Как правильно рассчитать высоту дымовой трубы?

Печь, дающая тепло, почиталась нашими предками как живое существо со своими причудами и настроением. Треск и гул в трубах, внезапно вспыхнувшие угли, погасший в печи огонь – все это трактовалось как мистические знаки и послания. Сейчас, конечно, более популярны газовые котлы и прочее современное оборудование, но иногда необычные проблемы, возникающие в отопительных системах, возвращают нас к мысли о воздействии нечистой силы. Но, конечно же, решение этих проблем лежит в плоскости физики и математики, а не эзотерики. Если печь очень сложно разжечь по утрам, если дым часто выходит обратно в помещение – дело, возможно, в неправильно рассчитанных параметрах трубы.

Зачем вообще нужна дымовая труба?

Горячий воздух, равно как и любой другой газ, имеет меньшую плотность, чем холодный, а значит, давление в трубе и за ее пределами будет отличаться. Разность давлений приводит к активному движению газов, возникает тяга. Она обеспечивает приток холодного воздуха к печи и быстрое удаление продуктов горения из дымохода. Сила тяги зависит от перепада высот – от точки входа воздуха в печь до точки выхода дыма. Таким образом, назначение дымовой трубы – увеличение естественной тяги и улучшение теплоотдачи печи.

Рассмотрим еще один важный фактор – аэродинамику. Лучший друг естественной тяги – это ветер. Столкнувшись со стенкой трубы, горизонтальный поток воздуха поворачивает наверх, формируя под стенкой зону разрежения воздуха, которая всасывает в себя дым подобно пылесосу. Тяга, в результате, становится интенсивнее и ровнее. Так что, если трубу защищает от ветра какое-либо препятствие – конек крыши, стена более высокого дома, старое дерево – проблемы с печью или котлом неизбежны.

Ищем правильное место для трубы

Во время проектирования дома необходимо позаботиться о том, чтобы расположить дымоход с наветренной стороны дома. Для этого нужно проанализировать направление господствующих ветров. Если же особенности ландшафта или внутренней планировки не позволяют этого сделать, то следует расположить дымоход с подветренной стороны, но как можно ближе к коньку.

Рассчитываем ее высоту

Общая высота

Согласно СП 60.13330.2012, который пришел на смену устаревшему СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» высота дымовых труб, считая от колосниковой решетки до устья, должна составлять не менее 5 м.

Отметим, что под высотой трубы подразумевается перепад высот между выходом из отопительного прибора до верхней кромки трубы (не считая дымника или зонта). Это важно для дымоходов, имеющих наклонные и горизонтальные участки. Общая длина трубы при этом мало влияет на силу тяги.

Высота над поверхностью кровли

Плоские кровли

Вышеупомянутый нормативный документ говорит о том, что дымовая труба должна выступать как минимум на 500 мм над поверхностью плоской кровли. Что касается оптимального значения этого параметра, то здесь следует учесть, например, среднюю высоту снежного покрова в регионе строительства. Труба не должна заноситься снегом ни при каких обстоятельствах, а значит, ее высота должна превышать средний уровень снежного покрова как минимум на 500 мм. Это справочная величина, ее можно легко отыскать. Если же плоская крыша относится к классу эксплуатируемых, то зона выброса продуктов сгорания должна располагаться выше человеческого роста.

Если периметр крыши защищен парапетом, то труба должна возвышаться над ним на 1,0 метр. Если на крыше имеется вентиляционная труба, то дымоход должен быть выше нее на 500 мм или более. При этом между ними должно быть как минимум 5 метров.

Скатные кровли

• Дымовая труба должна выступать не менее чем на 500 мм над коньком скатной кровли, при условии, что она расположена от него на расстоянии менее 1,5 метров.
• Если труба расположена на расстоянии от 1,5 до 3,0 метров до конька, то она не должна быть ниже его.
• Если труба расположена на расстоянии более 3,0 метров от конька, то ее край должен быть не ниже линии, проведенной от конька под углом 10° к горизонту.

Рассмотрим на конкретных примерах

Пример №1. Пусть имеется крыша, угол наклона которой составляет 45°. От конька до оси дымохода – ровно 2 м, а значит, верх трубы должен располагаться вровень с коньком или быть чуть выше. По теореме Пифагора квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Гипотенузой в этом случае является участок ската от конька до дымохода.

Искомая высота трубы при этом составит:

2h2 = 22
h = √2
h ≈ 1,41 м.

Пример №2. Усложним ситуацию. Пусть расстояние от конька до оси дымохода составит 5 м. Значит, при расчете высоты следует учесть линию, проведенную от уровня конька под углом 10° к горизонту. Однако, тут все оказывается намного проще. Есть специальная формула, учитывающая эту поправку.

Высота трубы = высота конька – 0,17 • расстояние от конька до оси дымохода

Коэффициент 0,17 в этой формуле – тангенс угла 10°

Умножаем 5 м на 0,17 и получаем 0,85 м. Значит, наша труба должна быть на 85 см ниже конька. Зная высоту конька, найти численное значение очень легко.

Важно: расстояние от устья трубы до поверхности кровельного покрытия должно быть не менее 500 мм!

Зоны ветрового подпора

В зону ветрового подпора входит пространство, защищенное от ветра какой-либо преградой (деревом или соседним зданием). Чтобы определить ее границы необходимо провести от наивысшей точки преграды в сторону дымохода линию под углом 45°. В этой зоне горизонтальные потоки воздуха меняют свое направление, замедляются, завихряются, что негативно влияет на качество тяги. Верх дымохода должен быть выше получившейся условной линии не менее чем на 500 мм.

Важно: если высота трубы превышает 1,5 метра, то необходимо дополнительно закрепить ее на кровле с помощью растяжек.

Для того чтобы найти численное значение высоты трубы, нужно воспользоваться следующей формулой:

T = B/P + 0,5

Где:
T – искомая высота трубы;
B – высота препятствия;
P – расстояние от дымохода до препятствия.

Например, если на расстоянии 7 м от оси дымохода расположено дерево высотой 15 м, то минимальная высота трубы будет равна:

15/7 + 0,5 = 2,64 метра

Прикладная арифметика – веселое и полезное занятие, но не тогда, когда от результатов вычислений зависит жизнь и здоровье людей. Перепроверьте расчеты у специалистов, убедитесь, что монтировать дымоход будут квалифицированные мастера, и тогда вид дымка над трубой будет вызывать лишь радостные ожидания – горячего ужина и теплого вечера!