EKO KOMIN 2006 KIERUNKI POPRAWY BEZPIECZEŃSTWA W BUDOWNICTWIE W CELU ELIMINACJI ZAGROŻEŃ ZATRUCIEM TLENKIEM WĘGLA Zbigniew A. Tałach Instytut Nafty i Gazu w Krakowie Andrzej Strugała, Grzegorz Czerski Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Gaz ziemny uważany jest za najbardziej ekologiczne paliwo kopalne, a jednocześnie najwygodniejsze w transporcie, dystrybucji i użytkowaniu. W Polsce jest ponad 11 mln. odbiorców paliw gazowych, z czego 6,5 mln to odbiorcy gazu ziemnego a 4,5 mln to odbiorcy gazów węglowodorowych skroplonych propan-butan. Niestety w budynkach mieszkalnych wyposażonych w urządzenia gazowe, dochodzi często do licznych wypadków zatruć tlenkiem węgla, w tym również śmiertelnych. Rokrocznie zatruciu ulega kilka tysięcy osób, z czego kilkaset osób ze skutkiem śmiertelnym. Wypadki zatruć występują szczególnie często w sezonie grzewczym wskutek: eksploatowania urządzeń gazowych starego typu, niewłaściwej wentylacji lub nieprawidłowego funkcjonowania systemu odprowadzania spalin. Ostatni sezon grzewczy 2005/2006 znów przyniósł liczne ofiary zatruć tlenkiem węgla, dlatego też zjawisko to należy uznać w Polsce jako problem o charakterze społecznym niosący za sobą wiele tragedii ludzkich. Największa ilość wypadków ma miejsce w wielokondygnacyjnych budynkach mieszkalnych wyposażonych w gazowe grzejniki wody przepływowej (popularne piecyki łazienkowe). W ostatnich latach problem ten narasta w związku z prowadzonymi działaniami termomodernizacyjnymi w budownictwie mieszkaniowym, obejmującymi m. in. wymianę stolarki okiennej na szczelną, co powoduje ograniczenie napływu powietrza do pomieszczeń z urządzeniami gazowymi, koniecznego do prawidłowego spalania. Istotą wentylacji jest m.in. doprowadzenie powietrza do spalania. Kluczowe znaczenie ma zapewnienie odpowiedniego bezpośredniego napływu powietrza do mieszkania przez otwory konstrukcyjne budynku (najczęściej okna zewnętrzne). Dotychczas zakładano, że napływ powietrza przez przegrody zewnętrzne jest wystarczający, podczas gdy wytwarzane dzisiaj okna charakteryzują się bardzo małym współczynnikiem infiltracji powietrza. Według przepisów współczynnik przenikania powietrza dla okien nie powinien być mniejszy niż 0,3 m 3 /(m h dapa 2/3 ) z tym, że szczelność taka jest zbyt duża i nie gwarantuje dostatecznej ilości powietrza potrzebnej do zapewnienia bezpiecznego, zupełnego spalania w urządzeniach gazowych [1]. Wskutek tego ograniczenia dochodzi do częstych przypadków niedoboru tlenu potrzebnego dla prawidłowego spalania gazu w domowych urządzeniach grzewczych, co może być też powodem zakłóceń w pracy układu odprowadzania spalin. Konsekwencją takiej sytuacji jest wzrost liczby wypad- 87
ków zarówno spowodowanych zatruciem CO jak i drastycznym ograniczeniem koncentracji tlenu w pomieszczeniach z tradycyjnymi grzejnikami wody przepływowej. Należy też podkreślić, że długotrwałe przebywanie osób w pomieszczeniach, w których występuje niedobór tlenu i zwiększone stężenie CO, wywiera generalnie negatywny wpływ na stan ich zdrowia. Według [2] oddziaływanie niskich stężeń CO w długim okresie czasu jest nawet bardziej szkodliwe niż krótkotrwałe przebywanie człowieka w pomieszczeniach z wysoką zawartością tlenku węgla. Dopuszczalne stężenie tlenku węgla w pomieszczeniach mieszkalnych wynosi 10 mg/m 3 dla czasu ekspozycji 30 minut i 3 mg/m 3 dla 24 h ekspozycji, czyli odpowiednio 0,008% obj. i 0,0027% obj. [3]. Należy podkreślić, iż nawet sprawnie funkcjonujące urządzenia gazowe z otwartą komorą spalania mogą powodować przekroczenie dopuszczalnego stężenia tlenku węgla jak i koncentracji tlenu w atmosferze pomieszczeń mieszkalnych [4]. Toksyczny tlenek węgla występuje w atmosferze pomieszczenia mieszkalnego, kiedy z urządzenia gazowego napływają do niego spaliny zawierające CO. Tlenek węgla powstaje w wyniku niezupełnego spalania (niedostateczny napływ powietrza do spalania lub niesprawne urządzenie gazowe). Podczas jego wdychania jest on wchłaniany przez płuca do krwiobiegu, gdzie wiąże się trwale z hemoglobiną tworząc tzw. karboksyhemoglobinę (COHb) a przez to blokując dostęp tlenu do krwi. Tlenek węgla jest bardzo niebezpieczny ze względu na swoje właściwości: jest gazem bezbarwnym i bezwonnym, czyli trudnym do wykrycia, ma zbliżoną gęstość do powietrza oraz łatwo się z nim miesza, ponadto aż 240 razy łatwiej wiąże się z krwią niż tlen. Stopień zatrucia zależny jest od: stężenia CO w powietrzu, czasu działania i aktywności jak również wieku i stanu zdrowia osoby. Tlenek węgla uszkadza w pierwszym rzędzie narządy i tkanki najbardziej wrażliwe na niedotlenienie, tj. układ sercowo-naczyniowy i ośrodkowy układ nerwowy [2]. Już bardzo niskie stężenia stanowią zagrożenie dla życia i zdrowia mieszkańców. Oprócz zagrożenia zatruciem toksycznym tlenkiem węgla w pomieszczeniach wyposażonych w urządzenia gazowe, niebezpieczeństwo dla mieszkańców stwarza również wspomniany wcześniej spadek koncentracji tlenu, który jest powodowany: zużywaniem go w procesie spalania, jak też ewentualnym napływem spalin do pomieszczenia. Jako tzw. śmiertelne stężenie tlenu przyjmuje się poziom 16% [4], należy jednak podkreślić, iż podobnie jak w przypadku CO najbardziej narażone są osoby starsze, chorzy lub dzieci, a do utraty przytomności i śmierci może dojść przy wyższych już wartościach tego stężenia. Bardzo ważnym elementem gwarantującym bezpieczeństwo użytkownikom urządzeń gazowych jest prawidłowe funkcjonowanie układu odprowadzania spalin na zewnątrz budynku. Długotrwałe ograniczenia wielkości lub nawet zaniku ciągu mogą wynikać z niedrożności kanałów spalinowych, ich wychłodzenia, nieodpowiedniego napływu powietrza do pomieszczenia, itp. Krótkotrwałe zaniki ciągu a nawet jego odwrócenie mogą być spowodowane silnym wiatrem oraz mieć miejsce podczas początkowej fazy działania urządzenia gazowego do czasu podgrzania kanału spalinowego i wytworzenia stabilnego ciągu. Na wielkość stwarzanego zagrożenia mają wpływ różne czynniki: - moc urządzenia gazowego, - kubatura pomieszczenia w którym urządzenie się znajduje, - wielkość przepływu powietrza przez pomieszczenie (wentylacja), - sprawność techniczna urządzenia (zawartość CO w spalinach), - funkcjonowanie układu odprowadzania spalin. Wszystkie spośród wymienionych czynników odgrywają istotną rolę, przy czym zawsze najważniejsze znaczenie dla bezpieczeństwa mieszkańców ma prawidłowe funkcjonowanie układu odprowadzania spalin. Według [5] największy wpływ na potencjalne stężenie tlenku węgla w pomieszczeniu przy napływie do niego spalin ma jego kubatura. Należy tu wyraźnie podkreślić, że w warunkach rzeczywistych istotna jest tzw. objętość gazowa pomieszczenia (kubatura pomniejszona o objętość wyposażenia znajdującego się w danym pomieszczeniu). Kierunki poprawy bezpieczeństwa w budownictwie Do doraźnych sposobów poprawy bezpieczeństwa użytkowników urządzeń gazowych zainstalowanych w pomieszczeniach mieszkalnych zaliczyć można: - zapewnienie odpowiedniego napływu powietrza poprzez zastosowanie mikrowentylacji, nawietrzników lub nawiewników, 88 EKO KOMIN 2006
- instalowanie czujników wykrywających obecność CO w pomieszczeniu, w tym również połączonych z systemami odcinającymi dopływ gazu do instalacji, - stosowanie nasad kominowych poprawiających siłę ciągu i chroniących przed niekorzystnym oddziaływaniem wiatru na kanały wentylacyjne i spalinowe, - wspomaganie siły ciągu grawitacyjnego w okresach jego zmniejszenia lub zaniku, - zabezpieczenia zapobiegające cofaniu spalin zamontowane w urządzeniach gazowych chroniące przed napływem spalin do pomieszczenia, - okresowe kontrole instalacji gazowej oraz układów wentylacyjnych i spalinowych, w tym sprawdzanie sprawności technicznej urządzenia gazowego (zawartość CO w spalinach) oraz wielkości napływu powietrza do całego mieszkania jak też do pomieszczeń w których są zamontowane urządzenia gazowe, - szerzenie wiedzy na temat funkcjonowania urządzeń gazowych i związanych z tym zagrożeń wśród ich użytkowników. Radykalną metodą eliminacji zatruć tlenkiem węgla jest wprowadzenie nowej technologii grzewczej czyli: - wymiana urządzeń typu B z otwartą komorą spalania na urządzenia z zamkniętą komorą spalania (typu C). Jak już wcześniej wspomniano bardzo istotnym zagadnieniem jest dostarczenie odpowiedniej ilości powietrza do procesu spalania w urządzeniu gazowym. Stosowana dość szeroko w oknach mikrowentylacja ma szereg wad: m. in. strumień powietrza jest niezidentyfikowany i niekontrolowany czasami zbyt duży a czasami za mały. Poza tym wymaga ona świadomej obsługi przez użytkowników, co sprawia, że często nie jest wykorzystywana w sposób prawidłowy, głównie z powodu chęci ograniczenia strat ciepła i hałasu przez mieszkańców. Dlatego też dużo skuteczniejszym rozwiązaniem jest montownie nawiewników umieszczanych najczęściej w górnej części okna. W nowoczesnych nawiewnikach ilość przepływającego powietrza jest regulowana automatycznie. W tym celu wykorzystuje się sterowanie różnicą ciśnień, wysokością temperatury lub poziomem wilgotności (higrosterowane). Dość prostym, skutecznym i w miarę tanim sposobem ochrony jest zastosowanie czujników tlenku węgla w pomieszczeniach z urządzeniami gazowymi. W najprostszych przypadkach jest to urządzenie sygnalizujące wizualnie i dźwiękowo obecność toksycznego CO w pomieszczeniu. W bardziej zaawansowanych systemach, zdecydowanie droższych i wymagających dozoru, czujniki CO stosowane są zazwyczaj w połączeniu z metanomierzami. W sytuacji kiedy wykryją one obecność CO czy też metanu, układ oprócz sygnalizacji tego faktu odcina dopływ gazu. Zabezpieczanie to jednak nie chroni przed spadkiem koncentracji tlenu w pomieszczaniu. W naszym kraju powszechnie stosowane są nasady kominowe nakładane na wyloty kanałów spalinowych i wentylacyjnych. Istnieją różnego rodzaju typy nasad tj.: stałe, samonastawne, obrotowe oraz wykorzystujące dodatkowo promieniowanie słoneczne nasady termodynamiczne. Chronią one przede wszystkim osłonę komina przed niekorzystnym działaniem wiatru a do wspomagania siły ciągu wykorzystują zwykle siły natury (najczęściej wiatr). Te proste urządzenia z reguły korzystnie wpływają na pracę układów wentylacji i odprowadzania spalin, choć trudno jest ocenić ich realny wpływ na wielkość ciągu. Skutecznym sposobem uniknięcia ograniczenia siły lub odwrócenia kierunku ciągu w kanałach wentylacyjnych jest zastosowanie wentylacji hybrydowej. Nowoczesne urządzenia gazowe powinny być wyposażone w zabezpieczenia przed zanikiem ciągu, które w razie jego ustania odcinają dopływ paliwa do palnika. Czas do zamknięcia dopływu paliwa zawiera się w przedziale 30-240 s od chwili ustania ciągu. Dolna granica zapobiega wyłączeniu urządzenia w przypadkach krótkotrwałego, niegroźnego zaniku ciągu spowodowanego np. podmuchami wiatru. Oprócz uwarunkowań technicznych najtrudniejszym do przewidzenia jest tzw. czynnik ludzki. Często zdarza się, że układy wentylacji i odprowadzania spalin są zaprojektowane i wykonane prawidłowo, urządzenia gazowe są sprawne, to jednak są one niewłaściwie eksploatowane. Wynika to z braku podstawowej wiedzy użytkowników odnośnie działania tych zapewniających im bezpieczeństwo układów i urządzeń gazowych. Szerzenie podstawowej wiedzy odnośnie tej tematyki np. przez media czy w formie ulotek dostarczanych przez dystrybutorów paliw gazowych, wydaje się jedną z koniecznych dróg ograniczających przypadki zatruć. Pozostaje jednak otwartym pytanie na ile jest skuteczne podawanie w mediach doniesień o wypadkach zatruć podczas kolejnych sezonów grzewczych, bez odpowiednich komentarzy i objaśnień. EKO KOMIN 2006 89
Urządzenia gazowe z zamkniętą komora spalania wraz z systemami kominowymi W Polsce jak dotychczas w pomieszczeniach mieszkalnych powszechnie użytkowane są urządzenia gazowe typu B z otwartą komorą spalania. Ich praca może wywierać istotny wpływ na skład atmosfery gazowej pomieszczeń, w których się znajdują. Natomiast w krajach Europy Zachodniej już od wielu lat są propagowane i szeroko stosowane urządzenia gazowe z zamkniętą komorą spalania wraz z nowoczesnymi systemami kominowymi ze względu na ich zaawansowanie techniczne, wysoką efektywność energetyczną oraz bezpieczeństwo i komfort użytkowania. Zastosowanie urządzeń gazowych z zamkniętą komorą spalania jest najskuteczniejszą metodą eliminacji ryzyka przedostania się produktów spalania (mogących zawierać toksyczny tlenek węgla) z urządzenia gazowego do pomieszczenia mieszkalnego. Jednocześnie do takiego urządzenia przez przewód powietrzno-spalinowy dostarczana jest odpowiednia ilość powietrza do spalania, co istotnie ogranicza ryzyko spadku koncentracji tlenu w pomieszczeniu a jednocześnie obniża ilość powietrza wymaganą dla prawidłowej wentylacji mieszkania i związane z tym straty ciepła. Oprócz poprawy bezpieczeństwa i warunków zdrowotnych mieszkańców (w tym także eliminacji czynników alergotwórczych) bardzo istotny jest fakt, iż nowoczesne urządzenia tego typu charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną (wstępne podgrzewanie powietrza w przewodzie powietrzno-spalinowym, wysoko sprawne wymienniki ciepła, dostosowanie ilości pobieranej wody do potrzeb użytkownika). Skutkuje to znacznym obniżeniem zużycia gazu co korzystnie wpływa na koszty eksploatacji oraz efekty ekologiczne (mniejsza emisja spalin do atmosfery). Ponadto dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest możliwość wykorzystania gazu w budynkach, w których z uwagi na istniejące rozwiązania układów wentylacyjnych oraz odprowadzania spalin w świetle obowiązujących przepisów nie jest dopuszczalne stosowanie grzejników wody z otwartą komorą spalania. Zainstalowanie urządzeń grzewczych z zamkniętą komorą spalania wiąże się koniecznością zastosowania nowoczesnych systemów kominowych. Stosowane dotychczas układy spalinowe w urządzeniach typu B były przeznaczone wyłącznie do odprowadzania spalin na zewnątrz, podczas gdy obecne systemy służą również do dostarczania powietrza do spalania, odzysku ciepła ze spalin i wykorzystywania go do podgrzewania powietrza. Takie systemy kominowe opracowane specjalnie dla urządzeń gazowych z zamkniętą komorą spalania nazywane są Systemami Powietrzno-Spalinowymi (w skrócie SPS). Odprowadzanie spalin na zewnątrz może odbywać się również bezpośrednio przez ścianę budynku z tym, że przepisy ograniczają maksymalną moc urządzeń do 21 kw dla domów jednorodzinnych wolnostojących oraz do 5 kw dla pozostałych budynków, przy czym w obu przypadkach wylot spalin powinien znajdować się co najmniej 0,5 m od krawędzi okien, gzymsów itp. Systemy powietrzno-spalinowe możliwe są do zastosowania zarówno w budownictwie jednorodzinnym jak i budynkach wielokondygnacyjnych. W przypadku domów jednorodzinnych najczęściej stosuje się pojedynczy przewód powietrzno-spalinowy, natomiast w budynkach wielokondygnacyjnych możliwe jest podłączenie kilku urządzeń gazowych do zbiorczego przewodu spalinowego (rys. 1). Ilość palenisk podłączonych do jednego przewodu spalinowego zależy od mocy urządzenia oraz wysokości i przekroju poprzecznego przewodu spalinowego. Obecnie domy jednorodzinne budowane są najczęściej bez piwnic, często jako parterowe i nie ma w nich specjalnie wydzielonych miejsc na kotłownie. Podobna sytuacja ma miejsce w budownictwie wielorodzinnym, co powoduje, że urządzenia grzewcze instalowane są najczęściej w małych pomieszczeniach technicznych, kuchniach lub łazienkach. Ponadto w domach parterowych występuje dodatkowy problem z kominem: jest on krótki, a przez to może nie wytworzyć odpowiedniego ciągu do odprowadzania spalin z urządzenia grzewczego typu B. Według obecnego stanu techniki, optymalnym rozwiązaniem wydaje się zastosowanie urządzeń z zamkniętą komorą spalania, które daje najlepszą gwarancję eliminacji zatruć tlenkiem węgla. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie ma konieczności budowy komina w budynkach jednorodzinnych, co Rys. 1. Zbiorczy system powietrzno-spalinowy [7] 90 EKO KOMIN 2006
obniża koszty budowy domów (nie trzeba bowiem kupować układów kominowych i płacić za ich zamontowanie, a wykonanie otworu w ścianie zewnętrznej do przeprowadzenia przewodu powietrznospalinowego to koszt symboliczny). Z kolei w budynkach wielokondygnacyjnych można zastosować zbiorcze systemy powietrzno spalinowe. Ze względu na sposób doprowadzania powietrza do spalania i odprowadzania spalin na zewnątrz, urządzenia typu C z zamkniętą komorą spalania podzielić można na dwa główne rodzaje (rys. 2): - urządzenia w których doprowadzenie powietrza i odprowadzeniem spalin odbywa się koncentrycznym przewodem, - urządzenia, w których doprowadzenie powietrza i odprowadzanie spalin odbywa się dwoma niezależnymi przewodami. W urządzeniach typu C stosuje się różnorodne rozwiązania doprowadzenia powietrza i odprowadzania spalin: - doprowadzanie powietrza do spalania i odprowadzanie spalin przez ścianę zewnętrzną w tym samym zakresie ciśnień, Rys. 2. Sposoby doprowadzania powietrza do spalania i odprowadzania spalin do urządzeń typu C [6] - przyłączenie do systemu powietrzno-spalinowego (z pojedynczym ciągiem), komin zbiorczy, - doprowadzenie powietrza do spalania i odprowadzanie spalin przez dach w tym samym zakresie ciśnień, - przyłączenie do systemu powietrzno-spalinowego (z podwójnym ciągiem), komin zbiorczy, - doprowadzenie powietrza do spalania i odprowadzanie spalin na zewnątrz w różnych zakresach ciśnień, - doprowadzenie powietrza do spalania i odprowadzenie spalin przez osobne przewody powietrzno-spalinowe, - odprowadzenie spalin przez dach, doprowadzenie powietrza do spalania przez poddasze, - przyłączenie spalin do instalacji do ich odprowadzenia, komin zbiorczy (podciśnienie), doprowadzenie powietrza osobnym przewodem. Różnorodne sposoby podłączenia gazowych urządzeń grzewczych z zamkniętą komorą spalania do przewodów powietrzno spalinowych przedstawiono na rys. 3. Rys. 3. Sposoby podłączania gazowych urządzeń grzewczych z zamkniętą komorą spalania do przewodów powietrzno-spalinowych [6] EKO KOMIN 2006 91
Najbardziej efektywnym energetycznie systemem odprowadzania spalin z kotłów z zamkniętą komorą spalania jest system koncentryczny rura w rurze, w którym przewody spalinowe i powietrzne usytuowane są współśrodkowo. Powietrze do spalania pobierane jest rurą zewnętrzną, natomiast spaliny odprowadzane są rurą wewnętrzną (rys. 4). W takim przypadku system powietrzno-spalinowy staje się przeponowym wymiennikiem ciepła (rekuperatorem), w którym płynące do urządzenia powietrze w przeciwprądzie do spalin odbiera od nich ciepło. Stosowanie koncentrycznych przewodów poprawia sprawność urządzeń grzewczych od 2 do 5% [7]. Zbiorcze przewody powietrzno-spalinowe (rys. 1) charakteryzują się zazwyczaj wyższą efektywnością energetyczną od pojedynczych, ponieważ im dłuższy przewód tym większy czas wymiany ciepła, a co za tym idzie wyższa temperatura powietrza do spalania, co wpływa na zwiększenie sprawności urządzeń grzewczych. W takim układzie każde urządzenie gazowe ma różną efektywność energetyczną, a urządzenie znajdujące się na najniższym poziomie będzie się odznaczało najwyższą efektywnością energetyczną ze względu na najwyższą temperaturę powietrza dolatującego do komory spalania. Do obliczania efektywności energetycznej systemów powietrznospalinowych najczęściej używa się równań kryterialnych dotyczących wymiany ciepła: A B Nu = C Re Pr (1) Rys. 4. Schemat gdzie: działania koncentrycznego Nu liczba Nuselta, systemu spalinowego Re liczba Reynoldsa, rura w rurze [6] Pr liczba Prantla, C współczynnik zależny od rodzaju gazu, A, B wykładniki potęgowe. W przypadku przepływu w rurze czynnika o małej lepkości (gazu) dla liczby Re > 2100 współczynniki przyjmują wartości: C = 0,023 A = 0,8 B = 0,4 W systemach powietrzno-spalinowych traktowanych jako wymienniki ciepła wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła od strony powietrza i spalin można dokonać za pomocą uproszczonych wzorów Schacka (2), a uzyskiwane wyniki są zgodne z wartościami rzeczywistymi. 0,75 w0 α = ϕ 0,25 d gdzie: w 0 prędkość gazu w temperaturze 0 C i pod ciśnieniem 760 mmhg, m/s, ϕ funkcja Schacka, d średnica rury, m. Wartość funkcji Schacka dla przepływu burzliwego gazów w rurach przybiera następujące postaci: t ϕ = 3,55 + 0,168 dla powietrza 100 t ϕ = 3,6 + 0,22 dla spalin 100 gdzie: t temperatura, C. (2) (3) (4) 92 EKO KOMIN 2006
Współczynnik przenikania ciepła dla tego systemu można wyznaczyć za pomocą następującego równania: 1 1 s 1 = + + k α1 λ α 2 (5) gdzie: k współczynnik przenikania ciepła, W/(m 2 K) s grubość rury, m, λ współczynnik przewodności rury, W/(m K), α 1 i α 2 współczynnik wnikania ciepła od strony powietrza i spalin, W/(m 2 K). Należy zwrócić uwagę, że nowoczesne urządzenia gazowe z zamkniętą komorą spalania charakteryzują się zwartą budową, niewielkimi rozmiarami i hermetyczną obudową. Jednocześnie urządzenia te wyposażone są w automatykę wraz z systemami zabezpieczeń. Urządzenia takie można zamontować wśród mebli, w zamkniętej szafie lub w pomieszczeniu o małej kubaturze, gdzie urządzenie typu B nie mogłoby być stosowane. Możliwość stosowania odprowadzania spalin przez ścianę budynku powoduje, że urządzenia te można zastosować bez konieczności budowy komina. Dla kotłów z zamkniętą komorą spalania wyróżnia się konstrukcje, w których odprowadzanie spalin i pobieranie powietrza może być grawitacyjne (zwykle dla urządzeń o małej mocy) lub najczęściej wymuszone przez wentylator. W kotłach wyposażonych w wentylator pobór powietrza prowadzony jest poprzez króciec ssawny wentylatora, a odprowadzanie spalin odbywa się króćcem tłocznym (rys. 4). W związku z tym w takim systemie odprowadzania spalin zawsze występuje nadciśnienie, co stawia wymagania odnośnie zapewnienia odpowiedniej szczelności przewodu spalinowego. W Polsce bardzo rzadko występują urządzenia z obiegiem grawitacyjnym, a najbardziej popularne są tzw. urządzenia turbo wyposażone w wentylator. Coraz częściej stosuje się kotły gazowe dwufunkcyjne, które są wykorzystywane w systemach centralnego ogrzewania oraz do wytwarzania ciepłej wody użytkowej. Do grupy urządzeń gazowych z zamknięta komorą spalania należą również kotły kondensacyjne. Urządzenia te charakteryzują się wysoką sprawnością dochodzącą nawet do stu kilku procent uzyskiwaną dzięki odzyskowi ciepła skraplania pary wodnej zawartej w spalinach. Przy odpowiedniej konstrukcji wymiennika ciepła i dostatecznie niskiej temperaturze wody powracającej z układu grzewczego i wpływającej do kotła uzyskuje się częściowe, a nawet prawie całkowite wykroplenie pary wodnej ze spalin. Dzięki temu sprawność kotła odniesiona do wartości opałowej przekracza 100%, co wynika z relacji ciepła spalania do wartości opałowej, która dla różnych rodzajów gazów wynosi ok. 1,09 1,13 (dla gazu ziemnego wysokometanowego ok. 1,11). Sprawność kotła kondensacyjnego nie jest stała i zależy od temperatury wody dopływającej do kotła (im niższa tym lepiej), od niej bowiem zależy strumień masy skraplającej się pary ze spalin. Dlatego też wspomnianą wyżej wysoką efektywność energetyczną dla tego typu urządzeń uzyskuje się jedynie w niskotemperaturowych instalacjach grzewczych. Zastosowanie kotłów kondensacyjnych w Polsce jest jednak ciągle bardzo ograniczone, głównie ze względu na ich bardzo wysoką cenę i związaną z tym nieopłacalność takiej inwestycji, a także pewne ograniczenia natury technicznej (np. konieczność usuwania kondensatu). Podsumowanie Według autorów zastosowanie urządzeń gazowych z zamkniętą komorą spalania wraz z nowoczesnymi systemami kominowymi to najlepszy kierunek poprawy bezpieczeństwa w budownictwie w celu eliminacji zagrożeń zatruciem tlenkiem węgla. Wprowadzenie na szerszą skalę tego typu urządzeń gazowych wraz z systemami powietrzno-spalinowymi napotyka jednak w naszym kraju na trudności. Jedną z podstawowych barier jest wysoki koszt instalacji tego typu systemów. Kolejnym problemem jest dostosowanie układów powietrzno-spalinowych dla potrzeb powszechnego w naszym kraju budownictwa wielokondygnacyjnego. Pomimo to uważamy za celowe szerokie propagowanie tego rozwiązania wśród inwestorów i mieszkańców, poprzez przedstawienie jego aspektów technicznych (w tym podkreślenia wpływu na poprawę bezpieczeństwa) a także analizy ekonomicznej (w tym wzrost opłacalności związany z mniejszymi kosztami eksploatacyjnymi oraz czas zwrotu nakładów). Koszty instalacji takich systemów są stosunkowo niskie w nowo budowanych budynkach, natomiast nieco większe w przypadku istniejących budynków (wymiana urządzeń i związana z tym adaptacja systemu spalinowego). Przy dzisiejszych cenach gazu rozpatrując jedynie aspekty finansowe należy EKO KOMIN 2006 93
uznać, że kotły kondensacyjne są na polskie warunki jeszcze ciągle zbyt drogim rozwiązaniem. Należy tu wyraźnie podkreślić, że szersze stosowanie urządzeń gazowych wraz z nowoczesnymi systemami kominowymi będzie miało istotny wpływ na ograniczenie liczby wypadków zatruć produktami spalania. Praca została przygotowana w ramach tematów statutowych INiG Kraków oraz AGH 11.11.210 Literatura: [1] Nantka M. B., Relacje miedzy szczelnością okien a realizacją zadań tradycyjnej wentylacji budynków wielorodzinnych, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 1 i 2/2004, s. 21-24 i s. 16-20. [2] Pach J., Targosz D., Aktualne problemy diagnostyki, leczenia i orzecznictwa zatruć tlenkiem węgla, Sympozjum nt.: Techniczne, medyczne i prawne aspekty bezpieczeństwa użytkowników pomieszczeń z urządzeniami gazowymi w budynkach mieszkalnych, AGH Kraków 2003, s. 27-45. [3] Oparczyk G., Konieczyński J., Tlenek węgla w pomieszczeniach jako efekt eksploatacji kuchni gazowych, Problemy jakości powietrza wewnętrznego w Polsce 2001, Wydawnictwa Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002, s. 251-258. [4] Hopkowicz M., Mikołajewski J., Czadowe igraszki ze śmiercią, Rynek Instalacyjny, 7 i 8/2003 s. 9-13. [5] Czerski G., Ocena zagrożeń zatruć tlenkiem węgla użytkowników urządzeń gazowych w oparciu o bilans masowy pomieszczenia, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 11, 2005, s. 2-4. [6] Tałach Z. A, Budzynowski J. Współczesne techniki odprowadzania spalin z urządzeń gazowych i układów kogeneracyjnych, Materiały szkoleniowe dla Konfederacji Kominiarzy Polskich, Instytut Nafty i Gazu w Krakowie, s 55-72. [7] Tałach Z. A., Nowe rozwiązania systemów odprowadzania spalin z urządzeń gazowych w projektach celowych, Instytut Nafty i Gazu, Kraków. 94 EKO KOMIN 2006