Problematika návrhů spalinových cest u zdrojů na dřevní pelety – 3. část
Třetí (a závěrečná) část článku na téma spalování dřevěných pelet navazuje na část první a druhou, jejichž hlavním obsahem byl teoretický rozbor problému, nástin podmínek zatřídění spalinové cesty odvádějící spaliny od peletového spotřebiče dle ČSN EN 1443, rozbor výpočtu dle ČSN EN 13 384-1:2016, nástin výpočtu dimenze přívodu vzduchu a návrh konstrukčního provedení. Obsahem závěrečné části je provedení ilustrativních praktických výpočtů demonstrovaných na praktických spotřebičích a spalinových cestách.
© Fotolia.com
Tématu jsme se věnovali i v článcích Korozní odolnost komínů a výměny kotlů, Požární bezpečnost komínů se zaměřením na prostup hořlavou konstrukcí.
Budeme rádi, pokud svůj názor na téma vyjádříte v diskusi k tomuto článku, příp. i o zpětnou vazbu, zda by vás téma zajímalo u kulatého stolu na Aquathermu Praha na začátku března v Praze.
1. Praktická část – vymezení testovacích spotřebičů
V rámci vyhodnocení návrhu optimalizačních kritérií, která byla uvedena v teoretické části, bylo provedeno cca 200 srovnávacích výpočtů.
První snahou byl pokus definovat vlastnosti peletových spotřebičů skupinově tak, aby bylo možno provést orientační výpočet pro celou skupinu.
Vyhodnocením vlastností cca 50 peletových spotřebičů různých výrobců a dodavatelů vznikli tři skupinoví zástupci:
- spotřebič vysokého výkonu – MAX – LINCAR Morgana 740H SA
– výkon/příkon 18,6/19,83 [kW], teplota spalin 119,1 [°C], hmotnostní tok 11 [g/s],
obsah CO2 10,68 [%], spalinové hrdlo 80 mm - spotřebič středního výkonu – PRŮM – EDILCAMIN Aris Plus
– výkon/příkon 8/9,02 [kW], teplota spalin 133 [°C], hmotnostní tok 5,7 [g/s],
obsah CO2 8 [%], spalinové hrdlo 80 mm - spotřebič nízkého výkonu – MIN – EDILCAMIN Jane
– výkon/příkon 4,9/5,4 [kW], teplota spalin 126 [°C], hmotnostní tok 4,2 [g/s],
obsah CO2 9 [%], spalinové hrdlo 80 mm
Pro tyto tři konkrétní spotřebiče zastupující jednotlivé skupiny MAX, PRŮM A MIN, byly provedeny výpočty při použití exteriérového izolovaného komínu – tepelný odpor 0,41 m2.K/W, základní účinná výška 5 m, kouřovod přímý jednoplášťový DN 80 o délce 0,5 m, přívod vzduchu přímý DN 125 o délce 0,5 m.
Zapojení viz obrázek č. 1:
Obr. 1
Pro každý spotřebič pak byly provedeny výpočty ve čtyřech tlakových variantách – přetlak 6 Pa, přetlak 0,01 Pa, podtlak −0,01 Pa a podtlak −5 Pa. V každé tlakové variantě byly provedeny výpočty pro 6 průměrů komínu – od DN 80 až po DN 200. Výpočty byly provedeny v programu KESA-ALADIN.
Výsledky jsou obsaženy v následující tabulce č. 2:
Legenda:
- Tmavě zelený řádek = výpočtově optimální dimenze
- Světle zelený řádek = výpočtově přijatelná dimenze
- Bílý řádek = výpočtově nevyhovující dimenze
- Červené políčko = nesplnění konkrétní podmínky
- +++ = míra splnění dané podmínky
- - - - = míra nesplnění dané podmínky
Popis:
Pro spotřebič MIN a PRŮM vychází ve všech variantách optimální průměr 80 mm a jako méně výhodná varianta průměr 100 mm.
U větších průměrů nejsou u spotřebiče MIN splněny podmínky teplotní a rychlostní, u spotřebičů PRŮM není splněna jen podmínka rychlostní.
Pro spotřebič MAX je optimální průměr limitně závislý na požadovaném tahu, ale obecně vycházejí jako optimální průměry větší (DN 100 až 150 mm).
Dalším výpočtovým cílem bylo posouzení vlivu výšky komínu – vzhledem k rozsahu již pouze pro optimalizovaný průměr komínu 80 mm a spotřebič PRŮM.
Výsledky jsou shrnuty v následující tabulce č. 3:
Legenda:
- Bílý řádek = výpočtově vyhovující výška
- Červené políčko = nesplnění konkrétní podmínky
- +++ = míra splnění dané podmínky
- - - - = míra nesplnění dané podmínky
Popis:
Pro spotřebič PRŮM vychází průměr 80 mm jako optimální nebo vyhovující varianta v testovaných výškách od 3 do 12 metrů. Následným výpočtem bylo zjištěno, že teplotní podmínka přestane vycházet až od 16 m.
Při větším požadavku na tah nebyla splněna tlaková podmínka u nízkých komínů.
Posledním výpočtovým cílem byl ověřovací výpočet konkrétního komínu s konkrétním spotřebičem. Použili jsme projekt nového rodinného patrového domu, který má v obytné místnosti 1. NP osazen peletový spotřebič EVA Calor ANDREA. Pro připojení byl použit komínový systém RAAB EW/DW-ALKON s popisem T600 P1 D V3 G60 R41 se svislou délkou kouřovodu 2 m a účinnou výškou komínu 6 m.
Data spotřebiče viz tab. 4:
Tab. 4
Tento spotřebič představuje pro návrh a výpočet spalinové cesty poměrně typický problém, protože na jednu stranu používá pro transport spalin ventilátor a výrobce požaduje přetlakové provedení spalinové cesty, na druhou stranu v technických datech je požadován tah komínu −12, resp. −10 Pa.
Základní výpočet programem KESA-ALADIN byl proveden pro průměr 80 mm s požadavkem tahu −0,01 Pa.
Výsledek shrnuje tab. 5:
Tab. 5
Lze tedy konstatovat, že pro konkrétní realizaci komínu, kouřovodu a spotřebiče bylo provedení spalinové cesty v DN 80 při zanedbání výrobcem požadovaného podtlaku, kladně ověřeno normovaným výpočtem.
Program KESA-ALADIN nabízí zkrácenou optimalizační tabulku pro vyhodnocení dalších průměrů – viz tab. 6:
Tab. 6
Z výsledků je zřejmé, že DN 80 je jediným vyhovujícím průměrem.
Druhý výpočet programem KESA-ALADIN byl proveden pro průměr 80 mm s požadavkem tahu −12/−10 Pa.
Výsledek shrnuje tab. 7:
Tab. 7
Lze tedy konstatovat, že pro konkrétní realizaci komínu, kouřovodu a spotřebiče bylo provedení spalinové cesty v DN 80 při použití výrobcem požadovaného podtlaku, ověřeno normovaným výpočtem s výsledkem negativním.
Program KESA-ALADIN nabízí zkrácenou optimalizační tabulku pro vyhodnocení dalších průměrů – viz tab. 8:
Tab. 8
Z výsledků je zřejmé, že při použití výrobcem definovaného požadavku na tah nelze spalinovou cestu v atmosférickém režimu realizovat, a to bez ohledu na průměr komínu.
2. Závěr
Problematika návrhu spalinových cest peletových spotřebičů je jedním z limitujících faktorů v rozšíření jejich používání.
Fakticky je nutné provoz spotřebiče bez revizní zprávy nebo s neúplně vyplněnou revizní zprávou (bez výpočtu) nutno považovat minimálně za překročení zákona č. 133/1985 Sb. – O požární ochraně v aktuálním znění.
Podstatné jsou např. následující části:
§ 43 Spalinová cesta
(1) Provoz spalinové cesty se považuje za vyhovující z hlediska ochrany zdraví, života nebo majetku osob, jestliže se čištění, kontrola a revize spalinové cesty provádí způsobem podle tohoto zákona.
§ 76b
Vlastníkovi nebo provozovateli objektu, který je právnickou nebo podnikající fyzickou osobou a který provozuje spalinovou cestu v rozporu s tímto zákonem, se uloží pokuta do 100 000 Kč.
§ 78
(1) Přestupku na úseku požární ochrany se dopustí ten, kdo
d) poruší zásady bezpečného provozu tepelných, elektrických, plynových a jiných spotřebičů a komínů,
g) nedodrží podmínky nebo návody vztahující se k požární bezpečnosti výrobků nebo činností,
aa) kdo provozuje spalinovou cestu v rozporu s tímto zákonem.
(2) Za přestupek podle odstavce 1 písm. a) až d) a aa) lze uložit pokutu do 10 000 Kč.
3. Závěrečná doporučení
Při instalaci odkouření peletových spotřebičů tedy lze doporučit:
- použití spalinových systémových komínů s označením min. T400 P1 D 3 (V3) Gxx,
- používat pouze spotřebiče s ventilátorem a s minimálním požadavkem na tah,
- již ve fázi přípravy realizace zpracovat výpočet spalinové cesty dle ČSN EN 13 384-1.
V této části jsou deklarovány parametry tří zástupců výkonnostních kategorií peletových kamen, které jsou připojeny ilustrativně na stejný venkovní kovový komín.
Autor článku „hypoteticky“ připouští, a to hned v několika variantách, změnu požadavku podtlaku ve spalinovém hrdle (nesprávně uváděného tahu komína) požadovaný výrobcem spotřebiče až po přetlakový provoz. Různé variace a kombinace teoretických výsledků výpočtů jsou prezentovány v tabulkovém zjednodušeném grafickém hodnocení při maximálním a minimálním výkonu spotřebiče, tak aby byla naplněna pouze jednotlivá hodnotící hlediska provozu spalinové cesty.
(Zde je nutno uvést, že takto prezentované řešení ohnutí normalizovaného výpočtu komína nelze jakkoliv připustit z důvodu nedodržení závazných normových hodnot za zcela zásadního porušení bezpečnostních požadavků a právních předpisů). Pro objektivnost recenze jsem provedl svůj návrh spalinové cesty dle popsaného zadání s vyhovujícím hodnocením všech provozních podmínek pro spotřebič z kategorie zde uvedené jako nejméně výkonné Edilkamin JANE a venkovním komínem pouze lepších vlastností za rozumnou cenu.
V normě ČSN EN 14785:2007 Spotřebiče spalující dřevěné pelety k vytápění obytných prostorů – požadavky a zkušební metody jsou stanoveny požadavky týkající se projektování, výroby, konstrukce, bezpečnosti, provozních vlastností (účinnost a emise), návodů a značení, včetně souvisejících metod a zkušebních paliv… do 50 kW kapitole 6 provozní vlastnosti, je uveden mimo jiných i požadavek na zkušební tah, čili podtlak jak při jmenovitém, tak sníženém výkonu vztaženém na výkon spotřebiče.
Pokud by byl výrobek, který je konstruován pro přetlakový provoz, opatřen potřebnou regulací s měřením i povinnými bezpečnostními prvky a byl u něj deklarován použitelný disponibilní tlak na spalinovém hrdle, pak by zcela jistě nebyl problém jej provozovat s přetlakovou spalinovou cestou při dodržení technických požadavků a emisních limitů (jak navrhuje autor). Toto technické řešení by však zvlášť u spotřebičů malých výkonů bylo v konečném efektu finančně daleko náročnější, než zvýšení výstupní teploty spalin či použití umělého komínového tahu. Dalším faktem, který je potřeba při uvažovaném přetlakovém odvodu spalin vzít v úvahu, je zvýšení hlukových emisí vlivem větší rychlosti proudění spalinovou cestou.
Dále je třeba upozornit na skutečnost, že v kapitole 7 ČSN EN 14785:2007 je uveden soubor požadavků k montáži, provozu, údržbě a obsluze, které musí být spotřebiteli dodány společně s výrobkem, a to ve formě průvodní dokumentace. Ta však nesmí být v rozporu s požadavky nebo výsledky zkoušek předepsaných v této normě.
Dostupnost a kompletnost relevantních technických hodnot potřebných pro výpočty komínů je i přes tento normový požadavek velmi často zásadní překážkou provedení návrhu spalinové cesty.
Závěrem je nutno konstatovat, že výše popsané záměrné „zanedbání požadované hodnoty podtlaku“ nebo dokonce „uvažovaný přetlak“ jsou zásadním porušením provozních požadavků, a tedy zřejmým nedodržením instalačních a záručních podmínek daných výrobcem spotřebiče. Ty ve svém důsledku mohou vést ke zvýšení emisí, ke zhoršené kvalitě spalování, vyšší spotřebě paliva, nadměrnému zanášení spotřebiče a spalinové cesty sazemi a zvýšenému opotřebení či poškození spotřebiče. Následkem potom mohou být i škody na majetku a zdraví nejen uživatelů uvedených typů spotřebičů. Technické normy i právní předpisy (nejen v oblasti spotřebičů a spalinových cest) slouží k ochraně zdraví a majetku osob. A tak si jistě zaslouží, abychom je respektovali a dodržovali.
Čtenář si teď jistě řekne. A co technický vývoj? I na to je pamatováno. Proto nejsou technické normy (až na přesně specifikovaná ustanovení – popsaná právními předpisy) obecně závazné. Takže je výrobce, či dodavatelé nemusí v plných zněních respektovat. Mají však zákonnou povinnost prokázat (a na to se často zapomíná), že jejich „jiné/lepší“ řešení zajistí bezpečnost uživatelům v minimálně takové míře, jakou technické normy stanovují. Řešení popsané autorem článku však tento zcela zásadní požadavek nesplňuje.
The content of the third and final part of the article is to perform illustrative practical calculations demonstrated on particular appliances and chimneys.
