Λύσεις — Κεφάλαιο 6: Λέβητες (σελ. 92) – ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΕΝΤΡΙΚΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΕΩΝ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 6: Λέβητες (σελ. 92)

Λύσεις των 12 ερωτήσεων του κεφαλαίου 6 (η 12 υπολογιστική: 27 × 40 cm).

Ερώτηση 1 — Τι είναι λέβητας και ποιος ο ρόλος του

Ερώτηση: Τι είναι λέβητας και ποιος ο λειτουργικός ρόλος του στην Κεντρική Θέρμανση;

Απάντηση:

• Ο λέβητας είναι μία από τις συσκευές που μετέχουν στην «παραγωγή» θερμότητας στο σύστημα της Κεντρικής Θέρμανσης (σελ. 77). Είναι ένα είδος εναλλάκτη θερμότητας, δηλαδή συσκευή στην οποία γίνεται συναλλαγή θερμότητας μεταξύ δύο ρευστών: των καυσαερίων της εστίας (θερμαντικό μέσο — η φλόγα και τα καυσαέρια που παράγει ο καυστήρας στον θάλαμο καύσης) και του φορέα θερμότητας της εγκατάστασης (θερμαινόμενο — νερό ή ατμός). Τα ρευστά κυκλοφορούν χωρίς να αναμιγνύονται, στο εσωτερικό και το εξωτερικό κατάλληλα διαμορφωμένων στοιχείων (αυλοί, κανάλια, φλογοθάλαμοι), και η συναλλαγή γίνεται μέσα από τα τοιχώματά τους. Λειτουργικός ρόλος: να παραλάβει τη θερμότητα της καύσης από τη φλόγα και τα καυσαέρια (με ακτινοβολία στον θάλαμο καύσης και με διάβαση στις επιφάνειες συναλλαγής) και να τη μεταδώσει στον φορέα (να θερμάνει το νερό της εγκατάστασης σε 70-90 °C ή να παραγάγει ατμό), ώστε ο φορέας να τη μεταφέρει μέσω του δικτύου στους θερμοπομπούς — πριν τα καυσαέρια φύγουν από καπναγωγό και καπνοδόχο. Φέρει εμπρός τον καυστήρα και πίσω τον καπναγωγό, και επάνω του συνδέονται προσαγωγή-επιστροφή, ασφαλιστικά και όργανα (υδροστάτης, θερμόμετρο).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Λέβητας = εναλλάκτης θερμότητας ανάμεσα στα καυσαέρια της εστίας (θερμαντικό μέσο) και τον φορέα θερμότητας (νερό/ατμός), που κυκλοφορούν χωρίς ανάμειξη μέσα/έξω από αυλούς-κανάλια· ρόλος: μετέχει στην «παραγωγή» θερμότητας — παραλαμβάνει τη θερμότητα της καύσης και τη μεταδίδει στον φορέα που τη μεταφέρει στους χώρους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ορισμός + ρόλος.

Ερώτηση 2 — Κυκλώματα λειτουργίας του λέβητα

Ερώτηση: Τι γνωρίζετε για τα κυκλώματα λειτουργίας του λέβητα;

Απάντηση:

• Στον λέβητα υπάρχουν δύο ανεξάρτητα κυκλώματα (σελ. 77-78, 91): 1. Το κύκλωμα των καυσαερίων, που είναι «ανοιχτό»: ο αέρας και το καύσιμο εισέρχονται με τον καυστήρα στον θάλαμο καύσης (φλογοθάλαμο), τα καυσαέρια διατρέχουν τους αεριαυλούς/κανάλια (μία ή περισσότερες διαδρομές — λέβητες 2 ή 3 διαδρομών) αποδίδοντας θερμότητα στα τοιχώματα, και φεύγουν από το στόμιο εξόδου προς τον καπναγωγό και την καπνοδόχο στην ατμόσφαιρα. 2. Το κύκλωμα του φορέα θερμότητας (νερό ή ατμός), που είναι «κλειστό»: το νερό επιστροφής εισέρχεται στον λέβητα, περιβάλλει τον φλογοθάλαμο και τους αεριαυλούς (ή ρέει μέσα σε υδραυλούς), θερμαίνεται από τα τοιχώματα και εξέρχεται ως προσαγωγή προς το δίκτυο, για να επιστρέψει ψυχρότερο· δεν έρχεται σε επαφή με τα καυσαέρια. Τα δύο ρευστά κυκλοφορούν χωρίς να αναμιγνύονται και η συναλλαγή γίνεται μέσα από τα τοιχώματα των στοιχείων. Ένα βασικό στοιχείο διαφοροποίησης των κατασκευαστικών λύσεων είναι το είδος και ο αριθμός των διαδρομών των δύο μέσων — λέβητες με φλογοθαλάμους και αεριαυλούς (τα καυσαέρια μέσα σε αυλούς, το νερό έξω) και υδραυλωτοί (το νερό μέσα σε αυλούς, τα καυσαέρια έξω). Στους χυτοσιδηρούς λέβητες τα κανάλια νερού και καυσαερίων διαμορφώνονται στα στοιχεία (φέτες), με περιοχή υδραυλικού διαχωρισμού εισόδου-επιστροφής (εικ. 6.2.α-β).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Δύο ανεξάρτητα κυκλώματα χωρίς ανάμειξη: το «ανοιχτό» κύκλωμα καυσαερίων (καυστήρας → φλογοθάλαμος → αεριαυλοί/κανάλια → καπναγωγός → καπνοδόχος → ατμόσφαιρα) και το «κλειστό» κύκλωμα του φορέα (νερό επιστροφής → θέρμανση γύρω από φλογοθάλαμο-αυλούς ή μέσα σε υδραυλούς → προσαγωγή → δίκτυο → επιστροφή)· συναλλαγή μέσα από τα τοιχώματα· διαφοροποίηση κατά είδος/αριθμό διαδρομών (αεριαυλωτοί, υδραυλωτοί).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ανοιχτό + κλειστό.

Ερώτηση 3 — Στοιχεία από τα οποία εξαρτάται η θερμική ισχύς λέβητα

Ερώτηση: Από ποια στοιχεία εξαρτάται η θερμική ισχύς ενός λέβητα;

Απάντηση:

• Η θερμαντική ικανότητα των εναλλακτών — άρα και του λέβητα — εξαρτάται από τρεις παράγοντες, όπως φαίνεται από τη σχέση μετάδοσης θερμότητας με διάβαση (αγωγή + συναγωγή) (σελ. 78-79): Q = k · A · Δt, όπου Q η θερμική ισχύς της συναλλαγής (W)· 1. A — η επιφάνεια συναλλαγής (m²): η θερμαινόμενη επιφάνεια που χωρίζει καυσαέρια-νερό (τοιχώματα φλογοθαλάμου, αεριαυλοί)· σταθερό κατασκευαστικό στοιχείο — αυξάνεται με προσθήκη στοιχείων ή περισσότερες διαδρομές· 2. Δt — η μέση θερμοκρασιακή διαφορά των δύο ρευστών (°C): καυσαερίων-νερού (εξαρτάται από θερμοκρασία φλόγας/καυσαερίων και νερού)· 3. k — ο συντελεστής θερμοπερατότητας (W/m²°C), που εξαρτάται από τα είδη των δύο ρευστών, τα χαρακτηριστικά της ροής τους (φορές — ομορροή/αντιρροή — και ταχύτητες, στροβιλισμός) και τα χαρακτηριστικά του διαχωριστικού τοιχώματος (μορφή, υλικό, πάχος, καθαρότητα — αιθάλη/άλατα μειώνουν το k). Η ανά μονάδα θερμαινόμενης επιφάνειας θερμική ικανότητα λέγεται ειδική φόρτιση του λέβητα (kcal/m²h — π.χ. ατμοσφαιρικοί 8.000-15.000, πιεστικοί > 30.000) και είναι τεχνικό χαρακτηριστικό κάθε τύπου. Επειδή όλα εκτός της επιφάνειας εξαρτώνται από τις συνθήκες λειτουργίας, ο υπολογισμός είναι σύνθετος και απαιτεί πειραματικό έλεγχο — οι κατασκευαστές δίνουν καμπύλες/διαγράμματα λειτουργίας ελεγμένα εργαστηριακά. Πρακτικά η ισχύς εξαρτάται και από το καύσιμο/καυστήρα (παροχή × θερμογόνο δύναμη × βαθμό απόδοσης).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από τη σχέση Q = k·A·Δt: την επιφάνεια συναλλαγής A, τη μέση θερμοκρασιακή διαφορά καυσαερίων-νερού Δt και τον συντελεστή k (είδη ρευστών, χαρακτηριστικά ροής — φορές/ταχύτητες, διαχωριστικό τοίχωμα — μορφή/υλικό/πάχος)· ειδική φόρτιση = ισχύς ανά m²· τελικά από τα εργαστηριακά διαγράμματα του κατασκευαστή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• k, A, Δt.

Ερώτηση 4 — Πώς αυξάνεται η θερμαντική επιφάνεια των λεβήτων

Ερώτηση: Πώς επιτυγχάνεται συνήθως η αύξηση της θερμαντικής επιφάνειας των λεβήτων;

Απάντηση:

• Η θερμαντική επιφάνεια (επιφάνεια συναλλαγής A) καθορίζει με το Q = k·A·Δt την ισχύ. Συνήθως αυξάνεται: 1. Στους χυτοσιδηρούς λέβητες, που διαμορφώνονται από όμοια στοιχεία (φέτες) συνδεδεμένα με ειδικούς συνδέσμους (μόνο το εμπρός και το πίσω διαφέρουν), μπορούμε να λύσουμε τον λέβητα και να προσθέσουμε στοιχεία, μεγαλώνοντας έτσι τη θερμαντική επιφάνειά του και συνεπώς τη θερμική του ισχύ (σελ. 80) — η τυποποίηση επιτρέπει σειρές λεβήτων με 3, 4, 5 … στοιχεία. 2. Κατασκευαστικά, σε όλους τους λέβητες, η επιφάνεια αυξάνεται με την ανάπτυξη πολλών διαδρομών των καυσαερίων — φλογοθάλαμος και αεριαυλοί/κανάλια δεύτερης και τρίτης διαδρομής (εικ. 6.2.α-β: κανάλια καυσαερίων γύρω από τον χώρο καύσης), υδραυλοί στους υδραυλωτούς, πτερύγια ή στροβιλιστές μέσα στους αυλούς που αυξάνουν την επιφάνεια και τον συντελεστή k. Στους χαλύβδινους η επιφάνεια είναι δεδομένη (αδυναμία επέκτασης — μειονέκτημα)· η ισχύς τους ανά m² (ειδική φόρτιση) είναι μεγαλύτερη λόγω καλύτερης ροής (πιεστικοί λέβητες > 30.000 kcal/m²h έναντι 8-15.000 των ατμοσφαιρικών, σελ. 84).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κυρίως στους χυτοσιδηρούς: λύσιμο του λέβητα και προσθήκη όμοιων στοιχείων (φετών), που αυξάνουν την επιφάνεια συναλλαγής και την ισχύ· κατασκευαστικά επίσης με περισσότερες διαδρομές καυσαερίων (φλογοθάλαμος + αεριαυλοί/κανάλια), υδραυλούς και πτερύγια-στροβιλιστές (οι χαλύβδινοι δεν επεκτείνονται).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Στοιχεία + διαδρομές.

Ερώτηση 5 — Υλικά κατασκευής λεβήτων, πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα

Ερώτηση: Να αναφέρετε τα συνήθη υλικά κατασκευής των λεβήτων και τα κυριότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους.

Απάντηση:

• Ως προς το βασικό υλικό οι λέβητες είναι χυτοσιδηροί ή χαλύβδινοι (σελ. 79-83). Χυτοσιδηροί: από όμοια χυτά στοιχεία συνδεδεμένα με συνδέσμους, βιομηχανικά προϊόντα με τυποποιημένες προδιαγραφές· πλεονεκτήματα: δυνατότητα επέκτασης (προσθήκη στοιχείων → μεγαλύτερη επιφάνεια-ισχύς), αντικατάσταση ραγισμένου στοιχείου με νέο, μεγάλη διάρκεια ζωής και αντοχή στη διάβρωση, μεταφορά σε τεμάχια (εύκολη πρόσβαση στο λεβητοστάσιο), ως ενιαία συγκροτήματα με καυστήρα (έως 70 kW) υψηλή απόδοση-χαμηλοί ρύποι· μειονεκτήματα: μεγάλο βάρος, μικρότερος βαθμός απόδοσης, ευαισθησία σε θερμικές καταπονήσεις/απότομες διαστολές — απαιτούν θερμοκρασία επιστροφής > 45 °C (τετράοδη βάνα) και προσοχή σε υπερθερμάνσεις, οι ρωγμές δεν επισκευάζονται με συγκόλληση (μόνο αντικατάσταση στοιχείου), λύσιμο-δέσιμο με επιδεξιότητα για στεγανότητα· όρια 110 °C/4 bar (μεγάλοι 120 °C/6 bar). Χαλύβδινοι: από συγκολλητά χαλυβδοελάσματα στο λεβητοποιείο (110/45 °C, 3 bar· ή 120/45 °C, 4 bar)· πλεονεκτήματα έναντι χυτοσιδηρών: μεγαλύτερος βαθμός απόδοσης, μικρότερο βάρος, δυνατότητα επισκευής ρωγμών (συγκόλληση), μεγαλύτερη αντοχή σε υπερθερμάνσεις (σημαντικό στις αυτονομίες, όπου η λειτουργία μέρους της εγκατάστασης δίνει υψηλές θερμοκρασίες)· μειονεκτήματα: μικρότερη διάρκεια ζωής, ιδίως χωρίς αντιδιαβρωτική προστασία, αδυναμία επέκτασης της ισχύος, ενιαία μεγάλα κομμάτια → πρόβλεψη πρόσβασης στο λεβητοστάσιο, και αν οι ρωγμές δεν επισκευάζονται δεν αντικαθίστανται στοιχεία. Οι λέβητες ατμού είναι κατά κανόνα χαλύβδινοι.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Χυτοσιδηροί (όμοια χυτά στοιχεία): + επέκταση με στοιχεία, αντικατάσταση ραγισμένου στοιχείου, μεγάλη ζωή/αντοχή σε διάβρωση, μεταφορά σε τεμάχια· − βάρος, χαμηλότερη απόδοση, ευαισθησία σε θερμικά σοκ (επιστροφή > 45 °C), μη συγκολλητές ρωγμές. Χαλύβδινοι (συγκολλητά ελάσματα): + μεγαλύτερη απόδοση, μικρότερο βάρος, επισκευή ρωγμών, αντοχή σε υπερθερμάνσεις (αυτονομίες)· − μικρότερη ζωή/διάβρωση, αδυναμία επέκτασης, ενιαίο κομμάτι (πρόσβαση), όχι αντικατάσταση στοιχείων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Δύο υλικά ± .

Ερώτηση 6 — Πότε και γιατί χρειάζεται το ηλεκτρόδιο μαγνησίου

Ερώτηση: Πότε και γιατί χρειάζεται το ηλεκτρόδιο μαγνησίου;

Απάντηση:

• Πότε: όταν σε εγκατάσταση Κεντρικής Θέρμανσης με λέβητες από σιδηροκράματα (χυτοσίδηρος, χάλυβας) υπάρχουν τμήματα από χαλκό (χαλκοσωλήνες, χάλκινες σερπαντίνες boiler, ορειχάλκινα εξαρτήματα) (σελ. 83). Γιατί: υπάρχει κίνδυνος «ηλεκτροχημικής διάβρωσης»: ο χαλκός είναι καθοδικότερος («ευγενέστερος») από τον σίδηρο στη σειρά ηλεκτροθετικότητας των μετάλλων· όταν συνδέονται στο ίδιο δίκτυο, δημιουργούν γαλβανικό στοιχείο με άνοδο τον σίδηρο και κάθοδο τον χαλκό, και «αγωγό» το νερό, που συμπεριφέρεται ως ηλεκτρολύτης λόγω των αλάτων που περιέχει. Αποτέλεσμα: διάβρωση του λιγότερο ευγενούς σιδήρου (του λέβητα) λόγω μεταφοράς ιόντων προς τον χαλκό. Για την προστασία του «θυσιάζεται» ένα ηλεκτρόδιο από ακόμη λιγότερο ευγενές υλικό — μαγνήσιο (ή ψευδάργυρο) — που έχει με τον χαλκό μεγαλύτερη διαφορά δυναμικού από ό,τι ο σίδηρος: γίνεται αυτό η άνοδος του γαλβανικού στοιχείου και διαβρώνεται αυτό αντί για τον λέβητα (θυσιαζόμενη άνοδος). Το προστατευτικό ηλεκτρόδιο τοποθετείται σε μορφή ράβδου σε κατάλληλο σημείο του λέβητα (ή του boiler) και πρέπει σε ορισμένα χρονικά διαστήματα να ελέγχεται και να αντικαθίσταται, αφού καταναλώνεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν σιδηρός λέβητας συνυπάρχει στο ίδιο δίκτυο με τμήματα χαλκού: ο χαλκός είναι ευγενέστερος, σχηματίζεται γαλβανικό στοιχείο (άνοδος σίδηρος, κάθοδος χαλκός, ηλεκτρολύτης το νερό με τα άλατα) και ο σίδηρος διαβρώνεται· το ηλεκτρόδιο μαγνησίου (ή ψευδαργύρου), ακόμη λιγότερο ευγενές, «θυσιάζεται» ως άνοδος αντί του λέβητα — ράβδος στον λέβητα που ελέγχεται και αντικαθίσταται περιοδικά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Fe-Cu γαλβανικό → Mg θυσιάζεται.

Ερώτηση 7 — Είδη λεβήτων αερίου κατά την τροφοδοσία αέρα

Ερώτηση: Ποια είναι τα είδη λεβήτων αέριων καυσίμων με κριτήριο την τροφοδοσία του καυστήρα τους με αέρα;

Απάντηση:

• Οι λέβητες αερίου χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με τον τύπο του καυστήρα, που καθορίζει τον τρόπο προσαγωγής του αέρα καύσης (σελ. 83-84): α) Λέβητες με καυστήρες με φυσητήρα — «πιεστικοί»: ο αέρας καύσης προσάγεται με ανεμιστήρα· οι καυστήρες έχουν λειτουργικές ομοιότητες με τους καυστήρες πετρελαίου· μέση ειδική θερμική φόρτιση > 30.000 kcal/m²h, γι' αυτό κατασκευάζονται για πολύ μεγαλύτερες ισχείς, έως 300.000 kcal/h, με μικρότερες διαστάσεις· διαθέτουν αυτόματο διάφραγμα (τάμπερ) αέρα που κλείνει όταν σβήσει ο καυστήρας και απομονώνει τον θάλαμο καύσης από το περιβάλλον → χωρίς απώλειες στασιμότητας. β) Λέβητες με καυστήρες φυσικού ελκυσμού — «ατμοσφαιρικοί»: ένα μέρος του αέρα (πρωτεύων) αναμιγνύεται με το αέριο στον καυστήρα, ενώ ο υπόλοιπος (δευτερεύων) προσάγεται λόγω του ελκυσμού της καπνοδόχου· μικρή ειδική φόρτιση 8.000-15.000 kcal/m²h → ισχύς έως 50.000 kcal/h και μεγαλύτερες διαστάσεις· χωρίς κινούμενα όργανα → σχεδόν αθόρυβοι, σπανιότερες βλάβες, περιορισμένη συντήρηση· μειονέκτημα: ο θάλαμος καύσης επικοινωνεί με το περιβάλλον, οπότε όταν δεν λειτουργούν τα ρεύματα αέρα απορροφούν θερμότητα από το νερό — απώλειες στασιμότητας, μεγαλύτερες σε ήπιες περιόδους ή σε υπερδιαστασιολογημένο λέβητα. Ειδική περίπτωση οι επίτοιχοι λέβητες αερίου έως 30 kW (πλήρεις μονάδες με αυτόματη ανάφλεξη, ηλεκτρονικό έλεγχο, συχνά θερμαντήρα νερού χρήσης).

Σύνοψη: (ενδεικτική) α) Πιεστικοί — καυστήρας με φυσητήρα: ειδική φόρτιση > 30.000 kcal/m²h, ισχύς έως 300.000 kcal/h, μικρές διαστάσεις, αυτόματο τάμπερ (χωρίς απώλειες στασιμότητας)· β) ατμοσφαιρικοί — καυστήρας φυσικού ελκυσμού (πρωτεύων αέρας στον καυστήρα, δευτερεύων από τον ελκυσμό): 8-15.000 kcal/m²h, έως 50.000 kcal/h, αθόρυβοι-αξιόπιστοι, αλλά απώλειες στασιμότητας· (+ επίτοιχοι έως 30 kW).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Πιεστικοί / ατμοσφαιρικοί.

Ερώτηση 8 — Σχέση υπολογισμού ισχύος λεβήτων

Ερώτηση: Να αναφέρετε τη σχέση υπολογισμού της ισχύος των λεβήτων προσδιορίζοντας τους παράγοντές της.

Απάντηση:

• Για να επιλεγεί ο λέβητας πρέπει να υπολογιστεί η αναγκαία θερμαντική ικανότητα (ισχύς) Qλ (σελ. 87): Qλ = (1,10 ÷ 1,30) · Qολ (σε kW ή kcal/h). Παράγοντες: Qολ = το σύνολο των θερμικών απαιτήσεων του κτιρίου — το άθροισμα των θερμικών απωλειών όλων των θερμαινόμενων χώρων (διάβασης + αερισμού με τις προσαυξήσεις, κεφ. 11), συν τις μελλοντικές επεκτάσεις αν προβλέπονται, συν τυχόν φορτίο ζεστού νερού χρήσης (boiler) και απώλειες δικτύου· συντελεστής προσαύξησης 1,10-1,30 = περιθώριο ασφάλειας 10-30 %, επειδή ο βαθμός απόδοσης του λέβητα μειώνεται με την πάροδο των χρόνων λειτουργίας (επικαθίσεις, φθορά) — οι μεγάλες τιμές (προς 30 %) είναι απαραίτητες σε εγκαταστάσεις που περιέχουν πολύ νερό (μεγάλη θερμοχωρητικότητα), ώστε να μειώνεται ο χρόνος ανταπόκρισης στο θερμικό αποτέλεσμα (γρήγορη προθέρμανση μετά από διακοπή). Παράδειγμα: Qολ = 60.000 kcal/h → Qλ = 66.000-78.000 kcal/h → επιλογή του αμέσως μεγαλύτερου τυποποιημένου λέβητα (και αντίστοιχου καυστήρα w = Qλ/(H·η)). Υπερβολική υπερδιαστασιολόγηση αποφεύγεται (απώλειες στασιμότητας, συχνές εκκινήσεις).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Qλ = (1,10 ÷ 1,30)·Qολ (kW ή kcal/h): Qολ = σύνολο θερμικών απαιτήσεων/απωλειών του κτιρίου (+ μελλοντικές επεκτάσεις, ΖΝΧ)· προσαύξηση 10-30 % ως περιθώριο ασφάλειας για τη μείωση της απόδοσης με τα χρόνια, με τις μεγάλες τιμές σε εγκαταστάσεις με πολύ νερό (μείωση χρόνου ανταπόκρισης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Qλ = 1,1-1,3·Qολ.

Ερώτηση 9 — Μέρη και υλικά συστήματος απαγωγής καυσαερίων

Ερώτηση: Ποια είναι και από τι υλικά κατασκευάζονται τα μέρη του συστήματος απαγωγής καυσαερίων;

Απάντηση:

• Η απαγωγή των καυσαερίων στην ατμόσφαιρα γίνεται μέσω δύο μερών (σελ. 88, εικ. 6.4.α): 1. Ο καπναγωγός — το τμήμα που συνδέει τον λέβητα με την καπνοδόχο (οριζόντιο ή κεκλιμένο, με ανοδική κλίση, όσο γίνεται κοντό, με λίγες καμπύλες)· κατασκευάζεται συνήθως μεταλλικός (λαμαρίνα, ανοξείδωτος ή μαύρος χαλυβδοσωλήνας, μονωμένος), με διάμετρο που καθορίζεται ουσιαστικά από το στόμιο εξόδου καυσαερίων που έχει προβλέψει ο κατασκευαστής του λέβητα· στους ατμοσφαιρικούς λέβητες αερίου παρεμβάλλεται χοάνη (διακόπτης ελκυσμού)· φέρει θυρίδα καθαρισμού/μέτρησης. 2. Η καπνοδόχος — ο κατακόρυφος αγωγός που οδηγεί τα καυσαέρια πάνω από τη στέγη· γίνεται συνήθως κτιστή (τούβλα, πυρότουβλα με εσωτερική επένδυση) ή από προκατασκευασμένα κομμάτια από κατάλληλο υλικό (κεραμικά/τσιμεντένια στοιχεία, ανοξείδωτος χάλυβας διπλού τοιχώματος με μόνωση), με διατομή στρογγυλή ή ορθογωνική και διαστάσεις από υπολογισμό (A = m/(n√H) ή πίνακες 6.4.2-6.4.3)· πρέπει να είναι μονωμένη ώστε τα καυσαέρια να μένουν 160-190 °C (πάνω από το σημείο δρόσου — αποφυγή θειικού οξέος), στεγανή, λεία, με θυρίδα καθαρισμού στη βάση και κατάλληλη απόληξη (καπέλο) πάνω από τη στέγη. Για πιεστικούς λέβητες η απαγωγή γίνεται χωρίς πρόβλημα· για ατμοσφαιρικούς απαιτείται κατάλληλος ελκυσμός.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Καπναγωγός: συνδέει λέβητα-καπνοδόχο, συνήθως μεταλλικός (λαμαρίνα/χαλυβδοσωλήνας, μονωμένος), διάμετρος από το στόμιο εξόδου του λέβητα (χοάνη στους ατμοσφαιρικούς). Καπνοδόχος: κατακόρυφη, συνήθως κτιστή ή από προκατασκευασμένα στοιχεία (κεραμικά, τσιμεντένια, ανοξείδωτα διπλού τοιχώματος), στρογγυλής ή ορθογωνικής διατομής από υπολογισμό, μονωμένη-στεγανή, με απόληξη πάνω από τη στέγη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Καπναγωγός + καπνοδόχος.

Ερώτηση 10 — Βασικές συνθήκες καλής λειτουργίας καπνοδόχου

Ερώτηση: Ποιες είναι οι βασικές συνθήκες καλής λειτουργίας της καπνοδόχου;

Απάντηση:

• Για την καλή λειτουργία του λέβητα, καπναγωγός και καπνοδόχος πρέπει να είναι σωστά κατασκευασμένοι (σελ. 88-89, 91): 1. Κατάλληλος ελκυσμός (τράβηγμα): ιδίως στους ατμοσφαιρικούς λέβητες η καπνοδόχος πρέπει να δημιουργεί ελκυσμό ικανό να αντιμετωπίσει την πτώση πίεσης κατά τη ροή των καυσαερίων στον λέβητα και τον καπναγωγό· ο φυσικός ελκυσμός εξασφαλίζεται από τη διαφορά ειδικού βάρους μεταξύ θερμών καυσαερίων και ψυχρού εξωτερικού αέρα — άρα απαιτεί επαρκές ύψος, σωστή διατομή (ούτε μικρή ούτε υπερβολική), λεία εσωτερικά τοιχώματα, ανοδική πορεία χωρίς στενώσεις, και απόληξη πάνω από τη στέγη μακριά από στροβιλισμούς (στους πιεστικούς η απαγωγή γίνεται χωρίς πρόβλημα). 2. Θερμοκρασία καυσαερίων πάνω από το σημείο δρόσου: η κατασκευή πρέπει να εξασφαλίζει ότι η θερμοκρασία των καυσαερίων σε επαφή με τα τοιχώματα διατηρείται ανώτερη από τη θερμοκρασία συμπύκνωσης των υδρατμών — αλλιώς το θείο του πετρελαίου δίνει οξείδια που με το νερό σχηματίζουν θειικό οξύ, το οποίο συμπυκνώνεται στις ψυχρές επιφάνειες και διαβρώνει τα μέταλλα· άρα σωστή μόνωση και αποφυγή χαμηλών θερμοκρασιών, με καλή περιοχή τιμών 160-190 °C στην έξοδο. 3. Σωστές διαστάσεις (διατομή A = m/(n√H) και ύψος H) ανάλογα με την ισχύ του λέβητα, στεγανότητα (όχι είσοδος ψευδοαέρα ούτε διαφυγή καυσαερίων/CO στους χώρους), ένας λέβητας ανά καπνοδόχο κατά κανόνα, θυρίδες καθαρισμού και τακτικός καθαρισμός από αιθάλη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) 1) Κατάλληλος ελκυσμός (ιδίως ατμοσφαιρικοί) — από τη διαφορά ειδικού βάρους καυσαερίων-αέρα: επαρκές ύψος, σωστή διατομή, λεία στεγανά τοιχώματα· 2) θερμοκρασία καυσαερίων πάνω από το σημείο δρόσου (160-190 °C) με καλή μόνωση, ώστε να μη σχηματίζεται θειικό οξύ και διάβρωση· 3) σωστή διαστασιολόγηση (A, H), στεγανότητα, καθαρισμός.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ελκυσμός + δρόσος + διαστάσεις.

Ερώτηση 11 — Παράγοντες της διατομής καπνοδόχου

Ερώτηση: Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η διατομή της καπνοδόχου στην Κεντρική Θέρμανση;

Απάντηση:

• Σύμφωνα με την πιο διαδεδομένη (όχι την ακριβέστερη) μέθοδο (σελ. 89, 91), η εκτίμηση των διαστάσεων της καπνοδόχου προϋποθέτει τον υπολογισμό τριών παραγόντων: 1. τον συντελεστή μορφής της καπνοδόχου n — δίνεται από τον πίνακα 6.4.1 σε συνάρτηση με το ύψος της καπνοδόχου και τη θερμική ισχύ του λέβητα σε kcal/h (τιμές ~1100-1700· εκφράζει τη μορφή/τραχύτητα-αντίσταση της διατομής)· 2. το ύψος της καπνοδόχου H (m) — μεγαλύτερο ύψος → μεγαλύτερος ελκυσμός → μικρότερη απαιτούμενη διατομή· 3. την ωριαία παραγωγή καυσαερίων m (kg/h), που υπολογίζεται από τη θερμική ισχύ του λέβητα Qλ (kW) με τη σχέση m = 2,75 · Qλ. Η διατομή (A, m²) δίνεται τότε από A = m / (n · √H) (το βιβλίο τυπώνει «A = m/n H», αλλά το αριθμητικό παράδειγμα — 261/(1250·√15) ≈ 0,05 m² — δείχνει την τετραγωνική ρίζα του ύψους). Άρα η διατομή εξαρτάται ανάλογα από την ισχύ του λέβητα (ποσότητα καυσαερίων) και αντιστρόφως από το ύψος και τον συντελεστή μορφής· έμμεσα και από το είδος καυσίμου/καυστήρα (ατμοσφαιρικός ή πιεστικός), τη θερμοκρασία καυσαερίων και το υλικό/λειότητα της καπνοδόχου. Εναλλακτικά χρησιμοποιούνται πίνακες (6.4.2) που δίνουν τις διαστάσεις ορθογωνικής διατομής με βάση ισχύ (kW) και ύψος, και ο πίνακας ισοδυναμίας (6.4.3) για κυκλική.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από τον συντελεστή μορφής n (πίνακας κατά ύψος και ισχύ), το ύψος H της καπνοδόχου και την ωριαία παραγωγή καυσαερίων m = 2,75·Qλ (από την ισχύ του λέβητα σε kW): A = m/(n·√H)· δηλαδή ανάλογη της ισχύος και αντιστρόφως ανάλογη του ύψους/συντελεστή μορφής· εναλλακτικά πίνακες ισχύος-ύψους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• n, H, m.

Ερώτηση 12 — Επιλογή διαστάσεων καπνοδόχου ύψους 15 m για λέβητα 220 kW

Ερώτηση: Να επιλέξετε τις διαστάσεις καπνοδόχου ύψους 15m για λέβητα ισχύος 220 kW.

Απάντηση:

• Δεδομένα: Qλ = 220 kW ≈ 220 × 860 = 189.200 kcal/h, H = 15 m. Μέθοδος Α — τύπος (σελ. 89-90): ωριαία παραγωγή καυσαερίων \(m = 2{,}75 \cdot Q_λ = 2{,}75 \times 220 = 605\ \mathrm{kg/h}\). Συντελεστής μορφής από τον πίνακα 6.4.1 για ύψος 15 m και Q ≈ 190.000 kcal/h: n = 1450. Διατομή: \(A = \dfrac{m}{n \cdot \sqrt{H}} = \dfrac{605}{1450 \times \sqrt{15}} = \dfrac{605}{1450 \times 3{,}87} = \dfrac{605}{5616} \approx 0{,}108\ \mathrm{m^2}\). Μέθοδος Β — πίνακας 6.4.2 (ορθογωνικές καπνοδόχοι, ύψος 15 m): 27 × 27 cm → 145 kW, 27 × 40 cm → 220 kW, 40 × 40 → 350 kW· άρα για 220 kW/15 m αντιστοιχεί ακριβώς η διατομή 27 × 40 cm. Έλεγχος με πίνακα 6.4.3: 27 × 40 cm = 0,108 m² — συμφωνεί με το A του τύπου· ισοδύναμη κυκλική διατομή Ø 33 cm κατά τον πίνακα (γεωμετρικά ίσου εμβαδού ≈ Ø 37 cm). Απάντηση: καπνοδόχος ορθογωνικής διατομής 27 × 40 cm (0,108 m²), ή ισοδύναμη κυκλική Ø ≈ 33 cm, ύψους 15 m, μονωμένη ώστε τα καυσαέρια να μένουν στους 160-190 °C. (Σύγκριση με το παράδειγμα του βιβλίου: 95 kW/15 m → 0,05 m² → 20 × 27 cm.)

Σύνοψη: m = 2,75 × 220 = 605 kg/h· από τον πίνακα για 15 m και ~190.000 kcal/h n = 1450 → A = 605/(1450·√15) ≈ 0,108 m²· ο πίνακας 6.4.2 δίνει για 15 m/220 kW διατομή 27 × 40 cm (= 0,108 m², πίν. 6.4.3), ισοδύναμη κυκλική Ø ≈ 33 cm.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 27 × 40 cm ≈ 0,108 m².