Posouzení komínů z hlediska požární odolnosti okolní konstrukce – pláště komína

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 povrchu	Nejvyšší povolená teplota [°C]
Kov – holý	70
Kov – natřený 50 μm	80
Kov – smaltovaná ocel 160 μm	78
Kov – plastový potah 400 μm	98
Plast	93
Pálená keramika, sklo	85
Beton, mramor	80
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 (t_calc), 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.

Tabulka 2 – Příklady materiálů užívaných pro izolační pláště komínů a jejich nejvyšší přípustná teplotní třída

Materiál	Nejvyšší teplotní třída
Cihla	T600
Beton	T600
Nerezová ocel	T600
Hliník	T200
Litina	T600
Pálená keramika	T600
Skelná vata	T400
Keramické vlákno	T600
Skelné vlákno	T400
Měkká ocel	T600
Měď	T300

Tabulka 3 – Přípustný rozsah t_calc pro teplotní třídy

Hodnota tcalc [°C]	Nejvyšší teplotní třída
tcalc ≥ 100	T080
tcalc ≥ 120	T100
tcalc ≥ 150	T120
tcalc ≥ 170	T140
tcalc ≥ 190	T160
tcalc ≥ 250	T200
tcalc ≥ 300	T250
tcalc ≥ 350	T300
tcalc ≥ 500	T400
tcalc ≥ 550	T450
tcalc ≥ 700	T600

5. Výpočtové vztahy

a) Vztahy pro stanovení výpočtové teploty spalin t_calc

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.

kde je

α_i

vnitřní součinitel přestupu tepla [W/m²K]

α_a

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]

t_calc

výpočtová teplota spalin [°C]

t_c

zápalná povrchová teplota [°C]

D_ha

vnější průměr spalinové cesty [m]

D_h

vnitřní průměr komínového průduchu nebo kouřovodu [m]

t_u

teplota okolí [°C]

t_a

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:

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

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

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

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

λ_n

součinitel tepelné vodivosti materiálu při jeho střední teplotě [W/mK]

D_h

vnitřní průměr vrstvy komína, kouřovodu [m]

D_h,n

tloušťka vnitřní n–té vrstvy stěny spalinové cesty [m]

d_n

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 D_h pro stejný nebo větší průměr než 0,2 m
• D_h = 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 D_h a stanovenou hodnotou 0,2 m pro vnitřní a vnější součinitel přestupu tepla.

Součinitel přestupu tepla se volí:

• Vnitřní líc průduchu α_i = 15 W/(m²K)
• Vnější líc komína α_a = 8 W/(m²K)

Volba teploty:

• Zápalná povrchová teplota t_c = 85 °C
• Teplota okolí t_u = 20 °C
• Teplota vnějšího povrchu komína/kouřovodu:
  
  • Pro protipožární ochranu t_a = 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]
	10	20	30	40	50
40	0,123	0,147	0,153	0,152	0,150
100	0,087	0,101	0,101	0,100	0,099
150	0,065	0,075	0,075	0,074	0,074
200	0,050	0,055	0,055	0,055	0,054
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)

Materiál	20 °C	100 °C	200 °C	300 °C
Skelná vata nekrytá	0,043	0,080	0,109	0,150
Skelná vata s větráním	0,049	0,080	0,109	0,170
Skelná vata – desky	0,037	0,053	0,073	0,100
Skelná vata – skořepina	0,042	0,049	0,070	0,102
Vermikulit	0,062	0,076	0,096	0,126

Výpočet nezohledňuje kritéria požární odolnosti při vyhoření sazí.