Dwa źródła poboru powietrza do reakcji spalania - które z nich jest lepsze?

Powietrze może zostać doprowadzone do paleniska pieca akumulacyjnego dwoma sposobami. Pierwszy polega na bezpośrednim czerpaniu powietrza z wnętrza pomieszczenia, w którym znajduje się piec, drugi polega na pobieraniu powietrza z zewnątrz budynku, poprzez specjalny, dedykowany do tego celu kanał. Czasami pierwszy z tych sposobów jest bardziej właściwy i użyteczny, czasami drugi. Wszystko zależy od charakterystyki i parametrów technicznych budynku w którym znajduje się, lub znajdować się będzie piec akumulacyjny oraz sposobu jego współpracy z systemem wentylacyjnym.

W tym artykule opisuję podstawowe uwarunkowania, zalety i wady jednego oraz drugiego sposobu dostarczania powietrza do paleniska pieca. Szczegółowe wytyczne dotyczące projektowania i wykonania kanału doprowadzającego powietrze do pieca z zewnątrz budynku zostaną opisane w oddzielnym materiale (link pojawi się wkrótce).

Ilość powietrza zużywana przez palenisko pieca akumulacyjnego

Na początek warto ustalić rząd wielkości przestrzennej powietrza, które będzie przedmiotem naszych rozważań. Jak wiemy, aby mogła zaistnieć reakcja spalania jakiekolwiek paliwa potrzebny jest tlen, którego wszechobecnym źródłem jest otaczające nas powietrze (blisko 21% objętości powietrza stanowi tlen). Aby spalić jeden kilogram drewna potrzeba od 7 do 9 m3 powietrza (w zależności od rodzaju drewna, stopnia jego wilgotności i rozdrobnienia). W ciągu jednej godziny, w średniej wielkości piecu akumulacyjnym może ulec spaleniu od 6 do 10 kg drewna. Palenisko takiego pieca pochłania zatem od 42 do 90 m3 powietrza na godzinę.

Jeśli takie ilości powietrza będą pobierane z wnętrza pomieszczenia, w którym znajduje się piec, będzie to miało istotny wpływ na pracę systemu wentylacyjnego. Przy spełnieniu kilku istotnych warunków ten wpływ może być bardzo pozytywny, w większości przypadków jednak jest on kłopotliwy lub wręcz negatywny. Spójrzmy zatem na skutki jakie powodują dwa źródła poboru powietrza przez palenisko pieca na działanie trzech różnych systemów wentylacyjnych.

Budynki z rekuperacją 

W przypadku budynków wyposażonych w centralny system mechanicznej wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła, użycie kanału doprowadzającego powietrze do pieca z zewnątrz budynku jest bardzo wskazane, a nawet konieczne. Jeżeli takiego kanału nie będzie i piec będzie pobierał powietrze z wnętrza pomieszczenia, wówczas ilości powietrza wywiewanego i nawiewanego nie będą się bilansować. Zmniejszy się zatem wydajność rekuperatora, a to z kolei może spowodować automatyczne uruchomienie grzałki w celu uzupełnienia energii potrzebnej do uzyskania odpowiedniej temperatury przez powietrze nawiewane.

Dojść może wówczas do pewnego paradoksu. Z jednej strony rozpalamy w piecu aby zwiększyć komfort cieplny i zaoszczędzić na energii potrzebnej do działania innych źródeł ogrzewania, a z drugiej strony w sposób pośredni powodujemy uruchomienie grzałki, która pobiera energię elektryczną.

Na szczęście ten paradoks trwa relatywnie krótko na przestrzeni doby, gdyż może mieć miejsce tylko w pierwszej fazie pracy pieca akumulacyjnego, która w cyklu dobowym trwa od 2 do 4 godzin. W drugiej fazie pracy pieca, która zaczyna się natychmiast po wygaszeniu paleniska i zamknięciu dolotu powietrza, wentylacja mechaniczna znów ma możliwość pracy w stanie zbilansowania i równowagi. Druga faza polega na biernym przekazywaniu przez masę akumulacyjną pieca energii cieplnej do ogrzewanych pomieszczeń.

Jeżeli powietrze będzie dostarczone do paleniska pieca specjalnym kanałem z zewnątrz budynku, takich sytuacji z uruchamianiem grzałki rekuperatora po prostu nie będzie.

Budynki z wentylacją grawitacyjną lub mieszaną

Wykonanie doprowadzenia powietrza do pieca bezpośrednio z zewnątrz budynku jest zalecane również w przypadku budynków wyposażonych w wentylację grawitacyjną lub mieszaną, szczególnie wtedy jeśli przegrody zewnętrzne tych budynków charakteryzują się niską przepuszczalnością powietrza, a stolarka okienno-drzwiowa jest odpowiednio szczelna.

Jeśli w tego typu budynkach powietrze do paleniska będzie pobierane z wnętrza budynku, nastąpi wówczas wymuszony napływ zimnego powietrza z zewnątrz taką drogą, która stawia najmniejszy opór. W praktyce może to oznaczać, że powietrze zmuszone będzie do napływania (cofania się) poprzez jeden z wywiewnych kanałów wentylacyjnych o najmniejszym oporze hydraulicznym. Tego typu cofnięcia niosą ze sobą niebezpieczeństwo dla zdrowia mieszkańców, ponieważ wraz z powietrzem płynącym z kanałów wywiewnych, w przeciwnym niż normalnie kierunku, oprócz nieprzyjemnych zapachów i pyłów napływać mogą również bakterie, wirusy i zarodniki grzybów pleśniowych.

Owszem, trudno to zauważyć i można to bagatelizować, lecz jeśli mieszkańcy narażeni będą na regularną inhalację takimi nawiewami przez kilka sezonów grzewczych z rzędu, może to wyraźnie wpłynąć na ich zdrowotny dobrostan.

Aby tego uniknąć zdecydowanie należy wykonać kanał doprowadzający powietrze do paleniska z zewnątrz budynku.

Budynki z wentylacją naturalną.

O korzystnym wpływie poboru powietrza do paleniska z wnętrza mieszkania na system wentylacji, zdrowie i samopoczucie mieszkańców można mówić tylko wtedy gdy budynek spełnia trzy warunki. Po pierwsze, ściany zewnętrzne charakteryzują się wysoką przepuszczalnością powietrza, po drugie, stolarka okienno-drzwiowa jest szczelna, i po trzecie, w budynku albo nie ma kanałów wywiewnych wentylacji, albo jeśli są, to zostały one szczelnie zamknięte, przynajmniej na czas pracy paleniska.

Takie warunki były często spotykane w budynkach przedwojennych. Domy te posiadały naturalny system wentylacji grawitacyjnej z odzyskiem ciepła, która w okresie zimowym była napędzana paleniskiem pieca akumulacyjnego. Nie ma również żadnych przeszkód, aby warunki te odtworzyć w dzisiejszej dobie, przy użyciu odpowiednio dobranych, współczesnych materiałów. Tego typu rozwiązania są szczególnie cenione przez pasjonatów naturalnego budownictwa, którym zależy również na tak zwanych niezależnych, samowystarczalnych, prostych i współpracujących ze sobą rozwiązaniach grzewczych i wentylacyjnych. Temat ten opisałem szerzej w oddzielnym artykule.

Wpływ temperatury powietrza na efektywność spalania. 

Z poprzednich akapitów wynika, że doprowadzenie powietrza do paleniska z zewnątrz budynku, przy zastosowaniu specjalnego kanału jest wskazane i korzystne w większości konwencjonalnych, współczesnych budynków mieszkalnych. Choć wyżej przedstawione argumenty są kluczowe i przemawiają na korzyść stosowania kanału doprowadzającego powietrze z zewnątrz, chciałbym wspomnieć o jednym mankamencie tego rozwiązania, które wpływa na efektywność pracy paleniska. Jest nim stosunkowo niska temperatura powietrza wchodzącego bezpośrednio w reakcję spalania. 

Z technicznego punku widzenia temperatura powietrza wchodzącego do paleniska i biorącego udział w procesie spalania ma bezpośredni wpływ na efektywność spalania gazów drzewnych. Ciepłota tego powietrza przekłada się bezpośrednio na temperaturę panującą w palenisku i dopalaczu, a im wyższa jest ta temperatura, tym wyższa jest efektywność spalania gazów drzewnych. 

Zimą temperatura powietrza pobieranego z zewnątrz budynku waha się między -25 a 5°C, podczas gdy temperatura pobierana z wnętrza mieszkania jest zdecydowanie wyższa i zawiera się w przedziale od 15 do 20°C.

Choć w tej konkurencji korzystniej wypada powietrze pobierane z wnętrza mieszkania, stratę na efektywności spalania można zrekompensować konstrukcją paleniska piecowego oraz konstrukcją samego kanału doprowadzającego powietrze do pieca, co zostanie omówione w kolejnym artykule. 

Rozwiązanie kompromisowe

Na koniec warto wspomnieć że zastosowanie jednego źródła poboru powietrza do paleniska nie wyklucza drugiego. Wykonanie kanału doprowadzającego powietrze z zewnątrz wymaga pewnego planu i jego realizacji nie tylko przed zbudowaniem pieca ale nawet przed wylewaniem fundamentów. Z drugiej strony pobór powietrza z wnętrza mieszkania nie wiąże się z żadną dodatkową inwestycją lub nakładem pracy. Każdy piec może pobierać powietrze z wnętrza mieszkania, najczęściej poprzez otwarcie drzwiczek popielnika lub specjalnych wlotów w drzwiczkach paleniskowych. 

Uważam że wyposażenie pieca w dwa źródła poboru powietrza – z zewnątrz budynku i z wnętrza mieszkania – jest rozsądnym rozwiązaniem w przypadku każdego rodzaju budynku, i każdego systemu wentylacji. Użytkownik może wówczas sam, na bieżąco decydować skąd ma być pobierane powietrze do reakcji spalania. Ważna jest tylko pełna świadomość konsekwencji jakie są z tym związane.

Leave a Reply