Dobór systemu kominowego – zagadnienia montażowe

Prawidłowo dobrany komin ma wpływ na efektywność energetyczną urządzeń grzewczych, a przede wszystkim decyduje o bezpieczeństwie użytkowania instalacji ogrzewczych. Nie bez znaczenia są także pozytywne efekty ekologiczne i ekonomiczne związane z kosztami ogrzewania budynków. Z kolei źle zaprojektowany system grzewczy w budynku lub niewłaściwy rodzaj systemu kominowego może być przyczyną wielu nieszczęśliwych wypadków. Jak pokazują statystyki, w Polsce liczne są przypadki zatruć tlenkiem węgla, a straż pożarna odnotowuje rocznie kilkaset przypadków pożarów odkominowych, co powoduje wielomilionowe straty. 

Właściwy dobór systemu kominowego zależy od wielu czynników, takich jak: rodzaj stosowanego paliwa, moc cieplna urządzenia grzewczego, konstrukcja budynku itp. W tab. 1 podano kryteria doboru systemu kominowego w zależności od rodzaju paliwa oraz systemu odprowadzania spalin i doprowadzania powietrza. Podstawowym parametrem projektowym przy doborze komina jest obliczenie właściwej średnicy przewodu kominowego (F). W tym przypadku można posłużyć się ogólnym wzorem:

gdzie:
m – strumień masy spalin [kg/s],
ρ_sm – średnia gęstość spalin [kg/m3],
W – prędkość spalin w kominie [m/s].

Statyczny ciąg kominowy (Ps) oblicza się ze wzoru:

gdzie:
h – wysokość komina [m],
g – przyspieszenie ziemskie 9,81 [m/s2],
ρ_e – gęstość powietrza zewnętrznego dla temperatury
t = 15°C: 1,16 [kg/m3],
ρ_s – średnia gęstość spalin dla danego rodzaju paliwa.

Kominy i instalacje spalinowe muszą być odporne nie tylko na działanie szkodliwych składników spalin oraz zanieczyszczeń chemicznych w nich zawartych. Ważnym elementem jest, by kominy pracujące w trybie mokrym były odporne na działanie kondensatu, który wydziela się w czasie normalnej eksploatacji komina z urządzeń o niskich temperaturach spalin wylotowych. 

Ze względów bezpieczeństwa istotne jest, aby system kominowy wykazywał właściwą szczelność, dotyczy to zarówno kominów pracujących w nadciśnieniu, jak i podciśnieniu. Ze względów eksploatacyjnych kominy powinny być podatne na zmienną wydajność pracy urządzeń grzewczych, szczególnie w przypadku urządzeń pracujących z modulowaną mocą cieplną.

Kolejnym parametrem przy doborze systemu kominowego jest trwałość i niezawodność przewodu kominowego, przy czym trwałość konstrukcji komina powinna być taka jak budynków i budowli. Wynika to z okresów międzyremontowych i kapitalnych remontów budynków i budowli.

Systemy kominowe

Właściwie zaprojektowane i wykonane instalacje kominowe przynoszą wymierny zysk energetyczny, a co za tym idzie mają wpływ na koszty ogrzewania budynku i ochronę środowiska naturalnego. Na rys. 1 przedstawiono izolowany metalowy system kominowy zamontowany jako samodzielna konstrukcja na elewacji budynku. Na rys. 2 przedstawiono system wkładów kominowych z wykorzystaniem konstrukcji komina murowanego. Systemy wkładów kominowych stosuje się przy remontach kapitalnych kominów lub w budynkach, w których ze względów eksploatacyjnych murowany system kominowy uległ uszkodzeniu (np. budynki na terenach szkód górniczych).

Trzecim rodzajem systemów kominowych, znajdującym obecnie coraz szersze zastosowanie, są kominowe systemy powietrzno-spalinowe (SPS). Na rys. 3 przedstawiono możliwości konstrukcyjne zastosowania systemów powietrzno-spalinowych i wspólnych systemów powietrzno-spalinowych (WSPS) w budynkach wielokondygnacyjnych. W przypadku zastosowania SPS lub WSPS następuje wyraźna poprawa efektywności energetycznej poprzez znaczne polepszenie sprawności cieplnej urządzeń z zamkniętą komorą spalania, a także obniżenie kosztów inwestycyjnych budowy kominów w nowo wznoszonych budynkach.

Dobór komina

Systemy kominowe i spalinowe można sklasyfikować według różnych kryteriów (np. konstrukcyjnych, osiąganych parametrów czy przeznaczenia). Właściwy dobór komina zaczynamy zawsze od sklasyfikowania podłączonych do nich urządzeń grzewczych. Poniżej przeanalizowano rozwiązania konstrukcyjne kominów wewnętrznych na przykładzie gazowych urządzeń grzewczych. Gazowe urządzenia grzewcze sklasyfikowane są w trzech grupach (typ: A, B, C) ze względu na sposób odprowadzania spalin i doprowadzania powietrza.

Typ A to urządzenia energetyczne o małej mocy, gdzie nie ma konieczności odprowadzania spalin do komina. Typ B to urządzenia grzewcze, w przypadku których powietrze pobierane jest z pomieszczenia, w którym są zamontowane, a spaliny odprowadzane poprzez indywidualne systemy kominowe. Typ C to urządzenia z zamkniętą komorą spalania, które samoczynnie, poprzez niezależny kanał, pobierają powietrze niezbędne do spalania bezpośrednio z atmosfery, a produkty spalania odprowadzane są oddzielnymi przewodami spalinowymi lub przewodami koncentrycznymi.

Duża różnorodność rozwiązań umożliwia dobór i dostosowanie systemów kominowych w każdym przypadku zabudowy i do każdego urządzenia grzewczego. Należy jednak przy tym uwzględnić następujące kryteria:

• ciśnienie w przewodzie kominowym: 
  - kominy pracujące w podciśnieniu to powszechnie stosowane systemy kominowe służące do odprowadzania spalin z urządzeń grzewczych typu B, 
  - kominy pracujące w nadciśnieniu (potocznie zwane nadciśnieniowymi instalacjami spalinowymi) odprowadzające spaliny z urządzeń z zamkniętą komorą spalania, tzn. urządzeń typu TURBO lub urządzeń kondensacyjnych;
• temperatura pracy komina:
  - kominy niskotemperaturowe do temperatury 200°C, 
  - kominy średniotemperaturowe o temperaturze 200–450°C, 
  - kominy wysokotemperaturowe o temperaturze 450–650°C;
• kondensacja skroplin grupuje kominy ze względu na warunki pracy: 
  - kominy przeznaczone do odprowadzania spalin suchych, 
  - kominy przeznaczone do odprowadzania spalin mokrych (kryterium to jest związane z temperaturą spalin – gdy temperatura spalin w dowolnym odcinku komina spada poniżej 52°C, należy liczyć się z powstawaniem w nim kondensacji pary wodnej spalin);
• odporność na pożar sadzy komina: 
  - kominy nieodporne na pożar sadzy, 
  - kominy odporne na pożar sadzy;
• konstrukcje systemów kominowych: 
  - wkłady kominowe (metalowe wkłady do istniejących kominów murowanych), 
  - kominy izolowane (samonośne konstrukcje zewnętrzne lub wewnętrzne), 
  - kominy wolno stojące (przemysłowe), 
  - kominowe instalacje spalinowe SPS i powietrzno-spalinowe WSPS (koncentryczne i równoległe).

Należy rozdzielić i osobno zdefiniować funkcje kominów podciśnieniowych i kominów nadciśnieniowych jako instalacji spalinowych. Kominy podciśnieniowe funkcjonują dzięki powstaniu różnicy ciśnień wytworzonej pomiędzy wlotem spalin a górną częścią komina (wylotem) na skutek zmiennej gęstości powietrza znajdującego się w jego zamkniętej przestrzeni. Z powodu różnicy ciśnień powstaje w kominie siła wyporu, tzw. ciąg kominowy, który samoczynnie zasysa produkty spalania i emituje je z komory spalania na zewnątrz – do atmosfery.

Natomiast nadciśnieniowe instalacje spalinowe stanowią zespół elementów podłączonych bezpośrednio do urządzenia grzewczego (np. kotła z zamkniętą komorą spalania) wyposażonego w wentylator, który wytwarza w przewodzie takie nadciśnienie, aby możliwe było odprowadzanie produktów spalania do atmosfery. Spotyka się również skojarzone układy kominowe i spalinowe, szczególnie w zbiorczych układach SPS i WSPS.

W zależności od stosowanego rodzaju urządzenia grzewczego, paliwa oraz wielu czynników eksploatacyjnych kominy i instalacje spalinowe mogą być wyposażone w dodatkowe elementy, takie jak: przerywacze i czujniki ciągu, klapy spalinowe, statyczne i dynamiczne zakończenia kominowe, klapy przeciwwybuchowe oraz różne elementy podłączeniowe i otwory rewizyjne. 

Montaż systemów metalowych

Prawidłowy montaż systemu kominowego jest podstawowym elementem poprawnej eksploatacji komina i systemu grzewczego. Systemy kominowe pracujące w podciśnieniu montowane są za pomocą podłączeń mufowych. W niektórych przypadkach podłączenia mufowe doszczelniane są wysokotemperaturową pastą silikonową. Ważnym elementem jest poprawne zmontowanie poszczególnych elementów systemu. Na rys. 4 pokazano prawidłowe połączenie mufowe komina metalowego.

Podobne połączenie mufowe stosowane jest w kominach izolowanych. Mufą łączony jest przewód spalinowy, podobnie łączony jest płaszcz zewnętrzny. Izolacje poszczególnych segmentów komina wykonane jako łupki z wełny mineralnej łączy się na styk, tworząc jednolitą warstwę izolacyjną systemu kominowego (co jest bardzo ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego), tak aby na złączach nie było „mostków cieplnych”. Na rys. 5 przedstawiono połączenie mufowe izolowanego komina metalowego. Przy montażu kominów podciśnieniowych bardzo istotna jest dokładność wykonania zarówno połączeń mufowych wkładów kominowych, jak i połączeń kominów izolowanych. 

Wadliwe połączenia mogą spowodować nieszczelności, wydostawanie się spalin, a w skrajnych przypadkach przenikanie kondensatu do struktury budynku lub budowli. Takie przypadki odnotowywane są bardzo często, szczególnie wówczas, kiedy montażem kominów zajmują się osoby niemające odpowiednich kwalifikacji. W przypadku montażu metalowych wkładów kominowych istotnym elementem jest, aby wkład kominowy był odpowiednio odizolowany od ścian komina ceramicznego. Dotyczy to szczególnie przestrzeni w okolicy podłączenia urządzenia grzewczego oraz właściwej izolacji na zakończeniu komina.

Na przyłączu spaliny o wysokiej temperaturze mogą stykać się z zimnym kominem (nieizolowanym), co może powodować szybkie wykraplanie się pary wodnej ze spalin oraz obniżenie wartości ciągu kominowego. W przypadku złego zaizolowania wkładu kominowego przy wylocie z komina może następować zjawisko intensywnej kondensacji, a w okresie zimowym obmarzania tej części komina i tworzenie się tak zwanego „korka lodowego”. Prawidłowo zamontowany wkład kominowy wraz z przestrzeniami izolowanymi cieplnie przedstawiono na rys. 2. 

Systemy pracujące w nadciśnieniu, powszechnie zwane systemami powietrzno-spalinowymi (SPS), lub wspólne systemy powietrzno-spalinowe (WSPS) mają inny zakres temperatur pracy, a co najważniejsze inny zakres ciśnień w przewodach spalinowych. Przewody SPS pracują w nadciśnieniu o stosunkowo wysokich wartościach, sięgających nawet 200 Pa, dlatego muszą być dodatkowo doszczelniane za pomocą elastycznych uszczelek. 

Na rys. 6 przedstawiono połączenie układu SPS wyposażonego w specjalny rodzaj uszczelki. Taki rodzaj uszczelnienia zapewnia wysoką szczelność użytkową oraz eliminuje ewentualne błędy przy koncentrycznym montażu systemu.

Na fot. 1 pokazano przykład prawidłowego montażu wkładu kominowego wyposażonego w odkraplacz, otwór wyczystny oraz trójnik do podłączenia urządzenia grzewczego. Na fot. 2 przedstawiono prawidłowe zakończenie systemu powietrzno-spalinowego do podłączenia urządzenia z zamkniętą komorą spalania.

Podsumowanie

Przedstawione w artykule informacje na temat systemów kominowych wykazują złożoność zagadnień projektowo-wykonawczych systemów kominowych. Dlatego zdaniem autorów powinny one stać się przyczynkiem do dalszych publikacji na temat bezpiecznych i nowoczesnych kominów dymowych, spalinowych i wentylacyjnych.

Literatura

1. Strugała A., Czerski G., Tałach Z., Koncentryczne systemy powietrzno-spalinowe – perspektywy rozwoju w budownictwie mieszkaniowym, „Instal Reporter” nr 1/2011.
2. Cembala P., Dobór komina, „Przegląd Dachowy e-dach.pl”, 2009.
3. Tałach Z., Europejska klasyfikacja kominów i systemów kominowych obowiązująca w Polsce, materiały szkoleniowe Korporacji Kominiarzy Polskich, Kraków 2008.
4. Tałach Z., Budzynowski J., Odprowadzanie spalin z urządzeń gazowych i układów kogeneracyjnych – przegląd współczesnych technik, „Rynek Instalacyjny” nr 7–8/2002.
5. Tałach Z., Sikora P., Metalowe wkłady kominowe, „KominkiPro” nr 3/2010.
6. Katalog produktów firmy UMET.
7. Katalog produktów firmy Spiroflex.
8. Katalog produktów firmy Komin-Flex.
9. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690, ze zm.).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!