Krbová kamna s teplovodním výměníkem – 1. část

S rostoucí cenou energií se stále více začínají hledat alternativy především k vysokým cenám elektřiny a plynu pro vytápění rodinných domů. Nejlevnější alternativou je přitápění kusovým dřevem v lokálních zdrojích – krby, kamna. Pokud má navíc tento zdroj teplovodní výměník, lze jej napojit na stávající otopnou soustavu ústředního vytápění a v přechodném období pomocí tohoto alternativního zdroje vytápět celý dům (byt). Se snižující se energetickou náročností na vytápění nových či rekonstruovaných domů se z těchto alternativních zdrojů stále více stávají zdroje hlavní. Proto neustále stoupá zájem o lokální spotřebiče s teplovodním výměníkem, mezi které patří také krbová kamna. Komplexní a podrobný popis těchto zdrojů je téma na celou knihu, autor se proto ve svém dvojdílném příspěvku snaží popsat alespoň to základní a nejdůležitější, co se týká jejich konstrukce a provozu.

Recenzent: Zdeněk Lyčka

Úvod

Článek pojednává pouze o krbových kamnech opatřených teplovodním výměníkem, nikoliv o krbech, krbových vložkách nebo o kamnech s teplovzdušným výměníkem.

Účelem krbových kamen s teplovodním výměníkem je dodávat teplo jak do místností, ve kterých jsou kamna umístěna, tak i do dalších místností v budově. Navíc mohou být tato kamna využita k přípravě teplé vody. Podmínkou jejich spolehlivého provozu bývá nutnost do rozvodu tepla instalovat akumulační nádrž.

Krbová kamna s teplovodním výměníkem jsou výrobek, pro který platí zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky. Jsou zařazena mezi tlaková zařízení a sama, ale i soustava, do které je jejich teplovodní výměník napojen, musí splňovat řadu technických požadavků.

Nevýhody

Krbová kamna, stejně jako všechny jiné zdroje tepla, mají své výhody i nevýhody. Výhody jsou všeobecně známé a všichni prodejci je podrobně zveřejňují. O nevýhodách se zpravidla nehovoří, ale je třeba o nich vědět, aby provozovatelé kamen nebyli zklamáni. K nevýhodám patří:

• dlouhá doba sušení dřeva (měkké nejméně 2 roky, tvrdé až 4 roky),
• nutnost vhodného, dostatečně velkého a zakrytého prostoru pro sušení a skladování,
• práce související s přípravou dřeva (doprava, řezání, štípání a uskladňování),
• v topné sezoně každodenní zátop,
• práce spojené s čištěním topeniště, výměníku tepla a s vybíráním popela,
• obecný trend zdražování souvisí s rostoucí poptávkou po biomase, tedy i palivovém dřevu,
• přikládání dřeva podle potřeby, v nejchladnějším období každou hodinu.

I přes uvedené nevýhody má vytápění krbovými kamny s výměníkem tolik výhod, že jejich prodej roste, a to i v době, kdy lidé více šetří.

Výrobci a technické údaje krbových kamen s výměníkem tepla

Všechny technické údaje nemohou být, pro svůj velký rozsah, v tomto článku uvedeny. Do následující tabulky jsou vybrány pouze nejdůležitější údaje pro možnost porovnání u různých krbových kamen. V současnosti je na českém trhu nabízeno několik stovek krbových kamen s výměníkem tepla od našich i zahraničních výrobců v nejrůznějším provedení. Tabulka 1 uvádí většinu výrobců krbových kamen s teplovodním výměníkem tepla. V tabulce nejsou uvedeny firmy, které vyrábějí krbová kamna bez výměníku tepla nebo se vzduchovým výměníkem tepla. Rovněž nejsou uvedeni výrobci samostatných krbových vložek.

Pro možnost porovnání některých údajů následující tabulka prezentuje vždy jen jedny krbová kamna od každého výrobce. Všechna kamna v tabulce 1 se prodávají v ČR.

U některých krbových kamen, nabízených na českém trhu, lze obtížně zjistit výrobce. Řada obchodníků s krbovými kamny uvádí určitého výrobce a jiný obchodník má u stejných kamen uvedeného jiného výrobce. Některé obchodní firmy píší v rubrice výrobce jen označení EU.

Vysvětlení údajů v tabulce: výkon – někteří výrobci uvádějí výkon maximální, někteří jmenovitý (přesné informace je třeba zjistit u výrobce); účinnost – maximální při dodržení podmínek pro správné spalování (suché dřevo, čisté spalinové cesty, správný tah komína atd.); hmotnost – samotných kamen bez obalu; spotřeba dřeva – maximální (při nejvyšším výkonu); napojení kouřovodu – H = horizontální, V = vertikální; X – údaje obchodníci ani výrobce ve svých propagačních materiálech nebo na webových stránkách neuvádí.

Z prostorových důvodů se do tabulky nevešly ostatní technické údaje. Dále následuje jen stručný popis hlavních parametrů.

Požadovaný tah komína:
Ve velké většině je 12 Pa, jen u několika kamen výrobci uvádí 10 Pa (ABX Viking 3039 TV), větší tah požaduje výrobce kamen Prity, a to 15–18 Pa.

Teplota spalin:
Je uváděna od 208 °C (ABX Turku Aqua TV) až do 296 °C (Prity K2 CP W13). Většina krbových kamen má uvedenou teplotu 250 až 260 °C.

Palivo: Všechna kamna spalují palivové (kusové) dřevo, většina také dřevěné brikety. U některých kamen se uvádí jako palivo také dřevěné pelety a dokonce i uhelné brikety, uhlí nebo obilí (např. http://www.ecoflame.cz/krby-krbove-vlozky-na-pelety-i-drevo-CPC/). Nejvíce krbových kamen s teplovodním výměníkem na uhlí nabízejí výrobci Olymberyl a Nordica.

Příprava teplé vody:
Při plném výkonu kamen se ohřeje 7 litrů vody o 30 K za 1 minutu (ecoflame). Ostatní výrobci uvádějí podobný výkon.

Tvarové, vzhledové a účelové provedení kamen

Co se týká tvaru, je největší výběr u krbových kamen, která jsou uváděna pod pojmem klasická, obdélníkového profilu s viditelným černým plechem po převážné části vnější plochy – obr. 1. Tato kamna mají sokl nebo nožky. Boční strany bývají nejčastěji z plného plechu nebo částečně vyplněny keramickým obložením. Některé firmy nabízí také kamna tvaru válce.

Pro potřeby umístění v rohu místnosti se vyrábějí kamna označovaná jako rohová – obr. 2. Profil může být čtverec nebo i mnohoúhelník.

Kachlová kamna se vyrábějí v mnoha různých vzhledových provedeních – s plným soklem, s otvorem v soklu, na nožkách, pyramidová a další – obr. 3

Mezi novější výrobky patří krbová kamna s výměníkem tepla určená mimo vytápění také k přípravě pokrmů. V současné době jsou v nabídce krbová kamna s varnou plotnou nebo s pečicí troubou.

Konstrukce krbových kamen

Základem konstrukce je svařenec z ocelových plechů o tloušťce nejčastěji 5 mm. Prostor topeniště se obkládá grenamatovými, vermeculitovými nebo jinými cihlami či deskami dlouhodobě odo­lávajícími vysokým teplotám (i přes 1000 °C). V přikládacích dvířkách je osazeno speciální sklo vedené pod názvem sklokeramika v různém provedení (viz podkapitola sklo). Nejčastěji uprostřed dna topeniště se nachází litinový rošt, v provedení pevný, otočný nebo vyjímatelný. V horní části je k základní konstrukci kamen připevněn výměník tepla. Většina kamen má výměník pevně přivařen, vyrábějí se však také krbová kamna s výměníkem, který je možno vyjmout.

Krbová kamna s teplovodním výměníkem tepla se označují jako dvouplášťová, kdy druhý plášť tvoří tepelný výměník, na který lze jednoduchým způsobem napojit potrubní rozvody. Běžné připojení je závitem G 5/4“ nebo G 6/4“.

Základní materiály, ze kterých se krbová kamna s výměníky vyrábějí, jsou nejčastěji litina a speciální ocel, z nichž každý má určité přednosti. Předností litiny je vyšší odolnost vůči nízkoteplotní korozi. Vhodným materiálem pro plášť a výměníky tepla je ocelový plech označovaný jako COR-TEN. Ve srovnání s běžným ocelovým konstrukčním plechem zajišťuje vyšší životnost, proti litině těsnost a vyšší pevnost konstrukce pláště. Kombinuje dobré vlastnosti obou materiálů. COR-TEN je ale podstatně dražší než běžný konstrukční plech nebo litina a využívá se na nejvíce namáhané části krbových kamen.

Bezpečnost provozu

Krbová kamna s teplovodním výměníkem dodávají otopnou vodu pro vytápění stejně jako kotel. Musí být tedy vybavena všemi bezpečnostními prvky jako každý kotel napojený na teplovodní otopnou soustavu. Pro krbová kamna platí ČSN EN 13 240 Spotřebiče na pevná paliva k vytápění obytných prostorů – Požadavky a zkušební metody; z hlediska požární bezpečnosti platí ČSN 06 1008 Požární bezpečnost tepelných zařízení.

Bezpečná vzdálenost

Na krbová kamna a do vzdálenosti menší než je bezpečná vzdálenost (musí být uvedena v návodu k obsluze), nesmí být kladeny předměty z hořlavých materiálů. Nejmenší přípustná vzdálenost vnějších obrysů krbových kamen a kouřovodu od hmot lehce hořlavých je 400 mm. Vzdálenost 400 mm musí být dodržena také v případě, kdy stupeň hořlavosti hmoty není prokázán (viz ČSN EN 13 501-1).

Bezpečná vzdálenost musí být dodržena i v případě zapalovacího materiálu a paliva. Krbová kamna je nutno umístit na nehořlavou podlahu nebo nehořlavou tepelně izolující podložku přesahující půdorys kamen vpředu nejméně o 300 mm a na ostatních stranách o 100 mm.

Přívod vzduchu pro spalování

Pokud je to možné, doporučuje se přednostně volit přívod spalovacího vzduchu z venkovního prostředí vzduchovým kanálem v podlaze, samostatným potrubím skrz vnější stěnu místnosti, vzduchovým průduchem v komíně, aby provoz kamen neovlivňoval vnitřní prostředí. Jestliže to není možné, musí být do místnosti zajištěn dostatečný přívod čerstvého vzduchu netěsnostmi v oknech, dveřích (je nutné kontrolovat výpočtem), případně neuzavíratelným otvorem o ploše nejméně 200 cm² do vnějšího prostředí. Již i mírně nedostatečný přívod vzduchu do místnosti řada lidí pociťuje velmi nepříznivě, například bolestmi hlavy. V každém případě nedostatečný přívod čerstvého vzduchu způsobuje nedokonalé spalování, jehož následkem může být otrava oxidem uhelnatým končící i smrtí osob.

Vychlazovací smyčka

Vychlazovací smyčka je jedno z bezpečnostních zařízení. Někdy je nazývána jako pojistný výměník tepla. Podmínkou použití smyčky je napojení na vodovodní řad, který není závislý na elektrickém proudu.

V případě, že dojde k výpadku elektrického proudu, oběhové čerpadlo přestane čerpat otopnou vodu z výměníku kamen do navazující soustavy. Teplota ve výměníku roste do té doby, než havarijní teplotní čidlo otevře ventil a do vychlazovací smyčky začne proudit studená voda, která ochladí vodu ve výměníku a zabrání jeho přehřátí. Je třeba počítat s tím, že teplota vody, odtékající z vychlazovací smyčky, může být vysoká.

Přepouštěcí pojistný ventil

Má podobný účel jako vychlazovací smyčka – snížit teplotu vody ve výměníku tepla v případě, že nebude fungovat čerpadlo. Jeho konstrukce je však složitější. Přepouštěcí pojistný ventil se skládá z ventilu na vypouštění teplé vody a plnicího ventilu studené vody – viz obr. 7 a 8. Oba ventily pracují současně, mají společný píst. Jsou řízeny dálkovým čidlem.

Při dosažení nastavené teploty (100 °C) se otevře otvor pro odtok nadměrně teplé vody a současně také otvor pro přívod studené vody. Oba otvory jsou otevřené do té doby, než teplota klesne pod nastavenou teplotu na teplotním čidle; přítok a odtok se pak uzavřou současně.

Ze zapojení přepouštěcího pojistného ventilu je vidět, že v případě havarijního stavu vpustí studenou vodu z vodovodního řadu přímo do rozehřátého výměníku v kamnech. Tak rychlé zchlazení může mít za následek trvalé tvarové změny výměníku, v případě litiny i vznik prasklin. Vychlazovací smyčka je bezpečnější.

---

Fireplace stoves with heat exchanger – Part 1

A detail description of the fireplace stoves with heat exchanger. Described are the different types of stoves with technical parameters.

Keywords: fireplace stoves, heat exchangers

DOKONČENÍ PŘÍŠTĚ