Dimnjak za kotlovnicu: proračun visine i presjeka prema tehničkim normativima

Osnovna funkcija koju bi dimnjak za kotlovnicu trebao obavljati jest odvođenje dimnih plinova iz kotlova u atmosferu i njihovo raspršivanje u tom prostoru. Ima i dodatnu funkciju: mora stvarati prirodni propuh koji nastaje zbog razlike temperature u ložištu i vani.

Upoznat ćemo vas s vrstama dimovodnih kanala čija se klasifikacija temelji na konstrukcijskim značajkama i materijalu cijevi. Kod nas ćete saznati kako se izračunavaju geometrijski parametri na konkretnom primjeru. Naši savjeti pomoći će vam da odaberete vrstu i dimenzije dimnjaka.

Vrste dimnjaka

U velikim kotlovnicama prirodni propuh ne može osigurati potpuno izgaranje, pa se on stvara prisilno pomoću dimnih pumpi. Proces izgaranja i ispuštanje njegovih proizvoda u atmosferu mora nanositi što manje štete okolišu i ne smije uzrokovati hitne situacije uslijed pojave tlaka u ložištima koji premašuje normu.

Konstrukcijski se dimnjaci za kotlovnice međusobno jako razlikuju i po vrsti nosive konstrukcije i po materijalu izrade. Prema prvom obilježju izdvaja se nekoliko vrsta dimnjaka.

Samostojeći dimnjaci kotlovnica

Takve vertikalne konstrukcije mogu biti jednostruke ili višestruke. One odvode produkte izgaranja od kotlovnica i kotlova.

Koriste se neovisno o vrsti goriva, ali uz poštivanje određenih zahtjeva:

1. Temperatura dimnih plinova koji prolaze kroz samostojeće cijevi ne smije prelaziti 350 stupnjeva Celzijusa.
2. Produkti izgaranja ne smiju biti kemijski agresivni.
3. Optimalno opterećenje snijegom za samostojeće konstrukcije iznosi 250 kg po kvadratnom cm, a vjetrom 30 kg po kvadratnom cm u uvjetima II vjetrovitog područja.

Samostojeća cijev postavlja se na krov, a učvršćuje unutar zgrade. Njezine konstrukcijske značajke omogućuju prijevoz i montažu na licu mjesta, jer se sastoji od pojedinačnih sekcija koje predstavljaju troslojne sendvič cijevi. Na temelj se konstrukcija pričvršćuje pomoću sidara.

Unutar cijevi nalazi se sloj izrađen od čvrstog čelika otpornog na djelovanje tvari koje se oslobađaju pri izgaranju. Vanjski sloj štiti od atmosferskih utjecaja.

Dimnjaci za velike kotlovnice najčešće su samostojeći. To je građevina podignuta prema individualnom projektu i ima vlastitu infrastrukturu.

Parametri dimnih konstrukcija moraju odgovarati zahtjevima navedenim u normativnim dokumentima. Njihov proračun temelji se na čimbenicima kao što su broj kotlova, snaga, vrsta goriva. Obavezno se moraju uzeti u obzir norme za emisije u atmosferu. U nekim slučajevima dimnjaci su opremljeni platformom, ljestvama, revizijskim otvorom, svjetlosnom zaštitom.

Stupne dimne konstrukcije

Cijev ove vrste sastoji se od vanjske ljuske od visokougljičnog čelika i umetnutih unutarnjih cijevi različitih promjera od nehrđajućeg čelika za odvod plinova. Konstrukcija se učvršćuje u sidrenu košaru zalivenu u temelj. Može ih biti jedna ili više. Kako se unutar ne bi taložio kondenzat, koristi se toplinska izolacija.

Dio stupaste cijevi. Ovdje se u presjeku vidi da je unutar smješteno nekoliko cijevi različitih promjera od nehrđajućeg čelika.

Prednost takvog konstrukcijskog rješenja je dug vijek trajanja, mogućnost priključenja više kotlova. Debljina čelika i vrsta odabiru se na temelju temperature i agresivnosti produkata izgaranja.

Promjer svake cijevi može doseći jedan i pol metar, a ako se planira koristiti zajednički dimovod za više kotlova, tada je potreban promjer od oko 3 m. Kako se ne bi stvarao kondenzat, cijevi se prekrivaju toplinskom izolacijom.

Značajke prizidnih i fasadnih dimnjaka

Približnofasadni dimnjaci ugrađuju se za kotlovnice koje su dograđene uz kuću ili ugrađene u nju. Pričvršćuju se na zid zgrade pomoću nosača. Sastavni dijelovi dimnjaka su cijevi i okvir ili sidreni pričvrsnici.

Cijev ima 3 sloja: iznutra nehrđajući čelik, zatim toplinska izolacija i pocinčani čelik. Cijevi su namijenjene za kotlovnice gdje kotlovi rade na plin ili tekuće gorivo.

Fasadne cijevi najčešće se postavljaju uz vanjski zid zgrade. Pri odabiru vrste čelika i debljine stijenke cijevi uzimaju se u obzir kemijski sastav odvodnih plinova i njihova temperatura.

Približnofasadne i fasadne cijevi prenose težinsko opterećenje putem dodatnog donjeg temelja, a vjetrovno opterećenje putem vibroizolacijskih pričvrsnica. Ova vrsta dimovoda, s gledišta materijalnih troškova, najekonomičnija je zbog odsutnosti nosivih konstrukcija i čvrstog temelja.

Modularni sustav korišten pri izradi dimovodnih cijevi omogućuje laku zamjenu oštećenih dijelova.

Cijevi rešetkastog tipa

Takva metalna konstrukcija sastoji se od cijevi pričvršćenih na čvrsti samonosivi stup rešetkastog tipa. Rešetka je pak pričvršćena u sidrenu košaru zalivenu u temelj. Dimnjaci rešetkastog tipa prikladni su za uporabu u regijama s opasnim seizmološkim uvjetima.

Konstrukcija rešetkastog tipa uključuje od 1 do 6 cijevi. Stup je izrađen od cijevnog valjanog materijala. Profilna cijev može imati kvadratni ili trokutasti presjek. To ovisi o broju cijevi.

Kako bi se spriječila korozija, dimovodi se premazuju grundom, a zatim bojaju.

Cijev za odvod plinova sastavljena je od modula koji se sastoje od 3 sloja:

• unutarnjeg, koji je u izravnom kontaktu s produktima izgaranja i izrađen od nehrđajućeg čelika posebnih vrsta;
• debljine 5-6 cm, koji služi kao toplinska izolacija;
• vanjskog, koji štiti toplinskoizolacijski sloj od negativnih utjecaja okoliša.

Za antikorozivni premaz koriste se boje koje sadrže visok postotak cinka. U pojedinim konstrukcijama unutar stupa mogu biti prisutne ljestve i platforme koje olakšavaju održavanje. Konstrukcijski elementi cijevi ovog tipa relativno su lagani, što olakšava i njihov prijevoz i montažu.

Jarbolni dimnjaci

Središnji element jarbolne cijevi je potporni toranj – s tri ili četiri jarbola, na koji su pričvršćeni dimnjaci. Svi dijelovi konstrukcije sastavljaju se na podlozi u obliku betonskog jastuka, počevši odozdo i postupno se pomičući prema gore. Pri sastavljanju koristi se zakovno spajanje ili samorezni vijci.

Noseća konstrukcija jarbolnog dimnjaka sastavljena je od čeličnih profila povezanih međusobno sponama i kutnicima. Svojim postoljem stup se oslanja na temelj, a učvršćuje se sidrenim vijcima.

Obično se pojedinačni elementi prevoze na mjesto montaže i sastavljaju poput konstrukcijskog sklopa. Taj proces traje vrlo kratko – nekoliko sati. Po visini dimnjak može doseći najviše 28,5 m. Stabilnost dimnjaka osiguravaju ukrućenja – čelične zatege presjeka od 1,6 do 2 cm. One kompenziraju djelovanje poprečnih sila.

Materijali za izgradnju dimnjaka kotlovnica

Sustavi za odvod dima grade se od različitih materijala – opeke, čelika, keramike, polimera. Dimnjak od opeke, izgrađen iznad peći na opeku i kamina, odlikuje se dobrom mehaničkom čvrstoćom, izvrsnim toplinskim kapacitetom i prilično visokim stupnjem protupožarne sigurnosti.

Ni ovakve konstrukcije nemaju malo nedostataka, stoga se u suvremenoj gradnji potpuno opečni dimnjaci pojavljuju sve rjeđe. Normativni dokumenti ograničavaju visinu opečnih dimnjaka na 30–70 m, a promjer na 0,6–8 m.

Na stjenkama opečnog dimnjaka s mnogo izbočina i udubljenja iznutra, uvijek se taloži mnogo kondenzata, čađe koja sadrži sumporne okside. Potonji, reagirajući s vodom, stvaraju kiseline koje aktivno razaraju opeku.

Nepravilnosti površine, sužavanje prolaza uslijed postupnog nakupljanja sloja čađe, uzrokuju smanjenje brzine prolaska dima i prevrtanje propuha u odvodnom kanalu dimnjaka.

Otporiniji su na kondenzat i utjecaje vanjskih čimbenika keramički dimnjaci, koji imaju visoku vatrootpornost. No ovaj sustav ima veliku težinu, jer se unutar njega nalaze metalne šipke koje mu daju dodatnu čvrstoću. Otuda proizlaze zahtjevi za obveznom izgradnjom zasebnog temelja i potpora, što povećava složenost i trošak montaže.

Polimerne cijevi za odvod dima prikladne su u kotlovnicama s maksimalnom temperaturom od 250 °C, pri montaži plinskih kolona. Lagane su, fleksibilne i dugotrajne, ali su relevantne samo za plinsku opremu.

Uređaj za odvod dima od nehrđajućeg čelika – sklop koji se sastoji od pojedinačnih elemenata dimnjaka međusobno povezanih pomoću oblikovanih dijelova: T-komada, nastavaka, deflektora, koljena i odvojaka. Čeličnim dimnim cijevima opremaju se uglavnom plinski kotlovi.

Montaža takvog dimnjaka može se izvesti i nakon izgradnje zgrade u kratkom roku. Postoji veliki asortiman spojnih dijelova, stoga se cijevi može dati bilo koji oblik.

Modularni dimnjak možete bez većih poteškoća demontirati i premjestiti na drugo mjesto. Prednost konstrukcije je i njezina mala težina, što omogućuje izbjegavanje temelja, otpornost na utjecaj vlage, neznatno taloženje čađe na unutarnjim stjenkama, velika brzina prolaska dimnih plinova.

Sanitarno-tehničke norme dopuštaju upotrebu čeličnih cijevi za izgradnju dimnjaka viših od 30 m, iznimka je moguća samo ako se dnevno potroši manje od 5 tona višepepelnog goriva. Razlog je taj što vijek trajanja takvih konstrukcija iznosi 10 godina, a ako se koristi visokosumporno gorivo, on se znatno skraćuje.

Među varijantama čije je kućište izrađeno od čelične legure, spadaju koaksijalni dimnjaci, s čijom konstrukcijskom specifikom i značajkama rada preporučujemo da se upoznate.

Izračun parametara dimnjaka

Za određivanje visine i promjera dimnjaka za kotlovnicu potrebno je izvršiti aerodinamički proračun konstrukcije. Promjer ovisi o snazi pojedinih kotlova ili cijele kotlovnice.

Na izgaranje goriva i učinkovito uklanjanje dima ogroman utjecaj ima propuh, za čije je stvaranje potrebna stalna opskrba zrakom u ložište. To se osigurava kako prirodnim, tako i umjetnim putem.

Ako je u sustav ugrađen dimni ventilator, tada visina cijevi nema presudnu važnost. Ovaj parametar je važan uglavnom za uzimanje u obzir štetnih emisija u atmosferu. Za određivanje prirodnog propuha potreban je obvezan proračun i visine i presjeka cijevi.

Određivanje visine dimnjaka pri prirodnom propuhu

Kako bi se stvorio normalan prirodni propuh potrebno je ispuniti uvjet jednakosti sile propuha i ukupnog otpora koji nastaje tijekom kretanja dimnih plinova kroz plinske kanale kotla i put dimnjaka. Osigurati takav propuh moguće je pod uvjetom malog plinskog otpora, kada visina cijevi ne prelazi 60 m.

Ova shema će pojednostaviti proces izračuna glavnih parametara cijevi za odvod produkata izgaranja bilo kojeg goriva u ložištima kotlovnice

Normativni dokumenti koji reguliraju položaj i proračun dimnjaka po visini su SNiP 41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Također treba uzeti u obzir preporuke navedene u uputama za kotao, posebno sljedeće zahtjeve:

1. Od rešetke do gornje točke cijevi ne smije biti manje od 5 m.
2. Iznad ravnog krova bez visoke ograde cijev se mora uzdizati najmanje 0,5 m.
3. U odnosu na visinu ograde i sljemena krova, cijev mora nadmašiti njihovu razinu za 0,5 m ako se nalazi unutar jednog i pol metra od tih konstrukcija.
4. Kada je dimnjak udaljen od parapeta i sljemena na udaljenost od 1,5 do 3 m, njegova gornja točka mora se podudarati s njihovom razinom po visini.

Kod netočno izračunate visine dimnjaka može nastati mnogo problema, a glavni su zračni vrtlozi ili zona vjetrovnog pritiska. Vatru u ložištu mogu ugasiti snažni udari vjetra.

Prilikom postavljanja dimnjaka moraju se uzeti u obzir konstrukcija krova, debljina krovnog pokrova, udaljenost do zaštitnih elemenata i sljemena, te pravila zaštite od požara (+)

Poštivanje pravila zaštite od požara također je obvezan uvjet pri projektiranju dimnjaka kotlovnice. Potrebno je izolirati konstrukcije koje su u dodiru s dimnjakom.

Kako iskre iz ventilacijskih otvora na dimnjaku ne bi dospjele na krov u slučaju kada je izrađen od zapaljivog materijala, visina konstrukcije se povećava za 0,5 m. Dimnjak kotlovnice mora biti udaljen od visokih zgrada i drveća najmanje 2 m.

Visina dimnjaka određuje se ovisno o konstrukciji krova. Ako je krov višerazinski, u proračunu se uzimaju u obzir visinske razlike, ali osnova je u svim slučajevima ista – visina sljemena (+)

Budući da optimalni propuh nastaje zbog razlike između ukupne gustoće plinova koji odlaze u dimnjak i stupca zraka izvana jednake visine, proračun se izvodi prema formuli:

Visinu dimovodnog kanala samostalno izračunavaju pomoću ove formule. Sve vrijednosti mogu se uzeti iz dokumentacije koja se prilaže uz opremu za grijanje.

Proračun je prilično složen, bolje je ako ga izvedu stručnjaci. Parametri koji utječu na visinu dimnjaka:

1. Koeficijent A karakterizira meteorološke uvjete regije.
2. Mi – masa dimnih plinova koji prolaze kroz dimnjak u jedinici vremena.
3. F – brzina kojom se talože čestice nastale tijekom izgaranja.
4. Spdki i Sfi – pokazatelji koncentracije različitih tvari u dimnom plinu.
5. V – volumen plina.
6. T – razlika između temperatura zraka koji ulazi u dimnjak i izlazi iz njega.

Ako je kotlovnica smještena u dograđenom dijelu kuće, potonji postaje prepreka. Potrebno je da se u tom slučaju vrh dimnjaka nalazi iznad zone vjetrovnog podupiranja. Inače, oprema za grijanje neće moći normalno funkcionirati.

Kako bi se odredilo za koliko treba produžiti dimnjak, pronalazi se najviša točka na kući, kroz nju se povlači ravna crta koja tvori kut od 45 stupnjeva sa zemljom. Prostor ispod te crte je zona vjetrovnog podupiranja, a dimnjak se mora nalaziti iznad nje.

Izračun promjera dimnjaka

Za izračun promjera dimnjaka postoji formula:

S = m/(ρr x w),

Ovdje je m – potrošnja goriva u 1 satu, w – brzina kretanja dimnih plinova, ρr – gustoća zraka u radnim uvjetima, određuje se formulom: pv = pBnu x 273⁄273 x tos. Gdje je to – temperatura zraka vani, pBnu – gustoća zraka u normalnim uvjetima = 1,2932 kg/m3.

Tablica će pomoći u određivanju vrijednosti gustoće zraka ρg u radnim uvjetima bez izvođenja složenih izračuna. Vrijednost gustoće dimnih plinova radi pojednostavljenja izračuna uzima se jednakom gustoći zraka (+)

Neka u kotlu izgara 50 kg krutog goriva na sat, tada će u sekundi to biti 50 : 3600 = 0,013888 kg. Brzina kretanja dimnih plinova – 2 m/s. Pri temperaturi zraka od -4 stupnja Celzija gustoća zraka iznosi 0,6881 kg po 1 kubičnom metru. Tada je S = 0,013888 : (0,6881 x 2) = 0,010092 m² = 92 cm². Za okrugli presjek d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 cm.

Promjer cilindričnog dimnjaka može se izračunati i drugom formulom: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), gdje je r – koeficijent koji ovisi o vrsti korištenog goriva. Za ugljen to je 0,03, za drva 0,045, za plin 0,016, za tekuće gorivo – 0,024.

Zaključci i koristan video na temu

Videozapis s vizualnom demonstracijom procesa izračuna visine dimnog kanala za uređenje kotlovnice:

Ovdje je autor videa podijelio vlastito iskustvo izračuna i montaže dimnjaka za kotao na kruto gorivo:

Još jedan video u pomoć projektantu-amateru:

Nije toliko važno na kojem gorivu rade kotlovi u kotlovnici. U svakom slučaju ne može se bez sustava za odvod dimnih plinova. Glavni zahtjevi kojima moraju odgovarati dimovodne cijevi – dobar propuh i propusna moć, izdržane norme ekologije.

Želite li postaviti pitanje o spornom ili nejasnom trenutku na koji ste naišli pri upoznavanju s informacijama? Imate korisne informacije o temi članka koje želite podijeliti s posjetiteljima stranice? Pišite, molimo, komentare u bloku koji se nalazi ispod.