V tomto seriálu se věnujeme zejména krbu teplovzdušnému, tedy krbu, který předává své teplo převážně prouděním (konvekcí) – a to vzduchu proudícímu skrz jeho krbovou komoru. Tohoto proudění se dosahuje pomocí vstupních a výstupních konvekčních otvorů krbové komory. Proto si ukážeme, jak správně určit velikost těchto otvorů a kam je na krbové komoře umístit. Nakonec si také řekneme o předepsaném minimálním volném prostoru (pro proudění) kolem pláště krbové vložky.
Výpočet velikosti konvekčních otvorů
Už v prvním dílu jsme si vysvětlili, že u teplovzdušného krbu musíme prouděním vzduchu odvést tu část tepelné energie, která během spalování prochází přes plášť tělesa krbové vložky dovnitř krbové komory. V závislosti na tom, kolik té energie je, musíme vytvořit tak velké konvekční otvory, abychom dosáhli dostatečného proudění.
Obr. 1: Konvekční otvory u teplovzdušného krbu
V současné době je už běžné, že velikosti vstupních a výstupních konvekčních otvorů předepisuje přímo výrobce krbové vložky v technickém listu. V takovém případě norma doporučuje použít tyto předepsané hodnoty. Pokud je výrobce neuvádí, musíme velikosti otvorů určit výpočtem, podle hodnoty výkonu předávaného prouděním ven z krbové komory.
Jak jsme si řekli v úvodu seriálu, je určen pro naše české a slovenské zákazníky a při psaní proto vycházíme z české a slovenské normy (ČSN 73 4230 a STN 06 1219). Česká norma sice žádný výpočet nenabízí, ale pokud budeme vycházet z uvedené slovenské normy, případně z informací z odborných školení, tak můžeme použít následující hodnoty:
Pro velikost vstupních otvorů platí, že souhrn jejich čisté plochy musí být 150 až 200 cm2 na jeden kilowatt předávaného výkonu. Celková velikost výstupních otvorů musí být o něco větší, a to 180 až 240 cm2 na 1 kW předávaného výkonu.
Pokud jsou otvory zakryté ventilačními mřížkami, musíme navíc počítat se ztrátou velikosti plochy otvorů způsobenou síťkou mřížky. Obvykle je tímto čistá plocha otvoru mřížky zmenšená až o 30%.
Ukažme si nyní výpočet pro konkrétní případ našeho příkladového krbu osazeného krbovou vložkou Romotop HEAT 2g 59.50.01 o jmenovitém výkonu 7 kW, jehož krbová komora je realizována z tepelně-izolačního materiálu, izolačními deskami Skamotec 225.
Přibližně 30% výkonu odchází z krbové vložky sáláním skla dvířek, tedy:
7 kW * 0,3 = 2,1 kW
Zbytek výkonu zůstává v krbové komoře:
7 kW - 2,1 kW = 4,9 kW
Přestože stěny krbové komory jsou z tepelně-izolačního materiálu, určitá malá část výkonu odchází i těmito stěnami sáláním. U izolačních desek Skamotec 225 je to přibližně 200 W na 1 m2 plochy. Pokud tedy mají pohledové stěny krbové komory celkovou plochu například 4 m2, bude výkon odevzdaný sáláním těchto stěn:
200 W * 4 = 800 W = 0,8 kW
Nakonec tedy výkon, který musíme odvést z krbu prouděním vzduchu, je:
4,9 kW - 0,8 kW = 4,1 kW
Jak jsme si řekli, pro celkovou plochu vstupních otvorů platí velikost 150 až 200 cm2 na 1 kW. V našem příkladu bude tedy minimálně:
150 cm2 * 4,1 = 615 cm2
Pro plochu výstupních otvorů platí 180 až 240 cm2 na 1 kW. V našem příkladu bude tedy minimálně:
180 cm2 * 4,1 = 738 cm2
Pokud otvory zakryjeme mřížkami, musíme zohlednit dříve uvedenou ztrátu zhruba 30% čisté plochy otvorů kvůli síťce mřížky. Z opačného pohledu je tedy čistá plocha otvorů zakrytých mřížkami jen 70-ti procentní. Otvory s mřížkami proto musíme udělat větší. Pro celkovou plochu otvorů s mřížkami tak bude platit:
pro vstupní – 615 cm2 / 70% = 615 cm2 / 0,7 = 879 cm2
pro výstupní – 738 cm2 / 70% = 738 cm2 / 0,7 = 1054 cm2
Na základě těchto hodnot nakonec vybereme vhodnou sestavu mřížek pro vstup a výstup konvekčního vzduchu.
Místo mřížek můžeme také použít modernější ventilační otvory, bez síťky. I v tomto případě se ale vždy musíme dívat na uváděnou čistou plochu ventilačního otvoru, která je zpravidla vždy menší než pohledová plocha otvoru.
Otvory nikdy nesmí být osazeny uzavíratelnými mřížkami (např. mřížkami s žaluziemi)! Ani v případě, že máme teplovzdušný rozvod do dalších místností. Mohli bychom totiž omylem současně uzavřít jak mřížky na koncích rozvodu, tak mřížky na krbové komoře a došlo by k přehřátí komory a třeba i k trvalému poškození krbové vložky nebo obestavby.
Poznámka: Naprosto stejně postupujeme při výpočtu velikosti konvekčních otvorů pro teplovodní krb. Pak je jasné, že vzhledem k tomu, že u teplovodního krbu přechází většina tepelné energie do teplovodního výměníku vložky (ne do komory), tak i proudění vzduchu pro odvětrání krbové komory může být mnohem menší a tedy i velikosti konvekčních otvorů mohou být mnohem menší.
Umístění konvekčních otvorů
Abychom dosáhli správného proudění vzduchu skrz krbovou komoru, musíme konvekční otvory i vhodně umístit. Nejde jen o to, aby vzduch dobře obtékal plášť krbové vložky, proudění vzduchu musí mít i dostatečnou rychlost. A právě umístění otvorů má na rychlost proudění vliv.
Předepsané velikosti otvorů, které jsme si uváděli ve výpočtu, tedy 150-200 cm2 na 1 kW na vstupu a 180-240 cm2 na 1 kW na výstupu, platí pro rychlost proudění vzduchu 0,75 až 1 metr za sekundu. Takových rychlostí proudění se v praxi obvykle dosahuje. Pokud by bylo proudění pomalejší, byly by předepsané velikosti otvorů ještě větší. Například pro rychlost proudění jen 0,5 m/s je to už 300 cm2 na 1 kW pro vstupní otvory a 350 cm2 na 1 kW pro výstupní.
Obr. 2: Rychlost proudění vzduchu u teplovzdušného krbu
Kde tedy otvory na krbové komoře umístit? Vstupní otvory se umisťují dole zepředu nebo na boční stěny hned nad podlahu místnosti (cca 5 až 10 cm nad podlahu), aby vstupující vzduch proudil pod krbovou vložku. Výstupní otvory pak musí být umístěny bezprostředně pod stropem krbové komory. Pokud bychom je umístili níže, tak jednak by nad nimi vznikla neodvětraná vzduchová kapsa horkého vzduchu, ale hlavně by se výrazně zpomalilo proudění vzduchu.
Obě normy, česká i slovenská, dále shodně stanovují, že vzdálenost mezi horní hranou výstupních konvekčních otvorů a stropem místnosti musí být minimálně 50 cm. Jinými slovy, výstupní otvory nesmíme umístit výše než 50 cm pod strop místnosti.
Obr. 3: Umístění konvekčních otvorů
Volný prostor kolem vložky
Pro proudění musíme samozřejmě vytvořit dostatečný prostor také mezi pláštěm krbové vložky a stěnami krbové komory. Jak si řekneme později (v dílu o správném ustavení krbové vložky uvnitř krbové komory), musíme mezi pláštěm vložky a stěnami krbové komory vždy dodržet minimální vzdálenosti (odstupy). Tyto odstupy většinou předepisuje výrobce vložky v technickém listu. Pokud ne, tak se obvykle nechávají mezery – zezadu i ze stran – alespoň 100 mm. Tím tedy vždy vytvoříme kolem pláště vložky prostor pro proudění vzduchu minimálně 100 mm široký.
Obr. 4: Minimální předepsané odstupy stěn krbové komory od krbové vložky vytvářejí volný prostor pro proudění
Když tedy známe šířku a hloubku tělesa vložky, můžeme jednoduše vypočítat, jaká nám – při dodržení alespoň minimálních odstupů 100 mm – vznikne celková čistá plocha prostoru pro proudění kolem vložky. V příkladu na obrázku 4 je šířka tělesa vložky 589 mm a hloubka uvnitř komory 418 mm. Po stranách nám tedy vzniknou dvě plochy (100 x 418) mm a vzadu plocha (100 x 789) mm. Dohromady je tedy celková čistá plocha kolem pláště krbové vložky:
2 * (100 * 418) + (100 * 789) = 162500 mm2 = 1625 cm2
A jak velká by tato plocha měla správně být? Podobně jako u velikosti konvekčních otvoru i tady existuje předpis, že velikost této plochy by měla být alespoň 200 až 240 cm2 na 1 kW předávaného výkonu. Tedy prakticky stejná hodnota jako pro velikost plochy výstupních konvekčních otvorů.
V našem příkladu tedy minimálně:
200 cm2 * 4,1 = 820 cm2
Skutečná čistá plocha prostoru kolem vložky z příkladu na obrázku 4 (1625 cm2) je tak téměř dvojnásobná než minimální předepsaná (820 cm2), a je to tedy v pořádku.
Doporučení na závěr
Většinou se lidem ventilační mřížky na krbu nelíbí a nejraději by měli krb úplně bez mřížek, jak to třeba viděli někde v katalogu. Ale teplovzdušný krb právě díky konvekčním otvorům funguje, je to jeho princip. Pokud bude proudění vzduchu nedostatečné, vzroste teplota v krbové komoře, může dojít k poškození krbové vložky, klesá účinnost krbu, z výstupních otvorů bude vycházet přehřátý vzduch s přepáleným prachem, který tvoří černé mapy na stěnách nad mřížkami.
Proto – věnujte velkou pozornost správnému výpočtu a návrhu parametrů proudění.
Co bude příště?
Dnes jsme si probrali jednu důležitou část návrhu teplovzdušného krbu – konvekční otvory. Příště si řekneme, jaké požadavky musí splňovat místo, kde bude krb umístěn – jako je například nosnost podlahy, bezpečnostní vzdálenosti od krbu, či dostatečný přísun vzduchu pro spalování.