Анализ конструктивных особенностей дымовых труб жилой застройки современных городов

Обеспечение теплом многоквартирных жилых домов в городах-миллионниках является одной из ключевых задач коммунального хозяйства. Существует несколько основных способов организации теплоснабжения, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их подробнее.

Централизованное отопление – это самый распространенный способ обеспечения теплом многоквартирных домов в крупных городах. Система централизованного отопления включает в себя тепловые сети, соединяющие источники тепла (теплоэлектроцентрали, котельные) с потребителями (домами). Тепловая энергия подается в виде горячей воды или пара. Использование больших источников тепла позволяет снизить удельные затраты на производство тепловой энергии. Имеется наличие резервных мощностей и возможность переключения потребителей на другие источники тепла в случае аварии. Современные теплоэлектроцентрали работают на природном газе, что уменьшает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Данный способ имеет и большие недостатки такие как, высокие потери тепла при транспортировке: протяженные тепловые сети приводят к значительным потерям тепловой энергии; сложность управления: система централизованного отопления сложна в управлении и требует постоянного контроля и обслуживания; зависимость от внешних поставщиков: в случае аварий или сбоев в работе централизованной системы жители остаются без тепла.

Автономные источники тепла включают в себя индивидуальные и общеквартирные котельные, установленные непосредственно в доме или рядом с ним. Они независимость от централизованных сетей, из чего следует отсутствие необходимости в прокладке длинных теплотрасс. Возможно, регулировка температуры: жильцы могут самостоятельно регулировать температуру в своих квартирах. А также меньшие потери тепла: поскольку источник тепла находится близко к потребителю, потери тепла минимальны. Главным недостатком такого способа является высокая стоимость установки и обслуживания.

Преимущества общеквартирных котельных перед индивидуальными котельными

• Высокая надежность: Общеквартальные котельные имеют большие мощности и резервные элементы, что снижает риск аварийных ситуаций.
• Снижение затрат на обслуживание: За счет масштаба экономия достигается как на строительстве, так и на эксплуатации.
• Повышенная энергоэффективность: Современные технологии позволяют достичь высоких показателей КПД, что уменьшает потребление ресурсов.

Таким образом, общеквартальные котельные являются важным элементом современной системы теплоснабжения, позволяющим эффективно обеспечивать теплом жилые районы в условиях ограниченных ресурсов и высокой плотности застройки.

Выбор наиболее подходящего варианта трубы для котельных является активной задачей.

Трубостроение занимает отдельную отрасль строительного производства, требующую обширных знаний и серьезных навыков в проектировании, так как каждая дымовая труба является сложным сооружением, связанным с потенциальной повышенной опасностью.

Дымовая труба, которую также называют дымоходом, является инженерной системой, используемой для вывода продуктов сгорания из котлов и печей в атмосферу на безопасную высоту (удаленность) для людей и зданий. Она функционирует за счет создания тяги, которая направляет дымовые газы вверх к выходу трубы. Эти конструкции имеют важное значение как для промышленных объектов, так и для жилых зданий, поскольку они обеспечивают безопасное удаление вредных веществ и поддерживают благоприятный микроклимат внутри помещений.

По материалу изготовления выделяют три основных типа: кирпичные, железобетонные и металлические дымовые трубы.

По назначению существуют: промышленные трубы, предназначенные для отвода газов от промышленных установок, таких как котельные, ТЭЦ, металлургические заводы; коммунально-бытовые трубы, использующиеся в системах отопления жилых зданий и общественных объектов; и специальные трубы, применяющиеся в специфических условиях, например, для отвода химически активных газов или высокотемпературных выбросов.

По типу несущей конструкции и по способу крепления различают: колонные отдельностоящие; фермовые отдельностоящие; мачтовые; фасадные и околофасадные; самонесущие (бескаркасные) [2].

Дымовые трубы колонного типа являются автономными строительными сооружениями. Основная конструкция трубы колонного типа фиксируется к анкерной корзине, которая замоноличивается в фундаменте.

Фундаментные трубы с фермовой структурой имеют несущую конструкцию в форме фермы, на которую крепятся газоходы. Ферма также прикрепляется к анкерной корзине, установленной в фундаменте.

Фасадные и околофасадные трубы на раме крепятся к стене здания с помощью настенных кронштейнов. Такие трубы передают ветровые нагрузки на фасад через виброизоляционные элементы. Околофасадные трубы имеют дополнительный нижний фундамент, на который передается весовая нагрузка.

Самонесущие (бескаркасные) трубы обычно устанавливают на крышных котельных и фиксируют внутри помещения котельной.

Дымовые трубы мачтового типа представляют собой свободно стоящую конструкцию, закрепленную на анкерной корзине, залитой в фундамент. Газоходы таких труб крепятся хомутами к колонне. Эта конструкция отличается простотой и экономичностью.

По высоте разделяют на низкие трубы – до 30 метров, средние трубы – от 30 до 100 метров и высокие трубы – свыше 100 метров [4].

Высота дымовых труб играет важную роль в обеспечении эффективного отвода продуктов сгорания и предотвращения загрязнения воздуха вблизи жилых зданий. Она определяется различными факторами, такими как тип используемого топлива, мощность отопительной системы, высота соседних зданий и местные климатические условия. В среднем, высота дымовых труб для отопления жилой застройки варьируется от 10 до 40 метров [1], хотя конкретные значения могут отличаться в зависимости от местных нормативов и индивидуальных проектов.

Металлические трубы являются наиболее популярным вариантом для современных жилых зданий. В сравнении с другими типами, при одинаковых параметрах они обладают наименьшей массой и наиболее высокой степенью монтажной готовности, не фильтруют конденсат и вредные вещества в отходящих газах, что позволяет работать с высокими положительными давлениями и скоростями газов. Кроме того, металлические трубы многофункциональны благодаря возможности футеровки в широком диапазоне температурных сопротивлений.

Основные характеристики металлических дымовых труб высотой до 40 м: [1]:

1. Материал изготовления: Обычно изготавливаются из стали, которая обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Для увеличения срока службы применяются специальные покрытия, такие как цинкование или полимерные краски.
2. Конструкция: Трубы могут быть выполнены в виде одностенной или двустенной конструкции. Двустенные трубы (сэндвич-трубы) состоят из двух слоев металла с теплоизоляционным материалом между ними, что предотвращает перегрев внешней поверхности и снижает потери тепла.
3. Тип соединения: Металлические трубы соединяются с помощью фланцевых соединений, сварных швов или болтовых креплений. Выбор типа соединения зависит от требований к герметичности и прочности конструкции.
4. Фундамент и опоры: Для устойчивости и надежности металлические дымовые трубы устанавливаются на прочные фундаменты или опорные конструкции. Фундаменты рассчитываются с учетом веса трубы, ветровых нагрузок и других внешних воздействий.
5. Система очистки: В некоторых случаях предусматриваются устройства для периодической очистки внутренней поверхности трубы от сажи и других отложений, чтобы предотвратить снижение пропускной способности и улучшить условия работы оборудования.
6. Контроль за состоянием: Регулярное техническое обслуживание и инспекции помогают выявить возможные дефекты и повреждения, такие как коррозия, трещины или деформации, и своевременно принять меры по их устранению.

Разнообразие типов металлических дымовых труб оставляет открытый вопрос о наиболее подходящих конструкциях для каждого конкретного случая обеспечения автономного отопления.

Заключение

Анализ различных способов организации теплоснабжения многоквартирных жилых домов в городах-миллионниках показал, что актуальны общеквартальные котельные, особенно в условиях плотной городской застройки. Металлические дымовые трубы высотой до 40 метров являются надежным и эффективным средством для отвода дымовых газов в различных сферах деятельности. Их прочность, долговечность и простота монтажа делают эти конструкции востребованными в жилой застройке современных городов. Определение лучшего варианта конструкции для металлической трубы является интересом наших дальнейших исследований.