Kominek jako ogrzewanie budynku

W domu kominek spełnia wiele funkcji: jest zarówno skutecznym i tanim w eksploatacji źródłem ciepła, elementem dekoracji wnętrz, jak i centrum życia rodzinnego. Ogrzewanie kominkowe sprawdza się w szczególności w domach parterowych z dużym korytarzem, salonem czy holem. Obecnie istniejące rozwiązania w niewielkim stopniu przypominają tradycyjne kominki z otwartym paleniskiem, zapewniają też coraz wyższą sprawność i niezawodność ogrzewania.

Otwarty czy zamknięty?

Do niedawna najbardziej popularnym rozwiązaniem były kominki z otwartym paleniskiem, służące do ogrzewania pojedynczych pomieszczeń. Kominki takie, wciąż jeszcze spotykane, charakteryzują się nieekonomiczną pracą, a ponadto stwarzają ryzyko występowania przeciągów wskutek braku kontroli ilości powietrza pobieranego z pomieszczeń. Zużycie paliwa w kominach otwartych jest dość duże – do uzyskania 10 kW ciepła potrzeba 10-20 kg drewna (sprawność rzędu 10-20 proc.). W związku z tym obecnie stosuje się kominki z zamykanymi wkładami (zamknięte paleniska wykonane z materiałów odpornych na wysoką temperaturę oraz dobrze akumulujące ciepło, np. stal, żeliwo, szamot), które zapewniają większą wygodę, dłuższe utrzymywanie się ognia, wyższą sprawność (dochodzącą nawet do 80 proc.) oraz możliwość ogrzewania większej ilości pomieszczeń.

Kominki z płaszczem wodnym oraz w systemie DGP

W ofercie rynkowej możemy wyróżnić dwa podstawowe systemy transportu ciepła:system wyposażony w płaszcz wodny oraz system dystrybucji gorącego powietrza (DGP).

Kominki z płaszczem wodnym mogą służyć jako źródło pomocnicze do ogrzewania budynków mieszkalnych. Płaszcz wodny, tzn. wypełniony wodą wkład o podwójnych ściankach, otacza palenisko ze wszystkich stron (poza ścianą frontową). Przepływająca między nimi woda odbiera ciepło z kominka i przekazuje je do instalacji grzewczej. Ogrzewanie za pomocą kominków z płaszczem wodnym pozwala na wykorzystanie zalet instalacji wodnych – dużej pojemności cieplnej oraz możliwości stosunkowo precyzyjnej regulacji temperatury w pomieszczeniach (za pomocą zaworów termostatycznych). Połączenie kominka z instalacją CO może być wykonane np. poprzez wymiennik ciepła lub zbiornik buforowy. Zaletą systemów z kominkami wodnymi jest możliwość podgrzewania wody użytkowej, a także pracy w  systemach zintegrowanych z innymi urządzeniami grzewczymi, np. kotłami gazowymi, pompami ciepła czy kolektorami słonecznymi. W sprzyjających warunkach, gdy kominek całkowicie pokrywa zapotrzebowanie na ciepło, kocioł może nie pracować. Do wad takich systemów zalicza się przede wszystkim dość skomplikowaną i kosztowną instalację (o ile w budynku nie występuje system CO) oraz konieczność stosowania takich samych urządzeń zabezpieczających i regulacyjnych, jak w przypadku kotła.

Sprawdź ceny kominków z płaszczem wodnym

System dystrybucji gorącego powietrza (DGP) charakteryzuje się bardzo prostym działaniem – ogrzewanie odbywa się przez umieszczenie kominka w salonie, kuchni lub innym pomieszczeniu usytuowanym w centrum budynku i poprowadzenie przewodów dystrybucyjnych do pozostałych pomieszczeń. Zasysane z pomieszczenia powietrze dostaje się pomiędzy wkład kominkowy i zewnętrzną konstrukcję kominka oraz w okolice rury spalinowej, gdzie ulega ogrzaniu do wysokiej temperatury. Ogrzane powietrze jest następnie transportowane za pomocą izolowanych przewodów aluminiowych do innych pomieszczeń w budynku. Każde odgałęzienie zakończone jest kratką wentylacyjną z regulacją lub anemostatem. W niewielkich budynkach powietrze może być rozprowadzane w sposób naturalny, z wykorzystaniem zjawiska konwekcji (ograniczeniem jest odległość w  poziomie, która nie może być większa niż 3 m od osi kominka oraz liczba pomieszczeń, wynosząca maksymalnie 2-3). Rozwiązanie to sprawdza się zwłaszcza w kilkukondygnacyjnych domach, gdzie nad dużym salonem z kominkiem rozmieszczone są mniejsze pokoje. W większych systemach grzewczych konieczne jest stosowanie wymuszonego obiegu powietrza – nad kominkiem montuje się centralny wentylator, który tłoczy gorące powietrze do poszczególnych pomieszczeń. Ważnym elementem systemu DGP jest filtr powietrza, którego zadaniem jest zatrzymywanie kurzu. Zaletą systemu jest przede wszystkim cena oraz duża niezawodność, związana z prostotą budowy instalacji – poza wentylatorem i sterującym nim termostatem, nie ma żadnych mechanizmów, które mogłyby ulec uszkodzeniu. Wadą jest natomiast trudna regulacja wydajności – w systemach z obiegiem naturalnym stosuje się ręczną regulację dopływu powietrza do kominka za pomocą przepustnicy, natomiast w systemach z obiegiem wymuszonym – regulację intensywności nawiewu powietrza z termostatem.

Wybór kominka

Wybór kominka jest uzależniony od istniejącego lub projektowanego systemu transportu ciepła. W przypadku systemu DGP duże znaczenie ma właściwa lokalizacja pomieszczeń, odległość i sposób prowadzenia kanałów powietrznych oraz umiejscowienie nawiewników w pomieszczeniu. Z kolei w systemach wodnych zwraca się szczególną uwagę na możliwość współpracy kominka z instalacją CO i CWU. W obu przypadkach podstawowym aspektem jest wybór odpowiednich parametrów grzewczych. Podczas wyboru kominka należy wziąć pod uwagę moc nominalną, a nie maksymalną, która jest uzyskiwana tylko przez krótki czas. Moc kominka dobierana jest w zależności od izolacji cieplnej budynku i powierzchni ogrzewanej – wylicza się ją z bilansu cieplnego. Można przyjąć, że 1 kW mocy nominalnej kominka ogrzeje średnio 10 mkw. powierzchni domu (przy standardowej wysokości i średnim współczynniku izolacyjności cieplnej ścian).

Paliwo do kominka

Aby zapewnić właściwą pracę kominka, należy stosować odpowiednie paliwo. Najlepsze i najbardziej kaloryczne (duża wartość opałowa, długi czas spalania) jest twarde drzewo liściaste – brzoza, dąb, buk, jesion i drewno drzew owocowych. Surowiec ten nie zawiera substancji smolistych, a przy spalaniu powstaje z niego niewiele popiołu. Należy pamiętać, by jego wilgotność nie przekraczała 20 proc. – sezonowane drewno opałowe ma dwukrotnie wyższą wartość opałową niż świeżo ścięte. W praktyce oznacza to, że dla przykładowego zapotrzebowania na ciepło w wysokości 96 kWh/doba, 1 m sześc. drewna wystarczy na ok. 3 tygodnie (drewno suche) lub na ok. 11 dni (drewno po ścięciu). Ponadto, w kominku nie powinno palić się drzewem iglastym – w czasie jego spalania pojawia się iskry, a ze względu na zawartość żywic, powoduje szybkie zanieczyszczenie się paleniska i kominka.

Współpraca kominka z kotłem i kolektorami

Istnieje możliwość połączenia w jednej instalacji grzewczej kominka z kotłem i/lub kolektorami słonecznymi. Nie jest to jednak zadanie łatwe. Urządzenia te powinny uzupełniać się nawzajem w taki sposób, aby dostarczać do instalacji dokładnie tyle ciepła, ile w danej chwili jest wymagane. W zależności od przyjętej koncepcji, układ może być wykonany w dwóch wariantach. W pierwszym, ciepło gromadzone jest w zbiorniku kombinowanym (tzw. zbiornik w zbiorniku), który dostarcza ciepło zarówno do instalacji CO, jak i systemu podgrzewania CWU. W tym przypadku do bufora włączone są wszystkie urządzenia pracujące w instalacji. Wewnętrzny zbiornik o mniejszej pojemności (150 lub 200 litrów) jest wykorzystany do wody, natomiast zewnętrzny płaszcz (400, 600, 750 lub 900 litrów) stanowi bufor CO. Bufor ten pełni dwie funkcje:  magazynu ciepła zimą oraz zabezpieczenia instalacji przed nadmiarem energii słonecznej latem. Do bufora podłączony jest obieg kotła oraz – za pośrednictwem płytowego wymiennika ciepła – obieg kominka. Z kolei wężownica układu solarnego dogrzewa zarówno zbiornik CWU, wokół którego jest owinięta, jak i płaszcz zewnętrzny. Zastosowanie zbiornika dwufunkcyjnego pozwala na skrócenie czasu pracy kotła, gdyż jest on załączany tylko na okres dogrzewania wody do wymaganej temperatury (wtedy, gdy kolektory oraz kominek nie zapewniają wystarczającej ilości ciepła).

Drugi wariant zakłada wykorzystanie w instalacji grzewczej jedynie kotła i kominka, włączonych w układ odbioru ciepła za pomocą sprzęgła hydraulicznego. Obieg wodny kotła i kominka połączone są tu, podobnie jak w pierwszym przykładzie, za pomocą płytowego wymiennika ciepła. Przygotowanie ciepłej wody jest w tym przypadku realizowane przez wspomaganą kotłem instalację solarną z tradycyjnym zasobnikiem dwuwężownicowym. Układ ten jest bardziej rozbudowany, jednak umożliwia przygotowanie większej ilości CWU (nie ma ograniczeń w pojemności zasobnika). Z drugiej strony kocioł lub kominek muszą cały czas pracować ze względu na brak bufora cieplnego.

Niezależnie od zastosowanego wariantu, instalacja musi być wyposażona w rozbudowany układ sterowania i regulacji, a także odpowiednie elementy zabezpieczające. Automatyka każdorazowo powinna zadziałać adekwatnie do ilości ciepła dostarczanego z kolektorów słonecznych i kominka, sterując pracą pomp tłoczących czynnik grzewczy oraz wyłączając lub załączając kocioł.

Wady i zalety ogrzewania kominkowego

Ogrzewanie domu kominkiem łączy w sobie walory estetyczne i użytkowe. Do jego zalet zalicza się m.in. uniezależnienie od zewnętrznych dostaw energii (od wahań cen gazu, węgla czy oleju opałowego), tanią eksploatację oraz mniejszą szkodliwość produktów spalania drewna od produktów spalania paliw kopalnych. Wśród wad wymienić trzeba wymóg regularnej obsługi (już kilkunastogodzinna nieobecność w domu, w przypadku stosowania systemów DGP, może doprowadzić do wygaśnięcia płomienia w kominku i wychłodzenia budynku), wysoki koszt wkładów kominkowych oraz brak możliwości zaawansowanej regulacji ogrzewania kominkowego w zależności od warunków zewnętrznych (wyjątkiem są nowoczesne kominki gazowe, które umożliwiają m.in. sterowanie za pomocą telefonu komórkowego).

Piecokominki – rozwinięcie możliwości tradycyjnych kominków

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 02/2013
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl

Rozwinięciem tradycyjnych kominków są tzw. piecokominki, czyli urządzenia łączące w sobie funkcję pieca, do podstawowego ogrzewania budynku, z ozdobną funkcją kominka. Dzielą się one pod kątem technicznym na urządzenia budowane z cięgieł i prefabrykatów na bazie tradycyjnego szamotu oraz na bazie nowoczesnych, ogniotrwałych betonów szamotowych, tzw. ciężkich szamotów (np. AKUBET). Bloki akubetu wydłużają drogę spalin, przez co efektywniej odbierają od nich ciepło, które jest akumulowane w ścianach kanałów spalinowych, a następnie sukcesywnie oddawane do pomieszczeń. Dzięki temu wydłuża się czas pomiędzy kolejnymi paleniami w piecokominku, a także ograniczone są wahania temperatury ogrzewanej przestrzeni (zwiększa to komfort użytkowania budynku).

Krzysztof Sornek
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Energetyki i Paliw
Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego