Vytápějte svůj dům či byt sáláním tepla

Sálání (nebo též vyzařování, radiace) je fyzikální proces, při kterém látka emituje do prostoru energii v podobě elektromagnetického záření. Na rozdíl od přenosu tepla vedením nebo prouděním se teplo může sáláním přenášet i ve vakuu (bez zprostředkování přenosu látkovým prostředím). Energie vyzařovaná sáláním je závislá na teplotě tělesa (množství vyzářené energie), barvě povrchu (nejmenší množství tepla je vyzařováno stříbřitě lesklými povrchy, největší černými, za teplot nad 1000 ^oC je však již pro většinu materiálů tento rozdíl zanedbatelný) a obsahu plochy (energie vyzařovaná sáláním je přímo úměrná obsahu povrchu tělesa, které energii vyzařuje).

A právě se sáláním je v obecném smyslu totožné tepelné záření, tedy vyzařování celého elektromagnetického spektra. Z termodynamického hlediska jde o tepelný přenos při jakékoli vlnové délce. V užším smyslu tak chápeme infračervené záření, nebo záření trochu užšího intervalu vlnových délek 0,7–10 μm. Tyto vlnové délky odpovídají maximům elektromagnetického vyzařování teplých těles a toto záření je našimi smysly pociťované jako teplé. Fakticky pak může mít vzduch ve vytápěném prostoru nižší teplotu, než pociťujeme, načež sáláním není ohříván vzduch, ale veškeré povrchy v interiéru a také naše těla.

Sálání tepla, tedy sálavé teplo působí na blahodárně na lidské tělo i psychiku stejně jako sluneční záření. Sálavé teplo z nových kamen navíc snižuje náklady na vytápění a je šetrnější k životnímu prostředí. Jakmile se při sálání tepla setkají tepelné paprsky s lidským tělem, začnou se jeho molekuly pohybovat rychleji a my tak získáváme větší pocit tepla, než jaké skutečně je. Avšak právě tento fyzikální proces, který je námi neviditelný, má pro naše těla mimořádný význam. Naopak běžná teplovzdušná kamna, ústřední topení s radiátory, elektrické konvektory a krbové vložky nedovedou vytvořit vhodný poměr konvekce a sálání. Konvekce prostě převažuje. Při sálání navíc není vířen prach a je zachována optimální vlhkost vzduchu, prostě se neohřívá prioritně vzduch, ale předměty v dosahu zdroje tepla a teprve od nich se až ohřeje vzduch.

Pro pojmy krb, kamna, kachlová a krbová kamna lze v zásadě vždy použít výraz kamna. Rozdíl mezi krby a kamny je pouze v tom, že krby mívají větší prosklené plochy, větší dvířka a jsou obestavěné. Vedle toho se staví také krby otevřené, tedy s otevřeným ohništěm, ovšem právě tyto krby jsou spíše záležitostí atmosféry a romantiky, účinnost vytápění se u nich pohybuje pouze na 5 až 15%, přičemž mají také vysoké nároky na přiváděný vzduch. Představují navíc i vysoké riziko požáru, případně poškození okolních předmětů od odlétávajících jisker. Proto právě tyto krby vyřaďme z dalších úvah v tomto článku, navíc jsou jejich stavby již opravdu na ústupu. Hovořme tedy dále jen o kamnech.

Kamna rozdělujeme na lehká, středně těžká a těžká, liší se konstrukcí svého pláště, dobou akumulace, rychlostí náběhu, tepelnou setrvačností, povrchovou úpravou a četností přikládání. Lehká kamna vytopí konkrétní prostor relativně rychle, mají však jen omezenou schopnost akumulace tepla a interval přikládání nabízí pouze 1 až 6 hodin. Mají přitom nejteplejší povrch pláště a vydávají malý výkon malou plochou /podobné vlastnosti mají i akumulační krby, u kterých se topná perioda pohybuje okolo 6 hodin). Lehká kamna jsou proto vhodná pouze do rekreačních a krátkodobě využívaných objektů.

Polotěžká kamna jsou určena jako alternativní zdroj tepla k centrálnímu vytápění bytu nebo rodinného domu především v přechodném období, kdy ještě nemá smysl spouštět celý topný systém (jaro, podzim, teplejší období zimy a chladnější léta). Jejich akumulačních schopnost se pohybuje v intervalu přiložení 5 až 12 hodin. Jde o pohotové a na provoz nenáročné alternativní zdroje tepla s chladnějším povrchem než u kamen lehkých, vyšším poměrem sálání a dobou akumulace tepla.

To těžká kamna již dovedou sloužit jako hlavní zdroj vytápění objektu, interval přikládání mají 1 až 2 krát denně a minimální akumulaci 12 hodin. Tyto kamna jsou ideální do trvale obývaných prostor, dokonce bez jiného zdroje tepla.

Systém vytápění nazvaný hypokaust je známý více jak 2000 let a pochází z Řecka (řecké slovo hypokauston znamená vytápění zdola skrz dutinovou konstrukci podlahy). Princip hypokaustu spočívá v rozdělení tepelné energie na větší plochu, díky čemuž je teplo předáváno do prostoru sáláním (teplý vzduch proudí uzavřeným prostorem obestavby kamen, čímž ohřívá jejich vnější plášť). Hypokaustem přitom lze vytápět i sousední přilehlé místnosti s místnosti o patro výše, jelikož jde o uzavřený teplovzdušný systém. Hypokausty dosahují velice dlouhé doby sálání za spotřeby malého množství paliva (až 24 hodin), mají však delší nástup tepla. Dnes jsou hypokausty oblíbené díky novým materiálům, které zlepšují využití tohoto zdroje tepla.

Pokud kamna či krb s uzavíratelným ohništěm dosahují účinnosti od 80% a výše, lze z 1 kg kvalitního palivového dřeva získat až 3,2 kW tepla. Tato topidla přitom lze vybavit vložkami s teplovodním, sálavým a nebo akumulačním výměníkem, jde jen o volbu způsobu předávání tepla. Podle toho volíme vhodný spotřebič a způsob obestavby. Pokud pak chceme opravdu ekonomicky výhodný provoz topidla a využití vyrobené energie na maximum, umístíme za spotřebič sálavý nebo akumulační výměník.

Pasivní domy nemají prakticky žádnou potřebu energie na vytápění, ovšem menší sálavé topidlo nižšího výkonu není od věci ani zde. Oproti tomu nízkoenergetické domy nároky na vytápění mají, i když oproti jiným typům budov výrazně nižší, pokud bychom však vybrali příliš výkonné topidlo a příliš často přikládáme, horko zde opravdu bude. Opět proto vybíráme kamna nižšího výkonu a ten ještě snižujeme prodlužováním doby přikládání, čímž snižujeme spotřebu paliva. U budov s nízkými nároky na energie potřebné k vytápění prostě kamnáři stojí před problémem, co udělat s teplem. Pokud jsme výše uvedli, že výkonná kamna dovedou vyrobit z 1kg dřeva až 3,25 kW tepelné energie a víme, že běžný hlavní obytný prostor domu s nízkými nároky na vytápění vyžaduje maximálně 1 kW tepla, stačí nám spálit pouze cca 0,3 kg dřeva. Ovšem to by představovalo opravdu malou spalovací komoru a ty se nevyrábí (nestaví). Běžné spalovací komory počítají s alespoň 2,5 kg dřeva. Musíme proto u těchto topidel zcela zapomenout na přímotopné zdroje například typu teplovzdušné krbové vložky (při jejich okamžitém výkonu by nás doslova usmažil několika násobek tepla, než vůbec potřebujeme).

Proto je u těchto topidel tlumen okamžitý výkon, přebytek tepelné energie je ukládán a dimenzování všech funkčních částí topidla musí být opravdu precizní. Nezbytná je též minimalizace prosklení, přičemž vyrobené teplo ukládáme do konstrukce kamen, vodního akumulátoru (bojleru, teplo ukládáme do vody, ohřevu užitkové vody) či vytápěním dalších prostor domu (například garáže a technické místnosti). I přesto však stačí v topidle běžného výkonu zatopit jednou denně a využít akumulační schopnosti kamen až 12 či dokonce 24 hodin.

Ve všech případech se kamna individuálně stavěná řídí ČSN 734231 respektive ČSN EN 155 44 a je třeba, aby realizaci vždy prováděl zkušený kamnář.