Întrebări frecvente

În contextul actual al tendinței sporirii performanței energetice, a reducerii consumurilor de energie și a diminuării emisiilor poluante, nici domeniul încălzirii cu sobe nu a rămas “nereformat”. Chiar dacă în unele țări dezvoltarea acestui domeniu  a stagnat, ba chiar mai mult, s-a ajuns să fie condamnabil pentru defrișările ilegale, poluare și ineficiență, în alte țări cu viziune spre sustenabilitate durabilă și armonioasă cu mediul, cercetările în domeniul sobelor au continuat, astfel încât s-a ajuns la abordări și rezultate excepționale. Deoarece domeniul sobelor este unul vast, vom relata mai jos doar câteva aspecte legate de sobe de încălzit, importante pentru viitorii beneficiari ai unor astfel de tipuri de generatoare de căldură:

Ca urmare a creșterii impermeabilității la aer al clădirilor noi sau/și reabilitate, toate focarele sobelor trebuie să dispună de  aducțiuni de aer* direct din exterior. În cazul  clădirilor noi acestea sunt prevăzute în infrastructură,  sub termoizolația plăcii pe sol. La intrarea în focar, pe partea de aer, trebuie să fie prevăzută o clapetă, care se închide după stingerea focului. Astfel circulația gazelor prin sistemul convectiv este întreruptă,  presiunea în focar și sistemul convectiv menținându-se negativă, ceea ce împiedică ieșirea din sobă a gazelor rămase în încăpere, prin neetanșietăți.

Focarele* trebuie să fie construcții certificate, spre exemplu, focarele cu fante lamelare, care se pot construi și la fața locului. În acestea temperatura de ardere atinge și valori de peste 700 °C, fapt ce contribuie la încadrarea emisiilor în limitele prevăzute în Ecodesign 2022. Focarele se alimentează o dată cu până la 40 kg de biomasă (în funcție de capacitatea de încălzire a sobei) și se revine la ele peste cel puțin 8 ore. Cu alte cuvinte, s-a încărcat combustibilul în focar, s-a aprins focul, s-a închis ușa focarului și se revine la deschiderea ușii focarului abea peste cel puțin 8 ore (dar se poate și 12 ore, și 24 ore, depinde de dimensionare). Ușile focarelor pot fi dotate cu geam termorezistent, astfel oferind sobelor aspect de șemineu, fără a mai aduce în discuție controlul vizual al calității procesului de ardere. Focarele pentru lemne și bricheți din biomasă mai des sunt cu vatră opacă, adică fără grătare. Combustibilii fosili nu mai au ce căuta în sobe! Evacuarea cenușiei se face periodic o data la 3-4 săptămâni.

Diferența între un șemineu și sobă de încălzit o reprezintă sistemul convectiv*, în care se stochează căldura generată în urma arderii. Acesta se dimensionează după două criterii esențiale: rezistența gazodinamică și capacitatea de a asigura amplitudinea oscilației temperaturii aerului din încăpere/încăperile încălzite cu soba în limitele prevăzute de prevederile Normativului C107/7 (adică temperatura din casă poate varia cel mult 2°K între două focuri). Cu alte cuvinte, temperatura din casă trebuie să fie aproape constantă, eficiența captării căldurii în sistemul convectiv find de peste 78% (pentru sobele construite la fața locului), indiferent de presiunea disponibilă (tirajul) generată de coșul de fum.

Un element la fel de important în tot acest ansamblu este coșul de fum*. Acesta, în conformitate cu prevederile legislației naționale de specialitate în vigoare și  ale standardului SR EN 15287 nu poate fi decât un sistem de coș certificat. Temperatura gazelor de ardere la ieșirea din gura de evacuare a coșului de fum nu trebuie să coboare sub +45 °C, în vederea prevenirii formării dopurilor de gheață. Ștuțurile de evacuare a condensatului colectat la baza coșului de fum se racordează la scurgere și se protejează de îngheț. Presiunea disponibilă generată de coșul de fum trebuie să fie aproximativ egală cu suma pierderilor de presiune prin cele patru elemente notate cu *. Respectarea acestei relații va putea oferi aer pentru combustie nici mai mult, nici mai puțin, ci exact cât este necesar.

În funcție de presiunea disponibilă a coșului de fum se dimensionează/selectează cele patru elemente. Specialiștii din domeniu, colegii noștri din țări cu tradiție îndelungată în domeniu,  au eleborat programe de dimensionare în baza cărora se emit Declarații de Performanță pentru întregul ansamblu, cu oferirea tuturor parametrilor caracteristici.

Când aducem în discuție eficiența sobelor cu biomasă, trebuie să ne referim la două componente esențiale ale acesteia: eficiența arderii și eficiența captării căldurii degajate în urma arderii.
O sobă cu un sistem de captare a căldurii foarte eficient, adică temperatura gazelor de ardere admise în coșul de fum pentru a fi evacuate în atmosferă este una scăzută, nu este performantă dacă biomasa arde mocnit în focar, generând astfel poluare. Și invers, o sobă cu un focar foarte eficient, în care temperatura pe timpul arderii biomasei se menține la cel puțin 700 °C, nu este performantă dacă căldura conținută în gazele de ardere se pierde în cea mai mare parte odată cu evacuarea gazelor respective prin coșul de fum.
Pentru o ardere eficientă este necesară întrunirea cumulativă a trei condiții:
•  combustibil adecvat, cu umiditate cât mai redusă
Conținutul de apă în biomasă reduce temperatura de ardere, deoarece se consumă o parte din energia termică pentru trecerea apei din stare lichidă în stare de vapori (căldura latentă de vaporizare). Așadar, folosind biomasă verde și/sau udă nu se poate obține o ardere cu emisii reduse;
•  temperatură ridicată în spațiul de ardere
Din acest considerent focarele eficiente conțin materiale cu o conductivitate termică scăzută în raport, spre exemplu, cu metalele. Cu alte cuvinte arderi la temperaturi ridicate nu se pot obține în nuclee reci sau chiar răcite. Așadar, focarele fie se construiesc integral din materiale nemetalice, fie se confecționează din metale căptușindu-se la interior și/sau la exterior cu materiale nemetalice;
•  suficient oxidant, adică aer pentru combustie, admis în zona reacției
În vederea asigurării cantității suficiente de aer pentru desfășurarea în parametri a reacției de oxidare (ardere), întotdeauna este de preferat preluarea acestuia direct din exterior și conducerea lui în spațiul de ardere, eludând spațiul ocupat de oameni, în care se pot afla în funcțiune sisteme de ventilare și/sau hote de bucătarie.
Pentru o captare cât mai eficientă a căldurii, omenirea este în cercetare continuă. Preluarea energiei termice din gazele de ardere trebuie organizată doar în afara spațiului de ardere, adică după ce gazele de ardere au părăsit locul unde combustia lor s-a produs/încheiat. Transferul energiei termice de la gazele de ardere către aerul din încăperi rămâne dependent de suprafața de transfer termic și materialul acelei suprafețe. Pentru materiale cu conductibilitate termică mai ridicată valoarea suprafeței de transfer termic poate fi mai redusă și invers, pentru materiale cu conductibilitate termică mai redusă suprafața de transfer termic poate fi mai ridicată. Asta se traduce în gabaritele captatoarelor de căldură din gazele de ardere. Adică, dacă se folosește ca material metalele – atunci captatorul (de cele mai multe ori denumit recuperatorul de căldură) va fi mai compact, iar dacă se folosește material nemetalic (ceramică, rocă și/sau diverse materiale compozite) – captatorul (de cele mai multe ori denumit sistem convectiv) va fi mai voluminos. În acest context un volum mai ridicat nu reprezintă neapărat un dezavantaj, presupunând o masă de acumulare/înmagazinare mai mare – depinde ce se urmărește în fiecare caz concret. Dacă se dorește un transfer termic pe o perioadă scurtă de timp (pentru a încălzi rapid un spațiu) mai potrivite ar putea fi recuperatoarele metalice, iar dacă se dorește un transfer termic mai lent (spre exemplu, pentru a coace mai multe sarje de pâine) mai potrivite ar putea fi construcțiile din materiale nemetalice cu inerție termică ridicată.

În cazul utilizării lemnelor de foc  umiditatatea acestora are o importanță deosebită. Lemnul proaspăt tăiat are un nivel de umiditate de 45 – 50%, ceea ce se reduce prin uscare pe timp de vară până la 18 – 25%, iar după o depozitare corespunzătoare timp de un an poate să scadă sub 20%, în funcție și de specie desigur.

Arderea lemnelor de foc cu umiditate ridicată este nerentabilă – puterea calorifică are valoarea mai scăzută cu circa 50% –  și conduce la poluarea mediului înconjurător. O parte însemnată a energiei conținută de materialul lemnos se consumă pentru vaporizarea apei din masa lemnoasă, iar din cauza temperaturilor mai scăzute de ardere din focar crește cantitatea de funingine produsă.

Prin urmare, pentru a obține lemne de foc cu  umiditate scăzută – recomandat sub 20% – la depozitarea și uscarea  acestora trebuie să respectăm câteva reguli simple.

Lemnele se păstrează stivuite, întotdeauna în spații deschise, uscate și aerisite, tăiate cu fierăstrăul sau despicate, deoarece bucățile mai mici se usucă mai ușor și mai rapid.

Sub stratul inferior al stivei se va păstra un spațiu de ventilare de circa 15 – 20 cm înălțime, asigurat cu suporturi diverse, eventual grilaje. Astfel umiditatea terenului/solului nu va fi preluată, și de asemeni se evită putrezirea lemnelor.

În cazul stivuirii lemnelor lângă un perete, distanța minimă între cele două materiale va fi de 10 cm.

Lemnele de foc trebuie protejate împotriva intemperiilor. Depozitarea în spații libere se va face cu luarea unor măsuri în acest sens, respectiv prin prevederea unei copertine sau folosirea unor folii de protecție, care să acopere numai fața superioară a stivei.

Trebuie să asigurăm totodată perioada suficientă de uscare naturală, minim 1 an, dar, în funcție de posibilități, recomandat 1.5 – 2 ani.

În vederea producerii eficiente a căldurii necesară pentru confort vom folosi numai lemne cu umiditate maximă prescrisă de către producătorul aparatului termic, umiditate ce se poate determina cu un umidometru.

Cele “10 porunci” privind încălzirea cu lemne, prietenoasă cu mediul înconjurător sunt:

Asigur izolarea termică corespunzătoare a locuinței mele.

Îmi instalez în locuință sursa de căldură corespunzătoare cerințelor de confort termic și necesarului de apă caldă menajeră, sursă cu eficiență energetică ridicată, care protejează natura.

Pun în funcțiune generatorul de căldură și sistemul de coș de fum aferent, certificat, cu implicarea directă a specialiștilor.

Achiziționez lemnele de foc numai de la furnizori autorizați, care își desfășoară activitatea legal.

Depozitez și usuc lemnele în spații adecvate cel puțin 12 luni.

Încarc lemnele în focar și le aprind conform instrucțiunilor producătorului generatorului de căldură.

Asigur pe parcursul funcționării surselor de căldură cantitatea necesară de aer de ardere.

Sunt econom în privința utilizării combustibilului lemnos, reglez temperatura interioară în consecință.

Asigur verificarea și intreținerea periodică a generatorului de căldură precum și a coșului de fum numai prin specialiști.

Niciodată nu ard deșeuri în generatorul de căldură (peturi, lemne tratate, resturi de mobilă, hârtie colorată, haine, etc.)

Respectarea celor “10 porunci” va conduce la funcționarea la parametrii proiectați a surselor de cădură, la randamentul declarat și cu un consum de combustibil prescris de către producător, având drept consecință cantități mai scăzute de pulberi fine degajate în atmosferă.

Focul din sobe și șeminee creează o atmosferă extrem de plăcută în locuințe, și, datorită proprietăților lemnului, este o sursă de energie neutră din punct de vedere al naturii, regenerabilă. În cazul în care însă lemnele nu sunt așezate corespunzător în focar, odată cu arderea lor se va produce o poluare însemnată a aerului, care poate afecta și sănătatea noastră. Dacă focul nu se face cu respectarea unor reguli  simple, prezentate în continuare, una dintre consecințe este cantitatea mare de fum degajată, fum nociv pentru sănătate.

Cheia succesului este folosirea lemnelor de foc de esență tare, uscate, netratate,  cu putere calorifică ridicată, ca de exemplu stejarul, fagul, salcâmul, etc.

Lemnele vor fi tăiate la dimensiuni corespunzătoare focarului și vor fi așezate de-a lungul sau de-a latul acestuia, eventual în picioare, cu păstrarea unor spații de câțiva centimetri între ele. La bază se așează lemnele mai groase, iar peste cele mai subțiri. Important! Focarul nu se va încărca excesiv cu lemne, ci se vor respecta în acest sens cantitățile maxime prescrise de către producătorul sobelor, șemineelor.

Urmează pregătirea “unității de aprindere”, care constă, de exemplu, din 4 bucăți de lemn de brad, cu secțiunea de circa 3 x 3 cm și lungimea de 20 cm, și un fel de fitil impregnat cu ceară. Se introduce această “unitătate de aprindere” în focar, deasupra lemnelor pregătite anterior și se aprinde. Focul se va dezvolta de sus în jos, fără degajări de fum. Această metodă de prezintă două avantaje importante:

Flacăra inițială nu trebuie să treacă prin lemnele așezate deasupra, astfel, în timp ce usucă lemnele, nu se răcește semnificativ, motiv pentru care arderea este mai eficientă.

Ca efect al radiației termice focul se extinde/dezvoltă de sus în jos, lemnele se încing și se descompun treptat, evitându-se formarea unei cantități însemnate de gaze, ceea ce ar necesita brusc o cantitate mare de aer de ardere (într-o jumătate de oră chiar și 100 m³).

Pentru aprindere nu vom folosi hârtie sau carton. Este important  să nu fie aruncate în focar hârtii colorate sau lucioase, fiindcă prin ardere substanțele chimice conținute ajung în aer și cenușă, poluează natura și afectează sănătatea noastră.

Înainte de aprinderea focului se va asigura, prin manipularea corectă a clapetelor cu care sunt echipate focarele, cantitatea corespunzătoare de aer de combustie. Avem o regulă de baza în acest sens: Atâta timp cât există o flacără vizibilă, pentru o ardere perfectă se va asigura cantitatea maximă posibilă de aer.

În cazul șemineelor, dacă necesarul termic este mare, în loc de oprirea alimentării cu aer de ardere  putem introduce în focar, peste jarul încins, doar câteva bucăți de lemne.

Durata de ardere a focului nu este dependentă de cantitatea de lemne încărcată în focar în cazul sobelor zidite, tencuite sau cu cahle, ci de dimensiunile corelate ale focarului cu cantitatea de lemne folosită, însemnând 70 – 90 de minute. Focul se va reaprinde peste 12 – 24 – 36 ore. Pentru arderea în condiții optime a cantității de lemne prevăzute pentru încălzire trebuie să asigurăm un volum de peste 100 m³ de aer de ardere pentru fiecare oră de funcționare a sobei.

Sobele cu acumulare de căldură sau cu cedare lentă a căldurii înmagazinate sunt sobe cu greutate substanțială. Din acest considerent, încă din faza de elaborare a documentației de execuție se recomandă înștiințarea inginerului proiectant de structuri de rezistență cu privire la dorința de a deține o sobă cu acumulare de căldură.

Greutatea sobei și capacitatea termică a materialelor din care aceasta este construită influențează în mod direct capacitatea de stocare a energiei termice degajate în urma arderii încărcăturii de biomasă pentru cel puțin 8 ore, dar pot fi și 24 ore. Pentru a optimiza contactul în timpul curgerii gazelor de ardere prin cavitățile din masa de înmagazinare a sobelor cu acumulare, se tinde ca pereții acelor rețele de cavități să fie de o grosime semnificativă. Este de la sine înțeles că trebuie respectată corelarea între puterea focarului și grosimile pereților sobelor de acest tip.

Dat fiind faptul că pereții sobelor cu acumulare sunt masivi, diferențele de temperatură dintre temperatura masivului înaintea de a aprinde următorul foc și temperatura maximă atinsă după aprinderea focului – sunt considerabil mai mici, prin urmare nu apar concentrări mari de tensiuni și construcția este mai puțin expusă la fisurări. Aici merită evidențiat acest avantaj, datorită căruia sobele cu acumulare de căldură rămân mai etanșe, și exploatate corespunzător, fără a le supraîncălzi, pot avea o durată de viață chiar și de 100 de ani.

Venind vorba despre etanșietate, care este benefică atât pentru reducerea aspirării aerului din încăpere (denumit aer fals) prin fisurile anvelopei sobei, cât și pentru inadmisibilitatea scăpărilor de monoxid de carbon în încăperile încălzite, în care se pot afla oameni, în unele țări sobele cu acumulare de căldură se construiesc cu cel puțin două învelișuri (unul exterior și celălalt interior).

Dacă învelișul interior trebuie să fie doar din materiale corespunzătoare, cu rezistență la contactul direct cu gazele de ardere, temperatură ridicată, cicluri frecvente de dilatări și contractări, etc. , învelișul exterior poate fi dintr-o diversitate mai mare de materiale rezistente la temperaturi până la 200°C.

Există și soluții constructive la care învelișul interior nu este lângă învelișul exterior, ci la o distanță semnificativă în raport cu acesta. În astfel de situații suprafața în contact, formele învelișurilor exterioare pot fi unele de excepție.

La organizarea căilor gazelor de ardere din interiorul sobelor cu acumulare se tinde ca temperatura mai mare a suprafețelor active să fie în partea inferioară a încăperii, cât mai aproape de nivelul cotei pardoselii finite. Cei mai iscusiți sobari reușesc să aducă corecții necesare, din grosimea pereților exteriori ai sobelor, astfel încât suprafața activă a sobei cu acumulare să aibă o temperatură cât mai uniform repartizată.

În contextul asigurării pentru construcțiile noi și performante a unei etanșietăți la aer sporite,  sobele cu acumulare din aceste imobile locuite permanent nu pot fi decât cu dublu înveliș, cu rezistență corespunzătoare la testul cu ușa suflantă.

Despre asigurarea între două focuri a unei variații minime a temperaturii aerului interior, datorită proprietății sobelor cu acumulare de a ceda lent căldura înmagazinată, se poate citi la „Ce ar trebui să știu despre sobe”.