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.

Юрий Козак

Главный эксперт Schiedel

Полезно!
Комментарий эксперта Schiedel

Не ориентируйтесь на «средние» значения диаметра дымохода из интернета или советы знакомых — даже одинаковые по мощности приборы могут иметь разные требования из-за температуры дымовых газов, типа прибора, высоты и материала дымохода и других факторов. Ошибка в диаметре дымохода способна изменить скорость потока и привести к нестабильной тяге или перерасходу топлива.

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».