Высота дымохода относительно конька: методика расчёта

В каждом здании, где обустроена система отопления или камин, имеется дымоход, через который продукты горения выходят наружу. Это старейший элемент конструкции дома, обеспечивающий безопасность жильцов и окружающего пространства, из-за чего к его монтажу и выбору предъявляются очень жёсткие требования. Рассмотрим типы дымоотводных каналов и схему расчёта их высоты соответственно нормативам, что, несомненно, окажется полезным при устройстве дымохода самостоятельно.

Дымоход: его функции и разновидности

Первые дымоходы появились ещё в античном мире. Они представляли собой вполне самостоятельные устройства с балками, поддерживающими трубы, которые отапливали помещения и выводили наружу дым.

С веками эволюция меняла дымоходы, но принцип их работы остался прежним. Сегодня, как и тысячи лет назад, дымоходные трубы выполняют две основные функции:

1. Выводят газы, полученные при сгорании топлива, в атмосферу. А заодно дым, сажу и гарь, которые при неверном устройстве дымоотводной трубы оседают на её стенках, затрудняя прохождение газообразных продуктов горения. Поэтому важно, чтобы внутренние стенки дымоотводных труб были максимально гладкими, без выпуклостей, вмятин и щелей.
   

   Как бы ни выглядели и ни были сложны дымоходы, главной их функцией по прежнему остаётся удаление из помещений продуктов сгорания топлива

2. Обеспечивают хорошую тягу по всему дымоотводному пути, что является гарантией результативной работы отопительных приборов и напрямую связано с высотой и толщиной дымоотводного канала.
   

   Важнейшим параметром работы дымоотводной системы является тяга, характеризующая скорость и объём движения газов по дымоходу

Различаются дымоходы по материалу, устройству, типу стенок, расположению и способу отвода продуктов сгорания. При этом вид материала, конструкция — горизонтальные, вертикальные или наклонные каналы, а также качество изготовления оказывают большое влияние на эффективность работы системы.

Виды дымоходов по материалам

Дымоотводные трубы производятся из негорючих материалов, которыми являются кирпич, твёрдые каменные породы природного происхождения, металл, керамика и асбестоцемент.

Кирпичные дымоходы

Традиционными в России считаются кирпичные дымоходы, простые и надёжные, не требующие металлоконструкций для поддержки труб, однако имеющие шероховатые стенки, на которых активно собирается копоть. Вследствие этого проход со временем становится уже, что негативно сказывается на КПД отопительной системы и её безопасности. Поэтому кирпичные дымоходы чаще других видов нуждаются в прочистке.

Кирпичная дымоотводная система состоит:

• из колпака, обычно металлического;
• откоса, шейки трубы и оголовья;
• стояка, выдры, дымовых задвижек;
• шейки для подсоединения к источнику выведения газа и распушки (разделки), предупреждающей возгорание и обеспечивающей теплоизоляцию в местах стыка трубы с конструктивными элементами перекрытий, крыши, стен.
  

  Кирпичные дымоходы нельзя выкладывать на углах и в местах пересечения стен, чтобы избежать ослабления несущих конструкций

Металлические трубы

Дымоходы из нержавеющей или чёрной стали обладают прекрасной тягой и высоким сопротивлением конденсату. Труба, лежащая в основе системы, благодаря своей гладкости препятствует скоплению сажи, в силу чего металлические устройства не требуют частой прочистки. Благодаря этому, а также модульности и долгому сроку службы с сохранением высокого КПД металлические дымоходы считаются универсальными.

Особенно хорошо зарекомендовали себя двустенные изделия, изготовленные из разных металлов или сплавов с проложенным между ними теплоизолятором, в частности, внутренняя поверхность может быть сделана из кислостойкой нержавейки, а внешняя — из лёгкого мягкого алюминия.

Видео: дымоход из нержавейки — преимущества и недостатки

Керамические каналы

Дымоотводы на основе керамических труб удобные в эксплуатации, но весьма дорогие и сложные в установке. В связи с этим особым спросом не пользуются, несмотря на то, что хорошо противостоят коррозии и отлично переносят высокие температуры — более 1000 ºC — благодаря чему имеют высший класс пожаробезопасности по сравнению с другими видами.

Коаксиальные устройства

Наиболее безопасными в применении признаны коаксиальные дымоотводные каналы из нержавейки, оцинковки, полипропилена или кислостойкой стали, изготовленные по технологии «труба в трубе», где расстояние между трубами удерживается с помощью перемычек. Они предназначены для конвекторов, газовых котлов и прочих отопительных приборов с закрытой камерой сгорания.

В отличие от обычных устройств, коаксиальные дымоходы выполняют синхронно две функции — по внешней трубе забирают с улицы необходимый для горения воздух и подают его в камеру, а через внутреннюю трубу выводят продукты сгорания. Использование коаксиальной дымоотводной конструкции намного эффективнее, экологичнее, создаёт больше комфорта домовладельцам и не требует дополнительного обустройства вентиляционных систем.

Видео: что такое коаксиальный дымоход

Полимерные и стеклянные системы

В последнее время строители нередко стали отдавать предпочтение полимерным дымоходам. Они менее жёсткие, чем, например, металлические, оттого могут принимать любую форму, что весьма ценится при возведении сложных по конфигурации зданий и крыш.

Дымоотводные системы из стекла — пока ещё большая редкость. В настоящий момент используются главным образом для каминов. Но у стеклянных устройств хорошие перспективы, поскольку они невосприимчивы к кислотам, не покрываются сажей и практически не нуждаются в обслуживании.

Видео: из чего делают лучшие дымоходы

Типы дымоходов по устройству стенок

По структуре стен выделяют два типа дымоходов:

1. Одностенные устройства — преимущественно из металлопроката толщиной до 1,0 мм, предназначенные для размещения внутри кирпичных каналов или же самостоятельно внутри зданий. Такие дымоходы недолговечны, срок службы в среднем 3–5 лет, после чего потребуется их замена. Отдельная категория одностенных дымоходов — изделия из нержавеющей стали длиной до 10 м, устанавливаемые в старых домах или в дымоотводных каналах нестандартной формы.
   

   Одностенные дымоходы существенно уменьшают образование конденсата, поскольку тонкостенные металлические вставки, вмонтированные в кирпичный канал, быстрее нагреваются и обеспечивают высокую тягу

2. Двустенные изолированные конструкции — большей частью из нержавеющей стали толщиной 0,6–1,0 мм, представляющие собой две трубы, вставленные одна в другую с проложенным между ними 20–40 мм слоем минераловатного утеплителя в зависимости от класса изделий. Разновидностью двустенных дымоходов являются комбинированные устройства с внутренней керамической трубой и наружной металлической. Дымоходы-сэндвичи устанавливают снаружи здания. Они выдерживают температуру до 600 ºC, что даёт возможность использовать двустенные трубы для обустройства отопительной системы в деревянных постройках.
   

   Двустенные дымоходы пользуются большим спросом благодаря тому, что делают работу отопительной системы более экономной, безопасной и малозатратной

Видео: сэндвич-дымоход своими руками

Помимо материалов и строения стенок, дымоходы отличаются:

1. По сечению труб — овальные, многоугольные, а в современных интерьерах и экстерьерах большей частью круглые.
   

   Круглые дымоходы более предпочтительны, поскольку не создают препятствий дымовому потоку в виде турбулентных завихрений, что характерно для квадратных и прямоугольных каналов

2. По расположению — наружные системы и внутренние.
   

   Сегодня всё популярнее становятся внешние дымоходы, особенно когда новая система отопления монтируется в уже построенном доме

3. По установке относительно печи — стенные, обустроенные в стенах во время их кладки или заливки. Насадные, размещённые над печью или на перекрыше печи и коренные каналы в виде отдельно стоящих от печи стояков — самая дорогая конструкция, требующая закладки отдельного фундамента.
   

   Конструкция дымохода зависит от вида печи, места её нахождения и особенностей здания, в котором она расположена

4. По способу отвода топливных газов — бесканальные системы, однооборотные и многооборотные.
   

   На практике применяют как бесканальные, так и канальные системы дымоходов, которые подразделяются на одно- и многооборотные

Видео: как лучше ставить дымоход — по прямой, через крышу, по стене

Что влияет на высоту дымохода

Стабильная работа дымохода обеспечивается правильным подбором его высоты, на что влияют следующие ключевые факторы:

• форма кровельной конструкции — скатная или плоская;
• вид укрывного материала и угол наклона;
  

  Для скатных крыш высоту дымохода рассчитывают согласно нормативам, а также в зависимости от расстояния до конька, вида укрывного материала и покатости скатов

• сечение трубы;
• отдаление дымохода от конькового ребра крыши;
  

  При недостаточной высоте дымовой трубы из-за сильных ветров часто происходит опрокидывание тяги

• атмосферные явления и наличие загораживающих барьеров поблизости.
  

  На величину тяги влияет высота дымохода, его отдаление от конька и сечение, а также климатические факторы — давление, влажность, направление и сила воздушных потоков

Для ускоренного вывода топочных газов, казалось бы, сечение труб нужно делать бóльшим, что не всегда соответствует истине. Чем значительнее внутренний профиль, тем скорее остывает поднимающийся тёплый воздух, выделяя излишний конденсат, отрицательно влияющий на качество тяги.

Можно, конечно же, увеличить высоту дымохода, уменьшив при этом сечение. Это допускается, но не всегда эффективно, поскольку одновременно увеличится поступление снизу холодных воздушных потоков, из-за чего понадобится больший расход топлива и время для прогрева котла. Поэтому сечение дымоотводной трубы подбирается индивидуально для каждого конкретного случая в тесной взаимосвязи с высотой установки трубы, габаритами топки и мощностью источника обогрева.

Сечение дымоотводной трубы должно быть не меньше размера поддувального отверстия.

Для скатных конструкций существуют рекомендации по согласованию высоты дымоотводных труб и длины отводного канала, прописанные в сборнике правил 7.13130.2009 и нормативах 41–01–2003, а также в инструкциях производителей отопительных печей:

• чтобы обеспечить естественное движение топочных газов вверх, минимальное расстояние от колосниковой решётки до выходного отверстия на крышу должно составлять 5 м, иначе обустраивать дымоотводной канал в намеченном месте нельзя;
• оголовок дымоотводной трубы обязательно должен быть выше кровельного покрытия минимум на 0,5 м;
• при удалении дымохода от конька до 1,5 м дымоотводная труба должна подниматься над коньком не меньше чем на 0,5–0,55 м;
• если дымоход расположен от конькового хребта на отдалении 1,5–3,0 м, то минимальная высота трубы должна проходить на уровне конька или ограждающей конструкции по краю крыши;
• когда труба удалена от конька больее чем на 3 м, рассчитывают графически или математически предельно допустимую линию, ниже которой опускать трубу не рекомендуется, но в любом случае минимальное расположение верхнего среза трубы должно находиться пониже линии конька на 10º;
  

  Все нормы для оптимального определения высоты дымохода относительно конька прописаны в нормативных актах и в инструкциях производителей отопительных приборов

• если по соседству присутствуют высотные строения или деревья, дымоотводную трубу выводят выше этих объектов;
  

  Если рядом с домом располагаются более высокие объекты — здания или деревья — дымовая труба должна быть выше их

• вентканалы, расположенные рядом с дымоходом, должны по высоте быть вровень с дымоотводной трубой.

Нормативами также оговариваются условия обустройства дымовых каналов, в частности, их расположение на крыше и крепление:

• размещать дымовые трубы вблизи слуховых или мансардных окон не рекомендовано, чтобы ветровые потоки не закидывали топочные газы и копоть обратно в помещение;
• оборудовать дымоотводные каналы в ендовах нежелательно, дабы предупредить образование снегового кармана;
• следует избегать слишком жёсткого крепления внешней части дымохода с элементами кровли и стропильной системы, иначе при возможном повреждении наружного участка порывистыми ветрами нарушится и конструкция крыши.
  

  Закрепление дымохода на кровле не должно быть жёстким, чтобы нарушение целостности крыши и возможное разрушение отводного канала не привело к возгоранию

Ещё одно важное условие, влияющее на безопасную работу отопительной системы — дымоход следует оборудовать только с наветренной стороны относительно господствующих ветров, особенно если он расположен далеко от конькового хребта и его высота не превышает конёк. Но не всегда можно точно определить розу ветров, поэтому дымоходы, независимо от их вида и конструкции, всё чаще стали оснащать дефлекторами, которые выполняют несколько практичных функций:

• украшают дымоход и придают конструкции завершённый вид;
  

  Установка дефлектора на дымоход украшает и делает презентабельным внешний вид всего здания

• отводят при любом направлении ветер в сторону, обеспечивая при этом эффективное удаление продуктов сгорания.
  

  Дефлектор на дымоход позволяет стабилизировать тягу и улучшить КПД печи или котла

К тому же дефлекторы с дополнительными вставками и искроуловителями предохраняют дымовую трубу от осадков и мусора, а также защищают кровельное покрытие от возгорания из-за выпавшей случайно из дымохода искры.

Видео: дефлектор на дымоход

Неправильный выбор дымовой трубы или места для установки, а также ошибки при расчёте её высоты снижают аэродинамические свойства дымоотводной системы и грозят серьёзными проблемами. Самое страшное — создание обратной тяги — заполнение подкровельного пространства и жилых помещений продуктами горения с тяжкими последствиями. Оттого к расчёту высоты дымохода нужно отнестись со всей серьёзностью.

Методика расчёта высоты дымохода

Самым результативным местоположением дымоотводов считается максимальное их приближение к области конька, что обеспечивает необходимую длину самого канала и низкие затраты на его обустройство. Однако не всегда это целесообразно или возможно, оттого рассмотрим методику расчёта предельно допустимой минимальной высоты дымоотвода при удалении его от конька на определённый промежуток.

Когда интервал между дымоотводной трубой и коньковым хребтом ≤ 1,5 м, поступают элементарно:

1. На схеме кровли в любом масштабе в месте выхода трубы проводят параллельно горизонту линию.
2. От неё в том же масштабе в зоне пересечения трубы с крышей откладывают вверх 0,5 м и через полученную точку вновь проводят горизонтальный контур, который указывает, где должно находиться начало внешней части дымохода.

Ещё легче найти рубеж высоты при отдалении дымохода от конька на промежуток > 1,5 м, но < 3,0 м. В таком случае просто проводят на схеме горизонтальную линию по вершине конька, которая указывает минимальную высоту наружного участка дымовой трубы для этой крыши.

А вот при удалении дымового канала от конькового ребра более чем на 3,0 м используют два метода расчёта: графический на основе геометрических построений и математический.

Графический способ расчёта

Высоту дымохода определяют в следующем порядке:

1. На сделанном эскизе дома прочерчивают две осевые линии — по коньку и предполагаемому месту выхода трубы.
2. Соединяют контуры между собой по вершине конька, а затем от вновь полученной горизонтальной линии с помощью транспортира откладывают вниз угол в 10º и соединяют его с осевой линией дымоотводной трубы.
3. Полученная точка пересечения указывает допустимо минимальную высоту дымохода.
4. Преобразуют величину из масштабной в реальную. А затем проверяют полученное значение на соответствие нормативным требованиям.
5. При необходимости место выхода дымоотводной трубы корректируют, передвигая ось дымохода горизонтально вправо или влево.
   

   Имея простую схему кровли, можно графически определить, какая высота дымоотводной трубы над крышей будет самой подходящей

Математический алгоритм расчёта

При математическом способе действуют в такой последовательности:

1. Вычерчивают схему фронтона в удобном масштабе, обычно 1:100, то есть 1 см = 1 м.
2. Измеряют промежуток между осью запланированного выхода трубы и центром конька.
3. Проводят через ось конька горизонтальную линию и транспортиром откладывают от неё угол в 10º — регламентированный нормативами уклон относительно горизонта. В результате получили прямоугольный треугольник с катетами a, b и углом α.
4. По теореме Пифагора находят значение катета a = b х tgα, указывающее расстояние, на которое дымоотводная труба должна быть ниже уровня конька.
5. Замеряют высоту дома по центру конька вместе со стенами и вычитают из неё значение катета a, определяя, таким образом, величину дымоотводного канала.
6. Переводят полученное число в натуральный формат, и если оно соответствует нормативам — не менее 5 м, следовательно место выхода дымохода выбрано правильно. В ином случае придётся пробным путём подыскивать удачный вариант, перемещая ось трубы ближе или дальше к зоне конька.
   

   При математическом расчёте высоты дымохода придётся воспользоваться тригонометрическими формулами или онлайн-калькулятором

Видео: как рассчитать необходимую высоту дымохода

Однако для безупречного проекта по монтажу отопительной системы одних только расчётов высоты отводной трубы касательно конька недостаточно, поскольку расположение дымохода и высота его наружного участка также зависят от дополнительных параметров, которые нужно учитывать:

• планировка дома, этажность и используемые для строительства материалы;
  

  При сооружении отопительной системы в доме необходимо учитывать планировку, этажность, материал и размеры ограждающих конструкций

• тип дымохода — насадные конструкции меньше других видов влияют на планировку дома и расстояние между дымоходом и коньком;
  

  Чтобы огонь в печи всегда горел, а в доме было уютно и воздух чист, необходимо позаботиться о правильном выборе и устройстве дымохода

• удобство его сооружения и дальнейшего обслуживания;
  

  Обслуживание дымоходов, включая чистку, должно быть регулярным, поскольку от этого зависит эффективность естественной тяги, обеспечивающей процесс горения и удаление дымовых газов

• количество приборов, подключённых к дымоотводному каналу.
  

  При подключении твердотопливных печей, котлов, водонагревателей или каминов сечение объединённой части дымохода должно равняться сумме сечений подключаемых каналов

По нормативам один дымоход должен обслуживать единственный источник тепла. В исключительных случаях с разрешения МЧС и газовой службы допускается подключение двух теплогенераторов, но с формированием внутри канала рассечки высотой не меньше 0,5 м для газового оборудования и не менее 1,0 м для твердотопливных источников.

Видео: что нужно знать о дымоходе, чтобы избежать ошибок при его устройстве

Высота дымохода на плоской крыше

Нормативами предусматривается высота дымохода не только для скатных кровель. В частности, СП 42–101–2003 оговаривает минимальный подъём для плоских кровель — не менее 0,5 м над высокой прилегающей частью крыши, а для совмещённых конструкций — не меньше 2,0 м.

Рассчитать высоту трубы для плоской крыши можно по следующему алгоритму:

1. Моделируют конструкцию кровли в виде чертежа в удобном масштабе.
2. От карнизного свеса примыкающей скатной конструкции (при совмещённом варианте) или же просто от ближайшей верхней точки проводят линию под углом 45º до пересечения с плоским основанием.
3. От полученной линии по оси предполагаемой трубы откладывают вверх 0,5 м в том же масштабе и проводят горизонтальную линию, ниже которой высоту трубы устанавливать нельзя.
   

   Для расчёта высоты дымоотводной трубы на плоской кровле проводят линию от верхней точки до плоского основания под углом 45º

4. Переводят масштабные значения в реальные величины и монтируют дымоотводную систему с учётом основных и дополнительных влияющих факторов.
   

   Чтобы создать лучшую тягу и предотвратить обратное задувание продуктов горения, наружная часть дымохода должна возвышаться не менее, чем на 0,5 м над плоской крышей

Приведённые выше расчёты под силу сделать самостоятельно. Но следует знать, что допустимы эти методики для обсчёта дымоотводной трубы, обслуживающей одно теплогенерирующее устройство. Тем не менее нередки случаи, когда приходится подключать к одному дымоходу несколько приборов, к примеру, камин, отопительное оборудование и газовую колонку, поскольку делать отводной канал для каждого источника нерационально и дорого. В таком случае, чтобы обеспечить стабильную работу всех устройств, расчёт совмещённого дымоотвода необходимо доверить профессионалам.