Odvody spalin z plastických hmot – podceňovaná délková roztažnost
Pokud není délková roztažnost plastových odvodů spalin, zhotovovaných z pevných přímých trubek, při změnách teplot vhodně technicky řešena, může vést k provozním poruchám. V extrémním případě až k nekontrolovanému úniku spalin v budově a vzniku škod, jejichž odstranění si vyžádá vysoké náklady. Nelze pominout nebezpečí otrav lidí, pokud by spaliny pronikly do obývaných místností.
V tomto článku najdete přehled základních kritických míst, kterým je nutné při odborně správné montáži věnovat zvýšenou pozornost.
Odvody spalin z plastických hmot se při zavedení kondenzační techniky úspěšně prosadily jako přípustné řešení s dlouhou životností. Mnoho instalačních firem upřednostňuje konstrukci z plastů před použitím kovových odvodů spalin. Ne vždy však při montáži zohlední všechny nutné podmínky.
Zásadní je otázka odolnosti materiálu odvodu spalin vůči agresivnímu kyselému kondenzátu ze spalin a použitého těsnění mezi jednotlivými díly. Pro těsnění odvodů spalin ze zemního plynu je dnes nejvíce používaný materiál EPDM (Etylen-propylenová pryž), v případě topného oleje je preferován FPM (Viton – fluorpolymer, druh syntetického kaučuku). Jde o materiály, které dokazují svou vhodnost pro tento účel již řadu let. A materiál trubek – polypropylen – není odolný jen vůči kyselému kondenzátu.
Nebezpečí pro plastové materiály představuje nevhodné zacházení na stavbě. Obecně však odolávají i poněkud hrubšímu zacházení, extrémní případy úplného proražení jsou vzácnou výjimkou.
Pokud se jedná o těsnost odvodů spalin z plastických hmot, je vynikající. Spoje pevných potrubí, vytvářené zasunutím trubky do rozšířeného hrdla, jsou při provozu, to znamená po ohřátí spalinami, ještě těsnější než v počátečním stavu při instalaci. Na tomto faktu se podílí tzv. tvarová paměť materiálu. Materiál rozšířeného hrdla má po provozním ohřátí tendenci se vrátit do původního tvaru trubky a spoj se proto více sevře. Podmínkou, aby tento fenomén nastal, je použití kvalitní homogenní suroviny výrobcem.
Dalším důležitým bodem je záruka tlakové těsnosti. V odvodech spalin z kondenzačních kotlů je určitý přetlak, neboť odvod spalin je vynucený činností ventilátoru. Aby tato tlaková odolnost zůstala zachována, je žádoucí používat komplexní systémová řešení, jejichž vlastnosti garantuje výrobce, dodavatel. Použití prvků od různých výrobců v jednom systému odvodu spalin je teoreticky možné, ale přináší komplikace zhotoviteli systému na stavbě. Neboť on přebírá zodpovědnost, kterou v případě komplexně dodávaného systému nese výrobce nebo dovozce a vhodnost kombinace prvků od různých výrobců si musí nechat u nich odsouhlasit. Dalším problémem bude získání souhlasné revizní zprávy.
Při instalaci odvodů spalin z plastických hmot existuje velmi málo možností, jak ji provést chybně. Systémově řešené a dodávané odvody spalin nedbalost prakticky vylučují. Pokud nějaké problémy vzniknou, jsou většinou systémové povahy nebo způsobeny přehlížením pokynů výrobce.
Často není zohledněno: Změna délky při teplotních změnách
Vedle všech zmíněných montážních a provozních výhod plastových odvodů spalin existuje jedna vlastnost, která může při jejich nevhodné instalaci způsobit provozní závady až havárie. Jde o citlivost plastů na teplo i chlad a s ní spojené roztahování nebo zkracování. Tradiční výrobci tento problém velmi dobře znají a mají jej podchycen ve svých doporučeních pro projektování a instalaci.
Teplotní roztažnost je velmi dobře známá u plastového potrubí v technice budov, tedy v rozvodech pitné a teplé vody, ve vytápění, v solárních systémech, chladicích systémech. Používání nejrůznějších kompenzátorů délkových změn je běžným řešením a každému přijde jako zcela přirozená, normální věc. Do oblasti odvodů spalin jsou znalosti teplotní roztažnosti přenášeny jen zřídka. Zřejmě proto, že nejde o kapaliny, ale plyny. Většina chyb vzniká snad až záměrným přehlížením doporučení výrobců a podceněním možných dopadů teplotní roztažnosti na kvalitu a životnost odvodu spalin.
Proč je nutné se zabývat teplotní roztažností, ukazuje tzv. koeficient teplotní roztažnosti materiálu. Například koeficient okolo 0,16 mm/(m·K) znamená, že pokud se při uvedení kotle do provozu, zásluhou teploty spalin, zvýší teplota 1 metru trubky odvodu spalin z 0 °C na 70 °C, tak se trubka prodlouží o 11 milimetrů (viz obr. 1). V obvyklém rodinném domě a při reálném provozu může jít o prodloužení okolo 50 milimetrů v úrovni ústí komína. Obecně se tento problém týká i kovových potrubí, například koeficient teplotní roztažnosti nezerové oceli je 0,17 mm/(m·K)!
Při ohřívání se potrubí, opírající se o patní koleno, roztahuje. Horní díl napojený na
spodní díl v rozšířeném hrdle se posunuje skrz vrchní uchycení.
Při ochlazování se trubky zkracují. Vlivem působení vrchního uchycení, svírajícího trubku,
se posun horní trubky dolů omezí a ta se částečně vysune z hrdla spodní trubky, která je při zkracování
tažena k patnímu kolenu. Může dojít až k úplnému rozpojení trubek a ztrátě těsnosti odvodu spalin.
Kritické místo: Vyústění
Délkové změny, vyvolané roztahováním a zkracováním trubky odvodu spalin, způsobené změnami teploty, se nejvíce projevují u vyústění. Zejména zde nesmí být žádné pevné uchycení, žádný pevný bod. Potrubí se zde musí při prodlužování a zkracování lehce posunovat. Pokud není tato zásada zachována, pak jsou rozpojení potrubí a ztráta těsnosti, po určitém čase, prakticky jisté. Dalšími vyvolanými následky může být poškození komínového poklopu, jeho odpojení a pád na střechu objektu, průnik vlhkosti do tělesa komínu nebo šachty, kudy je odvod spalin veden, zpětné nasávání spalin unikajících z rozpojeného potrubí do kotle s následným poruchovým hlášením na kotli až jeho provozním výpadkem.
V některých komínových poklopech, nabízených na trhu, je poklice zabraňující stékání deště pevně uchycena na spalinové trubce. Poklice se při roztahování nebo zkracování trubky pohybuje současně s ní, viz obr. 3a. Pokud je na trubce uchycena příliš nízko, může při zkracování potrubí dosednout na spodní část poklopu, kde vznikne pevný bod. Ten neumožní části spalinového potrubí klesnout a potrubí se rozpojí. Vznik tohoto stavu lze předpokládat například při montáži odvodu spalin, kdy je materiál potrubí nahřátý a trubky prodlouženy, například jsou odebírány ze střešního nosiče auta, kam svítí slunce. Nebo se provede provozní zkouška kotle, spalinové potrubí se ohřeje, a pak se teprve upevní poklice. Jak potrubí následně chladne, začne se zkracovat. Pokud poklice neumožní pohyb trubky, některý spoj se může rozpojit.
Na trhu jsou též komínové poklopy, ve kterých není poklice s trubkou pevně spojena a nepodporují tak vznik pevného bodu, obr. 3b. Přitom splňují všechny normativní požadavky kladené na tento velmi důležitý prvek odvodů spalin. Komínový poklop musí zabránit vzniku dotyku trubky a stěny komínu nebo šachty, zešikmění vedení trubky, musí zaručit symetrické vedení trubky, umožnit bezproblémové proudění vzduchu okolo trubky jak souproudé, tak protiproudé – podle konkrétní situace, a zabránit vzniku námrazy.
Pohyb trubky v komínovém poklopu, včetně poklice, umožňuje pružné těsnění. Jeho materiál musí garantovat, že, i po dlouhé provozní době se střídáním teplot a zatížením nepříznivými vlivy klimatu a slunečního záření, umožní pohyb trubky, včetně kontrolního sejmutí poklopu, aniž by při něm hrozilo rozpojení trubky jejím vytažením z hrdla. Bezpečné sejmutí poklopu je nezbytné při kontrole a čištění průduchu krytého mřížkou proti hmyzu, který slouží pro odvětrání šachty nebo přívod čerstvého vzduchu ke kotli. Obr. 3b ukazuje příklad konstrukčního řešení komínových poklopů, ve kterých poklice není se spalinovou trubkou pevně spojena.
Problém: Asymetrická montáž poklopu
Velmi častou montážní chybou komínového poklopu je jeho asymetrické upevnění. Chybou vznikne ve spalinové trubce pnutí, je namáhána na ohyb. Příčinou je zpravidla výběr komínového poklopu, který neodpovídá stavebnímu provedení komínu. Zejména pokud jde o dvoutahový komín kombinující šachtu pro odvod spalin a šachtu pro přívod vzduchu. Pokud se použije běžné standardní symetrické řešení komínového poklopu, musí být upevněno mimo střed, aby překrylo obě šachty. Pak je spalinová trubka zatížena ohybem a navíc se dostává i do styku se stěnou šachty. V místě styku vzniká pevný bod, neboť zde se, vlivem zvýšeného tření trubky – jejího hrdla, o drsnou stěnu šachty, délkové posuny trubky omezí. Při zahřívání spalinami se trubka začne roztahovat. V posunu dolů ji brání pevné uchycení v patním kolenu a tak překoná třecí sílu v pevném bodě, tedy ve styku se stěnou šachty, a vrchní díl se vysune výše. Při chladnutí však vrchní díl dolů žádná síla netlačí. Pak záleží jen na pevnosti spojů trubky v hrdlech, z nichž některý zpravidla povolí. Vznikne netěsnost, kterou unikají spaliny. Pod komínovým poklopem se spaliny smíchávají s čerstvým spalovacím vzduchem, ovlivňují spalovací proces a mohou způsobit nejen poruchové hlášení, ale i provozní výpadek.
Problém: Kombinace jednoplášťového odvodu spalin a kombinovaného systému s přívodem vzduchu v podstřešním prostoru
Snaha co nejméně zasahovat do stavebních konstrukcí vede v některých případech ke smíšené instalaci jednoplášťového odvodu spalin a kombinovaného systému odvodu spalin a přívodu vzduchu. Nadstřešní část keramického komína bývá někdy poničena. Aby se nemusela opravovat, odbourá se do podstřešního prostoru. Odvod spalin se pak řeší jako jednoplášťový skrz stávající zbytek komína, kterému zůstane funkce šachty a okolo trubky je dolů nasáván spalovací vzduch. Na podstřešní zakončení této šachty se přes přechodový prvek napojí axiální kombinovaný systém přívodu vzduchu a odvodu spalin a průchod střešním pláštěm se uzavře vhodnou tvarovkou. Výhodou tohoto řešení je zejména kratší čas na realizaci, snížený objem transportovaného stavebního materiálu. Pokud jde o komín s více průduchy, tak zbývající průduchy zůstávají v níže umístěných podlažích zachovány a jejich využití v budoucnosti je možné.
Kritickým místem tohoto řešení je přechodový prvek z jednoplášťového odvodu spalin na dvouplášťový, axiální. V obr. 6. je ukázáno, že přechodový prvek v místě napojení vytvoří pevný bod. Spodní část spalinového potrubí je pak sevřena mezi dva pevné body – přechodový prvek a patní koleno. V běžném rodinném domě je v tomto úseku, jak bylo v úvodu článku již zmíněno, nutné kompenzovat roztažení trubky v rozsahu 30 až 50 mm. Pokud roztahování a zkracování není dlouhodobě kompenzováno, následkem velkého silového namáhání trubky dojde k jejímu poškození.
Příklad kompenzace délkové roztažnosti trubky v dvouplášťových axiálních systémech je na obr. 7. Jedná se o k tomuto účelu konstruované hrdlové spoje, které umožňují pohyb vnitřní spalinové trubky v hrdle v rozsahu do 10 mm. Trubky se v chladném stavu nezasunují do hrdla až na doraz, ale ponechává se 10 mm volného prostoru. Spoj je pojištěn pérovou pojistkou mezi vnější a vnitřní trubkou, která neumožní větší vysunutí vnitřní trubky z hrdla, než 10 mm. Při provozu se tak vnitřní trubka může v daném rozmezí až 10 mm volně pohybovat. Proto vlivem teplotní roztažnosti nedojde k rozpojení žádného spoje.
Odborně správné řešení při odbourání již nevyhovující střešní části komína spočívá v tom, že se v podstřešním prostoru ponechaná část zděného komína nastaví vhodně řešeným stavebnicovým stavebním prvkem do úrovně střešní krytiny, aby zůstala zachována celistvost požárního úseku tvořeného stavební konstrukcí komína. Jednoplášťový odvod spalin se vyvede rovněž ke střešnímu plášti. Pro průchod střešním pláštěm se použije systémový prvek, upevněný na konstrukci střechy, který vyvede spalinovou trubku. Ale také propojí prostor v průduchu okolo spalinové trubky s vnějším prostředím a umožní tak nasávání čerstvého vzduchu kotlem, viz obr. 8. V tomto systému zůstává jen jeden pevný bod, tedy patní koleno a zbytek potrubí vedoucího spaliny se může podle aktuální teploty volně roztahovat nebo zkracovat.
Problém: Montáž v nerovných průduších
Při instalaci spalinového potrubí do stávajícího komína se lze setkat s nepříjemnostmi, které jsou způsobeny jeho zakřivením. Zejména ve starších zděných komínech se lze setkat s ohyby vyvolanými například nutností obejít nosný prvek stropu. Pokud je do takto zkřiveného průduchu zasunuto rovné spalinové potrubí, může se vlivem zakřivení dostat do těsného kontaktu s hrubou stěnou průduchu a v takovém místě vznikne pevný bod. O vlivu tohoto bodu na možnost rozpojení spalinového potrubí se již hovořilo v předchozích odstavcích.
Problém: Upevňování jednoplášťových spalinových potrubí svorkami
Podobnost jednoplášťového spalinového potrubí a potrubí kanalizačního svádí instalační firmy k používání stejných upevňovacích metod, svorek uchycených krátkou závitovou tyčkou v hmoždince. Toto řešení je nejčastěji k vidění v podstřešních prostorech. Každá použitá svorka je potenciálně pevným bodem, který zamezuje nutným délkovým pohybům spalinového potrubí. Otázkou pro hasiče je, zda guma ve svorce, určené pro fixaci vodovodů a odpadních potrubí, je přípustná pro fixaci spalinových potrubí. A pokud se guma sejme, tak vznik pevného bodu je ještě více pravděpodobný.
Jak již však bylo několikrát zdůrazněno, vznik dalšího pevného bodu na jednoplášťovém spalinovém potrubí je, s výjimkou patního kolena, absolutně nežádoucí.
Problém: Montáž bez vlastní šachty
Snadnost použití a instalace, ve spojení s nechutí se učit a dodržovat bezpečnostní předpisy, vede k instalaci jednoplášťového spalinového potrubí volně, mimo šachtu, průduch atp. i tam, kde to není přípustné. Zapomíná se nejen na nutnost zajistit volný pohyb potrubí způsobený teplotní roztažností, nutnost mechanické ochrany potrubí, záruku plynotěsnosti, ale i na snadnou demontáž.
Demontovatelnost spalinového potrubí
Snadná demontáž je předpokladem, že pokud dojde k nějaké závadě, bude možné ji s malými náklady opravit. To se těžko provede, pokud je spalinové potrubí v šachtě, z nejrůznějších příčin, pevně fixováno. Problematická je z tohoto pohledu instalace jednoplášťového potrubí do kovových instalačních systémů. Případný zásah zde nelze provést zdola nebo shora, ale je nutné narušit krycí desku s malbou, keramickým obkladem atp.
Přestože je v současnosti na spalinové systémy poskytována velmi dlouhá záruka, poruchu nelze vyloučit s absolutní jistotou. Může dojít k poruše regulace kotle a zvýšení teploty spalin významně zkrátí životnost. Ani odolnost vůči kyselinám není 100% a k tomu přistupuje riziko mechanických závad vlivem neodborné instalace. Po pěti letech provozu se bude uživatel velmi těžko domáhat náhrady škody za vadnou instalaci spalinového systému, zvláště když nebude mít archivovány výsledky jeho kontrol v legislativou předepsaných termínech. Proto je šachta určená jen k instalaci jednoplášťového spalinového potrubí doporučeným řešením, které usnadňuje kontroly i opravy.
Pokud doporučení snadné demontovatelnosti, tedy snadné opravitelnosti, vztáhneme na dvouplášťové axiální spalinové systémy LAS, tak ani ty by neměly být instalovány pod drahocennými keramickými obklady, v šachtách vedených prostředky bytů. Upřednostněny by pro ně měly být prostory přístupné z chodeb, společných prostorů, odkud je případný zásah do potrubí pro obyvatele bytů mnohem přijatelnější. Zvláštní pozornost má být věnována jejich ochraně, která musí být dostatečně mechanicky odolná vůči vandalům, ale v případě potřeby snadno demontovatelná.
Nízké teploty spalin z kondenzačních kotlů svádí nepoctivé instalační firmy k tomu, aby místo spalinových potrubí používaly pro tyto účely necertifikované odpadní potrubí, například typu HT, které nejrůznějšími způsoby maskují, například obkladem ze sádrokartonů. Přehlížejí přitom, že na sebe přebírají ohromné riziko za bezpečnost provozu, ochranu zdraví. Nikoliv bezdůvodně s takovým řešením nechtějí mít nic společného výrobci kotlů a další, odborně odpovědně působící subjekty. Nejde v tomto případě o snahu výrobců plastových spalinových systémů si zajistit prodej. Základním důvodem je odpovědnost a záruka za dlouhodobě bezpečný provoz. Její součástí je i odborně správné řešení délkové roztažnosti plastů, jak bylo v článku ukázáno.
upraveno podle článku Kunstoffabgasleitungen: die unterschätzte Längendehnung, SHK-Report 8/2013 a podkladů fy Skoberne Schornsteinsysteme