Ciepło nie tylko wokół kominka. System Dystrybucji Gorącego Powietrza (DGP)

Rosnące koszty eksploatacji tradydyjnych systemów ogrzewania zachęcają do tego, by ogrzewać dom nowoczesnym kominkiem. Systemy Dystrybucji Gorącego Powietrza, nadal w Polsce mało znane, mogą zastąpić tradycyjne systemy ogrzewania albo być ich uzupełnieniem.

Ogrzewanie domu kominkiem łączy w sobie walory użytkowe i estetyczne. Wkłady kominkowe należą do najbardziej ekologicznych źródeł ciepła - wydostające się z nich spaliny mają mniej zanieczyszczeń niż powstające ze spalania gazu, oleju czy węgla, a nawet spaliny z kominków otwartych. Gwarantują również pełne bezpieczeństwo pożarowe. I co może najważniejsze: koszty ogrzewania domu wkładem kominkowym są niskie.
Oferowane dziś wkłady kominkowe są w stanie wytworzyć ciepło potrzebne do ogrzania domu o kubaturze 400 m³. Aby system grzewczy był skuteczny, ciepło wytworzone w kominkach musi być rozprowadzone do wszystkich pomieszczeń w domu.
Układy grzewcze, które wykorzystują wkład kominkowy jako źrodło ciepła i ciepłe powietrze jako czynnik grzewczy, nazywane są systemami Dystrybucji Gorącego Powietrza (DGP).

Ogrzewanie ciepłym powietrzem z kominka

Zimne powietrze przepływa między korpusem wkładu kominkowego a elementami obudowy kominka i w ten sposób się ogrzewa. Ogrzane powietrze unosi się konwekcyjnie ku górnej części okapu, gdzie znajdują się wyloty powietrza. Obudowa kominka i okapu muszą być od wewnątrz dokładnie zaizolowane specjalną, ognioodporną wełną mineralną, powleczoną folią aluminiową. Taka warstwa izolacyjna sprzyja szybszemu ogrzewaniu się powietrza, a jednocześnie chroni elementy otaczające wkład kominkowy przed wysoką temperaturą.

Ogrzane powietrze unosi się ku górnej części okapu, gdzie znajdują się wyloty ciepłego powietrza, zakończone niekiedy dekoracyjną kratką. Autor: FONDIS-KFD

Swobodny obieg powietrza
W małych systemach DGP powietrze może być rozprowadzane w sposób naturalny (przez konwekcję), ale:
- na odległość (w poziomie) nie większą niż 3 m od osi kominka;
- nie więcej niż do 2-3 pomieszczeń.
Systemy ze swobodnym obiegiem powietrza są całkowicie niezależne i niezawodne.

W systemie GPD źródłem ciepła jest wkład kominowy, a czynnikiem grzewczym - powietrze, które się w nim ogrzewa. Autor: CHEMINEES SEGUIN DUTERIEZ (KOPERFAM)

Obieg powietrza wymuszony turbiną

Jeśli system DGP ma wiele rozgałęzień i ciepłe powietrze nie jest w stanie dotrzeć w sposób naturalny do wszystkich pomieszczeń, trzeba go wyposażyć w elektryczną turbinę. W układach DGP stosuje się specjalne, wygłuszone turbiny o niskim poziomie hałasu.
Zależnie od rodzaju turbiny systemy DGP mogą być:
- podciśnieniowe - podciśnienie wytwarzane jest przez turbinę umieszczoną poza wkładem kominkowym (na przykład na poddaszu); turbiny „na gorące powietrze” mają przepustowość nawet do 600 m³/h i są w stanie rozprowadzić powietrze nawet do 8-10 pomieszczeń;
- ciśnieniowe - ruch powietrza wymuszony jest przez turbinę umieszczoną pod wkładem kominkowym - używane tu tak zwane turbiny nadmuchowe, „na zimne powietrze”, mają znacznie mniejszą wydajność - około 150 m³/h.
Turbiny do systemów DGP wyposażone są w czujniki. Użytkownik może na przykład ustawić żądaną temperaturę powietrza w okapie, przy której turbina się włączy, tak aby nie wymuszać ruchu powietrza, gdy nie jest jeszcze rozgrzane.

Rozbudowane systemy DGP trzeba wyposażyć w elektryczną turbinę wymuszającą przepływ powietrza, umieszczoną na przykład pod wkładem kominkowym. Autor: FONDIS-KFD

Jak powietrze „rozchodzi się” po domu?

Przewody. Powietrze ogrzane w kominku rozprowadzane jest po całym domu izolowanymi przewodami aluminiowymi, podłączonymi do wylotów w kominku.
W układach wyposażonych w turbinę trzeba stosować specjalne przewody, redukujące do minimum szum, jaki powstaje podczas ruchu powietrza.
Przewody mają średnicę od 100 do 160 mm. Należy je prowadzić w taki sposób, aby były niewidoczne i nie psuły wyglądu pomieszczeń: w ścianach, stropach, w przestrzeni nad sufitem podwieszanym.
Kratki. Każde odgałęzienie zakończone jest kratką wentylacyjną z regulacją lub tak zwanym anemostatem. Wyloty powietrza w pomieszczeniach mogą być umieszczane w ścianie lub suficie.

Filtry. Bardzo ważnym elementem systemu DGP jest filtr powietrza, którego zadaniem jest zatrzymywanie kurzu. Filtr montowany jest zazwyczaj nad kominkiem w taki sposób, aby był do niego łatwy dostęp (konieczny podczas okresowego czyszczenia).

Powietrze rozprowadzane jest po całym domu izolowanymi przewodami aluminiowymi. Autor: Krzysztof Zasuwik		Wyloty przewodów powietrznych w pomieszczeniach zakończone są kratkami wentylacyjnymi z regulacją (umieszcza się je w ścianie)... Autor: Krzysztof Zasuwik		...lub anemostatami, instalowanymi w suficie. Autor: Krzysztof Zasuwik

Zadaniem filtra montowanego zazwyczaj nad kominkiem jest... Autor: Krzysztof Zasuwik		...oczyszczanie powietrza z kurzu. Autor: Krzysztof Zasuwik

Powietrze w domu musi krążyć

Aby system DGP działał prawidłowo, powietrze musi mieć możliwość swobodnej cyrkulacji. Ciepłe - po dotarciu do docelowego pomieszczenia ochładza się, a następnie powinno powrócić do pokoju, w którym zainstalowany jest kominek. Nie powinno się doprowadzać ciepłego powietrza do łazienki, wc i kuchni, ze względu na możliwość rozchodzenia się zapachów.

 W domu parterowym lub piętrowym

System DGP jest indywidualny, inny dla każdego domu i zależy głównie od:
- liczby i rozmieszczenia ogrzewanych pomieszczeń,
- miejsca zainstalowania turbiny,
- rodzaju kratek.
Systemy ogrzewania kominkowego mogą być instalowane i w domach parterowych, i piętrowych.
W domach parterowych jest łatwiej. Przewody rozprowadzające  można umieścić na poddaszu. Tam też instaluje się turbinę wraz z filtrem. Wyloty ciepłego powietrza w pomieszczeniach umieszcza się wtedy przy suficie.
W domach jednokondygnacyjnych z piwnicą przewody i turbinę można zainstalować w piwnicy. Ciepłe powietrze wydostaje się wtedy przez wyloty zainstalowane przy podłodze.
Jeśli dom ma wiele poziomów, system przewodów rozprowadzających ciepłe powietrze jest bardziej skomplikowany.

W domu parterowym przewody rozprawadzające przewody umieszcza się zwykle na poddaszu, a wyloty ciepłego powietrza w pomieszczeniach instaluje przy suficie. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Na jakim etapie budowy zdecydować się na ogrzewanie kominkowe?

W nowym domu. Aby optymalnie wykorzystać system DGP, powinno się uwzględnić go w projekcie domu. Wtedy bowiem jest jeszcze możliwe usytuowanie kominka (i odpowiednio dobranego komina) w najbardziej odpowiednim miejscu. Podczas projektowania można także dokonać ewentualnych zmian w układzie pomieszczeń oraz rozplanować kanały, w których zostaną umieszczone przewody rozprowadzające ogrzane powietrze.
Dziś można już kupić gotowe projekty domów, w których podstawowym źródłem ciepła jest system DGP. W takich domach kominek jest zawsze umieszczany centralnie, tak aby odcinki przewodów rozprowadzających ogrzane powietrze były możliwie krótkie.

W starym domu. Zainstalowanie ogrzewania kominkowego w zamieszkanym domu jest również możliwe. Warto jednak zdecydować się na to podczas większego remontu.
Opracowanie sprawnego systemu DGP wymaga wykonania projektu technicznego. Dlatego wszelkie prace z tym związane należy powierzyć fachowej firmie z odpowiednią wiedzą i z doświadczeniem.

Jeśli kominek ma być dekoracją domu, można zainstalować wkład lub kasetę kominkową z podnoszoną szybą, umożliwiającą korzystanie z niego jak z kominka tradycyjnego. Autor: CHEMINEES SEGUIN DUTERIEZ (KOPERFAM)

Jak wybrać odpowiedni wkład kominkowy?

Jeśli kominek ma być głównie dekoracją domu, a dopiero dodatkowo elementem systemu grzewczego, trzeba przede wszystkim kierować się jego walorami estetycznymi i wybrać rozwiązania umożliwiające korzystanie z wkładu lub kasety jak z kominka tradycyjnego (na przykład przez podniesienie lub schowanie szyby).
Jeśli urządzenie ma pełnić funkcję podstawowego źródła ciepła, należy zwrócić uwagę na jego parametry techniczne i użytkowe.
- Sprawność. Wkłady kominkowe renomowanych firm mają sprawność co najmniej 70% podczas normalnej pracy i nawet 83% przy pracy zredukowanej (czyli przy ograniczonym dopływie powietrza do spalania). Oznacza to, że minimum 70% energii powstającej podczas spalania drewna odzyskuje się w postaci ciepła.
- Moc nominalna. Trzeba brać pod uwagę moc nominalną,
czyli uśrednioną w czasie, a nie maksymalną. Moc maksymalna osiągana jest bowiem tylko przez krótki czas i nie odzwierciedla prawdziwych możliwości urządzenia. Można przyjąć, że 1 kW mocy urządzenia wystarcza do ogrzania średnio 25 m³ kubatury pomieszczenia.
- Zużycie drewna podczas palenia. Powinno wynosić średnio 2,5 kg/h (przy mocy nominalnej urządzenia 7 kW).
- Czas pracy urządzenia bez uzupełniania opału. Jednorazowy załadunek drewna powinien wystarczyć na co najmniej 10 godzin. Można wtedy mówić o prawdziwie komfortowym korzystaniu z kominka.
- Średnia temperatura spalin. Aby kominek miał dużą sprawność i był bezpieczny w użytkowaniu, średnia temperatura spalin nie powinna przekraczać 400°C.
Montaż oraz instalację wkładów i kaset kominkowych należy zawsze powierzyć autoryzowanej i fachowej firmie instalatorskiej.

Jaką moc powinien mieć wkład kominkowy?

Nominalną moc wkładu kominkowego, który ogrzeje dom, można obliczyć, korzystając z następującego wzoru:

D = V x G x Dt  [W]

gdzie:
D: straty ciepła [W]
V: kubatura budynku [m³]
G: współczynnik przenikalności cieplnej [W/°C/m³]
Dt: różnica temperatury wewnętrznej i zewnętrznej [°C] (40°C)
Wartości współczynnika G są następujące:
G = 0,75 dla budynków dobrze izolowanych,
G = 0,90 dla budynków średnio izolowanych,
G = 1,20 dla budynków o słabej izolacji.
W uproszczeniu można przyjąć, że zapotrzebowanie na ciepło wynosi:
- w nowym, dobrze izolowanym domu - 30 W/m³,
- w domu izolowanym przy użyciu starych technologii - 40 W/m³,
- w starym domu bez izolacji - 80 W/m³.
Przykład:
dom dobrze izolowany, o powierzchni 120 m², wysokości pomieszczeń 2,7 m;
V = 120 m² x 2,7 m = 324 m³D = 324 m³ x 0,75 x 40°C = 9720 W
lub
D = 324 m³ x 30 W/m³ = 9720 W. Czym palić w kominku?

Najlepszym opałem do kominków jest drewno liściaste (grab, jesion, brzoza, dąb). Pali się ono spokojnie, równomiernie i dostarcza najwięcej ciepła. Można również palić drewnem iglastym, ale trzeba pamiętać, że strzela i zawiera dużo żywicy, która podczas spalania zanieczyszcza palenisko i komin.
Drewno powinno być suche, to znaczy mieć wilgotność najwyżej 20%.

Czy wiesz, że...

Kominki otwarte nie są w stanie ogrzać większych powierzchni, ponieważ tylko 10-15% energii powstającej podczas spalania drewna pozostaje w pomieszczeniu w postaci ciepła. Reszta ucieka bezpowrotnie do komina.
Dla porównania: aż do 80% energii cieplnej wytworzonej w kominkach z wkładami pozostaje w domu.
Zużycie drewna w kominkach otwartych jest o wiele większe niż w kominkach z wkładami. Do uzyskania 10 kWh energii cieplnej w palenisku otwartym potrzeba od 10 do 20 kg drewna, podczas gdy w nowoczesnym wkładzie kominkowym tylko około 3,5 kg.

Kominek podłączony do c.o.?

Jeszcze niedawno wielkie nadzieje wiązano z systemem łączącym kominek z centralnym ogrzewaniem. W takim układzie czynnikiem grzewczym jest woda. Wkład kominkowy ogrzewa ją zarówno na potrzeby c.o., jak i c.w.u. Pełni funkcję wspomagającą dla zwykłego kotła centralnego ogrzewania. Szybko jednak zorientowano się, że połączenie kominka z centralnym ogrzewaniem ma kilka wad:
- trzeba wykonać dodatkową instalację hydrauliczną, wyposażoną w grzejniki i w elementy automatyki - system staje się droższy i „uzależniony” od innych źródeł energii;
- układ z wodą rozgrzewa się znacznie dłużej niż powietrzny (ma większą bezwładność);
- należy pilnować, by w instalacji zawsze była woda - w przeciwnym razie może nastąpić poważne uszkodzenie urządzenia.
Dlatego takie systemy instalowane są dosyć rzadko.

Co zrobić, aby system ogrzewania kominkowego był wydajny i dobrze działał?

- Wybrać wkład kominkowy wysokiej jakości, o dobrych parametrach grzewczych, to znaczy: wysokiej sprawności, niskim zużyciu drewna, długim czasie palenia przy jednorazowym załadunku opału (według norm francuskich NFD taki wkład powinien mieć kategorię C).
Kupno taniego wkładu kominkowego, kiepskiej jakości i o nieznanych parametrach szybko zemści się w postaci dużych wydatków na eksploatację.
- Zadbać o dobrą izolację budynku - odpowiednio dobrany wkład kominkowy najlepszej firmy nie będzie w stanie ogrzać budynku, gdy z powodu słabej izolacji ciepło będzie z niego uciekało. Im lepsza izolacja termiczna domu, tym niższe koszty eksploatacji systemu DGP w przyszłości.
- Zadbać o prawidłową wentylację pomieszczeń, aby w domu mogła być zachowana swobodna cyrkulacja powietrza. Kanały wentylacji grawitacyjnej (przynajmniej w kuchni i łazienkach) muszą być sprawne; powinien być zapewniony dopływ powietrza z zewnątrz: przez nieszczelności w stolarce lub - w szczelnym domu - przez rozszczelniane okna, nawiewniki w oknach lub ścianach.
- Zapewnić dopływ powietrza do spalania. Aby wkład mógł prawidłowo działać (zwłaszcza w nowo wybudowanym, szczelnym domu) do pomieszczenia, w którym jest zainstalowany kominek, trzeba doprowadzić odpowiednią ilość świeżego powietrza z zewnątrz - najlepiej specjalnym przewodem bezpośrednio do kominka.
- Zainstalować wyloty ciepłego powietrza z regulacją - najlepiej płynną, na przykład anemostaty. W ten sposób będzie można prawidłowo rozdzielić strumienie powietrza dopływające do wszystkich pomieszczeń.
- Kominek wykonać zgodnie z obowiązującymi zasadami. Dla bezpieczeństwa trzeba zapewnić odpowiednią wentylację wkładu kominkowego, działającą nawet wtedy, gdy zatrzyma się turbina (na przykład w wyniku przerwy w dopływie prądu).
- Dokładnie rozplanować system DGP. System powinien być możliwie scentralizowany, a sieć przewodów możliwie najprostsza.

Co to jest wkład, a co kaseta?
I wkład, i kaseta kominkowa to - w dużym uproszczeniu - zamknięte paleniska, wykonane z materiałów wytrzymałych na wysoką temperaturę, dobrze akumulujących ciepło. Ważną zaletą jest możliwość wykorzystania ich do ogrzewania pomieszczeń przez instalację rozprowadzającą ciepło.
Wkłady kominkowe są przeznaczone do nowych, budowanych od podstaw kominków. Wkład podłącza się do przewodu kominowego i dopiero wtedy obudowuje.
Patrząc na gotowy kominek, trudno poznać, czy w środku jest zamontowany wkład, czy kaseta.

Autor: FABRILOR		Autor: Krzysztof Zasuwik

Kaseta kominkowa jest tak skonstruowana, by można było ją zainstalować w już istniejącym kominku tradycyjnym, bez wykonywania większych przeróbek.
Kasety kominkowe mogą być również stosowane w nowo budowanych kominkach.

Autor: FONDIS-KFD		Autor: Krzysztof Zasuwik

Co o ogrzewaniu kominkowym mówią jego użytkownicy?

Michał Wasilewski: Od roku jestem użytkownikiem kominkowego systemu grzewczego z wymuszonym obiegiem.
Na ogrzewanie kominkowe zdecydowałem się z dwóch powodów:
- mam dosyć duży dom (około 180 m² do ogrzania) i pewną ilość własnego drewna, które co roku muszę spalać w ognisku;
- chciałem mieć dwa niezależne systemy grzewcze, bo działanie c.o. gazowego
jest uzależnione od dostaw prądu (tam, gdzie mieszkam, często zdarzają się przerwy w jego dopływie).
Ogrzewanie działa doskonale, jest mało uciążliwe w obsłudze i dla otoczenia (z komina nie wydobywają się kłęby dymu, jak podczas palenia w otwartym kominku). Spełnia również moje marzenia o wieczorach z książką przed kominkiem.
Podczas instalacji największą uwagę trzeba zwrócić na:
- jakość komina,
- dobór wielkości wkładu, tak aby pomieszczenie, w którym jest zainstalowany, nie było przegrzewane,
- dobre rozmieszczenie kratek wylotowych - moim zdaniem lepiej tuż nad podłogą niż pod sufitem.
Wiem na pewno, że za opał do kominka zapłaciłem nie więcej niż 1/3 kwoty, jaką wydałbym na ogrzewanie gazem.
System mogę uruchomić w dowolnym momencie, na przykład w chłodniejsze letnie dni, i nie muszę wtedy ogrzewać całego domu.
Ogrzewanie kominkiem nie jest tak zupełnie pozbawione wad. Jedną z nich jest konieczność składowania i suszenia drewna. W mieszkaniu nie da się utrzymać „sterylnej” czystości, ponieważ system sprzyja krążeniu kurzu w pomieszczeniach. Nie polecam go także osobom, które nie lubią zapachu drewna, bo nie da się go uniknąć nawet w najlepszej instalacji. Nie jest to również ogrzewanie dla leniuchów.

Tomasz Misiek: Z ogrzewania kominkowego z wymuszonym obiegiem powietrza korzystam już trzeci sezon grzewczy. Ogrzewa 3 pomieszczenia, łącznie około 100 m².
Wybrałem ogrzewanie kominkowe, bo w okolicy, gdzie mieszkam, mogłem ogrzewać dom jedynie prądem albo właśnie kominkiem. Jednocześnie mam dostęp do taniego drewna opałowego. W ciągu sezonu grzewczego oszczędzam około 1800 zł. Jedyną uciążliwością jest głośno pracująca turbina.

Wojciech Dembek: Korzystam z systemu DGP ze swobodnym obiegiem powietrza, które rozprowadzane jest do 3 pomieszczeń. Zdecydowałem się na takie ogrzewanie już wtedy, gdy powstawał projekt domu. Dlatego teraz jest ono prawie niewidoczne (oczywiście z wyjątkiem kratek wentylacyjnych).
Ogrzewanie kominkowe (jako uzupełnienie gazowego c.o.) wybrałem ze względów ekonomicznych. Jestem z niego bardzo zadowolony - wkład kominkowy osiąga parametry podane przez producenta. System miałby same zalety, gdyby nie konieczność porąbania, poukładania, a potem przyniesienia do domu drewna. Ale staram się to traktować jako formę aktywnego relaksu.

Stanisław Stromiłło: Instalując ogrzewanie kominkowe, liczyłem na oszczędności. Mam układ ze swobodnym przepływem powietrza, które jest rozprowadzane do 4 pomieszczeń o łącznej powierzchni około 150 m². Podczas nieobecności domowników kominek pracuje ze zredukowaną mocą, w celu podtrzymania temperatury. W czasie przejściowego ochłodzenia nie muszę włączać centralnego ogrzewania. Do ogrzewania kominkowego trzeba wybrać wkład kominkowy dobrej jakości, o dobrych parametrach grzewczych.

Autor: FONDIS-KFD

Ile kosztuje ogrzewanie kominkowe małego domu?

Aby lepiej zilustrować ekonomiczne zalety systemów DGP, przedstawiamy kalkulację wraz z rocznymi kosztami eksploatacji.
Koszty systemu oraz eksploatacji zostały policzone dla niewielkiego domu jednorodzinnego o następujących parametrach:
- powierzchni całkowitej - około 120 m²,
- kubaturze - około 324 m³ (średnia wysokość pomieszczeń 2,7 m),
- zapotrzebowaniu na ciepło - 40 W/m³, czyli około 13 kW dla całego domu (przy temperaturze obliczeniowej zewnętrznej -20°C).
Sezon grzewczy trwa 6 miesięcy, ale w tym okresie niewiele jest dni z temperaturą zewnętrzną -20°C. Można przyjąć, że 6 miesięcy z temperaturą od -20°C do 0°C odpowiada energetycznie 3 miesiącom (czyli 2160 godzinom) z temperaturą -20°C, kiedy zapotrzebowanie na ciepło jest maksymalne i wynosi 13 kW.
Do ogrzania domu o powierzchni 120 m² potrzebny jest wkład kominkowy o średniej mocy, przystosowany do pracy ciągłej (kategoria C). Wymagania te spełnia na przykład wkład typu FONDIS F6ECO o mocy nominalnej 11 kW, maksymalnej - 16,5 kW i sprawności 72%. Obieg powietrza odbywa się grawitacyjnie i stopniowany jest za pomocą kratek regulowanych, umieszczonych w każdym pomieszczeniu. System jest zupełnie niezależny od zewnętrznych źródeł energii i bardzo prosty.

Zalety...

Ogrzewanie kominkowe ma liczne zalety:
- łączy walory użytkowe i estetyczne,
- jest niezależne od zewnętrznych dostaw energii,
- awaria części systemu dystrybucji lub jego uszkodzenie nie stanowią zagrożenia i nie unieruchamiają całego systemu,
- produkty spalania drewna są znacznie mniej szkodliwe od produktów spalania węgla czy gazu, i oczywiście od produktów ubocznych elektrowni atomowych,
i - rzecz bardzo ważna:
- jego eksploatacja jest tania.

... i wady ogrzewania kominkowego

Jeszcze nie wymyślono takiego systemu ogrzewania, o którym można by powiedzieć,
że nie ma żadnych wad. Podobnie jest z systemem DGP.
- Jeśli ogrzewanie kominkowe ma być jedynym źródłem ciepła w domu, nadaje się dla osób, które prowadzą w miarę regularny tryb życia. Już kilkunastogodzinna nieobecność w domu spowoduje wygaśnięcie płomienia w kominku, a kilkudniowa (wystarcza mroźny weekend) doprowadzi do poważnego wychłodzenia domu.
- Wkład kominkowy dobrej firmy kosztuje tyle, co kocioł dwufunkcyjny, ale w przeciwieństwie do niego nie ogrzewa wody. Jeśli wybierzemy ogrzewanie kominkowe, musimy jeszcze w jakiś sposób rozwiązać problem przygotowania ciepłej wody.
- Ogrzewania kominkowego nie da się regulować automatycznie zależnie od warunków zewnętrznych. Można ograniczyć albo zwiększyć ilość ciepłego powietrza napływającego do pomieszczenia - przymykając lub otwierając kratki wentylacyjne jak zawór przy grzejniku.