1. Trendy v kachliarstve - Vykurovanie nízko energetického domu.
2. Zvonové pece konštruktéra Kuznecova – Rusko Jekaterinburg.
Trendy v kachliarstve - Vykurovanie nízko energetického domu.
Nízko energetické alebo až pasívne domy sa tiež vykurujú. Potrebujú ale podstatne menej energie a v inom rozdelení. Nízko energetický dom podľa stupňa úspornosti alebo typu sa v našich podmienkach vykuruje asi 150 dní do roka a nepotrebuje veľké výkony spotrebičov. Z hľadiska kúrenia stavanou pecou na kusové drevo s cyklickým prikladaním – teda klasickou pecou, rozlišujeme dva základné typy úsporných objektov:
Dom s ľahkou tepelnou izoláciou.
V tomto dome je použitá konštrukcia len tepelne izolačná. Akékoľvek teplo ktoré v dome vyrobíme zostáva v priestore. Ak by sme tu zakúrili v ľahkej peci či ľahko obmurovanej vložke, teplo ihneď ostane v priestore a v dome bude neznesiteľná horúčava. Neostane nič iné, ako teplo vyvetrať. Tu volíme či doporučujeme pec ťažkej alebo veľmi ťažkej konštrukcie. Pomaly sa prehreje a teplo bude pomaly vydávať. Nízko energetické domy nemajú, alebo ak majú, tak minimálny vnútorný prievan (okrem prípadov kedy je v dome inštalovaná klimatizácia s rozvodom vzduchu po celom dome). Znamená to, že teplo vyrobené v spotrebiči sa nebude, alebo len slabo šíriť po dome pomocou prúdenia. V starších domoch prievan netesných okien pomáhal aj kúreniu. Tu je situácia iná. V blízkosti spotrebiča bude teplejšie a vo vzdialených kútoch chladnejšie ako „v normálnom“ dome. Zateplenie domu zasa čiastočne vyrovná túto nepríjemnú vlastnosť. Vyšší podiel tepla šíreného sálaním z nižších povrchových teplôt sa dostane aj do vzdialenejších kútov. Pri zvažovaní stavanej pece do ľahkého úsporného domu volíme aj pomocné vzduchové kanály. Možno zvažovať aj otvory pod stropmi a pri podlahe. Skúsenosti s týmito systémami zatiaľ nie sú dostatočne overené v praxi. Uprednostníme ťažkú pec alebo akumulačnú obmurovku kozubovej vložky. Aj v okolí pece sa snažíme vybudovať ďalšie konštrukcie, ktoré by mohli teplo akumulovať a následne vydať von. Zabránime tak nepríjemnému prehriatiu priestoru.
Dom s akumulačnou – ťažkou stenou.
V dome s vnútornou akumulačnou vrstvou – používa sa napríklad stena z nepálených tehál hrúbky cca 10 cm. Teplo dokáže uložiť do vnútorných stien. Keďže je vonkajšia stena dostatočne izolovaná, väčšina tepla uschovaného v akumulačnej stene sa opätovne navráti do vnútra domu. Aj pri extrémnych teplotách vonku, dokáže takáto ochranná stena stlmiť prudký nárast teplôt. Akumulačná stena pomáha tlmiť výkyvy teplôt zvnútra od spotrebiča aj zvonku od tepla či chladu.
Nízko energetické domy, ďalej NED, možno rozdeliť do 3 kategórií z hľadiska vykurovania:
- NED s potrebou do 50 kWh/m2 ročne
- NED s potrebou do 30 kWh/m2 ročne
- Pasívny dom so potrebou do 15 kWh/ m2 ročne
Uvediem príklad výpočtu klasickej pece pre nízko energetický dom:
Stredný typ domu s potrebou 30kWh/m2 ročne.
Plocha domu priemerne dnes stavaného rodinného domu - 200m2.
Ročná spotreba 200x30 = 6OOO kWh ročne.
Odrátame cca 20% na teplú vodu a iné potreby ostáva 5000 kWh.
Vykurovacia sezóna má asi 150 dní, 5000:150= 33.4kWh / deň.
Pri výťažnosti od 3- 4,1 kWh/ kg dreva napr. 33,4 :3,3 = 1O kg dreva na deň by sme spotrebovali.
Deň má 24 hodín a za hodinu potrebujeme výkon 33,4 :24 = 1,4kW čo je hodinový a skoro nominálny výkon .
A prichádzame na neriešiteľnosť problému klasickou metódou.
Pri výkone asi 1kW/ m2 by nám teoreticky postačila pec o ploche cca 1,5 až 2 m2
Dostaneme tak pec rozmerov 50/50/100 cm. Do nej však nezmestíme ohnisko a bolo by potrebné prikladať po malých dávkach napríklad po 2 hodinách menej ako 1 kg dreva.
Výpočty a úvahy týmto smerom sa zacyklia alebo povedú k fyzicky nepostaviteľným peciam alebo nevhodným podmienkam pre horenie kusového dreva.
Jediným možným riešením je použitie veľmi ťažkej pece (novší výraz) .Váha telesa dosahuje cca 2 tony. Typy pecí sú pôvodom z Ruska a Fínska, rozšírili sa aj v severných oblastiach Ameriky. Tieto typy už boli realizované aj u nás a v celku sa osvedčili. Nie sú zatiaľ známe konkrétne merania, domáci sú ale spokojní. Použili sa metódy odhadu, skúseností, citu.....
Možné riešenie je aj v hybride zaužívanej kachľovej pece a jej mimoriadne ťažkom obostavní.
Doposiaľ nie je známa realizácia takejto pece .
Iné riešenie je možné v peci konštruktéra Kuznecova.
Vypracoval: Institoris.
Zvonové pece konštruktéra Kuznecova – Rusko Jekaterinburg.
Základné princípy fungovania zvonového spotrebiča.
Pri pozorovaní prírodného ohňa sledujeme jeho tvar: Úzky dlhý jazyk sa na konci opätovne rozširuje a až potom ukončí. V hornej časti prebieha ďalšie doháranie. Spaliny či dym neodchádzajú od prírodného ohňa len priamo s plameňmi hore ale aj padajú popri zemi. Často možno priamo sledovať ťažké dymy alebo pary plaziace sa popri zemi von z ohniska. Niekedy ak priložíme na oheň vlhké drevo, nedá sa pri ňom sedieť, dym zamorí bezprostredné okolie a iba časť dymu vybehne s plameňmi. Ostatné plyny, nepotrebné k horeniu tiež postupne akoby vypadávajú po stranách von a na ich miesto sa „nasáva“ iba kyslík potrebný k horeniu. Má sa za to, že v prírodnom ohni sa horenia zúčastňuje v hlavnej miere iba kyslík a ostatné plyny z atmosféry sú z procesu horenia vytlačené. Prírodný oheň je aj jav, na ktorý je príroda zvyknutá a samoobnovuje mnohé porasty. Sú stromy ktoré uvoľňujú semená až po lesných požiaroch a trávnaté stepné porasty tiež občas vyhoria. Príroda s tým ráta je na to zvyknutá. Oheň – okysličovanie si nasaje len toľko kyslíka koľko potrebuje a zvyšok ho nezaujíma.
Oxidácia je tak silná reakcia že ju využívajú aj letecké bomby novších generácií. Pri reakcii prudko nasávajú okolitý kyslík do takej miery, že budova spadne dovnútra, smerom k výbuchu.....
V kubickom metri ovzdušia pri zemi je asi 10 – 20% kyslíka ( ó kiežby aspoň 18% u nás). Zvyšok je dusík N, oxid uhličitý CO2, inertné plyny a pod. Z kubického metra zužitkujeme v obvyklom spotrebiči iba asi 15% zvyšok – balast zbytočne a škodlivo preháňame cez spotrebič. Pri vyšších teplotách sa kyslík nemusí viazať dostatočne na uhlík a nájde si dusík Vznikajú tak nebezpečné oxidy dusíka NOX a nedorobený oxid uhličitý čiže jedovatý oxid uhoľnatý CO. Nepomáhajú dymové medzierky, vylepšenia, v komíne musíme ešte zabraňovať kondenzácii.
- Ak vložíme na dno ľubovoľnej uzavretej nádoby zdroj tepla, teplo za začne pomocou vzduchu šíriť smerom hore.Vzduch stúpa hore dovzdáva teplo do plášťa, chladne padá pozdlž stien stále odobzdáva teplo a vracia sa k zdroju tepla. Zdrojom môže byť prírodný oheň, alebo aj elektrická špirála. \r\n
- Podľa vlastností materiálu zvona sa teplo odovzdáva von alebo uchováva vnútri.V každom prípade sa plyny rozvrstvia v uzavretom priestore podľa teploty. Postupne ako chladnú posúvajú sa do nižšej vrstvy. Požiadavkou je neurýchľovať prirodzený tok plynov, nemiešať, nepúšťať ventilátory a pod.Príroda sa o chod sama postará. \r\n
- Ak ako zdroj použijeme prírodný oheň, dym vystúpa hore odovzdá teplo a pozdlž stien padá dolu.Vonkajšími otvormi po obvode odchádza a na jeho miesto sa tlačí nový – teplý .Súbežne ťažké a nepotrebné zložky spalín odchádzajú dolnými otvormi.Teplo odovzáva len čistý dym bez pary a dechtov. \r\n
- Tvar zvona môže byť ľubovoľný organický či kryštalický je potrebné aby teplé staliny mohli tiecť smerom dolu. \r\n
- Ak by bol tvar telesa vypuklý smerom von a dolu, vznikne akés i“jazierko“,odkiaľ už spaliny nedokážu vytekať a odovzdávanie tepla sa obmedzí.Tu je potrebný gasschlitz smerom dolu, akýsi odtok- kanálik ,trubka aby mohol dym vytekať. \r\n
- Princípy nie sú u ná scelkom neznáme používali sa v peciach so slepými ťahmi a v klasických peciach v kaštieľoch.Využíva sa tu tiež prirodzená vlastnosť dymu padajúceho dolu. \r\n
V ohnisku Kuznecova je použitá priebežná zadná dymová medzierka. Je široká asi 3 cm a vysoká po doháraciu mriežku. Pri pokusoch autor uvádza, že má byť priebežná a nemožno ju nahradiť sústavou malých otvorov za sebou. Príde k víreniu a miešaniu. Postupný a prirodzený tok sa poruší a princíp už nefunguje. V zadnej časti ohniska je zberný kanál. Aby sa získala väčšia plocha odovzdávajúca teplo je kanál odskočený – užší ako tvar ohniska.
Základný typ kuznecovovej pece pozostáva z dvoch zvonov 4 a 6 umiestnených nad sebou. Zvony však možno radiť aj za sebou. Pokus s radením do miestností za sebou autor neudáva. Základnú proporciu zvonov uvádza ako 2/3 a 1/3 výšky či objemu
Popis konštrukcie:
- Klasické ohnisko s priebežným úzkym dlhým roštom je na dne zvonu 4.
- Plyny nezúčastnené na spaľovaní prechádzajú zadnou medzierkou 2 do zberného kanála.
- Na doháracej mriežke (autor nesprávne použil pojem katalyzátor) príde k oxidácii s obmedzeným vstupom balastných plynov.
- Plyny sa dostanú do priestoru zvona kde odovzdávajú teplo do plášťa pece.
- Plyny po čiastočnom ochladení odchádzajú nižšie položeným otvorom 5 do zberného kanálu.
- Zo zberného kanálu sa plyny dostanú do priestoru Horného zvona 6, kde pokračujú v odovzdávaná tepla.
- Pri toku plynov dochádza druhotne k ich vyčleneniu. Studené plyny ostávajú na dne zvona a pokračujú do kanála 9. Iba horúce plyny majú silu stúpať a odovzdať teplo.
- Horúce plyny stúpajú do zvona 6 odovzdajú teplo a padajú dolu ho kanála 9.Využíva sa tu teória kinetickej energie zahriatych plynov. Každá molekula zahriateho plynu je schopná stúpať, kým studené molekuly - častice ostávajú dolu.
- Teplé a balastné plyny postupujú zberným kanálom do komína.
- Komín môže byť súčasťou pece, ako je ruským zvykom,
- alebo možno plyny pustiť – smerovať do klasického komína európskeho typu.
Záver.
Podľa údajov a predpokladov by pec mala mať menšie množstvá škodlivých emisií, vyššiu účinnosť a dosiaľ neprebádané javy v komíne. Hoci teplota spalín je nižšia nemalo by prichádzať ku kondenzácii. Žiaľ pec nie je atómová ponorka a tým sa na jej výskum neuvoľňujú prostriedky. V našich podmienkach skostnatených názorov a poklonkovaniu nemeckým firmám tiež nie je možné pokračovať vo vývoji ktorý by stál asi 200.000 Sk alebo Kč. V našich podmienkach by pec mohla fungovať s komínom s nerezovou hladkou vložkou kde by sa s kondenzátom v pevnej forme rátalo. Potrebné by boli asi zakurovacie klapky. Autor udáva že klasický gasschlitz v hornej časti zvonu 6 G urobil v toku plynov chaos a strhával aj nespálené plyny 7 do komína 11 a v podstate znižoval účinnosť. Kuznecov nepoužíva resp. nepozná tepelne izolované európske komíny. Tiež neuvažoval s tepelne izolačnými materiálmi na medzipriečky. Autor realizoval aj šporák s pečiacou rúrou. Do priestoru v zvone možno uložiť ľubovolné zariadenie využívajúce teplo. Pečiacu rúru, ohrev vody a pod. Podstatou je aby spaliny po ochladení mohli voľne spadnúť a opustiť priestor zvona. Na ďalšie otázky týkajúce sa našich pecí a zvyklostí už autor nedokázal odpovedať lebo sú pre neho neznáme. Podľa jeho tvrdení a predloženého fota bola pec realizovaná aj v Nemecku a vyhovela miestnym predpisom.
Kuznecovovou prednášku som upravil do pojmov a schém zaužívaných v našich podmienkach.
Pramene:
Prednáška autora Igora Kuznecova 05.06. Potštejn, org. Fitodar s.r.o. fitodar@centrum.cz
autorova stránka www.stove.ru www.stovemaster.ru
Vypracoval a na naše pomery upravil:
Ing. arch. Institoris Táto e-mailová adresa je chránená pred spamovacími robotmi. Na jej zobrazenie potrebujete mať nainštalovaný JavaScript.
Tel. +421 903 544 138.