Dobór materiałów konstrukcyjnych kominów na etapie projektowania obiektu budowlanego – cz. II

27.02.2012

Prawidłowość doboru materiału konstrukcyjnego komina zależna jest od rodzaju paliwa oraz typu urządzenia grzewczego (urządzenia klasy B lub C). Przed przystąpieniem do doboru materiału konstrukcyjnego na konstrukcję komina projektant powinien wnikliwie przeanalizować typ i rodzaj urządzenia grzewczego przewidziany do zamierzonego zastosowania.

Dobór kominów ze względu na wymagania eksploatacyjne musi uwzględniać:

1. Klasę temperaturową

Prawidłowość doboru materiału konstrukcyjnego komina zależna jest od rodzaju paliwa oraz typu urządzenia grzewczego (urządzenia klasy B lub C). Przed przystąpieniem do doboru materiału konstrukcyjnego na konstrukcję komina projektant powinien wnikliwie przeanalizować typ i rodzaj urządzenia grzewczego przewidziany do zamierzonego zastosowania. Pozwoli to na dobór klasy temperaturowej komina zależnej od temperatury spalin w trakcie eksploatacji urządzenia grzewczego. Klasy temperaturowe kominów są określone w wymaganiach normy PN-EN 1443:2005 Kominy. Wymagania ogólne. Wyróżniamy następujące klasy: T80-T140 – klasa niskotemperaturowa, T160-T400 – klasa średniotemperaturowa i T450-T600 – klasa wysokotemperaturowa.

 

2. Klasę ciśnieniową

W zależności od charakteru pracy wyróżnia się  kominy pracujące:

– w podciśnieniu – klasa N – pracujące przy ciągu naturalnym i odprowadzające spaliny z urządzeń z otwartą komorą spalania – urządzenia grzewcze typu B;

– w nadciśnieniu – klasa P – urządzenia grzewcze z zamkniętą komorą spalania typu Turbo lub urządzenia kondensacyjne wyposażone w wentylator.

 

3. Odporność na działanie kondensatu – kominy pracujące w stanie mokrym (gdy jest możliwe występowanie kondensacji w przewodzie kominowym, dotyczy to szczególnie kominów w klasie T80-T160) oraz kominy pracujące w suchym trybie (klasy temperaturowe T200-T600).

 

4. Odporność na pożar sadzy – kominy odporne na pożar sadzy oznaczone są klasą G (temperatura pożaru sadzy powyżej 1000°C) i kominy nieodporne na pożar sadzy oznaczone klasą O.

W tabeli podano wymagania materiałów konstrukcyjnych dla systemów kominowych w odniesieniu do rodzaju stosowanych paliw.

Bardzo ważnym zagadnieniem jest nie tylko dobór materiałów konstrukcyjnych komina, lecz przede wszystkim odpowiedni dobór średnicy komina w zależności od mocy cieplnej urządzenia grzewczego i projektowanej wysokości komina. Na rysunku 1 przedstawiono wykres zależności doboru komina od panujących warunków w przewodzie kominowym.

Istnieje możliwość wyznaczenia wartości ciągu w przewodzie kominowym według przybliżonego wzoru:

Δp = g H(ρz – ρs)

gdzie: g – przyspieszenie ziemskie; H – efektywna wysokość komina; pz – gęstość względna powietrza zewnętrznego; ps – gęstość względna spalin dla Ts.

 

Materiały techniczno-informacyjne firmy Schiedel Opole

 

Materiały konstrukcyjne

Kominy wykonane z cegły

Do budowy i wykonania kominów i systemów kominowych stosuje się kilka rodzajów materiałów budowlanych. Najstarszym rozwiązaniem są kominy budowane z cegły pełnej kominowej na zaprawie wapiennej. Cegła pełna kominowa to materiał budowlany otrzymywany z glin ilastych, morenowych, wstęgowych, łupków, mułków oraz lessów. Podstawowymi składnikami cegły są kaoliny (Al2O3•2SiO2•2H2O).

Cegły formuje się przy rozdrobnieniu i wymieszaniu z wodą, a następnie poddaje się suszeniu i wypalaniu w temperaturze od 850°C do 1000°C. Kominy murowane z cegły nadają się do odprowadzania spalin z urządzeń opalanych paliwami stałymi – węgiel, drewno. Kominy wykonane z cegły na zaprawie wapiennej lub wapienno-cementowej stosowane są od wielu lat do odprowadzania spalin z domowych urządzeń grzewczych o małej mocy, opalanych paliwami stałymi, drewnem, węglem, torfem itp. Tego typu kominy nie nadają się jednak do odprowadzania spalin z urządzeń opalanych gazem lub olejem opałowym ze względu na występowanie kondensatu w spalinach.

 

Tab. Materiały konstrukcyjne na systemy kominowe

Rodzaj paliwa

 

Typ urządzenia grzewczego

 

Klasa temp.

 

Klasa szczelności

 

Klasa odporności na kondensat

 

Klasa odporności na korozję

 

Klasa odporności na pożar sadzy

 

Zalecany rodzaj materiału komina

 

Węgiel

 

B

 

T600

 

N2

 

D

 

3

 

G

 

ceramika, cegła, beton, szamot

 

Koks

 

B

 

T600

 

N2

 

D

 

3

 

G

 

ceramika, cegła, beton, szamot

 

Torf

 

B

 

T600

 

N2

 

D

 

3

 

G

 

ceramika, cegła, beton, szamot

 

Drewno

 

B

 

T450

 

N2

 

D

 

3

 

G

 

ceramika, cegła, beton, szamot

 

B

 

W

 

2

 

G

 

stal żaroodporna,

stal kwasoodporna

 

Olej opałowy

 

B

 

T400

 

N1

 

W

 

2

 

G

 

stal kwasoodporna,

szamot

Gaz ziemny

 

B

 

T250

 

N1

 

W

 

1

 

G

 

stal kwasoodporna, szamot, ceramika glazurowana

 

B

 

T200

 

P1

 

W

 

1

 

O

 

stal kwasoodporna,

szamot

C

 

T180

 

P2

 

W

 

1

 

O

 

stal kwasoodporna

 

 

Kominy kamionkowe

Kominy kamionkowe charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną, odpornością na działanie kwasów i minimalną nasiąkliwością wodną. Przy produkcji elementów kominowych z kamionki wykorzystuje się glinę z dodatkiem szamotu i piasku kwarcowego i wypala się w temperaturze od 1200°C do 1300°C. Surowe wyroby przed wypalaniem pokrywa się solą kuchenną (NaCl) lub innymi sproszkowanymi minerałami. Dzięki temu w trakcie wypalania tworzy się na powierzchni wyrobu szklista polewa – glazura o różnych barwach. Kominy kamionkowe zalecane są do odprowadzania spalin suchych z urządzeń na paliwa stałe, przy pewnych rozwiązaniach konstrukcyjnych wyposażenia komina w odkraplacz mogą być stosowane do odprowadzania spalin z urządzeń gazowych (spaliny mokre).

 

Kominy szamotowe

Elementy kominów szamotowych otrzymuje się z materiałów ceramicznych przez zmielenie i spieczenie wypalonej gliny ogniotrwałej. Elementy kominów są odpowiednio formowane, a następnie wypalane w wysokiej temperaturze (1300°C). Cechują się dużą odpornością na szybkie zmiany temperatury i działanie wilgoci. Szczególnie zalecane są do urządzeń opalanych paliwami stałymi, takimi jak drewno, węgiel, koks, o wysokiej temperaturze spalin i dużej mocy cieplnej urządzeń.

 

Rys. 1. Wykres zależności doboru komina od panujących warunków w przewodzie kominowym dla kominów pracujących w podciśnieniu:
obszar 1 – zbyt mała średnica komina – proces spalania zostaje zaburzony, niepełne spalanie, rosną opory przepływu, powstaje nadciśnienie w przewodzie kominowym;

obszar 3 – prawidłowy dobór średnicy przewodu kominowego, poprawny proces spalania;

obszar 5 – komin przewymiarowany, proces spalania zaburzony, zbyt duży ciąg kominowy, wzrost straty wylotowej wyraźnej

 

Kominy betonowe

Kominy betonowe formowane są ze zmieszania cementu z kruszywem grubym i drobnym, wodą oraz ewentualnymi domieszkami i dodatkami. Po hydratyzacji mieszanina uzyskuje właściwości betonu.

Ciężar objętościowy cementu wynosi około 2500 kg/m3. Kominy betonowe są rzadko stosowane w budownictwie mieszkaniowym, natomiast mają szerokie zastosowanie w przemysłowych instalacjach grzewczych do odprowadzania spalin suchych o stosunkowo wysokiej temperaturze z kotłów o dużej mocy cieplnej na paliwa stałe.

Kominy stalowe

Kominy stalowe powstały wraz z rozwojem nowych technologii hutniczych, produkcji wysokogatunkowych stali stopowych z dodatkiem niklu, chromu i molibdenu. W zależności od składu chemicznego można rozróżnić np. stale chromowe lub chromowo-niklowe, jednak bardziej rozpowszechniona jest klasyfikacja tych stali ze względu na ich strukturę. Najbardziej powszechne zastosowanie znalazły kominy wykonane ze stali austenicznej gatunku 1.4404 (jest to stal stopowa o zawartości chromu, niklu i molibdenu). Stale austeniczne dzięki dodatkom stopowym charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną i dużą odpornością na korozję, szczególnie na korozję powodowaną kwaśnymi odczynami znajdującymi się w produktach spalania. W związku z tym kominy ze stali 1.4404 znalazły szerokie zastosowanie do odprowadzania spalin z urządzeń opalanych gazem i olejem opałowym. Zaletą kominów stalowych jest szybkie nagrzewanie i w związku z tym praca komina we właściwej temperaturze zbliżonej do temperatury spalin, dzięki czemu minimalizuje się zjawisko wykraplania kondensatu ze spalin i uzyskuje się dużą efektywność energetyczną przewodu spalinowego, przy równoczesnym zabezpieczeniu powierzchni komina przed destrukcyjnym działaniem kondensatu na elementy budynku.

Stale żaroodporne dzięki pierwiastkom stopowym, takim jaki chrom, nikiel i krzem, wykazują podwyższoną odporność na działanie gorących gazów i produktów spalania. Kominy te przeznaczone są szczególnie do odprowadzania spalin z urządzeń opalanych drewnem, takich jak kominki z otwartą i zamkniętą komorą spalania, urządzenia grzewcze na pelety wykonane z odpadów drzewnych.

W ostatnim okresie w ofertach hand­lowych znajdują się kominy metalowe ze stali żaroodpornej gatunku 1.4828. Tego rodzaju kominy przeznaczone są do pracy w temperaturze powyżej 550ºC. Stal ta tworzy warstwę pasywną, która zabezpiecza wewnętrzną powierzchnię komina.

Producenci kominów metalowych oferują również kominy wykonane ze stali ferrytycznych, w których głównym dodatkiem stopowym jest chrom, a także domieszki molibdenu, tytanu oraz niobu. Stale ferrytyczne pomimo gorszych własności użytkowych posiadają wiele cech, które decydują o szerokim ich zastosowaniu w technice kominowej ze względu na to, że jest to materiał ciągliwy i podatny na obróbkę mechaniczną oraz charakteryzujący się dużą trwałością eksploatacyjną.

 

Podsumowanie

Przed doborem materiałów konstrukcyjnych na systemy kominowe projektanci powinni zapoznać się z obowiązującą w Polsce europejską klasyfikacją systemów kominowych zgodnie z wymaganiami dyrektywy 89/106/EWG Wyroby budowlane oraz normy PN-EN 1443:2005 Kominy. Wymagania ogólne. Klasyfikacja ta umożliwia dobór systemu kominowego w zależności od składu spalin, klasy temperaturowej, klasy ciśnieniowej i odporności systemu kominowego na pożar sadzy.

W polskim budownictwie mieszkaniowym problematyka systemów kominowych i wentylacyjnych budzi największe kontrowersje i częstokroć jest przyczyną wielu tragedii związanych z zatruciem tlenkiem węgla. W kraju rokrocznie notuje się kilka tysięcy przypadków zatruć tlenkiem węgla; z tego powodu ginie kilkaset osób. Problem jest bardzo złożony, gdyż krajowe przepisy: Prawo budowlane oraz  „Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie”, nie odpowiadają zmianom techniczno-technologicznym, jakie zaszły w polskim budownictwie w ostatnim dwudziestoleciu. Dodatkowym problemem jest brak fachowej literatury z dziedziny wentylacji budynków i techniki kominowej odprowadzania spalin w budownictwie mieszkaniowym.

Na stronie internetowej www.inzynierbudownictwa.pl jest przedstawiona europejska klasyfikacja systemów kominowych jako materiał pomocniczy dla projektantów i specjalistów pracujących w obszarze budownictwa mieszkaniowego.

 

Zbigniew A. Tałach

Stowarzyszenie „Kominy Polskie”

 

Literatura

1. A. Strugała, G. Czerski, Z.A. Tałach, The chimney as a technological challenge of modern times, “The concentric chimney and air supply ducts – directions of chimney systems development in housing perspective”, Scientific editor Rudolf Kania, Opole-Vienna 2011.

2. Z.A. Tałach, Materiały konstrukcyjne systemów kominowych jako element poprawy efektywności energetycznej instalacji grzewczych, materiały konferencyjne, V Kongres Instalexpo, Warszawa 2007.

3. Z. Tałach, J. Budzanowski, Odprowadzanie spalin z urządzeń gazowych i układów kogeneracyjnych – Przegląd współczesnych technik, „Rynek Instalacyjny” nr 7/8/2002,  Warszawa.

4. Z.A. Tałach, P. Cembala, Przepisy prawne i legislacyjne w UE i Polsce w świetle wymagań dla systemów odprowadzania spalin i wentylacji budynków, konferencja naukowo-techniczna „Paliwa stałe w małej energetyce rozproszonej – stan aktualny i perspektywy”, 27–28 września 2011 r., Gliwice.

5. G. Czerski, Cz. Butrymowicz, Z.A. Tałach, Badania użytkowanych gazowych przepływowych ogrzewaczy wody, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 3/2011.

6. Dyrektywa Rady Europejskiej 89/106/EWG w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych dotyczących wyrobów budowlanych.

7. PN-EN 1443:2005 Kominy. Wymagania ogólne.

 

www.facebook.com

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube

Profil linked.in

Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.