Zdravé vytápění. Jan Hrabec Kamnář a přírodní stavitel

Transkript

1 Zdravé vytápění Jan Hrabec Kamnář a přírodní stavitel

2 Kamna jsou zastaralá a přežitá Vysoké pořizovací náklady Příliš pracné na přípravu a skladování dřeva Oproti jiným spotřebičům ne tolik efektivní Náročné na prostor Nedokážou vytopit celý dům Musíte u nich být, a to neodpovídá životnímu stylu Nemoderní design

3 Přesto se lidé ke kamnům rádi vrací Pro lidi je oheň ten nejpřirozenější způsob vytápění již tisíce let. Nejzdravější a nejkvalitnější způsob vaření Přímý kontakt s jedním ze základních živlů planety Minimální závislost na jiných zdrojích. Dlouhá životnost a jedinečnost Umělecká hodnota

4 Proč tedy kamny netopíme všichni? Jsme kulturou nejlevnějších cen, slev, akcí a výprodejů Pracujeme a žijeme mimo svůj domov Už nejsme zvyklý pracovat Žijeme rychle a nechceme na nic čekat Trend izolace místo souladu s okolím Technologický vývoj - nástroj soutěže a moci Jsme nuceni se řídit nesmyslnými pravidly EU

5 Kamna Dodávání tepelné energie do vytápěných prostor Funkční celky: Ohniště, tahový systém nad 80 cm délky, teplosměnné plochy Tepelná energie je předávána z ohniště i tahové systému na teplosměnnou plochu, která předává teplo do vytápěného prosotoru Správně navržená a postavená kachlová kamna dosahují účinnosti až 85%

6 Kamna

7 Krby Hlavní funkcí krbu je začlenění živlu ohně do interiéru Funkční celky: ohniště, odkouření do 80 cm délky Plamen a horké spaliny odcházejí z ohniště přes zrcadlo (zadní stěnu ohniště) do komína Účinnost u otevřených krbů je velmi nízka 10-15%, krby s krbovou vložkou dosahují účinnosti dle vložky 40-80%

8 Krby

9 Sporáky Hlavní funkcí sporáků je tepelná úprava potravin, vytápění prostor je funkce druhotná Plamen a horké spaliny odcházejí přímo z ohniště pod plotnu, dále pokračují okolo minimálně tří stran trouby a odchází do komína Sporák dosahuje účinnosti jen kolem %, protože značná část tepelné energie se přenáší na plotnu

10 Sporáky

11 Jak hoří dřevo Spalovací proces dřeva probíhá v následujících čtyřech fázích: 1. sušení - odpařování vody z paliva (100 C) 2. pyrolýza - uvolňování prchavé složky z paliva ( C), 3. spalování plynné složky paliva (zapálení plynů od 400 C), 4. spalování pevných látek, zejména uhlíku (od 400 C) Od 600 C mizí kouř Při rovnoměrném dodávání paliva a dostatečném přívodu kyslíku probíhají všechny čtyři fáze spalovacího procesu současně a teplo se vytváří rovnoměrně.

12 Jak hoří dřevo K dokonalému hoření dřeva je nutná teplota nad 800 C Při teplotě pod C jsou reakční rychlosti nízké a do spalin unikají nespálené uhlovodíky CxHy a CO. Teploty plamene C zajistí dokonalé spálení paliva při vyšší rychlosti spalovacích reakcí a související intenzivní turbulencí však začínají vznikat oxidy dusíku Nox Druhou nepříjemností při vyšších teplotách je tavení popele a tvoření strusky z minerálů obsažených především v kůře stromů.

13 Šíření tepla prouděním (konvekcí) Sdílení tepla konvekcí je proces, který souvisí s prouděním tekutiny. Podle druhu sil, které proudění způsobují, dělíme konvekci na volnou a nucenou. Nejčastějším typem volné konvekce je přirozené proudění, vyvolané působením gravitačního pole na nerovnoměrně prohřátou tekutinu. Pohyb tekutiny, zapříčiněný povrchovými silami, se nazývá nucená konvekce. Mezi povrchové síly se řadí síly tlakové a síly třecí. Mohou být vyvolány ventilátorem, čerpadlem, tahem komína, pohybem tuhého tělesa.

14 Šíření tepla prouděním (konvekcí) Sdílení tepla konvekcí je proces, který souvisí s prouděním tekutiny. Podle druhu sil, které proudění způsobují, dělíme konvekci na volnou a nucenou. Nejčastějším typem volné konvekce je přirozené proudění, vyvolané působením gravitačního pole na nerovnoměrně prohřátou tekutinu. Pohyb tekutiny, zapříčiněný povrchovými silami, se nazývá nucená konvekce. Mezi povrchové síly se řadí síly tlakové a síly třecí. Mohou být vyvolány ventilátorem, čerpadlem, tahem komína, pohybem tuhého tělesa.

15 Šíření tepla zářením (sáláním) Sdílení tepla zářením se uskutečňuje pomocí elektromagnetického vlnění. Tepelná energie tělesa se mění v elektromagnetické vlnění, které se šíří prostorem, je pohlcováno povrchy okolních těles, kde se opět promění v tepelnou energii. Na rozdíl od předchozích dvou způsobů sdílení tepla není záření vázáno na hmotné prostředí, může probíhat i ve vakuu.

16 Předávání tepelné energie do vytápěných prostor Ve vytápěných prostorech dochází ke sdílení tepla prouděním a zářením. Zatímco u většiny systémů předávajících teplo konvekcí je podíl připadající na proudění 80% a na sálání 20%, u sálavých topných systémů je tomu právě naopak.

17 Výhody a nevýhody teplovzdušné konvekce Způsob vytápění prostor teplovzdušnou konvekcí se nazývá otevřený teplovzdušný systém velmi pohotový a rychlý způsob vytápění jeden z nejlevnějších způsobů vytápění Vzdušná cirkulace způsobuje výrazné, až desetistupňové, rozdíly teploty vzduchu u stropu a při zemi, což má negativní dopad na zdraví lidí žijících v takto vytápěných prostorách.

18 Výhody a nevýhody teplovzdušné konvekce II Teplovzdušné výměníky s vysokou povrchovou teplotou nadměrně přesouší vzduch a vzdušná cirkulace značně zvyšuje prašnost. Do systému se nasává prach i anorganické částečky, který je následně přepálen vysokou teplotou a vypuštěn zpět do místnosti. Poté se usazují na pokožce, sliznicích a plicích. Tělo je dokáže odbourat jen z části nebo vůbec. Pokud topidlo vytápí více místností, je nutné zajistit návrat použitého vzduchu zpět k topidlu. Při dnešních cenách energií je zvykem nevětrat. Tím se negativní vlastnosti násobí!

19 Výhody a nevýhody sálavého tepla Teplo, které se šíří rovnoměrně všemi směry od zdroje. Toto teplo neprohřívá vzduch, ale přímo předměty, od kterých je teprve druhotně ohříván vzduch. Je to stejné teplo, na které jsme zvyklí od Slunce. Sálavé topné systémy pracují s velkými keramickými plochami, zahřátými na nízkou teplotu (třeba pouze 40 C). Volná vzdušná konvekce je minimální. Nedochází k přepalování prachu. Víření prachu je minimální. Takto vytápěné prostory jsou téměř ušetřeny od utírání prachu. Nedochází k přesoušení vzduchu. Rozdíl teplot u stropu a u země je minimální. Průměrná teplota vzduchu může být nižší (20 C) než u systémů teplovzdušných.

20 Výhody a nevýhody sálavého tepla Nízké riziko popálení Topidlo srdcem domu pro lidi, zvířata i rostliny Při větrání nedochází k zásadnímu úbytku tepla v místnosti. Přiložení pouze 1-3 x denně. Nevýhodou sálavých akumulačních topných systémů je jejich značná hmotnost a velký objem. Cena materiálů a jejich zpracování při stavbě je vyšší.

21 Techniky stavby individuálně stavěných topidel Klasická konstrukce na hlínu Nejstarší metoda stavby klasická konstrukce na hlínu základním charakterickým znakem této konstrukce je pojivo, tedy kamnářská hlína Lepí se s ní všechny prvky topidla od spalovací komory, přes tahy až po kachle.

22 Techniky stavby individuálně stavěných topidel Dvouplášťová uzavřená konstrukce hypokaust Technologický rozvoj řemesla umožnil od 2. poloviny 20 stol. konstruovat topidla do té doby nevídaných tvarů, velikostí a vlastností, nazývaná hypokausty. Přenos tepelné energie na plášť u těchto konstrukcí zajišťuje vedle tepelného sálání převážně vnitřní teplovzdušná konvekce. Tímto způsobem lze vyhřát i vzdálené části topidla. Základní logikou hypokaustu je, že akumulaci tepelné energie má za úkol hmota tahového systému a spalovací komory. Plášť hypokaustu má za úkol tepelnou energii co nejlépe odebrat z vnitřku systému a co nejefektivněji a nejrychleji jí předat do vytápěných prostor.

23 Techniky stavby individuálně stavěných topidel Dvouplášťová otevřená konstrukce teplovzduch Topidla vybavená otevřeným teplovzdušným systémem lze stavět ve dvou odlišných konstrukčních provedeních: s nevyhřátým pláštěm teplo plně zprostředkovává teplovzdušná konvekce s vyhřátým pláštěm - distribuce tepelné energie rozděluje z části na teplovzdušnou konvekci a z části na sálání z teplosměnných ploch

24 Energie je ve dřevě Ne v přístroji!

25 Energie je ve dřevě Ne v přístroji!

26 Výpočet tepelné ztráty

27 Účinnost kamen

28 Spotřeba dřeva

29 Kolik dříví za sezónu?

30 Dvouplášťové konstrukce kamen se vzduchovou mezerou Vzduchova mezera neovlivňuje vykon salavych kamen Vzduchová mezera však ovlivňuje teplotu povrchu (nižší výkony a větší plochy = nižší teplota povrchu) Přenos tepla z vnitřku kamen na plášť neprobíhá vedením, nýbrž sálaném a konvekcé! Proto je přenos tepla na plašť pomalejší! Křivka přenosu tepla je plošší. Nominální doba vytápění při dimenzování na 12 hodin v praktickém provozu min. 15 hodin.

31 Použití technologie se vzduchovou mezerou vnitřní vyzdívka co nejtlustší min. tloušťka stěny 6 cm tloušťka pláště co nejmenší od 4 cm do 2 cm Minimální délku tahu zvýšit o 10% Na plášť používat výhradně malty z hydraulickou vazbou

32 Technologie se vzduchovou mezerou

33 Technologie se vzduchovou mezerou

34 Prostup tepla sklem U jednoduchých skel v hlavní fázi topného cyklu (teplota skla C) dvojité zasklení snižuje prostup tepla o 30-40%

35 Půjdete do toho? Díky za to, že jste mne vyslechli.