Защо „Коминче“ е ефективна?

„Краткият“ отговор на въпроса е – защото предлага подобрено първично горене в иновативната горивна камера с бункер, която е интегрирана в корпуса на печката и същевременно създава предпоставка за максимализиране на вторичното горене в хийт-райзъра.

Дългият отговор е предназначен за онези потребители, които държат да са сигурни, че предлаганият продукт наистина внася новост и каква е логиката стояща зад това.

И така всичко се свежда до горивото, необходимия му въздух за пълноценно изгаряне и условията за извършване на реакцията.

Дървата за огрев са твърдо гориво, което изгаря след нагряването му над определена температура от външен източник (разпалки, спирт и др.). Горят газовете и маслата отделени при разпадането на дървесината, които съставляват 9/10 от горивната маса, а останалата част е въглен сиреч почти чист въглерод и гори по различен начин. Горивните газове се наричат пиролизни. Плътните, масивни цепеници започват да отделят пиролизни газове по-бавно защото разпределят топлината нагряваща повърхността им навътре в обема на парчето дърво, а също така и задържат по-дълго влага. Докато не започне отделяне на газове парчето дърво само тлее. Разпалките имат малка маса и голяма повърхнина, през която поемат топлината и започват да отделят газове бързо. Спирта за горене направо се изпарява и гори при обичайните за човека температури. Разликата в плътността на твърдия материал и на отделените газове е огромна, поради което от един килограм дърво се произвеждат стотици литри газове. Повече за пиролизата тук. Отделените газове излъчват при горенето си много топлина и тъй като се запалват непосредствено до повърхността на парчето дърво го загряват лъчисто и чрез топлинно трептене на газовите молекули. Така процесът започва да се възпроизвежда без нужда от външен източник на енергия.

Заб. Ако дървото е мокро съдържащата се в него вода се изпарява и охлажда горивото като намалява количеството отделени пиролизни газове и общо влошава горивния процес.

Отоплителните уреди се стремят да създадат възможно най-добри условия така, че описания по-горе процес на горене да оползотворява съдържащата се в горивото енергия.

Проблемът е, че при температурите необходими за изгаряне на всички компоненти на добре изсушената дървесина отделянето на пиролизните газове става много бързо. Ако подадете съответно на горивото количество въздух създавате лавинообразен процес на отделяне до изчерпване на горивото и много високи температури, а ако намалите подаването на въздух губите част от горивото в комина. Решенията на този проблем са свързани предимно с разделно подаване на въздуха към горивото (първичен) и към вече отделените газове (вторичен въздух) за доизгарянето им без да се разгражда дървесината излишно бързо, но детайлното им разглеждане няма място в това изложение.

Има обаче и втора група решения, свързани с подаване на горивото по начин, който да не позволява нагряването на цялото гориво наведнъж. Най-простото решение е преминаване към горно горене на купчината дърва в печката и екологичното сдружение „За Земята“ е показало как става тук. Съвременните технологии позволиха подаване на дървесината на съвсем малки порции и това става в добре познатите ни пелетни горелки. Ракетните печки използват долното горене с отвеждане на горящите газове встрани от горивото като начин за избягване на нагряването на цялото заложено гориво (виж статията в блога). Проблемът в този подход е, че така дървесината, намираща се вън от зоната, в която става активното горене остава сравнително студена. Това е ограничението, поради което наличните на българския пазар устройства работят с цепеници до определен диаметър от 6-7 см., а също така са и капризни по отношение влажността на дървесината.

Разработената от мен горивна камера на „Коминче“ е разположена изцяло в корпуса на печката и е херметизирана в горната си част. В долната си част е изградена от термоустойчив бетон, който е изолиран от корпуса на печката с керамична вата. Горната му част е от черна ламарина и не е термично изолирана от вътрешното пространство на печката. Затова условно разделяме получения общ обем на (същинска) горивна камера и бункер. Цепениците се нареждат вертикално на групи, една над друга, с достатъчна гъстота, която да не позволи заклинването на цепеници от една група в друга или в корпуса на камерата. Сечението на камерата е подбрано така, че да е подходящо за цепеници с диаметър до 18 см. Първичния въздух се подава през решетката на камерата и през отвор във вратичката на печката. Както във всички ракетни печки изходящия отвор е разположен ниско долу в горивната камера и води към хийт-райзъра. При „Коминче“ този отвор е с променливо сечение като се закрива с подвижна преграда. Наглед просто решение, но камерата с преградата, в комбинация с разположението на бункера в корпуса на печката менажира горивните процеси по особено сполучлив начин. Ето как става това:

При стартиране на печката преградата е вдигната, което позволява по-лесното разпалване на печката. Коминче разполага и с още един механизъм за студен старт – в хоризонталната част на хийт-райзъра е разположена дроселова клапа, която води директно към комина и така се избягва свръхохлаждането на димните газове от все още незагретия хийт-райзър и корпус на печката. С разгаряне на долния ред от тънки цепеници и затопляне на комина (виж указанията за употреба тук) преградата се спуска надолу в зависимост от режима, който целим.

В работен режим първичния въздух се подава в основата на цепениците през решетката. Околните бетонови стени на камерата са нагрети и задържат топлината поради наличието на изолация. Цепениците горят най-активно в зоната на стъпване върху решетката, но се нагряват и части от дървесината във височина. Горящите пиролизни газове водят до силно нагряване и разширяване на постъпилия отдолу въздух, поради което част от този въздух под формата на плазмени потоци (пламъци) се издига нагоре към бункера. Друга част от пламъците се изсмуква към хийт-райзъра през стеснения от преградата отвор. Издигащите се нагоре в бункера газове циркулират и нагряват намиращата се в него дървесина от вътрешната му страна. Отвън бункера започва да се нагрява от вече изгорелите напълно газове, които го обгръщат преди да напуснат корпуса на печката. Това нагряване е лимитирано от факта, че във външния корпус на печката най-горещата част е горната, което се явява и най-горната част от бункера, но там е и зоната с най-активен топлообмен с помещението. Ето защо цепениците отдалечени най-много от активното горене се нагряват умерено и съответно изпускат малко количество пиролизни газове. Също така тези цепеници са обект на изсушаване.

Важно! „Коминче“ може да работи добре дори с цепеници сушени няколко месеца, но влагането на напълно мокри дърва при всички случаи създава условия за влошено горене и замърсяване на околната среда. В допълнение трябва да се знае, че най-ефективните горивни процеси са тези извършвани в условия на ограничено подаване на въздух поради, което използването на мокри дърва ще доведе и до отлагане на прекомерно количество креозот в комина и изобщо до намокрянето му тъй като изходящите газове са много наситени с влага.

Както вече казахме в горната си част бункера е с херметизиран капак и поради това всички пиролизни газове, отделени от твърдото гориво няма къде да отидат. Те изпълват пространството около цепениците и започват да се спускат надолу като се смесват с издигащите се нагоре толинни потоци от плазма (пламъци). Получава се много загрята смес от горими газове и водна пара, но няма кислород (той е изразходван в голямата си част още при решетката). Тази смес бива изсмукана през тесния и вече много нагрят отвор между преградата и долните части на отвора към хийт-райзъра заедно с част от пламъците на горящите долници на цепениците. Постига се възможно най-висока температура на горивото постъпващо в тунела на хийт-райзъра, а отдолу се подава вторичния въздух. Звукът от гориво нагрято до 1000 и повече градуса по Целзий смесващо се с нов, свеж въздух е впечатляващ! 🙂 Нататък горенето продължава по познатия ни ефективен път през свръх-нагретия хийт-райзър, позволяващ още по-пълно изгаряне.

На последно място ефективността при топлоотдаването при „Коминче“ е обусловена от околната му повърхност която е 2 кв.м.! Без добавяне на лира или друг вид топлообменник температурата на димоотвода варира от 50 до 100^о С.