Высота и диаметр дымохода для твердотопливных котлов
Размеры дымохода сильно влияют на эффективность и безопасность работы твердотопливного котла. От них зависит величина тяги. Если она будет слишком сильной, в атмосферу кроме угарных газов будет выходить и тепло. КПД устройства упадет. В обратном случае может произойти опрокидывание тяги, то есть угарные газы начнут выходить через поддувало. Это опасно для здоровья жителей дома.
Каким может быть дымоход
Трубу для отвода дыма можно сделать из различных материалов:
Каждый из этих материалов имеет разную теплопроводность. Дымовые газы в дымоходе охлаждаются по-разному, что влияет на тягу. Это будет учитываться при расчете высоты и диаметра дымохода.
Минимальная высота дымохода
Этот показатель зависит от конструктивных особенностей дома и высоты прилегающих домов или деревьев. Возможны 3 варианта:
- Если дымоход расположен не дальше чем 1,5 м от конька крыши, то его высота должна быть больше на 50 см от всей высоты дома. При расстоянии 10 м от низа дома до его верха высота используемой дымоходной трубы Нт = 10+0,5 = 10,5 м.
- Если дымоотвод находится на расстоянии 1,5-3 м от конька крыши, то его высота может быть равна высоте дома.
- Если расстояние от конька больше 3 м, то нужно использовать формулу Нт = П — D*0,1763:
- где П — высота дома;
- D является ближайшим расстоянием от дымохода до линии, которая опускается с конька крыши вниз дома (должна быть перпендикулярной горизонту);
- 0,1763 — числовое выражение tg(10°).
По этой формуле Hт = 10 — 3*0,1763 = 9,47 м.
Эти три варианта возможны, если рядом нет ниодного высокого дома или дерева. В обратном случае дымоход с высотой 10,5 м может попасть в зону ветрового подпора. Это значит, что тяга будет плохой. В таком случае нужно наращивать дымоотвод. Чтобы определить величину наращивания, нужно найти самую высокую точку прилегающего дома и провести от нее условную линию так, чтобы она образовала с землей угол 45°. Верх дымохода должен быть над этой линией, поскольку все пространство под ней является зоной ветрового подпора.
Определение тяги
Для этого используют формулу:
hc = H*(ρв — ρг):
- где Н является высотой дымовой трубы, начиная от дымового отверстия в твердотопливном котле;
- ρв — плотность воздуха;
- ρг — плотность угарных газов.
Формула расчета ρв:
ρв = ρну*273/(273+t):
- где ρну является плотностью воздуха при стандартных условиях (равняется 1,2932 кг/м³);
- t является температурой наружной среды (лучше брать температуру +20 °С, поскольку является наихудшим условием работы).
Для определения ρг нужно воспользоваться специальными табличками «Значения плотности воздуха, которые приведены к рабочим условиям». Для этого нужно найти среднюю температуру угарных газов в дымовой трубе.
Этот показатель рассчитывается так:
θср = (θ1+θ2)/2, где:
- θ1 температура угарных газов на входе в трубу (этот показатель берется из технической документации);
- θ2 является температурой дыма на выходе дымохода.
Вторую величину определяют так:
где B является коэффициентом, который зависит от материала дымохода. Имеет значение:
- 0,85 для неизолированной металлической трубы;
- 0,34 для изолированной металлической трубы;
- 0,17 для кирпичного дымоотвода с толщиной 0,5 кирпича.
Q является мощностью твердотопливного котла.
Пример определения тяги для металлической изолированной трубы длиной 10 м. Из твердотопливного котла выходят угарные газы температурой 250 °С. Мощность устройства на твердом топливе 40 кВт.
θср = (250+233)/2 = 241,5 °С.
При θср = 241,5 °С ρг = 0,6881 кг/м³.
ρв = 1,2932*273/(273+20) = 1,2049.
hc = 10*(1,2049-0,6881) = 5,168 мм. в. ст. В переводе на Па эта цифра составляет 50,66 Па.
Для твердотопливного прибора мощностью 40 кВт и диаметром дымохода 320 мм такая тяга является слишком большой. Поэтому нужно уменьшить длину дымовой трубы на 2-3 м. Диаметр 320 мм был взят из табличек некоторых производителей. Его размер является ориентировочной цифрой.
Расчет диаметра
Его проводят с помощью такой формулы:
S = m/(ρг*w), где
- m является массовым расходом продуктов сгорания за час;
- w — скорость движения угарных газов.
Пусть в твердотопливном устройстве за час сгорает 20 кг топлива (за секунду сгорает 20/3600 = 0,00556 кг), а угарные газы движутся со скоростью 2 м/с, тогда:
S = 0,00556/(0,6881*2) = 0,00404 м² = 40,4 см².
Диаметр круглой трубы будет составлять 
Есть другая формула, которая дает возможность рассчитать размер диаметра дымохода:
где r является коэффициентом, который зависит от вида топлива. Его значения являются такими:
- 0,045 для дров;
- 0,03 для угля.
