Testrapport over het verbrandingsproces in houtkachels en het gebruik van FlammenPilot (Dit testbericht is een vertaling van het ondergetekende Duitstalige origineel)
Opdracht Het bepalen van de juiste timing om opnieuw brandstof op te leggen bij twee commercieel verkrijgbare kachels. Tevens het functioneren van FlammenPilot tijdens de verbrandingsfase. Het is daarbij vooral belangrijk om te controleren of de FlammenPilot correct werkt, welke instelling/timing optimaal is en ook het tijdstip waarop de standaard consument brandstof opnieuw oplegt.
Benadering De uitstoot en het brandstofverbruik werden tijdens de verbrandingsfase gemeten en vergeleken. Om de juiste timing te bepalen, werden vier FlammenPiloten met verschillende instelling (FP 1/2/3/4) gebruikt. De verschillende instellingen werden getest en metingen werden op de relevante momenten afgenomen. Schornsteinfegerakademie NRW, Alter Ostdamm 17, 48249 Dülmen Tel: 02594/9445-‐0, Fax: 02594/9445-‐18 Mail: schule.duelmen@t-‐online.de Net: www.schornsteinfegerschule.de
Testkachels Voor de tests werden twee kachels van verschillende prijsklassen gebruikt.
Buderus Blueline Nr. 3 (Prijs ca. 2300 €)
Thermia FUEGO V1 (Prijs < 300 €)
De ovens werden gestookt zoals door de fabrikant werd voorgeschreven.
Testopstelling De FlammenPiloten werden op een afstand van 3,4 m op een tafel tegenover de kachel geplaatst.
.
Testverloop
Tijdstipbepaling
De meeste tests werden met de Buderus Blueline Nr. 3 uitgevoerd. Verder werden vergelijkende tests zonder uitstootmetingen uitgevoerd met de Thermia Fuego V1. Na de ontbrandingsfase werden de verschillende instellingen van de FlammenPiloten en het temperatuurverloop over de verbrandings-‐ periode vastgelegd en gemeten. Ook werd het moment om weer brandstof op te leggen door twee verschillende gebruikers* afzonderlijk bepaald. In drie opeenvolgende verbrandingsfases werden bijna identieke resultaten gemeten. Blueline Nr. 3 Tijd Tijd Tijd gem. rooktemperatuur
FP 4 28:33 28:43 29:05 373 °C
FP 3 38:35 38:34 39:06 325 °C
FP 2 48:31 48:40 48:55 278°C
*Beide gebruikers zijn ervaren schoorsteenvegermeesters.
FP 1 58:39 58:35 59:02 252 °C
Gebruiker 1* 43:15 42:35 45:23 300°C
Gebruiker 2* 53:49 53:48 52:03 255°C
Rooktemperatuur [°C]
450
An der Temperaturkurve wird deutlich, dass bei einer zu frühen Brennstoffaufgabe die Energie
400 aus dem Brennstoff noch nicht ausreichend ausgenutzt wird und die verbleibende
Brennstoffmenge im Feuerraum (siehe Bilder Restbrennstoffmenge)zu groß ist. 350 300
250
200
150 100 50
Brandstof opleggen 0
Aan het temperatuurverloop wordt duidelijk, dat als brandstof te vroeg wordt opgelegd, de resterende hoeveelheid brandstof nog steeds voldoende was. (zie foto's: Resterende hoeveelheid brandstof) Restende brandstof
„FP 4“
„FP 3“
„FP 2“
„FP 1“
De instelling „FP 4“ was te vroeg: er was nog een duidelijke vlammenvorming te zien. Bij het dan opleggen van extra brandstof bestond het gevaar, dat rook uittrad en dat men zich aan de deur kon verbranden. Bij de gloed op foto „FP 3“ was het tijdstip van de FlammenPilot nog duidelijk te vroeg. De gloed zou nog snel kunnen opleven, als de kacheldeur geopend zou worden. Eerst bij „FP 2“ brandde de resterende brandstof nog lichtjes op. Bij „FP 1“ was er bijna geen zichtbare gloed meer, zodat de gebruiker het gevoel kon krijgen, dat de gloed onvoldoende was, om de nieuwe brandstof weer vlot te laten ontbranden. Dit bleek echter niet het geval. Bij alle tests ontvlamde de nieuw opgelegde brandstof zonder problemen.
Uitstootmetingen
Om het juiste tijdstip te kunnen bepalen, werden bij de volgende tests bij het signaal van de verschillende FlammenPiloten nieuwe brandstof opgelegd.
-‐> „FP 4“ en „FP 3“ We troffen dezelfde situatie bij beide instellingen aan. De hoeveelheid ongebruikte brandstof en de nieuwe brandstof samen leidde tot een overbelasting van de kachel. Deze overbelasting voerde tot een duidelijk hogere uitstoot. De overbelasting van de kachel werd gemeten aan de vlammenlengte, de rooktemperatuur als ook het zeer hoge koolmonoxide uitstoot (CO) en het lage zuurstofgehalte (O2) van onder 3%. Bij rooktemperaturen tegen de 500°C sloegen de vlammen de kachelpijp in. De overbelasting werd gedurende 15 minuten waargenomen en na 20 minuten stabiliseerden de meetwaarden weer.
Overbelasting „FP 4“
Overbelasting „FP 3“
Uitstoot: Overbelas�ng
Rooktemperatuur / Hoeveelheid stof
500 450
350 300
250
200
25
400
30
Brandstof opleggen
20
15
10
150 100
5
50 0
0
0
Hoeveelheid zuurstof / Koolmonoxide
Staub [mg/m³] Abgastemp. [°C] O2 [%] CO [g/m³]
Aan het einde van de verbrandingsfase gaven de FlammenPiloten al na 40 minuten aan, dat nieuwe brandstof opgelegd moest worden. Daardoor werd de verbrandingsfase 20 minuten korter ten opzichte van instelling „FP 1“, hetgeen tot een hoger brandstofverbruik leidde. Verbrandingstijd Verbruik
60 ~2,2
Optimale verbranding 60 ~2,2 Overbelaste verbranding 40 40 ~2,2 ~2,2
∑ 120 ∑ ~4,4
minuten kg
Verbrandingstijd 40 ∑ 120 minuten Verbruik ~2,2 ∑ ~6,6 kg Na het opleggen van nieuwe brandstof bij instelling „FP 2“ steeg de rooktemperatuur tot ca. 450 °C bij een zuurstofgehalte (O2) van onder 3%. Dit leidde wederom tot een overbelasting, waarbij de koolmonoxide uitstoot echter niet zo hoog was als bij de twee voorafgaande tests. De tijd die nodig was, voordat de waarden stabiliseerden, was ook korter.
Uitstoot: Overbelast "FP 2"
450
30
Brandstof opleggen 25
400 350
20
300 250
15
200 10
150 100
50
0
5
Hoeveelheid zuurstof / Koolnmonoxide
500
Rooktemperatuur / Hoeveelheid stof
Staub [mg/m³] Abgastemp. [°C] O2 [%]
0
0
CO [g/m³]
Uitstoot "FP 1"
500
30
25
Rooktemperatuur / Hoeveelheid stof
400 350
20
300 15
250 200
10
150 100
5
Hoeveelheid zuurstof / Koolnmonoxide
Brandstof opleggen
450
50 0
Staub [mg/m³] Abgastemp. [°C] O2 [%]
0
0
CO [g/m³]
Nadat de brandstof opgelegd was, verbrandde deze gelijkmatig. Dit wird duidelijk door een rooktemperatuur tot 400°C, een hoeveelheid zuurstof van 6% en ook de geringe hoeveelheid koolmonoxide. De korte uitschieter in de hoeveelheid stof is te verwaarlozen. Alle waarden stabiliseerden binnen korte tijd. De ideal verbranding was ook te zien aan het vlammenbeeld.
Ideale verbranding „FP 1“
Afstand van de FlammenPilot In een volgende test werd met een tweede kachel het functioneren van de FlammenPiloten op verschillende afstanden van de kachel getest. Twee „FP 1“ en twee „FP 2“ werden op een afstand van 1 m en 3,4 m van de kachel geplaatst.
Afstand tests
Vlammenbeeld FUEGO V1
Bij twee verbrandingsfases reageerden de verschillend ingestelde FlammenPiloten op beide afstanden bijna gelijktijdig. Bij „FP 1“ was de resterende gloed weer optimaal om nieuwe brandstof op te leggen.
Optimale gloed „FP 1“
Conclusie
Te vroeg hout opnieuw opleggen overbelastte de kachels en worden dan ook niet meer naar de voorschriften en aanwijzingen van de fabrikant gestookt. Door de overbelasting wordt het materiaal van een kachel overmatig op de proef gesteld. Kachels uit de „goedkope“ Foto 1 Foto 2 prijsklasse hebben meestal een geringe materiaalsterkte. D oor oververhitting kan dit tot het uitzetten van het materiaal leiden.
Regelinrichtingen en ook deuren kunnen kromtrekken en het materiaal gloeit uit. Zulke kachels zijn voor dergelijke verbrandingstests beperkt inzetbaar.
Het opnieuw opleggen van hout zoals bij instelling „FP 1“ veroorzaakt wezenlijk minder uitstoot. Een langere verbrandingsfase resulteert in minder brandstofverbruik. Dit kan van kachel tot kachel verschillen.
<
Gebruikers leggen vaak bij dit vlammenbeeld of zelfs nog vroeger weer hout op.
FlammenPilot „FP 1“ signaleert pas bij dit vlammenbeeld.
Het latere opnieuw hout opleggen zoals bij foto 2 in vergelijking tot het opnieuw opleggen zoals bij foto 1 maakte een verschil van: Stof g/m3 -‐ 49,62% Koolmonoxide g/m3 -‐ 76,22% Brandstofverbruik ca. -‐ 33% Het respecteren van de optimale timing is voor de gemiddelde gebruiker vaak irritant, omdat deze het gevoel krijgt, dat de resterende gloed niet voldoende is, om het vuur weer vlot te laten opkomen. Ook brand-‐ en vuurexperten tenderen om te vroeg opnieuw op te leggen. FlammenPilot laat zien, dat met techniek veel bereikt kan worden. De voordelen die in de test naar voren kwamen zijn: -‐ gereduceerde uitstoot -‐ minder brandstofverbruik -‐ vermindert risico tot overbelasting/ oververhitting en daardoor minder kans op mogelijke schade aan de kachel.
