Facebook



Amerykańskie piece kominkowe na pelety (2) Ogrzewanie dawkowane PDF Drukuj Email
Lech Kowalewski   
01/2008

  O ile w stylistyce projektowania pieców kominkowych na pelety Amerykanie zachowują wyjątkowy umiar i konserwatyzm, o tyle w technice ostro eksperymentują i dominuje tam twórcze nastawienie do poszukiwania coraz lepszych rozwiązań i udoskonaleń.  Jak w każdej dziedzinie także i w przypadku pieców kominkowych na pelety, tylko nieliczni konstruktorzy poszukują zmian rewolucyjnych, niestandardowych i zmieniających podstawowe założenia. Niektóre z nich po latach stają się ponownie ogólnie obowiązującymi standardami. Większość konstruktorów przez lata doskonali ich szczegółowe rozwiązania, wprowadzając wiele drobnych, ale zdecydowanie ułatwiających życie innowacji. W tym artykule skoncentruję się na tych pierwszych, najbardziej ogólnych zmianach w konstrukcji pieców na pelety, pozostawiając analizę szczegółowych zmian na póśniej. 

część pierwsza artykułu z V 2007 TUTAJ

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

zobacz artykuł w formacie pdf >>> str. 44 >>> str. 45

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Podstawowe założenia konstrukcyjne 
Historycznie rzecz biorąc, za główną cechę wyróżniającą konstrukcję tych pieców uznaje się sposób podawania peletów do retorty spalania. Z jednej strony mamy rozwiązania bezpośredniego podawania peletów, nazywane systemem dolnego podawania (bottom-fed system), ojcem których jest Joe Traeger, z drugiej rozwiązania pośredniego podawania, wprowadzone przez Jerry Whitfielda, określane jako system górnego podawania (top-fed system). Te dwa systemy ciągle ewoluują i mocują się w walce o pozycję na rynku. 

Systemy górnego podawania peletów 
Dropdown system to klasyczny model podawania peletów wprowadzony przez Whitfielda, najbardziej  popularny do dnia dzisiejszego. Najogólniej mówiąc, Whitfield opracował wzór pieca z wymuszonym nadmuchem powietrza, automatycznym podawaniem paliwa z własnego zbiornika z oddzieloną od niego, małą, wielostronnie napowietrzaną, retortą spalania. Podstawową jego cechą charakterystyczną jest swobodne spadanie peletów w końcowym odcinku z rury spustowej do niżej położonej retorty. Ten niezwykle prosty pomysł okazał się bardzo skuteczny i bezpieczny. Najczęściej, ze względu na głębokość zbiornika, spirala podająca ułożona jest skośnie do góry, tak by zapewnić swobodny i bezpieczny spad peletów przez również skośnie ułożoną, tyle że w przeciwnym kierunku, rurę spustową. Nawet w przypadku braku prądu pelety zsuwają się z rury i wpadają do palnika, co zapobiega możliwości cofania się płomieni w stronę zbiornika. Prawidłowe spalanie zależne jest od skoordynowania pracy wentyla tora spalania i podajnika paliwa. W póśniejszym okresie do retorty zaczęto dodawać automatyczny zapalnik, pozwalający na całkowite wygaszanie płomienia i jego dowolne wzbudzanie. Wymiana cieplna, a tym samym komfort cieplny zależne są od pracy wentylatora konwekcji wydmuchującego podgrzane powietrze. Stopniowo wprowadzano nowe rodzaje czujników i analizatorów, mierzących między innymi temperaturę paleniska, wydmuchiwanego powietrza, temperaturę pomieszczenia, ale także wielkość płomieni, a nawet jakość paliwa. Wszystko to wraz z rozwojem możliwości programowych panelu sterowania także zdalnego (pilot) zwiększyło wygodę, efektywność spalania i elastyczność pracy pieca. Te rozwiązania stały się standardem i są najczęściej spotykane w piecach produkowanych przez większość amerykańskich firm. Pewnie to rozwiązanie jeszcze przez długie lata byłoby wzorcowe, gdyby nie problemy z peletami kiepskiej jakości, tworzącymi często w retorcie twardą skamielinę zakłócającą pracę całego systemu spalania. Do tego na rynku amerykańskim przybywało coraz więcej zwolenników palenia ziarnem kukurydzy i peletami z siana. Dają one kilkakrotnie więcej popiołu i tym samym zwiększają tendencje do szlakowania, ale są tańsze. Potrzeba jest matką wynalazków pod jednym warunkiem, że pojawi się kilku buntowników. 

Tarcza nabierająca i samoczyszczące się retorty spalania 
Jednym z takich niepokornych był Robert Walker, który po sukcesach w biznesie meblarskim zajął się z pasją w 2001 roku tworzeniem firmy Bixby Energy Systems nastawionej na produkcję pieców na ziarno kukurydzy. Efektem twórczej pracy był powstały w 2004 roku bardzo innowacyjny piec MaxFire. Chociaż mieści się on w konwencji systemu z górnym podawaniem peletu ma kilka zaskakujących rozwiązań. Jednym z nich jest zastosowanie zamiast spirali podajnika obrotowej tarczy nabierającej pelety i wsypującej je do rury spustowej. Taki typ nabierania paliwa przezwycięża problemy związane z zanieczyszczeniami często znajdującymi się w ziarnie kukurydzy, blokującymi spirale podajnika. Jeszcze ciekawszym pomysłem było zastosowanie ruchomej, podwójnej retorty spalania. Co kilka godzin retorta przesuwa się w bok do miejsca z dziurą w podłodze, przez którą spada popiół. W tym czasie ziarno czy pelety wpadają do drugiej znajdującej się niżej retorty, również wypróżnianej automatycznie co pewien czas. Dodatkowo opracowano sposób wirowego napowietrzania retort spalania znacznie zwiększający skuteczność utleniania. Efekt: piece działają rewelacyjnie i znakomicie sprzedają się na rynku amerykańskim. 
Pneumatyczne podawanie peletów 
Najdalej w tej grupie idzie rewolucyjne rozwiązanie Geoffrey Johnsona wprowadzane na rynek przez firmę Snoqualmie Stove Works. Sprowadza się ono do pneumatycznego wtłaczania peletów z góry do zamkniętej, przeźroczystej kapsuły spalania za pomocą strumienia powietrza. W samej kapsule, do której dodatkowo jest wdmuchiwane powietrze z dołu, tworzą się wiry unoszące pelety i powstają całkiem inne, termodynamiczne warunki spalania. Zamiast retorty mamy tu zamkniętą kapsułę spalania. Paliwo wtłaczane jest przeciwbieżnie do kierunku spalania i wprowadzone w stały ruch. Zwiększa się długość gazowej chmury spalin o bardzo wysokiej temperaturze. W piecu zrezygnowano z tradycyjnego rurowego wymiennika ciepła. Cała jego obudowa tworzy naturalny wymiennik  konwekcyjny, a rozgrzana, wysoka kapsuła zwiększa promieniowanie cieplne. Piec, wyróżniony tytułem pieca roku 2007 na targach w Remo, zadebiutuje na rynku jesienią tego roku. 

Systemy dolnego podawania peletów 

● Kolumna Traegera.  Jak wspomniałem, pierwszym rozwiązaniem pieców na pelety było bardzo uniwersalne opracowanie Traegera, w którym retorta palnika połączona jest bezpośrednio z poziomą kolumną wentylacyjną, w środku której biegnie rura ze spiralnym podajnikiem paliwa. Pelety podawane są bezpośrednio z boku retorty, a powietrze spalania z dołu i z boków. Jest to bardziej zintegrowane, zwarte rozwiązanie, do kolumny podłączony jest wentylator spalania i silnik podajnika. Sama retorta posiada podwójną ściankę z otworami w wewnętrznym dnie i bokach. Popiół wypychany jest górą przez powietrze i napierające pelety. Traeger sprzedał swój patent w odniesieniu do pieców kominkowych firmie Earth Stove przejętej póśniej przez grupę Lennox, która to ostatecznie pod koniec lat osiemdziesiątych zrezygnowała z produkcji pieców według jego wzoru. Powodem były narzekania klientów na trudności z dopalaniem peletów w sytuacjach braku prądu.  Tymczasem udoskonalone wersje kolumny Traegera z powodzeniem wykorzystywane są w produkowanych nie tylko przez firmę Traeger Industries grillach, profesjonalnych nagrzewnicach powietrznych i kotłach na pelety.

● Retorta Harmana. Wydawałoby się, że system dolnego podawania peletów, być może trochę za sprawą firmy Lennox, jest bez szans. Przeczą jednak temu sukcesy firmy Harman, która na początku lat dziewięćdziesiątych wprowadziła pewną modyfikacją rozwiązania Tragera. Inaczej zaprojektowana jest retorta spalania z pochylonym bokiem naprzeciw podajnika, do której pelety wpychane są z dołu do góry. Napierające pelety wypychają popiół z górnej części retorty spalania. Rozwiązanie wyjątkowo dobrze sprawdza się nawet przy spalaniu peletów pochodzenia roślinnego, a po pewnych modyfikacjach, w wersji z rozbijaczami szlaki, radzi sobie nawet przy peletach z biomasy o pięcioprocentowej zawartości popiołu. Piece Harmana z perfekcyjnie dopracowaną techniką sterowania wywalczyły sobie obecnie najwyższą pozycję na rynku amerykańskim, głównie ze względu na niewrażliwość na popiół oraz liczne udoskonalenia techniczne poprawiające komfort cieplny. Ich pozycja rośnie wraz ze wzrostem zainteresowania spalaniem peletów z biomasy i samego ziarna. Niezależnie od poszczególnych rozwiązań, przyjętym na rynku amerykańskim założeniem jest automatyczne spalanie stałego paliwa w efektywny, a przy tym efektowny sposób, z wymuszoną mechanicznie konwekcyjną wymianą ciepłego powietrza. Podkreśla ono wagę eksponowania walorów żywego ognia i eliminuje konieczność ciągłego dokładania paliwa. Paliwo i powietrze potrzebne do spalania zgodnie z nim musi być ściśle dozowane, spalanie w pełni kontrolowane, a efekt cieplny dostosowywany, dzięki czujnikom, do programowych lub indywidualnych ustawień. Wszystkie wprowadzane rozwiązania techniczne są bezpośrednią konsekwencją tej zasady. 

Lech Kowalewski

Share

Poprawiony: 03/2014
 

© Wszystkie prawa zastrzeżone