Samotové cihly do krbu: Výpočet a zásady správného návrhu

Zatímco v nově budovaných a rekonstruovaných objektech se stále častěji setkáváme s dynamicky regulovatelnými zdroji tepla, akumulační kachlová kamna se začínají rovněž prosazovat. Kachlová kamna mají ale stále co nabídnout designem počínaje a užitnou hodnotou konče. Vhodně navržená akumulační kachlová kamna jsou vhodná i do nízkoenergetických domů a mohou sloužit i jako primární zdroj tepla pro vytápění domu a jejich účinnost je velmi vysoká. Se zpřísňujícími se požadavky na výstavbu rostou i požadavky na hledání vhodných zdrojů tepla pro objekty s nízkou tepelnou potřebou (nízkoenergetické domy). U takových objektů je nepraktické použít klasická konvekční kamna či krbovou vložku, protože jejich výkon předávaný prostoru přes zasklení je obvykle vyšší než potřeba místnosti, ve které jsou kamna či krbová vložka umístěna. Jednou z možností je využití kachlových kamen jako zdroje pro akumulační systém vytápění. Tento článek si dává za úkol osvětlit některé pojmy a zásady správného návrhu kachlových akumulačních kamen a popisuje postup při návrhu kamen dle normy ČSN EN 15544:2013: Individuálně stavěná kachlová kamna/omítnutá kamna - Dimenzování. Kamna a krby ze šamotu jsou osvědčenou klasikou. Díky svým akumulačním schopnostem dokáží vytopit i velký dům. Sálavé teplo šamotových kamen si nezadá s úrovní současných moderních topidel.

Co je šamot a proč se používá v krbech a kamnech?

Šamot je žáruvzdorná hmota, která se používá pro vyzdívky kamen, krbů nebo pecí. Jedná se o materiál, který dokáže odolávat vysokému žáru až 1 650 °C. Odborníci a zkušení kamnáři říkají, že poznat pravý šamot není pro laika jednoduché. Pravý šamot je typický svojí šedobílou barvou, někdy je více bílý, jindy šedý nebo zbarvený až do černa. Šamot je tradiční materiál, ale i přes moderní technologie má při vytápění stále své místo. Šamotové cihly velmi dobře akumulují teplo a vytápí prostor sálavým teplem. Šamot se skládá převážně z oxidu křemičitého, dále z oxidu hlinitého a dalších příměsí, jako je vápník, hořčík, titan nebo železo. Díky svému složení má šamot jedinečnou schopnost akumulovat a vydávat sálavé teplo. Na trhu najdete šamotové cihly nebo také šamotové desky, které se slouží k vyzdívce topného prostoru v krbových kamnech.

Šamotové cihly se dnes používají v šamotových kamnech, krbech i pecích. Oblíbené jsou zejména šamotové cihly do krbu, které mají šamotovou krbovou vložku. Spojují výhody šamotových kamen a krbů. Krbová vložka je vyzděná šamotovými cihlami nebo deskami, což umožňuje spalovat dřevo při vyšších teplotách, takže vzniká mnohem menší množství popela, zvyšuje se účinnost krbu a prodlužuje se jeho životnost. Pro šamotové krby je také charakteristická vysoká účinnost, která se pohybuje kolem 90 %. Šamotové cihly do krbu také dokážou pojmout větší množství tepla než krby a kamna z jiných materiálů a toto teplo potom sálají do prostoru i po vyhasnutí ohně. Šamot použitý v krbech, kamnech nebo pecích umožňuje vytápění prostoru sálavým teplem - to zvyšuje pocit komfortu a tepelné pohody. Šamotové krby jsou navíc efektivní a úsporné. Když jsou krbová kamna nebo krbové vložky vyzděny šamotovými cihlami/deskami, je možno spalovat dřevo při vyšších teplotách, což zmenšuje množství popela a zvyšuje se účinnost krbových kamen. K nevýhodám šamotových cihel patří vyšší pořizovací náklady a vyšší hmotnost krbů a kamen.

Typy šamotových cihel a jejich vlastnosti

Šamotové cihly patří mezi speciální cihly určené do míst, kde běžná pálená cihla nestačí. Používají se v krbech, kamnech, pecích, topeništích a dalších konstrukcích vystavených vysokým teplotám. Jejich hlavní výhodou je žáruvzdornost, schopnost akumulovat teplo a odolnost vůči prudkým změnám teplot. Šamotová cihla není běžná stavební cihla. Do krbu, pece nebo topeniště používejte jen materiál pro vysoké teploty a vhodnou žáruvzdornou maltu.

ShA-8 a ShA-5 jsou dvě nejčastěji používané varianty šamotových cihel. Získávají se spalováním se značnou zahřívanou jílovitou směsí určitého tvaru. Pro výrobu produktu pomocí kombinace kaolinitu s jinými minerály. Tato technologie předpokládá, že v konečném složení by mělo být určité množství oxidů hliníku a křemíku. Výběr složení žáruvzdorné cihly, technologové se naučili ovlivnit nejen jeho tepelný odpor. Rozdíly v chemickém složení způsobují rozdíl v hustotě (měrné hmotnosti). Šamotové desky RATH EASYSPLIT OHS-p jsou po vypálení rovné a přesné. Jsou vysoce odolné proti tepelným šokům do maximálních teplot až 1200 °C. Jsou určeny pro zdění topenišť, akumulačních tahů, sporáků, pecí, grilů a udíren. Ideální také pro zdění akumulačních plášťů krbů a kamen. Složení šamotu je předurčeno pro akumulaci velkého objemu tepelné energie.

Čtěte také: aktuální nabídka šamotových cihel v Blansku

Šamotové a korundové cihly jsou dva základní materiály používané v konstrukci pece, kotle nebo jiných zařízení, která vyžadují vysokou odolnost vůči teplu. Šamotové cihly jsou vyráběny ze šamotové hlíny a mají vysokou odolnost vůči teplotám. Tento materiál obsahuje hořčík, což mu dodává výbornou odolnost vůči chemikáliím a vysokým teplotám a zároveň zaručuje, že cihly vydrží v extrémních podmínkách. Na rozdíl od šamotových cihel jsou korundové cihly vyrobeny z korundu, což je materiál s vysokým obsahem oxidu hlinitého. Jsou extrémně odolné vůči teplotám a opotřebení a jsou schopné odolat mnohem vyšším teplotám než šamotové cihly. Rozdíl mezi šamotovými a korundovými cihlami spočívá především v jejich odolnosti vůči teplotám a prostředí, ve kterém jsou využívány. Ve všeobecnosti jsou šamotové cihly využívány v aplikacích, kde jsou vyžadovány vysoké teploty, ale ne na extrémní úrovni. Oba tyto materiály mají své místo v průmyslových aplikacích. Výběr mezi šamotovými a korundovými cihlami závisí na specifických požadavcích aplikace, teplotních podmínkách a potřebách ohnivzdornosti v daném prostředí. Šamotové cihly jsou často využívány v průmyslových pecích pro zpracování kovů, v kotlech nebo v ocelářském průmyslu, kde teploty sice dosahují vysokých hodnot, ale ne nutně extrémních. Korundové cihly jsou pak využívány v extrémně teplých prostředích, jako jsou hutní pece nebo průmyslové pece, kde jsou vyžadovány extrémní teploty a odolnost vůči opotřebení.

Při stavbě krbu nebo pece nestačí vybrat správnou cihlu podle rozměru. Důležitý je i návrh konstrukce, dilatace, napojení kouřovodu, bezpečné vzdálenosti od hořlavých materiálů a správný typ pojiva. U topných zařízení se proto vyplatí postupovat podle projektu nebo doporučení odborníka. Chyba v detailu může znamenat praskání, špatný tah nebo bezpečnostní riziko.

Výpočet a dimenzování šamotových cihel pro krb nebo kamna

Začátkem každého návrhu je kvantifikace potřeby tepla objektu. Postupů výpočtu tepelné ztráty je více. Kamnáři využívají základní kamnářský výpočet dle normy ČSN 734231, který je přibližný a vychází z empiricky zjištěných konstant a objemu vzduchu v řešené místnosti. Přesnějším, ale podstatně složitějším způsobem je výpočet tepelných ztrát dle normy ČSN EN 12831. Pro nízkoenergetické budovy, ve kterých hrozí přehřívání, je třeba provést přesný výpočet. Navržená kamna je potom třeba navrhnout tak, aby jmenovitý tepelný výkon kamen byl větší nebo roven výsledné ztrátě místnosti. Je důležité připomenout, že není rozumné navrhovat mnohem větší výkon, než je potřeba místnosti. Zkracováním periody mezi jednotlivými přiloženími můžeme dosáhnout výrazně vyššího výkonu, než na jaký jsou kamna deklarována. Přičemž z hlediska účinnosti spalování je nutné zachovat stanovenou dávku paliva.

Výkon kamen závisí především na dávce paliva, kterou je možné do kamen přiložit. V běžné kamnářské praxi se pro zákazníka zpracovávají návrhy především tvaru obestavby. Tepelně-technické výpočty se tvoří většinou rutinně a kamnář je nezveřejňuje, jen je archivuje pro případnou reklamaci, dokladování nebo servisní činnost. Dimenzování, tedy návrh akumulačního pláště (teplosměnných ploch) a tepelně-technické výpočty návrhu topeniště a keramických tahů, popř. výměníku spolu souvisí a vzájemně se ovlivňují. Nelze navrhovat kamna bez základní představy o velikosti a vnějším tvaru, jen se znalostí tepelných ztrát v místnosti a naopak. Po předběžném odsouhlasení základních parametrů se zákazníkem se přistupuje k tepelně technickému dimenzování kamen. Nejčastěji se užívá zkrácený, zjednodušený výpočet, nelze jej však pro současnou praxi doporučit, protože nedokáže přesně vypočítat a navrhnout jednotlivé podmínky pro správné provozování kamen. Výpočet sleduje pouze úbytek teploty v akumulačním tahu a komínu přičemž se vychází z teploty dosažené v topeništi ve vztahu k maximální dávce dřeva, tedy i výkonu topeniště. Dále je známa tzv. metoda délky tahu, metoda 1:16, metoda 1:1:1, metoda komínové ztráty, apod. (metoda 1:16 - 1 m2 plochy kamen je schopen vytopit 16 až 20 m3; metoda 1:1:1 - 1 m2 plochy kamen na 1 m tahu na 1 kW; metoda délky tahu - délka tahu je stejná jako úhlopříčka místnosti). Kompletní výpočet, který vychází z normativních výpočtů (v ČR to je od srpna 2013 nová norma ČSN EN 15544), je náročný na výpočet, ale lze si ho usnadnit pomocí tzv. „Přepočtového programu od Svazu rakouských kamnářů“, kdy si kamnář návrh nechá posoudit, popř. vyladit za určitý poplatek. Platnou licenci má v současné době na území naší republiky omezený počet firem, jelikož licence na jeden kalendářní rok stojí v přepočtu kolem 30 000 Kč. Tyto firmy poté nabízejí jiným subjektům přepočty návrhů. Program garantuje min. Podrobný výpočet dle normy ČSN EN 15544 je popsán v následující části.

Klíčové parametry pro dimenzování

Vnitřní plocha spalovacího prostoru je součtem všech ploch, ohraničujících spalovací komoru (stěny, dno, strop, dvířka a plocha výstupu spalin z komory). Délka spalinového tahu je u akumulačních kamen důležitá, protože především tam dochází k ochlazení spalin a akumulaci tepla do hmoty, obklopující tah. Je důležité zachovat dostatečné předání tepla akumulační hmotě, a také dostatečný tah pro odvod spalin. Jelikož je spalinový tah u kachlových kamen zpravidla geometricky složitý, je třeba pamatovat na dostatečné množství čisticích otvorů (dvířek nebo koleček - čisticí otvory ve spalinovém tahu).

Čtěte také: Informace o šamotových cihlách

Stanovení přebytku vzduchu

Spalování v zařízeních s ručním přikládáním nikdy neprobíhá rovnoměrně. Následující výpočty lze řešit více způsoby dle toho, zda zanedbáváme nebo zohledňujeme vliv teploty a nadmořské výšky. Jedná se o množství vzduchu, které musíme do topeniště přivést, abychom zajistili optimální hoření. Výpočet je obdobný jako u objemového průtoku spalovacího vzduchu, ale součinitel je dán teoretickým množstvím spalin. Ke každému objemovému průtoku (spalovacího vzduchu i spalin) je třeba dopočíst příslušné hustoty. Rozdíl hustot přiváděného vzduchu a spalin nám určuje tzv. statický tah.

Rychlost proudění spalin

Pro výpočty teplotního chování jsou důležité některé základní předpoklady. Pro účinnost kachlových kamen je nejdůležitější ochlazení spalin podél akumulačního tahu. Na základě námi zvoleného systému navrhneme dostatečnou délku tahu. U kachlových kamen je důležité, aby byla rychlost proudění spalin relativně nízká. Z podmínky rychlosti jsme schopni navrhnout optimální průřez, potažmo rozměry tahu. Pro výpočet potřebujeme znát dynamický tlak, součinitel tření a hydraulický průměr akumulačního tahu. kf- drsnost povrchu [m].

Tlaková ztráta a komínový tah

Největší tlakovou ztrátou v kachlových kamnech je ztráta vlivem změny směru neboli místními odpory. Tlaková podmínka stanoví, že celkové tlakové ztráty musí být nižší než komínový tah. Jedná se o nejdůležitější podmínku, neboť má přímý vliv na bezpečnost, protože při nedostatečném tahu může dojít k unikání spalin do místnosti. Při nesplnění této podmínky je třeba upravit geometrii nebo materiál tahu tak, aby se ztráty snížily či zvýšily na požadovanou úroveň. Jakmile víme, kolik odboček nám vytvoří přiměřenou tlakovou ztrátu, nastává chvíle, kdy přijde na řadu kamnářova zkušenost a schopnost seskládat tyto odbočky a správnou délku do tvaru, který je pro nás zajímavý (kamna s lavicí či ležením, atd.).

Doba akumulace a tloušťka materiálu

V závislosti na požadované době akumulace je třeba zvolit vhodnou mocnost akumulačního materiálu - v případě kachlových kamen se jedná především o tloušťku stěny šamotového akumulačního tahu. Pro různé doby akumulace jsou empiricky zjištěné optimální tloušťky stěn uvedeny v tabulkách.

Pokud budou splněny všechny podmínky (jak hlavní 3 podmínky dle kapitoly 3.9, tak dílčí podmínky na minimální rozměry komory dle kapitoly 3.2 a rychlost proudění spalin dle kapitoly 3.8.2), mohou se kachlová kamna považovat za správně navržená a pravděpodobně i emise znečišťujících látek budou na nízké úrovni. V této fázi návrhu se můžeme zabývat pohledovým provedením kamen s ohledem na konstrukční a funkční požadavky.

Čtěte také: přehled šamotových vložek

Doporučení pro výběr a použití šamotových cihel

Z výše zmíněných výpočtů je patrné, že správný návrh a stavba kachlových kamen není snadná věc a je lepší ji přenechat odborníkům. Akumulační schopnost je jedním z důležitých parametrů při výběru kamen. Aby krbová kamna mohla vydávat teplo co nejdéle po vyhasnutí plamene, musí být tomu přizpůsobený materiál, ze kterého kamna jsou.

Kamnáři staví skutečně ekologická kachlová kamna. Obliba kachlových kamen stoupá. Těžko říci, zda je příčinou vysoká cena energií, touha mít doma ekologický zdroj vytápění nebo možná obojí. Povědomí uživatelů se však velmi liší v tom, jak mají být kachlová kamna správně navržena a provozována. Dokládá to mimo jiné fakt, že se mezi laiky velice často pletou pojmy i znalosti toho, co lze od kterého typu kamen očekávat. Pokud tento článek nezůstane osamocen, je možné postupně vyrovnat dluh, který u nás v ČR vůči kachlovým kamnům máme. Nejde o to sdělovat laické veřejnosti, jak postupovat při amatérské stavbě. Amatérské pokusy nejsou výjimkou a jako kamnáři můžeme dlouze vyprávět o tom, s jakými výtvory se lze setkat. A tím nemyslím design kamen, ten nechme stranou. Mám na mysli výtvory z hlediska funkce a bezpečnosti. Na toto téma by mohli volně navázat soudní znalci z oboru, avšak mnohem smutnějšími historkami. Nakonec vzhledem ke schválení zákona č. 406 budou již od 1. 1. 2015 ležet veškeré neodborné stavby mimo zákon. Článek o zásadách navrhování kamen je tak určitou potřebnou osvětou, aby se v naší společnosti přestala kachlová kamna vnímat jako zdroj tepla pro příležitostné topení v chalupách, nýbrž jako plnohodnotné, ekologické topidlo, jehož konstrukce je dnes již postavena na zcela vědeckých základech a které je vhodné i do moderních nízkoenergetických domů.

Kamna mají spoustu výhod, ale také nevýhod. Mezi výhody patří především vysoká účinnost (nad 78 %) a relativně nízký vývin emisí ze spalování v porovnání se samostatnými krbovými vložkami (především TZL neboli prach). Vysoká účinnost je zde dána snížením komínové ztráty (ochlazení spalin) na nezbytné minimum za pomoci spalinového tahu z akumulačního materiálu. Na závěr lze jen dodat, že kachlová kamna jsou nejen efektivní, ale je možné je pohledově a materiálově přizpůsobit jakémukoliv interiéru. Pokud krby a kamna mají vnější plášť ze šamotu, sálají teplo do prostoru z velké plochy. To dává pocit dobře vytápěné místnosti a tepelné pohody. Abyste mohli vlastnosti šamotu při vytápění domu využít na maximum, je třeba dodržet technologické postupy.

Příklady použití a výpočtu spotřeby

Stavební materiály by měly být používány pouze s přísným ohledem na zatížení vytvořené na základu. Proto by měla být pečlivě sledována hmotnost šamotových cihel. Takže, 1 ks. Šamotové cihly kategorie ShA-5 váží 3,4 kg. Současně jsou jeho lineární rozměry přísně předepsány ve státních normách a činí 230x114x65 mm. GOST 390-96 také předepisuje hmotnost cihel položených na 1 paletě. Může se pohybovat od 1350 do 1600 kg. To znamená pokládku 385-400 ks hotových výrobků. Hmotnost jedné krychle. m žáruvzdorných cihel se pohybuje od 1745 do 2050 kg. Bez ohledu na celkovou gravitaci v 1 cu. Při výběru šamotové cihly není třeba spočítat hmotnost produktů pomocí složitých vzorců. Stačí znát specifickou technickou značku hotového výrobku. Lehké cihly kategorie SB 5 by tedy měly vážit 3,5 kg. Používá se k dokončení sporáku, grilování, ohniště a grilování. Kategorie Chamotte SHA 5 má hmotnost 3,4 kg. Bloky ША 5 a ШБ 5 musí mít stejnou velikost - 230х114х65 mm. Bloky ШA 6, určené pro pokládání topných a topných zařízení, se vyrábějí také podle standardních rozměrů - 230х114х40 mm. Současně je hmotnost takového produktu 3,4 kg. Nejtěžší produkty jsou Sha 8.

Nechte si naplánovat stavbu pece o výšce 2400 mm (se základnou 24 cihel). Každá řada má výšku 70 mm a 300 mm se odečte od plánované výšky pro „řezání“. Celkem zbývá 30 řádků zdiva, a po vynásobení 2/3 (obvyklý podíl na stavbě "holandského") bude mít pouze 20 řádků. Výsledkem je 480 cihel (plus 50 pro řezání). Pokud si objednáte šamotové cihly SHB-5 rovné, pak 1 paleta bude obsahovat 385 bloků o celkové hmotnosti 1309 kg. Celková poptávka v tomto případě je 530 cihel s celkovou hmotností 1802 kg. Lze uzavřít: je nutné použít 1,37 palet stavebních bloků. Při objednávce přímého šamotu ShB-8 spadne do 1 palety 297 bloků o celkové hmotnosti 1188 kg. Závažnost jednoho přípravku bude 4 kg. Tak 530 kusů bude vážit 2120 kg.

Spojování šamotových cihel

Přeji pěkný den, měl bych na Vás odborný dotaz. Lze lepit šamotové cihly ( 250x12.5x6.5)na beton. Stavím venkovní krb kde prozatím mám dno s červených cihel na L profilech a na ně bych chtěl aplikovat cca 4cm betonového potěru 30 mpa s kari sítí jako takovou nosnou vrstvu a na ten beton bych přilepil šamotky. Potřeboval bych vědět zdali nebude beton přes šamotky nějak negativně reagovat na teplo. Děkuji moc za odpověď. Betonový potěr z klasického cementu není příliš vhodný, neodolá vysokým teplotám a dojde dříve či později k destrukci. S velkou pravděpodobností ho ani neochrání šamotová cihla. Pro tyto účely doporučujeme použít žárobeton Rath carath. Následně můžete na tento potěr přilepit šamotové cihly či desky pomocí žárovzdorné malty Rath.

tags: #samotové #cihly #do #krbu #výpočet

Oblíbené příspěvky:

• Dřevěný most v Německu
• Vydejte se na noční cestu časem na zámku Žleby.
• Vlastnosti OSB desek na balkon
• Průvodce tepelně izolační podložkou pod piano
• Návod: Postup pokládky chodníku z vymývané dlažby