Kominy
Komin jest niezbędnym elementem instalacji w niemal każdym domu jednorodzinnym. Bez niego nie można korzystać z kominka i większości kotłów c.o. A jaki powinien być i jakie wymagania musi spełniać?
Trawestując dowcip żołnierski, zapytajmy: co ma komin?
Odprowadzać spaliny z paleniska na zewnątrz, do atmosfery; dostarczać powietrza potrzebnego w czasie spalania; usuwać z pomieszczeń powietrze zużyte oraz, w związku z tym, wytwarzać w pomieszczeniach takie podciśnienie, aby powietrze z wentylacji nawiewnej napływało w sposób grawitacyjny. A więc, mówiąc serio, są to funkcje bardzo ważne, od spełnienia których zależy sprawne działanie każdego urządzenia grzewczego, spośród różnych ich rodzajów, podłączonego do komina, z czym jest związana oszczędność energii oraz – co jest chyba najważniejsze – bezpieczeństwo nasze i naszego dachu nad głową.
Komin oparty na prawie
Jeśli uświadomimy sobie, iż niewłaściwie skonstruowany i konserwowany komin zagraża naszemu bezpieczeństwu, nie zdziwi nas, że w rozporządzeniu Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa, „w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” (tekst jednolity w Dzienniku Ustaw nr 15 z 25 II 1999 r., poz. 140), poświęcono wiele uwagi tej na pozór prostej, a w każdym razie bardzo pospolitej konstrukcji.
Gdyby ktoś z Państwa chciał sam się o tym przekonać, polecam lekturę działu IV („Wyposażenie techniczne budynków”), a w nim rozdziały 4, 5, 6 i 7 oraz działu VI („Bezpieczeństwo pożarowe”) rozdz. 6. Niektóre z tych przepisów przytaczamy w zamieszczonych w artykule ramkach.
Komin – pomysł nie nowy
Komin pojawił się prawdopodobnie przed XIII wiekiem, gdy zachodni Słowianie, wzorem frankońskim, zaczęli budować domy trójdzielne z sienią pośrodku i z jedną izbą z własnym piecem po jednej stronie, a z kuchnią, też z własnym piecem, po drugiej. Ten typ zaczął wypierać i na naszych ziemiach dom dwudzielny – z zimną sienią i ogrzewaną izbą.
Już od średniowiecza z kominem „współpracowały” piec i kominek. I, oczywiście, funkcje komina były takie same jak dzisiaj, i jak dzisiaj komin był konstrukcją budowlaną z pionowymi kanałami 1. Wówczas jednak wyprowadzano go wysoko ponad dach, i już wtedy, a także w renesansie, często był zwieńczony nadstawką, w kształcie ażurowej czapki, wieżyczki z hełmem, czy zwieńczeniem jeszcze innego rodzaju, wykonanym z cegły, bądź łupku, czy granitu. Elementy dekoracyjne często nie pozwalały się domyślić, że skrywają komin.
Ostatecznie ustaliła się praktyka wznoszenia komina w domach mieszkalnych w ich murach wewnętrznych, w taki sposób, aby powstał pionowy kanał, o równym przekroju na całej wysokości i szczelny, o gładkiej powierzchni wewnętrznych ścian. Ze względów bezpieczeństwa pożarowego, kanał dymowy musiał być oddzielony od drewnianych elementów konstrukcji (belek stropowych) co najmniej na grubość jednej cegły (ok. 0,12 m). Przyjmowano przy tym, że kanał kominowy pojedynczego pieca domowego powinien mieć przekrój odpowiadający wielkością co najmniej połowie cegły (ok. 0,125 m). Jak widać wymagania zbliżone do obecnie obowiązujących u nas.
Konstrukcja komina domowego była przystosowana do spalania w piecach kuchennych, pokojowych i w kominkach drewna, aż do czasu, gdy zaczęto używać również węgla. Najistotniejsze jednak zmiany konstrukcyjne i materiałowe wymusiło stosowanie kotłów c.o. i c.w.u. w domach mieszkalnych oraz wprowadzenie jako paliwa gazu i oleju.
Co utrudnia pracę kominowi
Tradycyjnie wciąż korzystamy w naszych domach, chociaż w miastach już coraz rzadziej, z pieców kuchennych opalanych węglem czy drewnem; coraz powszechniej korzystamy z kotłów centralnego ogrzewania na paliwa stałe, płynne i gazowe, coraz częściej wnętrza domów zdobią kominki. Każde z tych urządzeń – o czym doskonale wiemy – musi być podłączone do komina, ale – co już nie jest tak oczywiste – nie zawsze do takiego samego, choć każdy komin, by pełnić przypisane mu funkcje, musi mieć odpowiednią siłę „ciągu” czyli zdolność niezakłóconego odprowadzania na zewnątrz budynku dymu, spalin i zużytego powietrza (w kominie bowiem także mogą się znajdować kanały wentylacyjne). Ta zdolność była uzyskiwana do niedawna wyłącznie w sposób naturalny przez wykorzystanie zjawiska grawitacji, polegającego w tym przypadku na ruchu powietrza na skutek różnicy ciężaru (gęstości) pomiędzy słupem zimnego (cięższego) powietrza otaczającego komin i słupem ciepłych (lżejszych) spalin w kominie. Wykorzystanie tego zjawiska jest możliwe wówczas, gdy komin ma odpowiednią wysokość (w praktyce przyjmuje się, że powinna ona wynosić powyżej 4 m), a temperatura spalin przekracza 100°C, zaś powietrze w pomieszczeniu z użytkowanym urządzeniem grzewczym jest wymieniane w wystarczającej ilości.
Ale stopień skuteczności (siła ciągu) zależy ponadto od konstrukcji komina, od usytuowania w stosunku do innych budowli, a nawet w stosunku do elementów „własnego” domu, od wysokości rosnących w pobliżu drzew, od rzeźby terenu, wreszcie od warunków atmosferycznych, wśród których ciśnienie, temperatura powietrza i wiatr mają bardzo duże znaczenie.
Wiatr, napotykając na swej drodze przeszkodę (budynek, strome zbocze, ścianę lasu czy choćby pojedyncze drzewo, lecz z rozwiniętą mocno koroną) odbija się od niej i zmienia kierunek. Jeśli przeszkoda znajduje się powyżej wylotu komina, powstają zawirowania.
Kierunek wiatru i jego natężenie zakłócają także silne prądy pionowe, towarzyszące niskim chmurom (kłębiaste – pułap 500-2000 m i kłębiasto deszczowe – pułap podstawy poniżej 1000 m).
Oba rodzaje opisanych zjawisk mogą doprowadzić w skrajnych przypadkach do sytuacji, w której powietrze z zewnątrz jest wtłaczane do komina, powodując tzw. ciąg wsteczny.
Dla stopnia natężenia niekorzystnych zjawisk duże znaczenie ma prędkość wiatru, a ta wynika m.in. z działania gradientu ciśnienia (zmiany ciśnienia na jednostkę odległości), gdy masy powietrza przemieszczają się z obszaru o wyższym ciśnieniu atmosferycznym do obszaru o niższym ciśnieniu. Ponadto powietrze przemieszcza się także w obrębie tych obszarów: w układzie niżowym do jego środka, a w wyżowym od środka układu ku jego peryferiom. Wypadkową tych zjawisk jest siła wiatru, zmieniająca się w bardzo dużym zakresie. Już umiarkowany wiatr, 4°B (stopień Beauforta w 12-stopniowej skali), wiejący z prędkością 5,5-7,9 m/s, wywiera na powierzchnię nacisk o wartości 4 kG/m2 (kG=kg-siła), a wicher, 8°B (17,2-20,7 m/s) 25 kG/m2.
Inny czynnik, mogący zakłócić pracę komina, to inwersja termiczna. Jej przyczyną, w dolnych warstwach atmosfery, jest na ogół wypromieniowanie ciepła z powierzchni Ziemi podczas bezwietrznych i pogodnych nocy. Powstaje wówczas sytuacja odwrotna w stosunku do normalnej, w której w miarę wzrostu wysokości przeważa spadek temperatury, średnio o 0,5°C na 100 m, co zapewnia możliwość zachowania niezbędnego poziomu podciśnienia w przewodzie kominowym, w myśl ogólnej zasady, że wymiana ciepła odbywa się między ciałami o różnej temperaturze i zawsze z miejsc o wyższej do miejsc o niższej temperaturze. Inwersja termiczna sprawia więc, że niezbędna różnica gęstości, a zatem i ciężaru, między słupem powietrza atmosferycznego a słupem spalin, wynikająca z różnic ich temperatury, może zostać ograniczona do poziomu, przy którym zaniknie ciąg kominowy.
Przed występowaniem omówionych zagrożeń w grawitacyjnej instalacji odprowadzającej spaliny chronią różnego rodzaju nasady kominowe, które zostaną omówione później, a także urządzenia przerywające pracę np. kotła c.o. w razie zaniku ciągu. W tym miejscu dodajmy jeszcze tylko, że praca komina o ciągu wymuszonym, o czym powiemy dalej, jest bardziej niezależna od warunków atmosferycznych.
Jaki musi być komin
Wymagania stawiane kominom, ujęte przepisami wspomnianego rozporządzenia, mają na celu zarówno zapobieżenie ewentualnym błędom, które mogłyby przyczynić się do zakłócenia funkcji tego elementu budynku, jak i wskazanie środków ograniczających niekorzystne oddziaływanie czynników naturalnych.
Wymiary przekroju komina zależą od rodzaju urządzenia grzewczego podłączonego do niego. Najdawniej używane, to trzony kuchenne na paliwa stałe (drewno, torf, węgiel), tak samo opalane piece stawiane w izbach mieszkalnych oraz kotły centralnego ogrzewania z naturalnym ciągiem i gazowe z otwartą komorą spalania wyposażoną w palniki atmosferyczne. Muszą być one podłączone do przewodu kominowego o wymiarach co najmniej 0,14×0,14 m. Do przewodu o takich wymiarach mogą być podłączone także kominki z otwartym paleniskiem, ale jeśli jego powierzchnia nie przekracza 0,25 m2, jeśli zaś palenisko kominka ma większą powierzchnię, przewód dymowy musi mieć wymiary co najmniej 0,14×0,27 m, a gdyby zaistniała konieczność podłączenia kominka do przewodu prostokątnego o jeszcze większym przekroju, należy zachować stosunek wymiarów boków 3:2.
Spełnienie omówionych warunków może się okazać jednak niewystarczające do uzyskania odpowiedniej siły naturalnego ciągu komina, jeśli wydajność instalacji wentylacyjnej w pomieszczeniu, gdzie jest zainstalowane urządzenie gazowe, olejowe, czy na paliwo stałe, będzie zbyt mała.
Pamiętajmy bowiem, że proces spalania wymaga znacznej ilości tlenu, którego dostarcza powietrze. Przypomnijmy też, że ilości wymienianego powietrza dla zapewnienia odpowiedniej jego jakości w różnych pomieszczeniach domu, określone normą (PN-83/B-03430), uwzględniają także zużycie tlenu w procesie spalania. To dlatego „dla kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchnię gazową lub węglową” ta ilość wynosi 70 m3/h, a dla kuchni także z oknem zewnętrznym, ale wyposażonej w kuchenkę elektryczną przeszło dwa razy mniej – 30 m3/h w mieszkaniu do 3 osób, a jeśli jest ich więcej – 50 m3/h.
Oczywiście, urządzenia grzewcze są nie tylko w kuchni, dlatego ogólnie przyjmuje się dla celów projektowych, że pole przekroju nawiewu powinno wynosić co najmniej 5 cm2 na każde 1,2 kW nominalnej mocy zainstalowanego urządzenia, lecz nie mniej niż 150 cm2 dla kotłów o mocy do 30 kW i nie mniej niż 300 cm2 dla kotłów o mocy ponad 30 kW. Konieczność taka wynika z powszechnie znanego faktu, o którym często zapominamy, że proces spalania bez dostępu powietrza dostarczającego tlenu, jest niemożliwy.
Jeśli do pomieszczenia, w którym znajduje się urządzenie grzewcze z otwartą komorą spalania (piec kuchenny, pokojowy, kominek, kocioł c.o.), powietrze jest doprowadzane wentylacją grawitacyjną, w określonych warunkach może się okazać, że tego powietrza jest zbyt mało.
Dzisiaj, gdy szczególnie dbamy o „uszczelnienie” domu, mieszkania, naturalny dopływ powietrza do wnętrza bywa bardzo ograniczony. Na wszelkie nieszczelności, które były nieodłączne przy instalowaniu tradycyjnej stolarki budowlanej i mogły korygować zbyt małą wydajność kratek nawiewnych, nie można już liczyć. Jeśli zostanie popełniony błąd w projekcie grawitacyjnej instalacji nawiewno-wywiewnej, w pomieszczeniu z urządzeniem grzewczym może powstać podciśnienie, osłabiające naturalny ciąg w kominie, nawet bez udziału omówionych wcześniej zjawisk atmosferycznych. To samo może się dziać i wówczas, gdy stare okna, do których była dostosowana przepustowość instalacji wentylacyjnej, zostaną wymienione na nowoczesne, bardzo szczelne.
Skutki zbyt małej ilości powietrza mogą się okazać bardzo niebezpieczne. W takiej sytuacji bowiem, powietrze pozostające w pomieszczeniu staje się coraz uboższe w tlen, co powoduje niepełne spalanie i zwiększone wydzielanie się tlenku węgla (CO), gazu silnie trującego, którego obecność jest trudna do zauważenia z powodu jego bezwonności i przezroczystości. Możliwość mniej niebezpieczna, to napływ do pomieszczenia powietrza przez wywietrznik. Powietrze wpływające w ten sposób może być zanieczyszczone spalinami, gdy zakończenie wentylacyjnego kanału wylotowego znajduje się w pobliżu komina. Wreszcie także niedrożność kanału wentylacji wywiewnej może spowodować, że w kominie ciąg osłabnie, a spaliny z urządzenia grzewczego będą uchodzić do pomieszczenia. Przed niebezpieczeństwami płynącymi z omówionych sytuacji może nas uchronić – wspomniany już – czujnik zaniku ciągu kominowego, dając sygnał do automatycznego wyłączenia kotła c.o., czy przygotowującego ciepłą wodę użytkową.
Ograniczenie zdolności instalacji wentylacyjnej do wymiany powietrza w ogóle nie powinno mieć miejsca, jeśli jednak dojdzie do niego w pomieszczeniu, gdzie pracuje urządzenie z zamkniętą komorą spalania, nie ma to znaczenia – ale tylko dla procesu spalania – gdyż powietrze do spalania jest doprowadzane bezpośrednio do paleniska z zewnątrz, osobnym przewodem powietrznym, lub przewodem powietrzno-spalinowym. Takie komory spalania mają dzisiaj kotły c.o. i c.w.u. Ich praca wiąże się nierozerwalnie z odpowiednimi typami kominów. Za chwilę omówimy pokrótce istotne z tego punktu widzenia różnice między urządzeniami grzewczymi z otwartą i zamkniętą komorą spalania.
Wysokość komina
§ 140, ust. 1 cytowanego rozporządzenia mówi, że „przewody (kanały) kominowe w budynku: (...) spalinowe i dymowe, (...) powinny mieć (...) sposób prowadzenia i wysokość, stwarzające potrzebny ciąg zapewniający wymaganą przepustowość (...) „.
Określenie „wysokość komina” odnosi się do długości pionowego odcinka kanału czy przewodu. W przypadku kominów odprowadzających dym lub spaliny, wysokość ta jest mierzona od miejsca przyłączenia urządzenia grzewczego. Przyjmuje się, że dla domów jednokondygnacyjnych powinna wynosić minimum 2 m; taka sama wysokość jest wymagana, gdy urządzenie grzewcze znajduje się na ostatniej kondygnacji. Jednak w tym ostatnim przypadku często się zdarza, że grawitacyjny ciąg kominowy bywa zakłócony. W praktyce budowlanej przyjmuje się więc, że najkorzystniejsza wysokość to 3,5-4 m. Ostateczny wybór długości pionowego przewodu zależy przede wszystkim od wymagań wybranego paleniska, określonych przez jego producenta oraz od odległości i wysokości sąsiadujących obiektów, mogących powodować zawirowania wiatru. Jeśli np. odległość do przeszkody wynosi mniej niż 10 m, wylot komina powinien górować nad płaszczyzną przeszkody, jeśli jej krawędź jest odchylona w dół o 12°.
Jednak niezależnie od wysokości komina, wylot przewodu dymowego czy spalinowego powinien znajdować się 30-60 cm ponad poziomem kalenicy, a przy dachach spadzistych w odpowiedniej odległości od ich powierzchni – i w poziomie, i w pionie – zależnie od stopnia odporności pożarowej pokrycia oraz stopnia nachylenia połaci. Gdy mamy do czynienia z pokryciem niepalnym, niezapalnym lub trudno rozprzestrzeniającym ogień, przy nachyleniu połaci przekraczającym 12°, wylot komina powinien znajdować się co najmniej 30 cm ponad powierzchnią dachu i w odległości 100 cm od niej (w osi poziomej). Gdy zaś pokrycie dachu słabo rozprzestrzenia ogień lub gdy dach jest płaski (bez względu na rodzaj pokrycia), krawędź komina powinna znajdować się 60 cm powyżej kalenicy 2.
Mówiliśmy już, że dobry ciąg dla urządzeń z otwartym paleniskiem powinien zapewnić komin o wysokości przynajmniej 3,5-4 m. Tymczasem dla określonych urządzeń 4 m jest to największa dopuszczalna wysokość. Zatem wysokość komina – powtórzmy to jeszcze raz – musi być dostosowana do rodzaju paleniska (otwarte, zamknięte) urządzenia grzewczego, a ponadto do rodzaju użytego paliwa. Temperatura paleniska bowiem rzutuje w sposób zasadniczy na temperaturę spalin w przewodzie kominowym i od niej zależy, czy różnica w stosunku do temperatury słupa powietrza na zewnątrz jest wystarczająca, by w przewodzie spalinowym występowało podciśnienie o pożądanej wartości. Palenisko gazowe np. osiąga temperaturę 1600°C, na węgiel brunatny 1100°, na drewno i torf 800°. Temperatura spalin jest, oczywiście, niższa, a może być nawet wielokrotnie niższa, gdy odzyskuje się z nich tzw. ciepło utajone, co ma miejsce w kotłach kondensacyjnych opalanych głównie gazem.
chopchomik