Raketová kamna

Autor: PetrVanek

tento článek je o revolučním konceptu spalování dřeva, který zajišťuje čisté shoření a vysokou efektivitu při produkci tepla. Jako spalovací aparát jsou použita takzvaná Raketová kamna (Rocket stoves), vyvinutá výzkumem mezi koncem sedmdesátých a osmdesátých let minulého století na základě impulsu mezinárodní krize palivového dřeva a problému s kouřem v domech domorodých obyvatel. Při tomto výzkumu byl vyvinut tzv. Lorena systém, který zaujal velkou pozornost a je nyní hojně rozšířen v zemích Latinské Ameriky, Asie a Afriky. A výsledky jsou opravdu ohromující. Menší spotřeba dřeva, méně kouře a zápachu plus menší vylučované emise. Raketová kamna mohou být postavena relativně amatérsky v domácích podmínkách a jsou vhodná (nejen) do stylových staveb z hlíny, ale i například do dřevostaveb či jiných moderních objektů.

Něco malinko k teorii spalování dřeva: v okamžiku, kdy se dřevo zahřívá, dochází k rozkladu ligninu a celulózy - objemově největších prvků dřeva - na celou řadu chemických plynů - od jednoduchých po komplexní. Pokud tyto plyny dosáhnou určité teploty, dochází k jejich explozivnímu (sekundárnímu) spalování. Proces spalování dřeva, respektive komerčně vyráběná či stavěná kamna, prošla za posledních sto let minimálními zlepšeními. Základním prvkem je železná krabice s komínem na odcházející kouř. Kamna vyhřívají okolní vzduch, který stoupá ke stropu a s ochlazováním postupně cirkuluje, a tak, abychom tohoto tepla využili co nejlépe, museli bychom se usadit na stopě. Navíc, spousta tepla odchází komínem ven. Samozřejmě, že existují komerčně vyráběná kamna s dvojím (sekundárním) spalováním. Ovšem bez ohledu na to, jak efektivně jsou naše kamna schopna dřevo spalovat, efektivita se ztrácí v případě, že nejsme schopni vytvořené teplo dokonale využít. Navíc, i ta nejčistší konvenční kamna s vynikajícím sekundárním spalováním sice spálí dřevo čistě, ale pro tuto funkci musí část tepla vyplýtvat a poslat je komínem ven. Raketová kamna toto řeší jinak: spalovací komora raketových kamen je umístěna doprostřed kamen, tam se dřevo promění v oxid uhličitý a vodní výpary, trochu popela a tepla. Jak toto teplo využijeme je již na nás. A tam, kde klasická kamna nasávají studený vzduch z místnosti a vyfukují horký vzduch ven z budovy, raketová kamna vytvářejí tlak, který nám umožňuje směřovat a kontrolovat směr a využití vytvořeného tepla. Další napojení raketových kamen na termální zásobník nám umožní nasávat teplo z odchozích plynů a ukládat jej na poměrně dlouhou dobu.

Typický příklad snížení účinnosti kamen a zvýšení emisí škodlivých plynů je topení přes noc: naložíme do kotle/kamen/krbu, co to jde, přiškrtíme vzduchovou klapku a necháme dřevo pomalu spalovat po celou noc tak, abychom měli neustálý zdroj tepla. Ekonomie tohoto topení je ovšem minimální, neboť sníženou účinností zvyšujeme náklady na vytápění. Topit je potřeba naplno, spalovat čistě a výsledné teplo akumulovat pro pozdější - celonoční - vytápění domu s tím, že jsme jednak ušetřili na topení, ale také na čištění zadehtovaného komína a kamen.

Lidé bývají šokováni skutečností, že naše kamna produkují plyny, o kterých si myslíme, že naše klasická kamna vůbec do ovzduší nevypouštějí - jako například dnes hojně diskutovaný oxid uhličitý - známý také jako skleníkový plyn. Každá kamna oxid uhličitý vytvářejí, ať topíme uhlím, topným olejem, plynem nebo dřevem. Ovšem čím dokonaleji, čistěji a efektivněji topíme, tím musíme topit méně, a tím vytváříme méně oxidu uhličitého.

Raketová kamna se skládají z přikládací nádoby, topeniště, izolované spalovací komory, výměníku tepla - barelu a komína, který je napojen na termální baterii. Přikládací nádoba je umístěna svisle, to znamená, že se přikládá shora dolů, namísto vodorovně, jak je obvyklé. Dřevo se postupně spaluje v topeništi a vyloučené plyny procházejí tepelně izolovanou spalovací komorou. Tam dochází ke stoupání těchto plynů, k procesu druhého spalování a kromě tepla se vytváří i tlak. Vzniklé teplo a odcházející kouř procházejí okolo výměníku tepla do komínové roury, která je úmyslně ochlazována a teplo se předává do tepelného zásobníku. Vytvořené teplo se předává do vzduchu konvekčně na horní části výměníku a radiací z jeho stran, dále pak vedením - kondukcí - kouřovodu do tepelného zásobníku.

Na stavbu kamen je potřeba šamotových cihel pro vystavění základního těla kamen, pojivem je hliněno-písčitá malta. Spalovací komora je tvořena železnou (ocelovou či litinovou) rourou o průměru 15, respektive 20 cm, podle výkonu, izolovanou vysoce tepelně izolující hmotou (perlit, sibral) překrytou buď železným barelem, nebo zděnou komorou. Samotné tělo kamen a další napojená lavice jsou pak vytvořeny z cihel a hliněné malty – v angličtině “cob”.

Neopomenutelným aspektem je individuální konstrukce dle daných možností a požadovaných potřeb. Téměř neomezená podoba a ručně tvarovaná hliněná malta dává stavitelům možnost uměleckého vydovádění se. Autorem navrhovaný barel sice nemusí všem vyhovovat esteticky, dá se ovšem buď přikrášlit použitím libovolné železné nádoby jiného tvaru (tlaková nádoba, starý bojler a podobně) namísto barelu anebo se dá úplně vynechat a vystavět z cihel a pak třeba i obložit kamnovými kachlemi, jako jsou u klasických kachlových kamen obestavěny pečící trouby.

Výhody a výjimečné vlastnosti raketových kamen:

• Spalovací komora tvarovaná do písmene J s hrubými pravoúhlými zákruty, zabalená do vysokoteplotní izolace.
• Izolovaný komín uvnitř samotných kamen (vytváří tah).
• Palivové dřevo stojí vzpřímeně a spaluje se pouze u dna, postupně přikládá gravitací dřevo na do ohně.
• Schopnost tlačit horké plyny skrze vodorovné průduchy v podlahách, lavicích či postelích.
• Koncept oddělení spalovací komory od místa využití tepla.
• Extravysoká účinnost a to jak v extrahování tepla z paliva, tak v doručení tepla tam, kde je ho potřeba.
• Jednoduchá konstrukce z levných komponentů.

Hovořit pouze v superlativech o výhodách se zdá být doménou dnešní doby, podívejme se tedy na nevýhody raketových kamen:

• Nejsou to kamna, do kterých se jednou přiloží a je na dlouho pokoj - je potřeba topit relativně často. Podle použitého výkonu kamen se čas pohybuje mezi půl hodinou až dvěma hodinami až po každé dvě až čtyři hodiny.
• Delší rovné kusy dřeva jsou lepší, nežli pokřivené rozvětvené kusy.
• Častější výměna klíčových částí systému - spalovací komora se zahřívá na velmi vysoké teploty (1100C) a teplotní stres je opravdu intenzivní. Ocelové části (roura spalovací komory) se pomalu taví, keramické části jako cihly postupem času praskají a drolí se.
• Vymetání popela nebývá nejjednodušší a při opomenutí pravidelné údržby se s přibývající ucpávkou z popela snižuje výkon.
• Topení v raketových kamnech není rutinní záležitostí - je to akt umělecký, a to od stavby kamen přes výběr paliva až ke stylu přikládání, což není pro každého.
• Oheň je těžko vidět - v době prosklených krbů a krbových kamen jsme zvyklí pozorovat barevné plameny, což nám raketová kamna neumožní. Existuje ovšem kompenzace v podobě naslouchání, což je v dnešní době akt vyžadující trénování, protože raketová kamna nabízejí opravdový audio zážitek.... poklidné zvuky dříví ťukajícího na dno přikládacího otvoru. Při plném spalování mohou kamna řvát a intenzivní spalování teploty způsobují praskot a křupot polen. A pokud opravdu chceme, můžeme večer zhasnout a pozorovat tancující obrazce na stropě. Nicméně, jak je vidět na jedné z ilustračních fotografií - není problém využít prosklených dvířek do kamen, která se neotvírají a nabízejí pouze vizuální pastvu pro oko. 

Stavba a výroba kamen byla a je doménou kamnářů a odborných firem, kvalita a bezpečnost nejsou prvky, které bychom rádi ponechali náhodě a vystavili se jakémukoliv nebezpečí. Raketová kamna nám svou relativně jednoduchou a pochopitelnou konstrukcí dávají možnost se zaměřit na kritická místa spalovacího procesu a odvodu kouře tak, abychom při zachování zásad a doporučení mohli mít vysoce efektivní a bezpečný topný systém. My se ke stavbě raketových kamen teprve chystáme, o osobní zkušenost se pak rád opět podělím.

Autor: PetrVanek

Zdroj a informace:
Ianto Evans, Leslie Jackson: Rocket Mass Heaters: Superefficient Woodstoves YOU Can Build, the second edition of Rocket Stoves to Heat Cob Buildings.

Se svolením převzato z www.biodynamika.cz