Według norm austriackich ÖNORM B8301 oraz ÖNORM B8306 do budowy pieców kaflowych dopuszczone są tylko te materiały, które składają się z szamotu lub szamotu odlewniczego (betonu żaroodpornego), o następujących właściwościach:
– gęstość od 1800 do 2300 kg/m3 (aby zastosować większe gęstości trzeba dopasować długość przewodu ciągu);
– odporność na wstrząsy cieplne, co najmniej 25 cykli (cykl to nagrzanie szamotu do 1200°C i schłodzenie zimną wodą);
– ogniotrwałość 28 stożków pirometrycznych Segera, co odpowiada mniej więcej 1700°C.
Przedstawiona norma odzwierciedla wymagania co do materiałów obudowy i wykończenia pieców. Spełnienie tych wymagań gwarantuje odpowiednie magazynowanie i oddawanie ciepła oraz odpowiednią trwałość materiałów. Przedstawionych wymagań należy przestrzegać przy współczesnej budowie pieców kaflowych. Obok zastosowanych materiałów; jest konieczne dla skutecznej eksploatacji pieca kaflowego prawidłowe rozlokowanie komory paleniska i długości przewodu ciągu. By osiągnąć odpowiedni współczynnik sprawności urządzenia, trzeba zachować odpowiednią długość przewodu ciągu na każdy kilogram załadowanego drewna. Przykładowo, w przypadku pieca o mocy 3,5 kW, którego ilość wsadowa drewna to 13 kg, a wartość znamionowa czasu spalania wynosi od 12 godzin, długość przewodu ciągu musi wynosić co najmniej 5,4 m.
Przy zastosowaniu bardziej gęstych materiałów (> 2300 kg/m3) niż te, które przedstawiono w normie, można skrócić długość przewodu ciągu przez wzgląd na większe możliwości odbioru ciepła. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że długość przewodu ciągu może zostać skrócona o 20% (doświadczenie odbyło się przy użyciu szamotu o gęstości 2600 kg/m3). Większe skrócenie długości przewodu ciągu wraz z materiałami akumulacyjnymi, nie jest wskazane. Powodem jest to, że gęstość materiałów ogniotrwałych, które są dostępne cenowo i mają odpowiedni okres trwałości (odporność na wstrząsy cieplne > 25 cykli), jest ograniczona do około 2800 kg/m3.
Badania wykazały, że wszelkie wymienniki ciepła z materiałów akumulacyjnych, takich jak płyty akumulacyjne, oraz pozostałe tego typu rozwiązania nie osiągają wyników, jakie osiąga system ciągów ceramicznych z odpowiednią długością przewodu ciągu. Przyczyną jest to, że spaliny potrzebują określonego czasu, aby się schłodzić w przewodzie ciągu. Jest to możliwe w sytuacji, gdy spaliny pozostają długo w przewodzie ciągu, co z kolei jest możliwe przy zastosowaniu odpowiedniej jego długości.
Warto zaznaczyć, że nawet przy znacznie większej grubości ściany ciągów ceramicznych (4-6 cm) nie wolno zmniejszać długości przewodu przy takiej samej wartości znamionowej czasu spalania (nie można podwójnie podwyższyć wymiarów akumulacyjnych, a tym samym nie można skrócić o połowę długości przewodu ciągu). W takiej sytuacji podwyższa się jedynie masa akumulacyjna, która czyni piec mniej wydolnym. Wzrasta wówczas czas oddawania ciepła przez piec i wynosi więcej niż 12 godzin. Jeśli jednak załadowana ilość drewna nie będzie zwiększona, zmniejszy się maksymalna temperatura powierzchniowa i energia nie będzie w tym przypadku oddawana przez 12 godzin, tylko dłużej, co z kolei zmniejszy wydajność pieca.
W sytuacji, gdy zależy nam, aby czas oddawania ciepła był dłuższy (interwał dokładania drewna), np. 3,5 kW przez 24 godziny, musi też zostać zwiększona ilość wsadowa drewna (z 13 kg do 26 kg) – tym samym musi zostać powiększona komora spalania, co pociąga za sobą konieczność dopasowania grubości ścian przewodów oraz długości przewodu ciągu. Ważne jest, aby budując tego typu urządzenia, każdy przypadek traktować indywidualnie i przygotowywać dla każdego urządzenia osobne obliczenia. Jako podstawę obliczeniową należy przyjąć normę EN 15544.
Podsumowanie
Standardowe dwunastogodzinne piece należy wykonywać ze znanych produktów (norma austriacka ÖNORM B8306). Gęsty materiał zastosowany w przewodzie ciągu – przy jednakowej konstrukcji jak przy użyciu materiału B8306 – daje skrócenie przewodu ciągu o około 20%.
Ing. Rudolf Haselböck
Tekst „Österreichischer Kachelofenverband” ukazał się dzięki zaangażowaniu firm RATH i Godkowie
