No title

design krbových kamen jakub foltýn

abstrakt a klíčová slova

design krbových kamen

Abstrakt Tato bakalářská práce se zabývá návrhem designu moderních krbových kamen na spalování tuhých paliv, konkrétně dřeva a dřevěných briket. Zamýšlí se i nad výhodami domácího topení a rozebírá problematiku topných zařízení z historického, technického i designového hlediska. Výsledkem práce je jednoduchá, moderní a tvarově zajímavá studie krbových kamen, která si však do jisté míry ponechává konvenční charakter těchto topidel. Součástí práce je textová část, počítačový model, sumarizační poster a fyzický model návrhu krbových kamen.

Klíčová slova Krbová kamna, topení, interiér, design

Abstract This bachelor`s thesis concerns with a design project of contemporary woodburning stove intended to burn solid fuels especially wood based fuels. It aims to advantages of home heating and tries to analyse dilemma of heating devices from historical, technical and design point of view. The outcome of this thesis is simple, modern and shape-interesting project of the stove which in the same time leaves traditional character to the stove. The study contains text part, 3D model, summary poster and real prototype of the stove.

Key words Fireplace type stoves, heating, interior, design

Bibliografická citace FOLTÝN, J. Design krbových kamen. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009, 40 s. Vedoucí bakalářské práce: Akad. soch. Miroslav Zvonek, Art.D.

strana 5

poděkování


Poděkování Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce Akad. soch. Miroslavu Zvonkovi, ArtD., doc. Ing. arch. Janu Rajlichovi a Ing. Daně Rubínové, Ph.D. za cenné rady a konstruktivní nápady, kterými mi pomohli při vypracování práce. Děkuji také své rodině a přátelům za poskytnutou podporu a pomoc.

strana 7

prohlášení


Prohlášení Prohlašuji, že jsem svou bakalářskou práci týkající se návrhu designu krbových kamen vypravoval samostatně a všechny použité zdroje jsem uvedl do seznamu literatury.

………………………………………… podpis autora

strana 9

obsah


OBSAH Úvod........................................................................................... 13 1. Vývojová, technická a designérská analýza.......................................... 14

Vývojová analýza 1.1

Historie topení................................................................... 14

Vznik krbů a krbových kamen..........................................14 1.3 Krbová kamna ve 20. a 21. století.................................... 15 1.4 Vývoj topných materiálů.................................................. 16 Technická analýza 1.5 Tepelný výkon, účinnost a výhřevnost............................. 17 1.6 Materiály a technologie.................................................... 18 1.7 Umístění krbových kamen v prostoru.............................. 19 1.8 Bezpečnostní aspekty chodu kamen................................. 19 Designérská analýza 1.9 Světové trendy.................................................................. 20 1.10 Rozložení hmoty krbových kamen................................... 20 1.11 Dvířka............................................................................... 21 1.12 Estetické detaily a příslušenství........................................21 1.2

2. Variantní studie designu krbových kamen.............................................22 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Počáteční myšlenka.......................................................... 22 Variantní návrhy................................................................22 První varianta....................................................................22 Druhá varianta.................................................................. 23 Třetí varianta.....................................................................23 Konečný návrh..................................................................24

3. Ergonomické řešení............................................................................... 25 4. Tvarové a rozměrové řešení.................................................................. 26 4.1 4.2 5.

strana 10

Tvar krbových kamen.......................................................26 Rozměry navržených krbových kamen............................ 26

Barevné a grafické řešení..................................................................27

obsah


6. Konstrukčně-technologické řešení....................................................... 28 6.1 6.2

Konstrukce a funkce........................................................... 28 Materiály............................................................................. 30

7. Rozbor technické, ergonomické, psychologické, estetické, ekonomické a sociální funkce návrhu krbových kamen...................... 31 7.1 Technická funkce krbových kamen.................................... 31 7.2 Ergonomická funkce...........................................................31 7.3 Psychologická funkce......................................................... 31 7.4 Estetická funkce..................................................................31 7.5 Ekonomická funkce............................................................ 31 7.6 Sociální funkce.................................................................. 32 Závěr.........................................................................................................33 Seznam použité literatury......................................................................... 35 Seznam obrázků....................................................................................... 37 Seznam příloh.......................................................................................... 39

strana 11

úvod


Úvod Potřeba tepla a touha po něm je lidstvu vlastní již odedávna. S touto touhou se každý člověk již rodí. V závislosti na tomto faktu bylo v historii učiněno mnoho důležitých objevů. Bezpochyby nejdůležitějším objevem se v tomto směru stalo využívání ohně jako efektivního tepelného i světelného zdroje. Díky technickému pokroku se pak po obyčejných ohništích v obytných prostorách objevují i první topidla, která dokáží účinně sálat teplo a to i s ohledem na bezpečnost jejich provozu. Jedním z moderních topných zařízení jsou také krbová kamna. Ve své bakalářské práci se snažím právě o inovativní designové řešení krbových kamen. Zároveň se však zabývám i historickými a technickými aspekty, které jsou s touto problematickou spojeny.

strana 13

vývojová analýza


1. Vývojová, technická a designérská analýza Vývojová analýza 1.1 Historie topení V dnešní době považujeme vytápění za standard, který lze nalézt ve většině obytných prostor. K dispozici je velký výběr jak vytápěcích zařízení, tak i použitých technologií a topných médií. Vždy tomu tak ale nebylo. Počátek samotného významu slova topení je úzce spjat s objevem a využitím ohně jako zdroje tepla a světla, a sahá snad až k počátkům lidské civilizace. Nejprve poměrně opatrné „seznamování se“ s ohněm bylo zanedlouho nahrazeno plným ovládnutím jeho vlastností. V 1. století dokonce v Římě znalosti tehdejších vědců umožnily zrealizovat domovní rozvod ohněm ohřátého vzduchu pomocí terakotových trubek.

Obr 1. Římský topný systém

Spalování hmot bylo prvním a hlavním, ne však jediným zdrojem, který si lidstvo v průběhu dějin osvojilo. Technologický i duševní rozvoj člověka podnítil i zrod nových možností v oblasti zdrojů vytápění. S objevem elektřiny v 19. století přichází obrovská technologická revoluce a zasahuje i do tohoto odvětví. Elektrický topný systém, který byl v roce 1892 patentován R.E. Cromptonem a J.H. Dowsingem, je dodnes hned po spalovacích nejpoužívanější. Novodobé výzkumy pak v oblasti alternativních zdrojů přinesly ještě vytápění solární a vytápění pomocí tepelných čerpadel. Obr 2. Solární vytápěcí panely

Obr 3. Vytápění tepelným čerpadlem

1.2 Vznik krbů a krbových kamen Základním kamenem ve vývoji veškerých vytápěcích zařízení založených na využití ohně bylo obyčejné ohniště. Oheň byl nejprve rozděláván jen v bezpečné vzdálenosti vně příbytků. Postupem času se však z venkovních prostor v důsledku snadnější dostupnosti a lepší výhřevnosti přesunul do interiéru. Zprvu jednoduchý systém otevřeného ohniště byl nahrazován stále důmyslnějšími alternativami, které využívaly nových poznatků a technických pokroků. Proto se po ohništích, římských přenosných nádobách na oheň a otevřených ohništích s odvětráváním ve stropě objevil také krb.

strana 14

vývojová analýza


O počátku využívání krbů se toho příliš neví. Krb byl jasným a nevyhnutelným důsledkem vzrůstajících nároků na bezpečnost a topení obecně. Poskytoval vetší komfort a přítomnost otevřeného ohně byla lidem příjemná. První jednoduchou verzí krbu byl otevřený krb, který se objevil přibližně v 11. století. Otevřené krby zastávaly na poli vytápěcích zařízení až po začátek gotického období výsostné postavení. Byly to však opět ekonomické Obr 4. Otevřený krb a bezpečnostní důvody, které vedly k jejich dalšímu zásadnímu vývoji. Krby se začaly osazovat uzavíratelnými dvířky, což dalo započnout novodobé éře topení s využitím uzavřených ohnišť. Odtud byl pak už jen krůček ke vzniku kachlových, a v 19. století v důsledku průmyslové revoluce i krbových kamen. Obr 5. Uzavřený krb

1.3 Krbová kamna ve 20. a 21. století Ve 20. a 21. století dochází k masivnímu zvýšení obliby krbových kamen u běžných uživatelů. Kamna se stále více uzpůsobují požadavkům zákazníků a zařízením domácností. Je to zapříčiněno novými technologiemi a materiály, které se začínají uplatňovat při výrobě. Důraz je kladen na efekt, ale stále je podstatná spíše schopnost výhřevnosti. Objevují se i přidružené technologie, kdy jsou kamna schopna prostřednictvím vnitřních systémů ohřívat například i vodu. Pomyslný převrat v novodobé historii krbových kamen se stal relativně nedávno. Postarala se o něj peletová kamna. Jedná se o technicky i uživatelsky velmi zdokonalená krbová kamna, která využívají velikosti a topných vlastností právě dřevěných pelet. Jejich velká variabilita topení a nastavitelnost funkcí z nich učinily lukrativní topidla na soudobých trzích.

Obr 6. Peletová kamna

Obr 7. Krbová kamna

strana 15

vývojová analýza


1.4 Vývoj topných materiálů Největší podíl mezi tepelnými zdroji zastává bezesporu oheň. Z tohoto důvodu bylo vždy využití spalovatelných materiálů v tomto odvětví nejpodstatnější a nejvíce zastoupené. A stejně jako se postupně vyvíjela topná zařízení, objevovaly se i stále nové možnosti v oblasti paliv. Využívání jednotlivých druhů paliv bylo v každé době přímo závislé na požadavcích na výhřevnost a jejich okamžité dostupnosti. Jedny z nejvyhledávanějších paliv proto byla biopaliva a fosilní paliva, která vždy dokázala vyhovět oběma těmto aspektům. Dřevo a uhlí, které jsou čelními zástupci těchto skupin, jsou toho nejlepším příkladem.

Obr 8. Palivové dřevo

Obr 9. Černé uhlí

Dřevem lidé topili odpradávna. Jeho snadná dostupnost, obnovitelnost a relativně vysoká výhřevnost z něj dělaly ideální palivový artikl. Od 1. století se však objevuje pomyslná konkurence právě v podobě uhlí, které následně v 18. a 19. století během průmyslové revoluce načas přebírá post nejužívanějšího topiva vůbec. A to vše z důvodu jeho mnohem většího tepelného potenciálu a snadné skladovatelnosti. V oblasti paliv však nezůstalo pouze u těchto dvou stěžejních představitelů. Objevují se další, i když v daleko menší míře. Z biopaliv je to například rašelina a olej, případně líh.U fosilních paliv pak vedle uhlí především ropa a zemní plyn. V současnosti je na vzestupu opětovné využívání dřeva. Je ale kladen důraz na ekologičnost a hospodárnost topení, proto je dřevo v mnoha případech dále upravováno. Jeho lisováním vznikají velmi kvalitní dřevní pelety a brikety, které diktují soudobý trend v užívání paliv.

Obr 10. Pelety

strana 16

Obr 11. Brikety

technická analýza


Technická analýza 1.5 Tepelný výkon, účinnost a výhřevnost Z hlediska provozu a využitelných vlastností kamen představují teplo a výhřevnost nejpodstatnější veličiny. Teplo, nebo též tepelná energie, je fyzikální veličina, jejíž jednotkou je joule [J]. Je nedílnou součástí procesu spalování hmot. U kamen a topiv obecně běžného uživatele zajímají dva konkrétní aspekty, ke kterým se teplo vztahuje. Jedná se o množství tepla, jež lze získat za daný časový úsek. To se nazývá tepelný výkon. Dále pak jde při provozu kamen o míru tepla, již je ve skutečnosti možno k vytápění využít. Obecně se tato míra nazývá účinnost. Oba aspekty jsou pak závislé na konstrukčních, materiálových možnostech kamen, použitém palivu a velikosti vytápěného prostoru. Tepelný výkon je u každých kamen jiný. Ve valné většině případů se udává v kilowatech [kW], a to nejen u kamen. V porovnání například vzhledem k tradičním krbům je ale tepelný výkon kamen značně vyšší. Výhodou je i to, že každý výrobce přesně udává tepelný výkon, který jsou kamna daného typu schopna vyvinout. Všeobecně se pohybuje tepelný výkon krbových kamen v rozmezí od 5 kW až do 12 kW. Tepelná účinnost kamen je podstatný aspekt, který je potřeba při výběru či návrhu kamen zohlednit. Je přímo závislá na velikosti tepelného výkonu kamen a udává se v procentech [%]. Účinnost se u soudobých moderních krbových kamen pohybuje zpravidla okolo 70 %, což opět v porovnání například s 10 % účinností otevřeného krbu představuje velmi velké tepelné využití. U žádného topidla však nejsme schopni zajistit 100% účinnost. Míra využitelného tepla je totiž ovlivněna různě velkým množstvím ztrát, které se při provozu topného zařízení projeví. U krbových kamen představuje největší problém s tepelnými ztrátami tzv. komínová ztráta. Jedná se o ztrátu zapříčiněnou odvodem horkých spalin přímo do komína, čímž je toto teplo nenávratně ztraceno. Eliminaci této ztráty lze uskutečnit prostřednictvím vnitřních litinových přepážek nebo odvodné kovové komínové roury. Samotná roura se do komína napojuje později a je schopna ještě dále absorbovat a využít teplo, které je z kamen odváděno spolu se spalinami. Při konstrukci krbových kamen se také obecně vychází z předpokladu, že čím větší je vnitřní objem ohniště a čím užší je ohniště, tím lepší je využití tepelné energie pro vytápění. Posledním důležitým pojmem v souvislosti s tepelnou energií při topení je výhřevnost. Výhřevnost se týká výhradně paliva. Jedná se o množství tepla, které můžeme získat dokonalým spálením 1 kilogramu paliva. Uvádí se v megajoulech na kilogram [MJ/kg].

strana 17

technická analýza


1.6 Materiály a technologie Na současném trhu se objevují většinou kamna ocelová s litinovými prvky nebo i v menší míře celolitonová. Oba materiály jsou totiž dobrými tepelnými vodiči a jejich využití se odvíjí právě od výborné schopnosti udržet a kumulovat tepelnou energii. Nejsou to jediné materiály, jež se pro konstrukci kamen využívají. Tvoří však jakousi materiálovou základnu, ze které většina výrobců vychází. Na povrchu kamen pak lze u jednotlivých typů a provedení nalézt keramické, kachlové nebo kamenné obložení. Vyloučeny však nejsou ani méně používané materiály, které mohou zlepšit jak vzhledové tak i užitné vlastnosti topidel. Zanedbatelné však v případě krbových kamen není ani světlo, které vytváří samotný ráz topidla. Protože je pohled na živý oheň pro člověka velmi příjemný, je většina krbových kamen v různé míře opatřena žáruvzdorným keramickým sklem. Sklo je nejčastěji vsazeno do čelních dvířek kamen. V mnohých případech se ale prosklení kamen neomezuje pouze na tuto jednu oblast. Výhodou prosklené části kamen je vyšší tepelná propustnost a tudíž lze díky ustavení kamen směrovat tepelné sálání. Krbová kamna se v současnosti vyrábějí nejčastěji dvouplášťová. Do meziprostoru plášťů je nasáván okolní vzduch, teplotou kamen je ohříván a následně vychází zpět do místnosti, kterou vytápí. Zároveň tento vzduch vchází pod litinový rošt na dně ohniště a podporuje hoření. Do kamen je obvykle nasáván ještě vzduch přímo do topeniště. Ten reguluje výkon kamen a může být využíván i jako prostředek k očišťování žáruvzdorných skel přímo za provozu.

Obr 12. Řez krbovými kamny

1) výdech ohřátého vzduchu z mezery ve dvojitém plášti 2) vnější plášť 3) horní nika vhodná pro ohřev 4) vstup sekundárního vzduchu 5) prosklená dvířka 6) popelník 7) ovládací prvky přívodu primárního vzduchu,který ovlivňuje spalování 8) spodní úložný prostor 9) základní rám a) hrdlo odkouření b) ohřev a výdech vzduchu ve dvojitém plášti c) vnitřní kouřové přepážky d) odchod spalin z ohniště e) šamotové desky f) dvojitá zadní stěna g) rošt h) přívod vzduchu pod rošt přes popelník i) nehořlavé dno úložného prostoru

1

a b

2

c

3 d 4 5 6

e f g h

7 8 i 9

strana 18

technická analýza


1.7 Umístění krbových kamen v prostoru Volbu umístění kamen je vždy nutné provést v závislosti na velikosti a členitosti vytápěného prostoru tak, aby efektivita vytápění byla co nejvyšší. Pro umístění krbových kamen je obecně důležité, aby byl vždy zajištěn dostatečný přísun vzduchu. Není proto žádoucí kamna zbytečně usazovat do rohových špatně větraných prostor nebo příliš blízko stěně. Zohledněny musí být i případné přidružené technologie jako například ohřev vody a jiné. Možnosti ustavení kamen v prostoru také ovlivňuje, jakým způsobem jsou odváděny spaliny. Krbová kamna, která jsou závěsná nebo stojná se zadním vývodem spalin, jsou usazována přímo na komínovou stěnu. Možnost výběru umístění je v tomto případě velmi malá. Větší volnost ve výběru prostoru je pak u kamen s opticky uplatněným kouřovodem. I zde je však umístění omezeno možnostmi kouřovodů. Nejvíce variabilní jsou kamna s volným kouřovodem. Kouřovod volně prochází stropní konstrukcí a kamna tak mohou být umístěna prakticky kamkoliv.

Obr 13. Možná provedení kouřovodů

1.8 Bezpečnostní aspekty chodu kamen Otázka bezpečnosti provozu krbových kamen je velmi důležitá. I když jsou každá moderní kamna dobře izolována, neměly by se v blízkosti kamen nacházet žádné hořlavé nebo vznětlivé materiály. Při přikládání a manipulaci s ohněm a uhlíky je vždy možnost náhodného vypadnutí žhavých kusů ven z kamen. Kamna jsou pro tento případ vybavena ochrannou zábranou přímo u ohniště. Ve většině případů se pak spolu s kamny dodává i bezpečnostní nehořlavá podložka, která zabraňuje styku popela a vypadlých kusů paliva s podlahou. Podložka je velikostně i tvarově přizpůsobena rázu a rozměrům kamen. Ojediněle se z bezpečnostních důvodů kolem kamen buduje také dětská ohrádky, aby nedošlo k nežádoucímu popálení dítěte o horké části kamen. Obr 14. Bezpečnostní podložka (skleněná)

strana 19

designérská analýza


Designérská analýza 1.9 Světové trendy Už od počátku vzniku krbových kamen se spolu s používanými technologiemi vyvíjel i vzhled a ráz jednotlivých topidel. Z počátku velká a neforemná kamna se postupem času zmenšovala, jejich provoz zefektivňoval a jejich linie dostávaly modernější vzezření. Lidé si vždy uvědomovali fakt, že kamna nejsou jen praktickou záležitostí, ale musí se do prostoru začlenit nenásilnou a nevtíravou formou. Tvar a povrch topidla navíc do značné míry ovlivňuje lidskou psychiku. Ne ve všech zemích se krbová kamna vyvíjela stejně a stejným tempem. Bylo to zapříčiněno nejen odlišnými přírodními podmínkami, které jsou pro danou oblast typické, ale také odlišnou mentalitou a kulturou obyvatel. Ráz topidel je proto pro každou zemi nebo oblast osobitou záležitostí a výrobci jsou nuceni vyrábět a navrhovat kamna cíleně na určitý daný trh. Například pro střední Evropu však obecně platí, že kamna, která zde jdou nejlépe na odbyt, jsou jednoduchá a mnohdy i robustní. Zároveň jsou také ve většině případů obložena kachlemi nebo kamenem. Sever Evropy je pak v oblasti vzhledu kamen ještě jednodušší a kamna mnohdy mohou působit až těžkopádně. Jižněji položené země pak mají ve své nabídce více „jemnějších“ modelů s větší barevností nebo zdobností. Proměnlivá je u krbových kamen také míra prosklení předních dvířek nebo obecně celých kamen. Větší míra prosklení a lepší viditelnost plamene je typičtější pro klimaticky teplejší země. Naopak méně prosklení a strohý styl kamen s lepšími tepelně kumulačními vlastnostmi lze nalézt spíše v severských oblastech.

Obr 15. Neprosklená kamna

Obr 16. Prosklená kamna

1.10 Rozložení hmoty krbových kamen Hmotová stavba kamen je hodně závislá na technický a technologických požadavcích. Je důležité, aby kamna nepůsobila na první pohled vratce nebo nevěrohodně. Tento problém se občas objevuje u kamen se sloupkovou stojnou částí nebo u kamen na nožkách. Stojná část nebo nosné nožky jsou subtilní a mívají nepoměrně menší rozměry vzhledem k tělesu kamen. Opačný problém vzniká ve chvíli, kdy jsou kamna nadmíru robustní. Prostorově působí těžce a není snadné je kamkoliv začlenit. Tento jev je však velmi ojedinělý neboť výrobci i designéři si jsou tohoto rizika dobře vědomi. Při návrzích proto využívají odlehčovací prvky jako žebrování, dutiny nebo prosklení.

strana 20

designérská analýza


1.11 Dvířka Návrh a konstrukce dvířek u krbových kamen má zásadní význam pro kvalitu viditelnosti ohně. Kamna se osazují v drtivé většině případů jednokřídlými prosklenými dvířky. Výhodou tohoto provedení je oproti dvířkům dvoukřídlým nerušený pohled na oheň. Jednokřídlá i půlená dvířka jsou však vždy navrhována tak, aby ani při otevřené poloze nepůsobila rušivě vzhledem k celkové hmotě kamen a jejich designovému provedení. Trendem současnosti se také stávají variabilní ocelové kryty, které je možno manuálně upevnit na dvířka v místě prosklení. Tím kamna získají zcela nový vzhled a zároveň slouží tento kryt jako regulace odvodu tepla při úsporném topení.

Obr 15. Kamna se zakrytovynými a nezakrytovanými dvířky

1.12 Estetické detaily a příslušenství U celkového dojmu, který krbová kamna u případného zákazníka vzbuzují, záleží na hlavní tvarové koncepci stejně jako na jednotlivých detailech. Jednou z priorit při návrhu a distribuci kamen a produktů obecně je potlačit zdobnost nebo naopak strohost detailů a podřídit je celku. Výrobci tak ve snaze o ucelenost krbových kamen nejen přizpůsobují například otvírací mechanismy jednotlivých dílů určitým tvarovým souvislostem, ale leckdy také dodávají spolu s kamny i příslušenství v jednotném stylu. Do příslušenství lze zařadit například sady na čištění ohniště a údržbu kamen. Mnohdy opomíjenou, avšak důležitou součástí designu kamen je i kouřovod, jehož úpravou může dojít ke značnému oživení tvaru kamen.

Obr 17. Detail kliky

Obr 18. Upravený kouřovod

strana 21

variantní studie


2. Variantní studie designu krbových kamen 2.1 Počáteční myšlenka Krbová kamna si na světové scéně vydobyla během minulého století velmi dobré postavení v oblasti topidel a jejich obliba neustále vzrůstá až doposud. Navíc je patrný potenciál, který po technologické i praktické stránce tato zařízení představují. Jako cíl jsem si proto vytyčil navrhnout designově zajímavá, jednoduchá a tvarově příjemná kamna pro potřeby soudobého moderního člověka. S ohledem na možnosti, dostupnost a vlastnosti paliv jsem se u navrhované varianty rozhodl pro krbová kamna s úpravami a řešením pro spalování tuhých paliv, konkrétně dřeva. Při návrhu jsem bral v potaz trendy, které se v tomto odvětví objevují a jsou propagovány. Zároveň jsem se snažil zachovat jistou konvenčnost návrhu, aby kamna u zákazníka vzbuzovala důvěru povědomým tvarem i funkčností.

2.2 Variantní návrhy V počáteční fázi návrhu jsem se snažil definovat si samotné tvarové a hmotové rozvržení kamen a jejich následné umístění do interiérového prostoru. Nejprve jsem koketoval s myšlenkou navrhnout kamna, jejichž hmota by byla rovnoměrně rozmístěna již od samotné nosné části. Kamna však obecně v této variantě působí většinou robustně a těžkopádně. Proto jsem se v dalších variacích rozhodl oprostit se od „hlavního proudu“, který toto odvětví výrazně ovlivňuje, a svůj návrh směřovat jiným směrem. Adekvátním řešením pro mě tedy byla krbová kamna s pozvolným hmotovým náběhem a posunutím samotného těla kamen výše nad podlahu. Tím jsem dosáhl kýžené elegance a tvarové lehkosti návrhu.

2.3 První varianta Samotné tělo kamen jsem umístil na nosný sloup, který svým průměrem odpovídal rozměru kouřovodu. Tím jsem dosáhl souměrnosti a eliminoval možnost robustního vzezření kamen. Kamna však naopak působila příliš subtilním dojmem a prostor ohniště byl úzký.

strana 22

variantní studie


2.4 Druhá varianta U tohoto návrhu jsem vycházel opět z varianty s nosným sloupkem a stejně širokým kouřovodem. Převládla snaha o použití oblých tvarů, které jsou pro psychiku člověka mnohem příjemnější než ostré a lomené. Hlavní linie kamen byla tvořena elipsoidem, čemuž se také přizpůsobovaly další tvarové prvky. Tentokrát však návrh působil nestabilně a pozorovatel mohl nabýt dojmu, že kamna po sloupku sjíždějí.

2.5 Třetí varianta Po vyhodnocení dvou předešlých problémů jsem u této varianty volil co nejjednodušší vzhled tak, aby tvarově částečně vycházel z předchozích variant, ale zároveň nevznikl problém s nepoměrem hlavních částí. Za hlavní tvarový prvek jsem si tentokrát zvolil válec, jenž byl na obou koncích opatřen osazením. Osazení jednoduchou strukturu kamen oživilo a podtrhlo význam střední části s topeništěm. Díky válcovému tvaru se včlenění krbových kamen do prostoru stalo velmi pohodlné, neboť krbová kamna bylo možno umístit i volně. Tomu napomohlo také řešení kouřovodu.

strana 23

variantní studie


2.6 Konečný návrh Tvarová koncepce je kromě technologické stránky u kamen nejdůležitější. Při dnešních možnostech tepelné izolace interiérů není výhřevnost již takovou prioritou a pomalu se na stejně významnou pozici propracovává dojem, který kamna vzbuzují. Toto spolu s jednoduchostí a tvarovou praktičností kamen vedlo k výsledné variantě mého návrhu. Válcové tělo kamen je plynulé, čímž je docíleno kompaktnosti tvaru. Oboustranné koncové příruby jsou v konečném výsledku polokulové plochy. Tím je umožněn takřka plynulý tvarový přechod na kouřovod i opěrný sloupek kamen. V rámci řešení návrhu jsem se snažil i o sjednocení jednotlivých prvků, jež jsou na kamnech použity.

strana 24

ergonomické řešení


3. Ergonomické řešení Výhoda provedení krbových kamen spočívá v jejich jednoduchém vzhledu a účelnosti. Vzhledem k jejich navržené konstrukci a použitému způsobu odvádění spalin kouřovodem je jejich umístění v prostoru do značné míry variabilní. Tím se naskýtá možnost individuálně si určovat míru a rozsah manipulačního prostoru okolo kamen. Tento fakt je ještě umocněn možností samostatného otočení těla kamen okolo jejich svislé osy.

Další důležitou složkou, která je u kamen zohledněna, je umístění dvířek a ovládacích mechanismů. Protože jsou kamna ustavena na nosném sloupku, jejich vzdálenost od země je vyšší a dostupnost mechanismů snazší. Uživatel není proto nucen se přehnaně ohýbat při jakémkoliv úkonu spojeném s činností kamen a míra pohodlí je tudíž vyšší. Výhodné je i samotné otvírání dvířek, jež lze provést jednoduchým potáhnutím kliky dvířek směrem k sobě. Kamna jsou v půdorysu kruhového průřezu bez nadbytečných tvarových výkyvů a ostrých ploch. Z tohoto důvodu je zaručena bezpečnost uživatele při náhodném silnějším kontaktu s nimi.

Ohniště je bezesporu nejdůležitější částí krbových kamen. Pohled do plamenů působí na člověka pozitivně, proto by tento pohled neměl být ničím rušen. Přibližný střed ohniště navržených kamen je umístěn přibližně metr nad úrovní podlahy. Plameny a světlo jsou tudíž bez problémů viditelné jak z polohy v sedě, tak i při běžném procházení nebo stání.

strana 25

tvarové a rozměrové řešení


4. Tvarové a rozměrové řešení 4.1 Tvar krbových kamen Jak už bylo řečeno, tvarově jsou krbová kamna navržena s důrazem na jednoduchost provedení a plynulost tvarů. Oproti běžným kamnům je „sloupové“ řešení i při současné velké oblibě těchto topidel málo využívané. Pokud se výrobce uchýlí k tomuto výzoru kamen, ve valné většině je stojná část kratší a hmota kamen je opět nízko nad zemí. Z tohoto pohledu jsou tyto kamna inovativní, neboť jejich hlavní část je vyvedena přece jen výše, než je běžným standardem. Tvarovým základem celé kompozice je válec a koule. Z těchto objektů je vytvořena převážná část hmoty krbových kamen. Válcový střed kamen je usazen mezi dvě opačně orientovaná polokulová osazení s malým válcovým výběhem. Pro zlepšení estetické i praktické stránky návrhu je navíc v horním osazení vytvořeno drážkování.

4.2 Rozměry navržených krbových kamen (M 1:20):

560

1070

1450

lo 440

lo 420 lo 150

lo 150

lo480

strana 26

barevné a grafické řešení


5. Barevné a grafické řešení Vzhled kamen co se barvy týče je dosti variabilní. Hlavní vzhledovou linii kamen určuje v největší míře jejich tvar. Materiálově jsou zhotovena z plechu s možným vyvedením v různých odstínech šedi a s pochromovanými lesklými částmi. Tato kombinace působí velmi kontrastně a evokuje nadstandard a luxus. Koncová osazení kamen a stojná podložka pak mohou být nalakována na takřka jakoukoliv barvu, aby se dosáhlo maximální spokojenosti zákazníka. V případě nutnosti může být ale nalakován také plech kamen a kouřovod. Vzhled kamen ovlivňují i prosklené části. Zásadní je opět materiálový kontrast kovu a skla.

strana 27 strana 31

konstrukčně-technologické řešení


6. Konstrukčně-technologické řešení 6.1 Konstrukce a funkce Konstrukce kamen je stejně jako jejich vzhled do značné míry jednoduchá. Základním kamenem celých kamen je dvojitý plášť. Ve volném prostoru mezi těmito částmi se hromadí ohřátý vzduch, který stoupá vzhůru do horního osazení. Odtud je pak vysálán ven z tělesa kamen do okolí prostřednictvím drážek v osazení. Vzduch je do kamen nasáván pomocí vzduchového otvoru pod dvířky a je přivádět přímo pod ohniště. Regulací průtoku tohoto primárního vzduchu lze pomocí ovládací páčky pod dvířky nastavovat rychlost spalování a dobu topení. Přívod vzduchu je také nad dvířky přímo do prostoru ohniště. Tento vzduch je sekundární a kromě toho, že napomáhá dokonalejšímu spalování, je použitelný i jako přirozená ochrana proti usazování sazí na vnitřní straně skla dvířek. V prostřední části se nachází ohniště. Stejně jako tvar pláště, i ohniště je válcové. Díky své úzké konstrukci, která je z hlediska spalovaní materiálu lepší, snadno navrstvíme palivo dovnitř a vždy máme přehled o jeho hoření. Předávání a absorbci tepla výrazně napomáhá vermeculitový plát umístěný na zadní stěně ohnišťového prostoru. Konstrukčně kopíruje tvar ohniště a nenarušuje tak ani vnitřní prostory kamen. Vermeculit lze nalézt již ve valné většině moderních kamen. Principiálně má velmi podobné vlastnosti jako stejně používané šamotové desky, lze jej však nanášet v menším množství při zachování stejného tepelného efektu. Z bezpečnostního hlediska jsou kamna vybavena tenkou kruhovou zábranou okolo dna ohniště, která zabraňuje nekontrolovatelnému vypadávání palivového materiálu při otevření dvířek. Ohniště je opatřeno také prosklenými jednokřídlými dvířky. Celistvost dvířek je lepší jak pro vzhled kamen, tak i pro nerušený pohled do ohniště. Na dně ohniště se pak nachází dvouvrstvý litinový rošt, jímž propadává popel do odpadního prostoru (popelníku). Rošt je navíc otočný, což umožňuje dokonalejší vyčištění ohniště bez nutnosti použití uklízecích prostředků. Ovládání rotačního pohybu roštu je zprostředkováno pomocí ovládací páčky umístěné pod dvířky kamen.

Vermeculitové obložení

Litinový rošt

Ochranné hrazení proti vypadávání spalin z kamen Ovládání regulace přívodu vzduchu a otáčení roštu Přívod primárního vzduchu

strana 28



Popelník je ve své podstatě přihrádky na spaliny, které během procesu hoření nebyly zcela využity. Nachází ve spodní části dolního osazení kamen. Je jednoduše vyjímatelný a není tedy problém kamna vyčistit.

Neoddělitelnou součástí kamen je i kouřovod. Provedení kouřovodu je velmi různorodé. Pokud jsou kamna usazena přímo na komínovou stěnu, kouřovod může chybět úplně. Důležitou funkcí kouřovodu je zachytávat a využívat teplo, které odchází s kamen společně se spalinami. Tomu napomáhá ještě i kovová zábrana uvnitř kamen. Pokud kouřovod chybí, teplo je dováděno přímo do komína a s jeho využitím již uživatel dále počítat nemůže. Pokud však krbová kamna mají kouřovod, jejich tepelný výkon se tak díky němu může zvýšit až o 1,5 kW. V případě návrhu je požit kouřovod volný, který nevstupuje do komína nebo do něj vstupuje až po velké vzdálenosti. Kamna tak mohou být postavena kamkoliv v interiéru a kouřovod vyveden stropem přímo nad nimi.

Vysálání teplého vzduchu z dvojitého pláště drážkami

Průchod vzduchu ve dvojitém plášti

Vnitřní kouřové přepážky

Přívod sekundárního vzduchu nad dvířky

Přívod primárního vzduchu mřížkou

strana 29



6.2 Materiály Kamna jsou zhotovena převážně z ocelových plechů v tloušťkovém rozmezí od 2 do 4 milimetrů. Tyto ocelové plechy jsou běžně používané při výrobě krbových kamen a jejich výhoda spočívá ve výborné tepelné vodivosti a schopnosti teplo kumulovat. Jednotlivé části kamen pak mohou být dále povrchově upravovány nebo dokonce vyráběny ze zcela jiných materiálů. To je patrné například na krycí mřížce pod dvířky nebo na regulačních páčkách ovládání vzduchu a pootáčení roštu. Samotný rošt je vyroben z litiny (šedá litina), která má velmi dobré vlastnosti pro chod kamen. Dokáže snášet poměrně velké teploty, je dobře tepelně vodivá a korozivzdorná. Prosklení se u krbových kamen vyskytuje také v drtivé většině případů. Kamna bývají prosklená prakticky vždy v oblasti dvířek. Výrobci se ale neomezují s prosklením pouze na dvířka a sklo usazují i do samotného těla kamen a to i z více stran. Prosklení dvířek i veškeré další případné prosklení je realizováno pomocí keramického žáruvzdorného skla. Toto sklo může být čiré i tónovaná a je schopno odolat teplotám až kolem 900 °C. Na zhotoveném návrhu krbových kamen je možnost podle potřeby zákazníka osadit sklem jen dvířka nebo vysklít i část těla kamen na obou jejich bočních stranách.

strana 30

rozbor funkcí návrhu


7. Rozbor technické, ergonomické, psychologické, estetické, ekonomické a sociální funkce návrhu krbových kamen 7.1 Technická funkce krbových kamen Po technické stránce jsou krbová kamna navržena velmi jednoduše. Z mého pohledu není pro uživatele žádoucí přílišná složitost konstrukce ani ovládání jakéhokoliv zařízení. Z pohledu údržby zařízení je jednoduchá konstrukce také výhodou. I přes svou jednoduchost však navržená krbová kamna dokážou směle konkurovat ostatním výrobkům na současném trhu.

7.2 Ergonomická funkce Kamna jsou navržena do jisté míry inovativně. Ergonomie tohoto řešení je v mnoha ohledech lepší než u ostatních krbových kamen. Pozitivní je vyšší koncepce celkové hmoty kamen a tím i pohodlnější obsluha a údržba. Výhodou je i velká variabilnost ustavení a otáčivost těla kamen kolem jejich svislé osy.

7.3 Psychologická funkce Krbová kamna mají pro běžného uživatele kouzlo v tom, že si může bez problémů a hlavně bez rizika rozdělat oheň ve svém vlastním bytě nebo jiných obytných prostorách. Člověk tím získá nejen teplo, jehož produkci kamna zajišťují, ale také se mu naskýtá možnost příjemné relaxace. Tvarové řešení a barevnost kamen ale v tomto případě rozhodně nezůstanou pozadu a i toto bude jistě možným důvodem pro jejich případné pořízení.

7.4 Estetická funkce Pokud si uživatel dokáže vhodně vybrat kamna a sladit je s interiérem, je možno vytvořit velmi zajímavé domácí prostředí. Plynulost tvarů u návrhu je také výhodou, neboť po estetické stránce tvoří kamna kompaktní celek. Materiálový kontrast, který je u kamen použitý naopak evokuje eleganci a luxus. Pro každého uživatele je pak dozajista výhodou, že si kamna díky barevnému nástřiku může přizpůsobit svým potřebám.

7.5 Ekonomická funkce Kamna jsou jednoduchá jak po konstrukční, tak i po výrobní stránce. Použité materiály se také nevymykají obvyklým výrobním materiálům. Je proto pravděpodobné, že navržená kamna se budou pohybovat cenově okolo světového průměru až mírného podprůměru. Pokud bychom uvažovali na materiály, sériovostí výroby a designem, pořizovací cena kamen by se mohla pohybovat řádově mezi 30 až 40 tisíci korun. Kamna jsou však určena spíše k distribuci ve specializovaných prodejnách. Rozšířením do větších prodejních sítí by mohla utrpět nejen jejich prestiž, ale také by mohly zákazníkům brzy zevšednět.

strana 31

rozbor funkcí návrhu


7.6 Sociální funkce Vlastnit elegantní krbová kamna do určité míry vypovídá o společenském postavení člověka a jeho finančním zajištění. V dnešní době se krbová kamna v domácnosti nepovažují jen za jakýsi prostředek k topení, ale také za známku vkusu. Lidé si proto pořizují kamna nejen pro praktičnost, ale také pro eleganci. Posezení u kamen může být také například zpestřením příjemných chvil s přáteli.

strana 32

závěr


Závěr V rámci své bakalářské práce jsem navrhnul designové provedení interiérových krbových kamen pro spalování dřeva. Při návrhu jsem kladl důraz na tvar, použité typy materiálů a celkový dojem. Zohlednil jsem ergonomické, technické i technologické řešení. Navržená kamna jsou jednoduchá, elegantní a adekvátní současnému světovému vývoji topidel. Při uvedení do praxe by však byla nutná spolupráce s technology a konstruktéry, aby byla zajištěna nejen jejich vzhledová stránka, ale také funkčnost. Navržená kamna jsou proto jen jakýmsi konceptem bez záruky detailní funkce. I při tomto je však zachována propracovanost celku i jednotlivých částí.

strana 33

seznam použité literatury


Seznam použité literatury [1]

RUBÍNOVÁ, Dana. Ergonomie. 1. vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2006. 61 s. ISBN 80-214-3313-2.

[2]

VLK, Václav, MAŇÁK, Jiří. Krby - Architektura, konstrukce, stavba. 1. vydání. Praha: Grada, 2006. 152 s. ISBN 80-247-1059-5.

[3]

KADLECOVÁ, Anna, KADLEC, Alex. Krby a krbová kamna. 3. upravené vydání. Praha: Sobotáles, 2001. 263 s. ISBN 80-85763-15-X.

[4]

NOSKIEVIČ, Pavel. Krbová kamna: Topení dřevem v krbových a kachlových kamnech.1. vydání. Suchdol nad Odrou: Romotop,s.r.o. a Výzkumné energetické centrum VŠB - TU Ostrava, 2001. 48 s.

[5]

URL: . [citováno 2009-03-18]

[6]

URL: . [citováno 2009-03-18]

[7]

URL: . [citováno 2009-04-10]

strana 35

seznam obrázků


Seznam obrázků Obr.1 Římský výtopný systém URL: [citováno 2009-04-24] Obr.2 Solární vytápěcí panely URL: [citováno 2009-04-24] Obr.3 Tepelné čerpadlo URL: [citováno 2009-04-24] Obr.4 Otevřený krb URL: [citováno 2009-04-24] Obr.5 Uzavřený krb URL: [citováno 2009-04-24] Obr.6 Peletová kamna URL: [citováno 2009-04-24] Obr.7 Krbová kamna URL: [citováno 2009-04-24] Obr.8 Palivové dřevo URL: [citováno 2009-04-24] Obr.9 Černé uhlí URL: [citováno 2009-04-24] Obr.10 Pelety URL: [citováno 2009-04-24]

strana 37

seznam obrázků


Obr.11 Brikety URL: [citováno 2009-04-24] Obr.12 Řez krbovými kamny VLK, Václav, MAŇÁK, Jiří. Krby - Architektura, konstrukce, stavba. 1. vydání. Praha: Grada, 2006. 152 s. ISBN 80-247-1059-5. [citováno 2009-04-24] Obr.13 Možné provedení kouřovodů KADLECOVÁ, Anna, KADLEC, Alex. Krby a krbová kamna. 3. upravené vydání. Praha: Sobotáles, 2001. 263 s. ISBN 80-85763-15-X. [citováno 2009-04-24] Obr.14 Bezpečnostní podložka (skleněná) URL: [citováno 2009-04-24] Obr.15 Neprosklená kamna URL: [citováno 2009-04-24] Obr.16 Prosklená kamna URL? [citováno 2009-04-24] Obr.17 Kamna se zahrytovanými a nezakrytovanými dvířky Katalog STÛV-Bájný oheň [citováno 2009-05-16] Obr.18 Detail kliky URL: [citováno 2009-04-24] Obr.19 Upravený kouřovod URL: [citováno 2009-04-24]

strana 38

seznam příloh


Seznam příloh

Sumarizační poster formátu A1 Fyzický model CD s bakalářskou prací ve formátu pdf

strana 39

No title

Recommend Documents