Revize spalinové cesty a spalovacího zdroje tepla s nízkou teplotou spalin

Na TZB-info se obrátil čtenář s dotazem, který vyplývá ze snahy výrobců spalovacích zdrojů tepla na pevná paliva maximálně zvýšit jejich účinnost, a to i na úkor komínové ztráty. Výrobci se snaží co nejvíce využít teplo, které by odešlo spalinovou cestou ze spotřebiče do okolí. Důsledkem je snížení teploty spalin z běžných hodnot okolo 150 °C až 200 °C na hodnoty i pod 100 °C. Během provozu pak vznikají stavy, kdy teplota spalin v celé spalinové cestě nebo v její části poklesne i pod rosný bod. Ten se vlivem obsahu síry v palivu nebo vlhkosti paliva pohybuje v rozmezí přibližně 50 °C až 80 °C a při vyšší sirnatosti paliva může být i vyšší. Například v článku „Vytápění domů při dnešním vývoji cen energií z fosilních paliv a biomasy jako obnovitelného zdroje energie (II)“, TZB-info, 7. 5. 2007, jehož autorem je doc. Ing. Karel Trnobranský, CSc. je uveden připojený graf závislosti rosného bodu spalin na vlhkosti dřeva W v rozmezí 0 % až 50 % a přebytku spalovacího vzduchu α o velikosti 1, 1,5 a 2. Při snaze o optimální spalovací poměry se výrobci snaží minimalizovat přebytek vzduchu, ve špičkových zařízeních jsou využívány i elektronicky pracující regulace spalovacího procesu s využitím tzv. lambda sondy. Snížení přebytku vzduchu ve spojení s vlhkostí dřeva vede k růstu teploty rosného bodu spalin až k maximálním hodnotám 70 °C. Problém se tedy netýká jen uhlí s obsahem síry, ale při nedodržení požadované kvality paliva i biomasy.

Obr. Výše rosného bodu nezávisí jen na obsahu síry v palivu, což se týká uhlí, ale také vlhkosti. Při spalování biomasy jde o důležitý fakt, který je nutné při návrhu komína, či celé spalinové cesty zohlednit.

Čtenář ve svém dotazu konkrétně uvedl:
„Začíná se objevovat problém u revizí moderních topidel na pevná paliva. Když má spotřebič nízkou teplotou spalin pod 100 °C a jsou malé průměry komínů cca 100 až 120 mm, tak kominíci v ČR nechtějí psát revize, protože nevycházejí výpočty. Argumentují tím, že norma ČSN 73 4201 uvádí min průměr 140 mm.“

Redakce TZB-info se proto obrátila na společenstvo kominíků SK ČR, které nám k dané problematice poskytlo následující informaci.

Formulace otázky je nepřesná, směšuje dva problémy, nízkou teplotu spalin a světlost komína. Proto si nejdříve dovolím reagovat obecně, a rozložit odpověď s odkazem na požadavky na komíny a kouřovody stanovené §24 vyhlášky 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby.

V odstavci 5 je stanoveno: Nejmenší dovolený rozměr světlého průřezu průduchu podtlakového a přetlakového komína je dán normovými hodnotami. V případě pevných paliv to je dle ČSN 734201 minimální světlost komína 140 mm. Při návrhu spalinových cest od lokálních kamen s jmenovitým výkonem do 5 kW je možné při dostatečném tahu a rychlosti spalin nad stanovenou mez snížit světlost komína i pod 140 mm, ale je nutno zároveň konstatovat, že při běžném zanesení dojde v krátkém čase k rapidnímu zmenšení světlosti. Snížení světlosti nečistotami vede ke zvýšení tahové ztráty, respektive snížení tahu pod potřebnou hodnotu pro optimální spalování paliv ve spotřebiči.

V praxi se setkáváme spíše s opačným problémem, a tím je v projektech chybně předimenzovaná světlost komína. Připojím-li lokální spotřebič na dřevo malého jmenovitého výkonu pod 6 kW ke komínu velké světlosti, typicky 200 mm, bude se rychlost proudění pohybovat do 0,25 m/s, a proto nebude při výpočtu spalinové cesty dle ČSN EN 13384 splněn normový požadavek na minimální rychlost proudění spalin nad 0,5 m/s. Pak by měl revizní technik spalinových cest oprávněně vystavit revizi s nedostatkem - nízká rychlost proudění spalin, se závěrem - nevyhovuje z hlediska bezpečného a spolehlivého provozu.

Výpočtová norma EN 13384 hodnotí spalinovou cestu z hlediska tahu, kondenzace a proudění. Normový požadavek na rychlost proudění 0,5 m/s byl v normě ČSN 734201:2002 uveden jako „nemá být nižší“, a od změny Z2 z června 2015 je změněn na „nesmí být nižší“. Nedodržením minimální rychlosti proudění dochází v praxi k rychlému chladnutí spalin u stěny komína a zpomalování jejich rychlosti proudění k nadměrnému zanášení komína pevnými částicemi spalování. Důsledkem nadměrné světlosti komína je tedy i snížení teploty spalin pod rosný bod a kondenzace vodních par obsažených ve spalinách a rovněž organických látek, které se projevuje zadehtováním komína.

Obr. Pohled shora do zanesené horizontální části kouřovodu propojujícího níže stojící spotřebič s komínem.

Praktickými zkouškami a matematickým modelováním byly zjištěny kritické rychlosti spalin (nestability proudění) pro jednotlivé teploty a nejpoužívanější komínové konstrukce. To znamená, že se proudění části spalin u stěny komína změní, a místo směrem k ústí začíná proudit opačně. Při tomto stavu dochází k velmi rychlému zanášení spalinové cesty a pak je nutno čistit spalinovou cestu častěji, než je vyžadováno prováděcím předpisem vyhláškou 34/2016 Sb., což je dle rytmu provozu dvakrát až třikrát ročně. V řadě vyspělých evropských zemí, kde má topení dřevem v lokálních spotřebičích podobnou tradici, jako například v sousedním Rakousku, se stanovuje podstatně častější četnost čištění spalinové cesty, než je stanoveno obecně závazným předpisem, právě na základě nedodržení technických požadavků na rychlost proudění spalin nebo konstrukce komína.

Co se týče navrhování nebo provádění spalinových cest pro odvod spalin ze spotřebičů na pevná paliva, u nichž teplota nepřekračuje při jmenovitém výkonu 100°C je nutno konstatovat, že dříve používané diagramy pro návrh komínů byly použitelné pouze za předem definovaných podmínek. Jednou z podmínek návrhových diagramů byla u spotřebičů na dřevo teplota spalin nad 240°C. V případě renomovaného výrobce komínů se silnou technickou podporou např. Schiedel, byly vypracovány diagramy pro teploty spalin od 140°C u spotřebičů na pelety s řízeným přívodem vzduchu a paliva.

Díky vývoji spotřebičů a nezřídka honbě za ohromujícími parametry spotřebičů, (zejména účinnosti spalování, které je dosahováno nízkou teplotou spalin), je nutno navrhovat a provádět nikoliv konfekční, ale specifická a cenově náročnější řešení spalinových cest s umělým tahem a odolností vůči kondenzaci.

Termínem spalinová cesta se rozumí dutina určená k odvodu spalin do volného ovzduší.

Poznámka: Dle ČSN 1443 je to také souhrnné označení pro vedení spalin od spalinového hrdla spotřebiče do volného ovzduší; spalinová cesta je zpravidla tvořena průduchem kouřovodu, sopouchem nebo patním kolenem a komínovým průduchem, popřípadě průduchem komínového nástavce, který odvádí spaliny nad střechu budovy. V technicky odůvodněných případech může být spalinová cesta tvořena kouřovodem s funkcí komína nebo vývodem spalin.

Jan Leksa – kominík, revizní technik spalinových cest
Cechmistr regionálního cechu SKČR kraje Vysočina