Jak dopasować stary komin do nowego kotła węglowego? Podwyższyć

Kotły węglowe centralnego ogrzewania często są montowane do istniejących instalacji  kominowych. Wielu użytkowników i instalatorów nader często zadaje sobie pytanie: czy komin będzie pracował właściwie? Aby odpowiedzieć na to pytanie należy przestrzegać kilku ważnych zasad  doboru komina i dysponować pewną wiedzą z zakresu termodynamiki . Nie są to na szczęście zagadnienia skomplikowane i praktycznie każdy może samodzielnie w sposób przybliżony określić, jaki komin będzie potrzebny, a także sprawdzić, czy istniejący komin będzie „pasował” dla zakupionego kotła.
Należy  pamiętać, że nowoczesne kotły węglowe są zoptymalizowane pod względem sprawności wytwarzania ciepła. Dlatego muszą pracować przy odpowiednich parametrach ciągu kominowego.  Właściwie dobrany przewód kominowy zapewnia poprawną pracę kotła oraz  pozwala na sprawne odprowadzanie spalin z komory spalania .W sposób bezpieczny dla użytkownika.

2 parametry do sprawdzenia

Podstawą doboru komina jest moc grzewcza jaką dysponuje kocioł, z którym komin ma   współpracować. Mówiąc innymi słowy im większa moc kotła, tym większa ilość spalin powstaje  ze spalania paliwa. Zatem dla większych kotłów przekrój komina musi być większy. Dlatego producenci kotłów podają w instrukcjach obsługi swoich urządzeń minimalne wartości pól przekroju dla kominów.
Drugim ważnym parametrem komina jest wytwarzany ciąg kominowy.
Ciąg kominowy jest to wartość podciśnienia jakie jest wytwarzane przez komin w związku z czym należy ją rozumieć jako wartość ujemną. Ciąg powstaje z różnicy temperatury spalin i powietrza otoczenia. Często jednak dla  ułatwienia, wartość ciągu jest podawana jako wartość dodatnia. Ciąg kominowy  podawany jest w jednostkach ciśnienia [Pa] lub [mbar] (Pascal lub milibar).
Przelicznik jest następujący: 1 bar = 1 kg/cm² = 100 000 Pa. Z kolei [mbar] to jest jedna tysięczna część bara, czyli 1mbar= 100 Pa. Zatem przykładowo ciąg wynoszący ps=-20 Pa odpowiada wartości -0,2 mbar.

Poprawa komina, czyli zwiększenie jego wysokości

Wspomniana wartość ciągu kominowego jest bezpośrednio związana z wysokością komina i ma decydujący wpływ na przebieg spalania paliwa w kotle. Często w przypadku, kiedy nowe  kotły są podłączane do starych kominów  okazuje się, że o ile pole przekroju komina spełnia wymagania producenta, o tyle ciąg kominowy jest za słaby i paliwo w kotle nie chce się palić lub ma tendencję do dymienia.

Wówczas jedynym sposobem poprawy sytuacji jest zwiększenie ciągu poprzez zwiększenie wysokości komina lub zamontowanie specjalnych turbowentylatorów poprawiających  ciąg. Aby obliczyć jakim ciągiem dysponuje dany komin potrzeba pewnej wiedzy i przede wszystkim doświadczenia. Niemniej jednak  wysokość komina można obliczać na wiele sposobów zarówno korzystając ze skomplikowanych algorytmów, jak i z prostych wzorów. Istnieją typowo inżynierskie metody, w których brane są się pod uwagę różne czynniki takie, jak temperatura spalin, czy ciśnienie powietrza. W przypadku kotłów węglowych użytkowanych w gospodarstwach domowych można posłużyć się przybliżonymi wartościami określonymi w prostych wzorach, za pomocą których każdy dysponując prostym kalkulatorem, jest w stanie wykonać stosowne obliczenia.

Jeżeli znany jest przekrój komina, a istnieje potrzeba obliczenia lub sprawdzenia jego wysokości w zależności od mocy kotła, to należy skorzystać ze wzoru:

Fk = (0,026*Q)/√(h)

gdzie:
h – wysokość komina [m], √ – pierwiastek kwadratowy
Q – moc kotła [W]
Fk – pole przekroju komina [cm²]

Obliczenia polegają na tym, że znając pole powierzchni komina wstawia się do wzoru wysokość komina i z obliczeń wynika wartość, którą porównuje się ze znanym polem przekroju komina.

Stary komin i nowy kocioł – analiza przykładowej modernizacji

Wiadomo, że istniejący komin ma przekrój 15 cm x 20 cm, czyli 300 cm². Do komina ma zostać podłączony kocioł o mocy 30 kW. Komin ma wysokość 5 metrów.
Czy istniejący komin zapewni właściwa pracę kotła? Po podstawieniu do powyższego wzoru otrzymujemy  odpowiednio wartości:

Q= 30 000 W, h = 5 m , otrzymujemy:
Fk= (0,026*30000)/√(5) = 348 cm².

Okazuje się, że istniejące komin o przekroju 300 cm² i wysokości 5 metrów nie będzie  dobrze działał i nie zapewni właściwej pracy kotła węglowego. Z reguły raczej nie ma możliwości zwiększenia przekroju komina. Jedyne co  można zrobić to zwiększyć jego wysokość.
I tak, gdyby  komin miał 7 metrów wysokości, to minimalne pole przekroju wynosiłoby:
Fk=(0,026*30000)/√(7)= 295 cm²

Obliczone pole przekroju komina jest mniejsze od rzeczywistej wartości, więc komin będzie dobrze współpracował z kotłem o mocy 30 kW.  Zatem dla właściwej pracy kotła o mocy 30 kW i wysokości 7 metrów  potrzebny jest  komin o polu przekroju 295 cm², a jest do dyspozycji komin o polu przekroju 300 cm².
Wniosek: trzeba podwyższyć komin z 5 do 7 metrów.

W podobny sposób można obliczyć właściwą wartość ciągu kominowego.
Ciąg kominowy zależy bezpośrednio od wysokości komina. Aby obliczyć wartość ciągu  kominowego należy znać gęstość powietrza i gęstość spalin. Każdy może samodzielnie wyliczyć wartości ciągu dla obliczonej wcześniej wysokości i w  tym celu można przyjąć gęstość powietrza= 1,1 kg /m^3, ,gęstość spalin = 1,42 kg/m³, g=9,81 m/s² (wartość przyspieszenia ziemskiego).
Zatem wartość ciągu kominowego dla komina o wysokości 7 m będzie wynosiła

ps= h*g*(gęstość powietrza – gęstość spalin) = 7*9,81*(1,1-1,42)= -22 Pa

dla komina o wysokości 5 metrów:
ps=5*9,81*(1,1-1,42)= -15,6 Pa

Większość współczesnych kotłów na paliwo stałe o mocach do 60 kW wymaga do prawidłowej pracy kominów o ciągu wynoszącym od 20 Pa do 30 Pa (podawanym  jako wartość dodatnia) bez względu na moc kotła, co odpowiada wartościom podciśnienia wynoszącym odpowiednio -20 Pa do -30 Pa lub -0,2 mbar do -0,3 mbar.

Moc kotła ma wpływ na dobór powierzchni pola przekroju komina, a więc określa zdolność komina do odprowadzenia odpowiedniej ilości spalin. Przykładowo dla kotła o mocy 20 kW przekrój komina wynosi 256 cm², dla kotła o mocy 38 kW to 400 cm², a dla kotła o mocy 100 kW odpowiednio 1100 cm², przy ciągu od 35 Pa do 50 Pa.