Conceptul - inventarea cazanului pe lemne CANDLE

Pentru a veni în sprijinul celor care montează, pun în funcțiune sau utilizează cazanele cu combustibil solid și ardere îndelungată, în rândurile care urmează vă prezentam conceptul, construcția și funcționarea cazanului CANDLE. Materialul este o completare a manualului de instalare și utilizare, informațiile fiind adunate pe baza unei experiențe de exploatare de peste 10 ani a diverselor modele fabricate și vândute în țările baltice, din răsăritul Europei și Rusia. Informațiile sunt furnizate de fabricantul cazanului, rezultate ale testărilor efectuate de firme care vând de ani buni produsul în țările lor dar și experiența noastră. În cei peste zece ani de exploatare, n-a fost raportat nici un defect de străpungere sau fisurare la cazanele de acest tip instalate.

Este greu de crezut că inventarea unui alt fel de cazan pe lemne s-a datorat unui băț de chibrit. Și totuși, dacă veți urmări cu atenție experimentul de mai jos veți constata că cea mai simplă idee despre arderea lemnului produce efecte nebănuite într-un cazan. E drept, foarte deosebit de toate celelalte. Pentru demonstrație aprovizionați o cutie cu chibrituri indiferent de brand. În faza întâia a experimentului, aprindeți un chibrit pe care-l veți ține cu gămălia în jos cât mai mult timp posibil. Cronometrați timpul de la aprinderea bățului până la arderea sa completă. Protejați degetele și notați rezultatul. În faza a doua a experimentului, aprindeți un alt băț de chibrit pe care-l veți ține de data aceasta cu gămălia în sus. Măsurați iarăși timpul de ardere până la limita răbdării degetelor dumneavoastră.

Functionarea cazanului Candle

Acum e timpul să analizăm datele obținute.

În primul caz eu am cronometrat minim 12 și maxim 15 secunde de ardere continuă cu flacără puternică. În cel de-al doilea caz, am măsurat minim 35 și maxim 45 de secunde de ardere continuă, cu flacără mult mai liniștită decât în primul caz. Evident, dumneavoastră puteți obține alte valori, în funcție de chibriturile folosite, important fiind raportul timpilor de ardere continuă. Un cercetător adevărat va repeta experimentul de câteva ori și va calcula media valorilor obținute pentru rigurozitatea calculelor. Nu este greu de observat că bățul de chibrit pe care l-am ținut cu gămălia în sus a ars de trei ori mai încet, deoarece 35:12≈3 sau 45:15=3. Atunci ne putem gândi că ar fi mult mai bine ca și lemnele pe care le băgăm în sobă sau într-o centrală clasică (cu sau fără gazeificare) să poată arde de sus în jos, pentru a beneficia cât mai mult timp de căldura generată de lemnele respective.

Putem să completăm experimentul cu ajutorul unui termometru, pe care-l încălzim de la flacăra chibritului în cele două moduri de ardere. Vom observa că la arderea chibritului ținut cu gămălia în sus, indicația termometrului va fi dublă față de cazul arderii chibritului ținut în poziție inversă, 60 și respectiv 120°C. Concluzia finală ar fi că arderea materialului lemnos de sus în jos, oferă de două ori mai multă energie termică, obținută într-un timp de trei ori mai lung. Materializarea experienței de mai sus într-un cazan cu lemne s-a făcut în Lituania, efectul fiind creșterea continuă a numărului utilizatorilor mulțumiți în timpul iernii.
[*Adevărul despre energia obținută nu este, riguros vorbind, cel enunțat mai sus, cantitatea de căldură produsă și măsurată fiind aceeași în cele două cazuri. Modul de producere și utilizare a acestei cantități de energie este însă total diferit, așa cum se vede practic din funcționarea cazanului CANDLE.] Nu-i așa că nu-i greu să fii cercetător?

Despre construcția cazanului CANDLE

Cazanul este un ansamblu de doi cilindri din oțel, concentrici, care încălzește apa dintre ei. Materialul folosit pentru fabricarea cilindrului focar este oțel special laminat la rece cu grosimea de 4 mm. Pentru dublura exterioară se folosește tablă de 3 mm grosime. Un aspect de apreciat este faptul că pentru modelele 20 și 35 kW se folosește o singură foaie de tablă, debitată, roluită și sudată semiautomat dublu față, pe generatoarea cu lungimea de 2000 mm.

Diferența între cele două modele este diametrul cilindrilor rezultați. Pentru mezinul S18 se folosește aceeași tehnologie dar lățimea tablei folosite este de 1500 mm, de asemenea cu o singură dublă sudură pe generatoare. Construcția permite preluarea ușoară a suprapresiunilor accidentale de scurtă durată și intensitate, fără urmări. În caz de accident sever are loc o deformare a cămășii interioare către interiorul cazanului, pe cordonul de sudură, în zona temperaturii maxime.

Cazanul nu va exploda în nicio situație. La cele două extremități are loc îmbinarea prin sudură a celor doi cilindri. Următoarea complicație ar fi anexarea, de asemenea prin sudură, a gurii de umplere cu combustibil și a ușii cenușar. Controlul perfect al arderii combustibilului este asigurat de piesa de rezistență a cazanului: ansamblul conductei cu trei tronsoane telescopice, cea mai mică în diametru fiind susținută la partea superioară de un cablu care iese din cazan prin centrul capacului superior, se așează pe două role metalice și coboară pe exteriorul cazanului, paralel cu acesta. Rolul lui este de a ridica ansamblul conductei de aducțiune aer, terminată la partea inferioară cu distribuitorul de aer, atunci când se face încărcarea cazanului.

Capacul superior este asamblat cu șuruburi și etanșat cu o garnitură termorezistentă, având posibilitatea de a fi dislocat în cazul unei explozii produsă în interiorul cazanului. În centrul acestui capac se află chepengul de admisie a aerului de combustie, a cărui clapetă este antrenată de lanțul regulatorului de temperatură, fixat lateral în partea superioară a cazanului. În interiorul cazanului, se află cutia de preîncălzire a aerului de combustie, de formă cilindrică. Prin partea inferioară, în centru, coboară conducta telescopică de aer.

Etanșarea ușilor se face cu garnituri din șnur de fibră de sticlă, cu grosime și calitate corespunzătoare, fixate pe contur. Finisajul exterior este realizat din Aluzinc®, a cărui culoare nativă îi conferă o eleganță aparte. La partea din spate, găsim pe aceeași verticală racordul de retur, racordul coșului de fum și racordul de tur, ordinea fiind de jos în sus. Verticalitatea la montaj se realizează cu patru picioare cu suprafață mare de sprijin, filetate în cuva metalică din baza cazanului, umplută cu beton refractar și sudată continuu pe conturul peretelui exterior, care constituie cenușarul și închide ermetic partea de jos a cazanului.
Cum vă spuneam, construcția este foarte simplă. Dacă s-ar mai putea simplifica încă, așteptăm cu interes sugestiile dumneavoastră!

Functionarea cazanului Candle

Cum funcționează cazanul CANDLE?

Esențial în această entitate este modul în care arde combustibilul lemnos. Cantitatea de aer ajunsă la suprafața de ardere din partea superioară a încărcăturii este atât de bine dozată încât arderea se face practic fără flacără, generându-se temperaturi maxime de 1000°C în centrul focarului, respectiv maxim 450°C la suprafața schimbătorului de căldură.

Arderea este perfect controlată în orice regim de funcționare, lemnul arde aproape în totalitate, cantitatea neglijabilă de cenușă fiind îndepărtată de una-două ori pe lună.

Atenție! Noua încărcătură de lemne se va adăuga în cazan chiar dacă pe fundul focarului se mai găsește jăratic. Acesta nu va aprinde niciodată lemnele în partea de jos, la fiecare încărcare fiind necesară aprinderea încărcăturii la partea superioară.

Pe măsură ce se consumă stiva de combustibil, distribuitorul de aer confecționat din tablă de oțel refractar, coboară până la podeaua cazanului. În orice moment de după aprinderea în partea de sus a încărcăturii, arde numai un strat de combustibil cu grosimea (înălțimea) de 10-20 cm, care se deplasează spre în jos și antrenează după el, gravitațional, distribuitorul de aer. Cantitatea de fum generată ocolește distribuitorul, se ridică paralel cu pereții camerei de ardere și iese deviată de supapa de reglaj a puterii, poziționată la baza cutiei de preîncălzire a aerului de combustie, în dreptul racordului coșului.

Timpul de ardere al întregii încărcături este incredibil de mare: tipic 24 de ore dar în anumite condiții ajunge la 38-40 de ore. Cum are loc controlul arderii? Cu un circuit de reglare în buclă închisă care implică o informație despre temperatura apei din cazan, primită și transformată de regulatorul de temperatură Honeywell FR 124 în mișcare de rotație a unei pârghii, care antrenează printr-un lanț clapeta chepengului de aer.

Clapeta se închide sau se deschide, lăsând să treacă spre nucleul focarului mai puțin sau mai mult aer. Efectul aerului introdus este eliberarea de energie termică ce produce încălzirea apei, sesizată de regulator. Clasic. Particularitatea și respectiv secretul construcției este injectarea aerului strict în zona de combustie, proporțional cu cererea de putere din fiecare moment al procesului de ardere.

Contacteaza-ne
Functionarea cazanului Candle
  1. Circuitul aerului
  2. Stratul de ardere
  3. Gura de umplere
  4. Racordul la coș
  5. Combustibil
  6. Ușa cenușarului

Mai multe lămuriri

Cazanul nu are nevoie să stocheze energia deoarece prin închiderea clapetei regulatorului de temperatură procesul de combustie poate fi suspendat rapid (ardere mocnită) iar la nevoie poate fi repornit imediat, de aici economisirea combustibilului, a energiei generate și nu în ultimul rând economia de bani. Suspendarea arderii se face extrem de rapid, volumul jarului care trebuie neutralizat fiind incomparabil mai mic față de centralele clasice. La fel în cazul repornirii.

Chiar dacă umiditatea lemnului este mai mare de 20%, cazanul lucrează fără efort, căldura generată de stratul activ produce uscarea, apoi încălzirea, apoi piroliza lemnului din stratul imediat inferior, care este asfel pregătit să ardă mult mai complet carbonul rămas, în ultima fază. Randamentul procesului de piroliză în special este de multe ori superior cazanelor cu gazeificare! Arderea aproape perfectă oferă cele mai bune caracteristici procesului din cazan care nu va produce funingine și nici condensat cu excepția palierului de pornire de la rece, deoarece suprafața de ardere pe verticală este minimă, astfel încât pe perete se formează mici formațiuni slab aderente care se pot curăța foarte ușor și rapid.

O consecință importantă a arderii complete sunt emisiile reduse de noxe, în special de bioxid de carbon. Și explicația faptului că nu se acumulează gudron pe pereții interiori ai cazanului este foarte simplă. Observăm că în ciclul de ardere al unei încărcături apar mici depuneri de gudron, de exemplu în perioadele în care are loc arderea mocnită la lipsa necesarului de putere sau dacă folosim lemn verde. La următorul ciclu de ardere, toate depunerile de gudron acumulate în ciclul anterior sunt arse rând pe rând de discul de foc ce se deplasează spre în jos făcând în același timp toaleta cazanului. Evident, vor rămâne și de această dată urme accidentale de gudron care vor fi arse în ciclul următor. Singura operațiune care trebuie făcută este curățarea funinginii din partea superioară a cazanului. Un rol în acest proces îl are și distribuitorul de aer, care prin forma sa împinge către pereții cazanului gazele de ardere cu temperatură mare, ajutat de tirajul natural.

Recomandări pentru un randament maxim

Trebuie să asociem obligatoriu funcționarea cazanului CANDLE cu instalația hidraulică. Ca la orice centrala cu combustibil solid, eficiența maximă se obține la o diferență de temperatură a agentului termic între tur și retur de 10,5°C. Cel puțin teoretic. Pentru a menține această valoare în condițiile în care sarcina termică poate să varieze puternic, trebuie să plecăm cu dimensionarea componentelor de la debitul apei prin cazan la sarcină nominală, comunicat de constructor. În corespondență cu această valoare vom alege pompa de circulație, al cărei punct de funcționare asigură debitul nominal prin cazan. O componentă care n-ar trebui să lipsească din nicio instalație este vana (vanele) de echilibrare care asigură un echilibru hidraulic optim și un control perfect al temperaturii.

Robineții termostatați sunt cele mai importante componente ale instalației hidraulice, a căror montare elimină prezența oricărui alt tip de controler de temperatură. Folosirea celor două elemente de reglaj împreună cu pompa de circulație cu turație variabilă duce la economii de exploatare de 25-30%! Bineînțeles că schemele se pot complica oricât, cu pompe, senzori, puffere, etc. Noi recomandăm recircularea apei prin cazan la scăderea temperaturii pe retur fără pompă, cu o vană termostatată cu trei căi, la care elementul termosensibil de reglaj se poate vizita, curăța, înlocui. Această schemă controlează mult mai precis temperatura agentului termic prin cazan, respectiv prin instalație, cu efectele cunoscute. Protejați mai ales pompa de circulație prin montarea unui filtru de nămol sau a unui filtru Y la cota cea mai mică a instalației, orizontal, înaintea pompei, între robineți de separare. Nu ezitați să folosiți distribuitoare / colectoare acolo unde suprafața de încălzit este mare sau etajată. Și bineînțeles, ultima operație - echilibrarea termică a radiatoarelor.


Studiu de caz

Pentru exemplificarea capabilităților cazanelor CANDLE, am ales un caz concret, publicat pe un site de profil în urmă cu câțiva ani. Într-o locuință construită din cărămidă, cu suprafața podelei de 190 mp, izolată cu polistiren cu grosimea de 5 cm, este instalat un cazan CANDLE cu puterea de 20 KW. O parte a casei este încălzită prin pardoseală, cealaltă parte este încălzită cu radiatoare din aluminiu. Circuitele sunt realizate cu conducte din polipropilenă, circulația agentului termic este forțată iar temperatura exterioară pe durata testelor a variat între -7 și -1°C.

Vă prezentăm rezultatele testului:

  • Pin uscat: lungimea lemnelor 30-40 cm - 25 ore;
  • Cherestea pin vechi: lungimea lemnelor 35-40 cm - 21 ore 30;
  • Mesteacăn uscat: lungimea lemnelor 40 cm - 24 ore;
  • Stejar uscat: lungimea lemnelor de 30-35 cm - 27 ore;
  • Stejar umed: lungimea lemnelor de 30-35 cm - 25 ore;
  • Mixtură de stejar și pin uscat: lungime 30-40 cm - 26 ore;
  • Brichete din rumeguș: dimensiune 25/5/5 cm - 38 ore;

Prin urmare, arderea în cazanul CANDLE nu este puternic dependentă de umiditatea de suprafață a lemnelor, pentru că înaintea arderii acestea au timp să se usuce la temperatura mare de deasupra lor, așa cum este explicat mai sus, dar s-a observat că se arde mai mult combustibil înainte ca apa din cazan să ajungă la temperatura de regim de 80°C. Lungimea lemnelor a influențat de asemenea durata arderii în sensul că lungimea mai mică a dus la mărirea timpului de ardere, așezarea acestora în cazan făcându-se mai compact. În extrem, se vede că brichetele de rumeguș au avut cel mai bun scor. Se aprind și ard la fel ca lemnul și ajung foarte rapid la temperatura de regim datorită umidității sub 10%.

Urmează concluzia că brichetele din rumeguș sunt indicate în cazul în care lipsim de acasă un interval de timp mai lung sau afară sunt temperaturi foarte scăzute. Prețul acestor brichete este echivalent cu prețul lemnului, având densitate mai mare. Toamna și primăvara, sau în iernile blânde, necesarul redus de căldură în locuință se poate asigura prin arderea lemnului inferior caloric: tei, plop, salcie, pomi fructiferi. Cazanul CANDLE este unul din cele mai eficiente din clasa sa, prezintă încredere, este ușor de operat și n-are deficiențe care ar împiedica utilizarea lui în sistemele moderne de încălzire, chiar mixte, bazate pe energia solară sau electrică. Poate fi folosit de asemenea, cu randament și mai bun, la încălzirea prin pardoseală sau mixtă - pardoseală/radiatoare de perete.