Koza, kominek a może piec. Co wybrać, aby skutecznie ogrzewać dom drewnem?

Ten wpis jest efektem internetowej dyskusji wywołanej moją reakcją na reklamowy wpis zduna wykonującego „współczesne piece” akumulacyjne (palenisko odlewane, i cegła jako masa akumulacyjna) a dyskredytującego kozy, kominki itp.

Wiadomo, każda myszka swój ogonek chwali, ale ponieważ panowie zduni (a było ich trzech) używali argumentów „bajki”, „fizyki nie zmienisz” „piec ogrzeje cały dom”, przypomniała mi się nieśmiertelna „Elektroda”, postanowiłem zgłębić temat. I efektem moich poszukiwań, rozmów, przemyśleń podzielić się na blogu. Ponownie, ponieważ nie lubię twierdzeń bez dowodu, nie zabraknie liczb i obliczeń. Cierpliwości.

Jak to z tą fizyką i chemią bywało? Kto chodził do szkoły ten wie, spalanie to reakcja fizykochemiczna pomiędzy paliwem a utleniaczem z wydzieleniem ciepła i światła. Pojawia się jeszcze wzór na wartość opałową drewna, który sobie darujemy i podamy wynik (średni) – 15,6 MJ/kg czyli 4,4 KWh/kg. Pozostaje nam jeszcze przypomnieć sobie pojęcie sprawności czyli zdolności (wyrażanej w procentach) do wykorzystania energii pochodzącej z drewna do ogrzewania.

W czym spalać drewno w naszym domu? Generalnie dzisiaj mamy do wyboru kilka pomysłów na spalanie drewna:

• kominek (z płaszczem wodnym lub nie, ale z zamykanym paleniskiem) – sprawność do 85%,
• kozę (piec wolnostojący z żeliwa lub stali) – sprawność do 81 %,
• piec akumulacyjny z kafli lub innego materiału dobrze trzymającego ciepło – sprawność od 20-85%,,
• kocioł zgazowujący drewno sprawność do 90%.

Gdybyśmy mieli zatem wybierać kierując się jedynie sprawnością, to wygrywa kocioł zgazowujący drewno. Najskuteczniej zamienia on energię z drewna w ciepło. Ze 100 KWh (22, 72 kg) drewna uzyskamy 90 KWh energii cieplnej.

Dlaczego zatem panowie zduni, pomijając kwestię, że z tego żyją, wynoszą pod niebiosa piec akumulacyjny?

Ano dlatego, że patrzą na jego dwie pozytywne cechy: zdolność do stałopalności (czyli długiego spalania – raz załadujesz pali się przez kilka ładnych godzin, albo jak twierdzi zdun – kilkanaście), oraz oddawania ciepła jeszcze długo po wygaśnięciu paleniska (na zdjęciu – piec miał temperaturę 46 st. C, w 18 godzin po pełnym załadunku i podłożeniu ognia).

Czy są to cechy najważniejsze i decydujące, na tyle że trzeba wyrzucić na śmietnik kozy, kominki, piece zgazowujące?

Oczywiście nie, ponieważ piec akumulacyjny wykazuje również wady. Po pierwsze – nie ma róży bez kolców. wysoką zdolność do akumulacji osiągamy kosztem równie wysokiej bezwładności cieplnej. Tak, piec długo oddaje ciepło, ale i długo się nagrzewa. Czy to dobrze, czy źle? To zależy. W dyskusji zostałem przez jednego ze zdunów nazwany „korposzczurem”. Wiecie dlaczego? Ponieważ w przeciwieństwie do naszych babć-emerytek, których główną rolą było podtrzymywać domowe ognisko w kaflowej kuchni, chodzę do pracy. Wracam z biura po blisko 10 godzinach od wyjścia. I chcę czuć ciepło od razu. Podobnie, gdy wstanę w mroźny poranek. W piecu kaflowym/glinianym/ceglanym to niemożliwe. Dlaczego? Ponieważ piec nagrzewa się długo. Jak długo? Tym dłużej, im większa jest jego masa. A tę współczesny zdun tworzy ogromną. Słyszałem o piecach ważących kilka ton, ale taki jak na filmie nie przekraczał raczej 2 ton. Wiecie ile czasu trzeba aby spalając 4 kg drewna/h podgrzać tonę gliny o 20-30 st. C. Zapewniam Was, że sporo. Kilka godzin. W tym czasie macie zimno. Zmniejszając masę akumulacyjną musimy rozpalać częściej. Podobno są piece, w którym palimy krótko (kilka godzin) a intensywnie. Tu znowu rozbijamy się jednak o fizykę – takie źródło szybciej stygnie.

Zduńska bajka. Jeden ze zdunów umieścił w internecie film obrazujący funkcjonowanie „nowoczesnego kaflaka”, którego zbudował dla siebie w nowym domu. Widać na filmie, że to po prostu stały żeliwny/stalowy wkład obudowany ceramiką. Dość duży o wymiarach 45 x 60 x 50 cm. Mieści się w nim ca. 0,135 mp czyli ok. 0,1 m3. W trakcie trwania filmu wkład był załadowany w połowie (0,05m3). Oznacza to (bo znamy przelicznik kg/m3 i na stojaki widzimy brzozę) ok.32 kg drewna. Narrator – sam zdun – opowiada, że taka ilość wystarczy do ogrzania 140 m2 domu, ponieważ wszystko steruje się automatycznie. Drugie rozpalenie potrzebne jest podobno dopiero przy -9 st. C. Przez rok piec zużywa 6 m3 drewna, a utrzymuje temperaturę pokoju, w którym stoi na poziomie 24-25 st. C, a najdalszego pokoju (w domu 140 m2 świeżo wybudowanym) ok. 19 st. C. Nie ma mowy o żadnej wężownicy, grzejnikach, więc zakładam sam piec.

Jeśli znamy podstawy fizyki, jesteśmy w stanie zweryfikować oświadczeniem takie bajki. Zacznijmy od drewna. Jeżeli piec pochłania ledwo 30 kg drewna dziennie, wtedy przez sezon grzewczy (180 dni, nie wiemy gdzie dom stoi), będzie to 30 kg x 180 dni = 5.400 kg, a to oznacza 8,3 m3. Suma już się zgadza się, ale kto grzał dom, ten wie, że w zimnym listopadzie potrzebujemy 40% energii zużytej w styczniu. No i strzał w 10. Film został opublikowany w połowie listopada, więc nakręcono go nawet kilka dni wcześniej. Sprawdziłem dane historyczne – przy temperaturze kilka stopni powyżej zera. Skoro wtedy mamy 30 kg, to w styczniu lutym, będzie ich 75 kg dziennie. Czyli już nie 8,3 m3 a pewnie 10-12 m3 brzozy. Pierwsza bajeczka zdemaskowana.

Idziemy dalej. Dom 140 m3 powinien wg norm WT14 zużywać 120 KWh/m2/rok. Dom o powierzchni 140 m2 = 16.800 KWh. Jeżeli brzoza ma 650 kg/m3 i 4,4 KWh/kg podstawiamy do wzoru:

4.4 KWh/kg x 650 kg/m3 = 2860 KWh/m3

10m3 x 2860 KWh/m3 = 28600 KWh.

A zatem nie 16.800 KWh/rok jak chce norma a 28600 KWh/rok. O czym to świadczy? Prawdopodobnie o dwóch rzeczach jednocześnie. Najpierw o tym, że jeśli prawdę mówi pan zdun, opisując temperaturę w domu (średnia 22 st. C) , to prawdopodobnie zużywa o 20% więcej niż norma, bo ta jest liczona dla 20 st. C. Czyli dodajmy jeszcze 20% do 16800 kWh i mamy 20160 KWh/rok. Gdzie nam się podziało 8440 KWh? Ano tu cię bratku mamy. Słyszę opowieści zdunów, jak to piec doskonale sterowany (wiadomo, Panie, elektronika), sprawność bliska 90%, czyli lepiej niż moja koza (i budował dla siebie, czyli najlepiej jak potrafił). Tymczasem rzeczywistość skrzeczy. Jeżeli w komin uleciało 8440 KWh z 28600 KWh, sprawność wynosi ….71%. Nie tragicznie, ale i nie fantastycznie.

Przeliczmy jeszcze raz inną metodą dla kominka. Zgodnie z tym przewodnikiem http://tartakbiele.pl/z-zycia-tartaku/drewno-ogrzanie-domu/ domy wybudowane po 2010 r. potrzebują 9-11 kg drewna/rok/m3. W konsekwencji 140 m2 powierzchni x 3 m wysokości = 420 m3 x 10 kg/m3 – 4200 kg drewna czyli 6,5 m3. Tu wychodzi nam ponownie (przynajmniej teoretycznie) wyższość kominka. W przeciwieństwie do zduna, pan z tartaku nie miał interesu kłamać, bo chciałby sprzedać drewna jak najwięcej. Niemniej jednak opowieść o 6m3 w przypadku pieca, możemy włożyć między bajki.

Skupmy się na temperaturze. Opowieść, że piec kaflowy ogrzeje przy -6 st. C, 140 m2, czyli ok. 5 pokoi (albo 4 bardzo duże) plus pewnie 2 łazienki do temperatury 19 st. C, przez 24 h, przenosząc energię przez zamknięte przegrody murowane (minimum dwie) na odległość 8m, gdy temperatura powierzchni kafli wynosi 45 st. C (to już zaczerpnąłem z mojej dyskusji ze zdunami) – brzmi kompletnie nierealnie. Tu nawet nie trzeba żadnych obliczeń. Wystarczy popatrzeć na to jak projektowane są instalacje c.o. – w każdym pokoju przypada emiter lub dwa, a nie jeden choć największy na środku budynku. Zresztą, znowu fizyka. Jeżeli spalimy na dobę 132 KWh (30 kg drewna x 4,4 KWh/kg jak twierdzi nasz zdun ) i założymy równą emisję (co prawdą nie jest, ale przyjmijmy, bo dajemy wartość średnią) przez 24 h i sprawność 71% mamy ca. 4 KWh mocy emitera. Przy sprawności 85% ledwie 4,6 KWh. Teraz znowu odwołam się do Waszego doświadczenia. Czy sądzicie, że przy – 7 st. C, usytuowany punktowo w salonie, na środku budynku, grzejnik elektryczny o mocy 4,6 KWh (ten ma sprawność 100%) jest w stanie ogrzać dom 140 m2 o minimum 8 przecież zamkniętych pomieszczeniach (wiatrołap, przedpokój, wc, łazienka, salon z aneksem+ 3 sypialnie – kto trzyma otwarte drzwi do wiatrołapu lub klozetu), nawet gdy są na jednym poziomie? Przecież to wierutne brednie. Zrobiłem eksperyment – postawiłem u syna w mieszkaniu przy -7 st. C (nie 420 m3 lecz 176 m3 kubatury, 3 pokoje + łazienka, i nie 12 x 12 lecz 7×12) na środku – grzejnik o mocy 2 KWh (żeby zachować proporcje 420 ma się tak do 176 jak 4,6 do 1,93) stale włączony przez 12 h przy wyłączonych innych źródłach energii i zbadałem termometrem temperaturę w łazience (zamknięte drzwi odległość od grzejnika 4 m) oraz skrajnych punktach mieszkania. Wiecie co mi wyszło? Po kątach +15 st.C, w łazience +16 st. C, w sąsiedztwie grzejnika +24 st. C. Potem poprosiłem brata (ma dom z 2009 r. o powierzchni 170 m2 na dwóch kondygnacjach) żeby zostawił włączony stale trzy grzejniki 6 KWh w centralnym pomieszczeniu. Wyniki były podobne – na skraju 15-16 st. C, w centrum +24 st.C. Z opowieści zduna tylko jedno się zgadzało – temperatura przy piecu.

Dlaczego taka historia? Stary adwokat zapytałby „Qui prodest? – Komu to służy?”. Z pewnością zdunowi. Za postawienie pieca (materiał + robocizna) liczy sobie 32 tys. zł. Za samą robociznę (24 dniówki) 20 tys. zł. Tynkowanie gliną (bez materiału) m2 wycenia na 200 zł. Nieźle. Poczytałem, popytałem ile trwa tynkowanie m2 gliną. Wiecie ile? Pół godziny. To stawka lekarska (stąd napisałem Wam – porzućcie myśl o medycynie, idźcie w rzemiosło). Żarty, żartami, ale to są ceny horrendalne i bazujące na modzie. Źródło energii, niezbyt skomplikowane przyznacie, w porównaniu do pompy ciepła o mocy 10 KWh kosztuje 32 tys. zł, dobrą powietrzną japońską kupicie z montażem za 25 tys. zł (i jeszcze dostaniecie 30% zwrotu, jeśli nie zarabiacie za dużo). Piec na drewno i ekogroszek SAS-a, o którym pisałem w komentarzach (moc 30 KW) kosztował kumpla (po rabatach niecałe 10 tys. zł). Jaki jest sens budowania wielkiego pieca kaflowego za trzykrotność tej ceny – nie wiem. Zwłaszcza wobec uchwał smogowych (musiałby spełniać wymogi 5-tej klasy) za rok będzie nielegalny). Dlatego każdy zdun zapytany o certyfikat nabiera wody w usta.