Kouřovod pro kotelnu: výpočet výšky a průřezu podle technických norem

Hlavní funkcí, kterou musí plnit dýmovod pro kotelnu, je odvádět do atmosféry spaliny z kotlů a rozptylovat je v tomto prostoru. Má také doplňkovou funkci: musí vytvářet přirozený tah, který vzniká v důsledku rozdílu teplot mezi topeništěm a venkovním prostředím.

Seznámíme vás s druhy dýmových kanálů, jejichž klasifikace se provádí na základě konstrukčních vlastností a materiálu trubek. U nás se dozvíte, jak se provádí výpočet geometrických parametrů na konkrétním příkladu. Naše rady vám pomohou rozhodnout se o typu a rozměrech dýmovodu.

Typy dýmových trubek

Ve velkých kotelnách nemůže přirozený tah zajistit dokonalé hoření, zde je vytvářen nuceně pomocí dýmových čerpadel. Proces hoření a vypouštění jeho produktů do atmosféry musí přinášet co nejméně škod životnímu prostředí a nezpůsobovat havarijní situace v důsledku vzniku tlaku v topeništích překračujícího normu.

Konstrukčně se trubky pro kotelny velmi liší jak typem nosné konstrukce, tak materiálem výroby. Podle prvního znaku se rozlišuje několik typů trubek.

Samonosné dýmové trubky kotelen

Takové vertikální konstrukce bývají jedno- nebo vícekomorové. Odvádějí spaliny z kotelen a kotlů.

Používají se nezávisle na druhu paliva, ale při dodržení některých požadavků:

1. Teplota spalin procházejících samonosnými komíny nesmí překročit 350 stupňů C.
2. Spaliny nesmí být chemicky agresivní.
3. Optimální sněhové zatížení pro samonosné konstrukce – 250 kg na cm², větrové – 30 kg na cm² v podmínkách II větrné oblasti.

Samonosný komín se instaluje na střechu a upevňuje uvnitř budovy. Jeho konstrukční vlastnosti umožňují přepravu a montáž na místě, protože se skládá z jednotlivých sekcí, které představují třívrstvé sendvičové komíny. K základu se konstrukce připevňuje pomocí kotev.

Vnitřek komínu obsahuje vrstvu z pevné oceli, která je odolná vůči látkám uvolňovaným při spalování. Vnější vrstva chrání před povětrnostními vlivy.

Komíny pro velké kotelny jsou nejčastěji samonosné. Jedná se o stavbu postavenou podle individuálního projektu a s vlastní infrastrukturou.

Parametry komínových konstrukcí musí odpovídat požadavkům uvedeným v normativních dokumentech. Jejich výpočet je založen na faktorech, jako je počet kotlů, výkon, druh paliva. Musí být zohledněny normy pro emise do ovzduší. V některých případech jsou komíny vybaveny plošinou, žebříkem, revizním poklopem a světelným zábradlím.

Sloupové dýmové konstrukce

Komín tohoto typu se skládá z vnějšího pláště z vysoce uhlíkové oceli a vložených vnitřních trubek různých průměrů z nerezové oceli pro odvod plynů. Konstrukce se upevňuje do kotevního koše zalityho do základu. Může jich být jeden nebo několik. Aby uvnitř nekondenzovala vlhkost, používá se tepelná izolace.

Část sloupového komínu. Zde je v řezu vidět, že uvnitř je umístěno několik trubek různých průměrů z nerezové oceli.

Výhodou tohoto konstrukčního řešení je dlouhá životnost a možnost připojení několika kotlů. Tloušťka oceli a její třída se volí na základě teploty a agresivity spalin.

Průměr každého kouřovodu může dosahovat až jeden a půl metru, a pokud se plánuje použít společný kouřovod pro několik kotlů, je nutný průměr kolem 3 m. Aby nedocházelo ke kondenzaci, jsou kouřovody pokryty tepelnou izolací.

Zvláštnosti dýmovodů u fasád a na fasádách

Přístěnné kouřovody se instalují pro kotelny, které jsou přistavěny k domu nebo vestavěny. Upevňují se ke zdi budovy pomocí konzol. Složkami kouřovodu jsou kouřovody a rám nebo kotevní úchyty.

Kouřovod má 3 vrstvy: uvnitř nerezová ocel, poté tepelná izolace a pozinkovaná ocel. Trubky jsou určeny pro kotelny, kde kotle pracují na plyn nebo kapalná paliva.

Nejčastěji jsou fasádní trubky umístěny podél vnější stěny budovy. Při výběru značky oceli a tloušťky stěny trubky se zohledňuje chemické složení odváděných plynů a jejich teplota.

Přístěnné a fasádní trubky přenášejí hmotnostní zatížení prostřednictvím dodatečného spodního základu a zatížení větrem prostřednictvím vibračně izolujících úchytů. Tento typ kouřovodů je z hlediska materiálových nákladů nejekonomičtější díky absenci nosných konstrukcí a pevného základu.

Modulární systém použitý při vytváření kouřovodů umožňuje snadnou výměnu poškozených částí.

Příhradové dýmové trubky

Tato kovová konstrukce se skládá z trubek upevněných na pevném samonosném sloupu příhradového typu. Příhradový sloup je dále upevněn v kotevním koši zalitém do základu. Kouřovody příhradového typu jsou vhodné pro použití v regionech s nebezpečnou seismologickou situací.

Konstrukce příhradového typu zahrnuje 1 až 6 kouřovodů. Sloup je vyroben z trubkového profilu. Profilová trubka může mít průřez čtverec nebo trojúhelník. Záleží to na počtu kouřovodů.

Pro prevenci koroze jsou kouřovody opatřeny základním nátěrem a poté natřeny.

Kouřovod pro odvod plynů je složen z modulů, které se skládají ze 3 vrstev:

• vnitřní, která je v přímém kontaktu se spalinami a je vyrobena z nerezové oceli speciálních jakostí;
• tloušťky 5-6 cm, která slouží jako tepelná izolace;
• vnější, která chrání tepelně izolační vrstvu před negativními vlivy okolního prostředí.

Pro antikorozní nátěr se používají barvy s vysokým obsahem zinku. V některých konstrukcích mohou být uvnitř sloupu žebříky a plošiny, které usnadňují údržbu. Konstrukční prvky trubek tohoto typu jsou relativně lehké, což usnadňuje jak jejich přepravu, tak montážní práce.

Stožárové dýmové trubky

Centrálním prvkem stožárové trubky je nosná věž – tří- nebo čtyřstožárová, ke které jsou připevněny kouřovody. Všechny uzly konstrukce se montují na základ v podobě betonové desky, počínaje zdola a postupně postupují nahoru. Při montáži se používá nýtový spoj nebo samořezné šrouby.

Nosná konstrukce stožárové trubky je sestavena z ocelových profilů, které jsou navzájem spojeny vzpěrami a úhelníky. Svou patkou se sloup opírá o základ a je upevněn kotevními prvky.

Obvykle se jednotlivé prvky přepraví na místo montáže a sestaví jako stavebnice. Tento proces zabere velmi málo času – několik hodin. Výška komínu může dosahovat maximálně 28,5 m. Stabilitu komínu zajišťují výztužná žebra – ocelová lana s průřezem od 1,6 do 2 cm. Kompenzují účinek příčných sil.

Materiály pro stavbu trubek kotelen

Systémy pro odvod kouře se staví z různých materiálů – cihel, oceli, keramiky, polymeru. Cihlový komín, budovaný nad cihlovými pecemi a krby, se vyznačuje dobrou mechanickou pevností, výbornou tepelnou kapacitou a poměrně vysokým stupněm požární bezpečnosti.

Nedostatků těchto konstrukcí je také mnoho, proto se v moderním stavebnictví plně cihlové komíny vyskytují stále méně. Normativní dokumenty omezují výšku cihlových trubek na 30–70 m a průměr na 0,6–8 m.

Na stěnách cihlové trubky s mnoha výstupky a prohlubněmi uvnitř se vždy usazuje mnoho kondenzátu a sazí obsahujících oxidy síry. Ty při reakci s vodou vytvářejí kyseliny, které aktivně ničí cihlu.

Nerovnosti povrchu, zúžení průchodu v důsledku postupného narůstání vrstvy sazí, jsou příčinou snížení rychlosti průchodu kouře a překlopení tahu v odvodním kouřovodu.

Odolnější vůči kondenzátu a vlivům vnějších faktorů jsou keramické komíny, mají vysokou žáruvzdornost. Tento systém má však velkou hmotnost, protože uvnitř jsou kovové tyče, které mu dodávají další pevnost. Z toho vyplývají požadavky na povinné zřízení samostatného základu a podpěr, což zvyšuje pracnost a náklady na montáž.

Polymerové odvodní kouřové trubky jsou vhodné v kotelnách s maximální teplotou 250 °C při montáži plynových ohřívačů. Jsou lehké, pružné a odolné, ale jsou relevantní pouze pro plynová zařízení.

Zařízení pro odvod kouře z nerezové oceli je sestava složená z jednotlivých prvků komínu spojených pomocí tvarovek: odboček, hrdel, deflektorů, odboček, kolen. Ocelovými komíny se vybavují zejména plynové kotle.

Montáž takového komínu může být provedena i po výstavbě budovy v krátké době. Existuje velký sortiment spojovacích dílů, takže trubce lze dát libovolnou konfiguraci.

Modulární komín lze bez větších potíží demontovat a přemístit na jiné místo. Výhodou konstrukce je i její nízká hmotnost, která umožňuje obejít se bez základů, odolnost vůči vlhkosti, malé usazování sazí na vnitřních stěnách a vysoká rychlost průchodu spalin.

Stavebně-technické normy povolují používat ocelové trubky pro stavbu komínů o výšce více než 30 m; výjimka je možná pouze v případě, že se za den spotřebuje méně než 5 t vícepopeľnatého paliva. Důvodem je, že životnost takových staveb činí 10 let, a pokud se používá vysoce sirnaté palivo, výrazně se zkracuje.

Mezi varianty, jejichž tělo je vyrobeno z ocelové slitiny, patří koaxiální komíny, s jejichž konstrukční specifikací a provozními vlastnostmi doporučujeme se seznámit.

Výpočet parametrů trubky

Pro určení výšky a průměru komína pro kotelnu je nutné provést aerodynamický výpočet konstrukce. Průměr závisí na výkonu jednotlivých kotlů nebo celé kotelny.

Na hoření paliva a efektivní odvod kouře má obrovský vliv tah, k jehož vytvoření je nutný stálý přívod vzduchu do topeniště. To je zajištěno jak přirozeným, tak umělým způsobem.

Pokud je do systému zabudováno kouřové čerpadlo, výška komína nemá rozhodující význam. Tento parametr je důležitý především pro zohlednění škodlivých emisí do atmosféry. Pro stanovení přirozeného tahu je nutný povinný výpočet jak výšky, tak průřezu komína.

Stanovení výšky trubky při přirozeném tahu

Pro vytvoření normálního přirozeného tahu je nutné splnit podmínku rovnosti tahové síly a celkového odporu, který vzniká při pohybu spalin plynovými kanály kotle a cestou komína. Takový tah lze zajistit při nízkém odporu plynu, když výška komína nepřesahuje 60 m.

Toto schéma zjednoduší proces výpočtu základních parametrů komína pro odvod spalin jakéhokoli paliva v topeništích kotelny.

Normativními dokumenty, které upravují umístění a výpočet komínů podle výšky, jsou SNiP 41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Je třeba také zohlednit doporučení uvedená v návodu k kotli, zejména následující požadavky:

1. Od roštů k hornímu bodu komína nesmí být méně než 5 m.
2. Nad plochou střechou bez vysokého zábradlí musí komín převyšovat nejméně o 0,5 m.
3. Vzhledem k výšce zábradlí a hřebene střechy musí komín převyšovat jejich úroveň o 0,5 m, pokud se nachází do jednoho a půl metru od těchto konstrukcí.
4. Když je komín vzdálen od parapetu a hřebene na vzdálenost 1,5 až 3 m, jeho horní bod se musí shodovat s jejich výškovou úrovní.

Při nesprávně vypočtené výšce komínu může vzniknout mnoho problémů a hlavní – vzdušné víry nebo oblast větrné podpory. Oheň v topeništi mohou uhasit silné poryvy větru.

Při instalaci komína je nutné zohlednit konstrukci střechy, tloušťku střešní krytiny, vzdálenost k obvodovým prvkům a hřebeni, pravidla požární bezpečnosti (+)

Dodržování pravidel požární bezpečnosti je také povinnou podmínkou při navrhování komína kotelny. Je nutné izolovat konstrukce přiléhající ke komínu.

Aby jiskry z ventilačních otvorů na komíně nedopadaly na střechu v případě, že je vyrobena z hořlavého materiálu, výška konstrukce se zvyšuje o 0,5 m. Komín kotelny musí být vzdálen od vysokých budov a stromů minimálně 2 m.

Výška komína se určuje v závislosti na konstrukci střechy. Pokud je střecha víceúrovňová, při výpočtu se zohledňují výškové rozdíly, ale základ je ve všech případech stejný – výška hřebene (+)

Vzhledem k tomu, že optimální tah vzniká díky rozdílu mezi celkovou hustotou plynů odcházejících do kouřovodu a sloupcem vzduchu venku stejné výšky, výpočet se provádí podle vzorce:

Výšku kouřovodu lze samostatně vypočítat podle tohoto vzorce. Všechny hodnoty lze převzít z dokumentace přiložené k topnému zařízení.

Výpočet je poměrně složitý, lépe jej provedou odborníci. Parametry ovlivňující výšku komína:

1. Koeficient A charakterizuje meteorologickou situaci v regionu.
2. Mi – hmotnost spalin, které procházejí komínem za jednotku času.
3. F – rychlost, jakou se usazují částice vznikající během hoření.
4. Spdki a Sfi – ukazatele koncentrace různých látek ve spalinách.
5. V – objem plynu.
6. T – rozdíl mezi teplotami vzduchu vstupujícího do komína a vystupujícího z něj.

Pokud je kotelna umístěna v přístavbě domu, ten se stává překážkou. Je nutné, aby v tomto případě byl konec komína umístěn nad zónou větrného tlaku. V opačném případě nebude topné zařízení schopno normálně fungovat.

Aby se určilo, o kolik je třeba komín prodloužit, najde se nejvyšší bod na domě a proloží se jím přímka svírající s povrchem země úhel 45 stupňů. Prostor pod touto přímkou je zónou větrného tlaku a kouřovod musí být umístěn nad ní.

Výpočet průměru trubky

Pro výpočet průměru komína existuje vzorec:

S = m/(ρr × w),

Zde m – spotřeba paliva za 1 hodinu, w – rychlost pohybu spalin, ρr – hustota vzduchu v provozních podmínkách, určuje se podle vzorce: pv = pBnu × 273⁄273 × tos. Kde to – teplota vzduchu venku, pBnu – hustota vzduchu za normálních podmínek = 1,2932 kg/m3.

Tabulka pomůže určit hodnotu hustoty vzduchu ρg v pracovních podmínkách bez provádění složitých výpočtů. Hodnota hustoty spalin se pro zjednodušení výpočtů bere jako rovna hustotě vzduchu (+)

Předpokládejme, že v kotli spálí 50 kg tuhého paliva za hodinu, pak za sekundu to bude 50 : 3600 = 0,013888 kg. Rychlost pohybu spalin je 2 m za sekundu. Při teplotě vzduchu -4 °C je hustota vzduchu 0,6881 kg na 1 m³. Potom S = 0,013888 : (0,6881 x 2) = 0,010092 m² = 92 cm². Pro kruhový průřez d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 cm.

Průměr válcového komína lze vypočítat i podle jiného vzorce: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), kde r je koeficient závislý na druhu použitého paliva. Pro uhlí je to 0,03, pro dřevo 0,045, pro plyn 0,016, pro kapalné palivo — 0,024.

Závěry a užitečné video k tématu

Video s názornou demonstrací procesu výpočtu výšky kouřovodu pro zařízení kotelny:

Zde se autor videa podělil o vlastní zkušenosti s výpočtem a montáží komína pro kotel na tuhá paliva:

Ještě jedno video na pomoc amatérskému projektantovi:

Není tak důležité, na jaké palivo pracují kotle v kotelně. V každém případě se neobejdete bez systému odvodu spalin. Hlavní požadavky, kterým musí komínové trubky odpovídat – dobrý tah a průchodnost, dodržené normy ekologie.

Chcete položit otázku ohledně sporného nebo nejasného bodu, který jste při seznamování s informacemi narazili? Máte užitečné informace k tématu článku, které byste chtěli sdílet s návštěvníky webu? Napište prosím komentáře do bloku níže.