Молниезащита дымовых труб котельных
Для защиты котельных от грозовых разрядов на всех трубах, изготовленных из неметаллических материалов, должна присутствовать молниезащита. Обычно в роли молниеотводов выступают металлические трубы или штыри длиной 1-1,5 м. Они закрепляются на самом верху дымоходов и соединяются с заземлением посредством токоотвода.
Трубы с молниезащитой дымовых труб котельных
Сам токоотвод — это стальной прут диаметром не менее 1,2 мм, изготовленный из стали круглого сечения. Он закрепляется на трубной стенке при помощи скоб и кронштейнов. В качестве заземления используется металлический штырь, глубоко вбитый в землю.
Железобетонные конструкции могут не иметь специальных молниеотводов. В их качестве выступает оголенная арматура, которую приподнимают над оголовком. Арматура также соединяется с токоотводом.
Если высота дымохода не превышает 50 м, то достаточно одного молниеотвода. При высоте 50-150 м используются 2 молниеприемника. Более высокие трубы оснащаются тремя средствами защиты от грозы. Также можно использовать в качестве приемника стальной обруч, проложенный по верхнему торцу трубы.
Металлические дымовые трубы для котельных не нуждаются в средствах грозозащиты, так как сами отлично проводят электрический ток.
Выбор оптимального варианта
Современные дымоходы обязаны быть прочными, ведь им приходится выдерживать высокие температуры, обеспечивать дымоудаление при любых температурах, противостоять конденсированию и агрессивным кислотам. Владелец частного дома обычно выбирает один из самых популярных типов дымохода:
- Из кирпича.
- Из керамики.
- Из нержавеющей стали.
Изготавливают дымоходы также из бетона и даже стекла. Стекло – вечный материал, абсолютно не подвергающийся коррозии. Но из-за стоимости пока это вариант будущего. Из соображений экономии иногда устанавливают асбоцементные трубы – экологически- и пожароопасные. Выбор зависит от личных вкусов хозяина дома, а также от вида оборудования, характеристик печи. При выборе типа дымохода надо учитывать:
- Температуру продуктов сгорания.
- Давление дымовых газов .
- Присутствие конденсата.
- Объем выделяющихся химических веществ.
- Стойкость труб к самовозгоранию сажи.
- Необходимое расстояние от системы.
Раньше дымоходы строились из кирпича, (собственно, и альтернативы особой не было). Возведение такой системы требует минимальных затрат: песок, глина, кирпич всегда под рукой. Но сейчас не так легко найти мастера, способного правильно сложить дымоход из кирпича. Если целостность нарушена из-за плохого фундамента, некачественной кладки, есть угроза безопасности дома. В керамических или стальных сэндвич-дымоходах большую роль играет производитель: как изготавливался материал, виды креплений, а монтаж уже на втором плане.
Кирпичный дымоход ─ вариант бюджетный (хотя печник-профессионал обойдется дороже сэндвич-дымохода из стальных труб), но применять его стоит только в комплекте с котлом на твердом топливе. Кирпичные стены при качественной сборке спокойно переносят высокие температуры. Если в трубе загорается сажа, дымоход из кирпича существенно не пострадает. Чего нельзя утверждать при использовании жидкого горючего или газа. Из-за сравнительно низкой температуры сгорания, способствующей конденсированию, разрушающему кирпич, такой вид дымохода в этом случае не приемлем.
Котлы на жидком или газовом топливе, а также пеллетные и пиролизные системы рекомендуют обеспечивать керамическими дымоходами – основными конкурентами кирпичных, ─ прочными, не поддающимися коррозии и удивительно долговечными (плюс все преимущества стальных систем).
Элементы таких дымоходов ─ это керамическая труба, изоляционный слой из минеральной ваты и легкого кожуха – пенобетона или нержавейки. Стоимость керамических дымоходных систем несколько выше остальных видов, но все окупается их длительной эксплуатацией. Монтаж дымохода из керамики надо выполнять очень тщательно и аккуратно, согласно рекомендациям производителя. К отдельным моделям, например, требуется усиление фундамента.
Керамический дымоход
Если сравнивать цены, то бюджет сборки дымохода из сэндвич-труб ─ от 1200 до 5 000 руб. за метр (в зависимости от производителя, диаметра трубы). Стоимость комплекта из керамики – на порядок выше: от 40 000 руб.
Если котел устанавливают в помещении, где нет канала для дымохода, оптимальным выбором будет стальной дымоход-сэндвич. Он менее долговечен, чем керамика, но свои функции ─ отведение продуктов горения ─ выполняет успешно. Главные достоинства стальных дымоходов:
- Небольшая масса.
- Сравнительно низкая стоимость.
- Не подвержен засорению.
- Не требует специального помещения.
- Простота в установке и обслуживании.
- Разные варианты монтажа.
Стальной дымоход сэндвич
Кирпичные и керамические дымоходы массивны, что обеспечивает нагрузку на фундамент. Как правило, для таких типов создают дополнительный фундамент, не связанный с главным. Поэтому грамотный монтаж дымовой трубы в котельной частного дома требует правильных инженерных расчетов.
Внимание! При параллельной эксплуатации двух котлов с различными характеристиками выбирают дымоход, рассчитанный на более высокие нагрузки. Стальные трубы с тонкими стенами, например, не используют для котлов на твердом топливе: сталь может быстро прогореть
Определение сечения дымохода для газового котла открытого типа
Перед тем как приступить к монтажу дымоходной коммуникации для газового котла открытого типа рекомендуется составить план будущих работ. Определение показателя сечения прямоугольного дымохода выполняется несколько иначе, чем в случае с круглой конструкций. Рассмотрим вычисление правильного сечения для обоих вариантов:
- для прямоугольной коммуникации сечение трубы определяется следующим образом: 1 кВт мощности должен соответствовать 5,5 см²;
- показатель сечения круглого дымохода должен быть не меньше диаметра выходного патрубка газового отопительного агрегата.
Дымоходная коммуникация, которая расположена вертикально, в обязательном порядке должна иметь теплоизоляционный слой. Для этих целей применяются огнестойкие изоляторы. Рассмотрим примеры пожароустойчивых теплоизоляционных материалов, которые отлично подойдут для этой цели:
- асбоцемент;
- кирпич;
- раствор из извести и шлаков.
Помимо обязательного обустройства теплоизоляции, необходимо позаботиться и о герметичности конструкции. Это необходимо для того, чтобы исключить проникновение продуктов сгорания в жилые помещения.
Для закрытого газового котла рекомендуется применять коаксиальный дымоход
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.
Расчет 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, рекомендации изложенные в инструкции к котлу, в частности, следующие их требования:
От колосников до верхней точки трубы не должно быть меньше 5 м. Над плоской кровлей без высокого ограждения труба должна возвышаться не менее чем 0,5 м. По отношению к высоте ограждения и конька крыши труба должна превышать их уровень на 0.5 м, если она находится в пределах полутора м от этих конструкций. Когда дымоход удален от парапета и конька на расстояние от 1,5 до 3 м, его верхняя точка должна совпадать с их уровнем по высоте.
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:
Коэффициент А характеризует метеорологическую обстановку региона. Мi – масса дымовых газов, которые проходят через трубу за единицу времени. F – скорость с которой оседают частицы, образующиеся во время горения. Спдкi и Сфi – показатели концентрации разных веществ в дымовом газе. V – объем газа. T – разница между температурами воздуха, поступающего в трубу и выходящего из нее.
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.
Расчет диаметра трубы
Для расчета диаметра трубы существует формула: S = m/(?r х w). Здесь m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ?r — 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.
Пусть в котле сгорает 50 кг твердого топлива за час, тогда за секунду это будет 50 : 3600 = 0,013888 кг. Скорость движения дымовых газов – 2 м за сек. При температуре воздуха -4 градуса С плотность воздуха равна 0,6881кг на 1 куб. м. Тогда S = 0,013888 : (0,6881 х 2) = 0,010092 кв. м = 92 кв. см. Для круглого сечения d = v4 x 92 : 3,14 = 10,83 см.
Диаметр цилиндрического дымохода можно рассчитать и по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x QvH), 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.
Видовые особенности молниезащиты, а также принципы действия этих устройств
Сегодня системы молниезащиты зданий делятся на два вида:
- пассивный,
- активный.
Пассивная система являет собой традиционную систему защиты, которая состоит из самого молниеприемника, токоотвода, также заземления. У нее довольной простой принцип действия: заряд ловится молниеотводом, потом направляется в сторону заземлителя с помощью токоотвода, а заземлитель в земле гасит его. Следует учесть материал кровли, а также вид крыши для того, дабы исходя из этих особенностей верно выбрать необходимый тип молниезащиты при обеспечении ее максимальной надежности.
Активная молниезащита по принципу своего действия работает таким образом: воздух ионизируется молниеприемником, перехватывая таким образом разряд молнии.
Другие элементы в активной системе молниезащиты аналогичны тем, которые имеются в пассивной системе молниезащиты, но радиус действия такой системы значительно больше — до сотни метров. В конкретном случае будет защищен не только здание, но также и близлежащие строения. Такого рода молниезащита загородного домика является довольно распространенной в большом количестве стран. Но стоимость ее, конечно же, намного выше, нежели у пассивной системы.
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
Требования к дымоходам
Качественное отведение дыма ─ вопрос и не только комфорта, но и безопасности. Надежный дымоход:
- Не восприимчив к высоким температурам при нагревании.
- Не боится влаги, образующейся при оседании конденсата.
- Выдерживает агрессивную среду (к примеру, серную кислоту).
- Создает хорошую тягу.
Оптимальная форма канала домашней котельной — цилиндрическая, с идеально гладкими стенами, чтобы сажа на них не задерживалась: это предохраняет дымоход от постоянной чистки. В прямоугольных кирпичных трубах местное завихрение создает условия для засорения, и требует чистки.
Внимание! Если установка дымохода выполняется самостоятельно, стоит оценить проблемы транспортировки комплекта и уровня сложности его монтажа. Начинающему домашнему мастеру надо обсудить особенности своего устройства с профессионалом
Проконсультировать могут и поставщики отопительного оборудования.
Требования к дымоходам домашней котельной регулируют строительные нормы:
- Площадь сечения трубы равна площади патрубка котла или превышает его.
- Для металлических дымоходов используют высококачественную легированную сталь с высокими антикоррозионными свойствами, с толщиной от 1 мм; в основании каналов делают специальные карманы более 250 мм глубиной для удобного удаления сажи.
- При изготовлении дымохода надо помнить, что в нем может быть не более 3 поворотов, радиус закругления которого не превышает диаметр трубы.
Соблюдение указанных норм позволяет создать хорошую тягу в дымоходе .
Использование дымовых труб
Конструктивные особенности
Кроме внутреннего оборудования важной деталью также является дымоход, который монтируется на тепловой установке. От того, насколько точно был выполнен расчет дымовой трубы котельной, и насколько правильно была установлена эта конструкция, во многом зависит эффективность работы всей системыСуществует несколько разновидностей таких труб:
- Фермовые. Внутренний дымоход крепится к самонесущим стальным фермам, установленным на грунте и закрепленным с помощью глубинных анкеров либо анкерной корзины в монолитном железобетонном основании.
- Самонесущие. Собираются из нескольких дымоходов, окруженных теплоизоляционным контуром и закрепленных внутри стальной самонесущей обечайки. Наружная конструкция несет статическую нагрузку а также сопротивляется ветровым воздействиям.
Элементы самонесущего дымохода
- Фасадные. Наиболее простые в монтаже, некоторые из них могут быть установлены даже своими руками. Представляют собой сборный или монолитный стальной дымоход, закрепленный либо непосредственно на стене, либо на системе стеновых кронштейнов.
- Мачтовые. В качестве дымовыводящего канала используется бесшовная толстостенная стальная труба, нижняя часть которой фиксируется анкерами на цокольной плите. Для сопротивления ветровым нагрузкам конструкция закрепляется растяжками из тросов.
Фасадная конструкция
Нужно отметить, что большинство подобных конструкций обладают значительными габаритами и массой. Вот почему монтаж или демонтаж котельной трубы выполняют в основном специализированные организации. Исключение составляют лишь небольшие дымоходы частных домов, а также упоминавшиеся выше фасадные малогабаритные системы.
Расчеты основных параметров
Для проектировки и возведения эффективно работающего дымохода необходимо заранее рассчитать его основные параметры, к которым относятся высота дымовой трубы котельной и ее внутренний диаметр. Проще всего это сделать с помощью специальных программ-калькуляторов, которые можно найти в сети, но и без них можно узнать хотя бы приблизительные цифры.
Для бытовых котельных небольшой мощности исходные данные будут примерно одинаковыми:
- Входящая температура газа – до 200С.
- Движение газа в трубе – 2м/с и более.
- Высота по СНИП – не меньше 5 м от колосника и не ниже 0,5 м от конька (для промышленных моделей – минимум на 5 м выше чем самый высокий объект в радиусе 25 м).
- Естественный напор газа – 4 Па и более.
В качестве примера рассчитаем диаметр стальной изолированной трубы (тепловой коэффициент В = 0,34), необходимой для работы котельной, в которой в час сжигается 10 кг дров с влажностью 25% и температурой на выходе 150С.
Объем газов, необходимых для сгорания топлива – 10м3/кг:
- Вычисляем объем газов на входе в трубу в секунду по формуле Vr= m*V*(1+t/273)/3600, где m –масса топлива, а V – объем газа.
- Получаем Vr = (10*10*1,55)/3600 = 0,043 м3/с.
- Используя формулу объема цилиндра, определяем квадрат диаметра D2 = (4∙0.043)/3,14∙2 = 0,027.
- Следовательно, минимальный диаметр дымохода составит 0,165 м.
Как видите, вычисления даже одного параметра достаточно сложны. Это – еще один аргумент в пользу того, что проектировкой дымоходов, особенно рассчитанных на поддержание работы котельных с высокой мощностью, должны заниматься профессионалы.
Молниезащита
Учет всех особенностей при составлении проекта, правильный монтаж, регулярное обследование дымовых труб котельных для выявления дефектов и своевременного их устранения являются обязательными условиями для эффективной работы. Однако иногда причиной выхода системы из строя могут стать внешние факторы.
Одним из таких факторов является молния, и потому высокие трубы нужно защищать от ее воздействия:
На неметаллических дымоходах монтируют стальные или омедненные молниеулавливающие стержни. Их количество может варьировать от одного (сооружения до 50 м) до трех (от 150 м и выше). В ряде случаев стержни заменяют стальными кольцевыми накладками, которые крепятся на торце.
Схема молниезащиты неметаллической конструкции
Для бетонных труб роль молниеотводов играет внутренняя арматура. Чтобы повысить эффективность ее функционирования, верхние края стержней соединяют сварным способом. Стальная труба сама по себе играет роль молниеотвода
Естественно, в этом случае важно обеспечить качественное заземление
От чего зависит тяга дымохода, как ее рассчитать и усилить
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
Виды дымоходов
Дымоходы предназначены для отведения дыма и вредных для человека продуктов горения от печи или иного отопительного устройства за пределы помещения. В любом дымоходе тяга дымовой трубы, образуемая в процессе наполнения последней газами должна производиться естественным образом, то есть без применения дополнительных приспособлений.
В настоящее время дымоходы изготавливаются:
из кирпича. Для такого дымохода дополнительно сооружается прочный фундамент. В состав соединительной смеси, применяемой для кладки кирпича, желательно добавлять известь. Это позволит избежать излишнего скопления конденсата, способного разрушить стенки изделия;
Дымоотвод из кирпича пользуется большой популярностью
из сэндвич труб, произведенных из двух слоев металла, между которыми проложен утеплитель. В большинстве случаев для изготовления сэндвич труб применяется нержавеющая сталь, а в качестве утеплителя используется базальт;
Сэндвич трубы имеют слой утеплителя внутри
из керамики. Такие дымоходы отличаются высокой прочностью, но и большой стоимостью. Поэтому применяются для обустройства промышленных дымоходов. Из-за большого веса керамический дымоход, так же как и кирпичный требует изготовления дополнительного фундамента;
Дымоходы из керамики обладают довольно высокой стоимостью
из полимера. Такой дымоход не может подвергаться воздействию слишком больших температур, поэтому может применяться для отведения вредных веществ от газовых колонок и небольших котельных. Полимерный дымоход отличается высокой прочностью при небольшой стоимости и легкости установки.
Изделие из полимера легче устанавливать
В некоторых случаях материалы для изготовления дымоходов могут комбинироваться. Например, полимерный дымоход обложен кирпичам.
Комбинированный из полимера и кирпича дымоход
Выбор материала для изготовления дымохода зависит от предполагаемого отопительного прибора.
Какой дымоход считается неправильным
Для того чтобы учесть ошибки других владельцев при возведении дымоотвода, нужно знать критерии, которые нельзя нарушать при монтаже. Наиболее значительной и серьезной ошибкой считается отсутствие дефлектора над дымовой трубой, нельзя допускать, чтобы атмосферные осадки попадали внутрь каналов, поскольку они будут усиливать формирование конденсата, а наледь, при отрицательных температурах наружного воздуха, способна перекрыть проход для дымовых газов.
В том случае, когда дымоотвод выходит на крышу, в едином блоке с вентиляционными трубами, то дымовая обязана быть больше вентиляционной на 50.0 см. В точках прохода строительных конструкций здания, категорически запрещено размещать стыки конструктивных элементов, поскольку они могут стать местом утечек угарных газов, а в случае большого объема — источником возгорания.
Для того чтобы качественно обустроить дымоход для котлов с длительным горением, конструкционные параметры его должны быть определены еще на стадии проекта строительства здания или реконструкции системы отопления.
Важными выходными данными такого проекта будут выбор: материала труб, геометрические размеры и точка установки, а также технологическая последовательность монтажа. Если все это будет выполнено в точности, то такой дымоотвод будет безопасным и эффективным, способной прослужить своему владельцу не один десяток лет.
Выводы
Загородный дом трудно представить без печи, а значит, и дымохода – украшения дома, сложного инженерного оборудования, постоянного источника тревог. Неутешительная статистика свидетельствует, что неисправность печного отопления – основная причина пожаров в загородных домах, 70% бань горят из-за неправильно устроенных дымоходов. Что надо знать при возведении канала дымоудаления?
- Кирпичный дымоход уже не соответствует современным требованиям: необходим хороший фундамент и грамотный мастер.
- Стальной сэндвич-дымоход – современный и бюджетный вариант, но не так долговечен.
- Дымоход из керамики долговечен, не коррозирует, но дороже остальных.
- Дымоход из стекла – самый надежный и дорогостоящий, поэтому мало распространен.
- Дымоход из асбоцемента устраивать нельзя – канцерогенен и пожароопасен.
- Модульные системы легко собирать и обслуживать. Дымоход может быть в доме и снаружи – главное соблюдение правил пожарной безопасности.
- Любой дымоход требует профилактики, в идеале – 2 раза в год.
Задымление, обратная тяга, пожар, просто не работающая система – возможный результат безответственного и непродуманного отношения к устройству дымохода, поэтому от грамотной сборки во многом зависит эффективность работы отопления, долговечность и безопасность его эксплуатации. Если осуществлять монтаж непродуманно, это может привести к катастрофическим последствиям.
