In istoria dezvoltarii omenirii, o etapa deosebit de importanta a fost cea a descoperirii multiplelor utilitati ale focului. Evacuarea fumului a devenit o necesitate odata…
In istoria dezvoltarii omenirii, o etapa deosebit de importanta a fost cea a descoperirii multiplelor utilitati ale focului. Evacuarea fumului a devenit o necesitate odata…
In istoria dezvoltarii omenirii, o etapa deosebit de importanta a fost cea a descoperirii multiplelor utilitati ale focului. Evacuarea fumului a devenit o necesitate odata cu aparitia focarelor mai eficiente din punct de vedere al randamentului, semi-inchise la inceput, mai apoi inchise. Evolutia cosurilor de fum este strans legata de progresul inregistrat de-a lungul timpului de generatoarele de caldura utilizate in scop casnic sau industrial. Astfel, in secolul al X-lea a aparut primul focar inchis, iar concomitent cu realizarea primelor constructii etajate s-a pus mai accentuat problema evacuarii fumului, deoarece acest lucru nu se putea obtine prin aplicarea unui gol in acoperisul constructiei, solutie traditionala pana in acel moment. Atunci s-a nascut ideea „fabricarii” unui canal special avand rolul de a conduce fumul in exteriorul casei. Pentru inceput, ca material s-a folosit lemnul de esenta tare, care a fost protejat impotriva temperaturilor ridicate prin captusire cu un strat de argila. A urmat o perioada lunga de timp, pana in secolul trecut, in care soluția constructiva utilizata pe scara larga, mai ales in domeniul rezidențial, a fost cea a coșului cu perete simplu din zidarie de caramida.
Criza de energie a anilor 1970 a avut drept consecința extinderea cercetarilor in directia utilizarii judicioase a combustibililor si apariția unor generatoare de caldura cu randament energetic ridicat. Aparatele termice ale zilelor noastre, foarte performante, bazate pe arderea diferitelor tipuri de combustibili, creeaza condiții exigente de exploatare pentru coșurile de fum aferente. Sistemele de evacuare, care deservesc generatoare de caldura de ultima generatie, sunt supuse la actiuni interioare de natura fizica si chimica (temperaturi ridicate, socuri termice sau incendii in canalul de fum, actiunea coroziva a condensatului acid, evacuare cu suprapresiune) sau exterioare, de natura climatica (de exemplu inghet-dezghet) si mecanica (vant, seism) foarte complexe si, ca atare, trebuie sa corespunda unor cerinte severe de functionalitate si durabilitate. Adaptarea permanenta de catre producatori a cosurilor de fum la evoluția rapida a tehnicii incalzirii a condus la elaborarea unor soluții constructive fiabile, punandu-se accent totodata si pe siguranta in exploatare a instalatiilor termice.
Soluția moderna: prefabricarea
Un cos de fum, chiar si in solutia cea mai simpla, este un subansamblu de constructie sau chiar o constructie, dupa caz, complexa prin procesele termice si gazodinamice ale gazelor arse si prin cerintele de rezistenta mecanica si stabilitate pe care trebuie sa le indeplineasca. Complexitatea problematicii se reflecta in standardele europene de specialitate din domeniu, care stabilesc criteriile fundamantale de performanța si de clasificare, prezinta metode de determinare a caracteristicilor relevante, cu valori limita, daca e cazul, aplicabile diferitelor tipuri de cosuri de fum si canale de racordare, cum sunt clasa de temperatura, clasa de presiune, clasa de rezistența la condensat, la coroziune si la focul din canalul de fum.
Ca procedeu tehnic de executie, prefabricarea, datorita multiplelor avantaje pe care le prezinta, a devenit o necesitate, in prezent o realitate si in domeniul cosurilor de fum, cu preponderenta in cazul constructiilor civile. In continuare se trateaza doua tipuri de sisteme de cosuri de fum prefabricate, care difera din punctul de vedere al domeniului de utilizare, respectiv al principiilor de funcționare.
Cosurile cu tiraj natural
Din prima categorie fac parte acele cosuri care au o arie de aplicabilitate foarte larga, incepand cu aparatele termice individuale, pana la cazanele pentru incalzire centrala sau instalatiile termice industriale (cazane de abur, cuptoare, incineratoare, etc.), echipate cu arzatoare atmosferice sau camere de ardere presurizate, utilizand combustibili solizi, lichizi sau gazosi. Aceste surse de caldura isi asigura aerul de combustie din spațiul de amplasare si sunt racordate la cos la un singur nivel.
Sistemele de cosuri de fum, care functioneaza dupa principiul tirajului natural, aferente generatoarelor termice precizate, dispun de o soluție contructiva a pereților tip multistrat, fiecare element component avand un rol bine definit in cadrul ansamblului si caracteristici tehnice adecvate domeniului de utilizare.
Anvelopa exterioara, care are rol de protectie mecanica si de asigurare a stabilitatii sistemului, se executa din elemente prefabricate de manta, cu o grosime a peretilor de 40 – 70 mm, turnate din beton usor cu o densitate cuprinsa intre 1.400 -1.800 kg/m³. Aceste elemente prefabricate, cu o inaltime modulara 300 – 500 mm, contin un gol central pentru canalul de fum, cu sectiune circulara sau patrata. In funcție de nivelul de rezistența la difuzia vaporilor de apa a canalelor interioare de evacuare, mantalele pot dispune de canale pentru ventilarea naturala a termoizolatiei, dispuse in general la colturi. De asemenea, pentru racordarea independenta a doua surse de caldura sau ventilarea naturala a unor incaperi din construcțiile rezidentiale, mantalele se produc si in varianta cu doua canale de fum distincte sau cu canale de ventilare. In vederea maririi rigiditatii sistemului la actiuni laterale, anumite tipuri de invelisuri exterioare includ si canale speciale pentru armarea verticala a sectiunilor. Rezistenta la compresiune a betonului utilizat la prefabricare este de minim 5 MPa.
Stratul termoizolant, cu o grosime ce variaza intre 25 – 50 mm, in functie de diametrul interior al cosului, se realizeaza din placi de vata minerala bazaltica semi-rigida, incombustibila, avand o densitate de circa 100 kg/m³ si conductivitatea termica de 0.04 W/mK. Prin prevederea acestui strat se imbunatatesc considerabil conditiile de tiraj, rezisenta la transfer termic a sistemului de cos fiind de 0,40 – 0,65 m²K/W, si se reduce cantitatea de condensat format in canalele de fum in perioadele cu temperaturi scazute ale aerului exterior. Materialul semirigid asigura dilatarea libera a tubulaturii de samota, dilatare care se dezvolta atat in sens transversal, cat si in sens longitudinal, ca urmare a variatiilor de temperatura ale gazelor arse. Termoizolarea sistemelor de cosuri de fum prefabricate mai este solutionata de diversi producatori prin crearea unor straturi de aer inchise in peretii mantalelor sau prin integrarea, inca din faza de turnare a anvelopelor exterioare, a unui strat de beton spumat, cu o densitate de 250 – 300 kg/m³.
Canalul interior de fum, care intra in contact direct cu reziduurile de ardere, se executa din tuburi de samota, caracterizate prin rezistenta la temperaturi ridicate si socuri termice de pana la 1.000ºC, etanseitate la gaze arse si la umiditatea din cos, rezistenta la mediu puternic coroziv cauzat de condensatul acid. Astfel, in conformitate cu standardele europene de produs, pierderile maxime de gaze de ardere nu depasesc 2 – 3 litri/sec. × m², la o presiune de incercare de 40, respectiv 20 Pa. In functie de compozitia chimica si de clasa de rezistenta la acizi a tubulaturii, pierderile de masa rezultate in urma efectuarii incercarilor accelerate prescrise pentru o durata de viata estimata a instalatiei la 100 de ani, sunt de 2 pana la 5%.
Tipodimensiunile uzuale de tuburi includ sectiuni cu diametre interioare ce variaza intre 120 – 500 mm, cu grosimea peretilor cuprinsa, in general, intre 15 – 40 mm.