Nuances de calculs aérodynamiques
Le calcul de la cheminée de la chaufferie doit prendre en compte les nuances suivantes:
- En tenant compte des caractéristiques techniques de la chaudière, le type de structure du coffre est déterminé, ainsi que l'endroit où la cheminée sera située.
- La résistance et la durabilité du conduit de sortie de gaz sont calculées.
- Il est également nécessaire de calculer la hauteur de la cheminée en tenant compte à la fois du volume de combustible brûlé et du type de tirage.
- Calcul des turbulateurs pour cheminées.
- La charge maximale de la chaufferie est calculée en déterminant le débit minimum.
Important! Pour ces calculs, il est également nécessaire de connaître la charge du vent et la valeur de poussée.
- À la dernière étape, un dessin de la cheminée est créé avec optimisation des sections.
Des calculs aérodynamiques sont nécessaires pour déterminer la hauteur du tuyau lors de l'utilisation de la poussée naturelle. Ensuite, il faut également calculer le taux de propagation des émissions, qui dépend de la topographie du territoire, de la température du flux de gaz et de la vitesse de l'air.
Détermination de la hauteur de cheminée pour les toits faîtiers et plats
La hauteur du tuyau dépend directement de la puissance de la chaudière. Le facteur de pollution du conduit de fumée ne doit pas dépasser 30%.
Formules de calcul de la cheminée avec tirage naturel:
Documents normatifs utilisés dans les calculs
Toutes les normes de conception requises pour la création de chaudières sont énoncées dans SNiP ІІ-35-76. Ce document est la base de tous les calculs nécessaires.
Vidéo: un exemple de calcul d'une cheminée avec tirage naturel
Le passeport pour la cheminée contient non seulement les caractéristiques techniques de la structure, mais également des informations concernant son application et sa réparation. Ce document doit être émis juste avant la mise en service de la cheminée.
Conseils! La réparation des cheminées est un travail dangereux qui doit être effectué exclusivement par un spécialiste, car il nécessite des connaissances spécialement acquises et une grande expérience.
Les programmes environnementaux fixent des normes pour les concentrations admissibles de polluants tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote, les cendres, etc. Une zone de protection sanitaire est considérée comme une zone située à 200 mètres autour de la chaufferie. Différents types de précipitateurs électrostatiques, de collecteurs de cendres, etc. sont utilisés pour nettoyer les gaz de combustion.
Conception de cheminée avec support mural
Quel que soit le combustible utilisé par le chauffe-eau (charbon, gaz naturel, diesel, etc.), un système d'évacuation des produits de combustion est indispensable. Pour cette raison, les principales exigences pour les cheminées sont:
- Avoir suffisamment de fringales naturelles.
- Conformité aux normes environnementales établies.
- Bonne bande passante.
Calcul de la ventilation de soufflage et d'extraction
CHAUFFE-AIR
Dans le climat de la zone médiane, l'air entrant dans la pièce doit être chauffé. Pour cela, une ventilation d'alimentation avec chauffage de l'air entrant est installée.
Le chauffage du liquide de refroidissement est effectué de différentes manières - par un radiateur électrique, l'entrée de masses d'air à proximité d'une batterie ou d'un poêle. Selon SN et P, la température de l'air entrant doit être d'au moins 18 degrés. celsius.
En conséquence, la capacité de l'aérotherme est calculée en fonction de la température extérieure la plus basse (dans la région donnée). Formule de calcul de la température maximale pour chauffer une pièce par un aérotherme:
N / V x 2,98 où 2,98 est une constante.
Exemple: consommation d'air - 180 mètres cubes / heure. (garage). N = 2 kW.
En outre 2000 W / 180 km / h. x 2,98 = 33 degrés cent.
Ainsi, le garage peut être chauffé jusqu'à 18 degrés. À une température de la rue de moins 15 degrés.
Types de cheminées pour chaufferies
Aujourd'hui, il existe plusieurs variantes de cheminées utilisées dans les chaufferies. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques.
Tuyaux métalliques pour chaufferies
Types de cheminées métalliques. Chaque type de tuyau doit répondre aux normes environnementales a) à un mât, b) à deux mâts, c) à quatre mâts, d) à un montage mural
Ils sont une option très populaire en raison des caractéristiques suivantes:
- facilité de montage;
- en raison de la surface intérieure lisse, les structures ne sont pas sujettes au colmatage par la suie et sont donc capables de fournir une excellente traction;
- installation rapide;
- si nécessaire, un tel tuyau peut être installé avec une légère pente.
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Important! Le principal inconvénient des tuyaux en acier est que leur isolation thermique devient inutilisable au bout de 20 ans, ce qui provoque la destruction de la cheminée sous l'action des condensats.
Tuyaux en brique
Pendant longtemps, ils n'avaient pas de concurrents parmi les cheminées. Actuellement, la difficulté à installer de telles structures réside dans la nécessité de trouver un fabricant de poêles expérimenté et des coûts financiers importants pour l'achat des matériaux nécessaires.
Avec la disposition correcte de la structure et une chambre de combustion compétente, la formation de suie n'est pratiquement pas observée dans de telles cheminées. Si une telle structure a été installée par un professionnel, elle servira très longtemps.
Cheminée en briques
Il est très important de vérifier la maçonnerie interne et externe pour les joints et les coins corrects. Pour améliorer la traction, un débordement est effectué au sommet du tuyau et afin d'éviter la formation de fumée en présence de vent, un capot fixe durable est utilisé.
Ventilation naturelle des locaux
Ce type de système de ventilation est le plus abordable. Il est entièrement conforme aux normes d'assainissement établies. Une ventilation correctement organisée doit assurer la libre circulation de l'air frais dans les locaux, le déplacement des masses d'air d'échappement saturées de dioxyde de carbone au-delà de leurs limites.
Si nous parlons brièvement du principe de la ventilation naturelle, alors il est basé sur les lois de la physique. L'air frais de la rue pénètre dans le bâtiment par des fissures dans les structures de fenêtres et de portes et déplace les masses d'air polluées à l'extérieur par des ouvertures de ventilation spéciales situées dans la partie supérieure des murs.
Les avantages de l'échange d'air naturellement:
- simplicité de conception - seules des grilles pour les ouvertures de ventilation sont nécessaires;
- économies - pas besoin d'équipement électrique supplémentaire;
- la possibilité d'aménagement indépendant de la ventilation naturelle dans la maison.
Désavantages:
- un échange d'air normal n'est possible qu'avec une différence significative entre les températures extérieure et intérieure, en particulier en hiver;
- le processus d'échange d'air contrôlé par rien et par personne est appelé ventilation naturelle non organisée, qui ne convient pas aux locaux industriels et aux lieux fermés à fort trafic de personnes;
- pour un fonctionnement de haute qualité du système, un passage sans obstruction des flux d'air doit être organisé.
Une telle ventilation implique l'induction d'une circulation d'air sans l'utilisation de ventilateurs. Pour cela, des trous supplémentaires sont réalisés dans les cadres de fenêtres, les portes, etc. Afin d'organiser correctement le système de ventilation naturelle et de fonctionner efficacement, il est d'abord nécessaire de faire son calcul.
Ce type de ventilation implique le mouvement spontané du flux d'air dû à la différence de température à l'extérieur et à l'intérieur du bâtiment. Un tel système peut être sans canal et sans canal, selon le mode de fonctionnement - périodique et continu.
L'ouverture / fermeture constante des portes et des fenêtres assure la ventilation de la pièce. La ventilation sans canal est basée sur la libération constante d'énergie thermique dans les locaux industriels - le processus d'aération.
Dans les chalets et les bâtiments urbains à plusieurs étages, un système de ventilation à canaux de type naturel est le plus souvent organisé. Les canaux d'air sont disposés verticalement directement dans les murs des maisons, des mines spéciales ou des blocs.
Conception de cheminée de chaufferie
La cheminée peut être située sur l'équipement de chauffage ou être placée séparément, à côté de la chaudière ou du poêle. Le tuyau doit être 50 cm plus haut que la hauteur du toit. La taille de la cheminée dans la section est calculée en fonction de la puissance de la chaufferie et de ses caractéristiques de conception.
Les principaux éléments structurels du tuyau sont:
- arbre de sortie de gaz;
- isolation thermique;
- protection anti-corrosion;
- fondation et soutien;
- une structure conçue pour pénétrer dans les conduits de gaz.
Schéma de l'appareil d'une chaudière moderne
Dans un premier temps, les gaz de combustion pénètrent dans l'épurateur, qui est un dispositif de nettoyage. Ici, la température de la fumée tombe à 60 degrés Celsius. Après cela, en contournant les absorbeurs, le gaz est purifié et seulement après cela, il est libéré dans l'environnement.
Important! L'efficacité de la centrale électrique de la chaufferie est largement influencée par la vitesse du gaz dans le canal, et donc un calcul professionnel est simplement nécessaire ici.
Types de cheminées
Dans les centrales électriques à chaudières modernes, divers types de cheminées sont utilisés. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques:
- De colonne. Se compose d'un canon intérieur en acier inoxydable et d'une coque extérieure. Une isolation thermique est prévue ici pour éviter la formation de condensation.
- Près de la façade. Attaché à la façade du bâtiment. Le design est présenté sous la forme d'un cadre avec des conduites de gaz. Dans certains cas, les spécialistes peuvent se passer de cadre, mais l'ancrage sur des boulons d'ancrage est utilisé et des tuyaux sandwich sont utilisés, dont le canal extérieur est en acier galvanisé, le canal intérieur est en acier inoxydable et un scellant de 6 cm. épais est situé entre eux.
Construction d'une cheminée industrielle près de la façade
- Cultiver. Il peut être constitué d'un ou plusieurs tuyaux en béton. La ferme est installée sur un panier d'ancrage fixé à la base. La conception peut être utilisée dans les zones sujettes aux tremblements de terre. La peinture et l'apprêt sont utilisés pour éviter la corrosion.
- Mât. Un tel tuyau a des chapes et est donc considéré comme plus stable. La protection anti-corrosion est ici réalisée sous la forme d'une couche d'isolation thermique et d'un émail réfractaire. Il peut être utilisé dans les zones à risque sismique accru.
- Autonome. Ce sont des tuyaux «sandwich», qui sont fixés à la base au moyen de boulons d'ancrage. Ils se caractérisent par une résistance accrue, ce qui permet aux structures de résister facilement à toutes les conditions météorologiques.
Formules de calcul du système de ventilation
L'aération (ventilation) des bâtiments à l'aide de traverses ouvrantes est une option assez efficace pour la ventilation naturelle.
Pe = (Pvn - Pn) * H * g, où:
- P n (kg / m3) - densité des masses d'air à l'extérieur de la pièce.
- P vn (kg / m3) - densité des masses d'air à l'intérieur de la pièce.
- H (m) - distance entre l'admission et l'échappement.
- g - accélération due à la gravité (valeur constante égale à 9,8 m / s2).
Lors du calcul de la ventilation naturelle, l'emplacement des ouvertures inférieures et supérieures pour l'entrée d'air frais et l'évacuation de l'air vicié doit être pris en compte. Dans un premier temps, le calcul est fait pour les sections inférieures, puis pour les sections supérieures des espaces.Après cela, le modèle d'aération du bâtiment est défini.
Calcul des gaz d'échappement
Dans la pièce, approximativement au centre entre les ouvertures d'écoulement et d'échappement (impostes), la pression d'air externe et interne a la même valeur. À ce stade, il n'y a aucun impact. En conséquence, l'effet sur les sections inférieures des espaces est calculé par la formule:
P1 = H 1 (Pн - Ср), où
- Cp (kg / m3) - égal à la température moyenne de la densité de l'air intérieur.
- H 1 (m) - distance entre le niveau de pressions égales de l'environnement externe et interne et les lumières d'alimentation inférieures.
Au-dessus du niveau de pressions égales, au centre des lumières d'échappement supérieures, une contrainte excessive est créée, qui est calculée à l'aide de la formule suivante:
P2 = H 2 (Pн - Mer)
Nous vous recommandons de vous familiariser avec: la ventilation des balcons
C'est cette pression qui contribue à l'élimination des masses d'air à l'extérieur. La tension totale pour l'échange d'air intérieur est calculée à l'aide de la formule:
Pe = P1 + P2
L'air frais entre dans le bâtiment par des fenêtres ouvertes (évents) ou des vannes d'alimentation spécialement équipées dans les cadres des structures de fenêtres. L'air d'échappement est évacué par des ouvertures d'évacuation aménagées dans la partie supérieure des murs de la cuisine, de la salle de bain, des toilettes. De plus, grâce à des puits de ventilation spéciaux, il est retiré de la maison.
Débit d'air
Connaissant le rapport d'air, vous pouvez facilement calculer la vitesse de l'air avec une ventilation naturelle. Vous devez d'abord calculer la section transversale des conduits d'air.
S = R 2 * Pi, où
- R est le rayon de la section du conduit d'air équipé dans la pièce.
- Pi est une constante 3.14.
Les conduits d'air doivent avoir une certaine forme et taille. Lorsque la section transversale du conduit d'air est connue, le diamètre du conduit requis pour la pièce peut être calculé à l'aide de la formule suivante:
D = 1000 * √ (4 * S / Pi), où
- S est la section transversale des conduits d'air équipés dans la maison.
- Pi est une valeur mathématique constante de 3,14.
Si les conduits d'air sont rectangulaires, la section transversale du conduit requis est calculée au lieu du diamètre. Pour ce faire, multipliez la largeur et la longueur du canal d'air. La taille de la largeur à la taille de la longueur doit correspondre dans un rapport de 1: 3.
La taille minimale d'un canal rectangulaire est de 10x15 cm, le maximum est de 2x2 m. Ces structures se distinguent par une forme ergonomique, plus faciles à installer, adhèrent plus étroitement aux surfaces murales et sont facilement masquées au plafond.
Paramètres des conduits d'air
Lors du processus de création d'un système de ventilation naturelle de type canal, une section active des conduits d'air est déterminée, à travers laquelle un volume d'air suffisant passera pour créer une contre-réaction à la tension de conception. Pour le trajet le plus long du réseau, le coût de la pression dans les conduits d'air est déterminé comme la somme de ces contraintes dans toutes les sections du conduit. Dans chacune de ces sections, les coûts de contraintes sont constitués des coûts de frottement et de résistance, ils peuvent être exprimés par la formule:
p = Rl + Z, où
- R (Pa / m) - perte spécifique résultant du frottement des masses d'air contre la surface du canal.
- l (m) - la longueur de la section calculée du conduit.
- Z - coûts dans les zones de résistance.
La section transversale active du conduit requis est calculée par la formule:
F = L / (3600V), où
- L (m3 / h) - consommation d'air.
- V (m / s) - vitesse de déplacement le long du conduit de circulation d'air.
Les sections transversales actives des conduits de ventilation sont calculées pour la vitesse d'écoulement d'air spécifiée. Pour cela, des nomogrammes spéciaux sont utilisés ou des données de conception prêtes à l'emploi sont extraites de calculs tabulaires.
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Sélection de conduits d'air
Pour les conduits d'air rectangulaires de ventilation naturelle, on choisit un diamètre équivalent à un conduit d'air arrondi, selon la formule suivante:
dЭ = 2 * a * b / (a + b), où
a et b (m) sont les longueurs des côtés du conduit d'air.
Si des produits métalliques sont utilisés, leurs chiffres de coût de friction sont modifiés. Le paramètre principal est tiré du nomogramme des conduits d'air en acier et multiplié par un facteur:
- k = 1,1 - utilisé pour les canaux de laitier-gypse.
- k = 1,15 - utilisé pour les produits en béton de laitier.
- k = 1,3 - utilisé pour les conduits d'air en briques.
La surpression pour surmonter la résistance dans différentes sections du canal d'air est calculée par la formule:
Z = v2 / 2, où
- Z est la somme des coefficients de résistance sur toute la longueur de la section de canal.
- v2 / 2 - contrainte dynamique standard.
Pour former le concept de ventilation naturelle, il est recommandé d'éviter les tours de torsion des canaux, un grand nombre de vannes et de vannes à guillotine. Cela créera une résistance supplémentaire. En règle générale, 91% de toutes les pertes pour surmonter la résistance tombent sur ces zones.
La ventilation de type naturel se caractérise par un petit rayon d'influence, des performances moyennes dans des pièces avec un petit surplus de chaleur. C'est le principal inconvénient du système. Et les principaux avantages incluent le faible coût de construction et la poursuite de la maintenance et la facilité d'installation.
