Устройство и расчёт дымовой трубы для котельной

Техника противопожарной безопасности

Устанавливать дымоход разрешается в соответствии с требованиями:

СНиП 2.04.05–91У.

ДБН В 2.5-20–200.

НАПБ А.01.001–2004.

Монтаж должны проводить только профессионалы. Сечение дымохода должно соответствовать значению, указанному производителем в инструкции, прилагаемой к котлу.

Требуемая высота дымохода обычно рекомендуется производителем, или она должна превышать 5 метров.

Если имеется горизонтальный участок, его длина не должна превышать один метр.

В конструкции необходимо предусмотреть возможность отвода конденсата, а также очистку дымоотводящего канала.

Как подключить дымоход

Все соединения деталей к патрубку твердотопливного котла выполняются термостойким герметиком, выдерживающим температуру в пределах 1250-1500 градусов.

Когда нет соответствия диаметра дымохода с размером дымоходного выхода, устанавливается переходник, чтобы создать плотный стык.

Как собираются детали

Любые одностенные, а также сэндвич, имеющие утепление, собираются только одним вариантом: «труба вставляется в трубу». Узлы соединения деталей дымохода не требуют установки дополнительных хомутов.

Если конструкция изготовлена из специальной, нержавеющей стали, сборка проводится только по конденсату. В этом случае, конденсат, а также возникающие смолянистые отложения, никогда не попадут наружу, они будут стекать вдоль стенок трубы непосредственно в конденсатоотвод.

Если в дымоходе используется ревизия и установлены тройники, сборка всех деталей выполняется «по дыму». Сборка вертикальных деталей, отходящих от тройника, проводится «по конденсату».

Если необходимо провести гильзовку канала, зазор, образовавшийся между трубой и каналом, должен быть больше 4 см. Он необходим, когда происходит расширение металла при нагревании.

Чтобы детали сэндвич дымохода имели более жесткое крепление, устанавливают заклепки или вкручивают саморезы.

Фиксация дымохода

Труба крепится к стене только специальными материалами.

Одностенная конструкция должен крепиться с шагом крепления 1,5 метра на всех вертикальных отрезках трубы.

Если сэндвич дымоход не имеет опорной конструкции, необходимо обеспечить фиксацией каждый элемент.

Если в системе использован тройник 45–87 градусов, или колено 45–90 градусов, монтаж проводится так, чтобы полностью была исключена нагрузка на поворотные части этих деталей.

Если для монтажа требуется установить дополнительную опору, используют напольную подставку, устанавливаемую под ревизию.

При возвышении дымоходной трубы над крышей больше 1,5 метра, в обязательном порядке под растяжку устанавливается скоба.

Проход сквозь перекрытия

Чтобы сделать проход сквозь стену дома или его перекрытия, необходимо воспользоваться строительными нормами, которые сегодня действуют на Украине.

Если сэндвич дымоход с утеплением проходит через деревянные стены, обязательно устанавливается походная гильза и накладывается еще один слой термоизоляции.

Когда монтируется дымоходная труба сквозь кровлю, строители должны установить специальную дополнительную деталь трубы, так называемую «крызу». Создаётся еще один дополнительный слой, состоящий из пожаробезопасных изоляционных материалов.

Завершающий этап строительства

Когда гильзуется кирпичный дымоход, его верхняя часть закрывается дополнительной деталью — окончанием.

Обычно верхушка трубы закрывается дефлектором или красивым грибком.

Если покрытие крыши здания выполнено из пожароопасного материала, типа битумной черепицы, на вершину дымохода монтируют специальный искрогаситель.

Если в доме установлен газовый котел, категорически запрещается монтаж дефлектора. Согласно действующим нормам, верхняя часть трубы газового устройства держится всегда открытой.

Как сделать искрогаситель на дымоход своими руками: совета теплотехника

Сноп искр, вылетающий из дымохода – зрелище завораживающее. Однако эта красота становится причиной возгорания крыши и всей постройки, особенно когда речь идёт о деревянной бане.

Искрогаситель для дымохода легко можно сделать своими руками

Обезопасить себя от этого можно установив искрогаситель на печную трубу.

Что такое искрогаситель и как он работает

Искрогаситель на дымоход – это приспособление в виде насадки на верхушку печной трубы. Имеет сетку и зонтик сверху из металла.

Принцип работы искрогасителя прост. Дым вместе с несгоревшими частичками топлива (искрами) поднимается по дымоходной трубе. Сталкиваясь с металлической сеткой или решёткой, искры гасятся. При этом тяга отопительного прибора не ухудшается, ведь дым и горячий воздух решёткой не задерживается.

Эта конструкция проста в изготовлении и установке, но крайне важна, поскольку  помогает избежать пожара. Также она защищает трубу от засорения листьями, птичьими гнёздами и прочим мусором.

Искрогасители необходимы не только для деревянных крыш. Некоторые кровельные материалы также могут воспламеняться или пострадать от искр, например мягкая черепица, битум, полимерные материалы, ондулин.

По пожарным нормам требуется установка искрогасителя на трубу в таких случаях:

• При эксплуатации твёрдотопливных систем отопления (котлы, титаны, печи, камины).
• На постройках, которые разогреваются отопительными приборами до высоких температур (баня, сауна). Установка искрогасителя на трубу котельной обязательна.
• На крышах с деревянной несущей системой или кровельными материалами, которые легко воспламеняются.

Виды искрогасителей на дымоход

Простейшие модификации, изготовление которых не займёт много времени и средств:

• Искрогаситель со стенками из сетки или металлических прутьев. К нему дополнительно устанавливают крышку-дефлектор.
• Искротушитель в виде сетчатой крышки для дымохода.

Выбирая тип конструкции из всех возможных вариантов, учитывают необходимую силу тяги и вид топлива. Искрогаситель в виде сетки, забиваясь сажей, снижает тягу. Дефлектор типа Цаги, наоборот, усиливает.

Чтобы сэкономить, не обязательно покупать фабричную модель. Каждому хозяину под силу сделать и установить искрогаситель своими руками.

Простейший способ изготовления дефлектора типа Цаги, не требующий сложных инструментов и дорогостоящих материалов:

1. Приобрести металлическую сетку с ячейкой 3–5 мм. Более густая быстро забьётся сажей и пылью и перестанет свободно пропускать дым. Предпочтительна сетки жёсткого типа, она не деформируется от высокой температуры.
2. Подготовить отрезок трубы нужного диаметра.
3. Вырезать из сетки прямоугольник, длиной чуть больше, чем окружность трубы.
4. Обернуть сеткой трубу с нахлёстом в пару сантиметров, сделав кожух из сетки. Прихватить сваркой края и закрепить его на отрезке трубы.
5. Из тонколистовой стали соорудить конус, края которого будут выходить за решётчатый фильтр.
6. Установить конус выше сетки, на каркас из металлических прутиков, чтобы между сеткой и грибком было некоторое расстояние.
7. Готовый сетчатый фильтр с дефлектором устанавливается на дымоход и закрепляется.

Металлическую сетку легче согнуть, если постукивать по ней молотком. Этим снимается напряжение с металла, и он становится податливым для деформации.

Лист нержавейки или алюмоцинка (толщиной 0,5–1 см), жёсткая металлическая сетка, отрезки стальной проволоки, стальные заклёпки, ножницы для резки металла, струбцины, болгарка, сварочный аппарат, линейка, карандаш.

Ещё один вариант, как сделать искрогаситель на трубу бани своими руками:

• Произвести точные замеры диаметра отверстия дымохода
• Нарисовать чертеж будущих деталей
• По чертежу сделать макеты из картона, по ним вырезать металлические детали
• Установить металлические прутики
• Сварить места соединения деталей
• Выступы зачистить болгаркой
• Дополнительно зафиксировать части конструкции стальными заклёпками
• Установить собранный искрогаситель на дымоход
• Проверить надёжность фиксации

Нюансы установки своими руками и эксплуатации

Для правильной установки искротушителя, диаметр его входной трубы делается в соответствии с диаметром дымоходной трубы. Простейший вариант монтажа – когда дефлектор просто плотно вставляется в дымоход. Но надёжнее закрепить его саморезами или болтами.

Конструкция искротушителя требует регулярной очистки от копоти и сажи, поэтому она делается съёмной, приваривать к дымоходу нельзя.

Для качественной работы искрогасители нужно регулярно очищать от мусора, копоти и сажи. Иначе свободный выход продуктов горения затруднится.

Делаем искрогаситель самостоятельно

Правильный искроулавливатель можно сделать из алюмоцинка или нержавеющей стали своими руками. Для начала необходимо выбрать конструкцию и нарисовать эскиз, чертеж, зная диаметр дымохода на который будет установлен искрогаситель.

Инструкция по сборке на примере дефлектора Цаги, состоящего из:

• Насадки на трубу;
• Обечайки;
• Колпаковой крышки;
• Фартука для сбора искр.

Пошаговый процесс сборки:

• Центральную часть можно отрезать от трубы большего диаметра, которая будет одеваться на дымоход в виде насадки.
• Ее верхнюю часть раскатывают до конусообразной формы приблизительно до середины обечайки.
• При помощи заклепок крепят металлические пластины к кожуху. Этот кожух вырезается ножницами по металлу и одевается на дымоход.
• Предпочтительно сделать фартук под кожухом на расстоянии 60 мм, который будет служить для улавливания падающих искр и препятствовать их распространению по кровле.
• Фартук закрепляется точечной сваркой и крепится в виде воронки. Для более плотной состыковки на трубе необходимо сделать углубление, в дальнейшем, после закрепления фартука, этот стык обрабатывается герметиком.
• На фартуке также необходимо прокатать ребра жесткости и сделать отверстия для слива.
• Верхнюю часть обечайки закрывают насадкой, на несколько десятков мм меньше диаметра трубы. Крепеж осуществляют заклепками из нержавейки.
• Высота и ширина дефлектора будет зависеть от диаметра трубы дымохода. Например, если диаметр трубы дымохода равен 120 мм, соответственно высота дефлектора будет равна 144 мм, а его ширина 240. Для дымохода диаметром 140 мм, значения дефлектора несколько изменяться – 168 мм и 280 мм.Для надежного закрепления двух металлических частей, необходимо на месте их нахлеста высверлить отверстия нужного диаметра. Вставить в них заклепки, затем, воспользовавшись заклепочником, захватить шляпки заклепок и плавно сжать.
• Для пущей надежности необходимо закрепить конструкцию дополнительными ребрами жесткости.

Инструкция по монтажу искрогасителя с металлической сеткой

• Нарисовать эскиз будущей конструкции.
• Обернуть дымоход внахлест 10 – 15 мм сеткой из нержавеющей стали и отрезать.
• На место нахлеста приложить полосу металла с выступом от оголовка трубы на 30 – 50 мм.
• Затем заклепками закрепить сетку к трубе, после чего полосу оцинкованного металла прикрепить к сетке.
• Для изготовления зонта-дефлектора на листе из оцинкованного металла необходимо вырезать круг, диаметр которого будет больше диаметра искроулавливателя.
• На круге отметить угол в 20 градусов и вырезать этот сектор.
• Оставшуюся часть заготовки свернуть в виде «кулька».
• Стороны «кулька» закрепить внахлест клепками.
• Теперь остается соединить зонт и свернутую в цилиндр сетку с прикрепленными к ней тремя полосами оцинкованного металла. Соединение между двумя основными частями искрогасителя производится при помощи заклепок.
• Собранная конструкция крепится на оголовке трубы дымохода хомутом подходящего диаметра, для обеспечения в дальнейшем простоты демонтажа для прочистки трубы и искроулавителя от сажи.

Монтируем дефлектор и крепим готовый искрогаситель

• Из листа металла вырежем окружность и согнем по всему периметру, в итоге получится конус с диаметром немного большим, чем диаметр основной трубы.
• Сгибы конуса закрепим клепками.
• К основанию и металлической сетке дефлектор крепится при помощи полосок из металла, которые либо фиксируются заклепками, либо привариваются.
• Далее крепеж искроулавливателя осуществляется с использованием болтов или саморезов.
• Также необходимо предусмотреть возможность прочистки труб, то есть демонтаж крепления должен осуществляться как можно проще.

Принцип устройства и работы искрогасителя

Что такое искры, иногда так красиво вылетающие целыми снопами из дымоходов?  Да это не что иное, как несгоревшие до конца частички твердого топлива, подхваченные потоком выходящих наверх раскаленных продуктов сгорания. Иными словами – продолжающие гореть или тлеть маленькие угольки. Зрелище, да, действительно бывает красивое, но вот последствия такой «праздничной иллюминации» порой – весьма удручающие.

Хозяин бани, увидев такой «фейерверк» над своими владениями, должен не любоваться красотой, а браться за голову и незамедлительно принимать меры!

Одним словом, надо не спорить, а довести систему «банная печь + дымоход» до такого состояния, когда вылета искр из трубы не станет вообще.

Кстати, такое явление чаще всего наблюдается у печей с прямоточными дымоходами. А в особенности, если печь – самодельная простейшая, в конструкции которой не уделялось внимания созданию «лабиринта» на пути потока выходящих продуктов сгорания. В таких «закоулках» струя газов резко меняет направление, оставляя несгоревшие остатки, отбрасываемые к периферии центробежной силой. А главное – идет мощнейшая теплоотдача на стенки печи и на каменку, то есть у недогоревших остатков снижается уровень «температурной подпитки» для горения.

У правильно организованной печи дымовой поток никогда не идет напрямую. Он огибает несколько препятствий, меняя направление, отдавая по максимуму тепло и избавляясь от переносимых не договревших до конца твердых частиц .

Голубой цвет – это воздух, необходимый для горения дровяной закладки. Он проникает через поддувало и снизу через колосник поступает в зону активного горения топлива.  На входе из камеры сгорания – это уже поток газов, продуктов сгорания, тех самых, что надлежит вывести в атмосферу через дымоход.  Следует правильно понимать, что основной поиск тепла печь получает не непосредственно от пламени сгорания дров, а именно от отводимых раскаленных газов.

Они поднимаются вверх, и если находят выход к дымоходу, то сразу устремляются в него. Такое бывает у самодельных прямоточных печей-буржуек, и именно в этом случае может случаться обильное перемещение несгоревших до конца фрагментов топлива. Но у нас на схеме показано, что поток газов поднялся вверх, поделившись теплом с каменкой. Но здесь ему выхода нет, и он перенаправлен вниз, в дополнительную теплообменную камеру. И только из нее уже попадает в дымоходный канал. Каждое изменение направления – это отброшенные центробежной силой к стенкам горящие частицы. От такого контакта многие из них просто рассыпаются или, отдав тепло, гаснут. По сути, несколько таких поворотов — и у искр почти не должно оставаться шансов…

Тем не менее случается, что раскаленная печь уже не в состоянии полностью «погасить» поток недогоревших кусочков топлива. Или же конструкция печи – далека от совершенства. Значит, с искрением поможет справиться сам дымоход. Например, хорошо помогают избавиться от сильного искрения чередования вертикальных и горизонтальных участков дымохода. Принцип все тот же – резкое изменение направления и отбрасывание угольков к периферии центробежной силой — от контакта со стенками они куда быстрее тухнут. Однако, этим недопустимо увлекаться – количество и продолжительность горизонтальных участков всегда строго ограничивается. Такие трубы быстрее зарастают сажей и будут требовать частой очистки.

И вот последним рубежом, способным предотвратить разбрасывание искр из жерла трубы дымохода становится нехитрое устройство с очень понятным названием — искрогаситель.

Искрогаситель заводского производства. Подобный оголовок можно приобрести под любой размер дымоходной печи.

Как же он работает? А все очень просто – те же принципы резкого изменения направления потока газов и создание условий для максимального повышения вероятности столкновения несгоревших частиц с какой-то металлической преградой.

Именно по такому принципу устроено большинство искрогасителей. Правда, некоторые из них интегрированы еще другими полезными приспособлениями. Но и там – сохраняют свои отличительные черты.

Эксплуатация дымовых труб

Чтобы дымовой канал служил длительное время, необходимо:

• строго соблюдать правила эксплуатации дымовых труб;
• регулярно проводить профилактические осмотры;
• своевременно проводить ремонтные работы;
• постоянно ухаживать за дымоходом.

Общие правила

Безопасная эксплуатация дымовых труб возможна при соблюдении нескольких правил:

1. дымоход правильно введен в действие. После сооружения конструкции требуется произвести проверку работы оборудования, исследовать стыки на герметичность, проверить тягу;

Как проверить тягу дымохода перед его эксплуатацией

1. при топке печи, котла, камина и так далее используется качественное топливо. Если отопительный прибор работает на дровах, то рекомендуется использовать топливо с влажностью менее 25%. Желательно применять дрова из березы, дуба, клена, то есть твердых пород дерева. Не рекомендуется использование хвойных деревьев, так как они пропитаны смолой, что может вызвать дополнительное загрязнение дымохода и возникновение пожароопасной обстановки;
2. работа дымохода постоянно контролируется. Нельзя допускать сильных перепадов температурного режима, а также превышать мощность отопительного прибора;

Если печь давно не топилась, то на первом этапе рекомендуется слегка прогреть дымовой канал, в противном случае он может потрескаться и быстро прийти в непригодное состояние.

1. в короткие сроки устранять выявленные проблемы. Неисправный дымовой канал может стать причиной пожара, задымления жилого помещения, что может нанести вред не только имуществу, но и здоровью человека;

Задымление жилого помещения, негативно отражающееся на здоровье человека

1. регулярно проводить очистку дымохода от скопившейся сажи. Вредные вещества, отлагающиеся в дымовой трубе, ухудшают тягу дымохода и могут быть причиной возгорания. Очистка дымовой трубы от сажи иных веществ

Как очистить дымоход от сажи своими руками можно узнать, посмотрев видео.

Руководство по эксплуатации дымовых труб подробно описывает все процессы, рассмотренные выше (см. «Документы»).

Особенности эксплуатации кирпичных дымоходов

Кирпичный дымоход считается наиболее долговечным, особенно при правильном уходе за устройством.

На первом этапе рекомендуется правильно ввести дымоход в эксплуатацию. Для этого необходимо просушить кирпичи и кладку при небольшой температуре. То есть после постройки дымохода надо несколько раз протопить печь небольшим количеством топлива, что позволит всем составляющим равномерно просохнуть.

При эксплуатации кирпичного дымохода надо:

• следить за фундаментом, на котором установлена труба. С течением времени фундамент может разрушаться, что приводит к перекосу дымохода и, как следствие, ухудшению тяги. При выявлении трещин на фундаменте требуется произвести его реставрацию, для чего используется бетонно-цементная смесь;
• периодически производить осмотр. Правила безопасности при эксплуатации дымовых труб (приведены в разделе «Документы»), изготовленных из кирпича, рекомендуют производить осмотр оборудования не реже 1 раза в год;
• следить за состоянием оголовка, являющего окончанием дымовой трубы. Из-за большого перепада температур и воздействия атмосферных осадков оголовок быстро разрушается. Если защитная часть трубы не выполняет своих функций, то осадки попадают непосредственно в дымоход и приводят к быстрому разрушению кирпичной кладки;

Устройство для защиты дымохода от осадков и попадания посторонних предметов

прочищать дымовой канал по мере его загрязнения. Если кирпичный дымоход используется только в течение дачного сезона, то производить его очистку можно один раз в 2 – 3 года. При более частом использовании дымовой трубы (круглогодично) очистка от сажи производится 1 раз в 1 – 1,5 года.

При правильной эксплуатации и своевременном уходе кирпичный дымоход может прослужить 40 – 50 лет без капитального ремонта.

Типы дымоходов для котельных

Существует несколько типов дымоходов для котельных:

• кирпичные,
• железобетонные,
• стальные.

Кирпичные дымоходы строятся в виде конуса для обеспечения устойчивости. Нижние части обкладываются огнеупорным кирпичом с зазором между стенками для компенсации расширения материала под воздействием высоких температур.

Железобетонные конструкции достаточно прочные, но менее стойкие к коррозии. При их строительстве выполняют внутреннюю укладку для защиты от действия агрессивных газов.

В отличие от первых двух типов, труба металлическая дымовая для котельной может быть нескольких типов:

1. Классические колонные представляют собой бетонный фундамент с выходящей из него стальной трубой.
2. Усиленные фермами предназначены для использования на крупных котельных. Ферма состоит из металлических стержней, расположенных вдоль и поперек. Они соединены с анкерной корзиной, удерживающей дымоход вертикально.
3. Мачтовый тип представляет собой ствол дымохода, усиленный каркасом, прочно удерживающимся растяжками.
4. Бескаркасные предназначены для обеспечения дымоотвода в частных домах. Конструкции отличаются простотой монтажа и небольшой высотой.
5. Встроенные дымоходы оборудуют в стенах дома и усиливают кронштейнами.

В зависимости от сложности системы отопления все типы могут быть одноствольными или многоствольными.

Расчет дымовой трубы котельной

Размер трубы для котельной должен рассчитываться с учетом требований экологической безопасности, действующих в данной местности. Высота дымовой трубы должна как минимум на пять метров превышать максимальную высоту построек, находящихся в радиусе 25 метров от котельной.

Также при проектировании дымоотвода учитываются рельеф местности, метеообстановка в районе расположения котельной, используемое топливо и температура его сгорания. Определение размеров дымовой трубы котельной, работающей на естественной тяге, возможно только на основе результатов аэродинамического расчета всего газовоздушного тракта.

Чем сильнее тяга в дымовом канале, тем лучше сгорает топливо и тем выше КПД котельной

На силу тяги также влияет и диаметр дымовой трубы, поэтому так важно, чтобы он соответствовал высоте. В очень широкой трубе дым и газы не смогут подняться на большую высоту

Поэтому диаметр дымоотвода рассчитывается дополнительно на основании количества топлива, которое сгорает в топке котельной за определенный временной интервал.

Также при расчете диаметра трубы учитываются постоянные значения скорости газов, двигающихся по трубе. Для дымоходов с естественной тягой это 15-20 метров в секунду, для труб высотой менее 100 метров с искусственной тягой — 20-30 метров в секунду, для труб большей высоты — 35-40 метров в секунду.

Диаметр трубы для котельной, как правило, находится в пределах 1,2-9,6 метров.

Конструкция дымовых труб котельной

Дымовой канал может быть как расположен на отопительном оборудовании, так и стоять отдельно, примыкая к котлу или печи. Труба должна на 50 см превышать высоту крыши. Размер дымохода в сечении высчитывается относительно мощности котельной и особенностей ее конструкции.

Основными конструкционными элементами трубы являются:

• газоотводящий ствол;
• теплоизоляция;
• антикоррозионная защита;
• фундамент и опора;
• конструкция, предназначенная для ввода газоходов.

Схема устройства котельной установки современного типа

Поначалу дымовой газ попадает в скруббер, представляющий собой очистительное устройство. Здесь температура дыма снижается до 60 градусов по Цельсию. После этого, минуя абсорберы, газ очищается и только после этого происходит его выброс в окружающую среду.

Типы дымоходов

В современных котельных электростанциях используются различные виды дымоотводов. Каждый из них имеет свои особенности:

• Колонный. Состоит из внутреннего ствола, изготовленного из нержавейки и внешней обечайки. Для предотвращения образования конденсата здесь предусмотрена теплоизоляция.
• Околофасадный. Крепится к фасаду здания. Конструкция представлена в виде рамы, имеющей газоотводящие трубы. В некоторых случаях специалисты могут обойтись и без рамы, но тогда используется крепление на анкерных болтах и применяются сэндвич-трубы, внешний канал которых сделан из оцинкованной стали, внутренний — из нержавеющей, а между ними располагается уплотнитель, толщиной 6 см.

Конструкция околофасадного промышленного дымохода

• Фермовый. Может состоять как из одной, так и нескольких бетонных труб. Ферма устанавливается на анкерной корзине, закрепленной на основании. Конструкция может быть использована в сейсмоопасных районах. Для предотвращения коррозии используется окраска и грунтование.
• Мачтовый. Такая труба имеет стяжки, а потому считается более устойчивой. Антикоррозионная защита реализована здесь в виде теплоизоляционного слоя и огнеупорной эмали. Может использоваться в зонах с повышенной сейсмоопасностью.
• Самонесущие. Это трубы типа «сэндвич», которые крепятся к основанию посредством анкерных болтов. Им свойственна повышенная прочность, что позволяет конструкциям с легкостью выдерживать любые погодные условия.