Váení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, e na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, e ukázka má slouit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, e není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále íøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura
[email protected]
TO NEJDÙLEITÌJÍ O KAMNECH NA DØEVO Principy spalování v kamnech na døevo Vechna kamna, která dobøe vyuívají energii skrytou ve døevì, mají tøi èásti: n kontejner nebo zásobník na døevo, n spalovací komoru k vyhoøívání døevných plynù a n tepelný výmìník, v nìm se odebírá tepelná energie z horkých spalin. Kamna s vertikálním prohoøíváním byla pùvodnì koncipována pro uhlí; zásobník a spalovací prostor nejsou od sebe oddìleny. Spalovací vzduch proudí zespod pøes hoøící døevo vertikálním smìrem nahoru. Pøiblinì 60 % hmotnosti døeva se pøi teplotì 300 a 400 °C mìní na døevný plyn. Této teploty se dosahuje v kamnech s vertikálním prohoøíváním u velkého mnoství døeva témìø souèasnì, take se ve velmi krátké dobì (nìkolik málo minut a pùl hodiny) uvolní 60 % paliva jako hoølavý plyn. Toto velké mnoství hoølavého plynu pøevyuje spalovací výkon spalovací komory, proto kamna opoutí nedokonale vyhoøelý døevný plyn. Dùsledky se projeví ve patném vyuití paliva a vìtím mnoství sazí a dehtu v kouøi. U kamen s horním odhoøívání, jako to napø. bývá u zdìných kachlových kamen, není situace tak zcela kritická, protoe zdìná kachlová kamna mají velmi dlouhé kouøovody, v nich má døevný plyn relativnì hodnì èasu k vyhoøení a protoe vyamotovaná spalovací ko-
mora dosahuje po uplynutí roztápìcí fáze pomìrnì vysoké teploty. Oheò ze døeva v kamnech s horním odhoøíváním bez rotu v popelovém loi je posuzován pøíznivìji ne oheò ze døeva v kamnech s vertikálním prohoøíváním také proto, e v tomto pøípadì trvá fáze vyhoøívání døevìného uhlí déle. Velké mnoství popela ve zdìných kamnech mùe zpomalovat rychlost hoøení, malé mnoství popela hoøení urychluje. Lepí jsou kamna s dolním odhoøíváním nebo kamna s postranním odhoøíváním nebo kamna s kanálovým odhoøíváním. U tìchto kamnových systémù je zásobník na døevo dostateènì oddìlen od spalovací komory. Døevo v plnicí achtì se posune samo, kdy se vespod leící døevo spálí na jemný popel. Oheò je tak díky gravitaci zásobován potøebným palivem zcela automaticky. Pøitom je ovem dùleité, aby døevo bylo naøezáno nakrátko a nemohlo se nikde vzpøíèit. Zcela oddìlené jsou jednotlivé èásti u vytápìní s primární pecí. U primární pece se zásobní nádrí paliva, která je umístìna nad ní, musí být pøi doplòování paliva pomocí dvojitého uzávìru se vzájemným blokováním zajitìno, e bude otevøena vdy pouze jedna klapka a e tak nemùe dojít ke zpìtnému záehu paliva v zásobníku teplem ze spalovací komory.
73
Ve spalovací komoøe primární pece, která bývá vìtinou vyzdìná keramickou hmotou, se vyvine velmi vysoký ár, který umoòuje dokonalé primární spalování, tedy zplyòování døeva. Ve spalovací komoøe vyhoøí døevìné uhlí a èást døevného plynu. Sekundární spa-
lování, tedy koneèné dohoøívání døevného plynu, se odehrává v plynovém kanále spalovací komory za pøívodu sekundárního vzduchu. Vekerý pøívod spalovacího vzduchu je ovládán dmýchadlem. Primární pec se obvykle velmi zahøívá, a proto musí být vechny 1. Vertikální prohoøívání
horký plyn pøívod primárního vzduchu 2. Horní odhoøívání
3. Dolní odhoøívání
a) vertikální 4. Primární pec
74
plamenec
ke komínu
sekundární vzduch primární pec
Obr. 50 Spalovací systémy.
c) kanálové
tepelný výmìník
zásobník døevìného paliva
b) postranní
ovládací prvky dobøe izolovány, jinak se èlovìk pøi obsluze spálí. U tìchto pecí je tøeba pracovat výhradnì v rukavicích. Tepelné ztráty smìrem do prostoru, v nìm primární pec stojí, jsou znaèné. Proto by primární pec mìla být instalována tak, aby bylo moné zuit-
kovat tyto tepelné ztráty ve prospìch vytápìní budovy (napø. uvnitø obytného sektoru nebo pod ním). Velmi dùleitý je právì pro primární pec dobrý tah v komínì, jinak je nutno zabudovat odsávací ventilátor spalin. Dosud se primární pece pouívají jen u vytápìní pomocí tìpkù.
primární pec
kotel na 2 druhy paliva (olej + pevná paliva)
zásobník tìpkù
regulátor teploty
sekundární vzduch
topenitì primární vzduch rotová vloka
rot
spalovací kanál
Obr. 51 Vytápìní s primární pecí na tìpky kombinované s dvoufunkèním kotlem. Zdroj: Landtechnik Weihenstephan, 85354 Freising.
Obr. 52 Primární pec na tìpky zapojená pøed topným kotlem. Foto: CMA Informationen, Centrale Marketinggesellschaft der Deutschen Agrarwirtschaft, Bonn-Bad Godesberg.
75
Úèinnost kamen na døevo Energii obsaenou ve døevì vyuívají zpravidla nejlépe kamna s jasným funkèním rozdìlením na zásobník døeva, spalovací komoru a tepelný výmìník. Protoe èisté uhlí hoøí (témìø) bez plamene, a døevo je naopak palivem vyznaèujícím se bohatostí plamenù, musejí mít kamna na døevo zcela odliné vlastnosti ne klasická kamna na uhlí. Úèinnost kamen na døevo je míra vhodnosti kamen pro døevìná paliva: n úèinnost kamen na døevo = (uiteèné teplo/energie obsaená ve døevì) × 100 %. Energie obsaená ve spotøebovávaném døevì je vdy vìtí ne uiteèné teplo, protoe vechna kamna mají také zdroje tepelných ztrát.
n uiteèné teplo = spotøeba energie obsaené ve døevì tepelné ztráty. Èím nií jsou tyto tepelné ztráty, tím vyí je stupeò úèinnosti. Zdroji tepelných ztrát jsou horké kouøové plyny (ztráty odpadními plyny), nedokonale vyhoøelé sloky døeva (saze) a odevzdávání tepla do kotelny, pøípadnì ztráty v obìhu teplé vody (patnou izolací). Výrobci topných zaøízení uvádìjí úèinnost zjitìnou v pásmu jmenovitého tepelného výkonu kamen s èistými plochami pro tepelnou výmìnu, správným tahem v komínì a vytápìných suchým døevem. Tak se dosahují pøíznivé hodnoty. Jak rozdílné je vyuití paliv v rùzných typech kamen ukazuje rozpìtí hodnot úèinnosti u obvyklých druhù kamen v tab. 12.
Topenáøská úèinnost a úèinnost kotle Topenáøská úèinnost = 100 % ztráty odpadními plyny
Úèinnost kotle = 100 % provozní ztráty ztráty kouøovými plyny
ztráty kouøovými plyny zpùsobené volným (zjevným) teplem a nevyhoøelými plyny
ztráty sáláním ztráty sáláním ztráty na rotu (nevyhoøelé zbytky) Ztráty kouøovými plyny zahrnují: volné teplo + nedokonalé spalování odpadních plynù = 7 a 12 %
Obr. 53 Definice rùzných stupòù úèinnosti. Zdroj: [2].
76
Provozní ztráty zahrnují: ztráty odpadními plyny + ztráty na rotu + + ztráty sáláním = 15 a 20 %
90 %
teplota odpadních plynù
topenáøská úèinnost kolem 11,5 % CO2
300 280 260
88 %
240 220
86 %
200 84 %
Tab. 12 Stupnì úèinnosti topeni na døevo, tzn. u kotlù na døevo pak stupnì úèinnosti kotlù. 6WXSQ ~þLQQRVWLU ]QêFKWRSHQLã QDG HYR ± 2WHY HQpNUE\ ± 2WHY HQpNUE\VNDQiO\ NRK tYiQtY]GXFKXQHER VYRGQtPLNDSVDPL ± .UERYiNDPQD ± .DFKORYiNDPQDDORNiOQt NDPQD ± .RWOHVYHUWLNiOQtP SURKR tYiQtPEH] Y\URYQiYDFtKR]iVREQtNX ± .RWOHVYHUWLNiOQtP SURKR tYiQtPVY\URYQiYDFtP ]iVREQtNHP ± .RWOHVGROQtPRGKR tYiQtP EH]Y\URYQiYDFtKR]iVREQtNX ± .RWOHVGROQtPRGKR tYiQtP VY\URYQiYDFtP]iVREQtNHP ± .DPQDQDSHOHW\ ± .RWOHQDSHOHW\ 3OQ DXWRPDWLFNiYHONiWRSQi ± ]D t]HQt
ztráty kouøovými plyny v %
Obr. 54 Topenáøská úèinnost jako funkce nánosu sazí (schematicky).
180 tlouka vrstvy sazí
40
Tkouøových plynù Tprostoru°C 400 350 300 250
30
200
20
100
10 1
pøebytek vzduchu λ
tlouka vrstvy sazí
2
3
50 40
4 vlhkost døeva v %
0 10 20
30
Obr. 55 Ztráty topeni na døevo v závislosti na pøebytku vzduchu, vlhkosti døeva a teplotì kouøových plynù. Za dobrých pøedpokladù se topný kotel dá provozovat s pøebytkem vzduchu ve výi faktoru 2, vlhkostí døeva ve výi 20 %, teplotou kouøových plynù ve výi 200 °C a výslednými ztrátami ve výi 14 %. Graf: C. Gaegauf.
77
Èemu je tøeba vìnovat pozornost pøi koupi kamen na døevo Správnì vymìøený otopný výkon Základem pro zjiovaný otopný výkon kamen je výpoèet potøeby tepla v místnosti, pøípadnì v bytì nebo domì. Postup pro tento výpoèet je stanoven v nìmecké normì DIN 4701 (Pravidla pro výpoèet potøeby tepla v budovách). K vypracování patøièného výpoètu musíte odborníkovi dodat tyto vstupní údaje: n Situaèní plán domu. Je dùm vystaven vìtru? Chrání ho sousední domy? Jak jsou vysoké? Je dùm postaven v severním svahu? n Pùdorysy a pohledy jednotlivých pater budovy. Jak velká jsou okna a dveøe? Jak vysoké jsou místnosti (od podlahy a ke stropu)? Jak vysoká jsou jednotlivá podlaí (od podlahy k podlaze)? n Popis stavby. Které stavební materiály byly pouity (jak vysoký je jejich souèinitel tepelného prostupu, hodnota U? Jak jsou konstruována okna a dveøe? n Zámìr v oblasti vyuívání. K jakému úèelu mají slouit vytápìné místnosti?
Odborný plánovaè vypoèítá potøebu tepla, dnes vìtinou pomocí programu na poèítaèi. Abyste si mohli uèinit pøedstavu o jmenovité potøebì otopného výkonu, uvádíme v následujícím textu nìkteré smìrné ukazatele a objasòujeme je na pøíkladech. Podle plochy odebírající energii se odhadne potøeba otopného výkonu automatického zaøízení k vytápìní døevem. Za výchozí plochu odebírající energii se poèítá celková plocha vytápìného podlaí vèetnì vnìjích zdí, tedy také nepøímo vytápìné sektory, jakými jsou chodby a schoditì. Jako specifickou potøebu otopného výkonu na ètvereèní metr plochy odebírající energii lze brát tyto hodnoty: n 10 a 20 W/m2 v nízkoenergetickém domì; n 20 a 40 W/m2 v dobøe izolované novostavbì; n 50 a 70 W/m2 v dobøe tepelnì izolované staré budovì; n 70 a 120 W/m2 ve patnì tepelnì izolované staré budovì. Automatické topné zaøízení na døevo, které má vytápìt 190 m2 plochy odebí-
Tab. 13 Charakteristické hodnoty dobrého topenitì na døevo (ruènì obsluhované kotle). Zdroj [2]. Charakteristické hodnoty dobrého topenitì na døevo (ruènì obsluhované kotle) Teplota kouøových plynù 230 °C Prùmìrný obsah CO2 v kouøových plynech nejménì 10 % Prùmìrný obsah CO v kouøových plynech 0,5 % Ztráty sáláním pøi jmenovitém výkonu 2% Automatická topná zaøízení by mìla dosahovat lepích hodnot, ne je uvedeno výe.
78
