Komín: výpočet výšky a průřezu, kontrola úrovně tahu, pravidla a online kalkulačka

Jedním z nejdůležitějších požadavků pro zajištění bezpečnosti zařízení na vytápění tuhými palivy je správná organizace odvádění produktů spalování. Tak, aby byly včas a úplně odváděny ven, aniž by pronikaly do místnosti, a aby uvolnily místo pro přísun čerstvého vzduchu nezbytného pro nepřetržité spalování paliva. Porušení těchto pravidel vede v nejlepším případě k neefektivnímu provozu kamen nebo kotle. Mnohem děsivější je však pravděpodobnost otravy oxidem uhelnatým nebo vzniku nebezpečí požáru.

V tomto článku se nebudeme zabývat možnými možnostmi konstrukce komínových trubek – o tom je spousta informací v jiných publikacích na našem portálu. Budeme hovořit o hlavních parametrech trubky – jejím průřezu, který zajišťuje včasné odvádění produktů spalování optimální rychlostí, a výšce, která zajišťuje vytvoření potřebného přirozeného tahu.

Tématem dnešního rozhovoru je tedy komín: výpočet výšky a průřezu, zdůvodnění a pohodlné online kalkulačky.

<strong>Proč se zvažují zařízení na tuhá paliva?</strong>

Je to jednoduché – v těchto záležitostech je s nimi vždy více problémů ve srovnání s plynovými. Vysvětlíme proč:

• Za prvé, plynová topná zařízení jsou téměř vždy výrobky z továrny. To znamená, že nutně mají odbočné potrubí určitého průřezu pro připojení ke komínu. Plocha průřezu kanálu je také uvedena v technické dokumentaci modelu. To znamená, že vše je poměrně jednoduché – není dovoleno zužovat kanál na žádné z úsečí komína stoupajících nahoru.

• Teplota produktů spalování plynu vycházejícího z komína je nesrovnatelně nižší než teplota produktů spalování dřeva nebo jiného pevného paliva.
• Je také obtížné porovnávat objemy plynných směsí vznikajících při spalování „modrého“ a pevného paliva. Rozdíl je zde poměrně značný!

Ale zařízení na vytápění tuhými palivy, kamna nebo kotle, jsou velmi často vytvářena samostatně. Nebo jsou „zděděna“ po bývalých majitelích domu. A zde nikdy nebude zbytečné kontrolovat parametry komína připojeného k takovému zařízení.

Co se však týká výšky potrubí a kontroly tahu – pravděpodobně to lze plně připsat plynovému topnému zařízení. Průřez je známý, ale neuškodilo by zkontrolovat i zbytek.

Ale začněme s tou sekcí.

<strong>Jak vypočítat plochu průřezu komína?</strong>

Existuje několik metod pro výpočet optimálního průřezu. Například z velikosti topeniště nebo z plochy popelníku pece. V této publikaci se však pozornost zaměří na metodu, která je založena na posouzení objemu spalin vznikajících při spalování.

Na základě výpočtů a experimentů odborníci již dávno sestavili tabulky, ze kterých lze získat informace o specifické tvorbě kouře u různých druhů pevných paliv. To znamená, jaký objem produktů spalování vzniká při spalování například jednoho kilogramu palivového dřeva, uhlí, rašeliny atd.

Takovou tabulku také poskytneme (ve zkrácené verzi). Kromě specifické tvorby kouře ukazuje výhřevnost paliva (množství tepla uvolněného při spalování jednoho kilogramu) a přibližnou teplotu produktů spalování na výstupu z komína. První z těchto charakteristik nás v daném okamžiku nijak zvlášť nezajímá – pouze dává obecnou představu o účinnosti paliva. Teplota však ano, pro výpočty bude potřeba.

Jak vidíte, objemy jsou impozantní. Dokonce i druhy paliva, které produkují minimum kouře, již nyní produkují asi 10 metrů krychlových na každý spálený kilogram. To znamená, že jednoduše z fyzikálních a geometrických důvodů musí být průřez komínového kanálu schopen tyto značné objemy neustále odvádět ven.

Z toho „tančíme“ při výpočtech.

Ceny za komíny

Objem produktů spalování uvolněných při spalování tuhého paliva v průběhu hodiny lze určit pomocí následujícího vzorce (s přihlédnutím k tepelné roztažnosti plynů).

Vgč = Vud × Mtch × (1 + Td/273))

Vgč — objem produktů spalování vytvořených během hodiny.

Vud — specifický objem produktů spalování vytvořených pro zvolený typ paliva, m³/kg (z tabulky).

Mtch — hmotnost paliva, které shoří za jednu hodinu. Obvykle se vypočítá jako poměr plného množství paliva k době potřebné k úplnému vyhoření. Například, pokud se do kamen najednou naloží 12 kg palivového dřeva, které shoří za 3 hodiny. To znamená, že Mtch = 12 / 3 = 4 kg/hodinu.

Td — teplota plynu (°C) na výstupu z komína (z tabulky).

273 — konstanta pro převod teplotních parametrů na Kelvinovu stupnici používanou v termodynamických výpočtech.

Protože jednotkou času v našem výpočtovém systému je sekunda, není těžké zjistit objem získaný za sekundu – výsledek se jednoduše vydělí číslem 3600:

Vgc = Vgč / 3600

Abyste zjistili plochu průřezu kanálu, který zaručeně propustí tento objem skrz sebe při určité rychlosti plynu, musíte najít jejich poměr

Sc = Vgc / Fd

Sc — plocha průřezu komínového kanálu, m².

Fd — průtok plynu v komíně, m/s

Pár slov k této rychlosti. U domácích topných zařízení a konstrukcí se obvykle snaží zastavit v rozmezí 1,5 až 2.5 m/s. Při takové, jednak nízké rychlosti, není žádný významný odpor proudění, žádné silné víření, které by zpomalovalo pohyb plynů. Tepelné ztráty jsou minimalizovány, teplota plynů na výstupu z potrubí je snížena na normální hodnoty. Zároveň je rychlost dostatečně vysoká, aby se snížila tvorba kondenzátu a usazování popela na vnitřních stěnách kanálu.

Pokud je průřez nalezen (a to je jeho minimální hodnota), pak lze pomocí známých geometrických vzorců najít buď průměr pro trubku s kulatým průřezem, nebo délku strany pro čtvercový průřez, nebo zvolit délky stran pro obdélníkový průřez.

Níže je kalkulačka, která tyto výpočty zjednoduší na maximum. Je nutné zadat druh paliva, jeho přibližnou spotřebu (přesněji hmotnost a dobu spalování při plném zatížení) a očekávaný průtok plynu v komíně. Zbytek program udělá sám.

Konečný výsledek je zobrazen ve třech pohledech:

— minimální průměr pro kulatý průřez;

— minimální délka strany pro čtvercový průřez;

— plocha průřezu, pomocí které lze například zvolit rozměry stran pro obdélníkový průřez.

<strong>Kalkulačka pro výpočet parametrů průřezu komínového potrubí</strong>

<strong>Výška komínové trubky.</strong>

Zde se obejdeme bez složitých výpočtů.

Ano, samozřejmě existují poměrně těžkopádné vzorce, které lze použít k výpočtu optimální výšky komína s velkou přesností. Skutečně relevantní se však stávají při navrhování kotelen nebo jiných průmyslových zařízení, kde se pracuje s naprosto odlišnými úrovněmi výkonu, objemy spotřebovaného paliva, výškami a průměry potrubí. Navíc tyto vzorce zahrnují i environmentální složku emisí produktů spalování do určité výšky.

Nemá smysl zde uvádět tyto vzorce. Praxe ukazuje a je to také stanoveno ve stavebních předpisech, že pro jakékoli teoreticky možné zařízení nebo konstrukce na tuhá paliva v soukromém domě bude postačovat komín (s přirozeným tahem) o výšce alespoň pěti metrů. Stále lze nalézt doporučení, jak se zaměřit na hodnotu šest metrů.

Tím se rozumí výškový rozdíl mezi výstupem zařízení (u kamen se často počítá od roštu) a horní hranou potrubí, bez ohledu na připojený slunečník, korouhvičku nebo deflektor. To je důležité pro komíny, které mají vodorovné nebo šikmé úseky. Zopakujme si – ne celkovou délku použitého potrubí, ale pouze výškový rozdíl.

Takže minimální délka je jasná – pět metrů. Méně není povoleno! A více? Samozřejmě je to možné a někdy i nutné, protože mohou zasáhnout další faktory, a to kvůli specifikám budovy (banální – výška domu) a umístění potrubní hlavy vzhledem ke střeše nebo sousedním objektům.

Je to dáno jak předpisy o požární bezpečnosti, tak i skutečností, že komínová hlava by neměla spadat do tzv. zóny tlaku větru. Pokud se tato pravidla zanedbají, komín se stane extrémně závislým na přítomnosti, směru a rychlosti větru a v některých případech může přirozený tah skrz něj zcela zmizet nebo se změnit na opačný („převrácení“).

Tato pravidla nejsou tak složitá a s jejich zohledněním můžete přesně určit výšku komína.

Ceny komínových trubek

• Za prvé, bez ohledu na to, jakou střechou komín prochází, konec trubky nesmí být blíže než 500 mm od střechy (šikmé nebo ploché – na tom nezáleží).
• Na střechách složité konfigurace nebo na střeše přiléhající ke zdi nebo jinému objektu (například okraj střechy jiné budovy, přístavby atd.) je zóna tlaku větru definována čarou nakreslenou pod úhlem 45 stupňů. Okraj komína musí být alespoň o 500 mm výše než tato konvenční čára (na horním obrázku – levý fragment).
• Stejné pravidlo mimochodem platí i v případě, že se vedle domu nachází vysoký vnější objekt – budova nebo dokonce strom. Obrázek níže ukazuje, jak je v tomto případě provedena grafická konstrukce.

• Na šikmé střeše závisí výška úseku potrubí vyčnívajícího nad střechu na vzdálenosti od hřebene (levý fragment horního diagramu).

— Potrubí umístěné ve vzdálenosti do 1500 mm od hřebene musí mít okraj zvednutý nad něj nejméně o 500 mm.

— Pokud je vzdálenost od 1500 do 3000 mm, horní okraj trubky nesmí být níže než úroveň hřebene.

— Pokud je vzdálenost od hřebene větší než 3000 mm, je minimální přípustné umístění řezu potrubí určeno čarou procházející vrcholem hřebene, vedenou pod úhlem -10 stupňů od vodorovné roviny.

Pro snížení závislosti tahu na větru se používají speciální kryty, deflektory a korouhvičky. V některých případech je také nutný lapač jisker – to je zvláště důležité pro zařízení na tuhá paliva.

Zbývá už jen sednout si s výkresem vašeho domu (stávajícího nebo plánovaného), určit umístění potrubí a nakonec se usadit na nějaké výšce – od 5 metrů nebo více.

<strong>Kontrola plánovaného potrubí z hlediska míry přirozeného tahu</strong>

Ve skutečnosti jsme již určili hlavní parametry komína – dostatečný průřez jeho kanálu a výšku. U zařízení s přirozeným tahem však nikdy nebude zbytečné kontrolovat samotnou sílu tohoto tahu. Aby se nestalo, že postavený komín náhle odmítne plnit své hlavní funkce.

Tah je v podstatě rozdíl v tlaku mezi horkými plyny v potrubí a venkovním vzduchem. Právě tento rozdíl stimuluje pohyb proudění plynu podél komínového kanálu.

Předpokládá se, že pro normální provoz komína s přirozeným tahem by tento rozdíl měl být alespoň 4 pascaly na metr výšky potrubí (0,408 mm vodního sloupce nebo 0,03 mm rtuťového sloupce). To znamená, že pro pětimetrové potrubí (naše minimum) by tah měl být alespoň 20 Pa. To zajišťuje jak normální odvod plynu, tak potřebný průtok vzduchu pro nepřetržité spalování paliva.

Jak vypočítat tento tah. Přirozeně do značné míry závisí na hustotě plynů, které zase úzce souvisejí s teplotou. To lze ověřit pohledem na vzorec, se kterým budeme pracovat:

ΔP = Htr × g × Ratm × (1 / TV – 1 / Tds) / 287,1

ΔP — přirozený tah v potrubí, Pa.

Htr — výška komína, m.

g — gravitační zrychlení (9.8 m/s²);

Ratm — atmosférický tlak. Za normální hodnotu se považuje 750 mm Hg. Oblast, pro kterou se výpočet provádí, však může mít svá specifika. Je nutné správně pochopit, že za normu se považuje hladina moře. A s rostoucí nadmořskou výškou se tato norma začíná snižovat. A to poměrně výrazně. Proto se při výpočtech bude nutné řídit normou pro váš region bydliště.

Atmosférický tlak se obvykle měří v milimetrech rtuťového sloupce. Pro výpočet v soustavě SI je však nutné jej převést na pascaly. To je snadné, pokud víte, že 1 mm Hg = 133,3 Pa.

Televize — teplota venkovního vzduchu. Navíc je redukována na Kelvinovu stupnici, tj. C° + 273.

TDS — průměrná teplota plynů v komíně. Definuje se jako aritmetický průměr vstupních a výstupních hodnot s následným převodem na Kelvinovu stupnici.

287,1 — plynová konstanta vzduchu. Bylo by správnější zvolit tuto hodnotu pro specifické chemické složení výfukových plynů. V našem případě však chyba nebude významná a výrazně ovlivní konečný výsledek.

Několik důležitých poznámek k teplotám na vstupu a výstupu.

Vždy byste se měli snažit o jeho optimální hodnoty. Statistiky ukazují, že většina požárů vzniká u saunových kamen, která prakticky nemají odvod tepla, teplo v parní místnosti se rychle zvyšuje a komín se obvykle zahřívá na nebezpečné teploty. Proto je třeba být schopen regulovat teploty v potrubí pomocí dostupných prostředků – klapek, ventilů, dalších zařízení pro rekuperaci tepla (například zásobníků teplé vody).

U domácích a topných kamen je to jednodušší, ale ovládání je stále nutné. U kotlů, kde samotnou podstatou práce je neustálý přenos tepla do cirkulující chladicí kapaliny, tyto problémy nejsou tak akutní.

Režim 900 ÷ 600 ℃ (vstup a výstup), který se nachází u některých saunových kamen, je ve všech ohledech extrémně nebezpečný a neměl by se ani uvažovat! Rozumné limity (a i tehdy – jejich horní hranice) jsou 600 ÷ 400 stupňů pro domácí cihlová a kovová kamna. Obvykle se snaží udržovat v rozmezí 400 ÷ 200 ℃. U plynových zařízení může spodní hranice klesnout i pod 100 stupňů.

Pokud jsou známy všechny počáteční hodnoty pro dosazení do vzorce, můžete pokračovat ve výpočtu. K tomu opět doporučujeme využít možnosti speciální online kalkulačky.

<strong>Kalkulačka pro výpočet přirozeného tahu komína.</strong>

Pokud získaný tlakový rozdíl spadá do norem (více než 4 Pa na metr výšky potrubí), lze zkoušku považovat za úspěšnou.

Hlavní parametry komína jsou získány – můžeme přejít k výběru materiálů a detailnímu návrhu.

Následující video vám prozradí mnoho dalších jemností nezávislého návrhu komína:

<strong>Video: Co je důležité vědět pro stavbu komína svépomocí?</strong>