Krbová kamna s teplovodním výměníkem – 2. 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

Klapka pro přívod primárního vzduchu

Zajišťuje regulaci přívodu primárního spalovacího vzduchu. Správným nastavením klapky se volí výkon kamen. Po jejím uzavření by mělo dojít k utlumení až ukončení spalování paliva. Pokud k tomu nedojde, jsou kamna netěsná. Klapka neplní svou regulační, ale ani ochrannou pasivní funkci proti přetopení otopné soustavy.

Spalinová klapka

Někteří výrobci a obchodníci ji vedou pod názvem kouřová klapka nebo komínová klapka. Osazuje se na kouřovod a slouží k regulaci odvodu spalin, respektive k regulaci komínového tahu. Uzavření spalinové klapky má snížit komínový tah na minimum a má vést až k ukončení spalování paliva.

Činnost spalinové klapky negativně ovlivňuje spalování nedostatečně vysušeného dřeva nebo nevhodného paliva, neboť se při něm na klapce ve zvýšené míře tvoří usazeniny, klapka pak neplní dobře svoji funkci a snižuje se hospodárnost vytápění.

Náhradní zdroje elektřiny

Chod oběhového čerpadla při výpadku elektrické sítě zajistí náhradního zdroj elektrické energie. To se může realizovat dvěma způsoby. Použitím ručně spínaného záložního zdroje nebo elektrocentrály. Oba výrobky se vyrábějí s různou kapacitou, výkonem a provedením. Novinkou na trhu jsou komplety čerpadel s elektrickým zdrojem, který si vše řídí sám. Sám si provádí i diagnostiku nabití baterie a v případě očekávané poruchy upozorní obsluhu předem na potřebu zásahu – opticky i sirénou.

Sklo

Sklo ve dvířkách krbových kamen tvoří obálku spalovacího prostoru. Proto se během provozu ohřívá na vysokou teplotu a je možné se od něj popálit. Výrobci proto neustále zdokonalují konstrukci dvířek tak, aby k popálení nemohlo dojít. Skla pro krbová kamna se z designového pohledu vyrábějí potištěná, reflexní, reflexní se zrcadlovým efektem a případně s antireflexní vrstvou. Antireflexní vrstva na skle odráží zpět do topeniště část tepla, které by běžně používané sklo zahřívalo na mnohem vyšší, a pro dotyk rukou, nebezpečnou teplotu. Každé sklo vyráběné pro krbová kamna je žáruvzdorné, většina z nich odolává trvale teplotě 800 °C. Tloušťka skla je obvykle 4 mm.

Některá dvířka krbových kamen jsou vybavena dvojitým prosklením. Vnější sklo je opatřeno potiskem a vnitřní sklo reflexní pokovenou vrstvou odrážející tepelné záření zpět do prostoru ohniště. Dvojité prosklení s reflexním sklem udržuje maximální teplotu v ohništi, čímž dochází k lepšímu spalování paliva a vnější sklo bývá relativně chladné, bezpečné na dotyk.

Palivo

Pro použití kusového dřeva jako paliva platí norma ČSN EN 14961-5 Tuhá biopaliva – Specifikace a třídy paliv – Část 5: Palivové dřevo pro maloodběratele. V krbových kamnech je možné spalovat dřevo z různých stromů. Doporučené druhy jsou zejména dub, habr, buk, jasan, javor a bříza. Hodně používané je též smrkové dřevo, ale vzhledem k jeho menší měrné hmotnosti rychleji shoří.

Výhřevnost tvrdého i měkkého dřeva je srovnatelná, rozdíl je dán jejich odlišnou měrnou hmotností. Proto se tvrdého dřeva na objem spálí méně. S ohledem na požadavek provozovatelů kamen, je ideální topit směsí tvrdého a měkkého dřeva, neboť různé druhy dřeva dávají různě dlouhý plamen. Doporučuje se 1 díl měkkého dřeva na 3 díly tvrdého. Správným spalováním dostatečně proschlého dřeva vzniká velmi málo popela, pouze okolo 1 %.

Odborníci se shodují na tom, že je lepší pořizovatdřevo štípané. Celá polena se sice lépe skladují, ale rozštípáním se dají zpomalit procesy hniloby a předejít plísním. Štípané dřevo lépe vysychá. Vysychání dřeva by mělo probíhat pod krytým přístřeškem s přístupem nejlépe vzduchu ze všech stran, že i složené dřevo může vytvářet zajímavý estetický prvek u domu, dokazuje obrázek 12.

Velmi důležitým faktorem pro ekonomické vytápění je obsah vody v palivovém dříví. Vlhké dřevo má malou výhřevnost, kouří, znečišťuje topeniště a zanáší spalinové cesty. Největší obsah vody v čerstvě pokáceném dřevu má smrk, jedle a topol, a to až 60 %. Nejmenší obsah vody mají dub, buk a líska, asi 45 %.

Tabulku 2 je třeba brát jako informativní; pro různé druhy dřeva se hodnoty liší.

Asi polovina výrobců krbových kamen uvádí možnost spalování nejen dřeva, ale také dřevěných briket. Podle dostupných materiálů uvádí firma Olymberyl největší sortiment kamen s teplovodním výměníkem s možností spalování uhlí. Nikde však není uvedeno, jestli mají pro ČR potřebný atest. Řada zahraničních výrobců uvádí rovněž jako náhradní palivo uhlí, ale v ČR pro toto palivo atest nemají. Někteří naši výrobci nabízejí krbová kamna, určená ke spalování hnědouhelných briket, ke kterým atest mají. Mnoho krbových kamen je určeno také pro spalování pelet, různých směsí paliva a dokonce i obilí.

Jako doplněk se ke krbovým kamnům prodávají koše pro uskladnění dřeva. Plný koš by měl pojmout zásobu dříví asi na 2 až 3 dny vytápění. Zvětšování zásoby není vhodné, neboť ve dřevě, zvláště s kůrou, mohou být zárodky hmyzu, které se v teple rychle probudí k životu.

Provoz

Spalovací proces by měl co nejvíce vy­užívat teplo obsažené v palivu a mělo by docházet, pokud možno, k dokonalému spalování paliva po dlouhou dobu hoření paliva. Spalování paliva je výrazně ovlivněno přívodem vzduchu. Všechna dnes vyráběná krbová kamna mají spalovací (primární) vzduch přiváděný pod rošt a sekundární vzduch přiváděný do prostoru plamenů. Množství přiváděného primárního vzduchu lze regulovat u všech kamen. Při topení dochází k hoření při spalování za tzv. přebytku spalovacího vzduchu. U většiny kamen lze regulovat i sekundární vzduch, ne však u všech (např. Prity). Některá kamna jsou vybavena i přívodem terciálního vzduchu, který se nereguluje.

Krbová kamna s teplovodním výměníkem by měla být provozována co nejdelší dobu v rozsahu 60 až 80 % jmenovitého výkonu. V tomto výkonovém rozsahu mají většinou nejvyšší účinnost, a tedy menší spotřebu paliva.

Teplota otopné vody v soustavě nesmí být příliš nízká, protože pak dochází k nízkoteplotní korozi, která dokáže výměník tepla zničit v poměrně krátké době. Nízká teplota vody dále vede k nadměrnému usazování sazí a dehtu na teplosměnných plochách výměníku, čímž se snižuje výkon. Proto je nutné i kamna s teplovodním výměníkem vybavovat ochranou proti nízkoteplotní korozi stejně jako kotle. Obvykle se vytváří krátký kotlový – kamnový okruh, který se k soustavě napojuje trojcestným ventilem až po dosažení teploty nad 67 °C, tedy nad rosným bodem spalin.

Krbová kamna s teplovodním výměníkem mohou být používána také k přípravě teplé vody v nepřímotopeném zásobníku. Vzhledem k nepravidelnosti provozu kamen se doporučuje zásobník vybavit elektrickou topnou spirálou.

Komín a kouřovod

Komín, který slouží k odvodu spalin z krbových kamen, musí odpovídat podmínkám uvedeným ve Vyhlášce č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby, Nařízení vlády č. 91/ 2010 Sb. o podmínkách požární bezpečnosti při provozu komínů, kouřovodů a spotřebičů paliv a Nařízení vlády č. 146/2007 Sb. o emisních limitech. Krbová kamna je možné připojit na komín jen pokud je opatřen vyhovující revizní zprávou.

Teplovodní výměník v kamnech snižuje teplotu spalin, čímž dochází ke snížení tahu komína. Výrobci požadují, aby kamna byla připojena do samostatného komínového průduchu. Pro většinu krbů je uváděn minimální tah komína 12 Pa. Vnitřní průměr kouřovodu a komínu závisí na výkonu kamen a na účinné výšce komína, orientační údaj je v tabulce 4.

Ekologie

S účinnosti od 1. 9. 2012 platí zákon č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší, který i na výrobce a provozovatele krbových kamen s teplovodním výměníkem klade nové požadavky. Vzhledem k tomu, že se podle celoevropských zkušeností i malá topeniště na pevná paliva významně podílejí na produkci emisí, lze předpokládat, že se předpisy budou postupně zpřísňovat.

Množství emisí, vznikajících hořením paliva, lze významně ovlivnit nejen volbou kvalitního paliva, ale i obsluhou kamen. Zejména správnou regulací přiváděného sekundárního vzduchu. Dále pak jejich pravidelným čištěním, včetně vymetání komína.

Účinnost

Účinnost vyjadřuje vztah mezi energií obsaženou v palivu a teplem, které při jeho spalování vzniklo. Účinnost je ovlivňována dvěma základními parametry – kvalitou spalování a teplotou unikajících spalin. Dosáhnout účinnosti výrazně překračující 90 % však není vhodné. Spaliny, které předají příliš mnoho tepla, se nadbytečně ochladí, komín špatně táhne a srážejí se v něm vodní páry obsažené ve spalinách.

Někteří výrobci uvádějí účinnost spalování ve svých krbových kamnech, která přesahuje i 90 %. Krbová kamna s teplovodním výměníkem Ecoflame Cola Termo Ellisse mají podle výrobce účinnost až 97,97 %. Stejnou účinnost uvádí tento výrobce i u dalších svých kamen, např. Termo Blitz, Termo Orion a Termo Focus – viz http://www.ecoflame.cz/krbova-kachlova-peletova-kamna-s-vymenikem-termo/ .

Ovšem v praxi se tak vysoké účinnosti nedají dosáhnout, a v této souvislosti lze spíše hovořit o poskytování zavádějících informací.

Výkon

Dříve se vyráběla krbová kamna s malým teplovodním výměníkem s poměrem výkon do vzduchu/do vody např. 7 kW/5 kW. V současné době výrobci nabízejí kamna s opačným poměrem, např. 4 kW/10 kW, protože v místnosti, kde jsou umístěna krbová kamna, není obvykle tak vysoká potřeba tepla. Převážná část tepla se tedy předává do otopné soustavy, přímo do otopných těles a případně do akumulační nádoby.

Poddimenzovaná kamna s nedostačujícím výkonem se „přetápí“. Vzhledem k údajům o době potřeby různých výkonů, viz tab. 3, je krátkodobé přetápění, přes zvýšené tepelné zatížení konstrukce kamen příznivější, než dlouhodobý provoz s výrazně tlumeným přívodem vzduchu, kdy se zhoršuje proces spalování, tvoří se dehet, špiní se skla atd.

Výkon kamen by měl být vždy v souladu s tepelnou ztrátou vytápěné budovy a potřebou tepla pro další účely. V současné nabídce jsou extrémní hodnoty tepelného výkonu krbových kamen s teplovodním výměníkem do vody 4 kW (nejméně) a 29 kW (nejvíce).

Možnosti zapojení krbových kamen do otopné soustavy

Krbová kamna s výměníkem tepla se používají jako zdroj tepla pro teplovodní otopné soustavy v rodinných domech a menších budovách. V současné době jsou k dispozici prvky pro jejich nejrůznější zapojení do otopných soustav jako hlavního, nebo doplňkového, zdroje tepla a k řízení chodu takových soustav je k dispozici regulační technika. V zásadě by však v soustavě s kamny měl být dostatečný akumulační objem, aby mohla být provozována v optimálním rozsahu výkonů s nejvyšší účinností.

Závěr

Krbová kamna s teplovodním výměníkem se v ČR prodávají již přes 20 let. Zájem o ně roste, neboť umožňují využití zpravidla místního, levnějšího zdroje palivového dřeva, a proto levnější vytápění a na druhé straně působí lidem radost svým designovým řešením a vytvářením příjemné tepelné pohody.

Přes všechny výhody a možnosti využití kamen s teplovodním výměníkem je třeba vždy pamatovat na bezpečnost provozu, a proto musí být základem pro jejich instalaci dobře vypracovaná projektová dokumentace. Montážní a seřizovací práce musí provádět zkušení pracovníci, kteří mají být proškoleni u výrobce. Případná změna způsobu vytápění má být nahlášena stavebnímu úřadu, neboť jde o změnu oproti stavu objektu při kolaudaci. S instalací kamen souvisí požadavek revize komínu a jeho pravidelných kontrol a čištění. Nelze opomenout, že s instalací kamen do obývací místnosti souvisí i zatížení této místnosti případnými nečistotami z paliva.

---

Fireplace stoves with heat exchanger – Part 2

A detail description of the fireplace stoves with heat exchanger. Described are the different types of stoves and equipment.

Keywords: fireplace stoves, heat exchangers