Zbiorcze systemy kominowe w budynkach wielokondygnacyjnych

Badania ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania podłączonych do zbiorczego systemu kominowego

Przeprowadzone badania miały na celu sprawdzenie funkcjonowania gazowych przepływowych ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania podłączonych do zbiorczego systemu kominowego, który można zastosować w budynku wielokondygnacyjnym. W tym celu wybudowano system kominowy symulujący warunki jego pracy w budynku wielokondygnacyjnym.

Badany układ składał się z pięciu prototypowych urządzeń gazowych o mocy 21 kW podłączonych do zbiorczego rozdzielnego systemu powietrzno- -spalinowego (rys. 1, fot. 1). W urządzeniach zainstalowane były wentylatory o mocy 39 W. Zbiorcze przewody: spalinowy i powietrzny miały średnice 120 mm i połączone były łącznikiem adaptacyjnym z koncentrycznym przyłączem spalinowo-powietrznym 60/100 mm.

Dobór średnic przewodów kominowych podyktowany był z jednej strony możliwością poprawnej pracy układu przy maksymalnym obciążeniu, a z drugiej – potencjalnym wykorzystaniem istniejących kanałów w budynkach mieszkalnych, które zazwyczaj mają wymiary 14×14 cm.

Program badań obejmował testowanie poniższych układów (tab. 1), dla których mierzono następujące parametry:

• obciążenie cieplne urządzeń,
• sprawność urządzeń,
• jakość spalania (CO, CO₂, O₂, NO_x),
• współczynnik nadmiaru powietrza dla każdego urządzenia,
• strumień spalin i powietrza na wylocie z przewodów kominowych,
• temperatura spalin i powietrza przy urządzeniach i na wylocie przewodów kominowych,
• ciśnienie w przewodach spalinowym i powietrznym przy urządzeniu i na przewodzie zbiorczym za urządzeniem,
• sprawdzenie, czy występuje przepływ spalin przez niepracujące urządzenia.

Ponieważ uzyskane wyniki badań są zbyt obszerne, by je przedstawiać w całości, w artykule zaprezentowano wybrane, najważniejsze parametry dla najciekawszych przypadków. Uzyskane wyniki dla wybranych układów przedstawiono w tabelach:

• dla trzech pracujących urządzeń – tabela 2,
• dla czterech pracujących urządzeń – tabela 3,
• dla pięciu pracujących urządzeń – tabela 4.

Ponieważ sprawdzano, czy następuje przepływ spalin przez niepracujące urządzenia, w tabeli 5 przedstawiono skład powietrza przed najbliższym pracującym ogrzewaczem, kiedy następowało to zjawisko. Przeciąganie spalin wynika z różnicy ciśnień pomiędzy przewodem powietrznym a spalinowym i ma niekorzystny wpływ na jakość spalania w pracujących urządzeniach.

Przeciąganie spalin występowało dla układów trzech i czterech pracujących równocześnie urządzeń, z tym że najgorsze składy powietrza uzyskano dla czterech pracujących urządzeń (im niżej położone niepracujące urządzenie, tym przeciąganie spalin większe).

Wnioski

Po analizie wyników badań wysunięto następujące wnioski:

• Najgorsze wyniki uzyskano dla czterech pracujących urządzeń, a w szczególności dla układu nr 1, nr 3, nr 4, nr 5, gdzie dopuszczalna wartość stężenia CO w spalinach urządzenia pracującego pojedynczo (1000 ppm) została przekroczona w ogrzewaczu nr 1. Wynika to z przeciągania spalin przez niepracujące urządzenie nr 2, a powietrze przed ogrzewaczem nr 1 miało najgorszy skład z wszystkich przypadków, tj.: CO = 52 ppm, O₂ = 18,71%, CO₂ = 1,3% (tabela 5). Opierając się jednak na punktach: 7.9.1 b i 7.9.2.3.9 normy PN-EN 26, według których w warunkach utrudnionego przepływu powietrza i spalin czy też sytuacji mieszania spalin z powietrzem do spalania dopuszczalne stężenie tlenku węgla wynosi 2000 ppm [2] (a wymaganie to jest spełnione), praca tego układu jest dopuszczalna.
• We wszystkich pozostałych przypadkach stężenia CO w spalinach mieszczą się w dopuszczalnej normie dla urządzeń pracujących pojedynczo. W przypadku czterech lub mniej pracujących urządzeń (cztery kondygnacje) układ zawsze funkcjonuje prawidłowo – podobnie dla budynku 3-kondygnacyjnego itd.
• Urządzenia osiągają wysokie sprawności: 93–96%, natomiast współczynnik nadmiaru powietrza wahał się w granicach 1,2–1,8. Wysoka sprawność wynikała z niskiej temperatury spalin na wylocie z urządzeń tj. 92–130°C, uzyskiwanej dzięki zwiększeniu liczby żeberek w wymienniku ciepła prototypowego ogrzewacza wody wykorzystywanego w trakcie badań. Dodatkowo powietrze dostarczane do podgrzewacza było wstępnie podgrzewane w krótkim koncentrycznym przewodzie powietrzno-spalinowym o ok. 7–10°C.
• W przewodzie spalinowym następuje wspomaganie poprzez ciąg kominowy (często w przewodzie spalinowym występuje podciśnienie).
• Polepszenie jakości spalania przy niekorzystnych sytuacjach można osiągnąć poprzez:

- otwarcie zbiorczego przewodu powietrznego na dole komina,- zwiększenie średnic przewodów powietrznego i spalinowego, - zwiększenie temperatury spalin (większy ciąg w przewodzie spalinowym), - zastosowanie zaworów zwrotnych na wylocie przewodu spalinowego przeciwdziałającego przeciąganiu spalin przez niepracujące urządzenie.

Podsumowanie

Wykorzystanie gazowych ogrzewaczy wody przepływowej z zamkniętą komorą spalania w budynkach wielokondygnacyjnych podłączonych do zbiorczych systemów kominowych jest jak najbardziej możliwe. Przy zastosowaniu przewodów zbiorczych o średnicach 120 mm układ ten będzie funkcjonował bez żadnych zakłóceń dla czterech kondygnacji.

Wydaje się, że praca takiego układu w budynku pięciokondygnacyjnym jest również możliwa, ale wymaga to dodatkowej weryfikacji i ewentualnych modyfikacji.

Oddzielnym problemem jest kwestia zabezpieczenia urządzeń gazowych przed działaniem kondensatu wykraplającego się w przewodzie spalinowym. Uzyskane wyniki można również odnosić do kotłów gazowych (jedno- lub dwufunkcyjnych) z zamkniętą komorą spalania o małej mocy (ok. 20 kW), ponieważ ze względu na zbliżone do ogrzewaczy gazowych moce strumienia powietrza i spalin przepływające przez system powietrzno-spalinowy będą podobne.

Praca została przygotowana w ramach projektu badawczo-rozwojowego nr R04 021 01

Literatura

1. G. Czerski, Z. Gebhardt, „Zastosowanie gazowych przepływowych ogrzewaczy wody z zamkniętą komorą spalania”, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2008.
2. PN-EN 26:2007 Gazowe przepływowe ogrzewacze wody do celów sanitarnych, wyposażone w palniki atmosferyczne.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!