Skorsten til fyrrum: beregning af højde og tværsnit efter tekniske normer

Skorstensrørets primære funktion i et fyrrum er at lede røggasser fra kedlerne ud i atmosfæren og sprede dem. Der er også en ekstra funktion: De skal skabe naturligt træk, som opstår på grund af temperaturforskellen mellem fyret og det fri.

Vi vil introducere dig for forskellige typer skorstenskanaler, som er klassificeret efter konstruktionsmæssige egenskaber og rørmateriale. Hos os vil du lære, hvordan man beregner geometriske parametre på et konkret eksempel. Vores råd hjælper dig med at bestemme typen og størrelsen på skorstenen.

Typer af skorstensrør

I store fyrrum kan naturligt træk ikke sikre fuld forbrænding; her skabes det tvungent ved hjælp af røgpumper. Forbrændingsprocessen og udledningen af dens produkter til atmosfæren skal forårsage så lidt skade på miljøet som muligt og ikke forårsage ulykkessituationer som følge af overtryk i fyrrummet, der overstiger normen.

Konstruktionsmæssigt er rør til fyrrum meget forskellige fra hinanden, både i forhold til bærende konstruktion og fremstillingsmateriale. Baseret på det første kriterium skelner man mellem flere typer rør.

Selvbærende rør til fyrrum

Sådanne lodrette konstruktioner kan have et eller flere løb. De leder forbrændingsprodukter væk fra fyrrum og kedler.

De anvendes uanset brændselstype, men under overholdelse af visse krav:

1. Temperaturen af røggasser, der passerer gennem selvbærende skorstene, må ikke overstige 350 grader Celsius.
2. Forbrændingsprodukterne må ikke være kemisk aggressive.
3. Optimal snebelastning for selvbærende konstruktioner er 250 kg pr. m², vindbelastning er 30 kg pr. m² under vindzone II.

Den selvbærende skorsten monteres på taget og fastgøres inden i bygningen. Dens konstruktionsegenskaber muliggør transport og montering på stedet, da den består af separate sektioner, som er 3-lags sandwichrør. Konstruktionen fastgøres til fundamentet ved hjælp af ankre.

Inde i røret er der et lag af stærkt stål, der modstår påvirkning af stoffer, der frigives ved forbrænding. Det ydre lag beskytter mod vejrligets påvirkninger.

Skorstene til store fyrrum er oftest selvbærende. Det er en konstruktion opført efter et individuelt design med egen infrastruktur.

Parametrene for skorstenskonstruktioner skal opfylde kravene i regulativer. Beregningen baseres på faktorer som antal kedler, effekt, brændselstype. Emissionsnormer skal nødvendigvis tages i betragtning. I nogle tilfælde er skorstene udstyret med platform, stige, inspektionslem og lysafskærmning.

Søjleformede skorstenskonstruktioner

Denne type skorsten består af en ydre skal af højkulstofstål og indsatte indre løb i rustfrit stål med forskellige diametre til bortledning af gasser. Konstruktionen fastgøres i en ankervogn, der er støbt ind i fundamentet. Der kan være både 1 og flere. For at undgå kondens indvendigt anvendes termoisolering.

Del af en søjleskorsten. Her ses i tværsnit, at der indvendigt er placeret flere løb i rustfrit stål med forskellige diametre.

Fordelen ved denne konstruktionsløsning er lang levetid og mulighed for tilslutning af flere kedler. Ståltykkelse og kvalitet vælges ud fra temperaturen og aggressiviteten af forbrændingsprodukterne.

Diameteren af hver rørstamme kan nå op til halvanden meter, og hvis den fælles røggang planlægges brugt til flere kedler, er en diameter på omkring 3 m nødvendig. For at undgå kondens, er stammerne dækket med termisk isolering.

Funktioner ved facade- og nærfacade skorstene

Nærfacadeskorstene installeres til fyrrum, der er tilbygget eller indbygget i huset. De fastgøres til bygningens væg ved hjælp af beslag. Skorstenens komponenter er rørstammer og en ramme eller ankerbeslag.

Rørstammen har 3 lag: indvendigt rustfrit stål, derefter varmeisolering og galvaniseret stål. Rørene er beregnet til fyrrum, hvor kedlerne kører på gas eller flydende brændstof.

Ofte placeres facaderørene langs bygningens ydervæg. Ved valg af stålkvalitet og rørets godstykkelse tages der hensyn til røggassens kemiske sammensætning og temperatur.

Nærfacade- og facaderør overfører vægtbelastningen via et ekstra bundfundament og vindbelastningen via vibrationsisolerende fastgørelser. Denne type røgkanal er, set ud fra materialeomkostninger, den mest økonomiske på grund af manglen på bærende konstruktioner og et solidt fundament.

Det modulære system, der anvendes til konstruktion af røgudstødningsstammer, muliggør nem udskiftning af beskadigede dele.

Fagværksrør

En sådan metalkonstruktion består af rør, der er fastgjort til en robust, selvbærende søjle af fagværkstype. Fagværket er i sin tur forankret i en ankerkurv, der er støbt ind i fundamentet. Fagværksskorstene er velegnede til brug i regioner med farlige seismologiske forhold.

En fagværkskonstruktion omfatter fra 1 til 6 rørstammer. Søjlen er fremstillet af rørvalset stål. Profilrøret kan have et kvadratisk eller trekantet tværsnit. Dette afhænger af antallet af stammer.

For at forhindre korrosion påføres røgudledningerne en primer, og derefter males de.

Rørstammen til røggasafledning er sammensat af moduler bestående af 3 lag:

• et indre lag, der er i direkte kontakt med forbrændingsprodukterne og er fremstillet af rustfrit stål af specielle kvaliteter;
• et lag på 5-6 cm tykkelse, der fungerer som varmeisolering;
• et ydre lag, der beskytter varmeisoleringslaget mod negative påvirkninger fra omgivelserne.

Til anti-korrosionsbelægning anvendes maling med et højt zinkindhold. I visse konstruktioner kan der inden i søjlen være stiger og platforme, der letter vedligeholdelsen. Konstruktionselementerne i rør af denne type er relativt lette, hvilket letter både transport og installationsarbejde.

Masteskorstensrør

Hovedelementet i en masteskorsten er et støttetårn – med tre eller fire master, hvortil skorstenene er fastgjort. Alle konstruktionens samlinger samles på en base i form af en betonpude, startende fra bunden og gradvist bevægende sig opad. Ved samling anvendes nitteforbindelser eller selvskærende skruer.

Bærekonstruktionen for masteskorstenen er samlet af stålprofiler, forbundet med afstivninger og vinkler. Søjlen hviler på fundamentet med sin base og fastgøres med ankerbolte.

Normalt transporteres de enkelte elementer til montagestedet og samles som et byggesæt. Processen tager kun kort tid – et par timer. Skorstenen kan nå en maksimal højde på 28,5 m. Stabiliteten sikres af afstivningsribber – stålafstivninger med et tværsnit på 1,6 til 2 cm. De kompenserer for påvirkning af tværkræfter.

Materialer til opførelse af fyrrumsrør

Systemer til røgafledning opføres af forskellige materialer – mursten, stål, keramik, polymer. Skorsten af mursten, bygget over murstensovne og pejse, har god mekanisk styrke, fremragende varmekapacitet og en temmelig høj grad af brandsikkerhed.

Disse konstruktioner har også mange ulemper, derfor ses helt murede skorstene sjældnere i moderne byggeri. Normative dokumenter begrænser højden af murskorstene til 30-70 m og diameteren til 0,6-8 m.

På væggene af en murskorsten med mange fremspring og fordybninger indvendigt afsættes altid meget kondens, sod, der indeholder svovloxider. Sidstnævnte reagerer med vand og danner syrer, der aktivt nedbryder mursten.

Ujævnheder på overfladen, indsnævring af passagen som følge af gradvis ophobning af sodlag, forårsager nedsat røghastighed og omvending af trækket i røgkanalen.

Mere modstandsdygtige over for kondens og påvirkninger udefra er skorstene af keramik, de har høj ildfasthed. Men dette system har en stor vægt, da der indvendigt er metalstænger, der giver ekstra styrke. Heraf følger krav om obligatorisk etablering af separat fundament og understøtninger, hvilket øger arbejdsomfanget og monteringsomkostningerne.

Polymere røgaftræksrør er velegnede i fyrrum med en maksimal temperatur på 250 grader C, ved montering af gasvandvarmere. De er lette, fleksible og holdbare, men kun relevante for gasudstyr.

En anordning til røgafledning af rustfrit stål – en samling bestående af separate skorstenselementer forbundet med formdele: T-stykker, rørstudser, deflektorer, T-stykker, bøjninger. Stålskorstene anvendes overvejende til gaskedler.

Montering af en sådan skorsten kan udføres også efter bygningens opførelse på kort tid. Der findes et stort udvalg af forbindelsesdele, så skorstenen kan gives enhver konfiguration.

Den modulære skorsten kan uden større besvær demonteres og flyttes til et andet sted. Fordelen ved konstruktionen er også dens lave vægt, hvilket gør det muligt at undgå fundament, modstandsdygtighed over for fugt, ubetydelig sodaflejring på indervæggene, høj hastighed af røggaspassage.

Sanitære og tekniske normer tillader brug af stålrør til opførelse af skorstene med en højde på mere end 30 m, en undtagelse er kun mulig, hvis der forbruges mindre end 5 tons fleraskebrændstof pr. døgn. Årsagen er, at levetiden for sådanne konstruktioner er 10 år, og hvis der anvendes svovlrigt brændstof, reduceres den betydeligt.

Til de varianter, hvis hus er lavet af stållegering, hører koaksiale skorstene, med hvis konstruktionsspecifikationer og driftsfunktioner vi anbefaler at sætte sig ind i.

Beregning af rørparametre

For at bestemme højden og diameteren af skorstenen til et fyrrum skal der udføres en aerodynamisk beregning af konstruktionen. Diameteren afhænger af effekten af de enkelte kedler eller hele fyrrummet.

Trækket har enorm indflydelse på forbrændingen af brændstof og effektiv røgfjernelse, og for at skabe det er der brug for en konstant lufttilførsel til ildstedet. Dette sikres både naturligt og kunstigt.

Hvis der er indbygget en røgsuger i systemet, har skorstenens højde ikke afgørende betydning. Denne parameter er vigtig hovedsageligt for hensynet til skadelige emissioner til atmosfæren. For at bestemme det naturlige træk kræves en obligatorisk beregning af både højde og rørtværsnit.

Bestemmelse af rørhøjde ved naturligt træk

For at skabe et normalt naturligt træk er det nødvendigt at opfylde betingelsen om lighed mellem trækkraften og den samlede modstand, der opstår under fremføringen af røggasser gennem kedlens gaskanaler og skorstenens tracé. Et sådant træk kan opnås under forudsætning af lav gasmodstand, når skorstenens højde ikke overstiger 60 m.

Dette skema vil forenkle processen med at beregne de vigtigste parametre for røret til bortledning af forbrændingsprodukter af ethvert brændstof i fyrrummets ovne

De normative dokumenter, der regulerer placering og beregning af skorstene efter højde, er SNiP41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Man bør også tage hensyn til anbefalingerne i kedlens instruktion, især følgende krav:

1. Fra risten til rørets øverste punkt må der ikke være mindre end 5 m.
2. Over et fladt tag uden højt rækværk skal røret hæve sig mindst 0,5 m.
3. I forhold til højden af rækværk og tagryg skal røret overstige deres niveau med 0,5 m, hvis det befinder sig inden for halvanden meter fra disse konstruktioner.
4. Når skorstenen er placeret i en afstand fra parapet og tagryg på 1,5 til 3 m, skal dens øverste punkt falde sammen med deres niveau i højden.

Ved forkert beregnet skorstenshøjde kan der opstå mange problemer, og det vigtigste er luftturbulens eller en zone med vindtryk. Ilden i ildstedet kan slukkes af kraftige vindstød.

Ved installation af en skorsten skal man tage hensyn til tagkonstruktionen, tagopbygningens tykkelse, afstanden til afgrænsende elementer og tagryggen samt brandsikkerhedsregler (+)

Overholdelse af brandsikkerhedsregler er også et obligatorisk krav ved design af fyrrumsskorsten. Det er nødvendigt at isolere konstruktioner, der støder op til skorstenen.

For at gnister fra ventilationsåbninger på skorstenen ikke falder ned på taget, hvis det er lavet af brændbart materiale, øges konstruktionens højde med 0,5 m. Fyrrumsskorstenen skal være mindst 2 m væk fra høje bygninger og træer.

Skorstenens højde bestemmes afhængigt af tagkonstruktionen. Hvis taget er i flere niveauer, tages der højde for højdeforskelle i beregningen, men basen er i alle tilfælde den samme – tagryggens højde (+)

Da det optimale træk opstår på grund af forskellen mellem den samlede densitet af gasser, der forlader skorstenen, og den udvendige søjle af luft med samme højde, udføres beregningen efter formlen:

Højden af skorstenskanalen beregnes selvstændigt efter denne formel. Alle værdier kan hentes fra dokumentationen, der følger med varmeudstyret.

Beregningen er ret kompliceret; det er bedst, hvis den udføres af specialister. Parametre, der påvirker skorstenens højde:

1. Koefficient A karakteriserer regionens meteorologiske forhold.
2. Mi – massen af røggasser, der passerer gennem skorstenen pr. tidsenhed.
3. F – hastigheden, hvormed partikler dannet under forbrændingen afsættes.
4. Spdki og Sfi – indikatorer for koncentration af forskellige stoffer i røggassen.
5. V – gasvolumen.
6. T – forskellen mellem lufttemperaturen, der kommer ind i skorstenen, og den, der forlader den.

Hvis fyrrummet er placeret i en tilbygning til huset, bliver sidstnævnte en hindring. Det er nødvendigt, at skorstenens top i dette tilfælde er placeret over vindtrykzonen. Ellers vil varmeudstyret ikke kunne fungere normalt.

For at bestemme, hvor meget skorstenen skal forlænges, findes det højeste punkt på huset, og der trækkes en linje gennem det, der danner en vinkel på 45 grader med jordoverfladen. Rummet under denne linje er vindtrykzonen, og skorstenen skal placeres over den.

Beregning af rørdiameter

Der findes en formel til beregning af skorstenens diameter:

S = m/(ρr x w),

Her er m – brændstofforbrug pr. time, w – hastighed af røggasser, ρr – lufttæthed under arbejdsbetingelser, bestemt ved formlen: pv = pBnu x 273⁄273 x tos. Hvor to – udendørs lufttemperatur, pBnu – lufttæthed under normale forhold = 1,2932 kg/m3.

Tabellen hjælper med at bestemme luftdensiteten ρg under arbejdsforhold uden komplekse beregninger. For enkelhedens skyld antages røggasdensiteten at være lig luftdensiteten (+)

Lad os sige, at 50 kg fast brændsel forbrændes i kedlen i timen, så per sekund er det 50 : 3600 = 0,013888 kg. Røggassens hastighed er 2 m per sek. Ved en lufttemperatur på -4 grader C er luftdensiteten 0,6881 kg per kubikmeter. Da er S = 0,013888 : (0,6881 x 2) = 0,010092 kv. m = 92 kv. cm. For cirkulært tværsnit d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 cm.

Diameteren af en cylindrisk skorsten kan også beregnes med en anden formel: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), hvor r er en koefficient afhængig af brændselstypen. For kul er det 0,03, for brænde 0,045, for gas 0,016, for flydende brændsel - 0,024.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video med en visuel demonstration af processen til beregning af skorstenshøjde til et fyrrum:

Her delte videoens forfatter sin egen erfaring med beregning og installation af skorsten til en fastbrændselskedel:

Endnu en video til hjælp for amatørdesigneren:

Det er ikke så vigtigt, hvilket brændsel kedlerne i fyrrummet kører på. Under alle omstændigheder kan man ikke undvære et røggasafgangssystem. Hovedkravene, som skorstensrør skal opfylde, er godt træk og kapacitet samt overholdelse af miljøstandarder.

Vil du stille et spørgsmål om et kontroversielt eller uklart punkt, du stødte på under gennemgangen af oplysningerne? Har du nyttige oplysninger om emnet, som du vil dele med webstedets besøgende? Skriv venligst en kommentar i boksen nedenfor.