Расчет основных параметров дымохода: диаметр, высота, длина

Для неспециалиста будет непросто разобраться в сфере отопления, вентиляции и кондиционирования, исходя только из рекомендаций норм и правил. В данной статье мы разобрали несколько живучих стереотипов относительно устройства и расчета сечения дымохода в доме:

• диаметр дымохода должен равняться диаметру патрубка на приборе и других правил нет;
• дымоход нужно вывести на 0,5 м над свесом кровли и этого достаточно.

Более глубокий анализ двух этих тезисов позволит любому человеку понять лучше понять суть работы дымоходной системы, заложить или установить безопасный и надежный дымоход.

Тяга

ТЯГА – это сила, которая возникает в стволе дымохода из-за разницы плотностей дыма и наружного воздуха, Она прямо зависит от высоты дымохода и перепада плотностей. Измеряется в единицах давления – Паскалях (Па).

Сопротивление

Возникает при трении движущегося потока дыма о стенки дымохода. Зависит от скорости потока (в квадрате), формы и размеров дымохода, шероховатости его стенок. Измеряется в единицах давления – Па, бар, мм.рт.ст., атм.

Сопротивление складывается из двух основных составляющих:

1. Потери давления на трение о стенки по длине канала.
2. Потери давления на преодоление местных сопротивлений – поворотов, изменений сечений, отводов, тройников,
   дефлекторов, и.т.д.

Работоспособность дымохода

Этот параметр оценивают соотношением тяги и сопротивления. Для стабильного удаления дыма тяга должна превышать сопротивление при всех возможных режимах эксплуатации – в разное время года, в безветрие и с учетом характерной скорости ветра. Опытные специалисты учтут и наиболее распространенные направления ветров или порекомендуют специальные устройства защиты дымохода от задувания.

Из-за неверно подобранных параметров дымохода возникает ряд проблем:

• нарушения тяги;
• повышенный расход топлива;
• перегрев дымохода и опасность пожара;
• затруднения с растопкой, реже – невозможность растопить прибор;
• котел выдает ошибку тяги и в мороз не может запуститься.

Если параметры определены верно – горение стабильное, красивое, расход топлива умеренный. Результат – вовремя прогретый дом.

Высота и диаметр

Высота дымохода определяется согласно нормативной документации: СП 7.13130.2013 и СП 402.1325800.2018.

Особенно внимательно стоит относиться к дымоходам, выводимым на эксплуатируемые кровли. Дымовые газы смертельно опасны! Устье дымохода не должно быть ниже 2,0 м от поверхности эксплуатируемой кровли — это своего рода необходимый минимум. Ориентироваться же стоит на такую верхнюю отметку устья дымохода, чтобы при рассеивании дымовых газов в атмосфере это не мешало комфортному пребыванию людей.

Необходимо учитывать и высоту снегового покрова в вашем районе, чтобы снег не засыпал дымоход и не перекрывал свободный выход дыма.

Эти схемы не отражают все многообразие условий, встречающихся в современных жилых домах. Например, нет никаких рекомендаций по расположению дымохода относительно мансардных окон. Эту информацию можно почерпнуть в иностранной литературе.

Из схем логично возникает вопрос, а как лучше проложить дымоход: на фасаде или внутри здания? Это – тема отдельного разговора, но в любом случае должна быть обеспечена необходимая высота. Это гарантирует безопасное удаление дымовых газов из здания, подальше от жильцов.

Ролик очень наглядно показывает важность правильного выбора места и высоты выброса дыма, поясняет рекомендации нормативов.
https://www.youtube.com/watch?v=3MGwS5tOZsY

Но правильно определить высоту – недостаточно. Нужно еще не ошибиться с другим важным параметром дымохода – диаметром. Сравним условия работы дымохода в трех вариантах при одинаковой правильной высоте.

1
вариант. Диаметр дымохода недостаточен. Например, ошибочно принят равным диаметру патрубка на приборе или даже меньше патрубка. Скорость потока дыма слишком велика. Сопротивление потока в трубе слишком велико для нормального отведения дыма. Кроме того, многократно увеличивается опасность перегрева дымохода и ближайших деревянных (других сгораемых) конструкций – а значит и опасность пожара сильно выше.

2
вариант. Область оптимального сочетания высоты и диаметра. Тяга гарантированно превышает сопротивление, но не слишком. Изменение режима топки или погодных условий не создает проблем.

3
вариант. Диаметр завышен. Скорость потока дымовых газов ниже. И это вроде бы неплохо – сопротивление ниже. Но в таком случае и остывание дыма происходит гораздо быстрее, т.к. площадь стенок дымохода, соприкасающихся с окружающей средой, максимальна из этих вариантов. Тяга и сопротивление в опасной близости. Это, пожалуй, самый капризный случай. Малейшее дуновение ветерка способно нарушить шаткий баланс.

Баланс «высота–диаметр»: готовые диаграммы

В идеале производится подробный аэродинамический расчет для конкретного случая. Зачастую на это нет ни технической возможности (обученного специалиста) ни времени. И очень часто идут по пути наименьшего сопротивления, совершая ошибку – например, принимают диаметр дымохода равным патрубку на приборе. В большинстве случаев это оборачивается различными проблемами с эксплуатацией (незначительные задымления помещения в период растопки и остывания дымохода, длительные мучительные попытки разжечь огонь), а иногда и просто невозможностью затопить печь или запустить котел.

Для сокращения ошибок до безопасных пределов Шидель разработал расчетные диаграммы необходимого сечения дымоходной системы.

В диаграммах учитывается эффективная высота дымохода – вертикальный участок, который создает тягу. Для насадных дымоходов – это высота от топки до верхней части устья (верхней части дымохода, откуда дым выходит в атмосферу), для настенных – от тройника до устья.

Диаграммы учитывают шероховатость стенок каналов, сопротивление соединительного участка длиной до 2,0 м такого же диаметра, как основной ствол, с суммой коэффициентов местных сопротивлений ∑ζ = 1,8. Такую сумму могут составлять, например, тройник 90° (ζ = 1,2) + 3 отвода 90° (ζ = 3 х 0,2).

Такое сочетание элементов не так часто встречается в практике, в большинстве случаев количество отводов не превышает двух. Диаграммы дают результат с небольшим разумным запасом, который может компенсировать возможные ошибки при сборе исходных данных.

Диаграммы составлены для различных типов приборов, видов топлива и температур дымовых газов – атмосферных и наддувных отопительных котлов, открытых каминов, твердотопливных котлов и печей. Они содержат пояснения к использованию. Сложностей не должно возникнуть даже у неподготовленного пользователя.

Для работы с диаграммами нужно знать:

• вид теплогенератора (котел атмосферный, наддувный, конденсационный, печь, камин);
• температуру дымовых газов (°С);
• тепловую мощность прибора (кВт);
• эффективную высоту дымохода.

Первые три пункта должны быть указаны в паспорте отопительного прибора. Высоту необходимо определить расчетом. Точка пересечения высоты и мощности располагается в области рекомендуемого диаметра дымохода. При попадании на верхнюю границу области лучше принимать диаметр следующего типоразмера в сторону увеличения.

Для высокой скорости и оперативности расчетов вы всегда можете воспользоваться готовыми диаграммами Schiedel. Используя их и рекомендации по проектированию, можно не переживать за безопасность и надежность такой опасной инженерной системы, как дымоход.

Диаграммы можно посмотреть и скачать на нашем сайте Schiedel в разделе «Документация».