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
Что такое тяга
Процесс образования естественной тяги в дымоходе можно описать с точки зрения такой науки, как физика следующим образом:
- газы, раскаленные за счет сгорания в печи (котле) дров или их аналогов, имеют температуру около 1000ºС;
- по законам физики прогретый воздух всегда поднимается вверх;
- поднимаясь по специальной трубе (со скоростью приблизительно 2 м/с) газы создают область пониженного давления;
- давление стабилизируется за счет притока свежего воздуха, который попадает в печь (котел) через специальные поддувала, колосниковые решетки и иное аналогичное оборудование.
Движение газов при правильной тяге
Исходя из физических процессов образования естественной тяги в трубе, можно определить перечень факторов, влияющих на ее величину. К ним относятся:
- длина дымохода. В соответствии с действующими нормами длина дымоотводного канала не должна быть менее 5 м. Оптимальный показатель длины можно определить, исходя их места расположения дымохода на крыше;
Расчет длины дымохода в соответствии с его расположением
- материал, из которого изготовлен дымоход. Чтобы максимально облегчить прохождение газов, рекомендуется изготавливать дымоход из материалов с ровной внутренней поверхностью. А если это правило не соблюдено, то прибегать к периодической чистке канала для удаления сажи и иных отложений;
- наличие/отсутствие утеплителя. Если дымовой канал не утеплен с внешней стороны, то при остывании газов будет образовываться большое количество конденсата, который негативно влияет на уровень тяги;
Защита от образования конденсата
Производить утепление дымохода можно только негорючими материалами.
- сечение трубы. Именно от правильно подобранного диаметра дымовой трубы и зависит уровень тяги.
Тяга в дымоотводящем канале также обуславливается и естественными факторами:
- температурой и влажностью внутри жилого помещения;
- погодными условиями (ветер, осадки, низкая температура и так далее);
- количеством проживающих;
- периодичностью проветривания и так далее.
Как проверить наличие/отсутствие тяги? Произвести проверку уровня тяги в трубе можно при помощи зажженной спички, свечи или бумаги.
Самостоятельная проверка тяги в трубе
Естественная и принудительная тяга
Назначение газовых котлов заключается в сжигании горючего.
…
В процессе горения образуются дымовые газы. Для удаления продуктов сгорания необходимо наличие тяги.
Котлы с естественной тягой
Естественная тяга вызывает необходимость иметь дымоход для газового котла. Требования к размерам дымохода зависят от мощности агрегата. Такие котлы имеют в своей конструкции камеру сгорания открытого типа, за счет чего и подводится необходимое количество воздуха для поддержания процесса горения. Воздух берется из помещения, в котором находится котел. Для сжигания топлива в таких котлах применяются атмосферные горелки.
…
Преимущества котлов с естественной тягой:
- Простая конструкция.
- Менее зависимы от электроэнергии, чем котлы с принудительной тягой.
- Имеют более низкую цену, чем аналоги с принудительной тягой.
- Бесшумная работа агрегата.
- Полностью энергонезависимые модели могут быть исполнены только с естественной тягой.
Недостатки котлов с естественной тягой:
- Обязательное наличие дымохода, что зачастую является невозможным.
- Из-за открытой камеры сгорания происходит сжигание кислорода в помещении котельной, а также происходит частичный выброс продуктов сгорания в комнату.
- Слабая устойчивость к понижению давления в газопроводе.
Внимание! Помещение, в которой установлен котел с естественной тягой, необходимо периодически проветривать для удаления скопившегося угарного газа и подвода свежего воздуха.
Котлы с принудительной тягой
Принудительная тяга в газовых котлах обеспечивается за счет дополнительного вентилятора – дымососа. Отвод продуктов сгорания производится через трубу меньшего диаметра, поэтому отпадает необходимость в традиционном дымоходе.
На заметку. Дымососы для бытовых котлов спрятаны в корпусе самого агрегата, их работа полностью автоматизирована. Для защиты котла установлены датчики тяги. Если по какой-либо причине тяга пропадет, то котел будет немедленно остановлен.
Камера сгорания агрегатов с принудительной тягой имеет герметичную конструкцию, поэтому воздух в нее подается тоже принудительно. Газовые горелки для котлов отопления такого типа оснащены дутьевым устройством для подвода необходимого количества воздуха. Они называются дутьевые или вентиляторные горелки. Для безопасной эксплуатации устанавливается датчик тяги газового котла.
…
Коаксиальная труба
Для отвода продуктов сгорания может применяться коаксиальная труба. В ее конструкцию входит 2 трубы разного диаметра. Одна проходит внутри другой. За счет такой конструкции обеспечивается отвод дыма и подвод воздуха, что уменьшает количество необходимых отверстий в стене.
Преимущества котлов с принудительной тягой:
- Закрытая конструкция камеры сгорания безопаснее, чем открытый тип.
- Горелки устойчивы к перепадам давления газа.
- Повышенный КПД (коэффициент полезного действия) в сравнении с котлами с естественной тягой.
- Не сжигается кислород в доме.
- Возможность установки даже в квартире.
Недостатки котлов с принудительной тягой:
- Сложность конструкции.
- Повышенный уровень шума при работе.
- Энергозависимость.
- Высокая стоимость.
Независимо от вида тяги газовые котлы могут быть настенными или стационарными, двухконтурными или одноконтурными, на пропане или на метане.
Котлы с естественной тягой лучше всего применять в отдельно стоящих помещениях, так как это более безопасный вид размещения. Зачастую такой возможности нет даже в частном доме, в этом случае целесообразнее применять газовый котел с принудительной тягой.
Расчет тяги
Итак, расчет тяги – это расчет сечения дымовой трубы для газового котла, камина, печи или иного отопительного оборудования. Как рассчитать сечение? Для этого необходимо определить:
- объем газа, который будет проходить по дымовой трубе за 1 час;
- площадь сечения дымовой трубы;
- диаметр сечения.
Расчет объема газа
Для вычисления объема проходящего по дымовому каналу газа используется следующая формула:
V = B x V1 x (1 + T/273) /3600, где
В – масса топлива, сжигаемая за 1 час работы отопительного оборудования;
V1 – поправочный коэффициент, который зависит от вида используемого для обогрева топлива;
Т – температура газа, определенная на выходе из дымовой трубы.
Показатели V1 и Т можно получить из таблицы, имеющейся в ГОСТ 2127 – 47.
Таблица из ГОСТ для определения параметров расчета
Расчет площади сечения
После определения объема газов, проходящих по дымовому каналу, можно подсчитать размер сечения трубы:
S = V/W, где
V – объем, подсчитанный ранее;
W – скорость прохождения газов по дымовому каналу (данная величина постоянная и равна 2 м/с).
Определение диаметра
Следующий шаг – определение непосредственно диаметра дымовой трубы. Для этого используется следующая формула:
D = √4 * S/ π, где
S – площадь сечения дымоотводящего канала;
π – постоянная, равная 3,14.
Пример
Для примера произведем расчет по указанным формулам при следующих параметрах:
- в печи, установленной в бане, ежечасно сжигается 10 кг дров;
- температура газов на выходе из трубы составляет 130ºС.
Рассчитаем объем газов:
V = 10х10х(1+130/273)/3600 = 0,041 (м³/час)
Определим сечение дымовыводящей трубы:
S = 0,041/02 = 0,0205 (м²)
Найдем наиболее подходящий по заданным параметрам диаметр трубы:
D = √ 4 * 0,0205 / 3,14 = 0,162 (м)
Это означает, что для печи, используемой в примере, достаточно установить дымовую трубу, диаметр которой составляет 165 – 170 мм.
Как произвести расчеты и установить дымоход своими силами, смотрите на видео.
Как уходит дым
Тяга – это движение дымовых газов вверх по дымовой трубе, из области повышенного давления в область пониженного давления. В дымоходе (или просто в трубе) определенного диаметра, высотой не менее 5м., образуется разрежение, то есть образуется необходимо минимальный перепад давления между нижней частью этого дымохода и верхней, в связи, с чем воздух из нижней части, попадая в трубу, начинает уходить вверх. Это и называется тягой. Тягу можно замерить особо чувствительными приборами, либо взяв пушинку и поднеся ее к трубе. Тяга проявляется так же, как в любой местности, — чем выше мы поднимаемся, тем ниже давление.
Поэтому, если мы возьмем трубу достаточного диаметра, чтобы там мог двигаться воздух, и вытянем ее высоко вверх, мы можем сделать так, что воздух от земли будет постоянно вытекать наверх. Это будет происходить потому что вверху очень низкое давление, большое разрежение, и естественным образом воздух будет туда стремиться. А на его место будет приходить воздух с других сторон. В системе «топка (или печь) + дымоход» тяга (понятие тяги) также действует, если печь не работает. При горении дров образуется достаточно высокое давление во внутренней топочной камере и соответственно, образующиеся при горении дымовые газы, должны куда-то выходить. Все топки, печи, о которых мы говорим, сделаны таким образом, чтобы дымовые газы выходили в дымоход, который имеет определенную высоту для того, чтобы создалась тяга, для того, чтобы создалось изначальное разрежение. В топочной камере при горении, происходят физико-химические процессы с выделением тепла, газов и возникает избыточное давление. Дрова переходят из твердого состояния в газообразное, с выделением тепла. Газы начинают двигаться в дымоходе под воздействием тяги, стремятся идти из области повышенного давления в область пониженного давления. Всё действует абсолютно так же, как в природе.
Что же такое «обратная тяга»?
Обратная тяга – это движение дымовых газов из области повышенного давления в область пониженного давления, но не вверх (как мы отмечали выше), а вниз. При возникновении обратной тяги образуется, так называемая, инверсия давления, когда у нас по каким-либо причинам давление вверху выше, чем внизу. Это может возникнуть достаточно просто, если помещение герметично, стоят стеклопакеты, если помимо дымохода работает вытяжка (вытяжная вентиляция или что-то в этом роде), которая высасывает воздух из помещения и создает пониженное давление относительно окружающей местности. Поэтому, особенно на первоначальном этапе, когда еще дымоход холодный, воздух в верхней части дымохода имеет большее давление, чем в помещении, и соответственно, дым пойдет туда, куда ему легче. Многие говорят о том, что в дымоходе иногда возникает, так называемый, «холодный столб». Дымоход очень сильно остывает, в нем образуется столб холодного воздуха, который давит вниз и из-за этого возникает обратная тяга. Если в помещении нормальное давление, не пониженное, то теплый воздух в любом случае (он более легкий, чем холодный) — будет стремиться вверх, будет стремиться выходить и в дымоход.
Таким образом, если у нас нет пониженного давления в помещении, (герметичность, кухонная вытяжка легко создают пониженное давление) никакого обрушения холодного воздуха в топку не будет. Это можно, кстати, очень хорошо наблюдать. Если зимой мы начинаем топить камин (печь), перед тем, как уже растапливать, поджигаем газету и заносим ее в трубу (минуя топочную часть), и огонь не идет в помещение, какой бы ни был столб холодного воздуха, а очень хорошо огонь горит и выходит только в трубу. Это показатель того, что теплый воздух нормально стремится вверх и, если давление в помещении не пониженное, то никакого затекания холодного воздуха не будет. Когда мы растапливаем печь или камин, может возникать ситуация, что дым идёт в помещение. Образующиеся дымовые газы при первоначальной растопке еще не очень горячие, и, поднимаясь вверх соприкасаясь с холодными стенками, они очень быстро охлаждаются. Когда их температура достигает критической отметки, то при охлаждении они, естественно, устремятся вниз. Вот откуда и возникает, так называемая, обратная тяга. Для того чтобы нормализовать тягу в печи, важно правильно растапливать, понимая, какие процессы там происходят и что с этим необходимо делать.
Как же правильно собирать дымоход?
Сборные дымоходы, сэндвичи, собираются по дыму и по конденсату. Есть мнение, что правильно собирать по дыму. Объясняют тем, что дымовые газы, выходя в трубу и стремясь вверх, будут забиваться в щели, которые, возможно, останутся на стыках труб и выходить, соответственно, наружу. Есть такое мнение, что если собрать по дыму, то дым не будет выходить. Обычно в таких спорах, если была возможность поработать с действующей печью, можно предложить высверлить в любом месте дымохода отверстие для того, чтобы посмотреть, а что же будет происходить. Особенно это интересно сделать в какой-то нижней части. Отверстие можно высверлить любое, хоть сантиметр в диаметре. Что будет наблюдаться? Из этого отверстия, естественно, никакого дыма выходить не будет(если мы, конечно, не закрывали полностью дымоход сверху).
Что же важнее учесть при сборке дымохода?
Самое важное – учесть то, что в любом дымоходе возможно возникновение конденсата, особенно первоначально, когда он еще холодный и теплые дымовые газы, еще не очень горячие, поднимаются и сильно охлаждаются. На стенках может выпадать конденсат, который будет стекать вниз по трубе. Если дымоход будет собран по дыму, то конденсат, в отличие от дыма, гораздо легче может проникнуть даже в очень небольшие щели и увлажнить имеющуюся изоляцию, тем самым, ликвидируя теплоизолирующие свойства полностью, а отсюда до пожара — один шаг. Поэтому сборка модульных дымоходов должна быть только по конденсату. Дымоходы должны собираться на хороший стык, с герметиком по внутренней трубе – во-первых. Во-вторых, дымоходы сами по себе должны быть качественными, чтобы не оставалось каких-то больших щелей. Но если будут оставаться какие-то щели, то дым через них выходить не будет, а будет все наоборот. Будет подсасываться воздух, и будет возникать ситуация, которую наблюдали не раз с некачественными дымоходами — труба большая, высокая, а тяги не хватает. Вы затапливаете печь, а печь не топится, тяги практически никакой.
При этом дымоход большой, высокий и вы не понимая в чем дело, вызываете специалистов. Специалисты приезжают, смотрят. Что они могут увидеть? Когда понятно, что тяги не хватает, что это связано с устройством самого дымохода, делается очень простой ход. Дымоход накрывается сверху чем-нибудь, и смотрят, где, из каких щелей пойдет дым. Всевозможные нестыковки в дымоходе приводят к тому, что через них образуется подсос, потому что в дымоходе присутствует тяга, то есть движение из области повышенного давления в область пониженного давления. Из любой щели будет засасываться воздух внутрь дымохода. Почему? Потому что воздух будет стремиться вверх, т.к. с высотой образуется перепад давления. Поэтому, чем больше щелей, тем хуже тяга будет внизу, потому что очень много присутствует подсосов вверху. Поэтому логика тех, кто ратует за сборку по дыму, совершенно не учитывает саму суть тяги. Эта логика подразумевает только то, что огонь горит, и дым прет во все стороны. Нет. Дым идет, из области повышенного в область пониженного давления, не во все стороны, а только туда, куда ему легче. По крайней мере тем, кто хочет собирать по дыму, надо предлагать провести подобного рода эксперименты. В том числе, эксперименты с тем, чтобы намочить изоляцию и посмотреть, как будет нагреваться дымоход снаружи.
В чем измеряется тяга
Тяга измеряется в Паскалях. Норма тяги для обычной печи, камина — примерно 10 Паскаль (Па). Замеряется тяга непосредственно за дымовым патрубком, потому что в конструкции, в системе печь-дымоход, именно это место и является определяющим и показывает насколько быстро идет эвакуация дымовых газов и насколько это соответствует параметрам, то есть соотношению размеров топки печи и диаметра дымохода.
Что еще влияет на величину тяги?
В первую очередь, конечно, высота дымохода. Минимально необходимая высота – 5 метров для того, чтобы возникало естественное разрежение и начиналось движение вверх. Поэтому зависимость, в принципе, достаточно прямая. Чем выше дымоход, тем больше возникает тяга. Но эта зависимость не настолько прямая, как могло бы показаться на первый взгляд. В кирпичном дымоходе сечением примерно 140 на 140мм., при высоте более 10-12 метров, тяга уже не возрастает. Это происходит потому, что шероховатость стенок при небольшом сечении дымохода начинает преобладать с ростом высоты. Поэтому, даже, если дымоход будет высотой 15-20 метров — это уже никак не влияет на тягу. Такой вопрос достаточно регулярно возникает в связи с тем, что в каких-то домах есть каналы, которые люди хотят приспособить под дымоходы. Они могут быть очень высокие, но небольшого сечения, поэтому надо иметь в виду, что большой камин не всегда возможно подсоединить к такому дымоходу.
Факторы влияющие на тягу:
- Температура отходящих дымовых газов. Чем выше температура, тем с большей скоростью устремляются дымовые газы вверх, соответственно, возникает большая тяга.
- Прогреваемость дымохода. Чем быстрее прогревается дымоход, тем быстрее нормализуется тяга.
- Степень шероховатости дымохода, внутренних стенок. Все то, что мы говорили по поводу небольшого диаметра, можно сказать и в целом о дымоходах: чем больше шероховатые стенки, тем больше это влияет на тягу, соответственно, тяга снижается, чем более гладкие стенки, тем лучше тяга.
- Форма сечения дымохода. Круглое сечение – это идеальное; овальное, прямоугольное и так далее. Чем более сложная, замысловатая форма, тем это больше влияет на тягу, снижая ее.
Еще очень важно отметить, что большое влияние оказывает именно соотношение размеров топки, диаметра выходного патрубка и диаметра самой дымоходной трубы. При избыточной высоте предполагаемого дымохода, следует подумать о том, чтобы уменьшить сечение дымохода примерно на 10%. Прямо на топку, на дымовой патрубок, поставить переходник, например с 200-го диаметра на 180-й, и уже трубу гнать 180-ую. Это допускается многими производителями. Например, если говорить о конкретных расписывает в инструкциях к своим топкам, какого диаметра должен быть дымоход в зависимости от высоты. Например:
- высота до 3 м – диаметр 250,
- высота от 3 м до 5 м – 200,
- высота от 5 м и выше – 180 или 160.
Есть очень конкретные рекомендации. Другие производители просто допускают, что возможны изменения. Некоторые вообще не допускают. Поэтому в данном случае, лучше, конечно, руководствоваться инструкциями производителя, но и понимая процессы, происходящие в дымоходе, вырабатывать и свои рекомендации, для каждого клиента индивидуально.
Как измеряется тяга?
Необходимо затопить печь или камин и топить не менее получаса, чтобы нормализовались все процессы. Затем, предварительно проделав небольшое отверстие в трубе чуть-чуть выше дымового патрубка, вставить туда специальный датчик депримометра и производить измерение тяги. Таким образом, будет выявлено, насколько она избыточна или ее не хватает. Факторов, влияющих на тягу, на самом деле, очень много, поэтому можно остановиться, по крайней мере, еще на нескольких.
Роза ветров
Очень важный фактор, когда господствующие ветра задувают прямо в дымоход и соответственно, способствуют возникновению пониженной тяги или вообще, ее опрокидыванию. Дымоход надо ставить именно с наветренной стороны, разумеется, если определены приоритеты господствующих ветров. Ни в коем случае не с подветренной стороны, особенно если дымоход находится довольно далеко от конька и высота его не выше уровня конька. Важно смотреть, что находится на относительно недалеком расстоянии, 10-20 метров, насколько высокие рядом дома, деревья, все, что может влиять на тягу. Почему в последнее время стали все больше использовать антиветровые дефлекторы. По крайней мере, они хоть как-то компенсируют и порывы ветра, и расположение дымохода. По нормативам дымоход, который располагается в непосредственной близости от конька, выводится примерно на полметра выше конька. Если расстояние от конька от 1,5 м до 3 м, то выводится примерно в один уровень с коньком. Если расстояние более трех метров, то дальше действует формула: от горизонтали, проведенной непосредственно от конька, 10 градусов вниз. На практике всегда лучше стремиться к тому, чтобы дымоход, либо был выше конька, либо примерно в один уровень с коньком. Очень важно использовать дымоходы таким образом, чтобы один дымоход работал с одной печью. Потому что бывают случаи, когда подсоединяют два дымохода. Если есть возможность, и нет крайней необходимости, всегда важно соблюдать правило – один прибор, один дымоход.
Опрокидывание тяги
Еще один часто возникающий вопрос – это опрокидывание тяги. В каких случаях это происходит? В основном, происходит в таких ситуациях, когда дымоход довольно протяженный и холодный (в частности, например, кирпичный), а давление достаточно низкое. Поэтому даже, если соотношение размеров топки и сечения дымохода соответствуют, даже, если в помещении относительно нормальное давление, все равно может возникнуть ситуация, когда при первоначальной растопке, пламени не хватает силы и отходящие дымовые газы успевают очень сильно охладиться в дымоходе и обрушиваются вниз. Приходилось наблюдать подобные случаи, но в основном, это происходило, когда была пасмурная погода, ветер на улице и холодный остывший дымоход. Происходило таким образом, что первые минут пять огонь нормально разгорался, но потом дым начинал очень сильно валить в помещение. Это было связано с тем, что во время горения воздух из помещения забирался, и давление слегка понижалось, притока воздуха не было – это первое. А второе – что дымовые газы поднимались вверх, охлаждались, уплотнялись и, пройдя критическую точку, обрушивались вниз. Что надо иметь в виду в таких ситуациях? Конечно, очень важно правильно разжигать печи-камины. Правильная растопка, первоначально создаёт такое горение, что не даёт возникнуть обратной тяге или опрокидывания тяги. Разумеется, нужно проверять давление в помещении. Приоткрыть форточку, что очень важно при начале растопки, особенно, если помещение имеет стеклопакеты и вообще достаточно герметично. Важна подготовка дров, их правильная укладка, сушка, правильный розжиг, соблюдение некоторых иных правил, чтобы не возникало экстремальных ситуаций.
перейти к разделам
Связанные товары
Дымоход ISOKERN
Однослойная дымоходная система модулей, изготовленных из вулканической пемзы. Систем…
27.00 €
Дымоход RONDO PLUS
Трёхслойная конструкция, надёжная и безопасная Дымоходная система Schiedel Rond…
0.00 €
Aura — удалитель сажи 1 кг
Средство для чистки дымоходов концентрированный удалитель сажи Aura. Объем банки 1 кг. …
13.42 €
ecoKOM AIR — Контроллер для конвекционных каминов
Контроллер ecoKOM AIR — это современное электронное устройство с графическим жк-дисплеем, обесп…
290.00 €
Расчет размеров бытовой дымовой трубы
Важный параметр бытового устройства для отвода вредных продуктов сгорания топлива – это диаметр устья дымовой трубы, то есть размер ее верхней части. Для определения значений этого показателя не нужно выполнять сложных расчетов, достаточно учесть некоторые данные и выполнить расчеты по несложной схеме.
При известном количестве сжигаемого топлива по специальной формуле можно определить объем входящих в трубу газов.
Зная, с какой скоростью газы передвигаются по трубе, можно вычислить площадь ее сечения. А воспользовавшись формулой определения площади круга, не сложно найти наружный диаметр трубы.
Основное значение имеет мощность котла, другими словами, какое количество топлива может сгорать за час в определенном устройстве. Такие данные обязательно указывает производитель в паспорте оборудования.
Другие данные для бытовых конструкций, необходимые для выполнения расчетов, имеют примерно одинаковое значение:
- Температурные показатели входящих в трубу газов – 150-200С.
- Скорость движения газов по дымоходу – 2 м/с и более.
- Размер по высоте дымовой трубы на бытовой котельной должен быть не менее 5 метров от колосника. Эта величина контролируется Санитарными Нормами и Правилами.
- Естественный напор отводимого газа – не менее 4 Па на 1 метр.
В некоторых случаях возникает необходимость произведение расчета тяги дымовой трубы. Эта величина определяется произведением высоты сооружения на разность между плотностью воздуха и аналогичным параметром дымового газа.
Зная количество сжигаемого топлива, рассчитывается мощность котла или другого оборудования.
Принимая во внимание определенное значение теплового коэффициента, высчитывают тепловые потери трубы на 1 метр.
На основании постоянных значений и полученных результатов вычисляют значение естественного напора выходящего газа.
Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что методика расчета дымовой трубы и бытового, и промышленного назначения позволяет определить важные параметры возводимой конструкции.
