Co to jest kominek?
Określenie „kominek”, według słowników, to palenisko wykonane w pobliżu podłogi, posiadające połączenie z kominem i służące do ogrzewania mieszkania. Kominki tradycyjne z otwartym paleniskiem, znane już były w starożytnym Rzymie. W Europie rozpowszechniły się po XII w., ewoluując w wielu regionach w kierunku pieców kaflowych, o większych możliwościach akumulacyjnych.
Współcześnie kominki można dzielić na co najmniej trzy kategorie:
– z otwartą komorą spalania
– z zamkniętą komorą spalania
– wolnostojące piece kominkowe (tzw. „kozy”)
Kominki z zamkniętą komorą spalania, to konstrukcje wyposażone w tzw. „wkłady kominkowe” lub „kasety kominkowe”. Różnica pomiędzy wkładem i kasetą związana jest tak z budową, jak i zastosowaniem poszczególnych urządzeń. Kasety kominkowe montowane są bezpośrednio w już istniejących paleniskach otwartych, podczas gdy wkłady kominkowe wymagają wykonania obudowy od podstaw.
Na rynku możemy się też spotkać z określeniem „termokominek”, które firmy stosują w odniesieniu do konstrukcji „wkładów kominkowych z płaszczem wodnym”, przeznaczonych do współpracy z wodnym ogrzewaniem centralnym.
Budowa wkładu kominkowego
Pomimo jednej wspólnej nazwy, wkłady kominkowe bardzo różnią się między sobą, nie tylko zewnętrznie, ale przede wszystkim rozwiązaniami technicznymi w środku, o których już nie każdy klient jest informowany. Typowy wkład kominkowy składa się z korpusu w kształcie prostopadłościanu, wyposażonego w króciec spalin, otwierane drzwiczki z szybą żaroodporną i ruszt. Bardziej rozbudowane konstrukcje mogą posiadać dodatkowo: popielnik, szyber, radiator, turbinę nadmuchową czy płaszcz wodny.
Rys.1 Różne konstrukcje wkładów kominkowych. A) wkład bez przepustnicy, B) z przepustnicą, C)D) z płaszczem wodnym. Strzałkami oznaczono przepływ powietrza i spalin. Ozn. 1-deflektor, 2-ruszt, 3-popielnik, 4-szyber w przewodzie spalin, 5-dopływ powietrza pierwotnego skierowany bezpośrednio na szybę, 6-zawór dławiący, 7-turbina przedpaleniskowa, 8-wymiennik ciepła płaszczowy dolny, 9-wymiennik ciepła płaszczowy górny, 10-rury grzejne, 11-zasilanie instalacji, 12-rura łącząca dwie przestrzenie wodne, 13-poqwrót z instalacji, 14-przepustnica typu „by-pass”, 15-drugi i trzeci ciąg przepływu spalin, 16-przepustnica powietrza pierwotnego, 17-dodatkowa przepustnica w układzie trójciągowym.
Korpus
Wykonany jest zwykle z wysokiej jakości elementów żeliwnych lub stalowych, bądź też z obu tych materiałów łącznie. Wkłady żeliwne charakteryzują się bardzo dużym ciężarem, nawet małe jednostki mogą ważyć ponad 100 kg. Produkowane są w postaci wieloelementowych odlewów, skręcanych następnie (fabrycznie) śrubami i uszczelnianych specjalną termoutwardzalną pastą, sznurem z włókna szklanego lub nawet połączeniami stożkowymi typu metal na metal.
Odlewy żeliwne pozwalają na wykonanie ciekawych elementów zdobniczych komory paleniskowej, czyniąc ją bardziej atrakcyjną wizualnie. Żeliwo jest odporne na korozję i agresywne działanie spalin i popiołu, gorzej znosi natomiast gwałtowne zmiany temperatur, dlatego palenie we wkładach żeliwnych powinno być prowadzone w sposób stopniowy.
W przypadku stali, do budowy wkładów kominkowych wykorzystuje się płyty stalowe o grubości 4-6 mm. Dość popularna staje się ostatnio stal typu CORTEN, wytrzymała na szoki termiczne i wysoko odporna na korozję. Stal w porównaniu do żeliwa cechuje wyższy współczynnik przenikania ciepła, wkład stalowy szybciej się nagrzewa i w większym stopniu oddaje ciepło przez promieniowanie. Kominki stalowe dają się jednocześnie dowolnie profilować, stąd w wielu wypadkach ich fantazyjne kształty.
Najnowocześniejsze konstrukcje wkładów mają budowę dwupłaszczową, wykonaną z różnych materiałów, np.:
– płaszcz zewnętrzny z płyt stalowych
– warstwa wewnętrzna z elementów żeliwnych lub szamotowych
Konstrukcje dwupłaszczowe mają większą bezwładność cieplną, pozwalając na dłuższe utrzymanie temperatury w kominku już po wygaszeniu paleniska. W specjalnym wykonaniu mogą też służyć do podgrzewania wody użytkowej lub wody na potrzeby c.o.
Drzwiczki
Zabezpieczają palenisko przed niekontrolowanym spalaniem, nie podpuszczając jednocześnie do przypadkowego wypadnięcia palących się polan na podłogę pomieszczenia. W zależności od konstrukcji, drzwiczki we wkładach kominkowych mogą być:
a) otwierane na bok (wersja prawostronna i lewostronna)
b) harmonijkowe (składane na boki)
c) unoszone do góry
d) chowane pod urządzenie
Wersja c) i d) pozwala na stosowanie dwóch sposobów palenia: otwartego (jak w kominku tradycyjnym) i zamkniętego.
Drzwiczki wykonane są z ramy wypełnionej szkłem żaroodpornym, rozwiązanie takie pozwala na wizualną obserwację procesu spalania. Wielu producentów przywiązuje do ich konstrukcji dużą wagę, jest to bowiem najbardziej dekoracyjna część wkładu kominkowego. W tańszych i starszych rozwiązaniach drzwiczek spotkamy szyby ze szkła kwarcowego, w nowszych super wytrzymałe temperaturowo szyby ceramiczne o odporności ogniowej do 800°C. Konstrukcja szyb może być przy tym:
– płaska
– wklęsła
– narożna (lewa lub prawa)
– trapezowa
– panoramiczna
W najbardziej spektakularnych rozwiązaniach szyby mogą się znajdować nawet ze wszystkich stron kominka i tworzyć obrys graniastosłupa lub walca. W najtańszych wkładach kominkowych, o nieskomplikowanej konstrukcji paleniska, szyby bardzo szybko ulegają zadymieniu. W praktyce, niemal po każdym paleniu trzeba je czyścić.
Na szczęście są też wkłady o szybach „samoczyszczących”, gdzie proces zadymiania jest znacznie spowolniony. Szyba samoczyszcząca posiada specjalną półprzeźroczystą metalową powłokę (z dwutlenku cyny), wtopioną w szkło od strony zewnętrznej. Technologia taka pozwala na utrzymanie po stronie wewnętrznej szyby wyższej temperatury, dzięki czemu dochodzi do zjawiska pirolizy, czyli dopalania się osadzonych na szybie cząsteczek sadzy i ich odpadania.
Mniejsze zadymianie wystąpi też w paleniskach z nawiewem powietrza skierowanym na szybę. W tym przypadku, zimne powietrze wpływające do kominka omywa szybę nie dopuszczając do niej dymu.
Szyber
Pozwala na spowolnienie przepływu spalin, tym samym zmniejszenie ciągu kominowego i strat kominowych. Kominek bez szybra jest jak kocioł bez regulacji. Po rozpaleniu ognia, nie będziemy mieli wpływu na prędkość spalania się wsadu. Zamiast więc 10 godzin palenia ( o tym za chwilę), drewno spali nam się po 3-4 godzinach.
Tanie wkłady kominkowe nie posiadają zwykle szybra, czyli specjalnej przepustnicy w przewodzie spalin. Zamiast niego firmy dostarczają wraz z urządzeniem tzw. „deflektor” , a więc dodatkową kształtkę montowaną wewnątrz wkładu, mającą za zadanie zmienić kierunek przepływu spalin. Deflektory jednak tylko w niewielkim stopniu zmniejszają ciąg kominowy, nie pozwalają się też regulować, dlatego ich funkcja w kominku ogranicza się głównie do wydłużenia drogi spalin.
Przy wysokich kominach, o dużym ciągu naturalnym, nawet mocne przymknięcie przysłony powietrza z przodu wkładu nie „zdusi” nam wystarczająco palącego się ognia. Dalsze zmniejszanie dopływu powietrza może natomiast zakończyć się wygaszeniem ognia i szybkim zadymieniem szyby.
Przy braku szybra, nie ma mowy o oszczędzaniu paliwa; sprawność kominka również pozostawia wiele do życzenia, bowiem nie zdławiony ciąg powoduje duże straty kominowe. Osobnym problemem może się też okazać szybko nagrzewający się komin, temperatura spalin w jego wnętrzu nierzadko może przekraczać 400°C.
Szyber jest więc w kominku niezbędny i nie powinniśmy z niego rezygnować. Szybry kominkowe mogą być uruchamiane ręcznie lub automatycznie. To drugie rozwiązanie jest bardziej wygodne dla użytkownika; otwieranie i zamykanie się szybra skorelowane jest najczęściej z otwieraniem i zamykaniem się drzwiczek wkładu kominkowego, lub np. blokadą drzwiczek przy zamkniętym szybrze. Brak automatycznego szybra wymaga stałej uwagi; przy otwieraniu drzwiczek należy pamiętać np., aby szyber był całkowicie otwarty, inaczej dym może się wydostać do pomieszczenia. Po załadowaniu drewna i zamknięciu drzwiczek, w celu zdławienia ciągu kominowego, należy ponownie przymknąć szyber.
W droższych konstrukcjach wkładów szyber jest zamocowany bezpośrednio we wkładzie, w miejscu wylotu spalin, dla tańszych wkładów szyber trzeba dokupić. Firmy oferują tutaj najczęściej rury spalinowe z szybrem i ręczną dźwignią zakończoną ozdobną gałką.
Wszystkie sprzedawane na rynku kominki oferowane są jako paleniska o „ogniu ciągłym”. Określenie to oznacza, że w kominku można palić przez cały sezon grzewczy bez przerw i wygaszania. W praktyce palenie takie przy paliwach stałych jest raczej niemożliwe, dlatego ważniejszą cechą kominka jest jego „kategoria czasu pracy”, tzn. jak długo może pracować bez dokładania paliwa. Według norm europejskich wkłady kominkowe dzieli się na trzy kategorie:
A- kominki dekoracyjne, nie posiadające wymagań odnośnie czasu utrzymania żaru
B- urządzenia utrzymujące żar poniżej 10 h
C- urządzenia utrzymujące żar minimum 10 h
SPRAWNOŚĆ i MOC KOMINKA
Wkłady kominkowe sprzedawane w supermarketach, w ramach promocji często mają informację, że ich sprawność sięga 80%, a moc (nawet dla bardzo małego wkładu), wynosi 14 kW. Obie wartości zależą od bardzo wielu czynników i uwarunkowań, dlatego wątpliwe jest, aby tani wkład kominkowy potrafił im sprostać. Z dużą dozą prawdopodobieństwa możemy przyjąć, że kominek bez szybra, o prostym przepływie spalin i jednowarstwowym korpusie, nie osiągnie nigdy większej sprawności niż 50%.
Kominek z szybrem i budową dwuwarstwową ma już szanse na 70% sprawności. Dalsze jej zwiększenie wymaga zastosowania kilku dodatkowych rozwiązań, np.:
– dopalania; spaliny są cyrkulowane w palenisku, dzięki czemu następuje ich całkowite spalenie, sprawność procesu spalania zostaje tutaj podwyższona dodatkowo przez obniżenie temperatury spalin w przewodzie kominowym (dopalanie chroni komin przed szybszym zużyciem, pozytywnie wpływa też na środowisko naturalne),
– radiatorów kominkowych ; elementy te, wykonane z blachy stalowej umożliwiają odzyskanie części ciepła z gazów spalinowych, odprowadzanych do kanału dymowego, działają na zasadzie dodatkowej powierzchni grzewczej w kominku zwiększając tym samym skuteczność grzania
– wymienników ciepła; rozwiązanie to polega na umieszczeniu w przedłużonym zwieńczeniu kominka wężownicy grzejnej odbierającej ciepło bezpośrednio ze spalin, stosowane jest w praktyce dla wkładów z płaszczem wodnym.
Moc grzewcza kominka zależy głównie od jego wymiarów i od jakości spalanego drewna. Najwięcej ciepła uzyskamy przy paleniu drewnem suchym, o wilgotności nie przekraczającej 20% ( powinno to być drewno sezonowane przez minimum 1,5 roku), grabowym i dębowym. Drewno mokre, świeżo ścięte lub składowane nie dłużej niż miesiąc, da nam nawet do 50% mniej mocy grzewczej.
Moc kominka podawana hurra optymistycznie przez sprzedawców jest zwykle tzw. „mocą chwilową”, która nie ma nic wspólnego z mocą grzewczą. Moc chwilową kominek osiąga tylko przy maksymalnym wkładzie drewna i gwałtownym spalaniu. Tymczasem praktyczny proces spalania przebiega zawsze przy maksymalnie zdławionym dopływie powietrza i spokojnym ogniu, zmniejszającym się stopniowo w miarę wypalania się wsadu. Tak naprawdę powinna nas więc interesować „moc nominalna” kominka, czyli (według normy NFD 35-376) uśredniona moc cieplna, mierzona w przeciągu 3 godzin, przy ciągu kominowym rzędu 10 Pa.
Moc chwilowa potrafi wynosić nawet 200-250% mocy nominalnej. Jeśli sprzedawca wpuszcza nas w maliny, to kominek o mocy 14 kW nie ma tak naprawdę więcej niż 7 kW mocy grzewczej; a to trochę mało aby ogrzać dom.
Z badań laboratoryjnych wynika, że średnie zużycie drewna dla mocy nominalnej kominka 7 kW, powinno wynosić około 2,5 kg/h.
CENTRALNE Z KOMINKA
Moc grzewcza nawet niewielkiego wkładu kominkowego jest z reguły zbyt duża, aby wykorzystywać ją do ogrzewania tylko jednego, wybranego pomieszczenia. Warto więc zaprząc kominek do roboty i ogrzewać nim co najmniej kilka pomieszczeń, lub wręcz cały dom. Możliwe są tutaj co najmniej dwa osobne rozwiązania:
– ogrzewanie powietrzne systemu DGP
– ogrzewanie wodne z wykorzystaniem wkładów kominkowych z płaszczem wodnym.
System DGP
Polega na rozprowadzaniu gorącego powietrza od kominka, do poszczególnych pomieszczeń, układem rur giętkich z blachy aluminiowej, typu „spiro”, zaizolowanych wełną mineralną, na których końcu umieszcza się kratki nawiewne. Przepływ powietrza może być przy tym grawitacyjny lub wymuszony turbiną.
W pierwszym przypadku, ruch powietrza wywołany jest ciśnieniem grawitacyjnym, związanym z różnicą gęstości nagrzanego powietrza. Kominek musi być ustawiony możliwie centralnie względem pomieszczeń, a długość rur nie powinna przekraczać 3-4 m. Ogólnie jest to rozwiązanie tanie, ale mało efektywne i pozbawione regulacji.
Instalacje z turbiną elektryczną są znacznie droższe, ale pozwalają znacznie poprawić przepływ powietrza i wydłużyć jego zasięg do nawet kilkunastu metrów. Turbina umożliwia też regulację termostatyczną ogrzewania; załączanie i wyłączanie turbiny może być dokonywane przez termostat pokojowy.
Kominek z płaszczem wodnym
To alternatywa dla kotła na paliwo stałe. Jeśli jednak przyjrzeć się budowie wkładu, okaże się , że pod wieloma względami, to nic innego, jak kocioł wodny umieszczony w obudowie kominkowej. Także w tym przypadku gorące spaliny ogrzewają wymiennik ciepła z wodą, która może być następnie kierowana do instalacji c.o. grzejnikowej.
Kominki z płaszczami wodnymi, chociaż mają zaledwie kilka lat, doczekały się już kilku odmiennych konstrukcji. W każdej z nich producenci starają się eliminować wady poprzedników; powstają w wyniku tego coraz bardziej wyrafinowane konstrukcje, które niewiele już mają wspólnego z tradycyjnym kominkiem. Spróbujmy przyjrzeć się konkretnym rozwiązaniom.
Wkład kominkowy „Spartherm – Aqua WT Direkt”
Schładzanie korpusu kominka zimną wodą ma swoje wady. Ochłodzenie komory paleniskowej może powodować wzrost dymienia, tym samym szybsze zanieczyszczenie szyby w kominku. Aby tego uniknąć, firma SPARTHERM zaproponowała własne rozwiązanie wymiennika ciepła w kominku, w postaci miedzianej wężownicy owiniętej wokół czopucha, w odległości 2-3 cm od jego ścianek. Medium wymieniającym ciepło jest tutaj gorące, konwekcyjne powietrze.
Brak kontaktu wężownicy ze spalinami ma wiele zalet; wężownica nie zarasta osadami sadzy, nie jest też narażona na szoki termiczne, jednak jej moc jest przez to znacznie ogra-niczona. Z wężownicy o długości 24 m można uzyskać około 2,5 kW energii (dla porównania ilość energii osiągana po stronie wodnej w rozwiązaniu firmy Fabrilor wynosi minimum 16 kW). Skłania to bardziej do wykorzystania tego rozwiązania w przygotowaniu ciepłej wody, niż c.o.
Termokominek CTM firmy CALDO Piu
Posiada trzystopniowy system regulacji przepływu powietrza (Rys. 1 D). Podczas rozpalania, dla zwiększenia przepływu powietrza i ciągu kominowego, zostaje otwarta przepustnica „by-pass” (14) i przepustnica powietrza pierwotnego (16). Powoduje to intensywne rozpalenie wsadu drewna. Po uzyskaniu żaru i dołożeniu paliwa, zostaje całkowicie zamknięta przepustnica „by-pass”, a otwarta dodatkowa przepustnica powietrza (17), dzięki czemu prze-pływ spalin przez wkład jest trójciągowy. Zapewnia to największą powierzchnię wymiany ciepła i maksymalną sprawność wkładu.
W ofercie firmy znajdują się też termokominki do wytwarzania ciepłej wody użytkowej, posiadające wężownicę miedzianą w górnej części płaszcza wodnego. Ilość uzyskanej ciepłej wody, w zależności od modelu waha się od 12-15 l/min (przy Δt = 25°C).
Dla miłośników grilla przewidziano także wyposażenie komory spalania w stalowy rożen z widelcem i elektrycznie napędzanym silnikiem.