Как заставить дымоход работать плавно с уравновешенным разрежением

Работа печных труб и вентиляционных систем зданий, удаляющих дым и несвежий воздух из помещений, основана на естественной тяге Dpе — разности приведённых полных давлений внутри и снаружи, Па.

Диаметр дымохода

Диаметр дымоотводящей трубы  зависит от мощности теплогенератора (котла, топки). Слишком малое сечение дымохода не обеспечит отвод полного объема продуктов сгорания. При слишком большом — уменьшится тяга, поскольку возрастет сопротивление отходящим газам со стороны холодного воздуха.

Говоря о каминах 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. Если вы все же склоняетесь к прямоугольному сечению — следует выбирать, чтобы стороны были в соотношении 1 к 1,5, и даже в таком случае углы внутри необходимо закруглять.

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.

Расчёт систем с естественной циркуляцией

На рис. 29 схематично изображена система водяного отопления — это типичная система с естественной циркуляцией. Стрелками показан кругово­рот воды. За счёт чего же она «крутится»?

При нагревании воды в водогрейном котле она становится горячей и при­обретает плотность rг, отличную от плотности холодной воды rх. Для расчёта таких систем упрощённо принимают, что температура и плотность резко изменяются только в центре нагревания (котле) и центре охлаждения (отопи­тельном приборе — радиаторе). Возникает естественное давле­ние Dpе — так принято называть разность приведённых полных давлений в котле и радиаторе, Па. Оно и приводит в движение воду в таких систе­мах, гоняя её по замкнутому кругу, — это называется естественной цир­куляцией.

Формула для естественного давления Dpе выводится, как и в пре­дыду­щем примере с топкой, с помощью уравнения Бернулли для газа:

Dpe = gh(rх – rг),

где h — расстояние по высоте между центром нагревания и охлаждения.

После вычисления Dpe рассчитывают общие потери давления Dpпот при движении воды по трубопроводам циркуляционного кольца от точки В к А (см. рис. 29) с использованием формулы Вейсбаха (см. с. 44).

Если соблюдается равенство

Dpе = 1,1Dpпот,

то расчёт закончен, система будет работать нормально — обогревать поме­щение. Если же равенство не соблюдается, то необходимо корректировать или естественое давление, или потери. Как этого добиться — подумайте са­ми (по аналогии с топкой — см. с. 46).

Заключение

Подводя итог, я хочу отметить, что при выборе материалов, размеров и конфигурации дымоходной трубы, прежде всего, следует исходить из максимальной тепловой мощности отопительного прибора. При этом также нужно учитывать свои финансовые возможности, и то, на какие виды топлива рассчитана ваша печь или отопительный котел.

Более подробно обо всех описанных видах дымоходов можно узнать из приложенного видео в этой статье, а если у вас возникнут какие либо вопросы или замечания, я предлагаю их обсудить в форме для комментариев.

Читайте также:  Как сделать печь буржуйку в гараж на дровах и отработке

14 сентября 2016г.

Дымоходы,Операции с дымоходами,Проектирование и расчеты дымоходаЕсли вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора — добавьте комментарий или скажите спасибо!

Чем грозит нерегулируемая тяга в дымоходе?

Чаще всего для отвода продуктов сгорания от котла, печи или камина используется естественная тяга. Она зависит от высоты и сечения дымохода, а в паспорте котла указаны минимально допустимые размеры. Специалисты обычно советуют делать канал немного шире рекомендованного производителем отопительной установки, и этому есть несколько причин:

  • по ходу эксплуатации системы на внутренних стенках дымохода будет неизбежно накапливаться сажа, что сузит проход;
  • при изменении погодных условий естественная тяга изменяется, из-за чего расчетные данные становятся неактуальными;
  • если котел газовый, то резкое падение тяги может привести к затуханию пламени, что при отсутствии соответствующих датчиков приведет к утечке газа в помещении котельной.

С другой стороны, избыточная тяга также имеет ряд нежелательных последствий:

  • приводит к перерасходу топлива, что особенно заметно в твердотопливных котлах и печах;
  • теплый воздух из камеры сгорания слишком активно уходит в дымоход вместо того, чтобы греть теплообменник;
  • слишком большое пламя в топке приводит к преждевременному износу котла, а если стенки камеры сгорания чугунные, то и к их деформации.

В твердотопливных котлах проблемы с тягой заметнее в разы, так как на разных этапах работы установки температура воздуха в топке очень отличается. При розжиге требуется усиленная тяга. Когда дрова, уголь или пеллеты разгорелись, тягу необходимо уменьшить, иначе работа системы будет низкоэффективной или в доме станет слишком жарко, если не предусмотрено наличие трехходового клапана на выходе из теплоаккумулятора. На этапе выгорания содержимого топки для поддержания стабильной температуры воды или иной жидкости в системе необходимо снова усиливать тягу. Становится очевидным, что без регулятора тяги дымохода твердотопливный котел как никакая иная модель нормально функционировать не может. А газовые котлы при такой эксплуатации становятся просто взрывоопасными.

Аэродинамический расчёт коллективного дымохода

Основной задачей расчёта является вывод о работоспособности или неработоспособности дымохода заданного сечения и высоты при присоединении к нему котлов.

Расчётом определяется:

1) Температура и скорость дымовых газов на выходе из трубы;

2) Общее аэродинамическое сопротивление трубы и газохода;

3) Тяга, развиваемая трубой в зависимости от температуры наружного воздуха и средней температуры дымовых газов в трубе.

Обычно, вызывает опасение верхний участок дымохода (участок от присоединения теплогенератора верхнего этажа до устья). В летнем режиме работы при относительно низкой плотности окружающего воздуха тяга на этом участке невелика, а сопротивления высоки из-за больших скоростей продуктов сгорания.

Произведем аэродинамический расчёт верхнего участка дымохода, прокладываемого по балкону.

По паспорту при работе котла Beretta Super Exclusive 24 CSI выделяет 56,4 м3/час дымовых газов. Следовательно, на верхнем участке дымохода расход дымовых газов составит:

где G- расход дымовых газов от одного котла;

n- число котлов, присоединенных к одному дымоходу, n=8;

При 0?С и 750 мм. рт. ст. плотность дымовых газов составляет 1,34 кг/м3. Соответственно средняя плотность дымовых газов в трубе равна:

?= 1,34273/Тср,

где Тср — средняя абсолютная температура в трубке (К).

?= 1,34273/(273+112)=0,95 кг/м3.

Средняя скорость газов в трубе, м/с:

?= ?G/(F3600),

где F — площадь сечения дымохода, F =?D2/4, м2.

?=4451,2/(3,140,323600)=1,77 м/с.

Линейное сопротивление участка трубы длиной 1 и диаметром D определяем по формуле:

?h= ?l?2?/(D2),

где ?- коэффициент сопротивления, равный 0,02 для металлических труб и 0,04 для кирпичных дымоходов.

?h= 0,025,21,7720,95/(0,32)=0,52 Па.

Потери на местное сопротивление в дымоходе определяем по формуле:

Читайте также:  Выбираем и строим садовую печь своими руками: схемы и порядовки

?h=???2?/2,

где ?- коэффициент местного сопротивления:

поворот на 30?- 0,2;

врезка дымоотвода в дымоход — 1,0; выход из дымохода с зонтом — 1,5. Итого ??=2,9.

?h=2,91,7720,95/2=4,31 Па.

Суммарные потери составят:

?h=0,52+4,31=4,83 Па.

Расчётное гравитационное давление, Па, определяем по формуле:

Ргр=h(?нар-?вн)g,

где h- высота воздушного столба, h=5 м.;

?нар,, ?вн — плотность наружного воздуха; ?нар= 1,189 кг/м3 (при 27?С) и дымовых газов, ?вн= 0,95 кг/м3.

Ргр= 5(1,189-0,95)9,8=11,7 Па

Тяга, создаваемая дымовой трубой, превышает общие потери более чем на 20%.

Тяга дымохода: методика расчета

Тяга – это отдельный процесс аэродинамического характера, при котором продукты горения движутся из зоны с повышенным уровнем давления в зону с более низким показателем.

В связи с этим тяга дымохода является наиболее важным параметром при расчете всей отопительной системы частного дома. При неправильном расчете возникает обратная тяга, при которой продукты горения не отводятся, а попадают в жилое помещение.

 От каких факторов зависит уровень тяги? Как правильно произвести расчет параметра? Какими способами можно усилить тягу при недостаточности? Читайте далее.

Процесс отвода продуктов горения

Что такое тяга

Процесс образования естественной тяги в дымоходе можно описать с точки зрения такой науки, как физика следующим образом:

  1. газы, раскаленные за счет сгорания в печи (котле) дров или их аналогов, имеют температуру около 1000ºС;
  2. по законам физики прогретый воздух всегда поднимается вверх;
  3. поднимаясь по специальной трубе (со скоростью приблизительно 2 м/с) газы создают область пониженного давления;
  4. давление стабилизируется за счет притока свежего воздуха, который попадает в печь (котел) через специальные поддувала, колосниковые решетки и иное аналогичное оборудование.

Движение газов при правильной тяге

Исходя из физических процессов образования естественной тяги в трубе, можно определить перечень факторов, влияющих на ее величину. К ним относятся:

  • длина дымохода. В соответствии с действующими нормами длина дымоотводного канала не должна быть менее 5 м. Оптимальный показатель длины можно определить, исходя их места расположения дымохода на крыше;

Расчет длины дымохода в соответствии с его расположением

  • материал, из которого изготовлен дымоход. Чтобы максимально облегчить прохождение газов, рекомендуется изготавливать дымоход из материалов с ровной внутренней поверхностью. А если это правило не соблюдено, то прибегать к периодической чистке канала для удаления сажи и иных отложений;
  • наличие/отсутствие утеплителя. Если дымовой канал не утеплен с внешней стороны, то при остывании газов будет образовываться большое количество конденсата, который негативно влияет на уровень тяги;

Защита от образования конденсата

  • сечение трубы. Именно от правильно подобранного диаметра дымовой трубы и зависит уровень тяги.

Тяга в дымоотводящем канале также обуславливается и естественными факторами:

  • температурой и влажностью внутри жилого помещения;
  • погодными условиями (ветер, осадки, низкая температура и так далее);
  • количеством проживающих;
  • периодичностью проветривания и так далее.

Как проверить наличие/отсутствие тяги? Произвести проверку уровня тяги в трубе можно при помощи зажженной спички, свечи или бумаги.

Самостоятельная проверка тяги в трубе

Расчет тяги

Тяга дымохода: методика расчета

Итак, расчет тяги – это расчет сечения дымовой трубы для газового котла, камина, печи или иного отопительного оборудования. Как рассчитать сечение? Для этого необходимо определить:

  1. объем газа, который будет проходить по дымовой трубе за 1 час;
  2. площадь сечения дымовой трубы;
  3. диаметр сечения.

Расчет объема газа

Для вычисления объема проходящего по дымовому каналу газа используется следующая формула:

V = B x V1 x (1 + T/273) /3600, где

В – масса топлива, сжигаемая за 1 час работы отопительного оборудования;

V1 – поправочный коэффициент, который зависит от вида используемого для обогрева топлива;

Т – температура газа, определенная на выходе из дымовой трубы.

Показатели V1 и Т можно получить из таблицы, имеющейся в ГОСТ 2127 – 47.

Таблица из ГОСТ для определения параметров расчета

Расчет площади сечения

После определения объема газов, проходящих по дымовому каналу, можно подсчитать размер сечения трубы:

S = V/W, где

V – объем, подсчитанный ранее;

Читайте также:  Газовый водонагреватель: от выбора до установки

W – скорость прохождения газов по дымовому каналу (данная величина постоянная и равна 2 м/с).

Определение диаметра

Следующий шаг – определение непосредственно диаметра дымовой трубы. Для этого используется следующая формула:

D =  √4 * S/ π, где

Способы устранения засоров в дымоходе

Со временем использования печей и каминов каналы отвода засоряются продуктами горения. Время наслоения зависит от степени гладкости внутренней поверхности дымохода и количества поворотов.

продукты горения скапливаются до тех пор, пока не появляется обратная тяга в дымоходе

Существует несколько способов, которые позволят быстро избавиться от нагара внутри отводных каналов печи:

Способы устранения засоров в дымоходе
  • Промышленный способ. Механической очисткой занимаются специализированные службы. Специалист сервисной компании (попросту трубочист) вручную прочищает ершом каналы отвода дыма;
  • Использование в качестве топлива осиновых дров. Высокая теплоемкость материала обеспечивает сильный прогрев всей системы, в результате чего сажа принудительно удаляется со стенок дымохода. Если уже используются дымососы, такой метод использовать не рекомендуется;
  • Добавление каменной соли в процессе топки;
  • Специальные химические реагенты. Их работа основывается на выделении особых соединений в процессе горения. Полученные продукты непосредственно взаимодействуют с сажей, вступают с ней в химические реакции.

Механическую очистку не способны заменить ни осиновые дрова ни каменная соль, указанные способы хороши лишь в качестве профилактики.

Риски

Чем грозит слабая тяга или ее отсутствие? Риски подобного явления крайне серьезны:

  1. Поступление продуктов сгорания (угарного газа) в помещение с соответствующими проблемами для здоровья проживающих. Угарный газ и остальные составляющие дыма губительны для человека. Особенно опасно незаметное повышение содержания вредных газов, например, ночью. В зависимости от концентрации и времени воздействия, человек может отделаться головной болью, а может прийти и более печальным последствиям.
  2. Недостаток кислорода для поддержания горения. В случае печи, ничего особенно страшного не произойдет – печь потухнет. А вот в случае газового котла затухание пламени без отключения подачи топлива приведет к скоплению горючего материала в помещении.

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.

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

Тяга в буржуйке: повышение КПД и тяги, сборка эффективной печи своими руками

Часто, в домах, на дачах, в гаражах и других небольших помещениях, вместо стандартной и зачастую громоздкой и массивной печи-камина, устанавливают буржуйку. Такой обогревательный прибор, несмотря на свои небольшие габаритные размеры, обладает массой преимуществ, в первую очередь такой агрегат имеет высокую мощность, отличатся экономичной и продуктивной работой. Однако иногда КПД такой конструкции не хватает для полноценного и быстрого обогрева, в этом случае можно воспользоваться несколькими методами, для того, чтобы повысить его своими руками.

Оглавление

Тяга в буржуйке: повышение КПД и тяги, сборка эффективной печи своими руками

Тяга в буржуйке может работать в худшей или лучшей степени в зависимости от ряда сопутствующих факторов, таких как температурный режим отводящих газов, сечение и длинна дымоходной вытяжки, а также её форма, количество изгибов. Плохая тяга может быть из-за того, что труба или сама буржуйка находятся в неухоженном или запущенном состоянии, например, они загрязнены сажей, копотью, различным мусором, что не даёт проходить кислороду и отводиться продуктам горения на улицу. Также плохая работа тягового механизма и низкий КПД могут быть вызваны отсутствием или неправильным размещением искроулавливателя или дефлектором дымохода.