Levné topení - prevence tepelných ztrát
Ve fyzice se teplo popisuje jako energetický stav hmoty související s pohybem její částic - molekul. Teplota je momentální stav této energie. V běžné praxi se hovoří o energetické bilanci budovy a spotřebiče - pece nebo krbu, které mají teplo vyrobit. Energii měříme v kilowattech (kW). Je to srovnatelná jednotka bez ohledu na to, zda teplo vyrobíme spálením dřeva, uhlí, plynu, nebo nám ho dodá elektrárna. V minulosti se pro měření energie používala jiná jednotka - kalorie.
Tepelné ztráty budovy se udávají v kW
Teplo, které budova ztrácí, musí pec nebo krb nahradit. Výpočet tepelné ztráty budovy je komplikovaný, odráží se v něm několik faktorů. Patří do rukou odborníkům. Na tovární peci nebo krbové vložce je štítek, na kterém se uvádí výkon spotřebiče a náplň dřeva. Například: pokud je výkon 5,5 kW a náplň 2,1 kg dřeva, znamená to, že pokud v daném spotřebiči shoří 2,1 kg dřeva za 1 hodinu, vyprodukuje se 5,5 kW / h. Pokud bychom potřebovali topit 12 hodin, spotřebujeme 2,1 x 12 = 25,2 kg dřeva. Za 12 hodin bychom u elektřiny spálili 12 × 5,5 kW = 66 kWh. Ve skutečnosti pec nefunguje jako elektrický ohřívač - "vypnout" teplo v peci znamená nechat dohořet palivo. Pec podle typu a velikosti potřebuje čas na vyhřátí - nejprve sebe samé na provozní teplotu, pak na vyhřátí komína a nakonec prostoru, pro který jsme ji postavili. Pokud máme doma pec, je třeba se s ní naučit žít a obsluhovat ji.
Výkony a měření
Topit kamny na dřevo ještě neznamená, že dům vytopíme. Vytápění nezahrnuje jen jednoduchý výkon, měřitelný v kilowattech. Je to také o tepelné pohodě, tepelné akumulaci, setrvačnosti, tepelné stabilitě, přičemž se zohledňuje fyziologie, jakož i schopnosti a vlastnosti prostoru, který vytápíme, zvyklosti, očekávání a kultura ohně.
Při výkonu je důležitá i časová posloupnost
Nejprve se v peci musí vytvořit teplota vhodná pro hoření, pak na nahřátí pláště pece, následně k předání tepla do okolního prostoru a až potom na vyhřátí prostoru. Víme však, že prostor rychle nevytopíme. Při pořízení pece proto zvažujeme, za jaký čas od zátopu budeme chtít teplo v místnosti. Pokud potřebujeme teplo rychle, doporučuje se uvažovat o krbové vložce. Pokud ho nepotřebujeme hned, ale chceme ho udržet více hodin, hledáme stavěnou pec přiměřené hmotnostní kategorie. Seriózní firma by měla umět poradit a doporučit, jakou pec potřebujete.
Příklad:
Na štítku výrobku - pece je uvedeno: výkon 4,5 kW, náplň paliva 2 kg - více se obvykle neudává, byť by na něm měla být uvedena i účinnost, např. 65%, zda doba hoření 2 hodiny. Výkon 4,5 kW je takzvaný nominální výkon - tedy potřebný výkon. Pokud bude tedy v peci náplň 2 kg dřeva a shoří za 1 hodinu, bude její úhrnný výkon 4,5 kWh. To už je srovnatelné například s cennou elektřiny. Uvedený výkon umíme započítat i do celkové tepelné bilance. Zmíněných 4,5 kWh dostaneme, samozřejmě, pokud náplň dřeva shoří úplně. Čili udaná účinnost,jak skutečně pec spaluje, v našem případě dosáhne výkon 4,5 kWh, což je však pouze 65% z toho, kdyby pec spalovala na 100%. Zjistíme to jednoduše:
4,5 .......... 65%
x ........ 100%
Výsledek je 6,9, takže za ideálních podmínek bychom z 2 kg dřeva získaly 6,9 kWh / h. Ve skutečnosti to však není možné a uvedeme, proč pec na dřevo nemůže být účinná na 100%. Měřeními bylo zjištěno, že z kilogramu dřeva získáme 2,9 - 4,1 kWh / kg. Energie ve dřevě je stále stejná, rozhodující je čas, za který dřevo spálíme. Pokud 1 kg dřeva spálíme za 1 hodinu, získáme například 3,3 kWh, ale v průběhu půlhodiny bude okamžitý - nominální - výkon spotřebiče 6,6 kW. Pokud bude toto dřevo hořet 3 hodiny, bude momentální výkon pece 1,1 kWh. Tyto údaje často výrobci zkreslují a konečně slíbený výkon lze docílit pouze neustálým běháním s kolečkem plným dřeva.
Tepelná pohoda
Tepelnou pohodu lze definovat jako pocit spokojenosti s tepelným stavem prostředí, když nepociťujeme ani chlad, ani zimu. Tepelná pohoda závisí na několika faktorech - měřitelnou teplotu, teplotu okolních stěn a předmětů, průvanu či aktivity, kterou v místnosti právě provádíme.Množství tepla, které produkuje lidské tělo, má být v rovnováze s okolím. Tepelná rovnováha je stav, kdy se tělu odebírá tolik tepla, kolik produkuje. Tepelná pohoda je individuální pocit. Pokud je v místnosti nadpoloviční většina lidí, kteří se cítí v pohodě - tepelné -, pak můžeme mluvit o tepelné pohodě.
Teplota vzduchu
Základní podmínkou tepelné pohody je přiměřená teplota vzduchu. Teplota se měří ve výšce 150 cm od podlahy. Kdysi takto naměřená hodnota postačila jako kritérium tepelného komfortu. Ve skutečnosti však tento údaj nestačí, zejména při lokálním topení. Vždyť stačí studená podlaha, jemný průvan a v místnosti se necítíme příjemně, přestože teploměr se nás snaží přesvědčit o opaku.
Tepelná stabilita
Lokální topení netopí rovnoměrně. Když zatopíme v peci, teplo se naakumuluje a postupně se šíří z pece ven. Pomocí lehké pece prostor vytopíme okamžitě. Někdy je v místnosti teplo i po jejím vyhasnutí, protože teplo se uloží, i do okolních konstrukcí nebo předmětů. Například těžké cihlové stěny dokáží do sebe naakumulovat teplo a následně ho vydat do místnosti. Naopak lehké materiály - dřevěné, polystyrenové a podobně - nedokážou teplo uložit, proto po přerušení topení může být v místnosti zima. Dobrý projektant vám řekne, kolik kubíků dřeva potřebujete na zimu uskladnit, a také to, jak velká má být skladovací místnost. Tepelná stabilita je jeden z nejdůležitějších faktorů lokálního vytápění. Pokud nesplníme základní podmínky tepelné stability, lokální topení je často neúčinné nebo způsobuje výraznou tepelnou nepohodu. Není nic nepříjemnějšího, než ráno vstávat do studené místnosti s teplotou přibližně 16 ° C, ačkoli večer v ní bylo 28 ° C. Výpočet je komplikovaný. Kromě tepelné ztráty budovy je třeba v něm zohlednit výměnu vzduchu v místnosti a schopnost materiálů naakumulovat teplo z vnitřní strany místnosti. Podle platné normy ČSN má být topná přestávka maximálně 8 hodin. Jako další základní ukazatel tepelné pohody se bere teplota vnitřních povrchů v místnosti a teplota vzduchu v místnosti.
Během vytápění platí:
- Teplota vzduchu v místnosti spolu s průměrnou teplotou vnitřních povrchových ploch místnosti ≤ 38 ° C.
- Po skončení topné přestávky je stav vyhovující, pokud platí:
- Teplota vzduchu spolu s teplotou povrchů ≤ 32 ° C.
- Tepelná stabilita by se měla vypočítat již při přípravě projektu, jestliže se v domě počítá s lokálním topením. Při stavbě často třeba řešit skutečnost, která bývá jiná než výpočty, proto vždy počítáme s rezervami. Tepelně technické výpočty pro lokální topení jsou důležité, komplikovanější než pro běžné vytápění. Neměly by se zanedbávat. Kvalitní výpočet tepelné techniky pro rodinný dům někdy bývá poměrně obsáhlý a podrobný a jeho provedení je poměrně drahé, ale vrátí se v podobě kvalitního topení a tepelné pohody.
