Piec akumulacyjny i komin – wzajemne dostosowanie i współpraca

Piec akumulacyjny i komin - wzajemne dostosowanie i współpraca

Projektując piec akumulacyjny, zawsze należy uwzględniać rodzaj komina do którego będzie on podłączony. Jeżeli komin jest już wybudowany, naszym zadaniem jest odpowiednie dostosowanie pieca do wymogów danego komina. Należy wówczas tak obliczyć moc paleniska oraz powierzchnię chłonną masy akumulacyjnej pieca oraz ewentualnego wymiennika (lub wymienników) ciepła, aby temperatura spalin wchodzących do komina była optymalnie dostosowana do specyfiki danego komina.

Zdecydowanie lepszą jest taka sytuacja, w której projektując piec mamy wpływ na rodzaj komina do którego będzie on podłączony. Wybierając komin o najmniejszej pojemności cieplnej, który bez problemu radzi sobie z ewentualnym kondensatem, możemy maksymalnie zwiększyć wydajność grzewczą ścian pieca akumulacyjnego lub wymiennika bez konieczności zwiększania projektowej mocy paleniska. Przekłada się to wyraźnie na pożądany efekt grzewczy pieca oraz na oszczędność opału w skali rocznej.

Jeżeli zatem jesteś na etapie planowania swojego domu i chcesz aby piec akumulacyjny był głównym, wspomagającym, lub awaryjnym źródłem ogrzewania, warto aby komin był w sposób optymalny dopasowany do pieca, który chcesz wybudować. Poniżej przedstawiam kilka sposobów na dopasowanie różnych rodzajów kominów z piecem akumulacyjnym. Celem jest maksymalna wydajność grzewcza pieca przy najmniejszym możliwe zużyciu opału oraz długotrwałość współpracy zestawu piec-komin.

Sposoby które tutaj opisuję stosuję w mojej praktyce i jestem z nich zadowolony. Świadomy również jestem że inni konstruktorzy i projektanci pieców mogą mieć nieco odmienne doświadczenia, i podejście do tych zagadnień. Zachęcam cię zatem abyś ostateczną decyzję o rodzaju komina, jego lokalizacji, szczegółach połączenia z piecem, oraz projektowej temperaturze spalin wprowadzanych do komina świadomie konsultował z projektantem, konstruktorem lub producentem twojego pieca akumulacyjnego.

Obecnie w Polsce powszechnie spotyka się i buduje głównie trzy rodzaje kominów: a) – tradycyjne ceglane, b) – tzw systemowe, izolowane, z wkładem ceramicznym, oraz c) – stalowe, izolowane, dwuścienne. Pokrótce omówię każdy z nich, mając na uwadze ich uwarunkowania oraz wady i zalety przy współpracy z piecami akumulacyjnymi. Na końcu podam również mój własny, budżetowy przepis na dobry komin do pieca akumulacyjnego, który być może przypadnie ci do gustu.

Komin ceglany w połączeniu z piecem akumulacyjnym

Kominy ceglane spotyka się najczęściej w starszych domach, budowanych w czasach, gdy wszystkie inne rodzaje kominów jeszcze nie istniały, albo nie były wystarczająco popularne i dostępne. Grubość ścian kominów ceglanych wynosi zazwyczaj od 12 do 15 cm (szerokość cegły plus tynk). Kanały dymne mają kilka standardowych przekrojów, poczynając od kwadratów 14x14cm, poprzez kilka rodzajów prostokątów i ponownie kończąc na kwadratach 27x27cm, a czasami nawet większych. Często pomimo sędziwego wieku kominy ceglane są w bardzo dobrym stanie. Widziałem takie, które miały grubo ponad 150 lat i nadal świetnie funkcjonują. Ale widziałem też takie, które były znacznie młodsze i nadawały się do rozbiórki, albo remontu lub frezowania, ponieważ zostały zniszczone przez nowy piec lub kocioł, który wprowadzał do komina zbyt chłodne spaliny i następował destrukcyjny proces skraplania i nasiąkania ścian komina kondensatem.

Kominy ceglane mają bardzo niską odporność na kondensat, który pojawia się zawsze, jeśli temperatura spalin spadnie poniżej punktu rosy. Skroplona para wodna w połączeniu z agresywnymi substancjami zawartymi w spalinach bardzo destrukcyjnie wpływa na strukturę ceglanego komina, powodując poważne zniszczenie cegieł i spoin w przeciągu nawet jednego sezonu.

Punkt rosy – jak podaje wikipedia – uzależniony jest od wilgotności względnej. Im większa jest ta wilgotność, w tym mniejszej temperaturze następuje punkt rosy. Dla wilgotności wynoszącej 10% punkt rosy wynosi około 37 °C, przy wilgotności 20% – 29°C, przy wilgotności 30% – 18°C.

Aby uniknąć problemów z długotrwałą ekspozycją działania punktu rosy i kondensatu projektowa temperatura spalin na wylocie komina powinna wynosić 50°C. Temperatura taka gwarantuje nam brak skroplin wewnątrz kanału kominowego podczas regularnej codziennej eksploatacji pieca i komina. Oczywiście, podczas rozpalania zimnego pieca i zimnego komina śladowe ilości kondensatu muszą się pojawić, zarówno w piecu jak i w kominie. To jest naturalne i nieuniknione. Jednak po około 10 – 15 minutach prawidłowego, intensywnego palenia suchym drewnem, temperatura najpierw wewnątrz pieca, a następnie wewnątrz komina powinna być już na tyle wysoka, aby proces powstawania kondensatu został całkowicie zatrzymany, a kondensat który pojawił się w ciągu kilku pierwszych minut palenia, został ponownie odparowany i wydalony przez komin.

Aby w praktyce na wyjściu z ceglanego komina osiągnąć projektową temperaturę 50°C, spaliny na wejściu do komina powinny mieć projektową temperaturę rzędu 150-200°C, w zależności od pola powierzchni chłonnej ścian kanału kominowego, jego wysokości i prędkości przepływu spalin.

Komin ceglany jest konstrukcją o bardzo dużej pojemność cieplnej. Oznacza to że komin taki pochłania dużo ciepła i mocno schładza spaliny. Stąd konieczność wprowadzania do takiego komina spalin o zdecydowanie większej temperaturze, niż w przypadku komina, który ma małą pojemność cieplną. Większa temperatura spalin wprowadzanych do komina oznacza że musimy zwiększyć projektową moc paleniska, a to oznacza odpowiednio większą ilość opału zużytego dla zapewnienia tej samej mocy grzewczej.

W niektórych przypadkach duża pojemność cieplna ceglanego komina może być uznana za zaletę, lecz w przypadku współpracy takiego komina z piecem akumulacyjnym jest to jego zdecydowaną wadą.

W przypadku współpracy ceglanego komina z piecami które pracują ciągle, albo mają niewielkie (kilkugodzinne) przerwy w swojej pracy, jego duża pojemność cieplna może być świetnie wykorzystana do ogrzewania pomieszczeń i jest wówczas dużą zaletą. Oznacza to że komin sam w sobie stanowi masę akumulacyjną, która może ogrzewać przestrzeń użytkową całą powierzchnią swoich ścian. Generalnie im większa jest temperatura spalin wprowadzanych do komina, i im dłuższy czas pracy pieca, tym cieplejszy będzie komin.

Jednak w przypadku podłączenia komina ceglanego z piecem akumulacyjnym, który grzeje ciepłem zgromadzonym w swoich ścianach i zaprojektowany jest w taki sposób, aby palić w nim albo raz na dobę przez okres 2-3 godzin (piece o dużej zdolności akumulacyjnej) albo dwa razy na dobę przez okres 2-3 godzin (piece o średniej zdolności akumulacyjnej), funkcja grzejna komina ceglanego będzie raczej znikoma lub wręcz żadna. Komin słabo się nagrzeje podczas tak krótkiej pracy pieca, który na dodatek wprowadza do niego spaliny o możliwie jak najniższej temperaturze. I tutaj dochodzimy do momentu w którym warto zastanowić się nad zasadnością położenia materiału izolacyjnego na zewnętrzną powierzchnię ceglanego komina.

Jeśli ceglany komin ma współpracować z wydajnym piecem akumulacyjnym, który będzie działał tylko kilka godzin dziennie i będzie wprowadzał do komina spaliny o możliwie jak najniższej temperaturze, wówczas komin poza tym że nie będzie w stanie nagrzać się i pełnić funkcji kaloryfera, będzie działał jak mostek termiczny, który wyprowadza ciepło z mieszkania do atmosfery. Działanie mostka termicznego będzie szczególnie aktywne w trakcie długich przerw między paleniami. Warto zatem pomyśleć o dobrej izolacji ceglanego komina który ma współpracować z piecem akumulacyjnym. Straty ciepła w naszym domu będą wówczas zdecydowanie mniejsze.

Z drugiej strony jeśli ceglany komin współpracuje z piecem, który grzeje go niemal cały czas podczas sezonu grzewczego, spalinami o odpowiednio wysokiej temperaturze, i dzięki temu komin emituje wyraźne ciepło do pomieszczeń mieszkalnych, wówczas izolacja komina mija się z celem. Komin w takim przypadku jest pożądanym kaloryferem i nie chcemy tłumić jego potencjału grzewczego izolacją.

Podsumowując, uważam że nie ma potrzeby budowania kominów ceglanych dla pieców akumulacyjnych, które mają stanąć we współczesnych, dobrze ocieplonych domach, o stosunkowo niskich stratach ciepła. Jeżeli ktoś chce mieć ceglany komin przy piecu akumulacyjnym to decyzja ta uzasadniona jest najprawdopodobniej tylko względami estetycznymi niż obliczeniami projektowymi lub rachunkiem ekonomicznym.

Jeśli zatem koniecznie chcemy wybudować w nowym domu ceglany komin, który ma współpracować z piecem akumulacyjnym, to zdecydowanie lepszy efekt grzewczy osiągniemy jeżeli wprowadzimy do wnętrza tego komina specjalny wkład, który świetnie radzi sobie ze skroplinami. Najlepiej byłoby, aby ten wkład był dobrze zaizolowany i posiadał możliwie jak najmniejszą pojemność cieplną. Oczywiście takie usprawnienie ceglanego komina sprawia że to już nie jest komin ceglany, który opisywałem powyżej. Izolowany wkład o niskiej pojemności cieplnej (najlepiej stalowy, kwasoodporny) sprawia że nasz komin staje się super wydajnym nowoczesnym kominem, zbliżonym swoimi parametrami do kominów które będę opisywał w dalszej kolejności. Ceglaną zostaje tylko jego zewnętrzna obudowa.

Wprowadzenie do ceglanego komina specjalnego wkładu wraz izolacją polecam również tym gospodarzom, którzy remontują stary dom, w którym taki komin już się znajduje. Czasami kanał komina jest na tyle szeroki, że wkład taki można z łatwością wprowadzić od góry. Jeśli kanał jest zbyt wąski wówczas można rozważyć frezowanie kanału w celu powiększenia jego gabarytów. W ostateczności rozbiórka komina i postawienie nowej, współczesnej konstrukcji, która znacznie lepiej współpracuje z piecem akumulacyjnym, jest rozwiązaniem które także warto przemyśleć.

Kominy systemowe

Tak zwane kominy systemowe są obecnie bardzo popularne i szeroko stosowane. Głównie ze względu na stosunkowo niski koszt oraz łatwość i szybkość ich budowy. Składają się z pustaków keramzytowych stanowiących zewnętrzną obudowę, ceramicznych wkładek wewnętrznych, oraz izolacyjnej otuliny z wełny mineralnej, która znajduje się w przestrzeni pomiędzy wkładką ceramiczną a bloczkiem keramzytowym i ściśle przylega do wkładu ceramicznego.

Główna przewaga kominów systemowych nad kominami ceglanymi polega na tym, że świetnie radzą sobie z kondensatem. Są na niego odporne i opcjonalnie wyposażane są w systemy odpływu tej cieczy, które są absolutnie konieczne w przypadku podłączenia do takich kominów pieców kondensacyjnych. W ciągu kilku godzin pracy takiego pieca system ten potrafi odprowadzić z komina nawet kilkadziesiąt litrów kondensatu.

Oczywiście planując podłączenie komina systemowego z piecem akumulacyjnym, system odprowadzania kondensatu nie jest konieczny. Jeśli kondensat będzie powstawał w kominie, to tylko w śladowych ilościach i tylko podczas rozgrzewania zimnego pieca i komina.

Kolejną przewagą komina systemowego nad kominem ceglanym jest jego mała pojemność cieplna. Grubość ścianki ceramicznej wkładki kominowej wynosi od 6 do 8 mm w zależności od średnicy, więc komin szybko się nagrzewa na całej długości, a dobra izolacja termiczna powoduje kumulację tego ciepła wewnątrz kanału. Oznacza to że możemy spokojnie wpuścić do takiego komina spaliny o temperaturze 80-100°C aby na szczycie uzyskać temperaturę 40-50°C.

Z całą pewnością komin systemowy jest lepszym wyborem do współpracy z piecem akumulacyjnym niż tradycyjny komin ceglany. W zasadzie jest to obecnie rozwiązanie najczęściej spotykane. Mogę powiedzieć że około 80% pieców akumulacyjnych w których projektowaniu i budowie maczałem palce podłączonych było do takich właśnie kominów.

W 8 przypadkach na 10, w momencie kiedy gospodarz zgłaszał się z prośbą o pomoc w zaprojektowaniu i budowie pieca akumulacyjnego, komin systemowy był już wybudowany i czekał na piec. Często okazywało się wówczas że pewne elementy składowe komina systemowego wykonane były albo zbytecznie, albo w sposób, który nie nadaje się do ich wykorzystania przy współpracy z piecem akumulacyjnym i wymaga pewnych przeróbek.

Na pewno w kominie systemowym, który będzie działał z piecem akumulacyjnym zbyteczny jest system odprowadzania skroplin. Ten system ma uzasadnione zastosowanie tylko w przypadku pieców kondensacyjnych. Jeżeli przy współpracy pieca akumulacyjnego z kominem systemowym pojawią się jakieś skropliny, to będzie ich niewiele i wkrótce ponownie odparują i zostaną wydalone przez komin. System odprowadzania skroplin jest zatem w przypadku pieca akumulacyjnego bezużyteczny.

Kolejnym elementem który bardzo często jest zbyteczny to trójnik służący do połączenia komina z piecem. W akumulacyjnych piecach komorowych wylot spalin znajduje się standardowo jak najniżej podłogi. Oznacza to, że idealnie byłoby, aby wejście spalin do komina znajdowało się również jak najniżej podłogi. Jednak prefabrykowane trójniki przyłączeniowe z racji swoich gabarytów uniemożliwiają ulokowanie otworu przyłączeniowego jak najniżej podłogi. W praktyce polecam zatem murowanie komina systemowego z pominięciem wszelkiego rodzaju trójników przyłączeniowych służących do łączenia pieca z kominem.

W momencie gdy ustalony zostanie najbardziej optymalny punkt połączenia pieca z kominem (wynika to z projektu pieca), otwór w kominie można wykonać samodzielnie przy użyciu szlifierki kątowej z tarczą diamentową. Jeżeli w kominie został już zamontowany fabryczny trójnik służący do połączenia komina z piecem, najprawdopodobniej będzie on musiał zostać zaślepiony, szczególnie jeśli trójnik ten znajduje się na wysokości około 2 metrów powyżej podłogi (na tej wysokości montuje się je najczęściej, mając domyślnie na uwadze popularne kominki).

Ważnym elementem składowym komina systemowego, który z całą pewnością należy zamontować jest trójnik z drzwiczkami rewizyjnymi, służący do okresowej inspekcji i czyszczenia komina. Jest to pierwszy element który ustawia się na samym spodzie komina. Oczywiście otwór rewizyjny należy ulokować na tej fasadzie komina, która nie będzie zasłonięta ani piecem ani czymkolwiek innym, czego nie można łatwo przesunąć. Najczęściej jest to strona komina przeciwna względem lokalizacji pieca.

kominy stalowe, izolowane, dwuścienne

Jest to droższe rozwiązanie od komina systemowego, ale też odrobinę lepsze pod względem wydajności grzewczej pieca. Na rynku jest wiele gotowych rozwiązań które nieznacznie różnią się od siebie. Kominy te są przede wszystkim lekkie. Można je doczepiać do zewnętrznych ścian budynku za pomocą specjalnych kotew i mocowań lub mogą być stawiane wewnątrz budynków. Wkład wewnętrzny wykonany jest najczęściej ze stali kwasoodpornej lub żaroodpornej, a zewnętrzny ze stali nierdzewnej. Pomiędzy płaszczami znajduje się warstwa wełny mineralnej o określonej grubości i gęstości.

Pojemność cieplna takiego komina jest minimalna bo wewnętrzna blacha jest cienka (od 0,5mm do 2mm) i dobrze zaizolowana. Aby na szczycie komina otrzymać temperaturę 40-50°C, wystarczy ze na wlocie do komina wprowadzimy spaliny o temperaturze 60-70°C.

Decydując się na budowę takiego komina w celu współpracy z piecem akumulacyjnym polecam uwzględnienie poniższych sugestii montażowych:

1) Nie instalujemy systemu odprowadzania skroplin. Uzasadnienie jest takie samo jak w przypadku kominów systemowych. Tam nie będzie kondensatu do odprowadzania.
2) Na samym dole montujemy trójnik z otworem inspekcyjnym do czyszczenia komina. Oczywiście otwór musi być w takim miejscu komina do którego zawsze będzie łatwy dostęp.
3) Bezpośrednio nad otworem rewizyjnym montujemy prefabrykowany trójnik do połączenia pieca z kominem w możliwie jak najniższym punkcie.

Komin hybrydowy

Ta recepta na komin polega na prostym połączeniu trzech elementów pochodzących z trzech różnych rozwiązań. Z komina systemowego bierzemy tylko pustaki keramzytowe. Z komina stalowego bierzemy tylko wewnętrzną wkładkę z blachy kwasoodpornej. Jako izolację zamiast drogiej otuliny z wełny mineralnej stosujemy perlit lub wermikulit, które można nabyć w formie sypkich granulatów.

Izolator luźno wsypujemy w przestrzeń pomiędzy blachą kwasoodporną a pustakiem keramzytowym. Wyjścia trójników stalowych (rewizyjnego i przyłączeniowego) przez samodzielnie zrobione otwory w bloczkach keramzytowych będą wymagały uszczelnienia między blachą a bloczkiem. Do tego celu możemy użyć wysokotemperaturowej maty ceramicznej lub wełny mineralnej. Jeśli nie zrobimy tego uszczelnienia to granulat izolacyjny może się przez te szpary wysypywać. Ponad dachem komin możemy wykończyć w dowolny sposób, zgodnie z zasadami wykańczania kominów systemowych lub stalowych.

Cena materiałów niezbędnych do zbudowania takiego komina może się zamknąć w kwocie 150 – 200 zł za metr wysokości komina, w zależności od średnicy kanału i rodzaju wykończenia ponad dachem. Rura kwasoodporna jest tutaj najdroższa. Mamy zatem tani i solidny komin, łatwy i szybki w budowie, który konkuruje cenowo ze standardowymi rozwiązaniami a parametry ma tak dobre jak opisywany powyżej komin stalowy.

Oczywiście zamiast bloczków keramzytowych możemy użyć obudowy z cegieł lub z suporeksu. Będzie może trochę taniej ale będzie też trochę więcej zabawy z murowaniem. Wkład z blachy kwasoodpornej i zasypkę izolatora możemy zrobić również w starym kominie ceglanym, jeśli ma wystarczająco szeroki kanał lub jest możliwość poszerzenia kanału za pomocą frezowania. Tak czy inaczej zachęcam do samodzielnej inwencji twórczej.

2 komentarze
  1. Dzięki Artur za ten artykuł. Uzupełniłem pewne braki w swej wiedzy i odwdzięczę się moją radą, by tam, gdzie się da, wkładać kwasówki od dołu. Jest to szybsza, bezpieczniejsza i pewniejsza metoda montażu. Ja po prostu robię otwór np metr na 20-30 cm i wkładam rurkę za rurką. Tego mnie nauczył Piotr Batura i chwała mu za to.
    Pozdrawiam
    Kamil Piątek

    • Dzięki Kamil. Faktycznie dobry sposób. Nie trzeba wówczas nitować rur ze sobą.

Pozostaw odpowiedź