Piece rakietowe

Piece rakietowe

Historia piecy rakietowych jest dokładniej opisana w języku polskim przez pana Artura Milickiego na jego stronie internetowej. Inny opis, autorstwa Roberta Błaszczyka, można znaleźć tu. Poniżej skrót.

Rys. 1) Schemat kuchenki rakietowej.

Termin „piec rakietowy” jest niezbyt precyzyjnym tłumaczeniem angielskiej nazwy „rocket stove”. „Stove” po angielsku oznacza piec kuchenny, kuchenkę, urządzenie służące do przygotowywania potraw.
„Kuchenka rakietowa” jest odmianą kuchni opalanej drewnem, w której wytworzono niewielki, izolowany kominek. Kominek ten zapewnia powstanie dobrego ciągu powietrza, stąd określenie „rakietowy”. Izolacja termiczna powoduje powstanie dobrych warunków do czystego i wydajnego spalania. Wiele organizacji wspiera rozpowszechnienie podobnych urządzeń na terenach wiejskich w krajach słabo rozwiniętych. Są to proste i skuteczne kuchenki do gotowania na drewnie i innej biomasie.


Rys. 2) Schemat akumulacyjnego pieca rakietowego.

W krajach o chłodniejszym klimacie piecyki tego typu mogą znaleźć zastosowanie do ogrzewania pomieszczeń. Pan Ianto Evans, ekolog mieszkający w stanie Oregon, w latach 90′ opracował piec rakietowy akumulacyjny na potrzeby ogrzewania swojego domu zbudowanego z ziemi. W latach 2003 i 2006 wydał dwie książeczki na ten temat. Tak powstał „rocket mass heater”. Kominek piecyka rakietowego został włożony w metalową beczkę. Górna powierzchnia beczki mocno się rozgrzewa i może służyć do gotowania. Na rys. 2 jest schemat konstrukcyjny takiego pieca. Drewno wkłada się do paleniska 1. Poziomy kanał ogniowy 2 oraz komin wewnętrzny 3 nazywany „podnośnikiem ciepła” są izolowane cieplnie i tworzą przestrzeń w której zachodzi dokładne spalanie. Spaliny w beczce 4 ulegają ochłodzeniu i są kierowane do dołu, do długiej rury obudowanej gliną i kamieniami, wlot do rury jest w miejscu 7. Duża masa gliny i kamieni akumuluje ciepło i oddaje go stopniowo po zgaśnięciu pieca. Na rys. 3 widzimy przykład wykonania takiego pieca. Wewnętrzny komin jest schowany wewnątrz beczki, a gliniany „zapiecek” służy jako masa akumulująca. Długa rura biegnąca wewnątrz masy akumulacyjnej bardzo dobrze odbiera ciepło i schładza spaliny do niskiej temperatury. Piece takie nie wymagają dodatkowego komina. Komin wewnętrzny dzięki wysokiej temperaturze płomienia wewnątrz wytwarza wystarczający ciąg, a niska temperatura końcowa spalin i brak dymu powodują, że spaliny można wyprowadzić poziomo poza budynek.

Rys. 3) Estoński piec akumulacyjny.

Video poniżej dobrze pokazuje jak jest zbudowany taki piec w środku. Należy dodać, że metal zupełnie się nie nadaje na materiał wewnętrznych części ze względu na wysoką temperaturę, a piasek nie ma zbyt dobrych własności izolacyjnych.

Piece-kominki „batch box” Petera van den Berga

Peter van den Berg, emerytowany zdun, w 2013 zaproponował zmodyfikowaną wersję pieca rakietowego. Palenisko uzyskało kształt komory kominkowej. Skasowany został poziomy kanał prowadzący ogień. Płomień wchodzący do komory dopalania („podnośnika ciepła”) przechodzi przez przewężenie, przez co uzyskuje się podwójny wir powodujący lepsze wymieszanie płomienia. Do komory dopalania dostarczane jest podgrzane powietrze wtórne. Całość była optymalizowana z użyciem analizatora spalin.

Tak wygląda palenie w takim kominku. Płomienie przechodzą przez przewężenie do komory dopalania, która znajduje się z tyłu. To jest piec w warsztacie Petera van den Berga.

A poniżej płomień w komorze dopalania. Widok przez otwór po wyjętej cegle. Po przeciwnej stronie widać wlot z komory załadunkowej/paleniska.

Tutaj filmik z budowy pieca. Obok pieca jest komora, która ma zadanie grzewczo-akumulacyjne. Wylot spalin znajduje się w rogu na dole, jest słabo widoczny na filmiku. Warto zwrócić uwagę, że w odróżnieniu od większości projektów na stronie batchrocket.eu, pionowy dopalacz czyli tzw. „podnośnik ciepła” („heat riser”) jest dość cienkościenny i dodatkowo izolowany wełną ceramiczną. Powinno to poprawiać prędkość rozgrzewania przy rozpalaniu.


Tak wygląda jeden z odczytów pomiarowych. Jako miernik jakości spalania zazwyczaj podaje się zawartość tlenku węgla. Na wykresie jest to linia różowa. Unijna norma tzw. kategorii 5 dla kotłów wynosi 500 mg/m3 dla kotłów automatycznych i 700 mg/m3 dla kotłów z ręcznym podawaniem opału przy stężeniu 10% O2. To znaczy faktyczne stężenie CO należy przeliczyć na stężenie, jakie byłoby w spalinach zmieszanych z powietrzem w takiej proporcji, aby wyszło 10% O2 (tekst normy jest płatny, ale tak wynika z opisów w internecie). W przybliżeniu 1 ppm CO przy stężeniu tlenu 7.3% O2 będzie równy 1 mg/m3 przy stężeniu 10% O2. Przykładowo dla polskiego palnika Skamp-PV 13 kW zawartośc CO w spalinach przy mocy nominalnej wynosi 22 mg/m3. Jak widać z wykresu kominek ma przeciętne wyniki przy rozpalaniu i gaśnięciu z powodu słabego rozgrzania dopalacza i problemów z mieszaniem. Natomiast w czasie pracy „nominalnej” taki kominek jest porównywalny z dobrym palnikiem podajnikowym.

Wykres pomiarowy zamieszczony powyżej należy opatrzyć kilkoma słowami komentarza. Jest to jeden z „lepszych” wykresów. W praktyce opadające drewno często nieco blokuje przepływ płomienia przez szczelinę pogarszając jakość spalania. Wiele również zależy od rodzaju drewna. Inne, bardziej „codzienne” wykresy można znaleźć na dole strony http://batchrocket.eu/pl/workings. Druga uwaga jest taka, że tlenek węgla jest raczej pośrednim wskaźnikiem jakości spalania. O ile wiem mocno rozcieńczony (<<1 ppm) tlenek węgla nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, natomiast są nim wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (w skrócie WWA). Wysoki poziom tlenku węgla świadczy najczęściej o złym przebiegu spalania i jest o wiele łatwiejszy do zmierzenia niż poziom WWA, dlatego jest kontrolowany i ujęty w normach. Natomiast wydaje się, że dopalanie wysokotemperaturowe jest techniką pozwalającą na bardzo znaczne obniżenie pierwotnej emisji WWA (ogólniej, sadzy). Zdjęcie poniżej przedstawia wnętrze rozmontowanego pieca Petera van den Berga. Rura o białym wnętrzu to właśnie „podnośnik ciepła”, czyli dopalacz.

Zdjęcie zaczerpniete z reportażu http://www.mha-net.org/visit-with-peter-van-den-berg/

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *