Как изготовить и установить дымовую трубу для котельной
Дымовая труба котельной — это конструкция, основной функцией которой является вывод продуктов сгорания топлива и создание естественной тяги. Для обеспечения экологической безопасности она должна быть спроектирована и установлена согласно требованиям нормативных документов.
Принцип работы
Для того чтобы поддерживать постоянный огонь в топке котельной, к нему непрерывно должен поступать воздух. При этом происходит вывод продуктов сжигания топлива с дальнейшим их рассеиванием в атмосфере. Оба этих процесса обеспечиваются естественной тягой.
Дымовые трубы для котельных работают по принципу физического закона сообщающихся сосудов — масса воздуха низкой температуры больше, чем разогретого в форме столба такой же высоты. Таким образом происходит круговорот, при котором чистый воздух поступает в котел, выталкивая обработанный через дымоход.
В обеспечении тяги большую роль играют высота конструкции, температура внутри и снаружи, а также давление атмосферы.
Типы дымоходов для котельных
Существует несколько типов дымоходов для котельных:
Кирпичные дымоходы строятся в виде конуса для обеспечения устойчивости. Нижние части обкладываются огнеупорным кирпичом с зазором между стенками для компенсации расширения материала под воздействием высоких температур.
Железобетонные конструкции достаточно прочные, но менее стойкие к коррозии. При их строительстве выполняют внутреннюю укладку для защиты от действия агрессивных газов.
В отличие от первых двух типов, труба металлическая дымовая для котельной может быть нескольких типов:
В зависимости от сложности системы отопления все типы могут быть одноствольными или многоствольными.
Требования к дымоходам
Дымовая труба отводит и рассеивает вредные продукты горения топлива в атмосферу. Важно правильно ее спроектировать и построить. В противном случае внутренние стенки будут забиваться сажей, пеплом, копотью, блокируя отводящий канал и предотвращая вывод дымных масс, делая невозможной работу котельной.
Существуют технические нормативы, которые четко регламентируют параметры дымоотводов:
Размеры конструкции рассчитываются с учетом объема печи и климатических условий, чтобы при любой температуре воздуха обеспечивалась тяга.
Срок службы такого дымохода
Эксплуатационные сроки дымоходных конструкций напрямую зависят от материалов, из которых они изготовлены:
Изготовление и установка дымохода
Ввиду сложности конструкции дымоходных труб проектирование сооружения должны выполнять исключительно специалисты. При этом учитывается множество входных данных, связанных с местоположением объекта, климатическим поясом с присущими ему условиями, интенсивностью эксплуатации печи и топлива.
Для расчета высоты и других параметров, построения чертежа используется формула, данные для которой берутся из сопровождающей оборудование документации.
Монтаж дымовой трубы котельной из металла подразумевает учет еще одной величины — расхода топлива, в процессе сгорания которого выделяется много золы. Если эта цифра не превышает 5 т/сутки, высота конструкции должна быть менее 30 м, в противном случае эксплуатационный срок сильно сокращается.
Разработаны стандарты для котельных промышленного масштаба:
Диаметр трубы зависит от веса топлива, которое сжигается за заданный временный промежуток. Кроме того, учитывается скорость газов на выходе из дымохода. При естественной тяге эта цифра равна 15-20 м/с, при искусственной — 35-40 м/с.
Неправильное проектирование дымохода может привести к отсутствию тяги. Чрезмерно увеличенная высота станет причиной образования конденсата на внутренних стенках. В результате проходимость трубы снизится.
Обслуживание и чистка
В процессе эксплуатации котельных дымоходы изнашиваются, поэтому им постоянно требуется техническое обслуживание и ремонт. Этими работами занимаются рабочие со специальными навыками и знаниями.
Наиболее подверженная часть дымохода — оголовок, т.к. на него оказывается давление изнутри, воздействуют температура и окружающая среда. В случае разрушения можно провести точечный ремонт кирпичной кладки или бетонной конструкции. При сильном уроне придется отстроить их заново.
При появлении трещин на кирпичных и бетонных дымоходах трещины и щели заделывают специальными растворами, разрушенные кирпичи меняют на новые. В случае повреждения металлических секций дымохода проводят их замену.
Наиболее подвержено разрушению защитное внутреннее покрытие, называемое футеровкой. Оно требует к себе постоянного пристального внимания, периодических осмотров и диагностики. При выявлении нарушения целостности рабочие осуществляют затирку поврежденных участков. Если точечным ремонтом ситуацию спасти не удается, производится полная замена покрытия.
Еще одной обязанностью специалистов является ремонт стяжных колец во избежание их растрескивания. Если вернуть функциональность старого элемента не представляется возможным, устанавливают дополнительные кольца.
Обслуживание включает в себя покраску поверхности дымоходов. Такие работы подразумевают применение метода промышленного альпинизма, т.к. он наиболее эффективен в плане использования механизмов и дополнительного оборудования.
Т.к. через трубу дымохода проходят не только дым и газы, но и пепел с сажей, в процессе эксплуатации происходит наслоение этих элементов на стенках, в результате проходимость будет снижена или полностью исчезнет. Для предотвращения такой ситуации периодически проводится чистка внутренней трубы бригадой специалистов.
Чистка бывает механической и химической. В первом случае процедуру применяют, если труба не слишком высокая и оборудование способно справиться с засором. Однако наиболее востребовано очищение химическими средствами, т.к. это позволяет без труда достичь любого участка внутри конструкции и избежать механических повреждений поверхности трубы.
Самая сложная и затратная часть обслуживания — демонтаж дымовой трубы котельной вследствие окончания срока службы или невозможности восстановить повреждения посредством капитального ремонта.
Дымовая труба для котельной: расчет высоты и сечения по техническим нормативам
Основная функция, которую должна выполнять дымовая труба для котельной — отводить в атмосферу дымовые газы от котлов и рассеивать их в этом пространстве. Есть у нее и дополнительная функция: они должны создавать естественную тягу, возникающую в результате разницы между температурой в топке и снаружи.
Мы познакомим вас с разновидностями дымовых каналов, классификация которых производится на базе конструктивных особенностей и материала труб. У нас вы узнаете, как производится расчет геометрических параметров на конкретном примере. Наши советы помогут определиться с видом и размерами дымохода.
Типы дымовых труб
В больших котельных естественная тяга не может обеспечить полноценное горение, здесь ее создают принудительно при помощи дымовых насосов. Процесс горения и сброс его продуктов в атмосферу должен приносить как можно меньше вреда окружающей среде и не вызывать аварийных ситуаций в результате возникновения в топках давления, превышающего норму.
Конструкционно трубы для котельных очень отличаются друг от друга и по виду несущей конструкции, и по материалу изготовления. По первому признаку выделяют несколько типов труб.
Самонесущие трубы котельных
Такие вертикальные конструкции бывают одно- или многоствольными. Они отводят продукты сгорания от котельных и котлов.
Используют их независимо от вида топлива, но при соблюдении некоторых требований:
Устанавливают самонесущую трубу на крыше, а закрепляют внутри здания. Ее конструкционные особенности обеспечивают возможность перевозки и монтажа по месту, т.к. состоит она из отдельных секций, представляющих собой 3-слойные сандвич-трубы. К фундаменту сооружение крепится с использованием анкеров.
Внутри трубы находится слой, изготовленный из прочной стали, не поддающейся воздействию веществ, выделяемых при сгорании. Наружный слой защищает от атмосферных воздействий.
Параметры дымовых конструкций должны соответствовать требованиям, изложенным в нормативных документах. Расчет их основан на таких факторах, как количество котлов, мощность, вид топлива. Обязательно должны быть учтены нормы по выбросам в атмосферу. В некоторых случаях дымовые трубы комплектуют площадкой, лестницей, люком для ревизии, световым ограждением.
Колонные дымовые конструкции
Труба этого вида состоит из наружной обечайки из высокоуглеродистой стали и вставленных в нее внутренних стволов разных диаметров из нержавеющей стали для отвода газов. Конструкцию закрепляют в залитую в фундамент анкерную корзину. Их может быть как 1, так и несколько. Чтобы внутри не оседал конденсат, используют термоизоляцию.
Преимуществом такого конструктивного решения является большой эксплуатационный срок, перспектива подключения нескольких котлов. Толщину стали и марку выбирают, отталкиваясь от температуры и агрессивности продуктов сгорания.
Диаметр каждого ствола может достигать полутора метров, а если общий газоход планируют использовать для нескольких котлов, то необходим диаметр около 3 м. Чтобы не появлялся конденсат, стволы покрывают термоизоляцией.
Особенности околофасадных и фасадных дымоходов
Устанавливают околофасадные дымоходы для котельных, пристроенных к дому или встроенных. Крепят их к стене здания с использованием кронштейнов. Составляющими дымохода являются стволы и рама или анкерные крепления.
Ствол имеет 3 слоя: внутри нержавеющая сталь, затем теплоизоляция и оцинкованная сталь. Трубы предназначены для котельных, где котлы работают на газе или жидком топливе.
Околофасадные и фасадные трубы передают весовую нагрузку через дополнительный нижний фундамент и ветровую через виброизолирующие крепления. Этот вид дымоотводов, с точки зрения материальных затрат, самый экономичный из-за отсутствия несущих конструкций и прочного фундамента.
Модульная система, использованная при создании газоотводящих стволов, обеспечивает легкую замену поврежденных частей.
Трубы фермового вида
Такая металлоконструкция состоит из труб, закрепленных на прочной самонесущей колонне фермового типа. Ферма, в свою очередь, закреплена в анкерной корзине, залитой в фундамент. Дымоходы фермового типа подходят для использования в регионах с опасной сейсмологической обстановкой.
Для предотвращения коррозии газоотводы покрывают грунтовкой, затем окрашивают.
Ствол для отвода газов составлен из модулей, состоящих из 3 слоев:
Для антикоррозионного покрытия используют краски, содержащие большой процент цинка. В отдельных конструкциях внутри колонны могут присутствовать лестницы и площадки, облегчающие обслуживание. Конструктивные элементы труб этого типа относительно легкие и это облегчает как их транспортировку, так и работы по монтажу.
Мачтовые трубы дымоходные
Центральным элементом мачтовой трубы является опорная башня – трех- или четырехмачтовая, к которой прикреплены дымоходы. Все узлы конструкции собирают на основе в виде бетонной подушки, начиная снизу и постепенно продвигаясь вверх. Используют при сборке заклепочное соединение или применяют саморезы.
Обычно отдельные элементы перевозят на место монтажа и собирают, как конструктор. Занимает этот процесс совсем немного времени – несколько часов. По высоте дымоход может достигать 28,5 м максимум. Устойчивость дымоходу обеспечивают ребра жесткости – оттяжки стальные с сечением от 1,6 до 2 см. Они компенсируют действие поперечных сил.
Материалы для возведения труб котельных
Системы для отвода дыма возводят из разных материалов – кирпича, стали, керамики, полимера. Дымоход из кирпича, сооружаемый над кирпичными печами и каминами, отличается хорошей механической прочностью, отличной теплоемкостью, достаточно высокой степенью пожаробезопасности.
Недостатков у этих конструкций тоже немало, поэтому в современном строительстве полностью кирпичные дымоходы встречаются все реже. Нормативные документы ограничивают высоту кирпичных труб 30-70 м, а диаметр 0,6-8 м.
На стенках кирпичной трубы со множеством выступов и углублений внутри, всегда оседает много конденсата, копоти, содержащей оксиды серы. Последние, вступая в реакцию с водой, образует кислоты, активно разрушающие кирпич.
Неровности поверхности, сужение прохода в результате постепенного нарастания слоя сажи, становятся причиной снижения скорости прохода дыма и опрокидывания тяги в дымоотводном канале.
Более устойчивы к конденсату и воздействиям внешних факторов дымоходы из керамики, у них высокая огнеупорность. Но эта система имеет большой вес, т.к. внутри находятся металлические стержни, придающие ей дополнительную прочность. Отсюда вытекают требования по обязательной устройству отдельного фундамента, опор, что повышает трудоемкость и стоимость монтажа.
Полимерные дымоотводные трубы уместны в котельных с максимальной температурой 250 градусов С, при монтаже газовых колонок. Они легкие, гибкие и долговечные, но актуальны только для газового оборудования.
Устройство для отвода дыма из нержавеющей стали – сборка, состоящая из отдельных элементов дымохода, соединенных между собой при помощи фасонных деталей: тройников, патрубков, дефлекторов, тройников, отводов. Стальными дымовыми трубами оснащают преимущественно газовые котлы.
Монтаж такого дымохода может быть выполнен и после постройки здания в короткие сроки. Существует большой ассортимент соединительных деталей, поэтому трубе можно придать любую конфигурацию.
Модульный дымоход можно без особого труда демонтировать и перенести в другое место. Преимуществом конструкции является и ее небольшой вес, что позволяет обойтись без фундамента, устойчивость к воздействию влаги, незначительное отложение копоти на внутренних стенках, высокая скорость прохождения дымовых газов.
Санитарно-технические нормы разрешают применять стальные трубы для сооружения дымоходов высотой более 30 м, исключение возможно только в том случае, когда за сутки расходуется менее 5 т многозольного топлива. Причина в том, что срок службы таких сооружений составляет 10 лет, а если используется высокосернистое топливо, он существенно сокращается.
К разновидностям, корпус которых выполнен из стального сплава, относятся коаксиальные дымоходы, с конструктивной спецификой и особенностями эксплуатации которых рекомендуем ознакомиться.
Расчет параметров трубы
Для определения высоты и диаметра дымовой трубы для котельной необходимо выполнить аэродинамический расчет конструкции. Диаметр зависит от мощности отдельных котлов или в целом котельной.
На горение топлива и эффективное удаление дыма огромное влияние оказывает тяга, для создания которой необходима постоянная подача воздуха в топку. Это обеспечивается как естественным, так и искусственным путем.
Если в систему встроен дымовой насос, то высота трубы решающего значения не имеет. Важен этот параметр в основном для учета вредных выбросов в атмосферу. Чтобы определить самотягу, нужен обязательный расчет и высоты, и сечения трубы.
Определение высоты трубы при естественной тяге
Чтобы создать нормальную естественную тягу необходимо соблюсти условие равенства силы тяги и суммарного сопротивления, которое возникает во время продвижения дымовых газов по газоводным каналам котла и тракту дымовой трубы. Обеспечить такую тягу возможно при условии небольшого газового сопротивления, когда высота трубы не превышает 60 м.
Нормативными документами, регламентирующими расположение и расчет дымовых труб по высоте, являются СНиП41-01-2003, СП 7.13130.2009.
Следует учитывать также рекомендации, изложенные в инструкции к котлу, в частности, следующие их требования:
При неправильно подсчитанной высоте дымохода может возникнуть много проблем и главная – воздушные завихрения или зона ветрового подпора. Огонь в топке могут погасить сильные порывы ветра.
Выполнение правил пожарной безопасности также обязательное условие при проектировании трубы котельной. Необходимо изолировать конструкции, прилегающие к трубе.
Чтобы искры из вентиляционных отверстий на трубе не попадали на кровлю в случае, когда она выполнена из горючего материала, высоту конструкции увеличивают на 0,5 м. Труба котельной должна быть удалена от высоких построек и деревьев минимум на 2 м.
Так как оптимальная тяга возникает за счет разности между суммарной плотностью газов, уходящих в дымоход и столбом воздуха снаружи равным по высоте, расчет выполняется по формуле:
Расчет довольно сложный, лучше, если его выполнят специалисты. Параметры, влияющие на высоту трубы:
Если котельная расположена в пристройке к дому, последний становится помехой. Необходимо, чтобы в этом случае оголовок трубы располагался выше зоны ветрового подпора. В противном случае функционировать нормально отопительное оборудование не сможет.
Чтобы определить, на какую величину нужно нарасти трубу, находят самую высокую точку на доме, проводят через нее прямую образовывающую угол 45 градусов с поверхностью земли. Пространство под этой линией – зона ветрового подпора, а дымоход должен располагаться над ней.
Вычисление диаметра трубы
Для расчета диаметра трубы существует формула:
S = m/(ρr х w),
Здесь m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ρr — плотность воздуха в условиях работы, определяют его по формуле: pв = pBну х 273⁄273 х tос. Где tо – температура воздуха снаружи, pBну – плотность воздуха в нормальных условиях = 1,2932 кг/м3.
Диаметр цилиндрического дымохода можно рассчитать и по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), где r — коэффициент, зависящий от вида используемого топлива. Для угля это 0,03, для дров 0,045, для газа 0,016, жидкого топлива — 0,024.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик с наглядной демонстрацией процесса расчета высоты дымового канала для обустройства котельной:
Здесь автор видео поделился собственным опытом расчета и монтажа дымохода для котла на твердом топливе:
Еще одно видео в помощь проектировщику-любителю:
Не столь важно, на каком топливе работают котлы в котельной. В любом случае не обойтись без системы отвода дымовых газов. Главные требования, которым должны соответствовать дымоходные трубы — хорошая тяга и пропускная способность, выдержанные нормы экологии.
Хотите задать вопрос по спорному или неясному моменту, который встретили при ознакомлении с информацией? Есть полезные сведения по теме статьи, которыми желаете поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке.