Afin d'installer correctement la cheminée, il est nécessaire d'effectuer un certain nombre de travaux de conception, qui incluent à la fois le calcul de la cheminée et le choix du matériau pour sa fabrication. Et si pour les travaux à l'échelle industrielle, il serait préférable d'attirer des professionnels, alors dans la construction privée, vous pouvez vous limiter à vos propres efforts. Ci-dessous, nous verrons comment calculer la cheminée.

Types de cheminée

La cheminée a pour fonction d'évacuer les produits de combustion et les fumées d'un poêle ou de tout autre appareil de chauffage à l'extérieur de la pièce. Le tirage dans toute cheminée domestique se forme naturellement et n'implique l'utilisation d'aucun appareil supplémentaire.

Les cheminées modernes peuvent être fabriquées :

• Fait de briques. Puisqu'une telle structure a un poids important, il est nécessaire de lui construire une base solide.

Conseil! Les experts conseillent d'ajouter de la chaux à la composition du mortier utilisé pour la maçonnerie, ce qui évitera la formation de condensation, qui a un effet néfaste sur les murs du bâtiment.

• À partir de tuyaux sandwich, qui sont constitués de deux couches de métal avec une isolation entre elles. L'acier inoxydable est le plus souvent utilisé comme matériau pour la fabrication de tels tuyaux. Le basalte agit comme un élément chauffant dans la plupart des cas.
• Fait de matériaux polymères. Ces tuyaux ne doivent pas être exposés à des températures excessivement élevées. Par conséquent, ces cheminées peuvent être utilisées pour les chauffe-eau à gaz et les petites chaufferies. Dans le même temps, les tuyaux en polymère sont très durables, faciles à installer et à bas prix.
• De la céramique. Ces tuyaux se caractérisent par une résistance élevée, mais ils coûtent également très cher. Par conséquent, ils sont le plus souvent utilisés pour l'aménagement de cheminées de type industriel. En raison de leur poids important, de telles structures, comme celles en briques, nécessitent la pose de fondations.

Important! Dans certaines situations, des combinaisons de matériaux destinés à la fabrication de cheminées sont possibles. Par exemple, une cheminée en polymère ou en métal peut être maçonnée.

Comment la cheminée est calculée

Afin de calculer les dimensions des cheminées, il est nécessaire de naviguer dans les paramètres du poêle. Les dimensions principales des cheminées sont le diamètre et la hauteur de la section transversale. Ces données se trouvent dans la documentation d'accompagnement de l'équipement.

Comment calculer la hauteur

Les performances des appareils de chauffage dépendent directement de ce paramètre. Par conséquent, le calcul de la hauteur de la cheminée est très important. Selon la documentation SNiP, la hauteur minimale de la cheminée est de 5 mètres. Si le tuyau est inférieur à cette valeur, le tirage naturel nécessaire ne s'y produira pas. Cependant, une cheminée trop haute est également mauvaise, car dans ce cas, le passage lent des fumées à travers le système et son refroidissement entraîneront une diminution du tirage.

Le calcul sérieux de la cheminée est utilisé dans la construction industrielle. Un système de calcul très complexe est utilisé ici. Dans la construction privée, les exigences sont généralement bien moindres, et le calcul de la hauteur de la cheminée implique de suivre les règles suivantes :

• De la base au point le plus haut, la longueur doit dépasser 5 mètres.
• En entrant dans un toit plat, la cheminée doit s'élever au-dessus d'au moins 50 cm.
• Si la cheminée est érigée sur un toit en pente à une distance de plus de trois mètres du faîte du toit, sa hauteur est calculée comme suit : la ligne reliant le faîte du toit à la cheminée et la ligne horizontale du faîte du toit doivent être situées à un angle de 10 degrés l'un par rapport à l'autre.

La méthode de calcul aérodynamique des cheminées a été développée pour la détermination des résistances et la sélection des cheminées. Un bon calcul aérodynamique doit prendre en compte les éventuelles chutes de pression dans les sections des conduits gaz-air, en tenant compte également des résistances qui surviennent dans une certaine section.

Comment la section de la cheminée est-elle calculée ?

Afin de calculer le tirage de la cheminée, il faut d'abord déterminer son diamètre. Afin de ne pas effectuer de calculs complexes, vous pouvez utiliser les recommandations de spécialistes suivantes:

• Si la puissance de l'équipement de chauffage ne dépasse pas 3,5 kW, une cheminée de dimensions 0,14 sur 0,14 mètre vous suffira.
• Si la chaudière de chauffage a une puissance comprise entre 4 et 5 kW, les dimensions optimales de la cheminée seront de 0,14 sur 0,2 mètre.
• Lors de l'utilisation d'équipements puissants avec des indicateurs compris entre 5 et 7 kW, la section transversale de la cheminée doit être d'au moins 0,14 sur 0,27 mètre.

Conseil! Si vous connaissez la puissance du radiateur utilisé, vous pouvez utiliser en toute sécurité les recommandations des spécialistes données ci-dessus. Si la puissance est inconnue, afin de déterminer la section efficace optimale, des calculs appropriés devront être effectués.

• La quantité de carburant brûlée dans l'appareil pendant une heure. Le plus souvent, ce paramètre peut être lu dans les caractéristiques de l'équipement.
• Indicateurs de température du gaz à l'entrée de la cheminée. Ce paramètre peut également être trouvé dans les spécifications de l'équipement. Le plus souvent, il oscille entre 150 et 200 degrés Celsius.

• Hauteur de la cheminée.
• La vitesse du gaz passant dans le tuyau.

Remarque : la valeur par défaut est de 2 m/s.

• Indicateurs de traction naturelle. Habituellement, ce paramètre est pris comme 4 Pa ​​pour chaque mètre de longueur de cheminée.

Le paramètre principal dans le calcul de la section du tuyau est la quantité de carburant brûlé. Lors du calcul du diamètre de la cheminée, vous devez utiliser la formule suivante : F = (π * d²) / 4. Ainsi, pour connaître le diamètre, nous en dérivons un nouveau basé sur cette formule : d² = 4 * F / π. En l'utilisant, vous pouvez déjà déterminer la section du tuyau requis pour votre équipement de chauffage.

Conclusion

Afin d'assurer le bon fonctionnement du système de chauffage, il est nécessaire de faire un calcul compétent des paramètres de la cheminée. Ce n'est que dans ce cas qu'une poussée naturelle efficace sera créée. Et si des calculs complexes sont généralement effectués dans un environnement industriel, chaque artisan peut déterminer indépendamment les paramètres d'une cheminée domestique.

L'une des exigences les plus importantes pour assurer la sécurité de fonctionnement des équipements de chauffage à combustible solide est l'organisation correcte de l'élimination des produits de combustion. Dans l'attente qu'ils sortent à temps et complètement, sans pénétrer dans la pièce, et cèdent la place à l'afflux d'air frais nécessaire à la combustion continue du carburant marque-page. La violation de ces règles conduit, au mieux, à un fonctionnement inefficace du four ou de la chaudière. Mais bien pire est la probabilité d'empoisonnement au monoxyde de carbone ou l'apparition d'un risque d'incendie.

Dans cet article, nous n'examinerons pas les options possibles pour la construction de cheminées - il y a beaucoup d'informations à ce sujet dans d'autres publications de notre portail. La conversation se concentrera sur les principaux paramètres du tuyau - sa section transversale, qui assure l'élimination rapide des produits de combustion à une vitesse optimale, et la hauteur qui assure la création de la poussée naturelle nécessaire.

Ainsi, le sujet de la conversation d'aujourd'hui est la cheminée: calcul de la hauteur et de la section transversale, justifications et calculatrices en ligne pratiques.

Pourquoi les dispositifs à combustible solide sont-ils considérés ?

C'est simple - il y a toujours plus de problèmes avec eux dans ces domaines par rapport aux gaz. Expliquons pourquoi :

• Tout d'abord, les appareils de chauffage au gaz sont presque toujours des produits fabriqués en usine. C'est-à-dire qu'ils doivent avoir un tuyau de dérivation d'une certaine section pour le raccordement à la cheminée. La section transversale du canal est également abordée dans la documentation technique du modèle. C'est-à-dire que tout est assez simple - il n'est pas permis de rétrécir le canal dans aucune des sections de la cheminée ascendante.

• La température des produits de combustion des gaz sortant de la cheminée est incomparablement inférieure à celle du bois ou autre combustible solide généré lors de la combustion.
• Il est également difficile de comparer les volumes de mélanges gazeux formés lors de la combustion du "bleu" et du combustible solide. La différence ici est assez importante !

Mais les appareils de chauffage à combustible solide, les poêles ou les chaudières sont très souvent créés de manière indépendante. Soit ils sont « hérités » des anciens propriétaires de la maison. Et ici, il ne sera jamais superflu de vérifier les paramètres de la cheminée connectée à un tel appareil.

Cependant, ce qui concerne la hauteur du tuyau et la vérification du tirage - cela peut probablement être entièrement attribué à l'équipement de chauffage au gaz. La section transversale est connue, mais cela ne fait pas de mal de vérifier le reste.

Mais commençons par la section.

Comment calculer la section transversale d'une cheminée?

Il existe plusieurs méthodes pour calculer la section optimale. Par exemple, à partir de la taille de la chambre de combustion du foyer ou de la zone de la fenêtre de soufflage du four. Mais dans cette publication, l'attention sera focalisée sur la méthodologie, qui repose sur l'évaluation du volume de fumées formées lors de la combustion.

Sur la base de calculs et d'expérimentations, les spécialistes ont longuement dressé des tableaux à partir desquels il est possible d'obtenir des informations sur la production spécifique de fumée pour différents types de combustibles solides. C'est-à-dire quel volume de produits de combustion se forme lors de la combustion, disons, d'un kilogramme de bois de chauffage, de charbon, de tourbe, etc.

Nous présenterons également un tel tableau (dans une version abrégée). En plus de la génération de fumée spécifique, le pouvoir calorifique du combustible (la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion d'un kilogramme) et la température approximative des produits de combustion à la sortie de la cheminée y sont indiqués. La première de ces caractéristiques ne nous intéresse pas particulièrement à un moment donné - elle donne juste une idée générale du rendement énergétique. Mais la température, oui, est nécessaire pour les calculs.

Comme vous pouvez le voir, les volumes sont impressionnants. Même les types de carburant qui donnent le minimum de fumée sont déjà d'environ 10 mètres cubes pour chaque kilogramme brûlé. Cela signifie que pour des simples raisons de physique et de géométrie, la section transversale de la cheminée doit pouvoir détourner constamment ces volumes considérables.

De cela et "danser" lors du calcul.

Prix ​​des cheminées

cheminée

Le volume de produits de combustion libéré lors de la combustion de combustible solide en une heure peut être déterminé par la formule suivante (en tenant compte de la dilatation thermique des gaz).

Vgch =Vsp × Mth × (1 + Td / 273))

Vgch- le volume de produits de combustion générés en une heure.

Vaud- volume spécifique de produits de combustion générés pour le type de combustible sélectionné, m³ / kg (d'après le tableau).

Mtch- la masse du bouchon de carburant brûlée en une heure. On le trouve généralement comme le rapport entre la charge totale de carburant et le temps où il est complètement brûlé. Par exemple, 12 kg de bois de chauffage sont chargés dans le four en une seule fois et ils brûlent en 3 heures. Cela signifie que Mtch = 12/3 = 4 kg / heure.

Td- température du gaz (℃) à la sortie de la cheminée (d'après le tableau).

273 - une constante pour amener les paramètres de température à l'échelle Kelvin utilisée dans les calculs thermodynamiques.

Puisque l'unité de temps dans notre système de calcul est la seconde, il n'est pas difficile de connaître le volume obtenu par seconde - le résultat est simplement divisé par 3600 :

Vgс =Vgh / 3600

Pour connaître la section transversale du canal, qui est garanti de faire passer ce volume à travers lui-même à une certaine vitesse de mouvement du gaz, il est nécessaire de trouver leur rapport

Sc = Vgc /Fd

Sc- section transversale du canal de cheminée, m2.

Fd- débit de gaz dans la cheminée, m/s

Quelques mots sur cette vitesse. Pour les appareils de chauffage et les structures d'une classe domestique, ils ont généralement tendance à s'arrêter dans la plage de 1,5 à 2,5 m / s. Avec cela, d'une part, à faible vitesse, il n'y a pas de résistance significative à l'écoulement, il n'y a pas de forts remous qui ralentissent le mouvement des gaz. Les pertes de chaleur sont minimisées, la température des gaz à la sortie du tuyau est ramenée à des valeurs normales. Cependant, la vitesse est suffisamment élevée pour réduire la formation de condensation et de cendres qui se déposent sur les parois internes du canal.

Si une section transversale est trouvée (et c'est sa valeur minimale), alors selon les formules géométriques connues, on peut trouver soit le diamètre pour un tuyau de section circulaire, soit la longueur du côté - avec une croix carrée -section, ou choisissez les longueurs des côtés de section rectangulaire.

Vous trouverez ci-dessous une calculatrice qui simplifiera ces calculs à la limite. Il est nécessaire d'indiquer le type de combustible, la consommation approximative de sa consommation (plus précisément, la masse et le temps de combustion de la pleine charge) et le débit de gaz attendu dans la cheminée. Le programme fera le reste tout seul.

Le résultat final est affiché dans trois vues :

Le diamètre minimum pour une section circulaire ;

Longueur de côté minimale pour une section carrée ;

Zone de section, le long de laquelle vous pouvez, par exemple, sélectionner les dimensions des côtés d'une section rectangulaire.

Calculatrice pour calculer les paramètres de la section de cheminée

Spécifiez les valeurs demandées et cliquez sur
"CALCULER LES DIMENSIONS DE LA SECTION CHEMINEE"

TYPE DE COMBUSTIBLE SOLIDE

POIDS DU CARBURANT UNIQUE LIVRE, kg

DURÉE DE FONCTIONNEMENT DU FOUR SUR LIVRE UNIQUE, heures

VITESSE ATTENDUE DES GAZ DANS LA CHEMINEE, mètres par seconde

Hauteur de la cheminée.

Ici, on peut se passer de calculs compliqués.

Oui, bien sûr, il existe des formules assez lourdes qui peuvent être utilisées pour calculer la hauteur optimale de la cheminée avec une grande précision. Mais ils deviennent vraiment pertinents lors de la conception de chaufferies ou d'autres installations industrielles, où ils fonctionnent avec des niveaux de puissance, des volumes de combustible consommés, des hauteurs et des diamètres de tuyaux complètement différents. De plus, ces formules comprennent également une composante écologique pour l'émission de produits de combustion jusqu'à une certaine hauteur.

Il ne sert à rien d'énumérer ces formules ici. La pratique montre, et c'est aussi, d'ailleurs, stipulé dans les codes du bâtiment, que pour tous les dispositifs ou structures théoriquement possibles à combustible solide dans une maison privée, une cheminée (à tirage naturel) d'une hauteur d'au moins cinq mètres sera suffisant. Vous pouvez trouver des recommandations pour vous concentrer sur un indicateur de six mètres.

Dans ce cas, il s'agit précisément de la différence de hauteur entre la sortie de l'appareil (pour les fours, il est souvent envisagé - de la grille) au bord supérieur du tuyau, sans tenir compte du parapluie, de la girouette ou du déflecteur usés. Ceci est important pour les cheminées à sections horizontales ou inclinées. Répétons-le - pas la longueur totale du tuyau utilisé, mais seulement la différence de hauteur.

Ainsi, la longueur minimale est claire - cinq mètres. Moins c'est impossible ! Suite? Bien sûr, c'est possible, et parfois même nécessaire, car des facteurs supplémentaires peuvent intervenir en raison des spécificités du bâtiment (bébête - la hauteur de la maison) et de l'emplacement de la tête de tuyau par rapport au toit ou aux objets adjacents.

Cela est dû aux règles de sécurité incendie et au fait que la tête du tuyau ne doit pas tomber dans la zone dite de support du vent. Si ces règles sont négligées, la cheminée deviendra alors extrêmement dépendante de la présence, de la direction et de la vitesse du vent, et dans certains cas, le tirage naturel qui la traverse pourra complètement disparaître ou s'inverser (« basculer »).

Ces règles ne sont pas si compliquées et, en les tenant compte, il est déjà possible de définir avec précision la hauteur de la cheminée.

Prix ​​des cheminées

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• Tout d'abord, quel que soit le toit traversé par la cheminée, la coupe du tuyau ne peut pas être à moins de 500 mm du toit (en pente ou plat - peu importe).
• Sur les toits de configuration complexe, ou sur un toit adjacent à un mur ou à un autre objet (par exemple, le bord du toit d'un autre bâtiment, extension, etc.), la zone de support du vent est déterminée par une ligne tracée à un angle de 45 degrés. La coupure de la cheminée doit être au moins 500 mm plus haute que cette ligne conditionnelle (dans l'image du haut - le fragment de gauche) ..
• Soit dit en passant, la même règle s'applique même alors, pendant un an, à côté de la maison, il y a un grand objet tiers - un bâtiment ou même un arbre. La figure ci-dessous montre comment la construction graphique est effectuée dans ce cas.

• Sur un toit en pente, la hauteur de la section de tuyau dépassant du toit dépend de la distance par rapport au faîte (fragment de gauche du schéma supérieur).

Un tuyau situé à une distance allant jusqu'à 1500 mm du faîte doit s'élever au-dessus de celui-ci d'au moins 500 mm avec son bord.

Avec une distance de 1500 à 3000 mm, le bord supérieur du tuyau ne doit pas être inférieur au niveau du faîte.

Si la distance à la crête est supérieure à 3000 mm, la position minimale admissible de la coupe du tuyau est déterminée par une ligne passant par le sommet de la crête tracée à un angle de -10 degrés par rapport à l'horizontale.

Pour réduire la dépendance du courant d'air au vent, des capuchons, des déflecteurs et des girouettes spéciaux sont utilisés. Dans certains cas, l'utilisation d'un pare-étincelles est également requise - ceci est particulièrement important pour les appareils à combustible solide.

Il reste à s'asseoir au dessin de votre maison (existant ou en projet), déterminer l'emplacement du tuyau puis enfin s'arrêter à une partie de sa hauteur - à partir de 5 mètres ou plus.

Vérification du tuyau prévu pour la quantité de tirage naturel

En fait, nous avons déjà déterminé les principaux paramètres de la cheminée - une section suffisante de son canal et de sa hauteur. Mais pour les appareils à poussée naturelle, il ne sera jamais superflu de vérifier la force de cette même poussée. Pour qu'il n'arrive pas que la cheminée construite refuse soudainement de remplir ses fonctions principales.

Le tirage est, en fait, la différence de pression entre les gaz chauds dans le tuyau et l'air extérieur. C'est cette différence qui stimule le mouvement du flux de gaz à travers le canal de la cheminée.

On pense que pour le fonctionnement normal d'une cheminée à tirage naturel, cette différence devrait être d'au moins 4 pascals par mètre de hauteur de tuyau (0,408 mm de colonne d'eau ou 0,03 mm Hg). C'est-à-dire que pour un tuyau de cinq mètres (notre minimum), la poussée doit être d'au moins 20 Pa. Ceci assure à la fois l'évacuation normale des gaz et l'apport d'air nécessaire à la combustion continue du carburant.

Comment calculer cette poussée. Naturellement, cela dépend en grande partie de la densité des gaz, qui, à son tour, est étroitement liée à la température. Cela peut être vu en regardant la formule avec laquelle nous allons travailler:

Δ P =Htr ×g ×Patm × (1 / TV - 1 / Tds) / 287,1

Δ P- tirage naturel dans le tuyau, Pa.

Htr- hauteur de cheminée, m.

g- accélération de la pesanteur (9,8 m/s²) ;

Patm- Pression atmosphérique. Une valeur de 750 mm Hg est considérée comme normale. Cependant, la zone pour laquelle le calcul est effectué peut avoir ses propres spécificités. Il faut bien comprendre que le niveau de la mer est considéré comme la norme. Et avec l'augmentation de l'altitude, ce taux commence à baisser. Et - assez significativement. Ainsi, lors du calcul, vous devrez vous laisser guider par la norme de votre région de résidence.

La pression atmosphérique est généralement mesurée en millimètres de mercure. Cependant, pour le calcul dans le système SI, il est nécessaire de le traduire en pascals. Ce n'est pas difficile si vous savez que 1 mm Hg. De l'art. = 133,3 Pa.

La télé- la température de l'air extérieur. De plus, réduit à l'échelle Kelvin, c'est-à-dire C°+273.

Tds- température moyenne des gaz dans la cheminée. Il est défini comme la moyenne arithmétique des indicateurs d'entrée et de sortie, suivie d'une conversion en échelle Kelvin.

287,1 - constante de gaz de l'air. Il serait plus correct de choisir cette valeur pour la composition chimique spécifique des gaz d'échappement. Mais dans notre cas, l'erreur ne sera pas significative, affectant fortement le résultat final.

Quelques notes importantes sur les températures d'entrée et de sortie.

Vous devez toujours rechercher ses valeurs optimales. Les statistiques montrent que la plupart des incendies se produisent avec des poêles de sauna, dans lesquels il n'y a pratiquement pas d'évacuation de la chaleur, la chaleur s'accumule dans le hammam en peu de temps et la cheminée chauffe généralement à des températures dangereuses. Par conséquent, vous devez pouvoir contrôler les températures dans la canalisation à l'aide des moyens disponibles - vannes, vannes, dispositifs de récupération de chaleur supplémentaire (par exemple, réservoirs d'eau chaude).

Dans les poêles ménagers et de chauffage, c'est plus facile, mais le contrôle est toujours nécessaire. Dans les chaudières, où l'essence même du travail réside dans le dégagement constant de chaleur vers le liquide de refroidissement en circulation, ces questions ne sont pas si aiguës.

Le mode 900 600 ℃ (entrée et sortie), que l'on retrouve dans certains poêles de sauna, est extrêmement dangereux à tous égards, et ne doit même pas être envisagé ! Un cadre raisonnable (et même alors - leur limite supérieure) est de 600 400 degrés pour les poêles ménagers en brique et en métal. Habituellement, ils essaient de résister dans la plage de 400 200 ℃. Pour les équipements à gaz, la limite inférieure peut être inférieure à 100 degrés.

Si toutes les valeurs initiales de substitution dans la formule sont connues, vous pouvez procéder au calcul. Pour ce faire, nous suggérons à nouveau d'utiliser les capacités d'une calculatrice en ligne spéciale.

Le poêle ou la cheminée est appelé «le cœur de la maison» pour une raison. Mais apprivoiser un incendie à l'intérieur d'un immeuble résidentiel implique un certain nombre d'étapes et un long ensemble de règles. Après tout, toute erreur dans la conception d'une cheminée coûte trop cher, de la fumée suffocante à l'intérieur d'un bâtiment à un incendie. Et le plus souvent, tout commence par une violation du tirage et la destruction des parois de la cheminée, puis les structures du bâtiment adjacentes s'enflamment.

Aujourd'hui les calculs de la hauteur de la cheminée sont souvent effectués par des programmes, bien que des spécialistes expérimentés doivent vérifier les valeurs obtenues manuellement, en utilisant des formules qu'il est logique de connaître pour la tranquillité d'esprit.

Ils ne sont pas difficiles, pour leur compréhension, il suffit d'une connaissance scolaire de la géométrie et de la capacité de substituer des valeurs au bon endroit. Et à notre tour, nous essaierons de vous expliquer pourquoi chaque indicateur est si important pour déterminer la hauteur de la cheminée et comment il l'affecte exactement.

Selon tous les codes et règlements du bâtiment, la cheminée doit s'élever au-dessus du toit à une certaine distance. Ceci est nécessaire pour que l'air sur les parties saillantes du toit ne provoque pas de refoulement dû à des turbulences.

La poussée inverse peut être vue de vos propres yeux sous la forme de fumée qui se déverse directement de la cheminée dans la pièce. Mais la hauteur supplémentaire de la cheminée n'est pas non plus nécessaire, sinon le tirage deviendra trop fort et vous ne pouvez pas attendre la chaleur d'une telle cheminée : le bois brûlera en cendres comme une allumette, n'ayant pas le temps de donner de la chaleur.

Si le tuyau est situé trop près d'arbres denses ou d'un mur élevé, il doit être prolongé avec un tuyau en amiante-ciment ou en acier.

Dans cette vidéo, vous trouverez également de précieux conseils pour la construction d'une cheminée et des solutions aux problèmes de hauteur :

Traction : comment obtenir une combustion de carburant parfaite

La force de traction elle-même est influencée par plusieurs facteurs importants à la fois :

• matériau de cheminée;
• hauteur des fondations au-dessus du niveau de la mer ;
• température des fumées à la sortie du four ;
• forme en coupe transversale de la cheminée;
• lissé ou rugosité de la surface intérieure;
• violation de l'étanchéité interne de la cheminée;
• température et humidité de l'air extérieur;
• ventilation d'une pièce avec chaudière ou poêle;
• l'intégralité de la combustion du carburant ;
• le degré de pollution de la chaudière (ou poêle) et de la cheminée ;
• type de brûleur utilisé (modulant ou discret).

Tout d'abord, vous devez déterminer la valeur du tirage statique de la cheminée, et il est mesuré dans la valeur de p [Pa]. Voici la formule pour calculer :

h [m] = (∆p · Tp · Tn) / (3459 · (Tp-1,1 · Tn))

Tr est la température moyenne dans le tuyau, et Tn- Température extérieure. Il est mesuré par défaut en degrés sur l'échelle Kelvin, mais vous pouvez également le spécifier en Celsius en ajoutant +273.

Le calcul de la température moyenne n'est pas difficile. Habituellement, cela est indiqué dans les données techniques de la chaudière, mais il est également important de prendre en compte le refroidissement. C'est 1 degré pour chaque mètre de tuyau en brique, 2 degrés pour un mètre d'acier isolé et 5 degrés pour un tuyau non isolé.

Dans le même temps, il est conseillé de prendre la valeur de la température extérieure typique de l'été comme période la plus problématique pour la traction :

Faites un calcul aérodynamique et découvrez la hauteur et le diamètre exacts requis de la cheminée. En soi, la valeur de la poussée signifie la différence de densité de l'air et des fumées, multipliée par la hauteur de la maison. C'est à 5 mètres de la cheminée qui assurent le vide et le tirage des fumées.

Mais que se passe-t-il si la hauteur du tuyau ne peut pas être réglée plus haut et que la poussée est toujours insuffisante pour certaines raisons ? Cela se produit souvent lorsque les gaz de combustion se refroidissent trop rapidement, en particulier pendant la saison froide. Ensuite, pour rétablir la traction, la section souhaitée du tuyau est simplement isolée.

N'oubliez pas non plus que la poussée réelle est toujours inférieure à la poussée statique en raison de la résistance du mouvement du gaz à l'intérieur des parois du tuyau. Plus la zone d'écoulement de la cheminée est étroite et plus il y a de coudes, de sections horizontales et autres, plus le tirage sera mauvais, car le tirage est affecté par la perte de charge sur toute la longueur du tuyau.

Un autre problème avec la hauteur de la cheminée est l'air froid du foyer. Ainsi, lorsqu'il ne travaille pas, l'air froid s'échappe de la rue. Cela se produit lorsque la tête de cheminée est en dessous de l'extrémité de la hotte de ventilation, ou lorsque le grenier est trop grand et mal isolé.

Conception de la cheminée en fonction de la configuration de chauffage

Et tout d'abord, lors de la conception d'une cheminée, ses débits minimaux sont calculés. Si vous faites des erreurs ici, les gaz de combustion s'accumuleront à l'intérieur du tuyau et causeront beaucoup de problèmes.

La disposition générale de la cheminée ressemble à ceci :

Si la température des fumées est basse, comme dans les chaudières modernes à basse température, des extracteurs de fumée dits électriques sont installés dans la partie supérieure de la cheminée.

Ce sont des petits ventilateurs à pales. Un tel dispositif évacue de force les produits de combustion de la conduite, augmentant ainsi la force de traction. Et puis la force de poussée n'affecte plus directement la hauteur de la cheminée, car elle est obtenue de manière différente, et non en "attrapant le vent".

S'il n'y a pas d'appareil supplémentaire, vous devez toujours attraper le vent. Et dans ce cas, il faut miser sur la puissance disponible de la chaudière, du poêle ou de la cheminée, que l'on retrouve dans la documentation technique. Il est exprimé en quantité de carburant qui est brûlé en une heure de fonctionnement.

Si la quantité de volume de carburant est connue, le volume de gaz est calculé à l'aide de la formule suivante :

Vg = B V ∙ (1 + t / 273) / 3600

Le résultat sera en m 3 / s. C'est la vitesse de déplacement des gaz dans le tuyau. Nous calculons la section transversale du tuyau en utilisant la formule suivante:

F = ∙ d² / 4

Et la valeur résultante est déterminée en m 2. Il s'agit de la section transversale de la cheminée et le diamètre est calculé par la formule:

dт = √4 B ∙ V ∙ (1 + t / 273) / π ∙ ω ∙ 3600

Le reste des caractéristiques est presque le même pour la plupart des appareils de chauffage. Ainsi, le taux de sortie des gaz dans la cheminée n'est généralement pas inférieur à 2 mètres par seconde et la température des gaz à l'entrée des tuyaux est de 150 à 200 degrés.

De plus, la pression standard des gaz par mètre n'est pas inférieure à 0,4 mm H 2 O, soit 4 Pa ​​:

Par conséquent, selon SNiP, la hauteur de la cheminée par rapport à la grille doit être d'au moins 5 mètres.

Inflammabilité du toit : quand une étincelle cause des problèmes

Le matériau de toiture lui-même est également important, à savoir son inflammabilité. Ainsi, avec un revêtement ignifuge, la hauteur du tuyau doit être augmentée de 1 à 1,5 mètre afin que les étincelles n'atteignent pas le toit:

Dépendance de la hauteur de la cheminée sur d'autres éléments de la toiture

Il est également très important de savoir à quel point la cheminée elle-même est proche du faîte du toit, du parapet ou d'un autre de ses éléments :

Ainsi, en ce qui concerne l'élévation des cheminées au-dessus du toit, il y a les règles suivantes :

1. Pas moins de 1,2 mètre au-dessus d'un toit plat.
2. Pas moins de 50 cm au-dessus du faîte du toit si le tuyau est situé jusqu'à 1,5 mètre du faîte.
3. Pas en dessous du niveau du faîte si le tuyau est situé à 1,5 à 3 m du faîte.
4. Pas en dessous d'une ligne qui peut être tracée de la crête jusqu'à l'horizon à un angle de 10 degrés si le tuyau est situé à plus de 3 mètres de la crête.

Dans ce cas, le canal de fumée doit être situé à une certaine distance des autres éléments de la structure, au moins :

• 150 mm pour les tuyaux avec isolation ;
• 500 mm pour les tuyaux sans isolation.

La hauteur minimale autorisée des tuyaux est de 50 cm, mais ce sont des tuyaux trop bas, qui ne peuvent être installés que sur des toits plats sans aucune saillie. Si le toit est avec une configuration plus complexe, vous devrez bricoler et prendre en compte toutes les parties saillantes.

Ainsi, si toutes ces pièces sont situées à une distance de 1,5 mètre du tuyau lui-même, il suffit alors que le tuyau soit plus haut que tous ces éléments. S'ils sont à moins de 1,5 mètre, la cheminée doit dépasser leur hauteur d'au moins 59 cm :

Il n'est pas difficile de maintenir une hauteur de cheminée de 5 mètres de la grille du four à la coupe supérieure de la cheminée si une maison à un ou deux étages a été construite. Mais des problèmes surviennent si la cheminée a été installée à l'étage supérieur du grenier - il n'y a pas assez de hauteur de plafond et de grenier.

Considérations environnementales pour les bâtiments industriels

En un mot, le débit de la cheminée doit assurer le libre passage des fumées et leur rejet dans l'atmosphère. Par ailleurs, le point écologique est également important ici, à savoir si les produits de la combustion du carburant sont correctement dispersés dans l'atmosphère.

Ainsi, lors de la construction d'entreprises commerciales et industrielles, certaines normes sanitaires sont prises en compte. Et ils dépendent des conditions météorologiques de la région, du débit typique des masses d'air, du relief du paysage et de nombreux autres facteurs.

Alors, quelle valeur avez-vous obtenue et est-ce exactement 5 mètres ?

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Comment calculer une cheminée - 4 points importants à considérer lors de l'installation d'une cheminée

Pour chauffer les maisons privées pendant la saison froide, ils utilisent le plus souvent soit des poêles et des cheminées en briques ordinaires, soit des chaudières de chauffage domestique pour combustibles solides, liquides ou gazeux. Une condition indispensable au fonctionnement normal de tels dispositifs de chauffage est la libre circulation d'une quantité suffisante d'air frais dans la zone de combustion de la flamme et l'élimination rapide des produits de combustion du combustible usé dans l'atmosphère. Pour s'assurer que ces conditions sont remplies, avant d'installer la cheminée du poêle, il est très important d'effectuer un calcul compétent de la cheminée à tirage naturel, car non seulement l'efficacité des appareils de chauffage, mais aussi la sécurité des résidents d'un maison en dépendra.

En raison de laquelle un tirage naturel se forme dans le four

La plupart des poêles de chauffage et de cuisson et des chaudières de chauffage autonomes ne sont pas équipés d'un système d'alimentation forcée en air frais et d'évacuation des gaz de combustion. Par conséquent, le processus de combustion du carburant dépend directement de la présence d'un tirage naturel dans le tuyau de cheminée.

En théorie, la méthode de calcul de la cheminée est assez simple. Pour faire comprendre au lecteur d'où vient la poussée naturelle, j'essaierai d'expliquer brièvement la physique des processus thermiques et dynamiques des gaz qui se produisent dans un four pendant la combustion du combustible.

1. La cheminée est toujours installée verticalement (à l'exception de certaines sections horizontales ou inclinées). Son canal commence dans la partie supérieure de la voûte du foyer, et se termine dans la rue, à une certaine élévation au-dessus du toit de la maison ;

1. Les gaz de combustion chauds dans la zone de combustion du combustible ont une température très élevée (jusqu'à 1000 ° C), par conséquent, selon les lois de la physique, ils montent rapidement;
2. S'élevant dans la cheminée à une vitesse d'environ deux mètres par seconde, les fumées créent une zone de pression réduite dans le four ;
3. En raison de la raréfaction naturelle dans la chambre de combustion, l'entrée d'air frais à travers le ventilateur et la grille dans la zone de combustion est assurée ;
4. Ainsi, on comprend aisément que pour la formation d'une bonne traction naturelle, plusieurs conditions doivent être réunies à la fois :

• La cheminée doit être située strictement verticalement... De plus, l'ode doit être d'une hauteur suffisante et de la configuration la plus simple, sans virages et virages inutiles à un angle supérieur à 45 °.

• La section interne du conduit de fumée doit être conçue de telle manière qu'elle permette à tout le volume des fumées qui se forment lors de la combustion du combustible de passer sans encombre dans l'atmosphère ;
• Afin de ne pas créer de résistance aérodynamique importante au mouvement des fumées, les parois intérieures du tuyau doivent avoir la surface la plus uniforme et la plus lisse avec un nombre minimum de transitions et de joints ;
• En se déplaçant le long du conduit, les fumées se refroidissent progressivement, ce qui entraîne une augmentation de leur densité et une tendance à la formation. Pour éviter que cela se produise la cheminée doit avoir une bonne isolation thermique.

Le vent extérieur a un effet positif significatif sur le tirage naturel. Cela est dû au fait qu'un flux d'air continu dirigé perpendiculairement à l'axe de la cheminée crée une pression réduite dans celle-ci. Par conséquent, par temps venteux, il y a toujours un bon tirage dans le poêle.

Moment 1. Le choix du matériau et la conception de la cheminée

La documentation réglementaire et technique de construction ne stipule aucune exigence stricte pour l'agencement des cheminées de poêle, par conséquent, chaque propriétaire fait une cheminée à sa propre discrétion. Dans le même temps, je dois dire que tous les types de cheminées diffèrent non seulement par leur conception et leur apparence, mais également par leur ingénierie thermique, leur poids et leurs caractéristiques dynamiques du gaz.

1. La cheminée en maçonnerie se caractérise par une résistance et une durabilité élevées, elle peut bien résister à une exposition prolongée à des températures élevées, mais elle ne résiste pas aux condensats de fumée agressifs. Grâce à ses murs en briques massives, il possède une capacité calorifique élevée et des propriétés d'isolation thermique satisfaisantes. Quant au problème de la condensation de la vapeur d'eau et de la dynamique des gaz d'une cheminée en brique, tout n'est pas si bon ici.

• La cheminée massive en brique est lourde, par conséquent, pour l'installer, vous avez besoin de votre propre fondation, ce qui nécessite également des calculs séparés;

• La forme rectangulaire ou carrée de la section transversale des conduits de fumée, associée à des parois intérieures irrégulières et rugueuses, crée une résistance significative au mouvement des gaz de combustion. Par conséquent, la section transversale de ces cheminées doit être choisie avec une petite marge ;
• Le manque d'isolation thermique supplémentaire peut entraîner la formation de condensation à l'intérieur de la cheminée, par conséquent, ses parois doivent avoir une épaisseur suffisante pour que la température des fumées à l'intérieur ne descende pas en dessous du point de rosée.

1. Les tuyaux en amiante-ciment et en céramique sont vendus prêts à l'emploi et sont facilement assemblés à la main. Ils sont donc souvent utilisés dans la construction de maisons privées pour connecter des chaudières à gaz ou à combustible solide. De nombreux propriétaires sont attirés par leur prix pas très bas, mais je tiens à vous rappeler que lors de l'installation d'une cheminée à partir de tuyaux en amiante-ciment, vous devez prendre en compte les points suivants :

• Les tuyaux en amiante-ciment ont une conductivité thermique élevée et retiennent mal la chaleur des gaz de combustion, à cause de laquelle de la condensation peut se former à l'intérieur, ce qui entraînera rapidement la destruction des murs;
• Pour éviter cela, lors de l'installation d'une cheminée en amiante-ciment, il est important de choisir le bon matériau d'isolation thermique et de calculer son épaisseur afin que la température des fumées à la sortie ne descende pas en dessous de 110°C ;
• À des températures supérieures à 350 °C, l'amiante-ciment peut se fissurer et s'effondrer, donc, entre l'entrée de la cheminée et la sortie de la chaudière, je vous conseille d'installer une entretoise constituée d'un tuyau métallique isolé ;
• Sa longueur doit être calculée de manière à ce que la température des fumées à l'entrée du tuyau en amiante-ciment ne dépasse pas 300-350 ° C;
• Le tuyau en amiante-ciment lui-même a une rigidité suffisante. Malgré cela, pour une meilleure isolation thermique et une protection contre les dommages mécaniques, je recommande d'installer une telle cheminée à l'intérieur d'une gaine de protection en maçonnerie demi-brique.

1. À mon avis, les tuyaux sandwich métalliques en acier inoxydable sont l'option la plus réussie pour une cheminée domestique, qui convient aussi bien à une dalle de brique massive qu'à une chaudière de chauffage compacte moderne. Ils sont recrutés dans des sections distinctes, ils vous permettent donc de créer de vos propres mains une cheminée externe ou interne de presque toutes les configurations.

• Le manchon intérieur en acier inoxydable résistant à la chaleur a une surface parfaitement lisse et une section transversale circulaire, il crée donc une résistance aérodynamique minimale à l'écoulement des gaz de combustion. Pour cette raison, le diamètre intérieur du conduit de fumée doit correspondre à la valeur minimale des caractéristiques de conception ;

• Le tuyau sandwich en métal isolé a de bonnes propriétés d'isolation thermique, et ne nécessite pas d'isolation supplémentaire, par conséquent, les calculs d'ingénierie thermique, dans ce cas, ne sont pas nécessaires;
• Lors de l'installation et du montage de la cheminée, chaque section doit être montée de manière à être fixée au mur intérieur ou à la façade du bâtiment au moins en deux points. Dans ce cas, la distance entre les supports de montage ne doit pas dépasser 1200 mm.

1. Les cheminées préfabriquées isolées en céramique ont des caractéristiques similaires et peuvent également être utilisées presque sans restriction, en combinaison avec tout type de poêle, cheminée ou chaudière de chauffage domestique.

• Ils sont conçus et fabriqués en usine, dans le respect de tous les calculs thermiques nécessaires et des exigences des règles de sécurité incendie ;
• Cela permet de les monter tels qu'ils sont, sans penser à leurs propres calculs supplémentaires ;
• Malgré cela, je tiens à vous rappeler qu'un tel sandwich composé de blocs de béton d'argile expansée, d'un isolant en laine minérale et d'un insert à partir d'un tuyau en céramique, assemblé peut être lourd, il est donc également nécessaire de calculer et de créer une fondation distincte.

1. Récemment, un type relativement nouveau de cheminées en polymère, mieux connu sous le nom commercial "Furan Flex", a commencé à apparaître sur le marché des matériaux de construction. Il s'agit d'un tuyau flexible blindé qui est installé dans un conduit de fumée existant puis rempli de vapeur chaude à haute pression. Sous l'influence de la pression et des températures élevées, le manchon se redresse et se polymérise, ce qui lui permet de remplir complètement la lumière du canal de fumée et de renforcer les parois du tuyau de l'intérieur.

• L'installation d'un tel insert en polymère nécessite l'utilisation d'un équipement spécial et le strict respect des régimes technologiques, il peut donc être effectué exclusivement par des spécialistes qualifiés;
• Sur cette base, dans ce cas, je ne recommande pas de me soucier de formules complexes et de confier l'exécution de tous les calculs aux ingénieurs de l'entrepreneur qui effectuera l'installation.

Le tuyau en amiante-ciment a une surface intérieure rugueuse, ce qui contribue à l'adhérence rapide de la suie et de la suie. Au fil du temps, la couche croissante de suie réduit la section interne et augmente la résistance aérodynamique du conduit de fumée. Je ne recommande donc pas d'utiliser de tels tuyaux pour les poêles et les chaudières à combustibles solides et liquides.

Moment 2. Calcul du diamètre intérieur de la cheminée pour les poêles et cheminées à combustible solide

Pour effectuer le calcul correct du tirage de la cheminée, il est tout d'abord nécessaire de déterminer la section transversale interne requise. Dans cette section, je vais vous expliquer comment cela se fait, à l'aide d'un exemple de calcul de la section transversale d'une cheminée pour les poêles de chauffage et les foyers à combustible solide.

1. Tout d'abord, vous devez déterminer la quantité de gaz de combustion qui sera générée lorsqu'un certain type de combustible est brûlé dans une fournaise en une heure. Ce calcul est effectué selon la formule suivante :

V gaz = V * V carburant * (1 + T / 273) / 3600, où

• V gaz- volume de fumées qui passera par le conduit en une heure (m³/heure) ;

• B- la masse maximale de combustible qui brûle en une heure dans le four (kg) ;

• haut en V- le coefficient du volume de fumées émis lors de la combustion d'un certain type de combustible (m³/kg).

• Cette valeur est déterminée selon des tableaux spéciaux et sa valeur est la suivante: pour le bois de chauffage sec et la tourbe en morceaux - 10 m³ / kg, pour le lignite en briquettes - 12 m³ / kg et pour le charbon et l'anthracite - 17 m³ / kg;

• T- température des fumées à la sortie de la cheminée (°C). Avec une cheminée normalement isolée, sa valeur peut aller de 110 à 160°C.

1. Ayant la valeur obtenue du volume total de gaz traversant le tuyau par unité de temps, il sera facile de calculer la section transversale requise du canal de cheminée. Elle est définie comme le rapport du volume obtenu à la vitesse de déplacement des fumées, et se calcule à l'aide de la formule suivante :

S fumée = V gaz / W, où

• S fume- section transversale du canal de fumée (m2);
• V gaz- le volume de fumées par unité de temps, que nous avons reçu dans la formule précédente (m³/heure) ;
• W- la vitesse réduite du mouvement ascendant du flux de fumées à l'intérieur de la conduite (m/s). Ici, je dois dire que cette valeur est conditionnellement constante, et sa valeur est de 2 m/s.

1. Afin de comprendre de quel diamètre de tuyau nous avons besoin pour fabriquer une cheminée, en fonction de la valeur obtenue de l'aire du cercle, nous devons déterminer son diamètre. Pour cela, la formule suivante est appliquée :

D = √ 4 * S fumée / π, où

• ré- diamètre intérieur d'une cheminée ronde (m);
• S fume- la superficie de la section interne de la cheminée, obtenue dans les calculs précédents (m2)

Pour faire comprendre au lecteur, je propose de considérer un exemple simple de calcul d'une cheminée pour un poêle-poêle, si l'on sait que pendant le chauffage, 8 kg de bois sec y brûlent par heure, et la température du conduit de fumée gaz à la sortie est de 140°C.

1. En utilisant la première formule donnée, nous déterminons le volume maximum de fumée qui peut être libéré en une heure de combustion de 8 kg de bois de chauffage sec : V gaz = 8 * 10 * (1 + 140/273) / 3600 = 0,033 m³ / heure ;
2. En utilisant la deuxième formule, vous devez calculer la section transversale requise du canal de fumée: S fumée = 0,034 / 2 = 0,017 m² ;
3. La dernière formule vous permet de déterminer le diamètre de tuyau requis, en fonction de la surface connue de sa section transversale: D = 4 * 0,017 / 3,14 = 0,147 m;
4. Ainsi, nous avons déterminé que pour ce poêle, une cheminée d'un diamètre intérieur d'au moins 150 mm sera nécessaire dans le bain.

Si lors des calculs vous obtenez un nombre non entier, alors je vous conseille de l'arrondir à une valeur entière, cependant, un tel arrondi est autorisé dans des limites raisonnables, car dans ce cas, un très grand diamètre ne veut pas dire très bon.

Moment 3. Calcul du tuyau de cheminée pour les chaudières domestiques

Dans cet article, je n'ai délibérément pas commencé à donner des calculs séparés pour les chaudières domestiques préfabriquées à combustible solide et à gaz, car toute instruction sur l'utilisation de l'équipement de chaudière contient déjà toutes les informations techniques nécessaires.

Connaissant le passeport puissance thermique de votre chaudière à gaz, le diamètre de la cheminée est facile à sélectionner, en fonction des paramètres précédemment calculés.

1. Pour les petites chaudières de chauffage d'une puissance calorifique maximale ne dépassant pas 3,5 kW, un tuyau d'un diamètre intérieur de 140-150 mm suffira;

1. Pour les équipements de chaudières domestiques de puissance moyenne (de 3,5 à 5 kW), des cheminées d'un diamètre de 140 à 200 mm seront nécessaires;
2. Si la puissance de la chaudière de chauffage est de 5 à 10 kW, des tuyaux d'un diamètre de 200 à 300 mm devront être utilisés pour cela.

Si la chaudière à gaz est équipée d'une turbine intégrée pour créer un tirage forcé, le diamètre du tuyau d'échappement peut être beaucoup plus petit que les valeurs indiquées ci-dessus. Dans ce cas, la taille de tuyau recommandée doit être indiquée dans la fiche technique du produit.

Moment 4. Détermination de la hauteur du tuyau et emplacement sur le toit

La force du tirage naturel dépend en grande partie de la différence de hauteur entre le niveau de la grille du foyer dans la partie inférieure du poêle, et le déflecteur coupe-vent ou l'embouchure du conduit de fumée dans la partie supérieure de la cheminée.

Pour que les fumées chauffées utilisent le plus efficacement possible leur énergie pour créer un tirage naturel, il est très important de calculer correctement la hauteur de la cheminée par rapport à la grille et par rapport au faîte du toit.

1. La hauteur relative de la cheminée, du niveau de la grille à la bouche de la cheminée, doit être d'au moins 5000 mm ;

1. Sur les bâtiments résidentiels à toit plat exploité, la bouche de la cheminée doit être située au moins 500 mm au-dessus de la hauteur maximale du parapet latéral ou du garde-corps du toit ;
2. Sur les maisons avec un toit à pignon ou à croupe, l'embouchure de la cheminée doit être située à au moins 500 mm du niveau du faîte du toit ;
3. Si, sur un toit en pente, la cheminée est située sur l'une des pentes, à une distance maximale de 1500 mm du faîte du toit, elle doit également s'élever à 500 mm au-dessus du niveau du faîte;

1. Dans le cas où cette distance est de 1500 à 3000 mm, le déflecteur coupe-vent des fumées peut être situé au niveau du faîte ;
2. Sur les toits en pente douce avec un petit angle de pente, la cheminée peut être située à une distance de plus de 3000 mm du faîte. Dans ce cas, sa hauteur optimale est calculée conformément au schéma présenté dans la figure ci-dessous.

Le mauvais choix de la hauteur du tuyau ou de son emplacement par rapport au faîte du toit, avec une direction du vent défavorable, peut provoquer la formation d'une inversion de poussée. Ce phénomène est très dangereux, car il peut entraîner la libération de braises brûlantes et de monoxyde de carbone toxique du cendrier ou du foyer dans l'espace de vie.

Conclusion

En résumé, je tiens à noter que lors du choix des matériaux, des dimensions et de la configuration de la cheminée, il convient tout d'abord de partir de la puissance calorifique maximale du radiateur. Dans ce cas, vous devez également prendre en compte vos capacités financières et les types de combustibles pour lesquels votre poêle ou votre chaudière est conçu.

Vous trouverez plus de détails sur tous les types de cheminées décrits dans la vidéo ci-jointe dans cet article, et si vous avez des questions ou des commentaires, je vous suggère d'en discuter dans le formulaire de commentaire.

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Pour toutes les chaufferies - industrielles et domestiques, en règle générale, une seule cheminée, commune à toutes les chaudières, est conçue. La partie la plus importante du projet est la conception aérodynamique de la cheminée.

Le matériau peut être de la brique, du béton armé, de la fibre de verre. L'utilisation d'analogues en acier d'un diamètre supérieur à 1 m n'est autorisée que si les avantages techniques et économiques d'un tel choix sont faits.

Les principaux types de calculs pour les cheminées industrielles

Calcul de l'aérodynamique des tubes

Noter!

Cette partie de la conception est nécessaire pour déterminer le débit minimum de la structure.

Il doit être suffisant pour assurer le bon passage et l'élimination ultérieure des produits de combustion du combustible dans l'atmosphère, lorsque la chaufferie fonctionne à charge maximale.

Il est à noter qu'un débit de canalisation mal calculé peut provoquer l'accumulation de gaz dans le conduit ou la chaudière.

Un calcul aérodynamique compétent permet d'évaluer objectivement les performances des systèmes de soufflage et de traction, ainsi que la perte de charge dans les chemins d'air et de gaz de la chaufferie.

Le résultat des calculs aérodynamiques est les recommandations de spécialistes sur la hauteur et le diamètre de la cheminée et l'optimisation des sections et des éléments du chemin gaz-air.

Détermination de la hauteur de la structure

Le prochain point du projet est la justification environnementale de la taille de la conduite, basée sur des calculs de dispersion des produits nocifs de la combustion du carburant dans l'atmosphère.

La hauteur de la cheminée est calculée en fonction des conditions de dispersion pour l'émission de substances nocives.

Dans le même temps, toutes les normes sanitaires pour les entreprises commerciales et industrielles doivent être respectées, ainsi que la concentration de fond de ces substances doit être prise en compte.

La dernière caractéristique dépend :

• le régime météorologique de l'atmosphère dans une zone donnée ;
• débit massique d'air;
• terrain;
• la température des gaz rejetés et d'autres facteurs.

Lors de cette étape de conception, il est déterminé :

• hauteur de tuyau optimale ;
• le volume maximal autorisé d'émission de substances nocives dans l'atmosphère.

Durabilité et stabilité du tuyau

Ces calculs sont effectués pour déterminer la capacité de la structure sélectionnée à résister aux effets de facteurs externes :

1. activité sismique;
2. comportement du sol;
3. charges de vent et de neige.

Des facteurs opérationnels sont également pris en compte :

1. poids du tuyau;
2. vibrations dynamiques des équipements ;
3. dilatation thermique.

Les calculs de résistance permettent de sélectionner non seulement la structure et la forme du tronc de la structure. Ils permettent et calculent la fondation de la cheminée : déterminent sa structure, sa profondeur, la surface du pied, etc.

Calcul thermique

Le calcul de l'ingénierie thermique est requis :

• pour trouver la dilatation thermique du matériau du tuyau ;
• déterminer la température de son enveloppe extérieure ;
• choix du type et de l'épaisseur.

Calcul des paramètres de la cheminée dans une maison privée

Ce que vous devez savoir lors du calcul

Pour déterminer les paramètres de la cheminée d'une chaufferie domestique, il n'est pas nécessaire de faire des calculs sérieux. Il suffit d'utiliser un schéma de calcul simplifié.

Noter!

Pour faire un tel calcul, il faut connaître la puissance (transfert de chaleur) de la chaudière ou du four, autrement dit : la quantité de combustible brûlée par heure. Ce chiffre est facile à trouver en regardant dans le passeport de l'équipement.

Les autres paramètres pour toutes les structures des ménages sont approximativement les mêmes :

1. température des gaz à l'entrée du tuyau - 150/200º;
2. leur vitesse dans la cheminée n'est pas inférieure à 2 m / s;
3. la hauteur de la cheminée domestique, selon SNiP, doit être d'au moins 5 m de la grille;
4. pression de gaz naturel par 1m - pas moins de 4 Pa ​​​​(ou 0.4mmH2O)

Pour connaître la gravité, il convient de considérer ce que c'est : la différence de densité de l'air et des gaz de combustion, multipliée par la hauteur de la structure.

Autrement dit : le calcul du diamètre de la cheminée dépend de la quantité de combustible brûlé par heure.

Supposons que vous connaissiez déjà la quantité de carburant brûlée, alors le volume de gaz à l'entrée du tuyau, à une certaine température t, est le suivant :

Vg = B V ∙ (1 + t / 273) / 3600, en m³ / sec.
Connaissant la vitesse à laquelle les gaz doivent se déplacer dans le tuyau, vous pouvez calculer l'aire (F) de sa section transversale :

F = π ∙ d² / 4, en m²

Et, sur la base de la formule pour déterminer l'aire d'un cercle, vous pouvez calculer le diamètre (d) d'un tuyau rond:

dt = √4 B V ∙ (1 + t / 273) / π ∙ ω ∙ 3600, en mètres.
Un exemple de calcul d'un tuyau, on trouve le diamètre requis

Donnons un exemple spécifique de la façon dont le calcul des cheminées à usage domestique est effectué.

Que ce soit un tuyau isolé en métal.

1. Supposons que 10 kg de bois de chauffage par heure avec une teneur en humidité de 25 % soient brûlés sur la grille du four.
2. Ensuite, le volume de gaz (V) dans les conditions normales (compte tenu du taux d'excès d'air) nécessaire à la combustion est de 10 m³/kg.
3. La température à l'entrée du tuyau est de 150º.
4. Par conséquent, Vg = (10 10 1,55) / 3600. En faisant des calculs, on obtient le volume de gaz, 0,043 m³/sec.
5. En prenant la vitesse du gaz à 2m/s, on calcule le diamètre :
   d² = (4 0,043) / 3,14 ∙ 2, on obtient la valeur 0,027.
6. Nous substituons tous les nombres dans la formule dt = √4 ∙ 0,34 ∙ 0,043 ∙ (1 + 150/273) /3,14∙10∙3600. Après avoir fait les calculs, nous obtenons le diamètre requis de 0,165 m.

Détermination de la gravité

1. Déterminons comment le gaz est refroidi pour 1 m de la structure. Sachant que 10 kg de bois de chauffage sont brûlés par heure, on calcule la puissance : Q = 10 3300 1,16, on obtient le chiffre 38,28 kW.
2. Le coefficient thermique de notre tuyau est de 0,34, ce qui signifie que les pertes par mètre seront de : 0,34 : 0,196 = 1,73º.
3. Par conséquent, à la sortie du tronc de 3 mètres (du total 5 m on soustrait 2 m du four)
   température du gaz : 150- (1,73 3) = 144,8º.
4. Valeur de tirage automatique lors de la détermination de la densité de l'air, dans des conditions normales
   à 0º = 1,2932, à 144,8º = 0,8452. Nous faisons des calculs : 3 (1,2932-0,8452). On obtient la valeur de la pression du gaz naturel égale à 1,34 mmH2O. Cette onde est suffisante pour le fonctionnement normal de la canalisation.

Comme vous pouvez le voir, le calcul d'une cheminée à usage domestique n'est pas si difficile qu'il y paraît.