Elficki piec z gliny

Każdy z nas wie, jak dobrym budulcem pieców są kafle. Mają one wyjątkowe właściwości – posiadają bardzo dużą zdolność akumulacyjną i cechuje je stosunkowo duża wytrzymałość oraz trwałość. Ostatnie burzliwe zmiany na szczeblu makroekonomicznym spowodowały znaczny wzrost kosztów wykorzystywania nowoczesnych instalacji grzewczych, elektrycznych i gazowych, dlatego też odbiorcy zaczęli poszukiwać tańszego, a równie wydajnego źródła ogrzewania. I tutaj pojawiła się szansa na odrodzenie zduńskich tradycji budowania pieców kaflowych. Należy przypomnieć, że niebagatelną rolę odgrywa także „zdrowe” przekazywanie ciepła przez takie produkty. Generalnie wśród rozmaitych urządzeń kaflowych można wyróżnić: piece kaflowe, piece kuchenne oraz kominki kaflowe.

Zdrowe ogrzewanie

Aby zrozumieć, dlaczego piece kaflowe i gliniane uchodzą za szczególnie zdrowe źródło ciepła (idealne dla alergików) należy zdać sobie sprawę, jaka jest różnica pomiędzy ogrzewaniem przez konwekcję, a ogrzewaniem przez radiację (promieniowanie cieplne). Przekazywanie ciepła poprzez konwekcję to sposób, w którym nośnikiem ciepła jest powietrze (dokładniej ciepłe prądy powietrza). Źródło ciepła powoduje, że temperatura cząsteczek ośrodka (czyli powietrza) rośnie, cząstki zaczynają się oddalać od siebie. W wyniku tego procesu zmniejsza się gęstość powietrza i zaczyna się ono unosić ku górze. Wymiana ciepła odbywa się przez bezpośredni kontakt prądów ciepłych i zimnych. Dlatego też, aby skutecznie nagrzać powietrze w pomieszczeniu, w piecu potrzebny jest tzw. szyb konwekcyjny, dysponujący odpowiednio dużymi powierzchniami wymieniającymi ciepło. Gdyby stosowane było tylko konwekcyjne źródło ciepła, to mogłoby dojść do nieprzyjemnej cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu. Źródło ciepła stoi bowiem zwykle przy wewnętrznej ścianie pomieszczenia, ruch gorącego powietrza odbywa się w jego najwyższych partiach, nagrzewając w pierwszej kolejności okolice sufitu. Za to zimne powietrze płynące od zewnętrznych ścian budynku jest ciężkie i opada w dolne partie pomieszczenia. W efekcie marzną nogi domowników, a komfort przebywania w takim pomieszczeniu nie jest zbyt wysoki. Ten typ ogrzewania przyczynia się do pogorszenia odporności zdrowotnej mieszkańców, jest przyczyną wywołującą alergie i przewlekłe choroby dróg oddechowych. Oczywiście standardowe kominki (mowa jest tutaj o rustykalnych lub nowoczesnych, gdzie mamy zwykły system DGP rozprowadzający ciepło do pomieszczeń) także oddają ciepło poprzez promieniowanie, choćby gorącą powierzchnią szyby wkładu kominkowego. Proces oddawania ciepła jest bardzo gwałtowny i nierzadko powoduje przegrzanie cząstek powietrza (wręcz ich przepalenie), dlatego niejednokrotnie dochodzi do jonizacji, co także wpływa negatywnie na komfort cieplny (domownicy odczuwają suchość w ustach, drapanie w gardle, zawroty głowy, itp.). Radiacja to drugi sposób przekazywania ciepła do pomieszczenia. Definicja podaje, że promieniowanie cieplne jest to wycinek widma fal elektromagnetycznych. Radiacja ma charakter promieniowania słonecznego. Fala taka powstaje na skutek ruchu ładunków elektrycznych, czego skutkiem jest rozchodzenie się zmiennego pola elektromagnetycznego.

Jak ciepło słoneczne

Człowiek od chwili narodzin rozwija się w cieple promieniowania słonecznego, dlatego też wszelkie źródła ciepła, które mają charakter zbliżony do tego promieniowania, są szczególnie dobrze odbierane i przyswajane, dając poczucie pełnego komfortu. Właśnie w taki sposób w przeważającej części działają ceramiczne piece kaflowe i gliniane. Odczuwamy ciepło na skutek przenoszenia energii pomiędzy poszczególnymi ciałami o różnych temperaturach za pośrednictwem fal elektromagnetycznych. Energia wewnętrzna ciała ulega przemianie w energię promieniowania, która zostaje częściowo lub też całkowicie pochłonięta przez inne ciało i ulega ponownej przemianie w jego energię wewnętrzną. Promieniowanie ciała obejmuje dwa typy - własne i odbite. W piecu ceramicznym stałym ogrzane wnętrze pieca oddaje zgromadzone ciepło do pomieszczenia w przeważającej mierze poprzez radiację. Tylko niewielka część powietrza w wyniku wzrostu temperatury cząstek zostaje wprawiona w ruch i ciepło przenoszone jest konwekcyjnie przez ruchy powietrza. Właściwie zbudowany piec kaflowy przekazuje ciepło przez promieniowanie i konwekcję w proporcjach odpowiadających ludzkiemu organizmowi. Organizm człowieka oddaje bowiem 42% energii cieplnej przez promieniowanie, a 26% przez konwekcję. Dlatego też przeważający dopływ energii cieplnej przez promieniowanie jest dla niego odczuwalny z przyjemnością i zapewnia komfort. Przy radiacji promienie cieplne przenikają przez powietrze nagrzewając je w niewielkim stopniu, dopiero w wyniku bezpośredniego kontaktu z innymi obiektami energia jest pochłaniana i przeobrażana w ciepło (wzrasta energia wewnętrzna tych przedmiotów, dlatego też nie są one zimne, lecz odczuwamy przyjemne ciepło przy dotyku). Samo powietrze pozostaje jednak chłodne i nie jest zjonizowane. Radiacja ma jeszcze jedną wielką zaletę w stosunku do konwekcji - brak ruchu powietrza powoduje, że w pomieszczeniu nie są tą drogą przenoszone różnego rodzaju cząstki przepalonego kurzu, alergeny, drobnoustroje i grzyby. Ściany wnętrza, co także jest istotne, nie pochłaniają całkowicie energii promieniowania. Absorbują ją w dużym stopniu (ok 80%), jednakże część jest odbijana i przekazywana dalej. Podwyższona temperatura ścian podnosi komfort cieplny pomieszczenia, działa na człowieka pobudzająco, zdrowo i wywołuje wrażenie przytulności. Zachowana jest także równowaga cieplna w pomieszczeniu, co powoduje, że nie powstają ruchy prądów, a temperatura jest wyrównana i nie ma odczucia „suchości”. Szczególne znaczenie dla odczuwania komfortu ma oddziaływanie cieplne ścian, które działa na organizm ludzki całą powierzchnią, dzięki temu unika się – jak w przypadku konwekcji – napromieniowania wybiórczego, czy to dolnej (w przypadku ogrzewania podłogowego), czy to górnej (w przypadku ogrzewania sufitowego) części ciała. Analiza ogrzewania radiacyjnego wykazała, że różnica pomiędzy podłogą, a sufitem wynosi maksymalnie 1-2oC. Przy ogrzewaniu konwekcyjnym różnica wynosi także 1oC, ale na 30-35 cm wysokości. Przykładowo dla pomieszczenia o wysokości 280 cm różnica temperatur wyniesie 8oC, czyli amplituda jest bardzo duża.

W zależności od odległości

W poziomie temperatura promieniowania cieplnego w miarę oddalania się maleje proporcjonalnie do kwadratu odległości. Emisja promieniowania cieplnego zależy od wielu czynników - zarówno od źródeł aktywnych (ciał o wyższej temperaturze, jak piec) i pasywnych (ciał o niższej temperaturze – ściany, podłoga, sufit, meble), od ich wzajemnego usytuowania oraz od absorpcji ośrodka (czyli powietrza). Dlatego też, za optymalne uważa się usytuowanie pieca kaflowego w centrum pomieszczenia lub naprzeciwko ściany zewnętrznej.

Promieniowanie cieplne ma jeszcze jedną zaletę – rozchodzi się wzdłuż linii prostych. Znając tę właściwość można zaprojektować wnętrze w taki sposób, aby niektóre jego części były celowo chłodniejsze (np. na domowy kącik z kwiatami itp.). W tym celu należy tak usytuować piec, aby do tej chłodniejszej części nie dochodziły promienie w linii prostej. Należy jednak pamiętać o kilku warunkach - szczelnej izolacji przeciwwilgociowej w stropie i podpiwniczeniu oraz głęboko osadzonym lustrze wód gruntowych pod całym budynkiem. W przeciwnym wypadku podciąganie kapilarne wody w nieogrzanych ścianach spowoduje pogorszenie warunków higienicznych i komfortu życia w pomieszczeniu, a także szybsze rozprzestrzenianie się drobnoustrojów i degradację ścian. Emisja promieniowania zależy od własności powierzchni emitującej, dlatego istotne jest także dobranie odpowiednich materiałów. Właściwości, jakie powinny one spełniać to długa żaroodporność, odpowiednia akumulacja i oddawanie ciepła oraz zdolność wysyłania fal elektromagnetycznych (promieniowanie cieplne podczerwone). Optymalna temp. powierzchni to od 80 do 100oC, gdyż umożliwia nasycenie powietrza ujemnie naładowanymi jonami. Wskazane jest stosowanie ciemnego szkliwa kafli ceramicznych, gdyż emisja promieniowania cieplnego jest wówczas znacznie lepsza. Ujemna jonizacja powietrza jest możliwa tylko i wyłącznie w przypadku zastosowania materiałów, które są dobrymi izolatorami elektrycznymi. Materiały będące przewodnikami izolują z kolei fale elektromagnetyczne, przez co te nie mogą przeniknąć do pomieszczenia – w ten sposób na powierzchni przewodników tworzą się jony dodatnie, które rozładowują jony ujemne w powietrzu tworząc tzw. martwe powietrze.

Efektem jest powstanie szkodliwych dla zdrowia (głównie dróg oddechowych) obłoków kurzu, które zawierają bakterie i podrażniają błony śluzowe. Następuje także wzrost pH skóry i spadek oporu elektromagnetycznego we krwi i tkankach, co z kolei obniża czujność naszego systemu odpornościowego. Człowiek staje się wówczas bardziej podatny na różnego rodzaju infekcje. Fale elektromagnetyczne przenikają materiały nie będące przewodnikami elektrycznymi, jak ceramika, szamot, steatyt (kamień mydlany). Promieniowanie cieplne oddziaływuje na nasze organizmy podobnie jak promieniowanie słoneczne. Wnika ono do skóry na głębokość ok 3 mm, pobudza cały organizm poprzez zwiększenie przemiany materii, co z kolei wpływa na prawidłowe ukrwienie, działa na stymulację układu nerwowego. Dzięki temu promieniowanie cieplne staje się idealnym rozwiązaniem dla wszelkiego rodzaju alergii. Zbyt niska temperatura promieniowania hamuje przemianę materii i przez to zaburzona zostaje gospodarka cieplna organizmu. Ciało musi nadrobić stracony dopływ energii poprzez wzmożony wysiłek, by zachować stałą temperaturę. To pociąga za sobą osłabienie układu immunologicznego. Promieniowanie cieplne powoduje wzrost napięcia elektromagnetycznego we krwi, które jest odpowiedzialne za stymulację wytwarzania witaminy D, odpowiadającej za wchłanianie wapna. Prowadzi to do prawidłowego rozwoju całego układu kostnego. Jest więc ważne dla całego naszego organizmu.

Zastanawiającym jest więc fakt, że w naszym kraju tak łatwo odeszło się od tego zdrowego źródła energii cieplnej, zniszczony został cech rzemiosła zduńskiego i jak na razie nie widać, aby zawód zduna się odradzał. Miejmy jednak nadzieję, że w niedalekiej przyszłości ogrzewanie radiacyjne z pieców kaflowych i glinianych stanie się nieodłącznym rozwiązaniem dla co drugiej polskiej rodziny.