Odtah spalin kaskádové kotelny
zdroj: webové stránky Thermona
Základním vodítkem pro výpočet společného komína je norma ČSN EN 13384-2. Výpočet spalinové cesty, který se provádí dle této normy výslovně předpokládá, že výpočet bude u každé kotelny proveden pomocí počítačového programu.
Problematika odvodů spalin je při rekonstrukcích často podceňována přesto, že ČSN naprosto jasně určuje, že spalinová cesta musí být vždy určena výpočtem. Při výpočtu komínů však projektant „přesně počítá s nepřesnými čísly“, kdy vstupní hodnoty jsou často určeny empirickými předpoklady, které ne vždy odpovídají skutečným provozním stavům projektovaného zařízení. Pro návrh celé spalinové cesty existuje mnoho podkladů přesto se však, především při rekonstrukcích kotelen s nutností napojení odvodu spalin na stávající (s příslušnými úpravami) komíny, dostává projektant často do potíží. Proto uvádíme základní výpočtové vztahy, které je možno použít při předběžném „ručním“ výpočtu. Základní požadavek je napojit každý kotel na samostatnou spalinovou cestu.
Návrh odvodu spalin by měl vycházet z těchto praktických poznatků:
1. navrhovat pokud možno kruhový tvar kouřovodu a komínu,
2. kouřovod vést ve spádu 1 : 10 ke spotřebiči.
Příklad odtahu spalin plynové kotelny
Požadavky dle bodů 1 a 2 lze v nejnutnějších případech porušit, vždy je však nutný přesný výpočet spalinové cesty, a to za všech provozních stavů. Při jakékoli pochybnosti doporučujeme konzultovat problém s místním kominickým podnikem, který bude spotřebiče na komín připojovat! Při rekonstrukcích stávajících kotelen na tuhá paliva, kde má komínový průduch dostatečný rozměr (což je téměř vždy), lze umístit do jednoho průduchu více komínových vložek v nouzi s průřezem i čtverhranného profilu, který je však méně vhodný.
Toto řešení umožní optimalizovat spalinovou cestu dle výše uvedených doporučení. Samozřejmě musí být každá komínová vložka samostatně tepelně izolována. Pokud projektant dodrží výše uvedená doporučení, bude spalinová cesta vyhovovat jak provozně, tak i požadavkům všech předpisů a výpočet spalinové cesty bude přesný.
Výpočet spalinové cesty
Rychlost proudění spalin pro první orientační návrh průřezu komínu doporučujeme volit v rozmezí 0,5 – 2 m/s. Průměr kouřovodu od kotle po sopouch se zpravidla navrhuje stejný jako kouřové hrdlo kotle. Účinný tah komína pz je dán rozdílnou hmotností spalin a okolního vzduchu vlivem rozdílné teploty obou složek. Teplota spalin je uvažována jako střední v celé délce spalinové cesty (komínu), protože spaliny vlivem tepelných ztrát v komínu chladnou. Účinný tah je proto závislý na účinné výšce komína, hydraulickém průměru průduchu komína dh , střední drsnosti vnitřního povrchu komína r, na teplotě spalin v sopouchu a na součinitelích místních ztrát x.
Pokud je komín proveden dle požadavků ČSN a uvedených výpočtů nepřiblíží se tato teplota kritické hodnotě.
Množství spalin z plynných paliv se vypočte ze vzorce:
m = (0,5 až 0,65) • Q • 10-3 [kg/s]
Tahové poměry komínu se vypočítají ze vzorce:
pZ = pH – pE [Pa]
Správná funkce komínu je zajištěna pokud pZ je kladné tzn. že komín má vyšší tah, než je tlaková ztráta celé spalinové cesty.
Statický tah komínu se vypočte ze vzorce:
pH = H • (rL – rM) • g • 0,7 [Pa]
Pro teplotní kontrolu komínu se používají vztahy:
TE = TL + (TW – TL) • e-K [°C]
TM = TL + [(TE – TL) / K] • (1 – e-K) [°C]
K = (H • k • U) / (m • c) [-]
TO = TL + (TE – TL) • e-K [°C]
TOi = (TO • k) / (αi • (TO – TL) [°C]
Součinitel přestupu tepla v ústí komínového průduchu:
αi + 2 – 10 • √Vm
Tlaková ztráta prouděním spalin v komínu PE se vypočítá dle vzorce:
PE = SE • [λ • (H/dh) + Σξ] • (rm/2) • Vm [Pa]
Součinitel tlakových ztrát třením při proudění spalin na vnitřním povrchu komínu se vypočte ze vztahu:
λ = r 0,25 / dh0,4 [-]
Hydraulický průměr dh komínu (pro kruhový profil dh = průměru komínu) je vypočten ze vztahu:
dh = (4 • A) / U [m]
Vm – střední rychlost proudění spalin v komínu se vypočte ze vztahu:
Vm = m / (rM • A) [m/s]
Celková tlaková ztráta před ústím sopouchu je dána vzorcem:
PZE = PL + PW + PA [Pa]
PA = SE • [λA • ( L/dh) + Σξ] • ( rM/2 ) • V2m [Pa]
Doporučené řešení odkouření kotlů v kaskádě
Přesné rozměry kolektoru odvodu spalin i rozměry veškerého potrubí ode všech kotlů je nezbytné spočítat! Ve všech režimech topení i ohřevu TV, v rozsahu všech pracovních teplot, při maximální letní i minimální zimní teplotě je nezbytné zajistit tah v komíně 3 – 5 Pa. Správný tah v komíně závisí také na správně vypočteném větrání kotelny.
Odvod spalin venkovní stěnou do volného ovzduší
Kvůli stálým problémům s prováděním odvodů spalin venkovní stěnou do volného ovzduší zde uvádíme výtah z ČSN 734201, která je platná i pro topenáře a instalatery:
Odvod spalin venkovní stěnou do volného ovzduší lze navrhnout a provést jen v technicky odůvodněných případech u plynových spotřebičů třídy NOx5. Mohou to být pouze spotřebiče v provedení C a spotřebiče v provedení B33,u kterých je zabezpečeno,že spaliny nemohou při provozu spotřebiče proniknout do místa jeho instalace,do jmenovitého výkonu 24 kW.
Podmínky spotřebičů do jmenovitého výkonu 7 kW:
a) Musí být dodržena vzájemná vzdálenost mezi vyústěními nejméně 2,0 m ve vodorovném směru a 2,5 m ve svislém směru
b) Spodní hrana vyústění nad úrovní okolního terénu musí být ve výši nejméně 0,3 m
c) Do podzemních podlaží lze instalovat spotřebič za předpokladu,že přívod vzduchu a odvod spalin je zaústěn do svislé šachty o rozměrech nejméně 0,5 m x 1,0 m,která ústí do volného prostoru. Je-li šachta zakryta
mříží,musí její volný průřez mít velikost nejméně 70% průřezu šachty. Spodní hrana vyústění musí být být nejméně 0,3 m nad dnem šachty a nesmí být hlouběji než 4 m od horního okraje šachty. Do šachty nesmí být
zaústěno otevíratelné okno nebo jiný větrací otvor.
Podmínky spotřebičů do jmenovitého výkonu od 7 kW do 24 kW:
a) Spodní hrana vyústění u samostatně stojících budov s jedním uživatelem(rodinný dům) musí být ve výši nejméně 2 m nad okolním terénem
b) Za samostatně stojící budovu s jedním uživatelem se považuje budova,která má minimální vodorovnou vzdálenost od sousedních objektů :
c) Spodní hrana vyústění u objektů v hromadné zástavbě musí být nejméně 4 m nad okolním terénem
d) Vývod spalin musí být vždy za venkovní stěnou(vnější plochou obvodové stěny). Prodlužování vývodu může být provedeno pouze se souhlasem výrobce spotřebiče. Vyústění nesmí být pod balkonem nebo pod přesahující
střechou v menší vzálenosti než 1 m
e) Od vyústění nesmí být na fasádě použit hořlavý materiál do vzdálenosti 0,5 m ve vodorovném směru a pod vyústěním, 1 m od protilehlých ploch z hořlavých hmot a nad vyústěním ve svislém směru 1,5 m podle ČSN 061008
f) Při odvodu spalin venkovní stěnou do volného ovzduší musí být dodrženy imisní limity NO2 a CO u oken obytných a pobytových místností,v blízkosti vývodu spalin nebo na přilehlé a protilehlé fasádě. Nejmenší vzdálenosti
viz obrázek
g) Nejmenší vzdálenost od sousedních budov se neposuzuje v případech,kdy je vyústění situováno výše,než jsou horní hrany otvoů oken,dveří,větracích mřížekapod,včetně střešních oken a vikýřů apod protilehlé nebo přilehlé
budovy, viz obrázek
h) Přípustné vzdálenosti od otvorů a způsob vytváření ochranných pásem se stanoví podle obrázku
Závislost vodorovného odstupu x od osy vyústění v závislosti na výšce u spotřebičů do jmenovitého výkonu 18 kW
| Výška (m) | Vodorovná vzdálenost (x) |
|---|---|
| 0 | 0,31 |
| 1 | 0,53 |
| 1,5 | 0,64 |
| 2,0 | 0,75 |
| 2,5 | 0,86 |
| 3,0 | 0,97 |
Závislost vodorovného odstupu x od osy vyústění v závislosti na výšce u spotřebičů o jmenovité m výkonu nad 18 kW
| Výška (m) | Vodorovná vzdálenost x (m) |
|---|---|
| 0 | 0,41 |
| 1 | 0,63 |
| 1,5 | 0,74 |
| 2,0 | 0,85 |
| 2,5 | 0,96 |
| 3,0 | 1,07 |
| 3,5 | 1,19 |
| 4,0 | 1,3 |
| 4,5 | 1,41 |
| 5,0 | 1,52 |
| 5,5 | 1,63 |
| 6,0 | 1,74 |
Podmínky spotřebičů do jmenovitého výkonu od 7 kW do 100 kW u průmyslových staveb(např staveb určených pro výrobu,skladování a zemědělství):
a) Vyústění vývodu spalin venkovní stěnou do volného ovzduší musí být nejméně 3 mnad okolním terénem
b) Nad yústěním nesmí být situovány žádné otvory do objektu(okna,dveře,větrací otvory apod)
c) U průmyslových staveb musí být vzdálenost sousedních budov nebo protilehlé budovy s otvor,které se nacházejí výše než vyústění,v nejmenší vzdálenosti podle diagramu
d) Vzdálenosti platí pouze za předpokladu,že nebudou překročeny emisní limity podle platných předpisů
Pohledem znalce : Může kotel třídy 4 na pevná paliva plnit parametry ekodesignu?
Problematika oceňování realizace spalinových cest
K napsání článku mne donutil stávající neutěšený stav v naceňování realizace spalinových cest a vlastní zkušenosti.
V dnešní době internetu,facebooku apod všichni rozumí všemu,všechno mi dodá pan Google…. Že i k návrhu a realizaci spalinové cesty je potřeba technických znalosti a řemeslný um nikoho moc nezajímá. Jako příklad mohu uvést výměnu 17 ks kotlů v jednom nejmenovaném bytovém domě v jedné nejmenované lokalitě.
1. Nacenění spalinové cesty vedené prostupy stropy a střechou provede topenářská a instalaterská firma.
2. Po prohlídce staveniště se zjistí,že v předmětném prostoru jsou již realizovány vzduchotechnické montáže a odpadní instalace. Takže realizace spalinových cest se tím velmi zkomplikuje.
3. Po dotazu kdo provedl nacenění spalinové cesty se dozvíte,že to je pracovník firmy zabývající se dodávkami kotlů-nejlépe obchodní zástupce,případně to bývá řadový pracovník logistické firmy zabývající se mimo jiné i topenařinou..
4. Výsledek? Tristní. Pro výběrové řízení předložená cena 240 000 Kč,reálná cena zahrnující zohledňující reálně použitý materiál a technické podmínky na stavbě včetně příslušných technických norem a požárních požadavků je 340 000 Kč. Za 14 dní má dojít k realizaci. Co teď s tím? Dlouhá jednání s investorem,generálním dodavatelem a projektanty. Cena je již vysoutěžena. Kdo ustoupí? A za jakou cenu. Dovolí si kominická firma obejít normové požadavky a pracovat za cenu ztráty? Pokud používá selský rozum tak určitě ne. Zejména revizní technik spalinových cest na tyto realizace nevydá revizní zprávu.
5. Příčiny? Viz bod 3. K nacenění není potřeba komínické praxe a použití příslušných norem včetně požárnických. Naplácáme tam desítky metrů koaxiálních spalinových trubek,nějaké to koleno,prostupy střechou… A máme vyřešeno… Reálná pracnost na stavbě neřešena….
6. Podobnost kolegové kominíci čistě náhodná….? Máte to také tak?