Zvolit vhodný výkon krbu pro určitý vytápěný prostor je velice důležité. Obzvláště v dnešní době nízko-energetických domů musíme dávat pozor na to, abychom to s výkonem nepřehnali. V tomto dílu si nejprve vysvětlíme, čím je vlastně výkon teplovzdušného krbu dán, pak se naučíme vypočítat tepelnou ztrátu vytápěného prostoru a nakonec si řekneme pár doporučení, jak výkon krbu nejlépe zvolit.
Čím je dán výkon teplovzdušného krbu
Položme si hned na začátku jednoduchou otázku: Čím je vlastně dán výkon teplovzdušného krbu? Asi nás hned správně napadne, že přece výkonem jeho krbové vložky. Proto se ptejme dále, čím je dán výkon krbové vložky? Tím, co napsal výrobce na její štítek? Když je na štítku uveden výkon 6 kW, tak stačí vložku nějakým tlačítkem zapnout a bude dávat výkon 6 kW? To samozřejmě ne. Tepelný výkon nebo spíše tepelná energie vzniká ve vložce přece až spalováním dřeva. Dokud v krbové vložce nehoří, nemá žádný výkon.
Čím je tedy výkon krbové vložky dán? Především je to množstvím dřeva, které ve vložce za určitý čas spálíme. Doplňujícím parametrem je potom účinnost spalování krbové vložky.
Dokud tedy neproběhne proces spalování, je tepelná energie ukryta v palivu, ve dřevě. A je změřeno, že spálením jednoho kilogramu dřeva (o vlhkosti 20%) se uvolní přibližně 4 kWh tepelné energie. Všechnu tuto energii ale pro vytápění využít nemůžeme. Určitá část tepla odchází do komína (tzv. "komínová ztráta", to je nezbytné, aby komín vůbec fungoval). A právě poměr množství využitelné energie k celkovému množství uvolněné energie při spalování nám dává účinnost spalování krbové vložky.
V praxi se účinnost spalování teplovzdušných krbových vložek pohybuje kolem 75%. Potom z celkových 4 kWh energie (v 1 kg dřeva) získáme pouze 3 kWh (75% z 4 kWh) pro vytápění a 1 kWh odchází komínem.
A jak tedy zjistíme, jaký výkon vložka dává? Jednoduše. Jak už víme, spálením jednoho kilogramu dřeva získáme 3 kWh využitelné tepelné energie. Pokud tedy budeme do vložky pravidelně přikládat každou hodinu 1 kg dřeva (tzv. "hodinovou dávku paliva"), bude krbová vložka dávat výkon 3 kW. Pokud budeme přikládat každou hodinu 2 kg dřeva, bude výkon vložky 6 kW. Výkon vložky tedy určujeme my – množstvím dřeva, které přikládáme.
Obr. 1: Bukové dřevo 1 kg (vlhkost < 20%)
Proč tedy výrobce uvádí výkon krbové vložky? Jedná se o tzv. "jmenovitý výkon". Je to jednoduše řečeno výkon, který vložce nejlépe svědčí, na který je "stavěná". Právě pro tento výkon pak platí uváděná účinnost spalování a při provozu na tento výkon funguje vložka nejlépe.
Pokud provozujeme vložku na nižší výkon než je její jmenovitý výkon (přikládáním menšího množství dřeva) klesá teplota spalování v ohništi a tím i jeho účinnost, snižuje se dynamika plynů, které mají za úkol oplachovat sklo, které se tak více špiní, dehtují stěny ohniště a kouřovod. Naopak při provozu na vyšší výkon než jmenovitý teplota v ohništi roste, vložka nedokáže zpracovat všechnu uvolněnou tepelnou energii a více tepla tak odchází zbytečně do komína (zvyšuje se komínová ztráta), čímž logicky klesá účinnost spalování.
Proto výrobci uvádějí u svých vložek kromě jmenovitého výkonu také tzv. "regulovatelný výkon". Jedná se o určitý rozsah výkonů, v rámci kterého jsou parametry spalování ve vložce ještě na vyhovující úrovni. Mimo tento rozsah bychom vložku provozovat neměli.
Výpočet tepelné ztráty vytápěného prostoru
Co je to tepelná ztráta? Je to množství tepelné energie, které uniká z vytápěného prostoru prostupem přes zdi, sáláním nebo větráním. Jelikož je množství této energie samozřejmě závislé i na venkovní teplotě (čím je venku větší zima, tím je větší tepelná ztráta), udává se v našich podmínkách (v ČR) obvykle pro venkovní teplotu -15 °C (tzv. "referenční teplota"). Pokud bychom pohled na tepelnou ztrátu obrátili, tak je to vlastně množství energie, které musíme do vytápěného prostoru dodávat, abychom v něm trvale udrželi požadovanou teplotu (např. 21 °C) v době, kdy je venkovní teplota -15 °C.
Pro určení vhodného výkonu krbu je samozřejmě důležité znát tepelnou ztrátu vytápěného prostoru, tedy souhrnnou tepelnou ztrátu těch místností našeho domu, které budeme chtít krbem vytápět.
Hodnoty tepelných ztrát jednotlivých místností jsou dnes již obvykle uvedeny v projektu domu. Pokud je ale k dispozici nemáme, můžeme je vypočíst pomocí tzv. "základního kamnářského výpočtu", který nám nabízí česká norma.
Tento výpočet je jednoduchý. Definuje čtyři hodnoty měrné tepelné ztráty pro čtyři různé úrovně tepelné izolace (zateplení) budovy:
Špatná tepelná izolace tepelná ztráta 45,0 W na 1 m3 prostoru za hodinu
Střední tepelná izolace tepelná ztráta 32,5 W na 1 m3 prostoru za hodinu
Dobrá tepelná izolace tepelná ztráta 22,5 W na 1 m3 prostoru za hodinu
Velmi dobrá tepelná izolace tepelná ztráta 12,0 W na 1 m3 prostoru za hodinu
Postup výpočtu si ukážeme na jednoduchém příkladu. Předpokládejme, že budeme vytápět obytné místnosti o celkové podlahové ploše 80 m2 s "dobrou izolací" a chodbu o podlahové ploše 9 m2 se "střední izolací". Výška stropu je v obou případech 2,6 m.
Celkový objem obytných místností: 80 * 2,6 = 208 m3
Objem chodby: 9 * 2,6 = 23,4 m3
Tepelná ztráta obytných místností: 208 * 22,5 = 4680 W = 4,68 kW za hodinu
Tepelná ztráta chodby: 23,4 * 32,5 = 760,5 W = 0,761 kW za hodinu
Celková tepelná ztráta vytápěného prostoru: 4,68 + 0,761 = 5,441 kW za hodinu (tato hodnota platí pro situaci, kdy je venkovní teplota -15 °C)
Volba vhodného výkonu teplovzdušného krbu
Pokud už známe celkovou tepelnou ztrátu, můžeme se pustit do úvahy o vhodném výkonu krbu.
První velice důležitý fakt, který si musíme říct je, že teplovzdušný krb nemůžeme nikdy zvolit jako hlavní zdroj vytápění. Je to dáno způsobem, jakým se v tomto krbu topí. Teplovzdušný krb neobsahuje žádné akumulační prvky, a proto musíme pro udržení určitého výkonu pravidelně každou hodinu přikládat hodinovou dávku paliva, která odpovídá požadovanému výkonu krbové vložky. Toto jsme si probrali v úvodní kapitole, ale pro zopakování, pokud chceme například provozovat vložku na výkon 6 kW, musíme každou hodinu přikládat 2 kg dřeva. Takový způsob topení je ale nepředstavitelný například v noci, nebo i jindy během dne, kdy taky často potřebujeme odejít na delší dobu pryč z domu.
Dalším důvodem, proč nepoužívat teplovzdušný krb jako hlavní zdroj tepla, jsou i omezené možnosti rozvést teplo do všech místností a prostor domu.
Z toho plyne, že se tedy nemusíme snažit navrhnout výkon teplovzdušného krbu tak, aby za všech okolností pokrýval veškeré tepelné ztráty vytápěného prostoru. Naopak, je výhodnější zvolit mnohem nižší výkon. Teď si povíme proč.
Řekli jsme si, že nejlepších parametrů spalování v krbové vložce dosáhneme, pokud ji budeme provozovat na její jmenovitý výkon. Aby to ale bylo možné, nemůžeme výkon volit podle vypočtené tepelné ztráty. Ta se totiž, jak už víme, počítá pro situaci, kdy je venkovní teplota -15 °C. Takových dnů je ale během topné sezony minimum – obvykle kolem deseti dnů. V ostatní dny se teploty pohybují od -5 do +5 °C a tehdy je tepelná ztráta zhruba jen poloviční. Pokud tedy chceme co nejdelší období provozovat krbovou vložku na úrovni jejího jmenovitého výkonu, musíme zvolit vložku s výkonem odpovídajícím této nižší tepelné ztrátě.
A to znamená, že v dnešní době, kdy se i starší domy nově zateplují a jejich celková tepelná ztráta je malá (běžně pod 8 kW při -15 °C), musíme vybírat mezi vložkami s nižším výkonem (např. 3 až 5 kW). To už je často na dolní hranici regulovatelného výkonu vložky, neboť nejnižší dosažitelný výkon ve vložce bývá kolem 3 kW. To totiž, jak víme, odpovídá dávce 1 kg dřeva každou hodinu, což je zhruba jedno štípané poleno. Udržovat ve vložce menší oheň už snad ani nejde.
Posouzení komínu
Pro zvolený výkon vložky musíme mít samozřejmě vhodný komín, který bude mít odpovídající parametry.
Pokud návrh krbu řešíme ještě před započetím stavby domu a komínu, je po zvolení výkonu (a nejlépe i konkrétního modelu) krbové vložky nejlepší čas oslovit dodavatele/výrobce komínu a požádat ho o tzv. "výpočet spalinové cesty" pro danou vložku a o návrh celého komínu.
Poznámka: Velice dobré zkušenosti máme například s českým výrobcem komínů CIKO s.r.o. Naše zákazníky, kteří nás žádají o návrh vhodného komínu, proto rádi a bez obav odkazujeme tam. V praxi to pak probíhá obvykle tak, že jejich obchodní zástupce s Vámi osobně na místě zkonzultuje Vaše požadavky na komín a následně Vám jejich technici navrhnou – pro zvolenou vložku (nebo jiné topidlo) – celou skladbu komínu.
V případě, že už komín máme, musíme ho nechat dodatečně odborně posoudit (kominíkem), zda je pro vložku se zvoleným výkonem vhodný. Je dobré mít už v tu dobu vybraný i konkrétní model krbové vložky, abychom znali průměr hrdla vložky pro odvod spalin (případně možnosti redukce tohoto průměru povolené výrobcem), neboť průměr komínového průduchu by měl být větší nebo roven průměru hrdla krbové vložky.
Co bude příště?
Nyní už asi víme, jak navrhnout vhodný výkon krbu. V případě teplovzdušného krbu, který nemá žádné akumulační prvky, je výkon krbu roven výkonu jeho krbové vložky. Určením výkonu krbu tedy zároveň získáme požadovaný výkon jeho vložky. Příště budeme pokračovat a ukážeme si, podle čeho dále (kromě výkonu) krbovou vložku vybírat.