промышленные колонные и фермовые конструкции, самонесущие для котлов
Трубы дымовые котельных центрального или автономного отопления относятся к сооружениям, экстерьер которых сформировался под влиянием функциональной нагрузки конструкции. Поэтому, время от времени, владельцы таких дымоходов стремятся вмешаться в их структуру, дабы облагородить экстерьер трубы, что, в конце концов, приводит к довольно плачевным результатам.
Поэтому в этой статье мы попытаемся объяснить всем эстетам, а равно и прочим заинтересованным лицам без остро выраженного «чувства прекрасного», как оборудовать свою котельную дымоходом правильной конструкции.
Содержание
- Общие строительные нормы: схема и габариты конструкции
- Проектирование дымоходов
- Разновидности типовых конструкций дымовых труб
Общие строительные нормы: схема и габариты конструкции
Процесс обустройства дымохода начинается с изучения строительных норм, регламентирующих процесс возведения подобных объектов и их характеристики.
Согласно упомянутым нормам и бытовые, и промышленные дымовые трубы котельных состоят из следующих элементов:
- Фундамента дымохода
- Цокольной части трубы
- Ствола дымохода
Соответственно, сооружение дымохода реализуется в виде поэтапного обустройства фундамента конструкции, ее цокольной части и самого дымохода. Изменять порядок сооружения и вмешиваться в конструкцию не рекомендуется. Ведь от этого зависит функциональность системы.
Согласно СНиП (строительным нормам и правилам) общие габариты конструкции дымохода определяет высота дымовой трубы котельной. И в «промышленном» случае этот параметр должен превышать высоту самого большого здания в округе на целых 25 метров. А в «бытовом» варианте труба котельной должна превышать высоту крыши на 5 метров. Вмешиваться в эти параметры не рекомендуется – от этого изменятся все показатели системы отопления.
Более конкретные габариты дымовых труб зависят от конструкционного материала, использованного в строительстве дымохода.
Например, кирпичные трубы не могут быть менее 30 метров в высоту (предел этого показателя равен 70 метрам) и менее 60 сантиметров в диаметре (максимальный габарит сечения кирпичной трубы равен 8 метрам в диаметре).
А вот железобетонные трубы имеют куда большие габариты: их максимальная высота равна 300 метров, а максимальный диаметр – 10 м. Стальные конструкции на фоне железобетона выглядят намного скромнее. По высоте трубы из стали дотягивают только до нижней границы кирпичных аналогов – 30 метров, а по диаметру такие трубы не превышают одного метра.
Выход за пределы указанных габаритов приведет к потере жесткости трубы и затруднению процесса горения топлива.
Проектирование дымоходов
Сооружение дымохода начинается с подготовки проекта конструкции. Причем буквально все трубы дымовые для котлов любого типа проектируют по следующей схеме.
В самом начале определяется тип конструкции, который зависит от множества факторов, как-то:
- объемов сжигаемого топлива,
- высоты дымохода,
- наличия дополнительных крепежных элементов,
- расположения трубы относительно фасада.
После определения типа наступает этап расчета аэродинамики дымохода. Причем аэродинамику такой конструкции, как дымовая труба для котельной, просчитывают, исходя из среднегодовой ветровой нагрузки. Ну, а на аэродинамику дымохода влияет тяга, нагнетаемая искусственным или естественным путем.
Параллельно с аэродинамикой считают и геометрические параметры трубы – высоту и диаметр. Эти параметры зависят от вида и объемов сжигаемого топлива. Ведь через конструкцию нужно будет пропустить (а затем и рассеять по окружающему пространству) все продукты горения -газ, пепел, сажу и прочее.
Исходя из габаритов внутреннего сечения дымохода и высоты, определяется внешний диаметр и толщина стенок. Ведь труба дымовая для котельной промышленного или бытового типа должна быть прочной и устойчивой. А эти характеристики зависят от жесткости каркаса трубы, определяемой по габаритам поперечного сечения дымохода и величине аэродинамической нагрузки.
На следующем этапе выполняют оптимизацию всех характеристик дымохода.
Этот процесс возможен лишь в том случае, если дымовые трубы для котлов будут усилены дополнительными армирующими элементами (растяжками, силовыми каркасами и так далее). После всех подсчетов наступает этап визуализации расчетной части, в процессе которого изготовляются чертежи и сметная документация.
Следует заметить, что расчетный этап будет востребован и в промышленном, и в бытовом строительстве. То есть, в каких-то расчетах нуждается даже дымовая труба для газового котла индивидуального отопления.
Поэтому не пытайтесь построить дымоход самостоятельно – закажите хотя бы проект данной конструкции. Тем более что без этого проекта вашу систему индивидуального отопления не примут контролеры, уполномоченные местной службой газа.
Разновидности типовых конструкций дымовых труб
Как упоминалось выше, определяющим фактором в процессе расчета всех параметров трубы является тип конструкции дымохода. Поэтому в данной части статьи мы рассмотрим основные разновидности подобных конструкций.
И согласно сложившейся практике к типовым вариантам относятся следующие конструкции:
- Классические, дымовые колонные трубы – их можно встретить везде. И подобная распространенность объясняется очень просто – конструкция этой трубы отличается недостижимой простотой. Ведь по сути, это даже не труба, а простая колона из конструкционной стали, цоколь которой залит в фундамент.
Колонные дымовые трубы
- Усиленные, крупногабаритные фермовые дымовые трубы котельных – промышленные дымоходы такого типа украшают любой город. И не просто украшают, а обслуживают достаточно крупные тепловые энергетические станции. Такие трубы строятся на усиленном фундаменте с помощью самонесущей фермы, стыкуемой с анкерной корзиной.
- Упрощенные, бескаркасные варианты. Классический пример такого типа — самонесущая труба для котельной – дымовая одноствольная – встречается в любом населенном пункте, где отсутствует центральная система отопления. Именно такие трубы торчат из крыш и домов в ближайшем дачном поселке. И в данном случае конструкция трубы состоит из двух элементов – дымохода и боровка, соединяющего трубу с дымоходными каналами печи или камина.
- Сложные конструкции мачтового типа. Такие трубы обустраивают только в черте города. Для них характерна большая высота – иначе продукты горения опадут в близлежащих дворах. Поэтому конструкцию трубы крепят к каркасной колонне, усиленной растяжками.
- Дымоходы, как элемент фасада жилищ. Такие дымоходы встраивают в фасад строения. Чаще всего подобным образом обустраивают каминные или печные трубы. Причем роль печного фундамента и силового каркаса играет несущая стена здания. Элементы дымохода крепятся к каркасу на особые кронштейны.
И в данном случае конструкция трубы состоит из двух элементов – дымохода и боровка, соединяющего трубу с дымоходными каналами печи или камина.Кроме того, любые из вышеперечисленных конструкций могут быть и одноствольными (с одним дымоходом) и многоствольными (с несколькими дымоходами).
установка котельных труб, высота монтажа, проектирование, чертеж
Содержание:
Нормативы дымовых труб
Расчет дымовой трубы для котельной
Виды дымовых труб
Нормативно-техническая документация
Дымовые трубы котельных представляют собой вертикальные конструкции, обеспечивающие вывод в атмосферу продуктов сгорания топлива.
В небольших котельных используется естественная тяга, а в крупных приходится использовать дымовые насосы, позволяющие системе нормально функционировать. В данной статье речь пойдет о дымовых трубах котельных.
Нормативы дымовых труб
Конструктивно любая дымовая труба котельной состоит из фундамента, цоколя и ствола. Ствол изнутри защищается футеровкой, для обустройства которой используется жаростойкий кирпич.
Важный пункт, который необходимо отметить сразу – санитарные нормы и правила предусматривают прямую зависимость между высотой дымовой трубы и расходом топлива. Кроме того, должна также учитываться степень выделения золы из топлива и количество выделяемой серы.
Согласно стандартам, выход дымовой трубы должен находиться как минимум на 5 метров выше коньков всех крыш, расположенных в радиусе 25 метров от местоположения самой трубы.
Установка котельных труб должна выполняться в соответствии с определенными стандартами:
- Конструкции, выполненные из кирпича, должны иметь высоту от 30 до 70 м при диаметре, варьирующемся в пределах от 0,6 м до 8 м;
- Высота железобетонных дымовых труб может достигать 300 м, а диаметр – 10 м;
- Стальные дымовые трубы котельных, выполненные из листовой стали толщиной от 3 до 15 мм, в высоту не могут быть больше 40 м, а в диаметр – от 0,4 до 1 м.
Для металлических сооружений есть и дополнительное правило: если расход многозольного топлива не превышает 5 тонн в сутки, то высота трубы котельной может быть меньше 30 м. Несоблюдение этого правила основательно сократит срок службы дымовой трубы.
Расчет дымовой трубы для котельной
Работоспособность системы напрямую зависит от того, как было выполнено проектирование дымовых труб котельных, включающее в себя следующие действия:
- Анализ постройки;
- Аэродинамический расчет трубы и газового путепровода, расположенного в котельной;
- Подбор оптимальных размеров трубы, необходимых для ее функционирования;
- Расчет скорости движения газов в здании и сравнение полученных результатов с нормативами;
- Расчет естественной тяги в дымовой трубе;
- Проведение расчетов, определяющих прочность и стойкость конструкции;
- Расчет теплотехнических характеристик;
- Выбор типа и способа фиксации трубы;
- Отображение будущей конструкции на чертеже;
- Составление сметы.
Результаты проектирования позволяют создать максимально эффективную конструкцию, способную выполнять все возложенные на нее функции.
Расчет аэродинамических характеристик дает возможность подобрать оптимальную высоту и диаметр трубы, необходимой для работы системы. Также на этапе проектирования нужно учитывать оборудование, которое будет использоваться в котельной – от этого зависит объем и характер движения газов, способных при неверном расчет разрушить созданную конструкцию.
В котельных нередко используются дымовые насосы и наддувы, обеспечивающие подачу кислорода в систему, и в этом случае высота труба не повлияет на уровень тяги. Совсем другое дело, если дымовая труба котельной будет работать на естественной тяге – высота и диаметр трубы будут оказывать непосредственное влияние на эффективность работы системы.
Впрочем, расчет тяги необходим в любом случае: котельное оборудование выбрасывает в атмосферу немало вредных веществ, поэтому перед тем, как выполнить монтаж дымовой трубы котельной, придется предъявить экологическое обоснование.
На основании полученных данных составляется техническое задание, согласно которому осуществляется подключение газопроводов к трубе и создается чертеж дымовой трубы котельной. В техзадании также отображается информация о фундаменте конструкции и ее заземлении. Для труб нестандартных размеров придется дополнительно разрабатывать индивидуальный паспорт.
Виды дымовых труб
Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.
На сегодняшний день для котельного оборудования используются следующие виды дымовых труб:
- Колонные дымовые трубы. Такие конструкции представляют собой отдельные строения. Несущим элементом трубы в данном случае является обечайка, для производства которой используется высокоуглеродистая сталь. Вся конструкция крепится к анкерной корзине, установленной на фундаменте.
- Фермовые промышленные трубы. Для фиксации таких труб используется самонесущая ферма, установленная таким же образом, как и в предыдущем случае.
- Фасадные и околофасадные трубы. Подобные сооружения фиксируются при помощи специальных кронштейнов, закрепленных на раме, которая, в свою очередь, присоединяется к стене с использованием виброизолирующих деталей. Основной вес фасадных труб приходится на собственный фундамент.
- Бескаркасные самонесущие трубы. Этот вид труб устанавливается прямо на крыше строения и фиксируется в помещении.
- Мачтовые трубы на растяжках. Еще один вид свободностоящих сооружений, закрепленных посредством анкерной корзины, залитой в фундамент. Газопроводы мачтовых труб крепятся к опоре при помощи хомутов.
Для фиксации таких труб используется самонесущая ферма, установленная таким же образом, как и в предыдущем случае.Котельные трубы могут иметь как один, так и несколько стволов, что необходимо учитывать при проектировании и расчете будущей конструкции.
Нормативно-техническая документация
Монтаж котельных труб должен выполняться в точном соответствии с требованиями, предъявляемыми нормативными документами:
- Высота конструкции – ОНД №86;
- Степень ветровых нагрузок – СНиП №2. 01.07-85;
- Прочностные характеристики – СНиП №2-23-81;
- Показатели фундамента – СНиП №2.03.01-84 и №2.02.01-83;
- При обустройстве труб для газовых котлов используется СНиП №2-35-76;
- Для электрического котельного оборудования нужно следовать СНиП №11-01-03;
- Планируя создание бетонной дымовой трубы, необходимо отталкиваться от требования СНиП №2.03.01-84;
- В случае изготовления дымовой трубы из стали конструкция должна соответствовать требованиям СП №53-101-98 и ГОСТ 23118-99.
01.07-85;Заключение
Установка дымовой трубы котельной должна сопровождаться очень тщательным и продуманным подходом к работе. Если все этапы создания дымовой трубы были выполнены правильно, то смонтированная конструкция сможет без малейших нареканий проработать весь срок эксплуатации.
Стандартный размер трубы и таблица размеров
Таблица размеров труб 1/8–3/4 дюйма
Таблица размеров труб 1–1 1/2 дюйма
Таблица труб 2–3 дюйма
Таблица размеров труб 3 1/2–5 дюймов
Таблица размеров труб 6–10 дюймов
| Трубы 12–16 дюймов Таблица
Трубы 18–30 дюймов Таблица
|
49
147
109″
109″
120″
109″
258″
864
134″
156
156
165″
165″
188″
250″
375″Советы по успешной установке чугунного водогрейного котла – механическая втулка
Я всегда буду проповедовать, что успешная установка чугунного водогрейного котла начинается с правильного планирования. Я проработал в нефтяной компании 20 долгих лет, девять из которых я был менеджером по обслуживанию. За это время я столкнулся со многими проблемными рабочими местами. Я бы оценил проблемы с установкой и попытался выяснить, где проблемы начались. Эти знания очень помогли мне как менеджеру по обучению в U.S. Boiler Company. Теперь, после 40 лет работы в сфере отопления, я знаю, насколько важно правильное планирование установки котла для сокращения количества проблемных работ и дорогостоящих обратных вызовов. На самом деле планирование намного проще, чем вы думаете…
- Правильный размер котла. Выполните тщательный расчет тепловых потерь. Не попадайтесь в ловушку завышения размеров котла, потому что вы рассчитали его на основе размера старого котла или измерили подключенную радиационную нагрузку, и никогда не позволите заказчику уговорить вас на больший котел, чем необходимо. Сегодня, когда котлы физически меньше и имеют меньший объем воды, бойлеры больших размеров будут укорачивать цикл больше, чем когда-либо. Увеличение числа коротких циклов означает более высокое техническое обслуживание, более высокие затраты на топливо и более высокие затраты на установку.
- Следуйте Руководству по установке и эксплуатации котла. Обязательно соблюдайте один из предложенных вариантов трубопровода рядом с котлом, перечисленных в руководстве. Врезка котла не обязательно должна быть того же размера, что и трубопровод коллектора. Используйте блок-схемы для размера трубы. Вы можете использовать трубы для котла того же размера, что и отвод, или, в некоторых случаях, использовать трубы меньшего размера в зависимости от требований к потерям тепла. Когда известны тепловые потери и выбран правильный размер котла, вы можете использовать меньшие воздушные сепараторы, расширительные баки и трубопроводы. В качестве руководства по выбору размеров котла и системных трубопроводов можно использовать следующее:
Выполните тщательный расчет тепловых потерь. Не попадайтесь в ловушку завышения размеров котла, потому что вы рассчитали его на основе размера старого котла или измерили подключенную радиационную нагрузку, и никогда не позволите заказчику уговорить вас на больший котел, чем необходимо. Сегодня, когда котлы физически меньше и имеют меньший объем воды, бойлеры больших размеров будут укорачивать цикл больше, чем когда-либо. Увеличение числа коротких циклов означает более высокое техническое обслуживание, более высокие затраты на топливо и более высокие затраты на установку.
Когда известны тепловые потери и выбран правильный размер котла, вы можете использовать меньшие воздушные сепараторы, расширительные баки и трубопроводы. В качестве руководства по выбору размеров котла и системных трубопроводов можно использовать следующее:- Труба 3/4” = 40 000 BTU при 4–5 галлонах в минуту (галлонов в минуту)
- Труба 1 дюйм = 70 000 БТЕ при 7–8 галлонах в минуту
- Труба 1-1/4” = 160 000 БТЕ при 16–18 галлонов в минуту
- Байпасный трубопровод. Байпасный трубопровод кратко обсуждается в руководстве по устройствам ввода-вывода. Мы не можем продолжать устанавливать современные чугунные котлы так же, как раньше устанавливали котлы с большим объемом воды. При необходимости следует установить байпасную систему для защиты котла. Существуют варианты первичного/вторичного трубопровода и циркуляционного байпаса, оба из которых мы обсудим позже в этой статье.
Обсуждаемая в руководстве система байпаса называется «байпасом котла» и всегда устанавливается того же размера, что и подающий и обратный коллекторы.
При регулировке поток воды через котел замедляется, поэтому вода проводит в котле больше времени. Это позволяет температуре котла повышаться быстрее и снижает вероятность образования конденсата в котле. Это означает, что часть оборотной воды системы обходит котел и поступает в подачу за пределами котла. Я знаю, что ты собираешься сказать. «Ну, это охладит подаваемую воду, идущую в систему отопления дома!» Это правильно, но это не проблема. Это то, что я называю «перезагрузкой для бедных».
Система будет работать тише, а температура воды в системе будет медленно увеличиваться до тех пор, пока излучение не выделит достаточно тепла, чтобы удовлетворить термостат. Чем холоднее будет на улице, тем выше будет температура воды, подаваемой в систему. Когда размещение клапана установлено, как показано в руководстве, мы можем легко отрегулировать ΔT через котел. Проще говоря, оставьте байпасный клапан открытым и отрегулируйте поток через котел с помощью клапана, расположенного на подающей или обратной трубе ниже байпасной трубы, чтобы замедлить поток и направить больше воды через байпас.
Частично закройте один из этих клапанов и проверьте ΔT через котел. Вам понадобится минимум 20°F повышения. Если это система с большим объемом воды, например, чугунное излучение, увеличьте ΔT через котел до 35 – 40°F ΔT.
Подсказка: Если байпасная труба горячее, чем обратная, значит, поток идет в обратном направлении, и вы установили системный байпас, а не байпас котла. Следуйте инструкциям по трубопроводу в руководстве, чтобы проверить правильность установки.
- Первичный/вторичный вариант трубопровода. Первичный/вторичный трубопровод использует гидравлическое разделение, поэтому поток воды от системных насосов не влияет на расход насоса котла. Это позволяет нам уменьшить расход через котел, чтобы быстрее нагреть воду и нагреть воду до более высокой температуры, не влияя на расход в системе. Другими словами, мы можем иметь более высокий расход в системе и более низкий расход в котле. Мы по-прежнему хотим, чтобы через котел поднимался минимум на 20°F, а для систем с большим объемом воды мы хотим более высокое ΔT около 35°F – 40°F.
- Перепускной насос с регулируемой скоростью. Для наилучшей защиты котла установите байпасный насос с регулируемой скоростью и датчиком температуры. Это изменит скорость насоса для получения надлежащей температуры обратной воды. Мы предлагаем комплект байпаса с регулируемой скоростью с инструкцией для газовых водогрейных котлов. Это защитит котел в системе с большим объемом воды или в системе радиационного излучения в полу.
Краткое примечание: Меня беспокоит и является причиной приведенного выше обсуждения защиты котла от конденсации чрезмерный расход воды через котел и более медленное повышение температуры. Я испытал несколько котельных установок, где ΔT через котел меньше 20°F. На самом деле, я был свидетелем температуры ниже 8°F. Более низкие ΔT являются результатом избыточного потока, возможно, вызванного количеством или размерами циркуляционных насосов, установленных в системе. Итак, какой минимальный расход у чугунных водогрейных котлов? Посмотрите в руководстве I&O под спецификациями и найдите теплопроизводительность DOE (MBH) котла.
Например, модель 304B Series 3 имеет входную мощность 105 тыс. МБ/ч и теплопроизводительность DOE 88 тыс. МБ/ч. Разделите выход DOE на 10 000, чтобы определить максимальный расход, необходимый для котла. Если ваш поток превышает это число, ΔT будет меньше 20°F. Вы можете использовать эту гидравлическую формулу для определения скорости потока через котел.
- Избегайте коротких циклов. Короткие циклы вызваны более низким расходом воды или более высоким ΔT. Более высокое значение ΔT может означать, что циркуляционный насос слишком мал, размер котла слишком велик или клапаны не отрегулированы должным образом. Как правило, минимальный расход котла должен составлять половину (но не ограничиваться) максимального расхода котла.
Формула расхода котла:
Q/(500*ΔT) = расход
Q = теплопроизводительность DOE
Подставим в эту формулу несколько цифр. Предположим, что котел имеет ΔT 15°F. Модель 304 Series 3 (упомянутая выше) имеет теплопроизводительность DOE 88 000.
88 000/10 000 = 8 галлонов в минуту. Это максимальный расход, требуемый котлу. Разделите это пополам, чтобы получить минимальный расход котла. В этом случае это будет 4 галлона в минуту.
Теперь вернемся к формуле.
Q=88 000
ΔT = 15°F
88 000/(500 * 15) = расход
88 000/7500 = 11,7 галлонов в минуту
Максимальный расход котла должен быть почти на 4 галлона в минуту. Это говорит нам о том, что нам нужно достичь ΔT 20°F, что означает меньший расход через котел. Почему у нас много потока? Есть негабаритные насосы или много насосов. Используя байпасную или первичную/вторичную стратегию, описанную выше, мы можем легко отрегулировать поток через котел.
- Надлежащим образом удалить воздух из котла. Если котел имеет дымоход, применяются местные и федеральные правила. Может потребоваться облицовка дымохода. Если устройство является прямым или вентилируемым, производитель определяет вентиляцию в соответствии с сертификатами, полученными во время испытаний. Поскольку эта статья относится к чугунным водогрейным котлам, для котла с боковой вентиляцией требуется вентиляционная труба AL29-4C. Никакого пластика!
Поскольку эта статья относится к чугунным водогрейным котлам, для котла с боковой вентиляцией требуется вентиляционная труба AL29-4C. Никакого пластика! - Наружный воздух. Мне нравится использовать наружный воздух как можно чаще, чтобы убедиться в достаточном количестве воздуха для горения. Кроме того, меньше шансов загрязнить воздух.
- Давление газа. Проверьте давление газа на входе и давление в коллекторе (на выходе) при работающем другом газовом оборудовании. Проверьте все предохранители. Наконец, всегда выполняйте проверку сгорания.
Рон Бек является внешним техническим консультантом и менеджером по обучению в компании U.S. Boiler Company, где он работает с 1998 года. 34-летний опыт работы Рона в отопительной отрасли включает в себя продвижение по служебной лестнице в компании, занимающейся HVAC, от ученика до менеджера по обслуживанию. В настоящее время он занимается поиском решений для подрядчиков в полевых условиях.