Vedonrajoitinluukun merkitys savuhormissa

Transkriptio

1 Vedonrajoitinluukun merkitys savuhormissa Savupiipun tehtävä on saada aikaan vetoa palamista varten ja kuljettaa pois tuotetut savukaasut. Siksi savupiippu ja siihen liittyvät järjestelyt ovat äärimmäisen tärkeitä hyvin toimivan lämmitysjärjestelmän toteutukselle. Savupiipun vedon määrittävät ulkoilman lämpötila, kattilateho, savukaasun lämpötila, savupiipun pituus ja tuulen nopeus. Veto voi vaihdella 0:sta 100:aan Pa. Vedon vaihtelu riippuu sitten ulkolämpötilan eroista +20:stä -20:een C ja vaihtelevista tuulioloista. Kiinteän polttoaineen kattilat ovat tehokkaimmillaan 0:sta 20:een Pa alipaineella. Riippumatta siitä, lämmitetäänkö öljyllä, haloilla, hakkeella tai pelleteillä on tasainen veto aina yhtä tärkeää. Iso osa omakotitaloihin tarkoitetuista lämmityskattiloista asennetaan vanhan, olemassa olevan lämpökattilan tilalle. Ne yhdistetään vanhoihin savupiippuihin ja/tai savupiippuihin, joiden lämpöeristys on riittämätön. Näissä savupiipuissa on usein myös liian suuri poikkipinta-ala nykyaikaisille ja tehokkaille lämmityskattiloille. Vaihdettaessa öljylämmitys puu- tai pellettilämmitykseen on ongelma yleensä päinvastainen, kun savukaasun volyymi kasvaa kiinteillä polttoaineilla lämmitettäessä, jolloin tarvitaan suurempaa poikkipinta-alaa. Lämmityslaitteet Lämmityslaitteiden tulee toimia parhaalla mahdollisella tavalla ajatellen toimintavarmuutta, käytön taloudellisuutta ja ympäristönsuojelua. Siksi on tärkeää, että laitoksen kolme pääkomponenttia, lämpökattila, poltin ja savupiippu, ovat sovitetut toimimaan hyvin yhdessä. Savupiippu saa yleensä vähiten huomiota osakseen, vaikka virheet sen toteutuksessa ja mitoituksessa voivat aiheuttaa suuria ongelmia. 1

2 Savupiippujärjestelmä Savupiipun mitoitusta ohjaa käytännössä rakennuksen korkeus. Alle 4 metrin savupiipunkorkeudet voivat aiheuttaa ongelmia lämpiminä ja tyyninä päivinä, vastuksen ollessa liian suuri polttimen sytytyshetkellä. Savuhormin pinta-alan mitoituksen tulee lähteä korkeudesta ja tehosta ja energianlähteestä. Kysy neuvoa kattilan/polttimen toimittajalta. Savupiipun poikkipinta-ala on ratkaiseva ongelmattoman käytön kannalta. Aivan liian pieni poikkileikkaus aiheuttaa kitkahäviöitä. Tämä on erityisen herkkää polttimen käynnistyshetkellä, kun savupiippu on vielä kylmä. Vastus kanavassa aiheuttaa, että sytytys tapahtuu lisääntyvällä noenmuodostuksella ja, pahimmassa tapauksessa, sytytys ei onnistu. Aivan liian suuri poikkileikkaus taas johtaa matalaan savukaasun nopeuteen ja savukaasu jäähtyy liikaa ennen kuin se saavuttaa savupiipun yläpään ja savupiippuun muodostuu kondenssivettä. Lämmityskattila tulisi asentaa niin lähelle savupiipun kanavaa kuin mahdollista. Liitäntäkanava kattilan ja savupiipun välillä tulisi mieluiten tehdä nousevaksi ja siinä tulisi olla mahdollisimman vähän ja loivia mutkia. Mutkat huonontavat aina vetoa ja vaikeuttavat tehokkaan nuohouksen tekoa. Poikkipinta-alan muutokset tulisi tehdä niin pehmeästi kuin mahdollista. Koska veto on suhteellinen savupiipussa olevaan keskilämpötilaan, on tärkeää säilyttää lämpötila mahdollisimman korkeana aina savupiipun huippuun saakka. Kondenssivesi Jos savukaasun lämpötila jää liian alhaiseksi ennen kuin ne tulevat ulos savupiipusta, muodostuu kondenssivettä. Kondenssi, joka valuu savupiipun sisäpinnoilla, koostuu etupäässä vedestä, mutta sisältää myös aggressiivisiä happoja. Tiilisavupiiput ovat tälle erityisen herkkiä, koska tämä voi aiheuttaa syöpymisvaurioita, hajalle jäätymistä ja vuotoja. Jopa haponkestävät sisäputket vahingoittuvat kondenssista. Kastepiste, t. s. se lämpötila, jossa savukaasussa oleva vesihöyry kondensoituu, on tavallisessa ilmajäämässä 47 C öljylämmityksessä ja 57 C luonnonkaasulämmityksessä. Kastepiste vaihtelee CO 2 pitoisuudesta riippuen, mitä alhaisempi CO 2 pitoisuus sitä alhaisempi kastepiste. Koska savupiipun materiaali pysyy alhaisemmassa lämpötilassa kuin savukaasu, tulee savukaasun lämpötilan olla vähintäänkin 10 C yli kastepisteen 0,5m savupiipun yläpään alapuolella. Vanhoissa, epätiiviissä kattiloissa, joissa on korkeat savukaasun lämpötilat ja joissa on polttimet ilman itsestään sulkeutuvia peltejä, on savukaasun CO 2 pitoisuus usein matala. Tästä johtuen kondenssivaara on näissä laitteistoissa matalampi, mutta energian kulutus ja ympäristövaikutukset huomattavasti suurempia kuin uudessa laitteistossa. 2

3 Kondenssi savupiipuissa Kondenssia voi muodostua savupiipuissa useista eri tekijöistä johtuen. Uudenaikaisissa lämmityskattiloissa on optimaaliset polttotekniset hyötysuhteet mataline savukaasun lämpötiloineen ja korkeine CO 2 pitoisuuksineen. Muotoilu ja vaatimukset pienikokoisista helposti asennettavista kattiloista on johtanut pienempiin vesivolyymeihin kattiloissa. Pienempi vesivolyymi lyhentää polttimen käyntiaikoja ja lyhyt käyntiaika lisää aina kondenssia. Uudet polttimet itse sulkevine ilmapelteineen ja uudet tiiviit kattilat vähentävät kattilan läpivirtaushäviöitä, mikä sinänsä parantaa vuosihyötysuhdetta. Tämä poistaa kuitenkin sen savupiipun tuuletuksen, joka oli aikaisemmin. Tästä johtuu suuri kondenssiriski, joka voi aiheutua pelkästä polttimen vaihdosta. Kondenssivaara on suuri myös, kun asennetaan uudet lämmityslaitteet savupiippuun, joka oli sopiva vanhan kattilan ominaisuuksille ja jossa on väärän kokoinen poikkileikkaus uudelle huomattavasti tehokkaammalle lämmityskattilalle. Mitä voi tehdä savupiippujen kondenssivaaran ehkäisemiseksi? 1. Asenna aina vedonrajoitinluukku. Vedonrajoitinluukku päästää kuivaa pannuhuoneen ilmaa savupiippuun. Tämä toisaalta laimentaa savukaasuja polton aikana, mikä nostaa savukaasun nopeutta ja laskee kastepistettä noin 10 C ja toisaalta lisää savupiipun kuivatusta polttimen ollessa sammutettuna. Vertailutestissä poistettiin omakotitalon lämmityskattilasta kaikki savukaasujarrut. Polttoteho nostettiin 22 kw:sta 27 kw:iin ja savukaasun lämpötila nousi yli 300 C:een. Kuitenkin savupiipussa oli kondenssia vielä viiden minuutin käytön jälkeen. Samaa kattilaa käytettiin siten, että kaikki savukaasujarrut olivat paikoillaan, 22 kw polttoteholla, savukaasun lämpötilan ollessa 180 C ja savukaasuputkeen oli asennettu vedonrajoitin. Savupiipussa ei ollut lainkaan kondenssia 1,5 minuutin käytön jälkeen. Savukaasun lämpötilalla on siis pienempi merkitys kuin käyntiajalla ja vedonrajoitinluukulla kondenssivaaran vähentämisessä. 2. Lämpöeristä savukaasuputki kattilan ja savupiipun välillä sekä se osa savupiippua joka menee kylmän ullakkotilan läpi. 3. Varmin ratkaisu on asentaa oikein mitoitettu haponkestävä sisäputki savupiippuun yhdessä vedonrajoitinluukun kanssa. Ainoastaan sisäputken asennus ilman vedonrajoitinluukkua ei mahdollista vakaiden poltto-olosuhteiden ympärivuotista varmistamista palotilaan. Lämmittäminen ilman vedonrajoitinluukkua tekee vaikeaksi kondenssin ympärivuotisen ehkäisyn sisäputkessa, kun eri vuodenaikoina tarvitaan eri kuormitusta ja ajoittain polttimen lyhyitä käyttöaikoja, mikä lisää kondenssin vaaraa putkessa ja ajan myötä vaurioita putkessa. 3

4 Vedonrajoitinluukun merkitys taloudellisuudelle ja toimintavar-muudelle Vedonrajoitinluukulla on suuri merkitys lämmityskattilan toimintavarmuudelle ja polttoainetaloudelle. Riippumatta siitä lämmitetäänkö kattilaa öljyllä, kaasulla, pelleteillä tai muulla polttoaineella on savupiipun tasainen veto tärkeää vakaiden poltto-olosuhteiden ylläpidolle palotilassa. Savupiipun vedon vaihtelut vaikuttavat savukaasun nopeuteen kattilassa ja siten lämmönvaihtoon. Vedon ollessa liian suuri poltettaessa kiinteitä polttoaineita on kaasuuntumisaika ja kontakti lämmönvaihtoon liian lyhyt, mikä johtaa huonontuneeseen hyötysuhteeseen, huonoon palamiseen ja toimintahäiriöihin. Käyttövuoden aikana sääoloissa tapahtuu suuria muutoksia ja savupiipun toimintaedellytykset muuttuvat. Kylmemmillä ilmoilla ja suuremmilla tuulennopeuksilla veto lisääntyy ja tyyninä, lämpiminä päivinä vetoa ei ole juuri lainkaan. Tämä johtaa myös vedon muutoksiin sisällä lämmityskattilan polttokammiossa ja polttimen paloilmapuhaltimen antama ilmamäärä muuttuu. Oikein mitoitettu ja säädetty vedonrajoitinluukku sallii vain tarvittavan määrän paloilmaa kulkea kattilan kautta, jolloin saavutetaan optimaalinen hyötysuhde. Kattilateho Sisäinen häviö kwh/a Savupiipun korkeus metre Vedonrajoitinluukulla Ilman vedonrajoitinluukkua Yllä olevaa taulukkoa varten tehdyillä mittauksilla voidaan osoittaa ero vedonrajoitinluukulla varustetun ja sitä ilman olevan laitteiston sisäisten häviöiden välillä. Suurin energiahäviö ilman vedonrajoitinluukkua olevassa laitteistossa syntyy kuitenkin useimmiten lisääntyneestä noenmuodostuksesta, käyntihäiriöistä ja palamattomista aineosista johtuen. Yllä olevasta taulukosta voidaan lukea: Kattilateho 35kW, savupiipun korkeus 12m. Sisäiset häviöt laitteistossa ilman vedonrajoitinluukkua kwh/vuosi, vedonrajoitinluukulla häviö on vain 600 kwh/vuosi. Kokemus on osoittanut, että kokonaissäästö, joka saavutetaan vedonrajoitinluukulla, on 5-10 % välillä. 4

5 Vedonrajoitinluukku säätelee savupiipun vetoa savupiipun ja sen ympäristön välisellä paine-erolla; ilma, joka virtaa pannuhuoneesta savupiippuun, pitää savupiipun ja sitä myöten polttokammion vedon vakiona. Jos öljykäyttöisessä lämmityslaitteistossa ei ole vedonrajoitinluukkua, on olemassa vaara, että veto palokammiossa tulee niin voimakkaaksi, että oikein kylmällä ilmalla öljynpoltin ei pysty sytyttämään. Samoin, jos öljynpoltin säädetään kylmänä päivänä, on olemassa vaara, että lämmityskattilassa veto on liian alhainen lämpimänä vuodenaikana seurauksenaan nokeentumisvaara. Vaikutus on aivan sama pellettipolttimella. Kaikki kattilat tarvitsevat vedonrajoitinluukkua kompensoimaan erilaisia vetoolosuhteita, joita vuoden mittaan on. Tämä tarkoittaa, että riippumatta siitä, mihin aikaan vuotta poltin huolletaan, ovat säädetyt polttoarvot samat koko vuoden ja siksi käyttövarmuus ja polttoainetalous paranevat. A Savukaasut B Vastapaino C Säätölevy D Laimennusilma Vedonrajoitinluukkujen sijoitus, säätö ja mitoitus Optimaalinen sijoitus riippuu lähinnä siitä, mitä tehtävää vedonrajoitinluukku täyttää. Mahdollisia sijoituspaikkoja ovat savukaasuputkella heti kattilan jälkeen pyöreän savukaasuputken sovitteella (Pos.1). Vedonrajoitinluukun voi hyvin myös muurata savupiippuun savukaasuputken ylä- (Pos.2) tai alapuolelle (Pos.3). Muuraukseen käytetään erityisiä sovitteita. Tigerholmilla on valikoimassaan suuri määrä erilaisia sovitteita, jotka sopivat useimpiin markkinoilla oleviin nokiluukkuihin. 5

6 Vedonrajoitinluukun avautumisilmanpaineen säätö tapahtuu vastapainoa säätämällä. Jokaisen luukun mukana seuraa ohje joka ilmoittaa mikä määrä säätömillimetrejä vastaa mitäkin alipainetta Pa. Kaikki Tigerhom vedonrajoitinluukut on tehtaalla säädetty arvoon 10 Pa. Ohjearvo omakotitalon lämpökattilalle on 10Pa yläpalokattiloille sekä öljy- ja kaasukattiloille. Muissa kattiloissa kuten keraamisissa ja alapalokattiloissa ohjearvo on Pa. Myös vedonrajoitinluukun koon mitoitus on ratkaisevaa laitteiston oikean toiminnan kannalta. Ratkaisevaa vetoluukun oikean koon suhteen ovat savupiipun korkeus, savupiipun poikkipinta-ala, laitteiston teho ja käytettävä polttoaine. Jotta vedonrajoitinluukku voisi toimia parhaalla mahdollisella tavalla koko lämmityskauden yli, on vedonrajoitinluukun läpi kulkevan ilmamäärän oltava riittävä 20 C:ssa. Alla oleva valintataulukko koskee kiinteitä polttoaineita. Lämmitettäessä kaasulla tai öljyllä voidaan tehoa lisätä n. 20 %. Riittävän suuren ilmavirtauksen rajatapauksissa suositellaan isomman luukkuvaihtoehdon tai vaihtoehtoisesti kahden luukun asentamista. Luukku 1 asetetaan 10 Pa alipaineelle ja luukku 2 niin, että se avautuu, kun luukku 1 ei enää riitä. Tämä täytyy säätää paikan päällä, suositeltu luukun ensimmäinen asetusarvo on 2,25 Pa. Malli Teho Max. Korkeus Max.Savupiipunpoikkipinta Tigex 25 < 25 kw < 8 m 125 mm/169 cm 2 Tigex 50 < 100 kw < 14 m 200 mm/338 cm 2 KW 012 KW 012 KW 05 Mu KW Z 150 < 45 kw < 45 kw < 100 kw < 100 kw < 7 m < 9 m < 14 m < 12 m 200 mm/338 cm mm/169 cm mm/338 cm mm/338 cm 2 KW Z 180 < 250 kw < 15 m 200 mm/338 cm 2 KW ZUK 250 < 750 kw < 15 m 400 mm/1 352 cm 2 KW ZUK 250 SG < 750 kw < 30 m 400 mm/1 352 cm 2 6