Ankieta

Czym grzejesz?

  ​

Facebook

Ogrzewanie kominkiem

W ostatnich latach możemy zauważyć stale rosnące zainteresowanie kominkami, które coraz częściej są budowane nie z racji swych walorów zdobniczych, ale głównie użytkowych jako jedno z najtańszych źródeł ogrzewania pomieszczeń. Dzięki uprzejmości firmy DARCO - producenta m. in. elementów rozprowadzenia powietrza dla systemów ogrzewania kominkiem - zamieszczamy artykuł poświęcony temu właśnie zagadnieniu.

Kominki stają się obecnie niemalże standardowym elementem wyposażenia w domach jednorodzinnych z tej racji, że drewno jest najtańszym dostępnym paliwem. Ponad 90% budowanych obecnie kominków to kominki z zamkniętą komora spalania, gdzie zastosowanie wkładu grzewczego daje znaczny wzrost sprawności spalania z 20% do ponad 70% (porównywalny z kotłami na paliwo stałe: węgiel, miał).

Kominek może ogrzewać nie tylko pomieszczenie, w którym się znajduje, ale może również posiadać układy dystrybucji ciepłego powietrza, ogrzanego przez wkład kominkowy zarówno w sposób grawitacyjny jak i wymuszony przez aparat nawiewny do innych pomieszczeń, czy nawet całego budynku mieszkalnego. Niezwykle ważnym elementem w przypadku np. domków letniskowych użytkowanych sporadycznie jest brak wody w takiej instalacji, a więc odpada obawa rozmrażania instalacji w zimie.



Rys.1 Układ ogrzewania małego domu mieszkalnego


Sposób ogrzewania domu kominkiem doczekał się wreszcie uregulowań prawnych w ostatniej nowelizacji Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie § 132:

3. Kominki opalane drewnem z otwartym paleniskiem lub zamkniętym wkładem kominkowym mogą być instalowane wyłącznie w budynkach jednorodzinnych, mieszkalnych w za-budowie zagrodowej i rekreacji indywidualnej oraz niskich budynkach wielorodzinnych, w pomieszczeniach:
1) o kubaturze wynikającej ze wskaźnika 4 m3/kW nominalnej mocy cieplnej kominka, lecz nie mniejszej niż 30 m3,
2) spełniających wymagania dotyczącej wentylacji o których mowa w § 150 ust. 9,
3) posiadające przewody kominowe określone w § 140 ust. 1 i 2 oraz §145 ust.1,
4) w których możliwy jest dopływ powietrza do paleniska kominka w ilości:
a) co najmniej 10 m3/h na 1 kW nominalnej mocy cieplnej kominka – dla kominków o obudowie zamkniętej,
b) zapewniającej nie mniejszą prędkość przepływu powietrza w otworze komory spalania niż 0,2 m/s – dla kominków o obudowie otwartej.


Pomieszczenie, w którym znajduje się kominek powinno spełniać wszystkie warunki i wymagania dla jego prawidłowej eksploatacji. Musi istnieć możliwość odprowadzenia spalin poprzez komin o odpowiednich parametrach technicznych oraz sprawna wentylacja nawiewno-wywiewną całego pomieszczenia. Niezbędnym jest przestrzeganie określonych zasad montażu, w tym właściwe zestawienie elementów i rozmieszczenie kratek nawiewnych. W budynku ogrzewanym przez kominek powinna być zachowana właściwa cyrkulacja powietrza pomiędzy ogrzewanymi pomieszczeniami, a pomieszczeniem w którym znajduje się kominek. Ciepłe powietrze rozprowadzone rurami musi mieć możliwość powrotu. Moc kominka dobieramy w zależności od izolacji budynku i powierzchni ogrzewanej, wyliczając ją z bilansu cieplnego budynku.

Straty mocy cieplnej ogrzewanego pomieszczenia:

Q = A • K • (tW - tZ) [W]

gdzie:
A - powierzchnia ogrzewana [m2]
K - współczynnik przenikania ciepła przez przegrody budowlane [W/m2K]
(tW - tZ) – różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia [oC]

Ważne jest aby przy doborze kominka brać pod uwagę moc nominalną kominka, a nie maksymalną która jest uzyskiwana tylko przez krótki okres czasu. Orientacyjnie można przyjąć, że 1[kW] mocy nominalnej kominka ogrzewa średnio 10 [m2] powierzchni domu.

Kominek najczęściej jest montowany w pomieszczeniu o możliwie dużej powierzchni, którym jest najczęściej pokój dzienny. Pomieszczenie to powinno mieć kubaturę nie mniejszą niż 30m3 i posiadać dopływ odpowiedniej ilości powietrza do paleniska kominka. Można przyjąć, że do spalenia 1 [kg] drewna w kominku z zamkniętą komorą spalania potrzebne jest około 8 [m3] powietrza. Dlatego niezmiernie ważnym jest dopływ świeżego powietrza do spalania, a najlepiej zrobić to bezpośrednio do paleniska specjalnym przewodem nawiewnym.



Rys.2 Układ zasilania powietrzem zewnętrznym do spalania i wentylacji


Układ doprowadzenia świeżego powietrza może być wyposażony w przepustnicę, aby zapobiec utracie ciepła, gdy kominek nie pracuje oraz opcjonalnie w bypass, który służy do „podmieszania” powietrza ogrzewanego. Bez tego ciepłe powietrze nawiewane będzie suche powodując uczucie dyskomfortu. Bypass może służyć latem do wentylacji nawiewnej.

Kominek można potraktować jako wielki grzejnik konwekcyjny, który zasysa zimne powietrze przy podłodze, opływające następnie nagrzany wkład kominkowy ogrzewa się po czym jest wyprowadzane przez wyloty umieszczone w okapie lub rozprowadzane przewodami do poszczególnych pomieszczeń. Do rozprowadzenie powietrza do innych pomieszczeń budynku w bezpośrednim sąsiedztwie kominka, możemy zastosować najprostszy układ dystrybucji - układ grawitacyjny.



Rys.3 Układ dystrybucji ciepłego powietrza – grawitacyjny


Ważne jest aby wszystkie przewody rozprowadzające były możliwie jak najkrótsze (max. do 3m), w miarę równej długości i dobrze izolowane, a powietrze nie może być rozprowadzane do zbyt wielu pomieszczeń. Wkład kominkowy powinien być w tym wypadku odporny na przegrzanie (klasy „C”). Zastosowane rury elastyczne aluminiowe powinny być niepalne, mieć niskie opory przepływu i posiadać maksymalną temperaturę pracy 250 [oC]. Ten układ dystrybucji ciepłego powietrza nie wymaga dużych nakładów finansowych i jest w pełni niezależny i niezawodny.

W przypadku ogrzewania większych budynków, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie ciepła do oddalonych pomieszczeń wskazane jest zastosowanie bardziej złożonych układów ogrzewania z wykorzystaniem aparatu nawiewnego.



Rys.4 Układ dystrybucji ciepłego powietrza – wymuszony (rury okrągłe)




Rys.5 Układ dystrybucji ciepłego powietrza – wymuszony (rury prostokątne)


Odpowiedni dobór aparatu nawiewnego pozwala na nadmuch ciepłego powietrza nawet do najbardziej odległych kratek. Aparat nawiewny powinien posiadać izolację termiczną i akustyczną, oraz regulator temperatury i obrotów silnika. Maksymalna temperatura powietrza dopływającego do takiego aparatu nie może przekraczać 150 [oC]. Aparatu nawiewnego nie wolno zabudowywać materiałem izolacyjnym (komora przepływowa aparatu jest izolowana), a odległość ustawienia urządzenia od kominka nie powinna przekroczyć 4m. Aparat powinien mieć możliwość nastawu temperatury załączenia od 40 do 90 oC.



Rys.6 Aparat nawiewny z filtrem i bypassem termostatycznym


Przed aparatem nawiewnym powinien znajdować się filtr metalowy wychwytujący cząsteczki pyłu oraz specjalny bypass z termostatem mechanicznym i przepustnicą, który spełnia zadanie zaworu bezpieczeństwa w przypadku braku prądu. Ciepłe powietrze jest wówczas wyprowadzane przez jego króciec do wydzielonego pomieszczenia. Ponadto bypass posiada dodatkową funkcję w przypadku gdy aparat nawiewny pracuje. Przy dystrybucji ciepłego powietrza, przez króciec bypassa automatycznie pobierane jest chłodne powietrze, które miesza się z gorącym dopływającym z kapy kominka, ograniczając maksymalną temperaturę doprowadzonego do kratek powietrza do 110 [oC].



Rys.7 Wykres ograniczenia temperatury powietrza nawiewanego przez bypass termostatyczny


Zalecane jest by układ dystrybucji ciepłego powietrza był wyposażony w dodatkowe elementy regulacyjne jak regulator obrotów silnika aparatu nawiewnego z ręcznym ustawieniem wydajności urządzenia i dodatkowym regulatorem temperatury umieszczonym w kapie kominka lub specjalnym regulatorem posiadającym obie te funkcje i dodatkową regulację dynamiczną obrotów silnika, wraz ze wzrostem temperatury rosną obroty silnika a tym samym wydajność aparatu.



Rys.8 Automatyczny regulator temperatury i prędkości obrotowej silnika z wyświetlaczem cyfrowym


Maksymalna odległość wylotów ciepłego powietrza od aparatu nawiewnego powinna wynosić 10 m.

Ilość nawiewanego powietrza potrzebnego do ogrzania pomieszczenia do temperatury tW:


gdzie: Q – straty mocy cieplnej ogrzewanego pomieszczenia [W]
cp – ciepło właściwe powietrza: można tu przyjąć 0,28 [Wh/kgK]
[znak "ro"]p – gęstość powietrza; można tu przyjąć 1,12[kg/m3]
tn - temperatura powietrza nawiewanego [oC]
tw – temperatura powietrza wewnętrznego [oC]

Ciepłe powietrze rozprowadzane jest do poszczególnych pomieszczeń za pomocą rur elastycznych izolowanych lub prostokątnych kanałów ocynkowanych dodatkowo izolowanych, o odpowiednich przekrojach i odporności termicznej. Przekroje dobieramy w zależności od wielkości i odległości pomieszczenia. Natomiast rury łączące kapę kominka z aparatem nawiewnym powinny mieć możliwie maksymalne przekroje. Izolacja termiczna kanałów zapo-biega stratom ciepła oraz zaburzeniom strumienia powietrza, a także spełnia rolę tłumika aku-stycznego instalacji grzewczej.

Na wylotach przewodów nawiewnych montuje się kratki lub anemostaty, z regulacją strumienia powietrza. Powinny mieć minimum taki przekrój jak kanał doprowadzający, zalecane jest aby posiadały dodatkowy filtr w kasecie dolotowej. Wyloty przewodów montuje się w pobliżu okien lub ścian zewnętrznych w stropie, ścianie lub podłodze, tak aby cyrkulacja powietrza zapewniała prawidłowy rozkład ciepła w pomieszczeniu.

Dla sprawnego działania całego systemu, powietrze musi mieć możliwość recyrkulacji, czyli powrotu do pomieszczenia w którym znajduje się kominek. Dlatego drzwi powinny posiadać specjalne otwory lub szczelinę minimum 2 cm przy podłodze.

Chłodne powietrze powrotne doprowadzane jest pod kominek, gdzie jest zasysane przez układ, a następnie ogrzewa się przepływając do kapy kominka miedzy żebrami kominka a jego obudową.


Rys.9 Przepływ powietrza przez kominek (w wersji najbardziej rozbudowanej)
(po kliknięciu na rysunek
można zobaczyć jego powiększenie)


Kapa kominka może posiadać kilka wydzielonych komór (rys.9). I komora znajduje się pod specjalnym metalowym dystrybutorem z którego jest pobierane ciepłe powietrze bezpośrednio przez aparat nawiewny. Z komory tej wyprowadzone są również rury bezpośrednio do kratek w bocznych ścianach kapy kominka, które spełniają zadanie zaworu bezpieczeństwa w przypadku, gdy aparat nawiewny jest wyłączony np. w przypadku braku prądu. W II komorze chłodne powietrze zasysane jest boczną kratką, ogrzewane jest od zewnętrznej stro-ny metalowego dystrybutora oraz od rury spalinowej. Rura spalinowa może osiągnąć temperaturę nawet do 700oC ponieważ następuje w niej proces dopalania gazów powstałych podczas destylacji drewna. W celu zagwarantowania odpowiedniej sprawności urządzenia i bezpieczeństwa użytkowania średnia temperatura spalin nie powinna przekraczać 400oC. Aby w pełni wykorzystać ciepło spalin stosuje się rury spalinowe ze specjalnym radiatorem lub opaski żebrowane, które zwiększają efektywność oddawania ciepła. Układ odprowadzenia spalin powinien posiadać szyber zmniejszający ciąg kominowy w przypadku gdy jest on zbyt duży. Ciepłe powietrze II komory jest odprowadzane grawitacyjnie bezpośrednio do pomieszczenia w którym kominek się znajduje oraz opcjonalnie za pomocą rur do najbliższego pomieszczenia. III komora jest komorą dekompresyjną, spełniająca zadanie odizolowania stropu od gorącej kapy kominka. Powinna być wyposażona w dwie kratki, umieszczone niesymetrycznie po przeciwnych stronach kapy kominka dla swobodnej cyrkulacji powietrza i chłodzenia tej przestrzeni.

Na koniec bardzo cenna uwaga: Aby w pełni wykorzystać możliwości grzewcze kominka i układu dystrybucji ciepłego powietrza, instalacje takie powinny być planowane już na etapie projektowania domu, wtedy montaż systemu jest najtańszy i zapewnia dzięki optymalizacji przebiegu kanałów grzewczych największą efektywność działania. Niestety nowelizacja Rozporządzenia Ministra Infrastruktury wprowadziła zapis (aczkolwiek dyskusyjny z racji ilości funkcjonujących układów ogrzewania), który ogranicza zastosowania systemu ogrzewania budynku ciepłym powietrzem z kominka do roli wyłącznie dogrzewania lub systemu zapasowego.

Zgodnie z „Dz. U. Nr 75 z 2002 §132 1. Budynek, który ze względu na swoje przeznaczenie wymaga ogrzewania, powinien być wyposażony w instalację ogrzewczą lub inne urządzenia ogrzewcze niebędące piecami, trzonami kuchennymi lub kominkami.” nie może być głównym i jedynym źródłem ciepła w budynku.

mgr inż. Piotr Lipa
DARCO