Выбор материала и расчёт параметров труб для дымохода

Думается, никто не будет спорить с тем, что трубы для дымохода эксплуатируются в довольно-таки экстремальных условиях. Поэтому столь жестки требования к материалам, из которых они изготавливаются, к технологиям монтажа.

Особенности конструкции дымохода

Правильно устроенный дымоход для бани выведет продукты сгорания топлива, обеспечит сохранность тепла и пожаробезопасность. Он может быть двух видов — наружный и внутренний.

Внешний

Внешние дымоходы были изобретены в Америке. Основное их преимущество — в высокой степени безопасности конструкции.

В этом варианте труба соединяется с печью, а дымоход выходит через стену на улицу. Минусы этой системы:

  • больший расход топлива;
  • необходимость утепления, находящейся на улице трубы.

Внутренний

Внутренние дымоходы располагаются вертикально, поэтому, обеспечивается хорошая тяга. Плюсом этой конструкции станет быстрый нагрев бани, поддержание тепла в помещении, а также малый расход топлива. Недостатками станут:

  1. сложность монтажа;
  2. слабая противопожарная защищенность парилки;
  3. сложности в ремонте и уходе;
  4. опасность внутреннего задымления.

Часто сооружают комбинированные дымоходы — кладка из кирпича с вмонтированной внутрь металлической трубой.

Материал

Печные трубы для бани делают из таких материалов:

  • кирпич обожженный (силикатный не подходит) — имеет хороший теплообмен с окружающей средой, огнеупорен, под такой дымоход необходима прочная опора;
  • керамика — устойчива к высоким температурам, физическому и химическому воздействию, керамические блоки изготавливаются специально для дымоходов.
  • черный металл — для предохранения от коррозии его покрывают эмалью, он выдерживает температуру до 500°С, но не подходит для интенсивно работающих бань;
  • нержавеющая сталь — отличается прочностью и легкостью, трубу из нее можно устанавливать на печь с толщиной стенок в полкирпича, лучшая марка — AISI 321 (с примесью молибдена), материал надо покупать у проверенного производителя.

Асбоцемент — слишком пористый материал, легко впитывает конденсат, который, соединяясь с сажей, разрушает трубу, она может лопнуть. Чтобы этого избежать, ее необходимо утеплить и обложить кирпичной кладкой. В парилке не используют дымоходы с оцинкованным наружным кожухом, т.к. этот материал при нагревании выделяет вредные вещества.

Высокую пожароопасность имеют деревянные части крыши и кровля из горючих материалов. Трубу располагают от них на расстоянии 15 и 30 см соответственно и изолируют эти элементы конструкции кровельной сталью, гибким листовым асбестом.

Минимальный диаметр и высота дымовой трубы

После того как вы определились с видом сечения для дымохода, нужно вычислить минимальный диаметр и высоту дымовой трубы. Обычно эти значения можно узнать из технической документации на твердотопливный котел либо, если у вас нет паспорта на оборудование, посмотреть информацию в интернете, исходя из мощности и модели устройства. Важно понимать, что в рекомендациях от производителя может быть указан минимальный диаметр и просто величина диаметра. Минимальные параметры необходимо соблюдать в обязательном порядке и ниже этих показателей уходить нельзя. А если указан «просто» диаметр, то здесь возможны небольшие отклонения для поведения экспериментов с тягой.

Диаметр дымохода не может быть меньше, чем диаметр дымовыводящего патрубка, размер которого может быть с легкостью измерен. Здесь нежелательны какие-либо отклонения даже в несколько миллиметров, иначе может снизиться сила тяги.

Обычно дымоотводный канал имеет диаметр в рамках от 130 до 200 мм при условии, что мощность котла не превышает 70кВт. Эффективность удаления вредных газов при работе твердотопливного котла также зависит и от высоты трубы. Ее минимальное значение равняется 5 метрам для дома с одним этажом, если этажей больше, то соответственно дымоход длиннее, а наружная часть канала должна выступать над крышей минимум на метр.

Читайте также:  Как укладывать металлочерепицу: пошаговая инструкция

Ниже вы можете ознакомиться с диаметром и высотой дымохода для отопительного котла в зависимости от его мощности. Значения, представленные в таблицы, подходят для твердотопливных устройств, которые используют в бытовых целях в частных домах с соблюдением всех норм и правил безопасности.

Здесь представлены параметры высоты и диаметра еще и в зависимости от типа сечения дымохода.

Сечение трубы и ее диаметр должны быть одинаковы по всей длине дымохода. Расчет нужно проводить строго и не допускать погрешностей. В противном случае это приведет не только к снижению эффективности работы отопительной системы, но и к уменьшению тяги, а это чревато попаданием отравляющих газов в помещение. При планировании дымохода избегайте горизонтальных участков длиной более 50 см и не забудьте про размещение сборника для конденсата. Соблюдение норм также увеличит длительность службы твердотопливного котла.

Расчет дымохода для газового котла: формулы для вычислений, их использование при монтаже

Коаксиальный дымоход для котла на газу

Формула для расчета оптимальной конструкции

В формуле для подсчета параметров дымоотвода совмещается несколько условий, каждое из которых рассчитывается отдельно, анализируется и добавляется в схему разметки при монтаже. В этой формуле отображается:

Например, расчет сечения трубы (F)в м2 происходит по следующему уравнению:

(КхQ)/(4,19х√ˉh)=F,

в котором К – это коэффициент (вычисляется эмпирическим путем), Q – показатель степени производительности газового котла (мощность, кВт, указывается в техническом паспорте котла), и h это высота дымохода.

Для вычисления величины самотяги (мм. вод. ст.) показатель эффективной высоты дымохода умножают на разность плотности воздуха с плотностью дымовых газов.

Формулы расчета выявляют новые параметры и проверяют корректность вычисления. Так проверяют правильность расчетов размеров длины дымохода по формуле:

P*L>S,

в которой Р – показатель периметра сечения квадратной трубы, L – параметр длины дымохода, S – площади внутренней поверхности трубы. Для трубы с круглым сечением показатель Р заменяется на I. Вычислить I можно по формуле I=2пR, где R – радиус трубы.

Остальные показатели относительно технических характеристик котла, скорости подачи газа к устройству, которые понадобятся для вычислений, в паспортной документации.

Зависимость длины от мощности котла и сечения трубы

Требования к материалу труб

Помимо подачи воздуха к горелке и хорошей тяги, дымоотвод проявляет:

  • стойкость к коррозии;
  • выносливость под действием экстремальных температур;
  • устойчивость покрытия к агрессивным химическим средам.

Показатели этих величин учитываются при вычислениях, влияют на выбор материала дымохода и на особенности работы газового котла.

Так продукты горения, выделяемые устройством, с низкой температурой (около 150 °С в сравнении с 300-600 градусами у твердотопливных котлов) и скорость их вывода через дымоход тоже низкая.

Дым успевает остыть быстрее, чем достигнет отметки точки росы, и образует конденсат внутри дымохода. Поэтому для вычисления точки росы важные величины:

  • плотность водяного пара в продуктах горения;
  • состав топлива и показатель влажности;
  • избыток воздуха и температуры в коэффициенте.
  • керамические;
  • стальные (сэндвич-трубы);
  • конденсационные.

Сэндвич-труба

Значение места установки

Существует разница между тем, где происходит установка котла. Дымоход рассчитывают для монтажа:

  • в частном доме;
  • многоквартирном доме.

Для частного жилья применяется вертикальная естественная циркуляция воздуха, принудительная тяга. Еще один вариант удаления продуктов горения – монтаж дымохода с выходом через стену (коаксиальный). Для квартиры в многоэтажном доме разрешается использование горизонтального отвода газов.

В зависимости от площади помещения:

  • если габариты помещения составляют менее 80-100 м2 для них рекомендуется устанавливать отводы с принудительной тягой;
  • в помещениях площадью свыше 100 м2 используется естественная и принудительная система отвода продуктов горения.

Устройство котла в частном доме

Как влияет расчет на монтажные работы

Важен расчет дымохода для монтажа, так как этот этап основополагающий и с него начинаются работы. Помимо этих нюансов, требованиями СНиПа выдвигается еще несколько пунктов, которые учитываются при устройстве вывода продуктов горения при монтаже. К ним относятся:

  • к одному дымоходу может быть подключено 2 газовых канала на расстоянии минимум 750 мм;
  • при сборке трубы допускается минимальное количество заужений, изгибов и горизонтальных отрезков (не более 3-ех на одном вертикальном стояке), иначе нарушится тяга;
  • диаметр сечения соответствует размерам выходного канала патрубка, расположенного на газовом котле;
  • система отвода выполняется высотой от 5 метров и утепляется изоляционными материалами, стыки обрабатываются герметиками;
  • в устройстве отвода отклонения по вертикали допускаются не более 30 %;
  • внизу располагается конденсатосборник.
Читайте также:  Вагонка из липы или осины: выбираем идеальный материал

Нормы расположения дымоходов относительно их высоты

На видео далее рассказано, как происходит расчет высоты дымохода на примере 3-D моделирования.

Альтернативные способы расчета

Пользуются консультациями в центрах, где приобретается газовый котел, в которых предоставят подробную информацию с требованиями к монтажу выбранной модели, или прибегают к помощи бесплатных онлайн-программ по быстрому расчету параметров дымоходов (например, EN13384, JEREMIAS).

Недостатки и достоинства

Первый недостаток – стоимость. Сэндвич дымоходы из нержавейки используются в банях, где котлы работают на твердом виде топлива. Но не каждый хозяин может позволить себе такую роскошь. Еще один недостаток – это срок службы. Кирпичные или бетонные дымоходы служат намного дольше, чем сэндвич дымоходы. Однако о сроке службы поговорим отдельно.

Но как уже указывалось, преимуществ гораздо больше. На их фоне недостатки являются незаметными. Прежде всего, нужно отметить простоту монтажа сэндвич дымохода. Установить его может любой человек – без помощи профессионала. Для конструкции не нужно создавать фундамента, так как она довольно легкая.

При доставке не появляется никаких сложностей. Сэндвич дымоход состоит из нескольких секций, которые быстро разбираются и также складываются в единую систему. На рынке существует большой выбор дымоходов. Это значит, что можно создать любую форму конструкции. Если одна секция дымоходы выходит из строя, то ее без проблем можно заменить новой деталью. Внешний слой труб не нагревается сильно за счет теплоизоляционного слоя. Не образуется конденсат и не создается угроза пожара.

Внутри сэндвич дымоход имеет абсолютно гладкую поверхность. Благодаря этому внутри дымохода не собирается сажа, а также не создается закупорочных зон. Его легко чистить. Вообще обслуживание дымохода занимает несколько минут. Необходимо лишь удалить сажу и слить конденсат. Эстетичный вид изделия позволяет устанавливать его не только наружи, но и внутри дома.

С чего начать работу?

Итак, вы запаслись стройматериалами и готовы воздвигнуть самый крепкий и надежный дымоход на свете. За что же взяться в первую очередь? Конечно, нужно начать с расчетов. Фундамент дымохода должен будет иметь высоту не меньше 30 см и выступать за пределы ствола не менее, чем на 15 см с каждой стороны. Подошва фундамента может располагаться на 50 см ниже уровня пола при условии, что дымоход находится непосредственно внутри дома. Если нет, подошва фундамента дымовой трубы должна быть размещена ниже границы промерзания грунта. Высота самой трубы будет определяться индивидуально вами в процессе проектирования дымохода, уже исходя из особенностей конкретной постройки, в частности, из особенностей конструкции крыши. Дымоход не должен быть ниже конька крыши, однако слишком высокую трубу проблематичнее прогреть, избежав появления нежелательного конденсата.

Вот один из примеров дымохода:

С чего начать работу?

Параметры дымовывода

Дымоход обустраивают в самом высоком месте кровли

К основным параметрам дымоотвода относят его внутреннюю конфигурацию, диаметр или площадь поперечного сечения и высоту. Все эти параметры подбираются в комплексе, чтобы создать необходимую тягу для того или иного котельного оборудования.

Сечение овальной формы обладает свойством закручивать продукты сгорания в спиральном направлении за счет неравномерного прогрева вертикальных стенок, при этом они получают дополнительное ускорение.

Параметры дымовывода

Сечение прямоугольной формы работает хорошо, но при условии, что внутри поверхность приближена к идеальной по гладкости. Иначе шероховатости и неровности приводят к торможению потока внутри.

Диаметр и высота конструкции должны соответствовать мощности отопительной установки, при помощи которой предполагается обогревать дом.

Особенности монтажа

Во время установки дымохода рекомендуется соблюдать ряд правил.

Основное правило — все предметы, окружающие трубу должна нагреваться не более, чем на 50 °С. Стальным свойственно нагреваться, потому при их установке рекомендуется прокладывать дополнительный слой теплоизоляции. Эту проблему можно решить с помощью уже готовых сэндвич-систем.

Читайте также:  Внутренняя отделка бани и сауны из дерева

Дымоход должен проходить на безопасном расстоянии от электропроводки, газовой трубы и деревьев.

В тех местах, где труба проходит через стены или кровлю, между нею и соответствующим материалом должен быть толстый слой термостойкого герметика. Такой же герметик прокладывают между трубами в местах их стыков.

При сборке конструкции стоит учитывать, что дымоход не должен иметь мест сужения, иначе пострадает аэродинамика трубы.

Горизонтальные участки не должны быть длиннее 100см.

В нижней части дымохода монтируют ревизионное окно — съёмную насадку. Верхняя часть заканчивается оголовком с искрогасителем и конусом.

Одноконтурные модульные стальные дымоходы

Стальной дымоход собирается из нескольких элементов. Большинство элементов – отрезок стальной трубы. Однако конструкция включает и более сложные элементы – тройники, снабженные стаканами для сбора конденсата.

Материалом для элементов дымоходов является кислотостойкая жаропрочная нержавейка (нержавеющая сталь) с толщиной стенок 0,6-1 мм. Трубы, изготовленные с учетом этих требований, имеют большой срок службы. На практике же применяются разные типы нержавейки и даже оцинкованная сталь. Оцинковка – наихудшее решение. Защитный слой цинка быстро выгорает под воздействием температуры и незащищенные стенки канала начинают разрушаться под воздействием воды и кислот.

Одноконтурный стальной дымоход

Достоинства одноконтурных стальных дымоходов:

Одноконтурные модульные стальные дымоходы
  • гладкая внутренняя поверхность, препятствующая отложению сажи и конденсата;
  • круглое сечение, обеспечивающее хорошую тягу и равномерную скорость течения газов;
  • малый вес;
  • простота и малая трудоемкость монтажа;
  • достаточно высокая устойчивость к коррозии;
  • ремонтопригодность.

Недостатки одноконтурных стальных дымоходов:

  • высокая теплопроводность приводит к быстрому остыванию газов и образованию большого количества конденсата. Трубы требуют больших отступов в местах прохождения дымохода через деревянные элементы зданий (потолок, стены, кровлю).
  • короткий срок службы дымохода – не выше 15 лет.

Изготовление и установка дымохода своими руками

Из каких материалов лучше сделать

Самые популярные материалы для изготовления дымоходов в частном доме- кирпич, сталь и керамика. Перед тем, как сделать выбор, предлагаю ознакомиться с достоинствами и недостатками каждого материала

Кирпич, плюсы и минусы:

Дешевизна, высокая прочность, негорючесть, способность выдерживать высокие температуры, сравнительная легкость ремонта;

Необходимость устройства дополнительного фундамента, гигроскопичность, громоздкость, сложность конструкции-для установки обязательна помощь профессионального печника, кроме того, кирпич плохо обеспечивает нужное движение газа для газового котла. Проблема решается гильзованием- установкой внутрь кирпичного канала стальной трубы.

Керамика, плюсы и минусы:

Повышенная прочность и способность сохранять тепло, высокая огнеупорность (выдерживает нагрев до 1200С), относительное удобство монтажа.

Высокая теплопроводность, высокая огнестойкость, удобство монтажа, гладкость внутренних стенок.

Если речь идет о черном металле- подверженность коррозии, а нержавеющая сталь, в свою очередь, материал дорогой.

Вывод напрашивается сам собой – при строительстве жилого дома оптимальным будет использование керамического дымохода из труб, уложенных в шахты. Если необходимо организовать систему дымоотведения в уже построенном доме — нержавеющие трубы вам в помощь.

Схемы и чертежи

Рис. 2. Общий чертеж системы:

Рис. 3. Варианты устройства кирпичных дымоходов:

Рис. 4. Одинарный металлический дымоход:

Рис. 5. Сэндвич дымоход:

Рис. 6. Система из коаксиальных труб:

Рис. 7. Керамический дымоотвод:

Расчет размеров

Расчеты для элементов системы дымоотвода сводятся к определению основных параметров:

  • Площадь поперечного сечения основной трубы;
  • Высоту дымоотводящего канала.

При этом всегда следует согласовать полученные данные с таблицами СНиП и информацией, указанные в мануале для котла. Напомню – высота трубы не должна составлять менее 3, в идеале — 5 м.

От правильно подобранного диаметра трубы зависит тяга.

Рассмотрим 2 варианта расчета диаметра труб для котлов, работающих на газу:

Мощность нагревателя (в кВт) умножается на 5.5. Для расчета берите паспортную (не тепловую) мощность. Если подключается 2 агрегата в один дымоход- паспортная мощность суммируется.

Измеряем диаметр выходного патрубка котла и выбираем внутренний диаметр трубы не меньше этого значения.