Obserwując różnorodność elementów składających się na rzeczywistość branżową budownictwa w Polsce nietrudno zauważyć, że obecnie problematyka wdrażania nowych technologicznie rozwiązań budzi wiele emocji i wątpliwości natury prawnej, ekonomicznej czy też psychologicznej. Współistnieją bowiem obok siebie rozwiązania z różnych faz i epok rozwoju tej branży. Znaczne zróżnicowanie dotyczy poszczególnych zakresów jak choćby technika grzewcza, izolacyjna, instalacyjna, materiałowa. Jednym z podstawowych zadań producentów staje się w tym kontekście lansowanie bezpiecznych dopracowanych technologii na poziomie europejskim, przełamywanie uprzedzeń i nieufności oraz kreowanie nowych norm i przepisów.
Wyraźnie odczuwalnym jest też rynkowy trend do jakościowo dobrego budowania w oparciu o materiały o najwyższych parametrach technicznych. Jednocześnie na co dzień konsument konfrontowany jest co krok z barwną mozaiką produktów i ofert. Obok produktów doskonałych renomowanych firm z dobrym serwisem napotkać można produkty niskiej jakości fabrykowane „domowym sposobem” nie spełniającej wymogów certyfikacji a w przypadkach skrajnych nawet niebezpiecznych dla użytkownika. Istnieje też spora grupa drobnych producentów próbujących nieudolnie imitować high- tech produkty aby w ten utylitarny sposób sprostać wymogom rynku i konkurencji - oczywiście kosztem konsumenta i etyki.
W tej sytuacji walka stare nowe toczy się też w umysłach budowlańców, rozdartych między powaby, które zda się obiecywać dobry dopracowany produkt, zysk nadzwyczajny pioniera, znaczne usprawnienie samego procesu budowania a przywiązanie do tradycji oraz lansowanie utartych od lat wzorów i stosowanie, jakościowo słabych rozwiązań.
Teoria podaje całą paletę uwarunkowań powodujących wzmożony opór establishmentu przemysłowego przeciwko wdrażanym nowościom1.
Są to więc między innymi:
• ochrona przed utratą wartości kapitału, który został już zainwestowany w istniejące obiekty urządzenia i produkty,
• zachowanie i ochrona statusu społecznego i przywilejów związanych z pozycją hierarchiczną w danej strukturze,
• zapobieganie zmniejszaniu się dochodów - ponieważ innowacja zdewaluuje obecnie wymaganą wiedzę i umiejętności,
• wchodzenie w konflikt z przepisami nieformalnymi i formalnymi,
• zachowane aktualnego stylu życia,
• zapobieganie utracie ważności przez daną osobę lub grupę zawodową,
skostnienie będące immamentną cechą wielkich lub biurokratycznych organizacji, • względy osobiste, przyzwyczajenia i obawy, ze względu na zachowanie równowagi pomiędzy jednostką a instytucją, status lub podobne psychologiczno - socjalne dylematy,
• skłonność zorganizowanych grup do konformizmu,
• niechęć jednostki lub grupy do zakłócania równowagi społecznej, klimatu
łamanie przez innowację społecznych wzorców, mody, przyzwyczajeń, smaku, zachowań związanych z tak zwaną " codziennością".
Współcześnie najczęściej spotykaną formą innowacji jest nowy produkt wyróżniający się pod względem swoich cech jakościowych od wszystkich znanych i powszechnie stosowanych rozwiązań.
Takim produktem na polskim rynku budowlano-instalacyjnym są kominy powietrzno – spalinowe (LAS).
Na czym polega owa innowacyjność kominów powietrzno – spalinowych?
Jakie były początki i przyczyny rozwoju tego typu rozwiązań?
Początki komina, w formie nam dzisiaj najbardziej znanej, sięgają wiele wieków wstecz. Pierwsze konstrukcje przypominające kominy powstały wtedy, kiedy do domostw wprowadzono otwarte paleniska. Wtedy wykorzystywano otwory dymowe w ścianie szczytowej w celu odprowadzenia dymu z paleniska na zewnątrz. Już w IX wieku wykonywano wyciągi murowane w budynkach wielopiętrowych.2 Od tego czasu komin stanowi centralny element architektoniczny w naszych domach, a jego rozwój związany jest ściśle z rozwojem historycznym i technicznym wytwarzania ciepła.
Długie lata wykorzystywano resztki ciepła gazów dymowych jako energię wyporową. W związku z tym tracono dość znaczną ilość ciepła. Z powodów ekologicznych oraz ekonomicznych nie jest jednak dzisiaj dopuszczalne, żeby tracić nie wykorzystaną energię.
Temperatura spalin źródeł ciepła musiała być obniżona, aby stracić jak najmniej ciepła pochodzącego ze spalin. Znacząca poprawa w dziedzinie wykorzystania energii pierwotnej mogła być osiągnięta poprzez zmianę świadomości społecznej oraz wprowadzenie w technice grzewczej technologii innowacyjnych.
Przyczyny powstania systemów powietrzno – spalinowych leżą zarówno w potrzebie oszczędzania energii jak i w problematyce rozliczeń kosztów z mieszkańcami domów wielorodzinnych (czynszowych, spółdzielczych) przy systemach centralnych. Porównanie ogrzewania mieszkania o systemie centralnym i zdecentralizowanym ukazuje możliwości zaoszczędzenia do 40% kosztów. Oszczędności te nie zależą jedynie od strat w transporcie energii i w przestojach, lecz są one spowodowane bezpośrednim rozliczeniem przedsiębiorstwa zaopatrującego w energię i jego indywidualnym systemem grzewczo-regulującym.
W przypadku zdecentralizowanego zasilania cieplnego jest pewne, że wytworzone zostanie tylko tyle ciepła, ile w rzeczywistości potrzebują mieszkańcy.
Pionierem tego typu rozwiązań była Europa Zachodnia.
W latach sześćdziesiątych normą czy też modą w budownictwie stało się ukrywanie wszelkiego wyposażenia technicznego. Pod tynkiem i w szczelinach murów znikły wszystkie rodzaje przewodów. Rozwiązania tego typu dotknęły również technikę grzewczą. Szeroko zakrojona reklama łudziła architektów i inwestorów, żeby kocioł grzewczy schować w szafie.
I tak powstały kotły z zamkniętą komorą spalania, które poprzez ścianę lub dach zasysały powietrze do spalania, zaś spaliny powstałe w tym procesie odprowadzały poprzez koncentryczną rurę na zewnątrz.
Sama idea kotłów z zamkniętą komorą spalania jest doskonała. Kotły takie są urządzeniami bardzo sprawnymi i bezpiecznymi, pracującymi niezależnie od powietrza znajdującego się w pomieszczeniu. Spore wątpliwości mogą się natomiast nasuwać w związku z odprowadzeniem spalin na zewnątrz przez ścianę czy dach przy pomocy specjalnych przewodów powietrzno- spalinowych z PCV lub stali nierdzewnej. Rys 1( wyrzut przez ścianę).
Generalnie w Europie odchodzi się od tego typu rozwiązań, gdyż przysparzają one inwestorom szereg problemów.
Jednym z nich są straty związane ze zniszczeniem elewacji w okresie zimowym z powodu wyrzutu spalin przez ścianę, czy też przebarwienie dachówki w przypadku zastosowania zbyt krótkiej rury ponad dachem. W związku z ograniczeniami, co do długości przewodów powietrzno -spalinowych kotły w budynkach jednorodzinnych muszą być umiejscawiane na poddaszu, co wiąże się z dodatkowymi kosztami m.in. budowa odpowiedniego pomieszczenia na kocioł, wykonaniem odpowiedniej izolacji przeciwwilgociowej (np. w przypadku awarii kotła), doprowadzeniem całej instalacji wodnej i gazowej na poddasze, bezpiecznym odprowadzeniem kondensatu.
Stosowanie odprowadzenia spalin poprzez przewody powietrzno -spalinowe w dachu w okresie zimowym może doprowadzić do tworzenia się korków lodowych, które zmniejszając średnicę wylotów przewodów doprowadzają do niebezpiecznego zmniejszenia średnicy wylotu spalin.
W celu przezwyciężenia tych wszystkich problemów i niedogodności producenci kominów opracowali system odprowadzania spalin poprzez specjalną konstrukcję komina powietrzno – spalinowego.
 |
| Rys. 1 (Korek Lodowy) |
System kominowy powietrzno - spalinowy służy do odprowadzania spalin z urządzeń opalanych gazem z zamkniętą komorą spalania. Umożliwia on pracę przyłączonych kotłów, niezależnie od powietrza pomieszczenia, eliminując w ten sposób problemy ze spalaniem w przypadku szczelnych okien.
Powietrze do spalania transportowane jest z wylotu kominowego do paleniska strumieniem przeciwnym do gazów spalinowych dzięki czemu w kominie uzyskujemy efekt wymiennika ciepła.
Kominy koncentryczne powietrzno - spalinowe są systemami do przewodzenia spalin, pracującymi według wcześniej opisanej zasady ciągu zwrotnego. W przypadku tego komina spaliny poprzez łącznik kotła, rurę wewnętrzną przepływają do wylotu komina. Na tej drodze część ciepła, która niosą ze sobą spaliny, zostaje przeniesiona na zimne powietrze do spalania, które zassane z zewnątrz znajdujące się w szczelinie powietrznej. Kocioł zostaje zaopatrzony w podgrzane powietrze do spalania.
Obok wstępnego podgrzania powietrza do spalania odbywa się również bezpośredni przepływ ciepła z kanału do graniczących pomieszczeń.
 |
| Rys. 2 (Wymiennik ciepła) |
Stopień skuteczności komina - wymiennika ciepła jest uzależniony od temperatury spalin. Przy temperaturze spalin 200º C uzyskuje się strumień ciepła użytkowego 1400 W, co przy nominalnej wydajności 20 kW odpowiada zyskowi 7% (w odniesieniu do nominalnej wydajności cieplnej)3
Przy niskich temperaturach zewnętrznych kondensacja w kotle ma tendencję do cofania się z powodu rosnących temperatur wody w kotle oraz temperatury spalin. Natomiast koncentryczny komin powietrzno - spalinowy działający jako wymiennik ciepła wykazuje właśnie przy niskich temperaturach zewnętrznych najefektywniejsze działanie, ponieważ wysoka różnica temperatur pomiędzy spalinami a wessanym powietrzem do spalania sprzyja przejściu ciepła na powietrze do spalania.
Odprowadzenie spalin i pobieranie powietrza może być wymuszane przez wentylator lub grawitacyjne, czyli przebiegające w sposób naturalny (bez wymuszenia).
Urządzenia bez wentylatora rzadko występują na polskim rynku. Bardziej popularne są, kotły nazywane kotłami „turbo”, w których zasysanie powietrza i wyrzut spalin wymuszane są przez wentylator.
Do najważniejszych właściwości systemu powietrzno – spalinowego należą:
• możliwość ogrzewania w sposób zdecentralizowany przy jednoczesnym indywidualnym rozliczeniu,
• możliwość przyłączenia do 10 kotłów z zamkniętą komorą spalania,
• mała powierzchnia zabudowy,
• bezproblemowe zaopatrzenie w powietrze do spalania podłączonych kotłów.
Jednym z najbardziej zaawansowanych kominów powietrzno – spalinowych jest koncentryczny, prefabrykowany system oparty na zastosowaniu do odprowadzania spalin wysokogatunkowej ceramiki. Ten system kominowy składa się z okrągłej rury ceramicznej, pustaka zewnętrznego oraz pierścieni dystansowych wypośrodkowujących rurę wewnętrzną w pustaku. Okrągła rura wewnętrzna wykonana jest z wysokogatunkowej ceramiki szamotowej. Dzięki swoim cechom materiałowym doskonale spełnia ona wymogi bezpieczeństwa w zakresie funkcji i eksploatacji. Jest ona w wysokim stopniu odporna na temperaturę, jej zmiany, na działanie kwasów, przy jednocześnie wysokiej wytrzymałości i szczelności.4
Pustak zewnętrzny wykonany jest z betonu lekkiego. W narożnikach posiada on przeznaczone do zbrojenia kanały, dzięki czemu na miejscu budowy może być wykonane usztywnienie lub naprężenie prętami zbrojeniowymi. Tworzy on w połączeniu z okrągłą rurą wewnętrzną korzystny przekrój przepływu powietrza do spalania.
Rura wewnętrzna w pustaku zewnętrznym jest wypośrodkowana i wzmocniona przy pomocy mankietów i pierścieni dystansowych.
Kształtka z ceramiki szamotowej dolnych drzwiczek wyczystkowych posiada w spodniej części otwór wyrównawczy ciśnienia. Zmniejsza on różnicę ciśnień pomiędzy kanałem powietrza zasilającego a kanałem gazów spalinowych stwarzając równomierne warunki spalania w kotle.
Przyczynia się zatem do dobrego spalania pod względem palno – technicznym, zapobiega niepotrzebnym stratom z powodu wychłodzenia w sytuacji, gdy kocioł nie jest używany.5
Konstrukcja głowicy komina z elementem głowicy i stożkiem odlotowym pozwala na bezpieczne oddzielenie od siebie powietrza zasilającego i gazów spalinowych. Wahania ciśnienia uwarunkowane wiatrem oddziałują w taki sam sposób na kanał powietrza zasilającego jak i kanał gazów spalinowych, w znacznym stopniu znosząc się wzajemnie.
Bardzo ważnym elementem zastosowania komina jest jego prawidłowe zaprojektowanie. Położenie, rodzaj i instalacje kotłów należy ustalić odpowiednio wcześniej. W szczególności uwzględnić należy położenie króćca gazów spalinowych.
Podstawowymi warunkami prawidłowego montażu kotła do sytemu powietrzno spalinowego są:
• max. 10 podłączeń i 10 pełnych pięter,
• długość łącznika max. 1,40 m,
• podłączenie do komina jedynie przez specjalny koncentryczny element przyłączeniowy
Zastosowanie komina powietrzno – spalinowego wbrew pozorom nie zajmuje zbyt wiele miejsca. Komin o średnicy ф14 zajmuje powierzchnię zewnętrzną 0,13 m2.
Przedstawione powyżej rozwiązania kominów powietrzno – spalinowych współpracujących z kotłami z zamkniętą komorą spalania oprócz wysokich walorów technicznych spełniają również podstawowe warunki dotyczące bezpiecznej eksploatacji sytemu. Całkowite odizolowanie procesu spalania od pomieszczenia , powoduje, że nie ma możliwości wydostania się produktów spalania zagrażających ludzkiemu życiu.
Warto też pamiętać, że posiadanie komina może rozwiązać i złagodzić skutki nawet najdrobniejszego kryzysu paliwowego.
Komin jest stałym elementem substancji budowlanej i dlatego powinien być uniwersalnie zaplanowany, tak aby również przyszłe generacje kotłów grzewczych mogły być bez problemu podłączone, co jest ważne ze względu na krótki okres użytkowania kotła grzewczego w porównaniu z kominem. Jeżeli zostanie wybrany inny przewód spalinowy, który jest przeznaczony do specjalnego systemu grzewczego, zmiana systemu grzewczego spowoduje zmianę komina.
Reasumując:
Wszystko co nowe budzi wiele emocji i kontrowersji, ma swoich zwolenników i przeciwników.
Być może przeciwnicy nowych rozwiązań odwołują się do średniowiecznego przepisu prawa cechowego miasta Torunia, który brzmiał ” iż nikt nie powinien wymyślać, wynajdywać lub używać czegoś nowego lecz z obywatelskiej lub braterskiej miłości podążać ze swym bliźnim”. W obecnych czasach dobrze służyć społeczeństwu to stwarzać komfortowe i bezpieczne warunki życia, a to bezwzględnie zapewni stosowanie nowoczesnych i sprawdzonych rozwiązań technologicznych w tym, omówionych systemów powietrzno – spalinowych.
dr Rudolf Kania
inż. Roman Nowak
Referat pod tym tytułem został wygłoszony podczas Konferencji Naukowo - Technicznej: FORGAZ 2000 (19 - 21 października 2000 r)
Przypisy:
J .R. Bright , Research, Development and Technological Innovation , Homewood III R . D. Irwin Inc.
Berkenbusch, S: Moderne Schornsteintechnik. Verlag Moderne Industrie Bd 109, 1995
Bokelman H, Münz, W: Wärmetascher – Schornstein . Heizungsjournal 5/93
Dreesen, H : Moderne Abgasfürung. DBZ 5/95
R. Kania, R. Nowak : Schiedel – Technika kominowa
R . Kurz , Was ist Innovation ? W : praca zbiorowa pod red. H .G.Wehlinga , Innovation, Band 1085, Stuttgard - Berlin - Köln - Mainz 1989, s. 25.
