Dūmvads katlu telpai: augstuma un šķērsgriezuma aprēķins saskaņā ar tehniskajiem noteikumiem

Dūmvada katlu telpai galvenā funkcija ir novadīt atmosfērā dūmgāzes no katliem un izkliedēt tās šajā telpā. Tai ir arī papildu funkcija: tam ir jārada dabiskā vilkme, kas rodas temperatūras starpības dēļ starp kurināmo un āra gaisu.

Mēs jūs iepazīstināsim ar dūmvadu kanālu veidiem, kuru klasifikācija balstās uz konstruktīvajām īpatnībām un cauruļu materiālu. Pie mums jūs uzzināsiet, kā tiek veikts ģeometrisko parametru aprēķins konkrētā piemērā. Mūsu padomi palīdzēs izlemt par dūmvada veidu un izmēriem.

Dūmvadu veidi

Lielās katlu telpās dabiskā vilkme nevar nodrošināt pilnvērtīgu degšanu, šeit to veido piespiedu kārtā ar dūmu sūkņu palīdzību. Degšanas process un tā produktu izvadīšana atmosfērā jāveic ar pēc iespējas mazāku kaitējumu videi un nedrīkst izraisīt avārijas situācijas, ko izraisa spiediena pārsniegšana kurtuvēs, kas pārsniedz normu.

Konstruktīvi caurules katlu telpām ļoti atšķiras viena no otras gan pēc nesošās konstrukcijas veida, gan pēc izgatavošanas materiāla. Pēc pirmās pazīmes izdala vairākus cauruļu tipus.

Pašnesošās katlu telpu caurules

Šādas vertikālas konstrukcijas var būt vienstobra vai daudzstobra. Tās novada sadegšanas produktus no katlu mājām un katliem.

Tos izmanto neatkarīgi no kurināmā veida, bet ievērojot dažas prasības:

1. Dūmgāzu temperatūra, kas iet caur pašnesošiem skursteņiem, nedrīkst pārsniegt 350 grādus pēc Celsija.
2. Sadegšanas produkti nedrīkst būt ķīmiski agresīvi.
3. Optimālā sniega slodze pašnesošām konstrukcijām ir 250 kg uz kv. cm, vēja slodze – 30 kg uz kv. cm II vēja rajona apstākļos.

Pašnesošo skursteni uzstāda uz jumta, bet nostiprina ēkas iekšpusē. Tās konstrukcijas īpatnības nodrošina iespēju to transportēt un montēt uz vietas, jo tā sastāv no atsevišķām sekcijām, kas ir 3-slāņu sendvičcaurules. Pie pamatiem būvi piestiprina, izmantojot enkurus.

Caurules iekšpusē atrodas slānis, kas izgatavots no izturīga tērauda, kas nav pakļauts sadegšanas laikā izdalīto vielu iedarbībai. Ārējais slānis aizsargā no atmosfēras ietekmēm.

Dūmvadi lielām katlu mājām visbiežāk ir pašnesoši. Tā ir būve, kas uzcelta pēc individuāla projekta un kurai ir sava infrastruktūra.

Dūmvadu konstrukciju parametriem jāatbilst normatīvajos dokumentos noteiktajām prasībām. To aprēķins balstās uz tādiem faktoriem kā katlu skaits, jauda, kurināmā veids. Obligāti jāņem vērā emisiju normas atmosfērā. Dažos gadījumos dūmvadi tiek aprīkoti ar platformu, kāpnēm, revīzijas lūku, gaismas norobežojumu.

Kolonnu dūmvadu konstrukcijas

Šāda veida caurule sastāv no ārējās apvalka no augstoglekļa tērauda un tajā ievietotiem iekšējiem stobriem dažādos diametros no nerūsējošā tērauda gāzu novadīšanai. Konstrukciju nostiprina pamatos ielietā enkurgrozā. To var būt viens vai vairāki. Lai iekšpusē neuzkrātos kondensāts, izmanto siltumizolāciju.

Kolonnu skursteņa daļa. Šeit griezumā redzams, ka iekšpusē ir izvietoti vairāki dažādu diametru stobri no nerūsējošā tērauda.

Šāda konstruktīva risinājuma priekšrocība ir ilgs ekspluatācijas laiks, iespēja pieslēgt vairākus katlus. Tērauda biezumu un marku izvēlas, ņemot vērā sadegšanas produktu temperatūru un agresivitāti.

Katra stumbra diametrs var sasniegt pusotru metru, un, ja kopējo dūmvadu plānots izmantot vairākiem katliem, nepieciešams apmēram 3 m diametrs. Lai nerastos kondensāts, stumbri tiek pārklāti ar siltumizolāciju.

Īpatnības fasādes un piefasādes dūmvadiem

Pie fasādes skursteņus uzstāda katlumājām, kas ir piebūvētas pie mājas vai iestrādātas. Tos piestiprina pie ēkas sienas, izmantojot kronšteinus. Skursteņa sastāvdaļas ir stumbri un rāmis vai enkura stiprinājumi.

Stumbram ir 3 slāņi: iekšpusē nerūsējošais tērauds, tad siltumizolācija un cinkots tērauds. Caurules ir paredzētas katlumājām, kur katli darbojas ar gāzi vai šķidro kurināmo.

Visbiežāk fasādes caurules izvieto gar ēkas ārsienu. Izvēloties tērauda marku un caurules sieniņu biezumu, tiek ņemts vērā novadāmo gāzu ķīmiskais sastāvs un to temperatūra.

Pie fasādes un fasādes caurules svaru pārnes caur papildu apakšējo pamatu un vēja slodzi caur vibrāciju izolējošiem stiprinājumiem. Šis dūmvadu veids no materiālo izmaksu viedokļa ir visekonomiskākais, jo nav nesošo konstrukciju un stipra pamata.

Modulārā sistēma, kas izmantota gāzes novadīšanas stumbru izveidē, nodrošina vieglu bojāto daļu nomaiņu.

Kopņu tipa caurules

Šāda metāla konstrukcija sastāv no caurulēm, kas nostiprinātas uz izturīgas pašnesošas ferma tipa kolonnas. Ferma savukārt ir nostiprināta enkura grozā, kas ieliets pamatā. Ferma tipa dūmvadi ir piemēroti izmantošanai reģionos ar bīstamu seismoloģisko situāciju.

Fermas tipa konstrukcijā ietilpst no 1 līdz 6 stumbriem. Kolonna ir izgatavota no cauruļu velmējuma. Profila caurulei šķērsgriezumā var būt kvadrāts vai trīsstūris. Tas ir atkarīgs no stumbru skaita.

Lai novērstu koroziju, gāzes novadītājus pārklāj ar grunti, pēc tam krāso.

Gāzu novadīšanas stumbrs ir veidots no moduļiem, kas sastāv no 3 slāņiem:

• iekšējā, kas tieši saskaras ar sadegšanas produktiem un ir izgatavots no īpašu šķiru nerūsējošā tērauda;
• 5-6 cm biezs, kas veic siltumizolācijas funkciju;
• ārējais, kas aizsargā siltumizolējošo slāni no nelabvēlīgas apkārtējās vides ietekmes.

Pretkorozijas pārklājumam izmanto krāsas, kas satur lielu cinka procentu. Atsevišķās konstrukcijās kolonnas iekšpusē var būt kāpnes un platformas, kas atvieglo apkopi. Šāda tipa cauruļu konstruktīvie elementi ir salīdzinoši viegli, un tas atvieglo gan to transportēšanu, gan montāžas darbus.

Mastu tipa dūmvadu caurules

Masta caurules centrālais elements ir atbalsta tornis – trīs vai četru mastu, pie kura piestiprināti dūmvadi. Visus konstrukcijas mezglus saliek uz pamatnes, kas ir betona spilvens, sākot no apakšas un pakāpeniski virzoties uz augšu. Montāžā izmanto kniedes savienojumu vai pašvītņojošas skrūves.

Mastveida caurules atbalsta konstrukcija ir salikta no tērauda profiliem, kas savienoti ar šķērsstieņiem un leņķiem. Ar savu pamatu kolonna balstās uz pamatiem, un to nostiprina ar enkura stiprinājumiem.

Parasti atsevišķus elementus transportē uz montāžas vietu un saliek kā konstruktoru. Šis process aizņem pavisam nedaudz laika – dažas stundas. Dūmvads pēc augstuma var sasniegt maksimāli 28,5 m. Dūmvada stabilitāti nodrošina stingrības ribas – tērauda atsaites ar šķērsgriezumu no 1,6 līdz 2 cm. Tās kompensē šķērsvirziena spēku iedarbību.

Materiāli katlu telpu cauruļu izbūvei

Sistēmas dūmu novadīšanai tiek būvētas no dažādiem materiāliem – ķieģeļa, tērauda, keramikas, polimēra. Ķieģeļu dūmvads, kas izbūvēts virs ķieģeļu krāsnīm un kamīniem, izceļas ar labu mehānisko izturību, izcilu siltumietilpību, pietiekami augstu ugunsdrošības pakāpi.

Trūkumu šīm konstrukcijām arī ir daudz, tāpēc mūsdienu būvniecībā pilnībā ķieģeļu dūmvadi sastopami arvien retāk. Normatīvie dokumenti ierobežo ķieģeļu cauruļu augstumu līdz 30-70 m, bet diametru līdz 0,6-8 m.

Uz ķieģeļu caurules sienām ar daudziem izvirzījumiem un padziļinājumiem iekšpusē, vienmēr nosēžas daudz kondensāta, kvēpu, kas satur sēra oksīdus. Pēdējie, reaģējot ar ūdeni, veido skābes, kas aktīvi iznīcina ķieģeli.

Virsmas nelīdzenumi, ejas sašaurināšanās, ko rada pakāpeniska sodrēju slāņa uzkrāšanās, kļūst par cēloni dūmu plūsmas ātruma samazinājumam un vilces apgāšanās dūmvada kanālā.

Izturīgāki pret kondensātu un ārējo faktoru iedarbību ir keramikas dūmvadi, tiem ir augsta ugunsizturība. Bet šī sistēma ir liela svara, jo iekšpusē atrodas metāla stieņi, kas tai piešķir papildu stiprību. No tā izriet prasības par obligātu atsevišķa pamata, balstu ierīkošanu, kas palielina montāžas darbietilpību un izmaksas.

Polimēra dūmu novadīšanas caurules ir piemērotas katlu mājās ar maksimālo temperatūru 250 grādi C, montējot gāzes kolonnas. Tās ir vieglas, elastīgas un izturīgas, bet aktuālas tikai gāzes iekārtām.

Ierīce dūmu novadīšanai no nerūsējošā tērauda – salikums, kas sastāv no atsevišķiem dūmvada elementiem, kas savienoti ar veidgabalu palīdzību: tējām, caurulēm, deflektoriem, tējām, atzarojumiem. Tērauda dūmvadu caurules aprīko galvenokārt gāzes katlus.

Šāda dūmvada montāža var tikt veikta arī pēc ēkas būvniecības īsos termiņos. Pastāv liels savienojošo detaļu sortiments, tāpēc caurulei var piešķirt jebkuru konfigurāciju.

Modulāro skursteni bez īpašām grūtībām var demontēt un pārvietot uz citu vietu. Konstrukcijas priekšrocība ir arī tās nelielais svars, kas ļauj iztikt bez pamatiem, izturība pret mitruma ietekmi, neliela sodrēju nogulsnēšanās uz iekšējām sienām, liels dūmgāzu caurplūdes ātrums.

Sanitāri tehniskās normas atļauj izmantot tērauda caurules skursteņu būvniecībai, kuru augstums pārsniedz 30 m, izņēmums ir iespējams tikai tad, ja diennaktī tiek patērēts mazāk par 5 t daudzpelnu kurināmā. Iemesls ir tas, ka šādu būvju kalpošanas laiks ir 10 gadi, un, ja tiek izmantots augstsēra kurināmais, tas ievērojami samazinās.

Pie šķirnēm, kuru korpuss izgatavots no tērauda sakausējuma, pieder koaksiālie skursteņi, ar kuru konstruktīvo specifiku un ekspluatācijas īpatnībām iesakām iepazīties.

Caurules parametru aprēķins

Lai noteiktu dūmu caurules augstumu un diametru katlumājai, nepieciešams veikt konstrukcijas aerodinamisko aprēķinu. Diametrs ir atkarīgs no atsevišķu katlu vai visas katlumājas jaudas.

Degvielas sadegšanu un efektīvu dūmu izvadīšanu lielā mērā ietekmē vilkme, kuras radīšanai nepieciešama pastāvīga gaisa padeve kurtuvē. To nodrošina gan dabiskā, gan mākslīgā ceļā.

Ja sistēmā ir iebūvēts dūmu sūknis, tad caurules augstumam nav izšķirošas nozīmes. Šis parametrs ir svarīgs galvenokārt kaitīgo izmešu uzskaitei atmosfērā. Lai noteiktu pašvilci, ir obligāti jāaprēķina gan caurules augstums, gan šķērsgriezums.

Caurules augstuma noteikšana pie dabiskās vilkmes

Lai radītu normālu dabisko vilkmi, jāievēro vilkmes spēka un kopējās pretestības vienādības nosacījums, kas rodas dūmgāzu kustības laikā pa katla gāzkanāliem un dūmu caurules trasi. Šādu vilkmi iespējams nodrošināt pie nelielas gāzu pretestības, ja caurules augstums nepārsniedz 60 m.

Šī shēma vienkāršos galveno caurules parametru aprēķināšanas procesu jebkuras degvielas sadegšanas produktu novadīšanai katlumājas kurtuvēs

Normatīvie dokumenti, kas reglamentē dūmu cauruļu izvietojumu un augstuma aprēķinu, ir SNiP 41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Jāņem vērā arī katla instrukcijā izklāstītie ieteikumi, jo īpaši šādas prasības:

1. No režģiem līdz caurules augšējam punktam nedrīkst būt mazāk par 5 m.
2. Virs līdzena jumta bez augstas nožogojuma caurulei jābūt paceltai vismaz 0,5 m.
3. Attiecībā pret nožogojuma un jumta kores augstumu caurulei jāpārsniedz to līmenis par 0,5 m, ja tā atrodas pusotra metra attālumā no šīm konstrukcijām.
4. Kad skurstenis atrodas 1,5 līdz 3 m attālumā no parapeta un kores, tā augšējam punktam jāsakrīt ar to augstuma līmeni.

Ja skursteņa augstums ir nepareizi aprēķināts, var rasties daudzas problēmas, un galvenā – gaisa virpuļi jeb vēja atbalsta zona. Uguns kurtuvē var nodzist stipri vēja brāzmas.

Uzstādot dūmvadu, ir jāņem vērā jumta konstrukcija, jumta seguma biezums, attālums līdz norobežojošajiem elementiem un kores, ugunsdrošības noteikumi (+)

Ugunsdrošības noteikumu ievērošana ir arī obligāts nosacījums, projektējot katlumājas cauruli. Ir nepieciešams izolēt konstrukcijas, kas pieguļ caurulei.

Lai dzirksteles no ventilācijas atverēm uz caurules neiekļūtu uz jumta, ja tas ir izgatavots no uzliesmojoša materiāla, konstrukcijas augstumu palielina par 0,5 m. Katlumājas caurulei jāatrodas vismaz 2 m attālumā no augstām ēkām un kokiem.

Caurules augstumu nosaka atkarībā no jumta konstrukcijas. Ja jumts ir daudzlīmeņu, aprēķinā ņem vērā augstuma atšķirības, bet pamats visos gadījumos ir viens – kores augstums (+)

Tā kā optimālā vilkme rodas no starpības starp kopējo izplūstošo gāzu blīvumu un ārējā gaisa stabu, kurš ir vienāds augstumā, aprēķinu veic pēc formulas:

Dūmvada augstumu patstāvīgi aprēķina pēc šīs formulas. Visas vērtības var ņemt no dokumentācijas, kas pievienota apkures iekārtai.

Aprēķins ir diezgan sarežģīts, labāk, ja to veic speciālisti. Parametri, kas ietekmē caurules augstumu:

1. Koeficients A raksturo reģiona meteoroloģisko situāciju.
2. Mi – dūmgāzu masa, kas laika vienībā iziet caur cauruli.
3. F – ātrums, ar kādu nosēžas sadegšanas laikā radušās daļiņas.
4. SPDKi un SFi – dažādu vielu koncentrācijas rādītāji dūmgāzē.
5. V – gāzes tilpums.
6. T – starpība starp gaisa temperatūru, kas ieplūst caurulē un izplūst no tās.

Ja katlumāja atrodas mājas piebūvē, pēdējā kļūst par šķērsli. Ir nepieciešams, lai šajā gadījumā caurules gals atrastos virs vēja atbalsta zonas. Pretējā gadījumā apkures iekārta nevarēs normāli funkcionēt.

Lai noteiktu, par cik jāpalielina caurule, atrod augstāko punktu uz mājas, caur to novelk taisni, kas veido 45 grādu leņķi ar zemes virsmu. Telpa zem šīs līnijas ir vēja atbalsta zona, un dūmvadam jāatrodas virs tās.

Caurules diametra aprēķināšana

Caurules diametra aprēķināšanai pastāv formula:

S = m/(ρr x w),

Šeit m – degvielas patēriņš 1 stundā, w – dūmgāzu kustības ātrums, ρr – gaisa blīvums darba apstākļos, to nosaka pēc formulas: pv = pBnu x 273⁄273 x tos. Kur to – ārējā gaisa temperatūra, pBnu – gaisa blīvums normālos apstākļos = 1,2932 kg/m3.

Tabula palīdzēs noteikt gaisa blīvuma ρg vērtību darba apstākļos bez sarežģītiem aprēķiniem. Lai vienkāršotu aprēķinus, dūmgāzu blīvumu pieņem vienādu ar gaisa blīvumu (+).

Pieņemsim, ka katlā stundas laikā sadeg 50 kg cietā kurināmā, tad sekundē tas būs 50 : 3600 = 0,013888 kg. Dūmgāzu kustības ātrums – 2 m/s. Pie gaisa temperatūras -4 °C gaisa blīvums ir 0,6881 kg/m³. Tad S = 0,013888 : (0,6881 x 2) = 0,010092 m² = 92 cm². Apaļajam šķērsgriezumam d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 cm.

Cilindriskā dūmvada diametru var aprēķināt arī pēc citas formulas: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), kur r – koeficients atkarībā no izmantotā kurināmā veida. Akmeņoglēm tas ir 0,03, malkai – 0,045, gāzei – 0,016, šķidrajam kurināmajam – 0,024.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video ar vizuālu demonstrāciju dūmu kanāla augstuma aprēķina procesam katlu mājas iekārtošanai:

Šeit video autors dalījās ar savu pieredzi dūmvada aprēķinā un uzstādīšanā cietā kurināmā katlam:

Vēl viens video palīdzībā projektētājam amatierim:

Nav tik svarīgi, ar kādu kurināmo darbojas katli katlu mājā. Jebkurā gadījumā neiztikt bez dūmgāzu novadīšanas sistēmas. Galvenās prasības, kurām jāatbilst dūmvada caurulēm – laba vilkme un caurlaidspēja, kā arī ievērotas ekoloģijas normas.

Vai vēlaties uzdot jautājumu par strīdīgu vai neskaidru punktu, ko sastapāt, iepazīstoties ar informāciju? Ir noderīga informācija par raksta tēmu, ar kuru vēlaties dalīties ar vietnes apmeklētājiem? Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā.