Dimenzování vzduchospalinových cest pro krbová kamna a krbové vložky na pevná paliva

V roce 2010 byl na stránkách TZB-info publikován článek pod názvem Dimenzování vzduchospalinových cest krbů. Součástí článku je i odkaz na zjednodušený kalkulátor, online pomůcku pro orientační návrh či posouzení spalinové cesty pod názvem Návrh vzduchospalinových cest krbů.

V době vzniku článku sice již byla k dispozici EN 13 384 z roku 2008, nicméně v současné době jsme povinni při návrhu nebo posouzení vzduchospalinových cest použít metodiku, která je daná pozdějšími změnami. V tomto případě se tedy jedná o ČSN EN 13 384-1+A1 Komíny – Tepelně technické a hydraulické výpočtové metody – Část 1: Samostatné komíny, v platném znění. Tato evropská norma v části 1 stanovuje metody výpočtu komínu s jedním spotřebičem paliv. Povinnost postupovat v souladu s metodikou uvedeného předpisu je zakotvena i v národní technické normě, ČSN 73 4201 Komíny a kouřovody – Navrhování, provádění a připojování spotřebičů paliv, v platném znění.

Vyvážený nebo nevyvážený komín

Provádíme-li návrh vzduchospalinové cesty, musíme rozlišit 2 zásadní a odlišné případy z hlediska přívodu spalovacího vzduchu. A to v závislosti na místě vstupu spalovacího vzduchu do vzduchového průduchu. Rozlišuje se tzv. vyvážený a nevyvážený komín. Dostáváme se tak k definici tzv. vyváženého komína.

Obr. 1 Vyvážený komín: přívod vzduchu koncentricky nebo paralelně přidruženou šachtou, vstup vzduchu a ústí je ve stejné tlakové oblasti

ČSN EN 13384-1+A1 rozeznává 2 výpočtové metody, a to odděleně pro nevyvážené a vyvážené komíny. Všimněme si rozdílu v definici německé a anglické verze. V naší praxi je velmi často nesprávně užíván německý výraz „LAS“ (Luft-Abgas-System) jako označení jakékoliv vzduchospalinové cesty. Z porovnání obou jazykových mutací je však zřejmé, že tomu tak není. Tento omyl často vede k chybnému zadání okrajových podmínek výpočtu tlakové ztráty přívodu vzduchu, s podceněním možných nepříznivých účinků větru – viz dále.

Podrobný popis požadavků, okrajových podmínek a vlastní metodiky výpočtu přesahuje svým rozsahem rámec tohoto článku. Uveďme si proto alespoň ty nejdůležitější obecné zásady pro oba případy, tedy vyvážený a nevyvážený komín. Vzhledem k charakteru uvažovaných spotřebičů paliv se nebudeme zabývat přetlakem ve spalinové cestě.

Výpočet světlých průměrů (průřezů) podtlakových komínů je v obou případech podobným způsobem založený na následujících čtyřech zásadách:

• minimální tah v sopouchu komínu musí být rovný nebo větší než minimální tah požadovaný v sopouchu komínu;
• minimální tah v sopouchu komínu musí být rovný nebo větší než tlaková ztráta z přívodu vzduchu (resp. účinná tlaková ztráta na výstupu z přívodního vzduchového průduchu – vyvážené komíny);
• maximální tah v sopouchu komínu musí být rovný nebo menší než maximální přípustný tah v sopouchu komínu;
• teplota vnitřní stěny ve výstupu komínu musí být rovná nebo větší než tzv. mezní teplota.

Přívod vzduchu pro spalování, účinky větru

Podívejme se, jak metodika výpočtu přistupuje k zohlednění podmínek tlakových ztrát z přívodu vzduchu (P_B) a účinkem větru (P_L) v jednotlivých případech.

I. Nevyvážený komín

Tlaková ztráta z přívodu vzduchu P_B se stanoví podle konkrétních podmínek v místě instalace spotřebiče (velikost, typ, počet dveří a oken, zařízení pro přívod vzduchu a další spotřebiče paliv apod.).

• U místností se spotřebičem bez přirozeného větrání se uvažuje P_B = 4 Pa.
  Formulace českého překladu normy není šťastná, lépe by bylo např.: „Bez větracích otvorů“ (without ventilation openings / Aufstellräume ohne Lüftungsöffnungen). V praxi se jedná o instalaci mj. právě lokálních spotřebičů v obytných místnostech. A právě hodnota P_B = 4 Pa je v tomto případě zavádějící, neboť v současných novostavbách, ale i třeba po výměně oken ve starších objektech, je těsnost obálky taková, že podtlak 4 Pa není dostatečný k tomu, aby zajistil odpovídající množství spalovacího vzduchu pro spotřebič. Novostavby využívají ve stále větší míře řízené větrání s rekuperací, jsou instalovány digestoře, a to vše směřuje jednoznačně k tomu, že je třeba se tlakovou ztrátou z přívodu vzduchu seriózně zabývat. Ideálně použít pro přívod externího vzduchu speciální řešení a vytvořit tak jednoznačně definovanou, řešitelnou, trvale funkční a bezpečnou vzduchospalinovou cestu.
• Místnost s přívodem vzduchu otvorem, průduchem (kanálem).

Pro přívod vzduchu přirozeným větráním nebo průduchem s konstantním průřezem po délce se tlaková ztráta P_B stanoví podle kapitoly 5 ČSN EN 13 384-1:

[Pa]

kde je

D_hB

hydraulický průměr otvoru nebo průduchu pro spalovací vzduch [m]

L_B

délka otvoru nebo průduchu pro spalovací vzduch [m]

S_EB

součinitel bezpečnosti pro proudění spalovacího vzduchu (obvykle je S_EB = 1,2) [–]

w_B

rychlost proudění otvorem nebo průduchem [m∙s⁻¹]

ρ_B

hustota spalovacího vzduchu [kg∙m⁻³]

ψ_B

součinitel tření otvoru nebo průduchu pro spalovací vzduch [–]

součet součinitelů místních ztrát vzduchovodu v důsledku změny směru a/nebo změny průřezu a/nebo změny průtočného množství spalovacího vzduchu průduchu

Tlaková ztráta účinkem větru P_L je pro vnitrozemské oblasti 25 Pa (oblasti dále než 20 km od pobřeží) a 40 Pa pro přímořské oblasti, pokud se ústí komínu nachází v působení účinku nepříznivého tlaku. Za umístění komínu v nepříznivé tlakové zóně se považuje, je-li ústí komínu umístěno níže než 0,4 m nad hřebenem střechy, při vodorovné vzdálenosti ústí komínu od hřebene střechy menší než 2,3 

• na střeše se sklonem větším než 40°; nebo
• na střeše se sklonem větším než 25°, pokud otvor pro přívod spalovacího vzduchu a ústí komínu jsou v různých místech od hřebenu střechy a vodorovná vzdálenost ústí komínu hřebenu střechy je větší než 1 m.

Náš národní předpis, ČSN 73 4201, přistupuje k vymezení nepříznivé zóny v kapitole 6.7 Komíny nad střechou částečně odlišným způsobem, kdy řeší pomocí geometrie výšku komína nad střechou budovy v závislosti na tvaru střechy, poloze komína vůči hřebeni, nástavbám na ploché střeše, vztah k sousedním budovám atd. Vzájemnou polohou otvoru pro nasávání vzduchu a komínového ústí se však nezabývá.

II. Vyvážený komín

Tlaková ztráta z přívodu vzduchu P_B se musí stanovit podle následujícího vztahu:

kde je

P_B

tlaková ztráta z přívodního vzduchu [Pa]

P_RB

tlaková ztráta vzduchového průduchu [Pa]

P_HB

statický tah vzduchového průduchu z účinku přirozeného tahu [Pa]

P_RBV

tlaková ztráta vzduchovodu [Pa]

P_HBV

statický tah vzduchovodu z účinku přirozeného tahu [Pa]

(Vlastní výpočet podrobně v kapitole 7 ČSN EN 13 384-1.)

Tlaková ztráta účinkem větru (P_L)

Předpokládá se, že konstrukční provedení vstupního&/ výstupního průduchu je navrženo tak, že účinky větru jsou minimalizovány. Tlaková ztráta účinkem větru tedy vždy P_L = 0.

Obr. 2 Nevyvážený komín (přívod spalovací vzduchu a ústí komína jsou v různých místech. Tlakovou ztrátu účinkem větru nutno posoudit podle ČSN EN 13 384-1

Obr. 3 Vyvážený komín. Tlaková ztráta účinkem větru vždy P_L = 0

Využít zjednodušenou on-line pomůcku nebo ne?

Pokud se vrátíme k on-line pomůcce pro návrh či posouzení vzduchospalinové cesty Návrh vzduchospalinových cest krbů na TZB-info, o které je zmínka v úvodu článku, tak je nutné se na výsledky získané touto pomůckou dívat jako na orientační, nikoliv však plně a vždy dostatečné. Pomůcka je určena těm, kteří problematiku komínů znají. V každém případě se doporučuje před využitím pomůcky si minimálně nastudovat článek Dimenzování vzduchospalinových cest krbů. Je nutné také zdůraznit, že každá vzduchospalinová cesta před uvedením do provozu musí projít revizí revizním technikem. Tedy ještě před prvním zapálením paliva v krbu.

Závěrem

Pro výpočty spalinových cest jsou dnes používány sofistikované výpočetní programy. To jednoznačně zjednodušilo proces zadání parametrů i provedení vlastního návrhu či posouzení. Na druhé straně ovšem žádný sebedokonalejší program nemůže eliminovat chyby či nedostatky v zadání okrajových podmínek a jejich správnou interpretaci.

Na základě zkušeností z praxe lze konstatovat, že jedním z nejčastěji opomíjených faktorů je právě podcenění vlivu účinku větru u nevyvážených komínů. Vše vychází z konstrukčního řešení vzduchospalinové cesty. Dojde-li k tomu, že by na základě postupu podle ČSN 13 384-1 bylo nutno zatížit výpočet hodnotou P_L = 25 Pa, můžeme se dostat do situace, kdy s účinnou výškou komína, která odpovídá např. běžnému rodinnému domu a zvláště pak jednopodlažnímu bungalovu, nelze zajistit funkci spotřebiče pouze přirozeným tahem komína a jediným řešením bude použití spalinového ventilátoru. Vhodná konstrukce vzduchospalinové cesty bez zatížení nepříznivým účinkem větru je proto tím nejjednodušším a nejlepším řešením.

Přečtěte si také Dimenzování vzduchospalinových cest krbů Přečíst článek