В старину к печи относились почти как к одушевленному существу со своим характером и капризами: треск горящих дров, глухой рокот в дымоходе, внезапный всплеск пламени или, наоборот, затухание огня воспринимались как своеобразные сигналы судьбы.
Сегодня основную роль в отоплении играют газовые котельные установки и другое теплотехническое оборудование, однако странное поведение дымохода по‑прежнему способно навеять мысли о мистике.
На практике причины всегда прозаичны и объясняются законами физики и точностью расчета, а не вмешательством потусторонних сил. Если печь с трудом разгорается по утрам или дым регулярно валит в комнату, то чаще всего проблема кроется в неверно подобранных параметрах дымовой трубы.
Для каких целей используется дымоход?
Нагретая воздушная среда, подобно прочим горячим газам, характеризуется меньшей плотностью по сравнению с холодной, вследствие чего давление внутри дымохода и снаружи уже не совпадает.
Избыточное и разреженное давление запускают поток газов в канале, формируя естественную тягу. Тяга как раз и обеспечивает подвод свежего воздуха к топке и скоростной вынос продуктов сгорания наружу, не допуская их скопления в помещении.
Величина тяги определяется перепадом отметок между точкой поступления воздуха к печи и уровнем выхода дыма над крышей. Отсюда очевидна основная функция дымовой трубы: она увеличивает естественную тягу и тем самым повышает эффективность теплоотдачи печи
Дымоход на кровле с черепицей
Помимо высоты, на работу дымохода сильно влияет аэродинамика потоков вокруг здания. Наиболее надежным союзником естественной тяги выступает ветер.
Когда горизонтальный воздушный поток ударяется о стенку трубы, он вынужден развернуться вверх, из-за чего подветренная зона у стенки оказывается разреженной и как бы «высасывает» дым из канала. В результате тяга усиливается и становится более стабильной по времени.
Если же на пути ветра оказываются препятствия в виде конька, высокого соседнего строения или крупного дерева, то нормальная работа печи или котла практически неизбежно нарушается.
Подбираем оптимальное расположение дымохода
На этапе проектирования дома крайне важно заранее определить место выхода дымохода через кровлю. В идеале его располагают со стороны преобладающих ветров, то есть на наветренной стороне здания.
Для этого анализируют статистику направления воздушных потоков в конкретном районе за многолетний период. Если планировочные решения или особенности рельефа не дают возможности вывести трубу с наветренной стороны, ее размещают в подветренной зоне, но максимально близко к коньку крыши.
Вывод двух труб вблизи конька
Когда через кровлю требуется вывести сразу два дымохода, задача усложняется, однако общий принцип остается прежним: трубы группируют в районе конька.
При таком варианте их устья лучше обдуваются ветром, уменьшается влияние зон завихрений, а требования по высоте легче выполнить без лишних надстроек. Дополнительно упрощается устройство узлов примыкания и герметизация проходов через кровельный пирог.
Расчет необходимой высоты
Действующий норматив СП 60.13330.2012, который заменил ранее применявшийся СНиП 41‑01‑2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», устанавливает минимально допустимую высоту дымоходных труб.
Этот норматив устанавливает, что от колосниковой решетки до выхода дымовой трубы необходимо выдерживать минимум 5 м. Здесь высота трактуется как перепад уровней от патрубка отопительного агрегата до верхней кромки дымохода, при этом навесные зонты и дефлекторы не учитываются.
Такое определение особенно важно при наличии наклонных или горизонтальных вставок в трассе дымохода. В этом случае суммарная протяженность трубопровода по оси оказывает на тягу существенно меньшее влияние, чем правильная разница по высоте.
Высота трубы относительно плоскости крыши
Плоские крышные конструкции
Для плоской кровли требуется, чтобы верх трубы был не менее чем на 500 мм выше уровня покрытия. При выборе оптимального значения полезно учитывать типичную высоту снежного покрова для данного строительного района. Конструкция должна оставаться открытой в любых зимних условиях, следовательно, верх трубы обязан находиться минимум на полметра выше типового уровня снега.
Показатель типовой величины снежного слоя является справочным и легко определяется по открытым данным. Если кровельная конструкция является эксплуатируемой, то область выброса газов поднимают выше роста человека, чтобы исключить воздействие дымовых струй на находящихся на кровле людей.
Когда плоская крыша имеет парапет, высоту дымовой трубы назначают так, чтобы она поднималась над ним как минимум на 1 метр. Когда на крыше есть вентиляционная труба, высоту дымохода принимают так, чтобы он возвышался над ней не менее чем на 500 мм. Между устьями дымового и вентиляционного каналов при этом выдерживают дистанцию минимум 5 м.
Скатные кровли
Для скатной крыши действуют иные ориентиры. Когда дымоход выводят на расстоянии менее 1,5 м от конька, оголовок поднимают как минимум на 500 мм выше коньковой точки. Если ось трубы находится на горизонтальном удалении 1,5–3,0 м, верхний уровень трубы принимают не ниже линии конька. При расстоянии более 3,0 м оголовок должен лежать не ниже линии, построенной от конька под углом 10° к горизонту.
Примеры вычислений
Пример №1
Предположим, уклон ската крыши равен 45°, а по горизонтали от конька до оси дымовой трубы — 2 м. Тогда оголовок дымохода должен находиться не ниже конька и допускается его небольшое превышение.
Для определения параметров применяют теорему Пифагора, где участок ската от конька до трубы рассматривается как гипотенуза прямоугольного треугольника.
При таком подходе искомую высоту получают следующим образом:
Пример №2
Во втором примере расстояние по горизонтали от коньковой линии до осевой линии дымохода принимается равным 5 м. Здесь уже необходимо принимать во внимание линию, проведенную от отметки конька под углом 10° к горизонтали, но рассчитывать все по тригонометрии нет необходимости.
Для практики используется упрощенная формула, включающая соответствующую поправку:
высота оголовка = отметка конька − 0,17 × горизонтальное удаление от конька до оси трубы.
Используемый в формуле коэффициент 0,17 представляет собой тангенс угла 10°. При подстановке расстояния 5 м получается значение 0,85 м. Это означает, что выход дымохода должен располагаться на 0,85 м ниже коньковой линии, и, имея исходную высоту конька, несложно вычислить абсолютную отметку верха трубы.
При этом сохраняется обязательное требование: между устьем и поверхностью кровли должен быть минимум полуметровый зазор.
Зоны пониженного обдува ветровыми потоками
Область, в которой ветер частично гасится и искажается под воздействием высоких деревьев, стен соседних домов и иных преград, принято называть зоной ветрового подпора. Ее контуры условно задают так: от высшей точки препятствия в сторону дымохода проводят воображаемый луч под углом 45° к горизонту.
Внутри этой области воздушный поток меняет траекторию, тормозится, возникают интенсивные вихревые образования, существенно ослабляющие тягу дымохода. По этой причине оголовок трубы должен находиться не ниже чем на 0,5 м над воображаемой наклонной линией.
Если высота надкровельной части дымохода превышает 1,5 м, его дополнительно фиксируют к конструкции крыши при помощи растяжек. Это позволяет снизить риск опрокидывания трубы под действием ветровых нагрузок.
Для практического определения необходимой высоты используют простую расчетную формулу:
В качестве примера возьмем ситуацию, когда в 7 м от осевой линии дымохода расположено дерево высотой 15 м. Подставляя значения в формулу, получаем:
Следовательно, наименьшая допустимая высота трубы в данной ситуации должна составлять порядка 2,64 м.
Арифметика, безусловно, увлекательна и полезна, но в вопросах, затрагивающих безопасность людей, любая ошибка недопустима. Все выполненные расчеты стоит дополнительно согласовать со специалистами и доверить монтаж дымохода квалифицированным исполнителям. Тогда тонкая струя дыма над крышей будет ассоциироваться исключительно с приятными вещами — с теплом в доме и уютным ужином после рабочего дня.