Vo fyzike sa teplo popisuje ako energetický stav hmoty súvisiaci s pohybom jej častíc – molekúl. Teplota je momentálny stav tejto energie. V bežnej praxi sa hovorí o energetickej bilancii budovy a spotrebiča – pece alebo kozuba, ktoré majú teplo vyrobiť. Energiu meriame v kilowattoch (kW). Je to porovnateľná jednotka bez ohľadu na to, či teplo vyrobíme spálením dreva, uhlia, plynu, alebo nám ho dodá elektráreň. V minulosti sa na meranie energie používala iná jednotka – kalória.
Tepelné straty budovy sa udávajú v kW. Teplo, ktoré budova stráca, musí pec alebo kozub nahradiť Výpočet tepelnej straty budovy je komplikovaný, zohľadňujú sa v ňom viaceré faktory. Patrí do rúk odborníkom. Na továrenskej peci alebo kozubovej vložke je štítok, na ktorom sa uvádza výkon spotrebiča a náplň dreva. Napríklad: ak je výkon 5,5 kW a náplň 2,1 kg dreva, znamená to, že ak v danom spotrebiči zhorí 2,1 kg dreva za 1 hodinu, vyprodukuje sa 5,5 kW/h. Ak by sme potrebovali kúriť 12 hodín, spotrebujeme 2,1 x 12 = 25,2 kg dreva. Za 12 hodín by sme pri elektrine spálili 12 × 5,5 kW = 66 kWh. V skutočnosti pec nefunguje ako elektrický ohrievač – „vypnúť“ teplo v peci znamená nechať dohorieť palivo. Pec podľa typu a veľkosti potrebuje čas na vyhriatie – najprv samej seba na prevádzkovú teplotu, potom na vyhriatie komína a napokon priestoru, pre ktorý sme ju postavili. Ak máme doma pec, treba sa s ňou naučiť žiť a obsluhovať ju.
Výkony a merania
Kúriť pecou na drevo ešte neznamená, že dom vykúrime. Vykurovanie nezahŕňa len jednoduchý výkon, merateľný v kilowattoch. Je to aj o tepelnej pohode, tepelnej akumulácii, zotrvačnosti, tepelnej stabilite, pričom sa zohľadňuje fyziológia, ako aj schopnosti a vlastnosti priestoru, ktorý vykurujeme, zvyklosti, očakávania a kultúra ohňa.
Dobrý projektant vám povie, koľko kubíkov dreva potrebujete na zimu uskladniť, a aj to, aká veľká má byť skladovacia miestnosť. Dano Veselský
Pri výkone je dôležitá aj časová postupnosť. Najprv sa v peci musí vytvoriť teplota vhodná na horenie, potom na nahriatie plášťa pece, následne na odovzdanie tepla do okolitého priestoru a až potom na vyhriatie priestoru. Vieme však, že priestor rýchlo nevykúrime. Pri zadovážení pece preto zvažujeme, za aký čas od zakúrenia budeme chcieť teplo v miestnosti. Ak potrebujeme teplo rýchlo, odporúča sa uvažovať o kozubovej vložke. Ak ho nepotrebujeme hneď, ale chceme ho udržať viac hodín, hľadáme stavanú pec primeranej hmotnostnej kategórie. Seriózna firma by mala vedieť poradiť a odporučiť, akú pec potrebujete.
Príklad:
Na štítku výrobku – pece je uvedené: výkon 4,5 kW, náplň paliva 2 kg – viac sa zvyčajne neudáva, hoci by na ňom mala byť uvedená aj účinnosť, napríklad 65 %, či čas horenia 2 hodiny. Výkon 4,5 kW je takzvaný nominálny výkon – teda potrebný výkon. Ak bude teda v peci náplň 2 kg dreva a zhorí za 1 hodinu, bude jej úhrnný výkon 4,5 kWh. To už je porovnateľné napríklad s cennou elektriny. Uvedený výkon vieme započítať aj do celkovej tepelnej bilancie. Spomínaných 4,5 kWh dostaneme, samozrejme, ak náplň dreva zhorí úplne. Ak je udaná účinnosť, vieme zistiť, ako skutočne pec spaľuje, v našom prípade dostaneme výkon 4,5 kWh, čo je však iba 65 % z toho, keby pec spaľovala na 100 %. Zistíme to jednoducho:
4,5……….65 %
x……..100 %
Výsledok je 6,9, takže za ideálnych podmienok by sme z 2 kg dreva získali 6,9 kWh/h. V skutočnosti to však nie je možné a uvedieme, prečo pec na drevo nemôže byť účinná na 100 %.
Meraniami sa zistilo, že z kilogramu dreva získame 2,9 – 4,1 kWh/kg. Energia v dreve je stále rovnaká, rozhodujúci je čas, za ktorý drevo spálime. Ak 1 kg dreva spálime za 1 hodinu, získame napríklad 3,3 kWh, ale v priebehu polhodiny bude okamžitý – nominálny – výkon spotrebiča 6,6 kW. Ak bude toto drevo horieť 3 hodiny, bude momentálny výkon pece 1,1 kWh. Tieto údaje často výrobcovia skresľujú a, napokon, sľúbený výkon možno docieliť iba neustálym behaním s fúrikom plným dreva.
Dobrý projektant vám povie, koľko kubíkov dreva potrebujete na zimu uskladniť, a aj to, aká veľká má byť skladovacia miestnosť. Dano Veselský
Tepelná pohoda
Tepelnú pohodu možno definovať ako pocit spokojnosti s tepelným stavom prostredia, keď nepociťujeme ani chlad, ani zimu. Tepelná pohoda závisí od viacerých faktorov – merateľnej teploty, teploty okolitých stien a predmetov, prievanu či aktivity, ktorú v miestnosti práve vykonávame. Množstvo tepla, ktoré produkuje ľudské telo, má byť v rovnováhe s okolím. Tepelná rovnováha je stav, keď sa telu odoberá toľko tepla, koľko produkuje. Tepelná pohoda je individuálny pocit. Ak je v miestnosti nadpolovičná väčšina ľudí, ktorí sa cítia v pohode – tepelnej –, potom môžeme hovoriť o tepelnej pohode.
Teplota vzduchu
Základnou podmienkou tepelnej pohody je primeraná teplota vzduchu. Teplota sa meria vo výške 150 cm od podlahy. Kedysi takto nameraná hodnota postačovala ako kritérium tepelného komfortu. V skutočnosti však tento údaj nepostačuje, najmä pri lokálnom kúrení. Veď stačí studená podlaha, jemný prievan a v miestnosti sa necítime príjemne, hoci teplomer sa nás snaží o tom presvedčiť o opaku.
1162403 Dano Veselský
Tepelná stabilita
Lokálne kúrenie nevykuruje rovnomerne. Keď zakúrime v peci, teplo sa naakumuluje a postupne sa šíri z pece von. Pomocou ľahkej pece priestor vykúrime okamžite. Niekedy je v miestnosti teplo aj po jej vyhasnutí, pretože teplo sa uloží, aj do okolitých konštrukcií alebo predmetov. Napríklad ťažké tehlové steny dokážu do seba naakumulovať teplo a následne ho vydať do miestnosti. Naopak, ľahké materiály – drevené, polystyrénové a podobne – nedokážu teplo uložiť, preto po prerušení kúrenia môže byť v miestnosti zima.
Dobrý projektant vám povie, koľko kubíkov dreva potrebujete na zimu uskladniť, a aj to, aká veľká má byť skladovacia miestnosť.
Tepelná stabilita je jeden z najdôležitejších faktorov lokálneho vykurovania. Ak nesplníme základné podmienky tepelnej stability, lokálne kúrenie je často neúčinné alebo spôsobuje výraznú tepelnú nepohodu. Nie je nič nepríjemnejšie, ako ráno vstávať do studenej miestnosti s teplotou približne 16 °C, hoci večer v nej bolo 28 °C. Výpočet je opätovne komplikovaný. Okrem tepelnej straty budovy treba v ňom zohľadniť aj výmenu vzduchu v miestnosti a schopnosť materiálov naakumulovať teplo z vnútornej strany miestnosti. Podľa platnej normy STN má byť vykurovacia prestávka maximálne 8 hodín. Ako ďalší základný ukazovateľ tepelnej pohody sa berie teplota vnútorných povrchov v miestnosti a teplota vzduchu v miestnosti. Počas vykurovania platí:
Teplota vzduchu v miestnosti spolu s priemernou teplotou vnútorných povrchových plôch miestnosti ≤ 38 °C.
Po skončení vykurovacej prestávky je stav vyhovujúci, ak platí :
Teplota vzduchu spolu s teplotou povrchov ≤ 32 °C.
Tepelná stabilita by sa mala vypočítať už pri príprave projektu, ak sa v dome počíta s lokálnym kúrením. Pri stavbe často treba riešiť skutočnosť, ktorá býva iná ako výpočty, preto vždy počítame s rezervami. Tepelnotechnické výpočty pre lokálne kúrenie sú dôležité, komplikovanejšie ako pre bežné vykurovanie. Nemali by sa zanedbávať. Kvalitný výpočet tepelnej techniky pre rodinný dom niekedy býva pomerne obsiahly a podrobný a jeho vyhotovenie je pomerne drahé, no vráti sa v podobe kvalitného kúrenia a tepelnej pohody.
