, как и для кирпичных дымовых труб, по формуле

где χ для круглых труб = 0,67. Установленные за границей для железобетонных дымовых труб требования являются более жесткими и детальными, чем для кирпичных. Применение железобетона позволяет сооружать дымовые трубы весьма большой высоты, что является очень ценным для современных тепловых установок. Одна из самых высоких железобетонных дымовых труб построена в Америке в 1927 г. для Horne Copper С° (Канада). Эта труба предназначена для отведения газов от ряда печей с температурой 150-230° в высокие слои атмосферы. Высота дымовой трубы 129 м, диаметр верхнего сечения 3,96 м; ее фундамент расположен на скале, на высоте 270 м над уровнем моря. Разрежение, создаваемое этой трубой, колеблется в пределах 20-35 мм вод. ст., при температуре наружного воздуха от -20 до +32°. С внутренней стороны труба изолирована футеровкой с воздушной прослойкой в 50 мм. Футеровка выполнена из материалов, не поддающихся действию кислот. Фундамент представляет собой железобетонное кольцо с диаметрами 10670 и 7010 мм.