Rynek Instalacyjny

Lipiec/Sierpieñ 2002

52

NAUKA I TECHNIKA

NAUKA I TECHNIKA

Wprowadzenie zmian w rozwi¹zaniach

konstrukcyjnych domowych urz¹dzeñ
grzewczych spowodowa³o koniecznoœæ
wprowadzenia zmian w technice odpro-
wadzania spalin z tych urz¹dzeñ. Tak
powsta³y nowe systemy odprowadzania
spalin z urz¹dzeñ z zamkniêt¹ komor¹
spalania oraz systemy odprowadzania
spalin z kot³ów kondensuj¹cych.

Zmieni³a siê równie¿ funkcja systemów

spalinowych, które dotychczas by³y prze-
znaczone wy³¹cznie do odprowadzania
spalin do atmosfery. Obecnie systemy te
s³u¿¹ równoczeœnie do odzysku ciep³a
spalin i podgrzewania powietrza dostar-
czanego do spalania. Dziêki temu uzysku-
je siê znacz¹c¹ poprawê efektywnoœci
energetycznej urz¹dzenia, a tak¿e – co
jest najwa¿niejsze – poprawê bezpieczeñ-
stwa eksploatacji, poprzez wyeliminowa-
nie ewentualnej mo¿liwoœci zatrucia pro-
duktami spalania. Urz¹dzenia takie maj¹
bowiem zamkniête komory spalania od-
dzielone od pomieszczenia, w którym s¹
zamontowane. Jest to szczególnie wa¿ne

Odprowadzanie spalin

z urz¹dzeñ gazowych

i uk³adów kogeneracyjnych

Przegl¹d wspó³czesnych technik

Rys. 1 Urz¹dzenia typu A

Rys. 2 Urz¹dzenia typu B

Rozwój techniki grzewczej zmierza w kierunku doskonalenia konstruk-
cji gazowych urz¹dzeñ grzewczych pod k¹tem poprawy bezpieczeñ-
stwa ich u¿ytkowania oraz zwiêkszenia efektywnoœci energetycznej.
W domowych gazowych urz¹dzeniach grzewczych du¿y nacisk k³adzie
siê na poprawê bezpieczeñstwa eksploatacji oraz zmniejszenie kosz-
tów eksploatacyjnych tych urz¹dzeñ. W tym zakresie w ostatnim dwu-
dziestoleciu powsta³y nowe rozwi¹zania, takie jak: kot³y gazowe z zam-
kniêt¹ komora spalania, kot³y kondensuj¹ce, wprowadzono tak¿e wie-
lofunkcyjnoœæ urz¹dzeñ grzewczych.
Przyk³adem takich rozwi¹zañ mog¹ byæ kot³y gazowe c.o. dwufunkcyj-
ne, które s¹ wykorzystywane w systemach centralnego ogrzewania
i równoczeœnie mog¹ byæ wykorzystywane do podgrzewania wody u¿yt-
kowej.

jednoczesnej produkcji energii elektrycz-
nej i cieplnej, przy wykorzystaniu gazo-
wych silników spalinowych lub turbin.
Technika kogeneracyjna wykazuje du¿¹
efektywnoœæ energetyczn¹, a tak¿e ma
du¿e walory utylitarne, szczególnie w tych
obiektach u¿ytecznoœci publicznej, gdzie
utrzymanie sta³ego zasilania energi¹ elek-
tryczn¹ jest niezbêdne (szpitale, banki,
zak³ady przemys³owe itd.).

Wprowadzenie kogeneracji spowodo-

wa³o koniecznoœæ opracowania nowych
technik odprowadzania spalin, uwzglêd-
niaj¹cych rzeczywiste warunki eksploata-
cji uk³adów, takie jak: drgania silnika lub
turbiny, ha³as oraz wysoka temperatura
spalin.

Zbigniew A. Ta³ach
Instytut Górnictwa Naftowego i Gazownictwa, Kraków

Jan Budzynowski
Korporacja Kominiarzy Polskich, Opole

w nowoczesnym budownictwie, charakte-
ryzuj¹cym siê szczelnoœci¹ stolarki bu-
dowlanej oraz now¹ technik¹ izolacji ter-
micznej budynków.

Drugim kierunkiem rozwoju techniki

grzewczej jest coraz szersze stosowanie
techniki kogeneracyjnej, polegaj¹cej na

Rynek Instalacyjny

Lipiec/Sierpieñ 2002

53

NAUKA I TECHNIKA

Wspó³czesne techniki
odprowadzania spalin
z domowych urz¹dzeñ
gazowych

W Polsce jest ok. 10 mln u¿ytkowni-

ków urz¹dzeñ gazowych, a gaz jako pali-
wo stosowany jest od blisko 160 lat.
Niemniej jednak dotychczas brak by³o
usystematyzowanych rozwi¹zañ w klasy-
fikacji urz¹dzeñ gazowych pod k¹tem
doprowadzania powietrza do spalania
i odprowadzania spalin. W zwi¹zku z blis-
kim terminem przyst¹pieniem Polski do
Unii Europejskiej, podstaw¹ w niniejszym
artykule jest schemat klasyfikacji stoso-
wany w krajach Unii Europejskiej.

Schemat europejskiej klasyfikacji obej-

muje trzy typy urz¹dzeñ gazowych: typ A,
typ B i typ C. Podstaw¹ tej klasyfikacji s¹
systemy dostarczania powietrza niezbêd-
nego do spalania w urz¹dzeniu grzew-
czym oraz odprowadzania spalin.

Urz¹dzenia typu A charakteryzuj¹ siê

tym, ¿e odprowadzanie spalin i dostarcza-
nie powietrza do spalania odbywa siê
przez pomieszczenie, w którym usytuo-
wane jest urz¹dzenie grzewcze – rys. 1.

Urz¹dzenia typu B s¹ pod³¹czone do

systemu odprowadzenia spalin, a powiet-
rze niezbêdne do spalania dostarczane
jest przez pomieszczenie, w którym znaj-
duj¹ siê urz¹dzenia grzewcze – rys. 2.

Urz¹dzenia typu C ogólnie mo¿na

scharakteryzowaæ jako urz¹dzenia z zamk-
niêt¹ komor¹ spalania, gdzie spaliny od-
prowadzane s¹ na zewn¹trz pomieszcze-
nia, a powietrze niezbêdne do spalania
pobierane jest z zewn¹trz. Systemy te
czêsto nazywane s¹ systemami powietrz-
no-spalinowymi, w skrócie SPS – rys. 3.
W Europie system ten nazywany jest LAS
od niemieckiej nazwy Luft-Abgas-Schorn-
stein.

Systemy A i B wed³ug europejskiej kla-

syfikacji s¹ znane i stosowane w Polsce,
niestety s¹ to systemy nie nale¿¹ce do
najbezpieczniejszych. W pewnych przy-
padkach zaniedbañ projektowych lub eks-
ploatacyjnych mog¹ one stanowiæ zagro-
¿enie dla mieszkañców.

W Europie kierunkiem rozwojowym

jest powszechne wprowadzanie urz¹dzeñ
gazowych typu C, które obecnie uznawa-
ne s¹ jako bardzo bezpieczne. Na wdro-
¿enie urz¹dzeñ typu C mia³ wp³yw rozwój
konstrukcji gazowych urz¹dzeñ grzew-
czych, do których mo¿na zaliczyæ kot³y
z zamkniêt¹ komor¹ spalania oraz kot³y
kondensuj¹ce (kondensacyjne).

Dotychczas w Polsce powszechnie sto-

sowane by³y kot³y z otwart¹ komor¹ spa-
lania, kwalifikowane jako urz¹dzenia typu
B. Dopiero z pocz¹tkiem lat 90. pojawi³y
siê na polskim rynku urz¹dzenia z zamk-
niêt¹ komora spalania typu C.

Zasadniczo urz¹-

dzenia grupy C dziel¹
siê na dwa rodzaje
(rys. 4):

■

urz¹dzenia, w któ-
rych doprowadze-
nie powietrza i od-
prowadzenie spalin
odbywa siê kon-
centrycznym prze-
wodem,

■

urz¹dzenia, w któ-
rych doprowadze-
nie powietrza i od-
prowadzenie spalin
odbywa siê dwoma
niezale¿nymi prze-
wodami.
W urz¹dzeniach ty-

pu C stosuje siê ró¿ne
sposoby doprowadza-
nia powietrza i odpro-
wadzania spalin:

■

doprowadzanie po-
wietrza do spala-
nia i odprowadza-
nie spalin przez
œcianê zewnêtrzn¹
w tym samym zakresie ciœnienia,

■

przy³¹czenie do systemu powietrzno-
spalinowego (z pojedynczym ci¹giem),
komin zbiorczy,

■

doprowadzenie powietrza do spalania
i odprowadzanie spalin przez dach
w tym samym zakresie ciœnienia,

■

przy³¹czenie do systemu powietrzno-
spalinowego (z podwójnym ci¹giem),
komin zbiorczy,

■

doprowadzenie powietrza do spalania
i odprowadzanie spalin na zewn¹trz
w ró¿nych zakresach ciœnienia,

■

doprowadzenie powietrza do spalania
i odprowadzenie spalin przez osobne
przewody powietrzno-spalinowe,

■

odprowadzenie spalin przez dach,
doprowadzenie powietrza do spalania
przez poddasze,

■

przy³¹czenie spalin do instalacji do ich
odprowadzenia, komin zbiorczy (pod-
ciœnienie), do-
prowadzenie po-
wietrza osobnym
przewodem.

Kot³y z zamkniêt¹
komor¹ spalania

Kot³y z zamkniê-

t¹ komor¹ spalania
nie pobieraj¹ po-
wietrza potrzebne-
go do spalania z po-
mieszczenia, w któ-
rym s¹ zainstalowa-
ne. Pobieraj¹ je
specjalnym przewo-
dem powietrznym
z

zewn¹trz po-

mieszczenia, a spaliny odprowadzane s¹
szczelnym przewodem spalinowym poza
budynek.

Najbardziej efektywnym energetycznie

systemem odprowadzania spalin z kot³ów
z zamkniêt¹ komor¹ spalania jest system
koncentryczny „rura w rurze”. System kon-
centryczny polega na tym, ¿e przewody
spalinowe i powietrzne usytuowane s¹
wspó³œrodkowo. Powietrze niezbêdne do
spalania pobierane jest rur¹ zewnêtrzn¹,
a spaliny odprowadzane s¹ rur¹ we-
wnêtrzn¹ (rys. 5). W takim przypadku
system powietrzno-spalinowy staje siê wy-
miennikiem ciep³a, w którym powietrze
p³yn¹ce w przeciwpr¹dzie ogrzewa siê, po-
woduj¹c jednoczeœnie och³odzenie spalin.

Urz¹dzenia z zamkniêt¹ komor¹ spala-

nia charakteryzuj¹ siê zwart¹ budow¹,
niewielkimi rozmiarami i hermetyczn¹
obudow¹; wyposa¿one s¹ w pe³n¹ auto-

Rys. 3 Urz¹dzenia typu C

Rys. 4 Podzia³ urz¹dzeñ grupy C

Rynek Instalacyjny

Lipiec/Sierpieñ 2002

54

NAUKA I TECHNIKA

Rys. 5 Schemat dzia³ania SPS w uk³adzie

koncentrycznym

Rys. 6 Schemat konstrukcyjny urz¹dzenia

z zamkniêt¹ komor¹ spalania

matykê wraz z systemem zabezpieczeñ
(rys. 6). Ca³y proces spalania w tym urz¹-
dzeniu jest wiêc odizolowany, przebiega
niezale¿nie od pomieszczenia, w którym
zamontowany jest kocio³. Najczêœciej kot-
³y tego typu wspó³pracuj¹ ze wspó³œrod-
kowym przewodem, sk³adaj¹cym siê
z dwóch rur o ró¿nych œrednicach. Wyró¿-
nia siê konstrukcje kot³ów z zamkniêt¹ ko-
mor¹ spalania, w których odprowadzanie
spalin i pobieranie powietrza mo¿e byæ
grawitacyjne – najczêœciej dla urz¹dzeñ
ma³ej mocy – lub wymuszone przez wen-
tylator – dla kot³ów o wiêkszych mocach
cieplnych. W kot³ach wyposa¿onych
w wentylator pobór powietrza pod³¹czony
jest do króæca ssawnego wentylatora,
a odprowadzanie spalin odbywa siê króæ-
cem t³ocznym. W zwi¹zku z tym w syste-
mie odprowadzania spalin zawsze wystê-
puje nadciœnienie, co stawia wymagania

zapewnienia szczelnoœci ci¹gu spalino-
wego.

Na polskim rynku rzadko wystêpuj¹

urz¹dzenia bez wentylatora – bardziej po-
pularne s¹ kot³y, nazywane kot³ami „tur-
bo”, w których zasysanie powietrza i od-
prowadzanie spalin wymuszane s¹ przez
wentylator. W wielu krajach (m.in. w Pol-
sce) na drodze do wdra¿ania tego typu
rozwi¹zañ przeszkod¹ by³y ustawy, normy
i przepisy. I tak np. istnia³y postanowie-
nia, które mówi³y, ¿e paleniska gazowe
nale¿y pod³¹czaæ do indywidualnego ko-
mina, co w przypadku budynków wielo-
rodzinnych staje siê praktycznie niemo¿-
liwe do zrealizowania.

Obecnie system SPS jest szeroko sto-

sowany w Niemczech, Austrii, Francji,
W³oszech, i Holandii. W Polsce dopiero
teraz – po nowelizacji Prawa budowlane-
go w 1997 r. – pojawi³a siê mo¿liwoœæ
zastosowania tak prostego rozwi¹zania,
jakim jest dla urz¹dzeñ ma³ej mocy wy-

prowadzenie przewodów powietrzno-spa-
linowych przez œcianê zewnêtrzn¹ budyn-
ku, jak równie¿ pod³¹czenie kilku urz¹-
dzeñ do jednego szybu kominowego.

System SPS jest mo¿liwy do zastoso-

wania w budownictwie jednorodzinnym,
a tak¿e w domach wielokondygnacyjnych.
Dziêki mo¿liwoœci systemu doprowadze-
nia powietrza stosowanego w uk³adach
SPS, mo¿na pod³¹czyæ nawet kilka kot³ów
do jednego przewodu spalinowego. IloϾ
palenisk, które mog¹ byæ pod³¹czone
w systemie SPS do jednego przewodu
spalinowego, zale¿y od ich mocy, wyso-
koœci oraz przekroju poprzecznego prze-
wodu spalinowego.

Stosowanie urz¹dzeñ grzewczych

z zamkniêt¹ komor¹ spalania wraz z SPS
poprawia w sposób znacz¹cy bezpieczeñ-
stwo u¿ytkowania gazu, eliminuj¹c mo¿-
liwoœæ zatrucia tlenkiem wêgla, a tak¿e
mo¿e mieæ wp³yw na poprawê zdrowia
mieszkañców dziêki eliminacji czynników
alergotwórczych. Dodatkowo urz¹dzenia
z zamkniêt¹ komor¹ spalania wyposa¿o-
ne w koncentryczny system odprowadza-
nia spalin i doprowadzania powietrza ma-
j¹ wp³yw na poprawê sprawnoœci energe-
tycznej urz¹dzeñ, która mo¿e wzrosn¹æ o
2-5%.

Na rys. 7 przedstawiono ró¿ne sposo-

by pod³¹czania gazowych urz¹dzeñ
grzewczych z zamkniêt¹ komor¹ spalania
do przewodów powietrzno-spalinowych.

Szerokie wprowadzenie urz¹dzeñ

z zamkniêt¹ komor¹ spalania napotyka
w naszym kraju na du¿e trudnoœci, gdy¿
nie ma odpowiednich uregulowañ praw-
nych w przepisach Prawa budowlanego,
dopuszczaj¹cych w sposób jednoznaczny
takie urz¹dzenia do powszechnego u¿yt-
ku. Instytut Górnictwa Naftowego i Ga-
zownictwa oraz Korporacja Kominiarzy
Polskich czyni¹ starania dotycz¹ce szyb-
kiego wprowadzenia stosownych zmian
w Prawie budowlanym, co da³oby szansê
na poprawê stanu bezpieczeñstwa eks-
ploatacji urz¹dzeñ grzewczych. Prowa-
dzone s¹ równie¿ prace nad wdro¿eniem
norm europejskich do polskiego systemu
normalizacji w zakresie systemów komi-
nowych. Z inicjatywy Korporacji Kominia-
rzy Polskich i przy aktywnym udziale pol-
skich producentów systemów komino-
wych wdro¿ono ju¿ Normê PN-EN 1443
Kominy. Wymagania ogólne.

Prowadzone s¹ dalsze intensywne pra-

ce nad wdra¿aniem kolejnych norm euro-
pejskich.

Kot³y kondensuj¹ce

Kot³y kondensuj¹ce, zwane tak¿e kot-

³ami kondensacyjnymi, s¹ to urz¹dzenia,
których wysok¹ sprawnoœæ energetyczn¹
uzyskuje siê g³ównie poprzez wykorzysta-
nie utajonego ciep³a spalin. W celu opty-
malnego wykorzystania ciep³a spalin, ich

a)

b)

c)

d)

e)

Rys. 7 Sposoby pod³¹czenia gazowych urz¹dzeñ grzewczych z zamkniêt¹ komor¹ spalania do

przewodów powietrzno-spalinowych

Rynek Instalacyjny

Lipiec/Sierpieñ 2002

55

NAUKA I TECHNIKA

temperatura na wylocie z kot³a powinna
byæ obni¿ona nawet do temperatury 20-
40°C. Dopóki temperatura gazów w kana-
³ach spalinowych kot³a jest wy¿sza od
temperatury punktu rosy, dopóty para
wodna zawarta w spalinach nie ulega
kondensacji. Nieskroplona para wodna
unosi ze sob¹ utajone ciep³o skraplania,
które stanowi ró¿nicê pomiêdzy ciep³em
spalania i wartoœci¹ opa³ow¹ spalanego
gazu.

Przy odpowiedniej konstrukcji wymien-

nika i dostatecznie niskiej temperaturze
wody powracaj¹cej z uk³adu grzewczego
i wp³ywaj¹cej do kot³a, mo¿na uzyskaæ
czêœciowe, a nawet prawie ca³kowite
wykroplenie pary wodnej ze spalin z rów-
noczesnym zwrotem utajonego ciep³a
skraplania, które jako u¿yteczne zostaje
przekazane wodzie. W ten sposób spraw-
noœæ cieplna kot³a, odniesiona do warto-
œci opa³owej paliwa mo¿e przekroczyæ
i przekracza 100%. Wynika to z relacji

kiedy kocio³ nie posiada odbioru kon-
densatu.
Schematy porównawcze bilansów

cieplnych kot³ów klasycznych i kot³ów
kondensuj¹cych przedstawiono na rys. 8.

Konstrukcja kot³ów kondensuj¹cych

ró¿ni siê od kot³ów konwencjonalnych,
przede wszystkim tym, ¿e powierzchnia
stosowanego w nich wymiennika ciep³a
jest dostosowana do ci¹g³ej pracy w wa-
runkach zawilgocenia. Wiêkszoœæ tych
urz¹dzeñ wyposa¿ona jest w dwa wy-
mienniki. Rozwi¹zania te stosowane s¹
najczêœciej w kot³ach o du¿ych mocach
cieplnych. Pierwszy z nich sch³adza spa-
liny, podobnie jak w kot³ach tradycyjnych,
powy¿ej punktu rosy.

Stosowane s¹ przy tym ró¿ne rozwi¹-

zania rozmieszczenia wymienników i ich
konstrukcji. Na rys. 9. przedstawiono
podstawowe rozwi¹zania budowy kot³ów
kondensacyjnych.

Na rys. 10 przedstawiono schemat

ideowy systemu odprowadzania spalin
z kot³a kondensuj¹cego wyposa¿onego
w neutralizator kondensatu.

Analizuj¹c nowe rozwi¹zania technicz-

ne domowych urz¹dzeñ grzewczych, za-
silanych olejem opa³owym lub gazem,
trzeba stwierdziæ, ¿e ich racjonalny rozwój
jest mo¿liwy jedynie wraz z rozwojem
techniki odprowadzania spalin.

1 – kocio³ kondensacyjny

z bezpoœrednim wodnym
wymiennikiem ciep³a,

2 – kocio³ kondensacyjny

z do³aczonym
wymiennikiem ciep³a,

3 – kocio³ kondensacyjny

ze zintegrowanym
wymiennikiem ciep³a,

4 – kocio³ kondensacyjny

z palnikiem pulsacyjnym

Rys. 9 Podstawowe rozwi¹zania konstrukcyjne kot³ów kondensacyjnych. 1 – kocio³, 2 – bezpoœredni

wymiennik ciep³a, 3 – urz¹dzenie zraszaj¹ce, 4 – zbiornik kondensatu, 5 – zasilanie
ogrzewania, 6 – powrót z ogrzewania, 7 – wylot spalin, 8 – odp³yw kondensatu,
9 – wlot powietrza na palnik, 10 – wentylator spalin, 11 – doprowadzenie gazu,
12 – pierwszy wymiennik ciep³a, 13 – drugi wymiennik ciep³a, 14 – palnik ze wstêpnym
mieszaniem, 15 – zintegrowany wymiennik ciep³a, 16 – t³umik drgañ, 17 – komora
spalania, 18 – poduszka gazowa, 19 – dmuchawa rozruchowa

ciep³a spalania do warto-
œci opa³owej, która dla
ró¿nych rodzajów gazów
wynosi ok. 1,09-1,13,
w tym dla gazów ziem-
nych ok. 1,1.
Sprawnoœæ kot³a konden-
sacyjnego nie jest sta³a
i zale¿y od temperatury
wody dop³ywaj¹cej do
kot³a, od niej bowiem za-
le¿y strumieñ masy skrap-
laj¹cej siê pary i iloœæ do-
datkowego ciep³a skrapla-
nia, które w u¿ytecznej
formie mo¿e byæ przeka-
zane wodzie. Ze wzglêdu

na nisk¹ temperaturê spalin wylotowych
oraz obudowê kot³a, strata wylotowa
zmniejszy³a siê z 11,5% do 5,5%, a stra-
ta do otoczenia z 2,5% do 0,5%, co da-
³o wzrost sprawnoœci z 86% do 105%.

W przeciwieñstwie do kot³ów kla-

sycznych, kot³y kondensuj¹ce musz¹ byæ
traktowane jako ca³oœæ, razem z instala-
cj¹ odprowadzania spalin i kondensa-
tu. Natomiast instalacja odprowadzania
spalin musi odpowiadaæ nowym wy-
mogom:

■

z uwagi na opadaj¹cy kondensat oraz
nadciœnienie system kominowy musi
byæ szczelny i odporny na kapilarne za-
sysanie kondensatu w miejscach styku
elementów d³ugoœciowych systemu,

■

odprowadzanie kondensatu musi byæ
tak wykonane i umiejscowione, aby
uniemo¿liwiæ przedostawanie siê kon-
densatu zarówno z przewodu spalino-
wego, jak i z przewodu ³¹cz¹cego ko-
cio³ z kominem; dotyczy to przypadku,

Rys. 10 Schemat ideowy systemu

odprowadzania spalin z kot³a
kondensuj¹cego wyposa¿onego
w neutralizator kondensatu

Rys. 8 Bilanse energetyczne kot³ów niskotemperaturowego

i kondensacyjnego

Rynek Instalacyjny

Lipiec/Sierpieñ 2002

56

NAUKA I TECHNIKA

kowe, a w uk³adach kogeneracyjnych
du¿ej mocy wykorzystuje siê silniki wyso-
koprê¿ne lub turbiny gazowe. Schemat
uk³adu turbogeneratora gazowego ze
wspomaganiem turbin¹ parow¹ i kot³em
przedstawiono na rys. 12.

Argumentem do stosowania uk³adów

kogeneracyjnych do produkcji energii sko-
jarzonej jest:

■

efektywne wykorzystanie energii pier-
wotnej na wiêksz¹ iloœæ energii wtór-
nej w porównaniu z tradycyjnymi tech-
nikami grzewczymi,

■

jednoczesna produkcja energii cieplnej
i elektrycznej,

■

minimalizacja strat energetycznych
zwi¹zanych z przesy³aniem energii,

■

³atwoœæ budowy uk³adów nawet na te-
renach gêsto zabudowanych,

■

obni¿enie emisji zanieczyszczeñ.
Uk³ady kogeneracyjne nie s¹ pozba-

wione wad. Do nich nale¿y g³oœna praca
silników i turbin oraz drgania uk³adu,
a tak¿e wysokie wymagania techniczne
dotycz¹ce systemów odprowadzania spa-
lin.

Argumenty przedstawione powy¿ej tra-

fi³y do projektantów i konstruktorów urz¹-
dzeñ grzewczych bez wiêkszych zastrze-

Rys. 11 Schemat ideowy typowego uk³adu kogeneracyjnego

Wspó³czesne techniki
odprowadzania spalin
z uk³adów kogeneracyjnych

Typowy uk³ad kogeneracyjny sk³ada siê

z silnika spalinowego lub turbiny, genera-
tora energii elektrycznej oraz uk³adu
odzyskania i magazynowania ciep³a.
Sprawnoœæ uk³adów kogeneracyjnych
w zale¿noœci od wielkoœci i konstrukcji
siêga nawet 85% w porównaniu ze
sprawnoœci¹ energetyczn¹ klasycznych
uk³adów grzewczych, których sprawnoœæ
nie przekracza 40%. Uk³ady kogeneracyj-
ne znajduj¹ zastosowanie do jednoczes-
nego zaopatrywania w energiê elektrycz-
na i ciepln¹:

■

obiektów szpitalnych,

■

banków i instytucji finansowych,

■

szkó³ i internatów,

■

hoteli i restauracji,

■

oœrodków sportowo-wypoczynkowych,

■

budynków u¿ytecznoœci publicznej.
Schemat ideowy typowego uk³adu ko-

generacyjnego przedstawiono na rys. 11.

Uk³ady kogeneracyjne ma³ej mocy (do

100 kW) oparte s¹ o silniki gazowe t³o-

Rys. 13 Schemat kompensatora drgañ

Rys. 15 Schemat wspó³pracy

uk³adu kogeneracyjnego
z systemem
odprowadzania spalin
z silnika

Rys. 12 Schemat uk³adu turbogeneratora gazowego ze wspomaganiem

turbin¹ parow¹ i kot³em

¿eñ, natomiast przed konstruktorami ko-
minów postawi³y nowe, dotychczas nie-
znane wymagania. Zagadnienia, które
nale¿y uwzglêdniæ przy projektowaniu ko-
minów to wysoka temperatura spalin, ich
du¿a prêdkoœæ, wysokie ciœnienie spalin.
I tak jednym z najwa¿niejszych zadañ do
rozwi¹zania sta³y siê: szczelnoœæ komina,
kompensacja wyd³u¿eñ termicznych, od-
pornoœæ na wysokie ciœnienie i tempera-
turê. Dodatkowo nale¿a³o równie¿ rozwi¹-
zaæ t³umienie drgañ i ha³asu przenoszo-
nych przez komin od pracuj¹cego urz¹-
dzenia oraz powsta³ych w wyniku tarcia
spalin o œcianê komina, spowodowane
wysok¹ prêdkoœci¹ ich wyp³ywu.

Na polskim rynku dzia³aj¹ ju¿ wyspe-

cjalizowane firmy produkuj¹ce pe³n¹ ga-
mê akcesoriów do systemów spalinowych
uk³adów kogeneracyjnych, takich jak:
kompensatory drgañ, t³umiki drgañ, odpo-
wiednie systemy mocowañ, przeznaczone
do urz¹dzeñ praktycznie ka¿dej mocy.

Rys. 14
Schemat
t³umika
drgañ

t³umik gazów

wylotowych i komin

wlot powietrza

sprzêg³o

para
procesowa

para
z kot³a

turbina parowa

generator

turbina gazowa

kocio³ odzysknicowy

para procesowa lub turbinowa

palniki

dopalania gazowego

Rynek Instalacyjny

Lipiec/Sierpieñ 2002

57

NAUKA I TECHNIKA

Schemat kompensatora drgañ pokazano
na rys. 13, a schemat t³umika drgañ
przedstawiono na rys. 14.

Rys. 15 przedstawia schemat wspó³-

pracy uk³adu kogeneracyjnego z syste-
mem odprowadzania spalin z silnika.

Kolejnym problemem do rozwi¹zania

jest dobór gruboœci œciany komina lub te¿
znalezienie zabezpieczeñ przeciwdzia³aj¹-
cych wysokiemu nadciœnieniu lub podciœ-
nieniu panuj¹cym w kominie. Mo¿na tu
przyj¹æ, ¿e w tzw. technice kominowej
„z³ota zasada doboru gruboœci œcianki ko-
mina”, opracowana we francuskiej firmie
Beirens mówi¹ca, ¿e „gruboœæ œcianki ko-
mina nie mo¿e byæ mniejsza ni¿ 1/500 je-
go œrednicy”, jest zasad¹ prawid³ow¹,
niemniej jednak dla kominów o wiêkszych
œrednicach konieczne sta³o siê znalezienie
rozwi¹zañ konstrukcyjnych stabilizuj¹-
cych œciany komina i chroni¹cych je przed
odkszta³ceniami.

Innym bardzo wa¿nym zagadnieniem

do rozwi¹zania w kominach odprowadza-
j¹cych spaliny z silników i turbin jest
problem ich zabezpieczeñ przed dopala-
niem siê gazów w czopuchu lub w komi-
nie oraz przed zassaniem powietrza do sil-
nika. Wyspecjalizowane firmy kominowe
rozwi¹za³y ten problem, konstruuj¹c sze-
reg odpowiednich zabezpieczeñ.

S¹ to ró¿nego rodzaju klapy zamykaj¹-

ce i otwieraj¹ce siê w zale¿noœci od przez-
naczenia i miejsca zamontowania, w wy-
niku dzia³ania niekorzystnych zjawisk.
W przypadku powstania podciœnienia
w czopuchu zestaw klap zamykaj¹cych
siê chroni komin przed zassaniem powiet-
rza i tym samym uniemo¿liwia nap³yw po-
wietrza przez komin do silnika.

W przypadku dopalania siê gazu

w czopuchu lub w kominie, klapy miêdzy
kominem i generatorem zamykaj¹ siê po
przekroczeniu granicznego ciœnienia.
W tym czasie klapy w kominie pozostaj¹
otwarte, pozwalaj¹c na swobodne rozprê-
¿enie siê gazów spalinowych.

Literatura:

1. PN-89/B-10425 Przewody dymowe, spali-

nowe i wentylacyjne murowane z ceg³y. Wy-
magania techniczne i badania przy odbio-
rze.

2. PN-64/B-03004 Kominy murowane i ¿elbe-

towe. Obliczenia statyczne i projektowanie.

3. Pr PN EN 1443 Kominy. Wymagania

ogólne.

4. Rozporz¹dzenie Ministra Gospodarki Prze-

strzennej i Budownictwa z dnia 14.12.1994
z póŸniejszymi zmianami, w sprawie warun-
ków technicznych jakim powinny odpowia-

daæ budynki i ich usytuowanie, Dziennik
Ustaw nr 10.

5.

Prawo budowlane, Ustawa z

dnia

7.07.1994 – z póŸniejszymi zmianami.

6. Poradnik Ogrzewanie + Klimatyzacja, Reck-

nagel, Srenger, Hönmann, Schramek EWFE
Polonia, Gdañsk 1994.

7. Warunki techniczne wykonania i odbioru

kot³owni na paliwa gazowe i olejowe, Pol-
ska Korporacja Techniki Sanitarnej Grzew-
czej, Gazowej i Klimatyzacji, Warszawa
1995.

8.

Podrêcznik Ogrzewania i

Wentylacji,

Rietschel Arkady Warszawa 1963.

9. Abgasanlagen. Abgasführung von Feuer-

stätten und Brennwertgeräten, Posterieder
Erwin Schlee, Schlee Georg, Stuttgart,
Gentner 1992.

10. Kot³y gazowe centralnego ogrzewania,

wodne niskotemperaturowe, Czes³aw Ko-
walski, WNT Warszawa 1992.

11. Materia³y informacyjne firmy Raab, Te-

dom, H. Cegielski.

Prenumerata Rynku Instalacyjnego:
Piotr Wawer
tel. [phone]
[e-mail]
www.rynekinstalacyjny.com.pl