Kamna kuzněcov

Nízkoenergetický dům mladé rodiny s čerstvým miminkem. Do mistrně zhotovené základní tesařské konstrukce domu jsou vloženy slaměné výplně a oboustranně opatřeny hliněnou omítkou. Dům má rákosovou střechu a při jeho stavbě nebylo použito ani jednoho kovového hřebíku. Světnici, kuchyni v přízemí a polovinu podkroví vytápí masivní omítaná kamna postavená na principu primitivní staré kamnářské technologie používající se na východ od našich hranic.

Princip kuzněcovových kamen spočívá v tom, že kamna nemají tahy tak jak je známe, ale „kalpaky“. Kalpak je jakýsi zvon, do něhož přitékají spaliny ve spodní části a odcházejí na druhé straně, ale též ve spodní části. Princip plnění teplem je stejný jako u potoka, který teče do rybníka, pouze obráceně, tedy vzhůru nohama. (Teplé spaliny stoupají vzhůru). Takovýchto kalpaků je možné za sebou, nebo spíše nad sebou vyhotovit více s tím, že celý systém má být „samoregulační“. Logicky, pokud spaliny odevzdají svou tepelnou energii v prvním kalpaku, potom se v následujícím nezdrží a protože jsou chladné, tedy těžké, projdou nejkratší cestou do komína. Je to odborně nazýváno jako „Volný tok spalin“ Naopak, pokud v ohništi vyhoří palivo a uživatel neuzavře dvířka, chladný vzduch proudící skrz ohniště systémem do komína neodnáší naakumulované teplo, neboť proběhne pouze spodem kalpaků a teplé – lehčí plyny nechá nedotčeny ve vyšších oblastech. Tedy kamna nejsou tolik náročná na vychládání při netěsnosti systému. Motorem kuzněcovových topidle je roštové ohniště s pro nás středoevropany dosti nezvyklým způsobem odvodu spalin. Kuzněcov nemá spalinové hrdlo, ale jakousi svislou štěrbinu po celé výšce ohniště. Podle jeho tvrzení se procesu spalování zůčastní plyny zahřáté na odlišné teploty. Ty chladnější – nespalitelné odchází spodem, a čím jsou teplejší, tím vyšší část štěrbiny odcházejí z ohniště. Staví se na hlínu, převážně z červených plných cihel, případně z cihel šamotových. Ohniště je na naše poměry veliké a prosklené. Kalpaků lze na sebe vršit více, čímž je možné vytápět i několik podlaží nad sebou. Toť velmi jednoduchý a stručný popis Kuzněcovovy technologie. Pan Kuzněcov přijal v roce 2008 pozvání skupiny českých kamnářů a uspořádal v Česku workshop s přednáškou a stavbou kamen. Při dotazech na účinnost systému se odvolával na státní zkušebnu a uváděl 90%. Při dotazech na dimenzování odpovídal nejdříve ve smyslu „hvězdy ještě nevyšly“ a následně „neptej se a makej“. A při dotazech na spotřebu odpovídal: „Matička Rus je veliká“.

Vyhodnocení po první sezóně

Po té, co jsme kamna začátkem léta dostavěli, vysychala do podzimka. Někdy v září jsme udělali slavnostní zapálení. Spálili jsme cca deset kg. Dřeva. Takto byla konstrukce vysoušena další cca dva měsíce. Poté jsme začali intenzivně topit. Domeček tuto zimu ještě nebyl zcela zateplen a byť v přízemí příčky stály, v podkroví přijdou na řadu až za rok. Tedy půda byla oproti původnímu výpočtu extrémě ztrátová, což mělo na provoz topidla zásadní vliv. Konstrukce přes téměř půlroční vysychání vykazovala celou zimu známky schnutí. V horním kalpaku docházelo k tak intenzivní kondenzaci, že místy opadala povrchová vrstva omítky. Nakonec jsme se s investorem domluvili, že celý vrchní kalpak obalí do izolace. To zabralo a kondenzace se přestěhovala do komína. Každý den se v komíně nasbírala sklenička kondenzátu. Tento jev přirozeně měl vliv jednak na rovnoměrnost tahu a jednak na nekvalitní prokysličování v ohništi. Koncem zimy jsme udělali společné sezení, provrtali kamna na několika místech a na komín nainstalovali teplotní čidlo. Postupně jsme měřili teploty nejdříve u startovací klapky, pak u sopouchu v podkroví a pak na komíně. Po intenzivním nonstop topení v délce cca 6 hodin se nám podařilo teplotu vyhnat až na potřebných 75°C, kdy zmizela kondenzace i z hlavy komína.

Proč tomu tak bylo i přes to, že majitel poctivě dva až třikrát denně topil optimální dávku paliva? Červená cihla má relativně nízkou schopnost přenosu tepla, ale relativně slušnou akumulaci. Pro tyto vlastnosti byla několik tisíc let používána jako konstrukční materiál budov. Tepelnou energii akumuluje, ale zároveň působí jako brzda přenosu, tedy v porovnání s jinými kamnářskými materiály jako izolant.

Pro uvedení našich kamen do provozuschopného stavu bylo tedy nutné jim dodat takové množství tepelné energie, které odpovídá tepelné akumulaci celé hmoty kamen. Tím se vytvořil jakýsi tepelný přetlak, který prostrkal teplo až na plášť topidla. Po tomto nabití už stačilo doplňovat pouze ony zmíněné optimální dávky paliva v příslušných intervalech a kamna topila jak divá a kondenzace ustoupila. Při jakémkoli větším odběru (několikadenní nezatopení) sice kamna topí akumulačně, ale následně je nutné jim tepelný přetlak znovu dočerpat, aby se dostala do optimálního stavu. Uvidíme, jak se bude systém chovat příští zimu, kdy bude objekt již plně zaizolován a obydlen a kamna zcela vaschlá.

Výše uvedená zkušenost člověku přijde jako logická a jasná. A mohlo lze tedy konstatovat, že kuzněcovova technologie je funkční a provozu schopná. Vezmeme –li však k porovnání výkonově i hmotnostně srovnatelné topidlo – viz kapitola Kamna pod schody, zjistíme, o kolik se dnešní středoevropská kamnařina liší a o kolik je vyspělejší. Zmíněné topidlo má spalovací komoru podobného výkonu a tepelné ztráty vytápěných prostor jsou srovnatelné. Hmotnost je sice o 500 kg menší, přes to je stále srovnatelná. Navíc oproti kuzněcovi nemá rozdělený tah, tedy plášť a při topení vytápí všechny teplosměnné plochy naráz. Tato kamna s Ortnerovo technologií a tenkostěnným šamotovým opláštěním se začnou zřetelně prohřívat již hodinu po zatopení a do tří hodin jsou v plném výkonu. A to při dvou optimálních dávkách paliva. Zatím co u kuzněcova jsme přiložili plné ohniště cca 12x. Tedy pružnost systému je cca 6 krát vyšší, než u kuzněcova.

Další nevýhodou je značně problematický start, kdy přemluvit chladné kalpaky, aby pustily do komína aspoň nějaké teplo – aby mohl táhnout – i přes startovací klapku, je téměř nadlidský úkol. Pokud se uživatel nebude kamnům při roztápění dostatečně věnovat a připustí kondenzaci a z ní plynoucí problémy s tahem, vzniká zde značné riziko napuštění obrovského množství nespáleného dřevoplynu do kalpaku a následně jeho exploze, která musí být násobně větší, než podobný stav u klasických kamen s tahovým systémem.

Závěr

Tato technologie je v porovnání s výše zmiňovanou středoevropskou technologií nesmírně primitivní. Její největší výhodu vidím v tom, že pokud by nastala situace, že nebudou dostupné žádné sofistikované materiály jako šamot, kachle a.t.d. jsme schopni postavit topidlo, které akumuluje a hřeje. Ale musíme si být vědomi jeho vlastností. Nespornou výhodou však je cena, která vychází zhruba poloviční oproti klasickým kamnářským metodám. Každopádně kuzněcova nezatracuji, ale před jeho aplikací doporučuji zvážit všechna pro a proti.