Как рассчитать сечение дымохода

Отопительная система, которая работает на газе или твердом топливе, предполагает обязательное устройство дымохода для вывода отработанных газов и усиления тяги в топке. А чтобы дымоход эффективно выполнял свою задачу и был безопасным, перед покупкой комплектующих стоит определить его тип и рассчитать сечение. В данной статье вы найдете подробное описание факторов, влияющих на расчет дымохода, и сможете выполнить его самостоятельно.

Виды дымоходных систем

Прежде чем приступить к расчету сечения дымовой трубы, изучим основные типы систем отвода рабочих газов из отопительного устройств.

Однооборотная. Представляет собой прямой канал, по которому газы отводятся в атмосферу. В такой системе могут быть небольшие повороты (колени), но при этом сохраняется ее вертикальное направление. Преимущества: хорошая тяга, высокая скорость отвода дыма (до 2,5 м/с), на стенках меньше оседает сажа. Монтируется из стальных, керамических, полимерных дымовых труб.

Многооборотная. Такая система встречается в кирпичных дымоходах традиционных русских печей. Горячий газ идет не по прямой, а по «змейке» из 3–4 поворотов, расположенных горизонтально или вертикально. Такая конструкция хороша для прогрева корпуса русской печи, но плохо влияет на сам процесс отвода газов. Естественная тяга снижается, газ движется со скоростью около 1 м/с, а на внутренних стенках оседает много сажи.

Бесканальная. Дым выходит из топки, поднимается наверх и попадает в камеру — колпак. Затем он начинает двигаться в обратном направлении, пока не найдет выход. Такая система повышает температуру в верхней части помещения. Используется редко.

В последние годы при обустройстве отопления с помощью серийных котлов, печей и каминов промышленного производства чаще всего выбирают однооборотную систему, т. к. она проще в монтаже и обслуживании, создает хорошую тягу и быстрее отводит горячий дым из топки.

Как подобрать форму внутреннего сечения дымохода

Согласно Сводам правил СП 7.13130 и СП 60.13330, регламентирующим требования к пожарной безопасности отопительных систем, для котлов, печей и каминов допустимо использование только круглых или овальных дымоходных труб. Это связано с тем, что прямоугольная (или квадратная) форма замедляет прохождение топливных газов, в ней чаще возникают завихрения и обратная тяга, большие отложения сажи в углах — что в совокупности нередко приводит к пожарам.

Рассмотрим особенности круглого и овального сечений.

Круглое. Универсальная форма сечения, современные отопительные приборы по умолчанию рассчитаны на такой тип и имеют соответствующий патрубок. По цилиндру эффективнее всего отходят газы, в ней меньше скапливается конденсат и оседает сажа.

Овальное. Встречается реже, чем круглое, хотя способность эффективно отводить газы для такой формы сохраняется. Его использование оправданно в случае, когда требуется загильзовка прямоугольной дымоходной шахты, выложенной из кирпича.

Если было принято решение поставить овальную трубу дымохода, можно купить переходник с круга на овал нужного диаметра и закрепить его на патрубке котла.

Примеры расчетов

Как уже было сказано, серийные отопительные приборы имеют стандартный круглый патрубок для дымохода. Диаметр дымовой трубы также прописан в технических характеристиках устройства: как правило, в диапазоне 100–200 мм. Остается только купить нужные комплектующие по составленному проекту и смонтировать их.

Но если отопительное устройство нестандартное (например, кирпичная самодельная печь или стальной котел, сваренный в гараже) — придется подбирать форму и сечение дымовой трубы самостоятельно.

На подбор дымохода влияют два параметра вырабатываемого топливом дыма:

1. температура
2. удельный объем.

Чтобы получить эти данные, нужно определить тип топлива и найти соответствующие характеристики дыма, который это топливо выделяет. Разберем на примере твердого топлива разных видов.

Тип топлива	Удельный объем дыма от сжигания 1 кг топлива, м3	Температура дыма на выходе из дымохода, °С
Дрова	10	150
Уголь бурый	12	120
Уголь каменный	17	110
Уголь антрацит	17	110
Пеллеты	9	150

Теперь, когда известны основные параметры дыма, можно ввести формулу для расчета сечения дымоходной трубы.

 

ВАЖНО! Данная формула актуальна как для круглых, так и для овальных труб, которые устанавливают на отопительные устройства с закрытой топкой. Для каминов без дверцы способ расчета приведен ниже.

 

Скеч. = Вг/с/вд.г.

Где:

• Scеч. — площадь сечения трубы дымохода, м.
• Vг/с — объем газа, проходящего через трубу за 1 секунду.
• vд.г. — скорость движения газов, м/с

Показатель скорости меняется от 1 м/с в многооборотной и бесканальной системе до 2,5 м/с в однооборотной системе. В расчетах за стандарт принимают однооборотную систему и среднюю скорость движения газов в ней — 2 м/с.

 

Чтобы определить Vг/с, сначала рассчитаем показатель Vг/ч, а затем разделим его на 3600 (количество секунд в часе).

Vг/ч = Древесина. × Мт/ч × (1 + тг/273))

Где:

• Vг/ч — объем газа, который образуется за 1 час.
• Vуд. — удельный объем газа (в таблице, в соответствии с выбранным типом топлива), м/кг.
• Мт/ч — масса топлива, которое сгорает за 1 час. Можно найти, разделив массу полной закладки топлива на время, за которое оно полностью прогорает. Например, 10 кг угля в котле сгорают за 4 часа, значит: Мт/ч = 10/4 = 2,5 (кг/ч).
• tг — температура газов (℃) на выходе из дымоотвода (из таблицы).
• 273 — константа, которая используется для приведения значения к шкале Кельвина.

 

Опробуем формулу на конкретном примере.

Допустим, нужно рассчитать сечение дымохода для банной печи на дровах.

1. Сначала используем формулу для определения объема газа:

• Vг/ч = 10 х 4 * х (1 + 150 / 273)
• Vг/ч = 62 (м3)

* Средняя масса дров в кг, сгорающая за 1 час.

 2. Рассчитаем объем газа, проходящего через трубу за секунду:

• Vг/с = 62/3600
• Vг/с = 0,02 (м3/с)

3. Теперь, когда у нас есть все данные, рассчитаем сечение газохода:

• Scеч. = 0,02/2
• Scеч. = 0,01 (м2)

4. Далее можно вычислить диаметр дымохода для печи:

• D = √ 4 * Sсеч./π
• D = 0,11 м

Таким образом, для данного дровяной печи подойдет цилиндрическая труба диаметром 11 сантиметров.

Чтобы определить, какой должна быть овальная труба, ее форму условно принимают за прямоугольник с отношением сторон 1:2. Тогда при Sсеч. = 0,01 м2 понадобится труба с соотношением сторон 7 и 14 см.

Расчет дымохода для камина с открытой топкой «шведским методом»

Так как у классических каминов топка не закрывается дверцей, часть газов направляется в отапливаемое помещение. Тяга в камине уменьшается, так же, как и температура дымовых отходов на выходе в атмосферу. Поэтому у каминов, как правило, диаметр трубы для дымохода в 1,5–2 раза больше. Следовательно, приведенный выше расчет трубы дымохода здесь не подойдет.

Но можно воспользоваться универсальным «шведским методом» — графиками.

В них учитываются такие параметры:

• высота дымохода,
• площадь проходного сечения дымовой трубы,
• площадь портала камина.

По таким графикам без сложных расчетов и формул можно узнать, какое нужно сечение дымохода для камина, и заодно определить, какова минимальная высота трубы камина.

Теперь, когда известны методы подбора и расчета дымохода, можно спроектировать эффективную и безопасную систему отведения отработанных газов из топки печи, камина или твердотопливного котла.