Ciąg wsteczny w kanałach wentylacyjnych

W budynkach wentylowanych w sposób naturalny (grawitacyjny) zanieczyszczone powietrze usuwane jest przez kanały wentylacyjne. Skuteczność ich działania zależy od siły ciągu, jaka wytwarzana jest dzięki siłom natury.

Naturalny ciąg kominowy powstaje dzięki różnicy gęstości powietrza wewnątrz budynku i w otaczającej go atmosferze. Gęstość powietrza zależy głównie od jego temperatury. Gdy gęstość powietrza wewnątrz budynku jest mniejsza niż na zewnątrz (w budynku jest cieplej niż na zewnątrz), wtedy ciąg jest prawidłowy. Gdy sytuacja jest odwrotna mamy do czynienia z ciągiem wstecznym – powietrze zamiast wydostawać się z budynku przez kanały wentylacyjne, wpada przez nie do wnętrza. Często dzieje się tak w upalne letnie dni, gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa niż wewnątrz.
Z reguły mieszkańcy nie zauważają tego zjawiska ponieważ wietrzą mieszkania otwierając okna. Niewłaściwą wymianę powietrza łatwiej stwierdzić, gdy temperatura na zewnątrz spada i mniej intensywnie wietrzy się mieszkania, a zimne powietrze wpadające przez kanały wentylacyjne (zwłaszcza w łazience i toalecie) nieprzyjemnie wyziębia pomieszczenia. Ciąg wsteczny w kanale wentylacyjnym jest to zjawisko nieprawidłowe.

Nasada kominowa stała typu H.

Innym powodem zaburzania siły ciągu kominowego jest brak dopływu powietrza niezbędnego do wentylacji. Zbyt szczelne okna i obudowa budynku nie zapewniają odpowiedniej ilości świeżego powietrza, a grzewcze urządzenia gazowe powodują zasysanie go przez kanały wentylacyjne, co również powoduje powstanie ciągu wstecznego.
Odwrócenie ciągu może być bardzo niebezpieczne. Może dojść do zasysania spalin wydostających się z przewodów spalinowych oraz dymowych i wtłaczania ich do budynku. Ponadto niewłaściwie działająca wentylacja nie odprowadza gazów (produktów spalania), które mogą się wydostawać z wadliwie działających urządzeń grzewczych. Najniebezpieczniejszym z nich jest tlenek węgla powodujący bardzo grozne zatrucia, nawet śmiertelne.
Osłabienie ciągu kominowego może także być spowodowane przez niewłaściwą konstrukcję komina. Zbyt krótkie przewody wentylacyjne, za mały przekrój przewodów, brak ocieplenia przewodów lub nieprawidłowe wyprowadzenie komina ponad dach mogą być przyczynami złego ciągu kominowego.
Niedomagania te (z wyjątkiem naturalnych zaburzeń wywołanych samą naturą wentylacji grawitacyjnej) są konsekwencją błędów projektowych lub wykonawczych i nie powinny się zdarzać w solidnie zaprojektowanych i wykonanych domach.

Kształt budynku i działanie wiatru powodujące wtłaczanie powietrza do kanałów wentylacyjnych i odwracanie ciągu kominowego.

Wpływ wiatru na ciąg kominowy

Zaburzenia ciągu kominowego są często konsekwencją lokalnych warunków atmosferycznych, od których zależy przepływ powietrza wokół budynku. Wiatr mimo, że jest czynnikiem sprzyjającym ciągowi kominowemu, w pewnych warunkach powoduje uporczywe zawiewanie do przewodów wentylacyjnych i spalinowych. Siła i kierunek wiatru wpływają na każdy budynek w inny sposób. Z powodu niezwykłej złożoności zjawisk aerodynamicznych precyzyjne określenie przyczyny zaburzeń jest często niemożliwe. Otwarty wylot komina (bez nasady kominowej) jest wobec takich zjawisk bezbronny.

Rozmieszczenie stref wiatrowych

Rozmieszczenie stref wiatrowych. Kolory zielony i fioletowy oznaczają obszary, na których występują wiatry zaburzające ciąg kominowy.

Kolory zielony i fioletowy (patrz mapa powyżej) oznaczają obszary, na których występują wiatry zaburzające ciąg kominowy.
Silny wiatr, zwłaszcza tak zwany opadający, powoduje zamknięcie wylotu komina i zanik ciągu kominowego. Zjawisko takie występuje szczególnie często w rejonach podgórskich i nadmorskich (patrz mapka). Wiatrem opadającym (fenowym) jest na przykład halny w Tatrach. Niekorzystne działanie wiatrów może także występować w innych rejonach. Bryła budynku, ukształtowanie terenu, sąsiedztwo wysokich drzew lub innych obiektów czy rozwiązania urbanistyczne także mogą powodować lokalne przeciągi i silne zawirowania powietrza przez co zakłócają siłę ciągu kominowego.
Działanie wiatru na budynek powoduje nawiewanie do kanałów wentylacyjnych i odwracanie ciągu.
Nawiewaniu do kanałów wentylacyjnych i odwracaniu ciągu kominowego można przeciwdziałać montując na wylocie z kanałów wentylacyjnych i dymowych specjalne nasady kominowe.

Nasady kominowe

Nasada kominowa samonastawna – Dragon.

Daszki lub nasady kominowe, które montuje się na szczycie przewodów wentylacyjnych i spalinowych służą kilku celom. Pierwszy, najprostszy to ochrona przewodu kominowego przed deszczem – do tego służą daszki. Ważniejsza jest jednak ochrona przed zawiewaniem oraz wspomaganie ciągu kominowego, gdy jest on za słaby. Do tego służą nasady kominowe. Nasada kominowa pozwala zamienić energię wiatru na podciśnienie w kominie, które wytwarza i stabilizuje ciąg kominowy. Nasady kominowe nie są więc ozdobą, a pomagają w skutecznym odprowadzeniu powietrza z przewodów wentylacyjnych i spalin z przewodów spalinowych.
Nasady kominowe można scharakteryzować opisując ich zachowanie w stosunku do wiejącego wiatru.

Rozróżniamy więc:

• nasady stałe – nie zmieniają swego położenia w stosunku do wiejącego wiatru. Wadą nasad niesymetrycznych, np. nasady typu H, jest zmienność parametrów przy zmianie kierunku wiatru
• nasady samonastawne – ustawiają się w kierunku wiejącego wiatru osłaniając swoją czaszą cały przewód kominowy i wytwarzając po stronie zawietrznej podciśnienie proporcjonalne do prędkości wiejącego wiatru
• nasady obrotowe – ich głowice wystawione na działanie wiatru wprawiane są w ruch obrotowy, a odpowiednio ukształtowane łopatki „wypompowują” powietrze z kanału dolotowego wywołując ciąg kominowy i stabilizując go.

Nasada kominowa stała – Cagi.

Wszystkie nasady kominowe (oprócz daszków) wykorzystują wiejący wiatr i jego energię do wytworzenia podciśnienia w kanale dolotowym – kanale wentylacyjnym lub spalinowym. Nasady stałe bazują, niezależnie od swej konstrukcji, na zjawisku fizycznym jakim jest pojawienie się podciśnienia na stronie zawietrznej przesłony opływanej przez wiatr. Nasady samonastawne wykorzystują tę zasadę w sposób doskonalszy obracając się pod wpływem wiatru tak, aby podciśnienie w przewodzie kominowym było jak największe (osłaniają przewód kominowy największą możliwą powierzchnią). Tak zwany zysk energetyczny jest w przypadku nasad samonastawnych większy niż w przypadku stałych.
Nasady obrotowe wykorzystują energię wiatru najpełniej. Reagują na wiejący wiatr dynamicznie – następuje obrót głowicy nasady, która dzięki odpowiednio ukształtowanym łopatkom wytwarza podciśnienie w kanale dolotowym nasady.

Kiedy przydadzą się nasady kominowe?

• W rejonach, gdzie często występują silne wiatry szczególnie opadające (fenowe, np. halny w Tatrach), czyli w tzw. II-giej i III-ciej strefie obciążenia wiatrem (tereny górskie i pas nadmorski).
• W rejonach, w których występują silne wiatry zamykające swą intensywnością wylot komina.
• Na kominach, sąsiadujących z wysokimi drzewami, ścianami lub budynkami.
• Na kominach usytuowanych nisko na połaci dachowej, gdy wylot komina jest poniżej kalenicy.
• Na kominach krótkich, wyprowadzonych z pomieszczeń na ostatnich kondygnacjach budynków oraz na kominach o zbyt małym przekroju poprzecznym.

Przed podjęciem decyzji o zainstalowaniu nasady kominowej należy sprawdzić:

• czy przewód kominowy jest drożny i szczelny,
• czy urządzenia grzewcze są sprawne i wyposażone w przerywacz ciągu (urządzenia grzewcze z palnikami atmosferycznymi) oraz szczelne czopuchy (urządzenia pracujące w nadciśnieniu),
• czy wentylacja jest poprawnie zbilansowana – ilość powietrza napływającego do pomieszczeń poprzez nawiewniki i dzięki infiltracji musi być równa ilości powietrza potrzebnego do prawidłowej wentylacji pomieszczeń oraz właściwego spalania paliwa w urządzeniach grzewczych.

Jeżeli odpowiedzi na powyższe pytania są twierdzące, a ciąg kominowy nadal jest zbyt słaby lub występuje ciąg wsteczny (spaliny z kanału spalinowego lub powietrze z kanału wentylacyjnego cofają się do pomieszczenia), zastosowanie nasad kominowych może tę sytuację diametralnie zmienić.

Błędy w doborze nasad kominowych

• Zastosowanie zbyt małej średnicy dolotowej nasady, co powoduje tłumienie przepływu powietrza lub spalin (pole przekroju poprzecznego dolotu nasady nie powinno być mniejsze od pola przekroju komina). Bardzo niekorzystna jest również gwałtowna zmiana kształtu przewodu np. z kwadratowego na okrągły bez przejścia redukcyjnego.
• Montaż wspólnej nasady (np. daszka typu Sombrero) nad kominem, w którym od góry znajdują się wyloty przewodów spalinowych, wentylacyjnych, a czasem również dymowych. Prawie na pewno nastąpi cofanie dymu lub spalin przewodem wentylacyjnym do mieszkania.
• Złe dostosowanie rodzaju nasady do funkcji przewodu kominowego np. stosowanie nasad typu CAGI lub H bądź nasad obrotowych do przewodów dymowych np. od kominka. Należy zawsze dokładnie przeczytać instrukcję montażu i sposób doboru zalecany przez producenta.
• Montaż nasady na nieizolowanej, długiej rurze (często metalowej), co powoduje wychłodzenie powietrza lub spalin. W takiej sytuacji powstaje korek zimnego gazu blokujący niekiedy całkowicie ciąg kominowy, a zamiast poprawy następuje zdecydowane pogorszenie sytuacji.
• Wybór niewłaściwej wersji materiałowej nasady np. zastosowanie nasad wykonanych z aluminium lub blachy ocynkowanej do kominów spalinowych lub dymowych. Z powodu kwaśnego środowiska panującego w takich kominach nasada z tych materiałów ma niską trwałość, co nie tylko skraca jej żywotność, ale niekiedy stwarza niebezpieczeństwo zablokowania nasady i wzmożone zawiewanie do komina.

Nasada kominowa obrotowa – Tulipan oraz Turbowent.

Przyczyny braku ciągu lub występowania ciągu wstecznego mogą być różne. Dlatego należy pamiętać, że montaż nasady kominowej nie zawsze likwiduje problem. Jest jednak przypadek, w którym montaż odpowiedniej nasady prawie zawsze pomaga. Jest tak wtedy, gdy problemy z ciągiem pojawiają się gdy wieje wiatr. Nasada kominowa pozwala zamienić energię wiatru na podciśnienie w kominie, które wytwarza i stabilizuje ciąg kominowy.
Trzeba pamiętać, że żadna z nasad kominowych, nie licząc wentylatorów mechanicznych, nie wytworzy ciągu kominowego, gdy nie ma wiatru i nigdy nie może zastąpić wentylatorów.
Tak więc, wszystkie problemy z ciągiem, które występują przy bezwietrznej pogodzie nie mogą być usunięte poprzez montaż nasady. Należy w takiej sytuacji bardzo szczegółowo przyjrzeć się problemowi. Często przyczyną jest brak nawiewu powietrza do budynku, o czym wielu inwestorów zupełnie nie pamięta.
Przed wyborem typu nasady należy zapoznać się nie tylko z jej przeznaczeniem, danymi technicznymi, wydajnością, ale również sprawdzić czy mają aprobatę techniczną lub są zgodne są z Polskimi Normami.

Tomasz Trusewicz
Stowarzyszenie Polska Wentylacja