Nasada kominowa - sposób na ciąg wsteczny

Osłabienie ciągu i jego odwracanie może być wywołane różnymi przyczynami:

• nieprawidłowo zaprojektowany lub wykonany kanał wywiewny (zbyt mały przekrój, niewystarczająca długość, duże opory przepływu spowodowane nierówną powierzchnią wewnętrzną),

• zbytnie uszczelnienie budynku – naturalna siła ciągu w kanałach nie jest w stanie pokonać podciśnienia, jakie powstaje w wyniku doszczelnienia budynku; z reguły w jednym z kanałów wywiewnych powstaje prawidłowy ciąg – najczęściej w kanale lepiej ocieplonym lub podgrzanym np. przez sąsiadujący kanał spalinowy (ewentualnie rury c.o.); jednocześnie powietrze zewnętrzne, które nie może infiltrować przez uszczelnioną obudowę, jest zasysane drugim z kanałów obsługujących to samo mieszkanie,

• silne wiatry – zwłaszcza tzw. opadające powodują zamknięcie wylotu komina i zanik ciągu kominowego; występują Rozmieszczenie stref wiatrowych w Polsce rejonach podgórskich i nadmorskich (rys. 1.); wiatrem opadającym (fenowym) jest np. halny w Tatrach,

• niekorzystne ukształtowanie otoczenia budynku – bryła budynku, ukształtowanie terenu, sąsiedztwo wysokich drzew lub innych obiektów czy rozwiązania urbanistyczne także mogą powodować lokalne przeciągi i silne zawirowania powietrza, przez co zakłócają siłę ciągu kominowego,

• niepoprawne zakończenie kanałów wywiewnych ponad połaciami dachu (uskoki połaci dachowych, sąsiedztwo wyższych elementów na dachu lub w pobliżu budynku powodują wytwarzanie strefy nadciśnienia, która utrudnia wydostawanie się powietrza z kanałów wentylacyjnych).

Dowiedz się: Jak poradzić sobie z ciągiem wstecznym? >>

Odwrócenie ciągu jest często bardzo nieprzyjemne dla użytkowników pomieszczeń, gdyż powoduje zimą znaczne wychłodzenie, szczególnie jest to dotkliwe w łazienkach oraz w toaletach. Zjawisko to jest również bardzo niebezpieczne. Może dojść do zasysania spalin wydostających się z przewodów spalinowych oraz dymowych, których wylot nad dachem jest w bezpośrednim sąsiedztwie wylotu kanałów wentylacyjnych. Ponadto niewłaściwie działająca wentylacja nie odprowadza gazów (produktów spalania), które mogą się wydostawać z wadliwie działających urządzeń grzewczych.

Nasada kominowa pozwala zamienić energię wiatru na podciśnienie w kominie, które wytwarza i stabilizuje ciąg kominowy. Pomaga w ten sposób w skutecznym odprowadzeniu powietrza z przewodów wentylacyjnych i spalin z przewodów spalinowych. Nasady można scharakteryzować w stosunku do wiejącego wiatru.

Jakie są wymagania jakości powietrza w przedszkolach i szkołach na 2021 rok? Pobierz bezpłatny e-book »

Rozróżnia się:

• nasady stałe – nie zmieniają swego położenia w stosunku do wiejącego wiatru; wadą nasad niesymetrycznych, np. nasady typu H, jest zmienność parametrów przy zmianie kierunku wiatru,

• nasady samonastawne – ustawiają się w kierunku wiejącego wiatru, osłaniając swoją czaszą cały przewód kominowy i wytwarzając po stronie zawietrznej podciśnienie proporcjonalne do prędkości wiejącego wiatru,

• nasady obrotowe – ich głowice wystawione na działanie wiatru wprawiane są w ruch obrotowy, a odpowiednio ukształtowane łopatki „wypompowują” powietrze z kanału dolotowego wywołując ciąg kominowy i stabilizując go.

Wszystkie nasady kominowe (oprócz daszków, których zadaniem jest jedynie ochrona przewodów przed deszczem) wykorzystują wiejący wiatr i jego energię do wytworzenia podciśnienia w kanale dolotowym – kanale wentylacyjnym lub spalinowym. Nasady stałe bazują, niezależnie od swej konstrukcji, na zjawisku fizycznym, jakim jest pojawienie się podciśnienia na stronie zawietrznej przesłony opływanej przez wiatr.

Nasady samonastawne wykorzystują tę zasadę w sposób doskonalszy, obracając się pod wpływem wiatru tak, aby podciśnienie w przewodzie kominowym było jak największe (osłaniają przewód kominowy największą możliwą powierzchnią).

Nasady obrotowe wykorzystują energię wiatru najpełniej. Reagują na wiejący wiatr dynamicznie – następuje obrót głowicy nasady, która dzięki odpowiednio ukształtowanym łopatkom wytwarza podciśnienie w kanale dolotowym nasady.

Obliczenie wydajności kanału

Wydajność kanału wentylacyjnego zakończonego nasadą kominową można określić na podstawie jego wymiarów i prędkości przepływu powietrza:

Q=3600*v_k*S         (1)

gdzie:
Q – strumień objętości powietrza [m³/h],
v_k – prędkość powietrza w kanale [m/s],
S – pole przekroju kanału [m²].

W obliczeniach prędkości powietrza w kanale uwzględnia się oddziaływanie wiatru na nasadę, prędkość wiatru, gęstość powietrza wewnątrz i na zewnątrz, opory tarcia ścianek kanału oraz opory przepływu nasady:

     (2)

gdzie:
v_k – prędkość powietrza w kanale [m/s],
c_śr – średni współczynnik podciśnienia ujmujący działanie wiatru,
v_w – prędkość wiatru,
ρ_z – gęstość właściwa powietrza zewn. [kg/m³],
ρ_w – gęstość właściwa powietrza wewn. [kg/m³],
λ – współczynnik tarcia powietrza o ścianki przewodu kominowego,
h_k – wysokość przewodu kominowego (od osi wlotu do osi wylotu) [m],
d – średnica przewodu kominowego lub średnica równoważna [m],
Σζ = ζ_n + ζ_p – sumaryczny opór miejscowy nasady i przewodu wentylacyjnego,
g – przyspieszenie ziemskie.

Wymagania dotyczące intensywności wentylacji w budynkach mieszkalnych oraz użyteczności publicznej są zawarte w normie PN-83/B-03430 [1]. Intensywność wentylacji jest funkcją ilości powietrza usuwanego z pomieszczeń, przy czym strumień powietrza usuwanego musi być równy strumieniowi powietrza doprowadzanego do budynku.

Przed podjęciem decyzji o zainstalowaniu nasady kominowej należy sprawdzić, czy: przewód kominowy jest drożny i szczelny, urządzenia grzewcze są sprawne i wyposażone w przerywacz ciągu (urządzenia grzewcze z palnikami atmosferycznymi) oraz szczelne czopuchy (urządzenia pracujące w nadciśnieniu), strumień powietrza wentylacyjnego jest po prawnie zbilansowany – ilość powietrza napływającego do pomieszczeń poprzez nawiewniki i dzięki infiltracji musi być równa ilości powietrza potrzebnego do prawidłowej wentylacji pomieszczeń oraz właściwego spalania paliwa w urządzeniach grzewczych.

Błędy w doborze

Zastosowanie zbyt małej średnicy dolotowej nasady powoduje tłumienie przepływu powietrza lub spalin (pole przekroju poprzecznego dolotu nasady nie powinno być mniejsze od pola przekroju komina). Bardzo niekorzystna jest również gwałtowna zmiana kształtu przewodu, np. z kwadratowego na okrągły, bez przejścia redukcyjnego. Montaż wspólnej nasady nad kominem, w którym od góry znajdują się wyloty przewodów spalinowych, wentylacyjnych, a czasem również dymowych.

Prawie na pewno nastąpi cofanie dymu lub spalin przewodem wentylacyjnym do mieszkania. Niewłaściwe dostosowanie rodzaju nasady do funkcji przewodu kominowego, np. stosowanie nasad typu CAGI lub H bądź nasad obrotowych do przewodów dymowych od kominka. Należy zawsze dokładnie przeczytać instrukcję montażu i sposób doboru zalecany przez producenta.

Montaż nasady na niezaizolowanej, długiej rurze (często metalowej), co powoduje wychłodzenie powietrza lub spalin. W takiej sytuacji powstaje korek zimnego gazu blokujący niekiedy całkowicie ciąg kominowy, a zamiast poprawy następuje zdecydowane pogorszenie sytuacji. Wybór niewłaściwej wersji materiałowej nasady, np. zastosowanie nasad wykonanych z aluminium lub blachy ocynkowanej do kominów spalinowych lub dymowych.

Z powodu kwaśnego środowiska panującego w takich kominach nasada z tych materiałów ma niską trwałość, co nie tylko skraca jej żywotność, ale niekiedy stwarza niebezpieczeństwo zablokowania nasady i wzmożone zawiewanie do komina.

Nasady hybrydowe

Najnowszą odmianą nasad kominowych są nasady hybrydowe. Ich budowa jest bardziej skomplikowana, gdyż są wyposażone w silnik elektryczny wspomagający ruch obrotowy nasady. Stosuje się je tylko na zakończeniach kanałów wentylacyjnych. Zasada działania nasad hybrydowych może być odmienna dla różnych producentów.

Łączy je jednak to, że mogą działać naprzemiennie w sposób naturalny (elementy ruchome nasady są wprawiane w ruch przez wiatr lub przez strumień powietrza przepływającego przez kanał) i mechaniczny (silnik elektryczny napędza elementy ruchome nasady). Nasada tego typu może dostosować się do panujących warunków zewnętrznych.

Cechą charakterystyczną jest, że podciśnienie wytwarzane w kanałach wentylacyjnych przez nasady hybrydowe jest zbliżone do naturalnego, wywołanego siłami natury. Na rynku sprzedawane są różne modele nasad hybrydowych. Wśród proponowanych rozwiązań jest urządzenie (nasada VBP), działające mechanicznie w sposób ciągły lub naprzemiennie: w sposób mechaniczny i naturalny; umożliwia także wyłączenie wentylatora nasady, co powoduje pracę tylko w trybie naturalnym.

Inny produkt (Turbowent) zaprojektowano tak, aby silnik elektryczny wspomagał lub osłabiał naturalny ruch obrotowy nasady. Gdy warunki naturalne są sprzyjające, nasada działa bez udziału silnika. Jeśli wiatr napędzający nasadę słabnie, wtedy zaczyna ją wspomagać silnik. Natomiast gdy wiatr jest zbyt silny, co powodowałoby zbyt dużą prędkość obrotową nasady i zwiększone podciśnienie w kanale wentylacyjnym, silnik wyhamowuje nasadę. Wszystkie nasady hybrydowe wymagają podłączenia energii elektrycznej, lecz działają przy niskim napięciu, co jest rozwiązaniem bezpiecznym, a dodatkowo powoduje niewielkie zapotrzebowanie na energię.

Podsumowanie

Nasada pozwala zamienić energię wiatru na podciśnienie w kominie, które wytwarza i stabilizuje ciąg kominowy. Trzeba pamiętać, że żadna z nasad kominowych, nie licząc nasad hybrydowych (z silnikiem elektrycznym), nie wytworzy ciągu kominowego, gdy nie ma wiatru i nigdy nie może zastąpić wentylatorów. Tak więc wszystkie problemy z ciągiem, które występują przy bezwietrznej pogodzie, nie mogą być usunięte poprzez montaż nasady.

Należy w takiej sytuacji bardzo szczegółowo przyjrzeć się problemowi. Często przyczyną jest brak nawiewu powietrza do budynku, o czym wielu inwestorów zupełnie nie pamięta. Przed wyborem typu nasady należy zapoznać się nie tylko z jej przeznaczeniem, danymi technicznymi, wydajnością, ale także z zaleceniami producenta, wynikami testów i badań.

Literatura

1. PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.

2. Materiały firmy Darco.