Uchwycić ciepło

czyli garść spostrzeżeń, jak naprawdę uchwycić ciepło oraz optymalnie i komfortowo je wykorzystać

 

Czymże jest moc bez kontroli? Bezużytecznym fajerwerkiem techniki lub przyrody. W przypadku palenisk na drewno, zarówno kominkowych, jak i piecowych, jest to zagadnienie szczególnie ważne, abyśmy mieli właściwy wpływ na wytworzenie i odzyskanie energii cieplnej. Warto przyjrzeć się zatem kilku podstawowym rozwiązaniom technicznym związanych z grzaniem drewnem.

 

Drewno, ciepło, szyba…

            Dokonując zakupu, często kierujemy się ilością kilowatów, jakie powinien posiadać kominek. Skąd jednak biorą się owe kilowaty? Z wkładu? Z materiału, z jakiego został wykonany? A może jednak powinniśmy poszukać ich gdzie indziej? Tak naprawdę prawdziwa moc naszego kominka pochodzi z drewna, z każdej szczapy podłożonej do paleniska! Moc naszego wkładu podana przez producenta jest tylko pewną możliwą do osiągnięcia wartością. Oczywiście wielkość wkładu jest tu o tyle istotna, że pozwala na załadunek określonej ilości drewna. Wszystko zależy od ilości i jakości drewna, jakim palimy, dlatego powinniśmy szczególnie zadbać o to, co wkładamy do naszego paleniska.

Wartość grzewcza drewna zależna jest od jego wilgotności. Z jednego kilograma drewna sezonowanego dwa lata uzyskujemy około 4 kW, a świeżo ściętego mniej niż 2 kW. Jasno z tego wynika, że aby ogrzać nasz dom mokrym drewnem, potrzebujemy go dwukrotnie więcej. Poza tym narażamy się na ciągle brudną szybę, czarne szamoty oraz przykry zapach z komory paleniska. Palenie suchym, sezonowanym drewnem ma również tę zaletę, iż pozwala na regulację procesu spalania, tak aby był on optymalny, tzn. w wysokiej temperaturze pozwolił na odzyskanie z jednego załadunku drewna możliwie najwięcej ciepła, przy pozostawieniu po spaleniu z niewielkiej ilości popiołu. Samo wyzwolenie ciepła poprzez zainicjowanie procesu spalania nie kończy, a dopiero rozpoczyna nasze rozważania. Poza wyzwoleniem ciepła musimy przyjrzeć się jego odzyskaniu przez odpowiedni system kominkowy lub piecowy oraz przekazaniu do pomieszczenia dzięki właściwej budowie, tak byśmy mogli mieć z niego jak największą przyjemność i korzyść. Wyzwolona w palenisku energia wydostaje się z niego trzema drogami: przez korpus wkładu, szybę i króciec dymowy. Spośród tej trójki szyba, a w szczególności jej wielkość, decyduje o tym, w jakim stopniu zapanujemy nad powstałą energią.

W paleniskach piecowych przez szybę wypromieniowane jest od 5 do 20% ciepła, a w paleniskach kominkowych od 20 do ponad 50%. W zależności od szyby, różny jest udział pozostałych elementów, tzn. sięga on od 25 do 45% każdy. Do króćca dymowego mogą być przyłączane dodatkowe powierzchnie grzewcze, takie jak: metalowe radiatory, ceramiczne masy akumulacyjne lub wodne wymienniki ciepła. Warto o tym pamiętać, planując nasz kominek lub piec, gdyż podział ten ma bezpośredni wpływ na komfort użytkowania bądź efektywność grzewczą całej instalacji. Im więcej ciepła wydostanie się przez szybę, tym mniejszy mamy wpływ na jego wykorzystanie. Im mniej energii wypromieniowane zostanie przez szybę, tym więcej energii pozostanie na króćcu dymowym ogrzewając np. wodny wymiennik ciepła. Ostatnią „przeszkodą”, jaką musi pokonać uzyskane z drewna ciepło, jest obudowa. W zależności od wykorzystanych do budowy materiałów wyróżniamy obudowy ciepłe, przez które ciepło przenika na zasadzie promieniowania, oraz zimne, które są wewnętrznie izolowane, a ciepło wydostaje się tylko przez kratki wentylacyjne.

 

Konwekcja

            Najpopularniejszym sposobem budowy w Polsce jest kominek konwekcyjny. Kominek tego typu zbudowany jest najczęściej z dwóch elementów: wkładu kominkowego i obudowy. Wkłady kominkowe charakteryzuje stosunkowo duża szyba, która może być płaska, półokrągła lub pryzmatyczna. Proporcje paleniska pozwalają na dużą ekspozycję ognia, co cieszy każdego miłośnika leniuchowania przed kominkiem. Dodatkowym walorem jest możliwość podniesienia szyby w celu bliższego kontaktu z ogniem. Generalnie wkłady kominkowe wykonane są z żeliwa lub stali.

O ile materiał, z jakiego wykonane jest palenisko, i jakość wykonania decydują o trwałości naszego urządzenia, o tyle o jego efektywności decyduje jego konstrukcja. W przypadku palenisk dla konwekcji istotna jest możliwie jak największa powierzchnia korpusu wkładu, dzięki której ciepło przekazywane jest do otoczenia. Dla zwiększenia efektywności cieplnej całego kominka stosuje się coraz częściej dodatkowe powierzchnie grzewcze w postaci metalowych radiatorów ustawianych obok paleniska lub nasadzanych bezpośrednio na króciec wkładu. Tego typu rozwiązania pozwalają na znaczne wychłodzenie dymu na drodze z paleniska do komina, nawet o kilkaset stopni Celsjusza, które dla nas oznacza „ekstra” ciepło. Często wykorzystuje się odzyskane w ten sposób ciepło do ogrzewania oddalonych pomieszczeń w domu. System taki nazywamy dystrybucją gorącego powietrza.

Kominki konwekcyjne działają na zasadzie przepływu powietrza, które wpada przez otwór pozostawiony w dolnej części obudowy, wewnątrz komory kominka owiewa wkład kominkowy, zabierając odzyskaną energię cieplną, i następnie wydostaje się przez kratki wentylacyjne umieszczone w górnej części obudowy. Obudowy w kominkach konwekcyjnych rzadko bywają ciepłe, najczęściej wykonane są z izolowanego karton-gipsu lub betonu komórkowego. Wprawdzie pozwala to na znaczne ograniczenie kosztów takiej obudowy, jednakże pozbawia nas miłego, łagodnego ciepła na rzecz ostrego promieniowania szyby oraz mocno przegrzanego i suchego powietrza z kratek. Ciepło rozchodzi się po pomieszczeniu na zasadzie mieszania powietrza gorącego u góry pomieszczenia z powietrzem chłodniejszym w dolnych partiach pokoju.

Wracając do podziału wytworzonej energii, dzięki dużemu udziałowi szyby ciepło odczuwalne jest niemal natychmiast po rozpaleniu, ponieważ większość energii wydostaje się tą drogą, a reszta odzyskanej energii przez korpus w postaci przegrzanego powietrza. Kominki te sprawdzają się doskonale w potężnych salonach lub przy ogrzewaniu pomieszczeń o dużym chwilowym zapotrzebowaniu cieplnym.

 

Kumulacja

Inną formą budowy, która zdobywa sobie coraz liczniejsze grono miłośników, są kominki grzewcze i piece kaflowe. Zbudowane są one najczęściej z trzech elementów: paleniska kominkowego lub piecowego, masy kumulacyjnej i ciepłej zabudowy. Paleniska kominkowe charakteryzuje: solidna budowa, wyłożenie szamotowe komory spalania, możliwość ciągłego palenia i, co istotne, podłączenia ceramicznej masy kumulacyjnej.

Wkłady piecowe są nieco odmiennej konstrukcji, najwyraźniej widać to po zmienionych proporcjach komory spalania, która jest zazwyczaj znacznie głębsza niż szersza, co umożliwia załadunek większej ilości drewna. Dzięki specyficznej konstrukcji i ograniczonej rozmiarowo szybie, a często szybie podwójnej, uzyskuje się na króćcu wylotu spalin temperatury sięgające 700 ºC, w wkładach kominkowych, i 900 ºC – w wkładach piecowych. Tak wysoka temperatura pozwala na szybkie rozgrzanie masy kumulacyjnej, która magazynuje energię cieplną na wiele godzin.

Spotykamy różne rodzaje mas kumulacyjnych, a ich sposób budowy zależy od tego, jak dużą ilość energii cieplnej mają one zmagazynować, na jak długo, czy opalane są regularnie, czy sporadycznie, od dostępnych materiałów oraz od wiedzy i umiejętności wykonawcy. Dla lżejszej kumulacji, związanej z kominkami grzewczymi, stosuje się ceramiczne masy nasadowe lub płyty na korpusie wkładu, a dla właściwego magazynowania energii cieplnej w piecach kaflowych wykorzystuje się ciężkie płyty i cegły szamotowe lub gotowe modułowe kanały o podwyższonej gęstości. Istotne jest to, że wytworzona w palenisku energia nie jest natychmiast emitowana do pomieszczenia, w którym stoi nasz kominek lub piec, lecz już po wygaśnięciu i wypaleniu drewna jest przez wiele godzin stale i równomiernie emitowana przez obudowę. Obudowa przewodzi ciepło, ponieważ zrobiona jest z materiałów ceramicznych. Mówiąc „ceramika” nie mam na myśli tylko kafli piecowych, bo obecnie na rynku jest cała gama materiałów szamotowych, takich jak odlewane płyty proste, kształtki, płyty i cegły szamotowe oraz zaprawy i tynki zduńskie. Dzięki tym materiałom można wykonywać obudowy o dowolnym kształcie i stylu, które pozostają jednak ciepłe na całej swojej powierzchni.

Powracając do naszego podziału energii, warto zauważyć, że wskutek ograniczenia emisji ciepła przez szybę pozostaje jej więcej na króćcu spalin, dzięki czemu większa część energii poddaje się naszej kontroli i regulacji. Ciepło zostaje wyemitowane przez powierzchnię obudowy bez udziału kratek, dostarczając pomieszczeniu, w którym stoi, właściwą ilość energii niepowodującą zbytniego przegrzania, tworząc najbardziej naturalny i przyjazny człowiekowi sposób grzania.

 

Technika wodna

Czy można pogodzić ogień z wodą? Na szczęście nie zawsze mądrości ludowe się w życiu sprawdzają. Technika wodna coraz śmielej wkracza do branży kominkowej i zduńskiej. W obliczu stale powtarzających się kryzysów z paliwami kopalnymi, ogrzewanie domu drewnem staje się coraz poważniej rozważaną alternatywą. Jak więc odzyskuje się energię cieplną wytworzoną w palenisku do ogrzewania całego domu oraz ciepłej wody użytkowej? Zasadniczo istnieją dwa rozwiązania: nasadowy wymiennik wodny oraz płaszcz wodny.

Wodny wymiennik ciepła osadzony jest na króćcu wylotu spalin, a jego działanie oparte jest na tym, że dym o bardzo wysokiej temperaturze przekazuje energię cieplną przeciskając się przez sieć kanałów wypełnionych wodą. Innym rozwiązaniem jest płaszcz wodny, który odbiera wytworzoną w komorze spalania energię przez całą powierzchnię ścian wkładu, w którego ścianach znajduje się cyrkulująca woda. Istnieje wiele rozwiązań opartych na tych dwóch schematach, które pozwalają nam ogrzewać nasze domy za pomocą kominka lub pieca. Zanim jednak ciepło rozejdzie się po całym domu, musimy rozważyć, w jaki sposób przekażemy odzyskaną energię do systemu centralnego ogrzewania. Tu również znajdziemy dwa rozwiązania o różnym stopniu komplikacji.

Prostszym rozwiązaniem jest zastosowanie wymiennika płytowego, który przekaże odzyskane ciepło bezpośrednio do kaloryferów. Jednak bardziej efektywnym i komfortowym rozwiązaniem jest zastosowanie zbiornika buforowego, poprzez który odzyskane ciepło dystrybuowane jest po domu. Bufor jest dużym zbiornikiem wodnym, w którym spotykają się różne źródła ciepła w domu i gdzie gromadzone jest ciepło z kominka lub pieca kaflowego.

 

Lepsze jest wrogiem dobrego

Dopóki rozpatrujemy nasz kominek jako źródło przyjemności, wszystko jest w porządku – ma pięknie wyglądać i cieszyć oko, zachowując możliwie długo czystą szybę. Jeżeli jednak interesuje nas, aby oprócz wizji ognia ogrzewał nam cały dom lub jego część, sprawa się komplikuje, nie wystarczy, bowiem podłączyć wkład do komina. Chcąc utrzymać czystą szybę, musimy oprócz palenia suchym drewnem zapewnić odpowiednio duży napływ powietrza do spalania, co w konsekwencji sprawia szybkie spalanie drewna. W ten sposób możemy z drewna wycisnąć maksimum energii, a drewno spala się niemal całkowicie. Bez zastosowania dodatkowych elementów systemu, czyli dodatkowych powierzchni grzewczych, większość ciepła ucieka jednak przez komin. Widząc, jak ogień szybko „pożera” nam drewno, przymykamy dopływ powietrza i po chwili mamy szybę czarną, a z pięknej wizji ognia i tak nic.

Tak bardzo popularna w Polsce technika konwekcyjna oparta jest na najprostszym schemacie, w którym nie ma miejsca na dodatkowe innowacje techniczne podnoszące sprawność grzewczą kominków, co w konsekwencji zmusza nas do wyboru albo czystej szyby, albo większej ilości ciepła, mimo że możliwe są te dwie rzeczy równocześnie. Można powiedzieć, że największym plusem konwekcji jest jej niska cena i łatwość montażu. Przegrywa ona jednak z kumulacją, jeśli zestawimy korzyści użytkowania. Przede wszystkim wykorzystując techniki kumulacji możemy złapać znacznie większą ilość ciepła z jednego porównywalnego załadunku drewna. Możemy spalać drewno w sposób pełny w wysokiej temperaturze, zapewniając czystą szybę i wysoką efektywność. Jednakże nie do przecenienia jest to, że pomimo uwalniania znacznych ilości ciepła nasz kominek grzewczy czy piec kaflowy zatrzymuje energię na później i uwalnia ją w sposób bardzo dla nas korzystny i komfortowy, bez dużych wahań temperatury w pomieszczeniu. Poza tym ciepło rozchodzi się drogą promieniowania i nie wznieca niepotrzebnie kurzu w pomieszczeniu. Z punktu widzenia użytkowego takie ogrzewanie jest komfortowe, gdyż dla utrzymania temperatury w pomieszczeniu nie musimy stale podkładać drewna, wystarczy rano i wieczorem.

Inną ciekawą formą kumulacji jest zastosowanie zbiornika buforowego dla gromadzenia energii cieplnej w wodzie. Wytworzone ciepło z paleniska kumulowane jest w wodzie, aby potem w ciągu dnia mogło być wykorzystane do ogrzewania domu i ciepłej wody użytkowej. Bufor ma też tę zaletę, że może połączyć inne źródła energii, jak solary, pellet czy piec olejowy. Dzięki temu rozwiązaniu rozdzielony jest proces wytwarzania energii od jego wykorzystania. Mówiąc prościej, palimy wtedy, gdy mamy na to czas lub ochotę, a ciepło wykorzystywane jest wówczas, kiedy jest taka potrzeba. Odmiennie działa wymiennik płytowy. Za każdym razem, kiedy rozpalimy w palenisku, wytworzona energia wędruje bezpośrednio do kaloryferów, powodując ich mocne nagrzewanie bez związku z aktualnymi potrzebami pomieszczeń. Jedyną formą regulacji jest tu ilość podłożonego drewna. W działaniu przypomina to konwekcję z jej dużymi wahaniami temperatur i tym, że aby mieć ciepło, trzeba stale podkładać drewno.

Kontrola procesu spalania nie polega na bezpośredniej stałej ingerencji w proces spalania, tylko na mądrym zaplanowaniu całej instalacji, tak byśmy czerpali z niej jak najwięcej korzyści i przyjemności.

 

Gorąco pozdrawiam

Roland Buławski


TOP OFERTA

1000 zł zostaje u Ciebie

Zapytaj nas o cenę

Chcieliby Państwo otrzymać szczegółowy kosztorys. Prześlij zapytanie

Pogotowie kominkowe 24h

Jesteśmy zawsze gotowi pomóc. Bezpieczeństwo to dla nas priorytet. Skontaktuj się

Zastanawiasz się ?

Nie wiesz jakie rozwiązanie wybrać? Nasi specjaliści mogą pomóc. Zleć nam usługę

Oferta   Usługi   Galeria   Case Studies   Wiedza   Kontakt