Wentylacja i odprowadzanie spalin
w świetle nowoczesnych systemów grzewczych

Rosnące z roku na rok ceny paliw oraz rozwój świadomości ekologicznej doprowadziły do dynamicznego rozwoju techniki grzewczej. Stare urządzenia grzewcze o niskiej sprawności, emitujące do atmosfery olbrzymie ilości zanieczyszczeń zostają zastąpione nowymi o wysokiej sprawności i niewielkiej emisji. Przyjęło się uważać, że nowoczesne systemy grzewcze to tylko urządzenia zasilane gazem lub olejem - nic bardziej mylnego. Nowoczesne systemy grzewcze to takie, które w maksymalnym stopniu wykorzystują ciepło spalania, emitując przy tym znacznie mniejszą ilość zanieczyszczeń. Są to urządzenia zasilane wszelkimi rodzajami paliw jak: drewno, węgiel, koks, torf, gaz, olej. Wraz z radykalnym wzrostem wydajności, sprawności, urządzeń grzewczych naturalnym jest obniżenie temperatury spalin. Ostatnim osiągnięciem techniki grzewczej dzisiaj są urządzenia kondensacyjne, odzyskujące również ciepło ze spalin, temperatura spalin na wylocie waha się w granicach 40°. Unowocześniane systemy grzewcze to również kominki różnej konstrukcji i urody, zaspokajające atawistyczne ciągoty do ognia tkwiące w każdym człowieku. Rozwój technik i urządzeń grzewczych w konsekwencji wymusił rozwój systemów kominowych. Należy tu podkreślić fakt iż jednym torem szły prace i badania nad systemami odprowadzenia spalin natomiast nieco wolniej szły badania nad wentylacją mającą za zadanie doprowadzenie niezbędnej ilości powietrza do spalania oraz zapewnienie właściwej wymiany powietrza w pomieszczeniu. Zatem można stwierdzić, że do prawidłowego, bezpiecznego i ekonomicznego funkcjonowania nowoczesnych urządzeń grzewczych niezbędnymi są: komin do odprowadzenia spalin na zewnątrz oraz wentylacja dostarczająca powietrze do spalania i dokonująca wymiany powietrza w pomieszczeniu.

Głównym zadaniem instalacji kominowej jest:

a. odprowadzenie spalin z paleniska do atmosfery.
b. wytworzenie w pomieszczeniu, w którym zainstalowane jest palenisko, podciśnienia tak aby powietrze napływało otworami potrzebne do spalania w sposób naturalny wentylacji nawiewnej.
c. wymiana zużytego powietrza w pomieszczeniu.

Powstaje więc pytanie jaki powinien być nowoczesny komin do odprowadzenia spalin? I jakie powinien spełniać warunki? Podstawowy - to taki, że powinien być wykonany:

- z materiałów posiadających odpowiednie atesty i dopuszczenia do stosowania,
- zgodnie z przepisami, normami technicznymi i gdy to konieczne z aprobatami technicznymi,
- musi być drożny i szczelny, posiadać wymaganą odporność pożarową,
- preferowany kształt przekroju poprzecznego to przekrój kołowy,
- wewnętrzna powierzchnia gładka, bez załamań i występów, a co za tym idzie niewielkie opory przepływu,
- powinien posiadać niski współczynnik przewodzenia ciepła, a tym samym łatwość i szybkość nagrzewania się,
- powinien być odporny na wychładzanie i przemarzanie,
- powinien być również odporny na destrukcyjne działanie spalin mokrych.

Zaletą nowoczesnych konstrukcji kominowych jest ich uniwersalność (nie wszystkich oczywiście) dzięki czemu nadają się do odprowadzania spalin z palenisk opalanych różnymi paliwami. Konstrukcja nowoczesnego komina powinna pozwalać na łatwy transport elementów i ich szybki montaż na placu budowy.

Nie od rzeczy będzie również wspomnieć, że szanujący się producent znakuje w sposób trwały elementy komina. Należy podkreślić również warunek ekonomiczny coraz to częściej brany pod uwagę przez inwestorów i projektantów. Szeroko rozumiany koszt komina a więc: koszt surowców, cena elementów, koszt montażu, wielkość powierzchni mieszkalnej zajmowanej przez komin (która też kosztuje), trwałość oraz koszt obsługi eksploatacyjno - konserwatorskiej jest obecnie jednym z ważniejszych kryteriów wyboru rodzaju komina. Obecnie przyjmuje się używane dla kominów określenie instalacje kominowe lub systemy kominowe. Ma to głównie stanowić wyróżnik między tradycyjnymi kominami murowanymi z cegły, kominami których trwałość i sprawnośc jest niewielka, których minimalny wymiar przekroju poprzecznego determinowany jest wymiarem cegły, o dużych oporach przepływu, potrzebujących dużych ilości ciepła do ogrzania ścianek komina i co za tym idzie wrażliwych na zakłócenia w przypadku odprowadzania spalin o niskiej temperaturze, ponadto materiało i pracochłonnych zajmujących dużo powiezrchni mieszkalnej. Te cechy kominów murowanych z cegły doprowadziły do dynamicznego rozwoju systemów kominowych - rozwój odbywa się w dwóch równoległych płaszczyznach:

a - kominy ceramiczne - z ceramiki odpornej na destrukcyjne działanie spalin, odpornej na działanie wysokich temperatur, oraz dzięki izolacji zabezpieczone przed wychłodzeniem. Mają głównie zastosowanie w obiektach nowo budowanych lub modernizowanych (np. systemy kominowe firmy Schiedel).
b - kominy stalowe - wykonane ze specjalnych stali stopowych. Systemy kominowe stalowe mogą być wykorzystywane przy modernizacji ogrzewania jako zabezpieczenie przed destrukcyjnym działaniem spalin istniejących kominów murowanych z cegły - jako tzw. wkład kominowy. Istnieją również jako wielopowłokowe systemy kominowe prowadzone wewnątrz i na zewnątrz budynku a także jako kominy wolnostojące. Wielopowłokowa konstrukcja to: powłoka wewnętrzna odporna na destrukcyjne działanie spalin wykonana z wysokogatunkowej stali, warstwa wewnętrzna izolacyjna i płaszcz zewnętrzny osłonowy. Wielopowłokowe systemy kominowe mają zastosowanie przy modernizacji ogrzewania w obiektach, w których brak jest kominów do odprowadzenia spalin, w obiektach przemysłowych, obiektach handlowych itp. tam gdzie budowa kominów nie ma ekonomicznego uzasadnienia (np. systemy kominowe MK, Selkirk i inne).

Równie ważnym jak odprowadzenie spalin jest zapewnienie pomieszczeniom, w których zainstalowane są urządzenia grzewcze, właściwej wentylacji. Wymiana tradycyjnej stolarki okiennej i drzwiowej, o określonym współczynniku infiltracji, na stolarkę szczelną, doprowadziło w przypadku instalowania urządzeń grzewczych do zakłócenia sprawnej dotąd wentylacji w pomieszczeniach. Oczywistym jest że pod pojęciem pomieszczenie należy rozumieć wydzieloną kotłownię, lub też w przypadku instalacji urządzenia grzewczego w mieszkaniu (tzw. etażowe) całe mieszkanie, całe mieszkanie dlatego że drzwi wewnętrzne nie są szczelne, najczęściej są otwarte, i tym samym zachodzi możliwość cyrkulacji powietrza pomiędzy pomieszczeniami. Podstawowe i główne zadanie sprawnej wentylacji to doprowadzenie powietrza potrzebnego do spalania opału w urządzeniu grzewczym oraz do potrzeb wymiany powietrza. Należy z całą stanowczością podkreślić, że pomijając oczywisty wpływ różnic temperatury wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia, wiatru i różnicy ciśnień, sprawna wentylacja to taka gdzie suma strumieni powietrza wypływających z pomieszczenia jest nie większa od sumy strumieni powietrza napływających do pomieszczenia. To co powiedziałem brzmi jak truizm, lecz praktyka i życie pokazuje, że zasada równości strumieni gdzieś umyka. Zapomina się często przy projektowaniu wentylacji o ogromnym wpływie na jej działanie, zainstalowanego w pomieszczeniu (mieszkaniu) urządzenia grzewczego.

Należy zauważyć, że pobór powietrza potrzebnego do spalania jest bardzo duży bo od ok 4,5 m3/kg dla suchego drewna (kominki) poprzez ok 8 m3/kg węgla, koksu do ok 28 m3/m3 gazu płynnego (propan-butan). Urządzenie grzewcze również w cyklu postoju, poprzez komorę spalania lub przerywacz ciągu pobiera powietrze z pomieszczenia i odprowadza je na zewnątrz. Zatem pobór powietrza przez urządzenia grzewcze należy uwzględnić w sumie strumieni wypływających i o tę samą wielkość powiększyć sumę strumieni napływających. Najczęściej zachodzi konieczność wykonania wentylacji nawiewnej i to nie w postaci kratki wstawionej w dolnej części drzwi wewnętrznych ale w postaci instalacji doprowadzającej powietrze z zewnątrz. Może to być otwór w ścianie zewnętrznej, mogą to być również systemy kanałów nawiewnych pobierających powietrze z czerpni, lub też mogąto być wolne przewody kominowe którymi można doprowadzać powietrze z nad dachu lub piwnicy. W czerpniach lub kanałach doprowadzających powietrze może być wstępnie podgrzewane w celu uniknięcia dyskomfortu związanego z ruchem zimnego powietrza. W przypadku braku możliwości ogrzewania powietrza nawiewnego, dobrze jest doprowadzić je kanałem w pobliże komory spalania urządzenia grzewczego. Na koniec ostatnie pytanie - skoro instalowane są nowoczesne systemy grzewcze, ekonomiczne i ekologiczne zużywające małe ilości paliwa i tym samym emitujące mniejsze ilości spalin dlaczego tak ważnym jest prawidłowe odprowadzenie spalin i właściwa wentylacja. Zatem do informacji o minimalnej ilości powietrza potrzebnej do spalania należy dodać informację o składzie spalin i tak zawartość: tlenków azotu Nox zawiera się w granicach od 0,18 do 0,36 kg/mWh dla gazu poprzez olej do węgla; zawartość tlenku węgla CO zawiera się od 0,18 dla oleju, poprzez 0,22 dla gazu do 23 kg/mWh dla węgla i zawartość pary wodnej H2O w przedziale od 0,61 m3/kg dla węgla, poprzez 1,6 m3/kg dla oleju do 2,03 m3/m3 dla gazu. Spróbujmy teraz sobie wyobrazić co może się stać z użytkownikiem ogrzewania z niewłaściwie wykonanym odprowadzeniem spalin - gdy część z nich przedostaje się do pomieszczeń mieszkalnych. Również powinniśmy wyobrazić sobie jak może czuć się sąsiad, któremu poniżej okna wyprowadzono tak modne obecnie odprowadzenie spalin przez ścianę na zewnątrz. I tu na pierwszy plan wysuwa się właściwa wentylacja nawiewno - wywiewna. Wentylacja doprowadzająca powietrze do spalania o czym mówiłem powyżej, oraz wentylacja nie tylko odprowadzająca zużyte powietrze ale również powodująca rozcieńczenie szkodliwych dla zdrowia składników spalin w przypadku gdyby przedostawały się do pomieszczeń. Nie można nie doceniać rangi właściwej wentylacji jeżeli oprócz powyższego weźmie się pod uwagę również wpływ człowieka na ilość i jakość powietrza w pomieszczeniu. Mało mówi się o tym, że również człowiek emituje określoną ilość zanieczyszczeń, są to między innymi: dwutlenek węgla CO2; para wodna. Można przyjąć wielkości średnie wydzielanych zanieczyszczeń przez jedną osobę w spoczynku: CO2 - 23 dm3/h ; H2O - 30 g/h.

Nie będę wymieniał dalszych zanieczyszczeń powstających w procesie gotowania, prania, mycia bo nie jest celem tego opracowania epatowanie kogokolwiek skalą i rodzajem zanieczyszczeń. Chciałem jedynie zwrócić uwagę na rozwiązania mogące tę skalę obniżyć, nie piszę tu również o corocznej kontroli technicznej sprawności przewodów kominowych nakazanej przez Prawo Budowlane, lekceważonej przez zbyt jeszcze wielu zarządców i użytkowników nieruchomości, która mogłaby w porę zagrożenia wykryć i odsunąć je od użytkowników urządzeń grzewczych. Jest to temat do osobnego opracowania i na inną okazję. Reasumując - warunkiem bezpiecznego i ekonomicznego używania grzewczych urządzeń są:

prawidłowo zaprojektowana i wykonana wentylacja nawiewno - wywiewna oraz w sposób właściwy wykonany komin do odprowadzenia spalin.

mistrz kominiarski inż. Jan Budzynowski