Cheminée pour chaufferie: calcul de la hauteur et de la section selon les normes techniques

La fonction principale qu'une cheminée de chaufferie devrait remplir est d'éliminer les gaz de combustion des chaudières dans l'atmosphère et de les disperser dans cet espace. Il a également une fonction supplémentaire: ils doivent créer une traction naturelle résultant de la différence de température dans le four et à l'extérieur.

Nous vous présenterons les variétés de canaux de fumée, dont la classification est basée sur les caractéristiques de conception et le matériau des tuyaux. Ici, vous apprendrez à calculer des paramètres géométriques à l'aide d'un exemple spécifique. Nos conseils vous aideront à déterminer le type et la taille de la cheminée.

Types de cheminées

Dans les grandes chaufferies, le tirage naturel ne peut pas fournir une combustion complète, ici il est obligé de créer à l'aide de pompes à fumée. Le processus de combustion et le rejet de ses produits dans l'atmosphère devraient porter le moins possible atteinte à l'environnement et ne pas provoquer de situations d'urgence en raison d'une pression dans les fours dépassant la norme.

Structurellement tuyaux pour chaufferies sont très différents les uns des autres tant par le type de structure portante que par le matériau de fabrication. Selon le premier signe, plusieurs types de tuyaux se distinguent.

Tubes de chaudière autoportants

Ces structures verticales sont à un ou plusieurs barillets. Ils détournent les produits de combustion des chaufferies et des chaudières.

Ils sont utilisés quel que soit le type de carburant, mais sous réserve de certaines exigences:

1. La température des fumées traversant les tuyaux autoportants ne doit pas dépasser 350 degrés C.
2. Les produits de combustion ne doivent pas être chimiquement agressifs.
3. La charge de neige optimale pour les structures autoportantes est de 250 kg par kV. cm, vent - 30 kg par kW. voir dans les conditions de la région du vent II.

Un tuyau autoportant est installé sur le toit et fixé à l'intérieur du bâtiment. Ses caractéristiques de conception offrent la possibilité de transport et d'installation en place, comme il se compose de sections séparées, qui sont à 3 plis tuyaux sandwich. La structure est fixée à la fondation à l'aide d'ancrages.

À l'intérieur du tuyau se trouve une couche en acier durable, insensible aux substances libérées lors de la combustion. La couche extérieure protège des intempéries.

Les cheminées des grandes chaufferies sont le plus souvent autoportantes. Ce bâtiment, construit sur un projet individuel et disposant de sa propre infrastructure

Les paramètres des structures à fumée doivent être conformes aux exigences énoncées dans les documents réglementaires. Leur calcul est basé sur des facteurs tels que le nombre de chaudières, la puissance, le type de combustible. Les normes d'émission doivent être prises en compte. Dans certains cas, les cheminées sont équipées d'une plate-forme, d'une échelle, d'une trappe d'inspection et d'une barrière lumineuse.

Constructions de fumée de colonne

Ce type de tuyau se compose d'une enveloppe extérieure en acier à haute teneur en carbone et de troncs internes de différents diamètres en acier inoxydable insérés pour évacuer les gaz. Le design est fixé dans le panier d'ancrage, coulé dans la fondation. Il peut y en avoir 1 ou plusieurs. Pour empêcher la condensation de se déposer à l'intérieur, utilisez une isolation thermique.

Une partie du tuyau de colonne. Ici, dans une section, on peut voir que plusieurs troncs de différents diamètres en acier inoxydable sont placés à l'intérieur

L'avantage de cette solution de conception est une longue durée de vie, la perspective de connecter plusieurs chaudières. L'épaisseur de l'acier et la marque sont choisies, à partir de la température et de l'agressivité des produits de combustion.

Le diamètre de chaque baril peut atteindre un mètre et demi, et s'ils prévoient d'utiliser un conduit de gaz commun pour plusieurs chaudières, un diamètre d'environ 3 m est nécessaire. Pour éviter la condensation, les malles sont recouvertes d'une isolation thermique.

Caractéristiques de la façade et des cheminées de façade

Ils installent des cheminées à l'avant des chaufferies attachées à la maison ou encastrées. Fixez-les au mur du bâtiment à l'aide de supports. Les composants de la cheminée sont des troncs et un cadre ou des attaches d'ancrage.

Le fût a 3 couches: l'intérieur est en acier inoxydable, puis l'isolation thermique et l'acier galvanisé. Les tuyaux sont conçus pour les chaufferies, où les chaudières fonctionnent au gaz ou au combustible liquide.

Le plus souvent, les tuyaux de façade sont placés le long du mur extérieur du bâtiment.Lors du choix d'une nuance d'acier et d'une épaisseur de paroi de tuyau, la composition chimique des gaz d'échappement et leur température sont pris en compte

Les tuyaux près de la façade et de la façade transfèrent la charge de poids à travers une fondation inférieure supplémentaire et s'enroulent à travers des attaches amortissant les vibrations. Ce type de cheminée, en termes de coûts de matériaux, est le plus économique en raison du manque de structures porteuses et d'une fondation solide.

Le système modulaire utilisé pour créer les évents permet de remplacer facilement les pièces endommagées.

Tuyaux en treillis

Une telle construction métallique se compose de tuyaux fixés sur une colonne de type poutre autoportante durable. La ferme, à son tour, est fixée dans un panier d'ancrage, coulé dans la fondation. Les cheminées en treillis conviennent à une utilisation dans des régions où les conditions sismologiques sont dangereuses.

La conception du type de ferme comprend de 1 à 6 troncs. La colonne est faite de tubes roulés. Un tube profilé peut avoir un carré ou un triangle en coupe transversale. Cela dépend du nombre de troncs.

Pour éviter la corrosion, les sorties de gaz sont enduites d'un apprêt, puis peintes.

Le coffre pour les gaz d'échappement est composé de modules composés de 3 couches:

• contact interne directement avec les produits de combustion et en acier inoxydable de qualités spéciales;
• 5-6 cm d'épaisseur, jouant le rôle d'isolation thermique;
• externe, protégeant la couche isolante des effets négatifs de l'environnement.

Pour les revêtements anticorrosion, des peintures contenant un fort pourcentage de zinc sont utilisées. Dans certaines structures à l'intérieur de la colonne, il peut y avoir des escaliers et des plates-formes qui facilitent l'entretien. Les éléments structuraux des tuyaux de ce type sont relativement légers et cela facilite à la fois leur transport et leur installation.

Tuyaux de cheminée de mât

L'élément central du tuyau de mât est une tour de support - trois ou quatre mâts, à laquelle sont attachées des cheminées. Tous les nœuds de la structure sont assemblés sur la base d'un oreiller en béton, en partant du bas et en remontant progressivement. Utilisez un rivet lors du montage ou utilisez des vis autotaraudeuses.

La structure portante du tube de mât est assemblée à partir de profils en acier interconnectés par des entretoises et des coins. Avec sa base, la colonne repose sur la fondation et la fixe avec des attaches d'ancrage

En règle générale, les éléments individuels sont transportés sur le site d'installation et assemblés en tant que concepteur. Ce processus prend très peu de temps - quelques heures. La cheminée peut atteindre une hauteur maximale de 28,5 m. Les nervures de stabilité sont assurées par des raidisseurs - haubans en acier d'une section de 1,6 à 2 cm qui compensent l'action des forces transversales.

Matériaux pour la construction de tuyaux de chaudière

Les systèmes d'échappement de fumée sont construits à partir de divers matériaux - brique, acier, céramique, polymère. Cheminée en brique, construit sur des poêles et des cheminées en brique, a une bonne résistance mécanique, une excellente capacité thermique, un degré assez élevé de sécurité incendie.

Les inconvénients de ces conceptions sont également nombreux, par conséquent, dans la construction moderne, les cheminées entièrement en briques se trouvent de moins en moins. Les documents réglementaires limitent la hauteur des tuyaux en brique à 30-70 m et le diamètre de 0,6 à 8 m.

Sur les murs d'un tuyau en brique avec de nombreuses saillies et évidements à l'intérieur, il y a toujours beaucoup de condensation, de la suie contenant des oxydes de soufre. Ce dernier, réagissant avec l'eau, forme des acides qui détruisent activement la brique.

Les aspérités de la surface, le rétrécissement du passage du fait d'une augmentation progressive de la couche de suie, provoquent une diminution du taux de passage des fumées et traction de basculement dans le conduit de cheminée.

Plus résistant à la condensation et aux facteurs externes. cheminées en céramiqueIls ont une haute résistance au feu. Mais ce système a beaucoup de poids, car à l'intérieur se trouvent des tiges métalliques lui conférant une résistance supplémentaire.Cela implique les exigences pour la disposition obligatoire d'une fondation séparée, des supports, ce qui augmente la complexité et le coût de l'installation.

Les cheminées en polymère sont appropriées dans les chaufferies avec une température maximale de 250 degrés C, lors de l'installation geysers. Ils sont légers, flexibles et durables, mais ne concernent que les équipements à gaz.

Dispositif d'évacuation des fumées en acier inoxydable - un ensemble composé d'éléments de cheminée individuels interconnectés à l'aide de raccords: tés, tuyaux, chicanes, tés, robinets. Cheminées en acier équiper principalement des chaudières à gaz.

L'installation d'une telle cheminée peut être effectuée après la construction du bâtiment en peu de temps. Il existe une large gamme de raccords, de sorte que le tuyau peut recevoir n'importe quelle configuration.

La cheminée modulaire peut être facilement démontée et déplacée vers un autre emplacement. Un avantage de la conception est son faible poids, ce qui permet de se passer d'une fondation, d'une résistance à l'humidité, de dépôts de suie insignifiants sur les parois intérieures et d'une grande vitesse de passage des fumées.

Les normes sanitaires autorisent l'utilisation de tuyaux en acier pour la construction de cheminées d'une hauteur supérieure à 30 m, une exception n'est possible que lorsque moins de 5 tonnes de combustible multi-cendres sont consommées par jour. La raison en est que la durée de vie de ces installations est de 10 ans, et si un combustible à haute teneur en soufre est utilisé, il est considérablement réduit.

Les cheminées coaxiales sont les variétés dont le boîtier est en alliage d'acier, nous vous recommandons de vous familiariser avec les spécificités structurelles et les caractéristiques de fonctionnement.

Calcul des paramètres de canalisation

Pour déterminer la hauteur et le diamètre de la cheminée de la chaufferie, il est nécessaire d'effectuer un calcul de conception aérodynamique. Le diamètre dépend de la capacité des chaudières individuelles ou de la chaufferie dans son ensemble.

La combustion du combustible et l'élimination efficace de la fumée sont fortement influencées par le tirage, qui nécessite un apport constant d'air au four. Ceci est assuré à la fois naturellement et artificiellement.

Si une pompe à fumée est intégrée au système, la hauteur du tuyau n'est pas critique. Ce paramètre est important principalement pour tenir compte des émissions nocives dans l'atmosphère. Pour déterminer l'auto-traction, vous avez besoin d'un calcul obligatoire de la hauteur et de la section transversale du tuyau.

Détermination de la hauteur du tuyau avec tirage naturel

Afin de créer un tirage naturel normal, il est nécessaire d'observer la condition de traction égale et de résistance totale, qui se produit lors du mouvement des gaz de combustion à travers les conduits de gaz de la chaudière et le chemin de la cheminée. Il est possible d'assurer une telle traction à condition que la résistance aux gaz soit faible, lorsque la hauteur du tuyau ne dépasse pas 60 m.

Ce schéma simplifiera le processus de calcul des principaux paramètres du tuyau pour l'élimination des produits de combustion de tout combustible dans les fours de la chaufferie

Les documents normatifs réglementant l'emplacement et le calcul des cheminées en hauteur sont SNiP41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Il doit également tenir compte des recommandations énoncées dans les instructions pour la chaudière, en particulier, leurs exigences suivantes:

1. De la grille au sommet du tuyau ne doit pas être inférieure à 5 m.
2. Le tuyau doit s'élever d'au moins 0,5 m au-dessus d'un toit plat sans clôture haute.
3. Par rapport à la hauteur de la clôture et de la crête de la toiture, le tuyau doit dépasser son niveau de 0,5 m s'il se trouve à moins d'un mètre et demi de ces structures.
4. Lorsque la cheminée est retirée du parapet et de la crête à une distance de 1,5 à 3 m, son point supérieur doit coïncider avec leur niveau de hauteur.

Avec une hauteur de cheminée mal calculée, de nombreux problèmes peuvent survenir et l'essentiel est la turbulence de l'air ou une zone de remous du vent. De fortes rafales de vent peuvent éteindre un incendie dans une chambre de combustion.

Lors de l'installation d'une cheminée, il est nécessaire de prendre en compte la structure du toit, l'épaisseur du gâteau de toiture, la distance par rapport aux éléments de clôture et à la crête, les règles de sécurité incendie (+)

Le respect des règles de sécurité incendie est également une condition préalable lors de la conception d'un tuyau de chaufferie. Il est nécessaire d'isoler les structures adjacentes au tuyau.

Pour éviter que des étincelles provenant des ouvertures de ventilation du tuyau ne tombent sur le toit lorsqu'il est en matériau combustible, la hauteur de la structure est augmentée de 0,5 m. Le tuyau de la chaudière doit être retiré des grands bâtiments et des arbres d'au moins 2 m.

La hauteur du tuyau est déterminée en fonction de la conception du toit. Si le toit est à plusieurs niveaux, le calcul prend en compte les différences d'élévation, mais la base dans tous les cas est la même - la hauteur de la crête (+)

Le tirage optimal étant dû à la différence entre la densité totale des gaz sortant de la cheminée et la colonne d'air extérieur de hauteur égale, le calcul est effectué selon la formule:

La hauteur du canal de fumée est calculée indépendamment par cette formule. Toutes les valeurs peuvent être extraites de la documentation fournie avec l'équipement de chauffage

Le calcul est assez compliqué, il vaut mieux qu'il soit effectué par des spécialistes. Paramètres affectant la hauteur du tuyau:

1. Le coefficient A caractérise la situation météorologique dans la région.
2. Mi est la masse de gaz de combustion qui traverse le tuyau par unité de temps.
3. F est la vitesse à laquelle les particules formées pendant la combustion se déposent.
4. Spdki et Sfi - indicateurs de la concentration de diverses substances dans les gaz de combustion.
5. V est le volume de gaz.
6. T est la différence entre les températures de l'air entrant et sortant du tuyau.

Si chaufferie situé dans l'annexe de la maison, cette dernière devient un obstacle. Il est nécessaire que dans ce cas, la tête du tuyau soit située au-dessus de la zone de support du vent. Sinon, l'équipement de chauffage ne pourra pas fonctionner normalement.

Pour déterminer combien le tuyau doit croître, trouvez le point le plus élevé de la maison, tracez un angle droit de 45 degrés avec la surface de la terre à travers elle. L'espace sous cette ligne est la zone de support du vent et la cheminée doit être située au-dessus.

Calcul du diamètre du tuyau

Pour calculer le diamètre du tuyau, il existe une formule:

S = m / (ρr x w),

Ici m est la consommation de carburant en 1 heure, w est la vitesse des fumées, ρr est la densité de l'air dans les conditions de fonctionnement, elle est déterminée par la formule: pv = pBnu x 273⁄273 x tos. Où t est la température de l'air extérieur, pBnu est la densité de l'air dans des conditions normales = 1,2932 kg / m3.

Le tableau aidera à déterminer la valeur de la densité de l'air ρg dans les conditions de fonctionnement sans effectuer de calculs complexes. La valeur de la densité des fumées pour simplifier les calculs est prise égale à la densité de l'air (+)

Laisser 50 kg de combustible solide brûler dans la chaudière par heure, puis dans une seconde ce sera 50: 3600 = 0,013888 kg. La vitesse des fumées est de 2 m par seconde. À une température de l'air de -4 degrés C, la densité de l'air est de 0,68881 kg pour 1 mètre cube. m. Alors S = 0,013888: (0,68881 x 2) = 0,010092 sq. m = 92 sq. voir pour la section ronde d = √4 x 92: 3,14 = 10,83 cm.

Le diamètre de la cheminée cylindrique peut être calculé par une autre formule: d = 1000/1 163 x (r x Q√H), où r est un coefficient dépendant du type de combustible utilisé. Pour le charbon, il est de 0,03, pour le bois de chauffage 0,045, pour le gaz 0,016, le combustible liquide - 0,024.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une vidéo avec une démonstration visuelle du processus de calcul de la hauteur du canal de fumée pour équiper une chaufferie:

Ici, l'auteur de la vidéo a partagé sa propre expérience dans le calcul et l'installation d'une cheminée pour une chaudière à combustible solide:

Une autre vidéo pour aider un designer amateur:

Le combustible utilisé par les chaudières de la chaufferie n'est pas si important. Dans tous les cas, on ne peut se passer d'un système d'évacuation des fumées. Les principales exigences auxquelles les cheminées doivent se conformer sont une bonne traction et un bon débit, des normes environnementales.

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