CEBUD TECHNOLOGIE

Technologie

Rewolucja w kominkach: kominek akumulacyjny III generacji

autor: Jacek Ręka

Aby sprostać oczekiwaniom, jakie najczęściej dzisiaj stawia się kominkom, czyli by mogły one rzeczywiście zastąpić dotychczasowy, drogi system centralnego ogrzewania domu, potrzeba stworzenia zupełnie nowego sposobu ogrzewania. Dlatego dziś tak zwane "serce kominka" składa się już z dwóch elementów - jak serce ludzkie z dwóch komór. Wkład grzewczy zostaje dziś uzupełniony dołączonym do niego wymiennikiem ciepła - wodnym lub z akumulacyjnych modułów grzewczych, najlepiej wykonanych z szamotu o bardzo wysokim ciężarze właściwym np. akubetu. Układ ten pozwala na zupełnie inny sposób palenia w kominku.
0080-02-04_rf66r.jpgpin
Zobacz całą galerię
Do tej pory kominkiem II generacji (wyposażonym tylko we wkład grzewczy), chcąc zachować właściwą sprawność procesu spalania, trzeba było palić bardzo często i bardzo małymi porcjami drewna. Aby pokryć zimą zapotrzebowanie na ciepło energooszczędnie wybudowanego domu o powierzchni np. 140 m2, chcąc przy tym zachować poprawną pracę i sprawność wkładu, trzeba było dostarczać do paleniska bardzo małe porcje drewna (średnio 3 - 4 kg) co dwie godziny. Była to więc czynność nazbyt uciążliwa, by takim kominkiem ogrzewać w sposób ciągły cały dom i zazwyczaj kończyło się na wieczornym jego "dogrzewaniu" kilkoma paleniami. Dlatego też, kominek tego typu pełnił często jedynie funkcję ozdobną i co najwyżej dogrzewającą dom.

Nowy sposób palenia (kominkiem III - generacji doposażonym już w akumulacyjny wymiennik ciepła), pozwala na ponad 3-krotne zmniejszenie częstotliwości dokładania opału do paleniska. Pozwala na jednorazowy załadunek 3-krotnie większej porcji drewna do wkładu i dzięki zdolności doskonałego odzyskiwania ciepła, pozwala równocześnie na podwyższenie swojej sprawności do ponad 80%.
Ponadto uzyskana 3-krotnie większa ilość ciepła, nie zostaje wprowadzona do pomieszczeń nagle, przegrzewając je, lecz zostaje rozłożona na bardzo długi okres czasu, zwykle 8 - 12 godzin.

W praktyce ograniczamy więc częstotliwość załadunku opału do paleniska do 2 - 3 razy na dobę. Pokrywamy w ten sposób dobowe zapotrzebowanie na ciepło zimą, czyniąc z kominka akumulacyjnego piec centralnego ogrzewania, który skutecznie zastępuje tradycyjne ogrzewanie gazowe czy olejowe. Znajdziemy w takim kominku nie tylko tanie źródło ogrzewania, ale nadto zyskamy bezpieczeństwo posiadania własnego alternatywnego systemu ogrzewania. Dobowy 2 - 3 krotny załadunek paleniska wyliczoną porcją drewna, pokrywającą zapotrzebowanie na ciepło, pozwoli tanio ogrzewać dom, stając się na tyle nieuciążliwym sposobem palenia, że będzie go można potraktować już bardziej jako "przyjemność", niż dodatkową pracę.

W tym miejscu należałoby jeszcze nadmienić, że ową "przyjemność" palenia w takim kominku możemy jeszcze bardziej udoskonalić, jeżeli zastosujemy elektroniczny system dozowania powietrza do komory spalania lub wkład z możliwością spalania zarówno drewna, jak i brykietu drzewnego w postaci pellet. Taki całkowicie zautomatyzowany, niemal bezobsługowy system (EOS i Pelletmodul), wprowadziła na nasz rynek bawarska firma Brunner, znana z najbardziej zaawansowanych technik grzewczych.
Mamy więc prawo przypuszczać, że kominek III generacji, zapewne już w bardzo krótkim czasie zrewolucjonizuje i nasz rynek. Przestaniemy myśleć o kominku jako tylko o ozdobnym, częściowo dogrzewającym dom urządzeniu, ale zaczniemy na niego patrzeć jak na profesjonalny, wygodny system centralnego ogrzewania całego domu.


Jak sprawdzić i obliczyć czy można ogrzać dom kominkiem akumulacyjnym III generacji:


Od 2009 roku, czymś zwyczajnym stanie się uzyskanie audytu energetycznego naszego domu. Będziemy po prostu wiedzieć ile energii cieplnej potrzebujemy do jego ogrzania. W tym miejscu dla naszych przykładowych obliczeń posłużmy się powszechnie dostępnymi danymi.
Zakłada się dziś, iż nowoczesny dom energooszczędny potrzebuje do swego ogrzania około 40 W / m2 powierzchni użytkowej przy temperaturze otoczenia -16 °C. Jeżeli nasz dom będzie miał 140 m2 wtedy przeliczając: 140 m2 x 40 W otrzymujemy 5,6 kW x h, czyli nasze zapotrzebowanie na ciepło dla całego domu wynosi 5,6 kW na godzinę (porównanie zużycia drewna w kominku II i III generacji str. ). Musimy więc w ciągu doby dostarczyć do swojego domu ~134 kW energii by utrzymać właściwą (~22 °C) temperaturę wewnętrzną (przy temperaturze zewnętrznej -16 °C). Należy jeszcze zwrócić uwagę, że z wieloletnich obserwacji rozkładu temperatur w okresie zimowym wynika, iż większość (ok. 2/3) dni w okresie grzewczym posiada temperatury dodatnie. Chcąc więc obliczyć średnie zapotrzebowanie na ciepło w tym okresie, możemy powyższe obliczenia pomniejszyć o 40 %. Otrzymujemy wtedy średnie zapotrzebowanie na ciepło ok 3,36 kW na godzinę i ok 80 kW na dobę dla całego domu.

Jak pokryć takie zapotrzebowanie na ciepło kominkiem akumulacyjnym III generacji?


Spalając 1 kg suchego drewna (poniżej 16% wilgotności), otrzymujemy około 4 kW energii. Jeżeli nasz kominek osiągnie 82% sprawności, wtedy z 1 kg spalonego drewna (obliczając 4 kW x 82%) uzyskujemy około 3,3 kW energii. Pozyskując to ciepło w ciągu jednej godziny, odpowiada to naszemu średniemu zapotrzebowaniu na ciepło w omawianym przez nas przykładowym domu. Spalając w palenisku jednorazowo 10 kg drewna otrzymujemy 33 kW. Dokładamy więc drewno średnio 2 - 3 razy na dobę i spalamy łącznie ok. 25 kg drewna. Gdyby to było drewno liściaste, spalilibyśmy w skali miesiąca ok. 1,7 m3. Pozyskane ciepło mamy rozłożone na wkład i akumulacyjny wymiennik ciepła, w zależności od rodzaju wkładu i wielkości wymiennika ciepła w proporcji od 35% - 65%. W tej proporcji, jedynie od 1/3 do około połowy ciepła, oddaje wkład i to w krótkim okresie grzewczym (do 2 godzin), a pozostałą część ciepła, emituje akumulacyjny wymiennik ciepła w długim okresie czasu (8 - 10 godzin).
Przy takiej proporcji, zakładając że wkład będzie grzał przez 2 godziny, otrzymujemy z niego ok 16 kW w rozkładzie po ok. 8 kW na godzinę. Praktycznie starcza to do szybkiego ogrzania w tym czasie pomieszczeń do żądanej temperatury. Z akumulacyjnego wymiennika ciepła uzyskamy podobną lub większą ilość ciepła z tym, że rozłożoną np. na 8 godzin, po około 2 kW na godzinę. Taka ilość ciepła nie podniesie nam już temperatury w pomieszczeniach, a więc nie dopuści do ich przegrzania, lecz będzie pełnić funkcję jej podtrzymywania w czasie. Układ ten łączy więc w sobie funkcję grzewczą kominka i akumulacyjnego pieca kaflowego. Potrafimy takim kominkiem w krótkim okresie czasu podnieść temperaturę - rozprowadzając ją do różnych pomieszczeń w domu oraz podtrzymywać ją przez długi okres czasu, spowalniając tym samym proces schładzania pomieszczeń.


Jak właściwie dobrać akumulacyjny wymiennik ciepła do wkładu by uzyskać ponad 80% sprawności urządzenia?




Na bazie długotrwałych doświadczeń, tak zagranicznych jak i polskich, należy dla planowanego układu: wkład + wymiennik ciepła, zastosować następujące reguły:
Na 1 kg spalanego suchego drewna, przeznaczyć od 70 do 130 kg masy akumulacyjnej, czyli jeżeli obliczyliśmy, że nasz załadunek drewna powinien wynosić  8 do 12 kg, nasz wymiennik akumulacyjny powinien ważyć od 560 kg do 1040 kg. Warunkiem koniecznym będzie jednak uzyskanie również we wkładzie poprawnego procesu spalania. Wkład musi nie tylko pomieścić planowaną ilość drewna i wytrzymać jego temperaturę spalania, ale przede wszystkim zabezpieczyć właściwą ilość dopływu powietrza. Nie może zostać ograniczany odpowiedni dopływ powietrza do komory spalania, przez jego przymykanie. Drewno w palenisku musi spalać się swobodnie, z właściwym - pełnym dopływem powietrza. Jedynie poprawny proces spalania suchego drewna (lub brykietu), warunkuje poprawne i skuteczne funkcjonowanie całego układu grzewczego.
Uboczną korzyścią takiego "nowego" (być może dla niektórych "rewolucyjnie nowego") sposobu palenia w kominku, będzie także o wiele bardziej czysta szyba we wkładzie oraz ograniczenie konieczności wynoszenia popiołu. Palenie w kominku z częstotliwością załadunku drewna co 8 - 12 godzin stanie się w ten sposób o wiele łatwiejsze i przyjemniejsze. Znaczne ograniczenie spalanego drewna, dzięki osiągnięciu wysokiej sprawności (ponad 80%) i za tym idzie, zmniejszenie nakładu pracy związanej z jego gromadzeniem i przynoszeniem, jak również obniżenie kosztów, będą wystarczającą zachętą do codziennego korzystania z takiego kominka.
Upowszechnienie i wprowadzenie stosowania kominków III generacji do podstawowego sposobu ogrzewania domów, skutecznie wpłynie na procent wykorzystania w skali całego kraju odnawialnych źródeł energii, do czego jesteśmy zobligowani w ramach UE. Cieszmy się więc zdrowym, przyjemnym i tanim ciepłem, budując kominki III generacji.
Porównanie zużycia drewna w kominku II i III generacji z uwzględnieniem sposobu palenia


Przy założeniu, że dom o pow. 140 m2 jest zbudowany w technologii domu energooszczędnego o wskaźniku zapotrzebowania na ciepło 40 W/m2 (0,2 W/m2K), przy temperaturze zewnętrznej -16 °C, zapotrzebowanie na ciepło wynosi: 40 W x 140 m2 = 5,6 kW x 24 godz. = 134 kWh na dobę. Spalając suche drewno, o wilgotności około 16%, zapotrzebowanie to możemy pokryć w następujący sposób:

a) paląc kominkiem II generacji wyposażonym jedynie we wkład grzewczy np. o mocy 10 kW i chcąc zachować podaną przez producenta sprawność np. 70%, musimy palić porcjami po 3,6 kg drewna. Zwiększenie tej ilości przez przeładowanie drewna spowoduje jedynie spadek sprawności i niepotrzebne jego zużycie. Dlatego z jednej wyliczonej porcji 3,6 kg drewna przy 70% sprawności wkładu otrzymujemy 10 kWh (1 kg drewna = 4 kWh x 3,6 kg x 70%= 10 kWh).

Zapotrzebowanie dobowe na ciepło (134 kW : 10 kWh = 13,4) pokrywamy więc ok 13-toma paleniami, załadowując do paleniska każdorazowo porcję drewna po 3,6 kg, by zachować 70% sprawność i tym samym oszczędne spalanie. W trzynastu cyklach spalania, zużywamy łącznie ok. 48 kg drewna na dobę, przy zewnętrznej temperaturze - 16 °C.

Dostosowując zaś te obliczenia spalania do wykresu średnich temperatur z okresu zimowego, możemy pomniejszyć te wartości o 40% i wtedy będziemy potrzebowali praktycznie palić ok. 8 razy na dobę (co 3 godz.) po 3,6 kg drewna. Spalimy łącznie 29 kg drewna na dobę. Przyjmując, że 1 m3 drewna liściastego waży 450 kg, spalimy więc miesięcznie ok 2,0 m3 drewna. Jeżeli zaś pozyskamy suche drewno liściaste za 150 zł / m3 łączny koszt spalonego drewna wyniesie 300 zł miesięcznie.

Uwaga:
W praktyce okazuje się jednak, że mało kto potrafi dokładać tak małe (3,6 kg) wyliczone porcje drewna do wkładu i dlatego często wkłada się większą ilość drewna (by ogień był ładny a szyba czysta) co skutkuje zmniejszeniem sprawności a przez to niepotrzebnym, zwiększonym zużyciem drewna (nawet 2 - 3 krotnym)

b) paląc kominkiem III generacji wyposażonym obok wkładu w akumulacyjny wymiennik ciepła, właściwie dobrany do planowanej ilości załadunku drewna, możemy uzyskać sprawność np. 82% całego kominka. Z 1 kg drewna otrzymamy wtedy (4 kW x 82%) 3,28 kW ale pod warunkiem, że akumulacyjny wymiennik ciepła wybudowany zostanie zgodnie z zachowaniem reguły: minimum 70 - 130 kg masy akumulacyjnej na 1 kg spalonego we wkładzie drewna.
W takiej sytuacji, jeżeli wybudujemy wymiennik ciepła o wadze minimum 840 kg będziemy mogli spalać naraz do 12 kg drewna co przy 82% sprawności da nam (12 x 4 x 82%)
= 39 kWh. Pozwoli to na pokrycie dobowego zapotrzebowania w ciepło w wysokości 134 kWh (134 : 39) jedynie 3, 4 paleniami na dobę. Zakładając, iż średnie zapotrzebowanie na ciepło w okresie zimowym stanowi 40% obliczanego przy temperaturze zewnętrznej - 16 °C, to pomniejszając proporcjonalnie te wartości otrzymamy:
dobowe zapotrzebowanie na ciepło na poziomie = 80 kWh a ponieważ otrzymujemy z 1 palenia
39 kWh, oznacza to, iż spalając porcję drewna 12 kg palimy tylko 2 razy na dobę, czyli co 12 godzin (lub po 8 kg - 3 razy na dobę - co 8 godzin). Spalamy wtedy ok. 24 kg na dobę (24 x 30 dni = 720 kg), co przy ciężarze właściwym drewna liściastego ok 450 kg/m3, oznacza spalanie 1,6 m3 drewna miesięcznie. Przy cenie 150 zł/m3 daje koszt ok. 250 zł miesięcznie.

Uwaga:
Na korzyść palenia w kominku III generacji przemawiają zatem nawet nie tyle niższe koszty wynikające z mniejszego zużycia drewna, ile raczej znacznie wygodniejszy sposób palenia w nim. Dla pokrycia całodobowego zapotrzebowania na drewno nie palimy już 8 razy na dobę (co 3 godziny), lecz jedynie 2 - 3 razy na dobę (co 8 - 12 godzin). Jest to więc znacznie wygodniejszy sposób użytkowania kominka, gdyż nie absorbuje naszego czasu. Pozwala też praktycznie, zachować wyliczony oszczędny sposób spalania drewna, gdyż duże porcje nie zmuszają do niepotrzebnego przeładowywania nim paleniska, aby uzyskać ładny i efektowny płomień za czystą szybą.
fot. Brunnerpin

fot. Brunnerpin

pin

Komentarze (0)

Zaloguj się aby skomentować artykuł
Zaloguj się
facebook Twitter Google+

Nasi partnerzy

Kominki polski
Pasywny Budynek
IntelEko.pl
Ogrzewnictwo.pl
Kominek