Posouzení komínů z hlediska požární odolnosti okolní konstrukce – pláště komína

Část 1 – Zásady výpočtu
Datum: 14.3.2016  |  Autor: doc. Ing. Vladimír Jelínek, CSc.  |  Recenzent: Ing. Miroslav Burišin, ČSTZ

Článek uvádí zásady výpočtu, výpočtové vztahy pro zařazení komínu do teplotní třídy podle tepelně technických parametrů materiálu a hořlavosti stavební konstrukce. Metodika je v souladu s ČSN EN 15287-1+A1.

1. Úvod

Uvedeným výpočtem se stanovuje, podle metodiky z ČSN EN 15 287-1+ A1 zařazení komína do teplotní třídy ve vztahu k tepelně technickým parametrům a hořlavosti stavební konstrukce, obklopující komín.

Zároveň se výpočtem kontroluje povrchová teplota komínového pláště.

2. Zásady pro stanovení vzdálenosti od hořlavých materiálů

a) Systémové komíny

Minimální vzdálenost k hořlavým materiálům:

  • musí být deklarovaná výrobcem (podle výrobkových norem) nebo
  • je podle národních norem v případě, že vychází vzdálenost větší.

Komín při průchodu hořlavou stěnou nebo stropem musí být:

  • s průchodkou a/nebo
  • stíněný pláštěm a/nebo
  • oddělený pro dodržení odpovídající vzdálenosti k hořlavému materiálu
  • v dutinách výplň, v případě průchodu dutinovou konstrukcí
  • objímka nebo otvor na vnějším líci budovy odolný proti povětrnostním vlivům.
b) Individuální a dodatečně vložkované komíny

Minimální vzdálenost k hořlavým materiálům musí být:

  • deklarovaná výrobcem komínového výrobku nebo
  • doložena výpočtem – udává nejvyšší dovolenou teplotu spalin pro danou vzdálenost:
    • vztah (1) zahrnuje případ nevětraných mezer mezi komínem a hořlavým materiálem
    • vztah (2) zahrnuje případ větraných mezer mezi komínem a hořlavým materiálem.
c) Kouřovody

K charakteristice kouřovodu patří, že většinou:

  • jsou jednovrstvé,
  • nejsou tepelně izolované
  • jsou obtékané vzduchem.

Kouřovody podle teplotní třídy se rozdělují na:

  • kouřovody pro teplotní třídy T100 a T160 mají být od hořlavých materiálů s odstupem nejméně 50 mm, pokud je okolo proudící vzduch. Jinak musí splňovat minimální odstup podle vztahu (1) a (2).
  • kouřovody pro teplotní třídu T080 – nevyžadují žádný minimální odstup od hořlavých materiálů. Je však doporučováno, vyhnout se přímému dotyku.
  • kouřovody s proudícím vzduchem pro teplotní třídy od T200 a výše nebo kouřovody s odolností při vyhoření sazí musí mít minimální odstup od hořlavých materiálů odpovídající trojnásobku vnitřního jmenovitého průměru kouřovodu. Tento minimální odstup se smí snížit na 1,5násobek jmenovitého průměru, pokud je mezi kouřovodem a hořlavým materiálem namontován tepelný štít z nehořlavého materiálu.
  • kouřovod s tepelnou izolací, pro kterou byl zjištěn odstup od hořlavých materiálů (např. prověřením odpovídající spalinové cesty podle ČSN EN 1856-1), může být namontován s odpovídajícím odstupem od hořlavých materiálů.

Kouřovod, který vede hořlavou stěnou, musí být opatřen prostupem stěnou nebo jinou ochranou s otvorem, která zajistí odpovídající odstup kouřovodu od hořlavých materiálů. U dutých stěn musí být prostup opatřen výplní.

Každý prostup a každá ochrana venkovním otvorem musí být odolné proti povětrnostním vlivům.

3. Kritéria povrchové teploty komínového pláště

V případě, že povrchová teplota komínového pláště komína může zapříčinit popálení člověka při dotyku (viz tabulka 1), musí být komín na viditelném místě opatřen ochranným štítem podle pokynů výrobce nebo projektanta spalinové cesty.

Kde je možný nahodilý lidský kontakt, musí být použity maximálně přípustné povrchové teploty z tab. 1.

Tabulka 1 – Maximální přípustné vnější povrchové teploty,
kde je možný náhodný lidský kontakt
Materiál vnějšího povrchuNejvyšší povolená teplota
[°C]
Kov – holý70
Kov – natřený 50 μm80
Kov – smaltovaná ocel 160 μm78
Kov – plastový potah 400 μm98
Plast93
Pálená keramika, sklo85
Beton, mramor80
Poznámka: Hodnoty v tab. 1 jsou založeny na zásadách podle EN ISO 13732-1, vztahující se k prahové hodnotě popálení o délce trvání 1 s.

4. Teplotní třída

Komín musí mít teplotní třídu stejnou nebo vyšší než je nejvyšší teplota spalin ve spalinovém hrdle tepelného spotřebiče, jak je specifikováno výrobcem tepelného spotřebiče.

Teplotní třída závisí na použitých materiálech a teplotě vnějšího povrchu (viz obr. 1).

Teplotní třída musí být jedna z následujících:

  • Teplotní třída stanovená z následující nejnižší teploty:
    • teplotní třídou, která je stejná nebo menší než nejnižší použitelná teplota každého materiálu konstrukce ze stavebních dílů, použitých pro stavbu komínu a kouřovodu. Pokud tato informace není k dispozici, určí se teplota z tabulky 2.
    • teplotní třídou betonové nebo pálené keramické konstrukce, zkoušené podle EN 12 446 nebo EN 13 069.
  • Teplotní třída stanovená z nejnižší následující:
    • hraniční teploty spalin (tcalc), která zajišťuje, že nebude překročena nejvyšší přípustní teplota hořlavé hmoty. Tato může být stanovena ze vztahů (1) a (2), v závislosti na vzdálenosti od hořlavých hmot a na tom, zda mezera mezi komínem a sousedícími hořlavými hmotami je větraná nebo ne. Pro stanovení teplotní třídy platí tabulka 3.
    • kde je nutno uvažovat s nebezpečím lidského kontaktu a není provedena žádná bezpečnostní ochrana (pojistka omezující teplotu spalin), je nutno, aby příslušná určená teplotní třída zabezpečila, že maximální teplota vnějšího povrchu konstrukce komínu a kouřovodu (přípustná pro lidský kontakt) nebyla překročena. Výpočet může být proveden s použitím vztahu (2). Pro určení teplotní třídy se použije tabulka 3.
Obr. 1 Výběr parametrů výpočtu – rozměrů, teploty, tepelného odporu
Obr. 1 Výběr parametrů výpočtu – rozměrů, teploty, tepelného odporu
Tabulka 2 – Příklady materiálů užívaných pro izolační pláště komínů a jejich nejvyšší přípustná teplotní třída
MateriálNejvyšší teplotní třída
CihlaT600
BetonT600
Nerezová ocelT600
HliníkT200
LitinaT600
Pálená keramikaT600
Skelná vataT400
Keramické vláknoT600
Skelné vláknoT400
Měkká ocelT600
MěďT300
Tabulka 3 – Přípustný rozsah tcalc pro teplotní třídy
Hodnota tcalc
[°C]
Nejvyšší teplotní třída
tcalc ≥ 100T080
tcalc ≥ 120T100
tcalc ≥ 150T120
tcalc ≥ 170T140
tcalc ≥ 190T160
tcalc ≥ 250T200
tcalc ≥ 300T250
tcalc ≥ 350T300
tcalc ≥ 500T400
tcalc ≥ 550T450
tcalc ≥ 700T600

5. Výpočtové vztahy

a) Vztahy pro stanovení výpočtové teploty spalin tcalc

Vztah (1) používaný pro známé hodnoty (1/Λ)w a povrchovou teplotu sousedních hořlavých materiálů 85 °C. Tepelný odpor zkušební stěny pro komíny podle EN 1859, EN 13 2016-1, EN 12 446 je 3 m2K/W.

vzorec 1

(1)


[°C]
 

kde je

αi
vnitřní součinitel přestupu tepla [W/m2K]
αa
vnější součinitel přestupu tepla [W/m2K]
(1/Λ)
tepelný odpor komína nebo kouřovodu [m2K/W]
(1/Λ)sp
tepelný odpor mezi spalinovou cestou a hraničícími hořlavými látkami přechodu [m2K/W]
(1/Λ)w
tepelný odpor sousedících stěn s hořlavou vnitřní plochou [m2K/W]
tcalc
výpočtová teplota spalin [°C]
tc
zápalná povrchová teplota [°C]
Dha
vnější průměr spalinové cesty [m]
Dh
vnitřní průměr komínového průduchu nebo kouřovodu [m]
tu
teplota okolí [°C]
ta
teplota u vnějšího povrchu komína nebo kouřovodu [°C]
 

Pro přirozeně větranou mezeru se vzdáleností nejméně 40 mm od hořlavých materiálů může být použit následující vztah:

vzorec 2

(2)


[°C]
 

b) Vztahy pro tepelný odpor spalinové cesty, složený z jednotlivých vrstev komína

Tepelný odpor komína při znalosti součinitelů vodivosti materiálu se stanoví ze vztahu:

 
vzorec 3
(3)

[m2K/W]
 

Tepelný odpor komína při znalosti tepelného odporu jednotlivých stěn se stanoví ze vztahu:

vzorec 4
(4)

[m2K/W]
 

kde je

(1/Λ)
tepelný odpor spalinové cesty [m2K/W]
(1/Λ)n
tepelný odpor jednotlivé vrstvy stěny n spalinové cesty [m2K/W]
y
součinitel tvaru:
1,0 pro kulaté a oválné průřezy
1,1 pro čtvercové a obdélníkové průřezy až do poměru stran 1:1,5
λn
součinitel tepelné vodivosti materiálu při jeho střední teplotě [W/mK]
Dh
vnitřní průměr vrstvy komína, kouřovodu [m]
Dh,n
tloušťka vnitřní n–té vrstvy stěny spalinové cesty [m]
dn
tloušťka jednotlivých stěn [m]
 

Hodnoty tepelné vodivosti nebo tepelného odporu jednotlivých stěn materiálu buď musí být dány výrobcem nebo jinak platí implicitní hodnoty podle tab. 4 nebo 5.

Použité parametry, dosazované do vztahů

Vnitřní průměry se volí:

  • aktuální průměr Dh pro stejný nebo větší průměr než 0,2 m
  • Dh = 0,2 m pro menší průměr než 0,2 m.

Poznámka: Pro menší průměr než 0,2 m musí být průměry jednotlivých stěn komína přizpůsobeny rozdílu mezi aktuálním průměrem Dh a stanovenou hodnotou 0,2 m pro vnitřní a vnější součinitel přestupu tepla.

Součinitel přestupu tepla se volí:

  • Vnitřní líc průduchu αi = 15 W/(m2K)
  • Vnější líc komína αa = 8 W/(m2K)

Volba teploty:

  • Zápalná povrchová teplota tc = 85 °C
  • Teplota okolí tu = 20 °C
  • Teplota vnějšího povrchu komína/kouřovodu:
    • Pro protipožární ochranu ta = 100 °C
    • Pro lidský kontakt (u komína nechráněného proti lidskému kontaktu) je ta podle tabulky 1.
Tabulka 4 – Tepelný odpor (m2K/W) pro uzavřené vzduchové mezery, tvořící koncentrický vzduchový meziprostor
Teplota u vnitřního povrchu
vzduchového průduchu
[°C]
Tepelný odpor [m2K/W]
pro šířku uzavřené vzduchové mezery [mm]
1020304050
400,1230,1470,1530,1520,150
1000,0870,1010,1010,1000,099
1500,0650,0750,0750,0740,074
2000,0500,0550,0550,0550,054
Pokud nejsou k dispozici průkazné údaje, doporučuje se pro uzavřenou vzduchovou mezeru s šířkou větší než 50 mm a teplotou vyšší než 200 °C dosadit pro tepelný odpor hodnotu 0.

Poznámka: Tepelný odpor je závislý na šířce vzduchové mezery x (viz obrázek 1) a na teplotě vnějšího povrchu komínové vložky – bez izolace a nebo na teplotě vnějšího povrchu tepelné izolace komínové vložky.

Tabulka 5 – Tepelná vodivost [W/mk] pro tepelné izolace (ČSN EN 1443)
Materiál20 °C100 °C200 °C300 °C
Skelná vata nekrytá0,0430,0800,1090,150
Skelná vata s větráním0,0490,0800,1090,170
Skelná vata – desky0,0370,0530,0730,100
Skelná vata – skořepina0,0420,0490,0700,102
Vermikulit0,0620,0760,0960,126

Výpočet nezohledňuje kritéria požární odolnosti při vyhoření sazí.

 
Komentář recenzenta
Ing. Miroslav Burišin, ČSTZ
Článek informuje stručnou a přehlednou formou o poměrně složité problematice, kterou výpočty v oblasti požární odolnosti komínů bezesporu jsou. Tím se stává cennou pomůckou i pro vysoce specializované odborníky, kteří se zabývají navrhováním komínů. Ti zcela jistě ocení i dva praktické příklady výpočtu doplněné obrázky.
English Synopsis
Examination of metal chimneies in terms of fire resistance of surrounding construction – external wall of chimney, Part 1 – Calculation fundamentals

The article introduces calculation fundamentals, the computational relations for submission of chimney into temperature class according to thermal technical material parameters and to building construction fire resistance. Methodology is used according to CSN EN 12 391-1.

 

Hodnotit:  

Datum: 14.3.2016
Autor: doc. Ing. Vladimír Jelínek, CSc.   všechny články autora
Recenzent: Ing. Miroslav Burišin, ČSTZ



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (1 příspěvek, poslední 15.03.2016 06:00)


Projekty 2016

ON-LINE MONITORING

Související rubriky

Reklama






Tipy pro topenáře

Partneři oboru

logo DANFOSS
logo THERMONA
logo FV PLAST
logo GEMINOX logo ENBRA

E-mailový zpravodaj

WebArchiv - stránky archivovány národní knihovnou ČR

Spolupracujeme

logo Asociace odborných velkoobchodů

Nejnovější články

 
 
 

Aktuální články na ESTAV.czČeská cena za architekturu bude mít mezinárodní porotuPraha 3 souhlasí s podpisem smlouvy na zástavbu nádraží ŽižkovLetošní objem investic na stavební práce již přesáhl hranici 80 miliard korun