Dimnik za kotlovnico: izračun višine in prereza po tehničnih normativih

Glavna funkcija dimnika za kotlovnico je odvajanje dimnih plinov iz kotlov v ozračje in njihovo razprševanje v tem prostoru. Ima tudi dodatno funkcijo: ustvarjati mora naravni vlek, ki nastane zaradi razlike med temperaturo v kurišču in zunaj.

Seznanili vas bomo z vrstami dimnih kanalov, ki so razvrščeni na podlagi konstrukcijskih značilnosti in materiala cevi. Pri nas boste izvedeli, kako se izvaja izračun geometrijskih parametrov na konkretnem primeru. Naši nasveti vam bodo pomagali izbrati vrsto in dimenzije dimnika.

Vrste dimnikov

V velikih kotlovnicah naravni vlek ne more zagotoviti popolnega zgorevanja, zato ga ustvarjajo prisilno s pomočjo dimnih črpalk. Proces zgorevanja in sproščanje njegovih produktov v ozračje morata povzročati čim manj škode okolju in ne smeta povzročati nevarnih situacij zaradi pojava tlaka v kuriščih, ki presega normo.

Konstrukcijsko cevi za kotlovnice se med seboj zelo razlikujejo tako po vrsti nosilne konstrukcije kot po materialu izdelave. Po prvem kriteriju ločimo več tipov cevi.

Samonosne cevi kotlovnic

Takšne vertikalne konstrukcije so lahko eno- ali večcevne. Odvajajo produkte zgorevanja iz kotlovnic in kotlov.

Uporabljajo se ne glede na vrsto goriva, vendar ob upoštevanju določenih zahtev:

1. Temperatura dimnih plinov, ki potujejo po samostoječih dimnikih, ne sme presegati 350 stopinj C.
2. Produkti zgorevanja ne smejo biti kemično agresivni.
3. Optimalna snežna obremenitev za samostoječe konstrukcije je 250 kg na cm², vetrna obremenitev pa 30 kg na cm² v pogojih II. vetrnega območja.

Samostoječ dimnik se namesti na streho in pritrdi znotraj stavbe. Njegove konstrukcijske značilnosti omogočajo prevoz in montažo na mestu, saj je sestavljen iz posameznih sekcij, ki so troslojne sendvič cevi. Na temelj se konstrukcija pritrdi s pomočjo sider.

V notranjosti dimnika je plast iz trdnega jekla, ki je odporno na vplive snovi, ki se sproščajo pri zgorevanju. Zunanja plast ščiti pred atmosferskimi vplivi.

Dimniki za večje kotlovnice so najpogosteje samostoječi. To je konstrukcija, zgrajena po individualnem načrtu in ima lastno infrastrukturo.

Parametri dimnih konstrukcij morajo ustrezati zahtevam, navedenim v normativnih dokumentih. Njihov izračun temelji na dejavnikih, kot so število kotlov, moč in vrsta goriva. Obvezno je treba upoštevati norme za emisije v ozračje. V nekaterih primerih so dimniki opremljeni s ploščadjo, lestvijo, revizijsko loputo in svetlobno ograjo.

Stebričaste dimne konstrukcije

Dimnik te vrste je sestavljen iz zunanjega ovoja iz visokoogljičnega jekla in vanj vstavljenih notranjih cevi različnih premerov iz nerjavnega jekla za odvod plinov. Konstrukcijo pritrdijo v sidrno košaro, vlito v temelj. Lahko jih je 1 ali več. Da se v notranjosti ne nabira kondenz, se uporablja toplotna izolacija.

Del stolpnega dimnika. Tukaj v prerezu je vidno, da je v notranjosti nameščenih več cevi različnih premerov iz nerjavnega jekla.

Prednost takšne konstrukcijske rešitve je dolga življenjska doba in možnost priključitve več kotlov. Debelino jekla in kakovost izberemo glede na temperaturo in agresivnost produktov zgorevanja.

Premer vsakega debla lahko doseže en meter in pol, če pa načrtujejo uporabo skupnega dimnika za več kotlov, je potreben premer približno 3 m. Da ne prihaja do kondenza, debla prekrijejo s toplotno izolacijo.

Značilnosti obfasadnih in fasadnih dimnikov

Prizidne dimnike nameščajo za kotlovnice, ki so prizidane k hiši ali vgrajene. Pritrdijo jih na steno stavbe z uporabo nosilcev. Sestavni deli dimnika so debla in okvir ali sidrne pritrditve.

Deblo ima 3 plasti: znotraj nerjavno jeklo, nato toplotna izolacija in pocinkano jeklo. Cevi so namenjene za kotlovnice, kjer kotli delujejo na plin ali tekoče gorivo.

Najpogosteje fasadne cevi nameščajo vzdolž zunanje stene stavbe. Pri izbiri vrste jekla in debeline stene cevi upoštevajo kemično sestavo odvedenih plinov in njihovo temperaturo.

Prizidne in fasadne cevi prenašajo obremenitev teže preko dodatnega spodnjega temelja in obremenitev vetra preko vibracijsko izolirnih pritrditev. Ta vrsta odvodov dima je z vidika materialnih stroškov najbolj ekonomična zaradi odsotnosti nosilnih konstrukcij in trdnega temelja.

Modularni sistem, uporabljen pri izdelavi odvodnih debel, omogoča enostavno zamenjavo poškodovanih delov.

Cevi rešetkastega tipa

Takšna kovinska konstrukcija je sestavljena iz cevi, pritrjenih na trdnem samonosnem stebru rešetkastega tipa. Rešetka je nato pritrjena v sidrni košari, ki je zalita v temelj. Dimniki rešetkastega tipa so primerni za uporabo v regijah z nevarno seizmološko situacijo.

Konstrukcija rešetkastega tipa vključuje od 1 do 6 debel. Steber je izdelan iz cevnega valjanega profila. Profilna cev ima lahko v prerezu kvadrat ali trikotnik. To je odvisno od števila debel.

Za preprečevanje korozije odvode plinov prekrijejo s temeljnim premazom, nato pa jih pobarvajo.

Deblo za odvod plinov je sestavljeno iz modulov, ki so sestavljeni iz 3 plasti:

• notranje plasti, ki je v neposrednem stiku s produkti zgorevanja in je izdelana iz nerjavnega jekla posebnih vrst;
• plasti debeline 5–6 cm, ki opravlja vlogo toplotne izolacije;
• zunanje plasti, ki ščiti toplotno izolacijski sloj pred negativnimi vplivi okolja.

Za protikorozijsko prevleko uporabljajo barve, ki vsebujejo velik odstotek cinka. V posameznih konstrukcijah so lahko znotraj stebra prisotne lestve in ploščadi, ki olajšajo vzdrževanje. Konstrukcijski elementi cevi tega tipa so relativno lahki in to olajša tako njihov transport kot montažna dela.

Jamborne dimniške cevi

Osrednji element jamborne cevi je podporni stolp s tremi ali štirimi jambori, na katerega so pritrjeni dimniki. Vsi sestavni deli konstrukcije se sestavljajo na podlagi v obliki betonske blazine, začenši od spodaj in se postopoma pomikajo navzgor. Pri sestavljanju uporabljajo kovične spoje ali samorezne vijake.

Nosilna konstrukcija jamborne cevi je sestavljena iz jeklenih profilov, ki so med seboj povezani z oporniki in kotniki. S svojim podstavkom stolp sloni na temelju, pritrjen pa je s sidrnimi pritrdili.

Posamezne elemente običajno prepeljejo na mesto montaže in jih sestavijo kot gradbeni komplet. Ta postopek traja zelo malo časa – nekaj ur. Dimnik lahko po višini doseže največ 28,5 m. Stabilnost dimnika zagotavljajo ojačitvena rebra – jeklene zatege s prerezom od 1,6 do 2 cm. Te kompenzirajo delovanje prečnih sil.

Materiali za gradnjo cevi kotlovnic

Sistemi za odvod dima se gradijo iz različnih materialov – opeke, jekla, keramike, polimerov. Opečni dimnik, zgrajen nad opečnimi pečmi in kamini, se odlikuje po dobri mehanski trdnosti, odlični toplotni kapaciteti in dokaj visoki stopnji požarne varnosti.

Tudi pomanjkljivosti teh konstrukcij ni malo, zato v sodobni gradnji popolnoma opečni dimniki postajajo vse redkejši. Normativni dokumenti omejujejo višino opečnih cevi na 30–70 m, premer pa na 0,6–8 m.

Na stenah opečne cevi s številnimi izboklinami in vdolbinami v notranjosti se vedno nabere veliko kondenza, saj, ki vsebuje žveplove okside. Slednji ob reakciji z vodo tvorijo kisline, ki aktivno razkrajajo opeko.

Neravnine površine, zoženje prehoda zaradi postopnega naraščanja plasti saj, postanejo vzrok za zmanjšanje hitrosti prehoda dima in prevrnitev vleka v odvodnem kanalu.

Bolj odporni proti kondenzu in vplivom zunanjih dejavnikov so keramični dimniki, ki imajo visoko ognjevzdržnost. Toda ta sistem ima veliko težo, saj so v notranjosti kovinske palice, ki mu dajejo dodatno trdnost. Iz tega izhajajo zahteve po obvezni postavitvi ločenega temelja, podpor, kar povečuje delovno intenzivnost in stroške montaže.

Polimerne dimniške cevi so primerne v kotlovnicah z najvišjo temperaturo 250 °C, pri montaži plinskih grelnikov vode. So lahke, fleksibilne in trajne, vendar so uporabne le za plinsko opremo.

Naprava za odvod dima iz nerjavečega jekla – sklop, sestavljen iz posameznih elementov dimnika, povezanih med seboj s pomočjo oblikovnih delov: T-kosov, nastavkov, deflektorjev, T-kosov, odvodov. Z jeklenimi dimnimi cevmi opremljajo predvsem plinske kotle.

Montaža takega dimnika se lahko izvede tudi po izgradnji stavbe v kratkem času. Obstaja velik izbor povezovalnih delov, zato je cevi mogoče dati poljubno konfiguracijo.

Modularni dimnik je mogoče brez večjih težav razstaviti in prestaviti na drugo lokacijo. Prednost konstrukcije je tudi njena majhna teža, kar omogoča, da ni potrebna podlaga, odpornost na vlago, neznatno nalaganje saj na notranjih stenah ter visoka hitrost prehoda dimnih plinov.

Sanitarno-tehnični standardi dovoljujejo uporabo jeklenih cevi za dimnike, višjih od 30 m, izjema je možna le, če se na dan porabi manj kot 5 ton večpepelnega goriva. Razlog je v tem, da je življenjska doba takšnih konstrukcij 10 let, če pa se uporablja visokožvepleno gorivo, se ta bistveno skrajša.

Med različice, katerih ohišje je izdelano iz jeklene zlitine, spadajo koaksialni dimniki, s katerih konstrukcijskimi posebnostmi in značilnostmi delovanja priporočamo, da se seznanite.

Izračun parametrov cevi

Za določitev višine in premera dimnika za kotlovnico je treba opraviti aerodinamični izračun konstrukcije. Premer je odvisen od moči posameznih kotlov ali kotlovnice kot celote.

Na zgorevanje goriva in učinkovito odvajanje dima ima ogromen vpliv vlek, za katerega je potrebna stalna dobava zraka v kurišče. To je zagotovljeno tako naravno kot umetno.

Če je v sistem vgrajena dimna črpalka, višina cevi ni odločilnega pomena. Ta parameter je pomemben predvsem za upoštevanje škodljivih emisij v ozračje. Za določitev naravnega vleka je potreben obvezen izračun tako višine kot preseka cevi.

Določitev višine cevi pri naravnem vleku

Za ustvarjanje normalnega naravnega vleka je treba izpolniti pogoj enakosti sile vleka in skupnega upora, ki nastane pri premikanju dimnih plinov skozi plinske kanale kotla in dimniški kanal. Takšen vlek je mogoče zagotoviti pod pogojem majhnega plinskega upora, ko višina dimnika ne presega 60 m.

Ta shema bo poenostavila postopek izračuna glavnih parametrov dimnika za odvajanje produktov zgorevanja katerega koli goriva v kurilnih pečeh kotlovnice

Normativni dokumenti, ki urejajo lokacijo in izračun dimnikov po višini, so SNiP 41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Upoštevati je treba tudi priporočila, navedena v navodilih za kotel, zlasti naslednje zahteve:

1. Od rešetke do zgornje točke cevi ne sme biti manj kot 5 m.
2. Nad ravno streho brez visoke ograje naj cev dviga vsaj 0,5 m.
3. Glede na višino ograje in slemena strehe naj cev presega njuno raven za 0,5 m, če je od teh konstrukcij oddaljena do enega in pol metra.
4. Ko je dimnik oddaljen od ograje in slemena od 1,5 do 3 m, naj njegova zgornja točka sovpada z njuno ravnjo po višini.

Če je višina dimnika nepravilno izračunana, lahko nastane veliko težav, glavna pa so zračni vrtinci ali območje vetrnega podpore. Močni sunki vetra lahko pogasijo ogenj v kurišču.

Pri postavitvi dimnika je treba upoštevati konstrukcijo strehe, debelino strešnega sloja, oddaljenost od ograjnih elementov in slemena ter pravila požarne varnosti (+)

Upoštevanje pravil požarne varnosti je prav tako obvezen pogoj pri načrtovanju dimnika kotlovnice. Treba je izolirati konstrukcije, ki mejijo na dimnik.

Da iskre iz prezračevalnih odprtin na dimniku ne bi padle na streho v primeru, da je ta iz gorljivega materiala, se višina konstrukcije poveča za 0,5 m. Dimnik kotlovnice mora biti oddaljen od visokih stavb in dreves vsaj 2 m.

Višino dimnika se določi glede na konstrukcijo strehe. Če je streha večnivojska, se v izračunu upoštevajo višinske razlike, vendar je osnova v vseh primerih enaka – višina slemena (+).

Ker optimalen vlek nastane zaradi razlike med skupno gostoto plinov, ki odhajajo v dimnik, in zunanjim zračnim stebrom enake višine, se izračun izvede po formuli:

Višino dimniškega kanala se samostojno izračuna po tej formuli. Vse vrednosti je mogoče vzeti iz dokumentacije, ki je priložena ogrevalni opremi.

Izračun je precej zapleten; bolje je, da ga opravijo strokovnjaki. Parametri, ki vplivajo na višino dimnika:

1. Koeficient A označuje meteorološke razmere v regiji.
2. Mi – masa dimnih plinov, ki prehajajo skozi dimnik na enoto časa.
3. F – hitrost usedanja delcev, ki nastajajo med zgorevanjem.
4. Spdki in Sfi – kazalca koncentracije različnih snovi v dimnem plinu.
5. V – prostornina plina.
6. T – razlika med temperaturo zraka, ki vstopa v dimnik, in temperaturo zraka, ki iz njega izstopa.

Če je kotlovnica nameščena v prizidku k hiši, slednja postane ovira. V tem primeru je treba, da je kapa dimnika nameščena nad območjem vetrovnega zastoja. V nasprotnem primeru ogrevalna oprema ne bo mogla normalno delovati.

Da določimo, za koliko je treba podaljšati dimnik, poiščemo najvišjo točko na hiši in skozi njo narišemo premico, ki tvori kot 45 stopinj s površino tal. Prostor pod to premico je območje vetrovnega zastoja, dimnik pa mora biti nameščen nad njo.

Izračun premera cevi

Za izračun premera dimnika obstaja formula:

S = m/(ρr х w),

Tukaj je m – poraba goriva na 1 uro, w – hitrost gibanja dimnih plinov, ρr – gostota zraka v delovnih pogojih, določimo jo po formuli: pv = pBny × 273⁄273 × tos. Kjer je to – temperatura zraka zunaj, pBny – gostota zraka v normalnih pogojih = 1,2932 kg/m3.

Tabela bo pomagala določiti vrednost gostote zraka ρg v delovnih pogojih brez zapletenih izračunov. Vrednost gostote dimnih plinov se zaradi poenostavitve izračunov vzame kot enaka gostoti zraka (+)

Naj v kotlu gori 50 kg trdnega goriva na uro, potem na sekundo to znaša 50 : 3600 = 0,013888 kg. Hitrost dimnih plinov je 2 m na sekundo. Pri temperaturi zraka -4 stopinje Celzija je gostota zraka 0,6881 kg na 1 m³. Potem je S = 0,013888 : (0,6881 x 2) = 0,010092 m² = 92 cm². Za okrogel presek je d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 cm.

Premer cilindričnega dimnika lahko izračunamo tudi po drugi formuli: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), kjer je r koeficient, odvisen od vrste uporabljenega goriva. Za premog je 0,03, za drva 0,045, za plin 0,016, za tekoče gorivo pa 0,024.

Zaključki in koristen video na to temo

Videoposnetek z nazorno demonstracijo postopka izračuna višine dimnega kanala za ureditev kotlovnice:

Tukaj je avtor videa delil svoje lastne izkušnje z izračunom in montažo dimnika za kotel na trdno gorivo:

Še en video v pomoč ljubiteljskemu projektantu:

Ni tako pomembno, na katero gorivo delujejo kotli v kotlovnici. V vsakem primeru ne gre brez sistema za odvod dimnih plinov. Glavne zahteve, ki jim morajo ustrezati dimne cevi, so dober vlek in prepustnost ter upoštevane okoljske norme.

Ali želite postaviti vprašanje o sporni ali nejasni točki, ki ste jo srečali pri seznanjanju z informacijami? Imate koristne informacije o temi članka, ki bi jih radi delili z obiskovalci spletnega mesta? Prosimo, napišite komentarje v spodnjem bloku.