Huis verwarmen met een Rocket Mass Heater

[peterberg]

Gisteren, 15 maart, ben ik bij Rinchen geweest en hebben we de rocket mass heater getest. Aanvankelijk waren er wat problemen om het ding aan de gang te krijgen. Tenminste, hij wilde wel branden maar na 10 minuten ging hij vrij plotseling gewoon uit en kwam er een berg rook de kamer in. Het was een mooie zonnige dag geweest, de binnenkant van de schoorsteen was koud en met de lage afgas temperatuur van minder dan 50 graden C. ontstond er condens in het rookkanaal. Dan daalt de inwendige temperatuur van de schoorsteen nog verder en houdt de thermische trek op te bestaan. Inmiddels een bekend fenomeen maar daarom nog niet minder vervelend.

Via een veegluik in de keuken konden we de schoorsteen met wat krantenpapier opwarmen waarna de rocket opnieuw aangestoken kon worden. Daarna ging alles als een zonnetje, een mooi helder vuurtje en een wat gedempt maar onmiskenbaar rocket stove geluid. De schoorsteen uitgang heb ik helemaal niet gezien, want tegen die tijd was het donker buiten.

Resultaten zijn goed, we hebben wat dingen geprobeerd om te zien hoe het uitwerkte. Eerst maar even de grafiek, dan kan ik daarna verder met de uitleg.

15032012.gif

Zo op het eerste gezicht een niet spectaculair verloop met een paar geprononceerde pieken en dalen.
Er is wel een soort trend waar te nemen, het beste moment is op 20 minuten met de CO en O2 het laagst. Met het toenemen van de inwendige temperatuur nam ook de CO en O2 toe en zakte het rendement wat in. Iedere keer als er wat hout bij ging of als er er wat brandstof in elkaar stortte ontstonden er wat pieken in de CO lijn.
Even voor de lijn van 70 minuten gaat de CO vrij plotseling omhoog, daar had Rinchen de feed tube voor het grootste deel afgedekt omdat er vrijwel alleen gloeiende houtskool over was. Met als gevolg dat de vervuiling toenam. Juist rond dat moment had ik een meegebracht stuk blik op maat geknipt en gebogen om te gaan dienen als Peter Channel. Dat is een plaat metaal die er voor zorgt dat er aan de kant van de heat riser altijd een sleuf open blijft van ongeveer 5% van de doorsnede van de feed tube. Die naam is niet van mijzelf hoor,maar er aan gegeven door de beheerder van een Amerikaans rocket mass heater forum. Even voor de grens van 80 minuten is die plaat op zijn plaats gegaan en is de feed tube gewoon helemaal volgestopt met al het hout dat er in wilde passen. De filter van de Testo was aardig vol met water geraakt, dus die heb ik op dat punt vervangen.

Ondanks een volledige lading met onverhit hout onstond er geen overload aan brandbare gassen en de pieken van het inzakken van de brandstof waren maar klein. Op 115 minuten is nog een dunne hoge piek, veroorzaakt doordat ik al het resterende hout tegen de kant van de heat riser heb laten leunen waardoor er veel lucht door het hout ging. Toen we dat hout weer de andere kant op zetten klaarde de zaak weer op. De laatste bult CO op 128 minuten is de uitgloeifase van de houtskool, deze keer zonder de feed voor meer dan de helft af te dekken. Ook die bult is lager dan die van de eerste helft.

Zelf trek ik de conclusie dat het effect van die Peter Channel duidelijk zichtbaar is, de naar boven gaande trend van de CO is duidelijk een trapje lager gegaan. Maar iedereen mag daarvan denken wat-ie maar wil, ik ben uiteraard bevooroordeeld.

Er is toch nog een heel apart effect wat eigenlijk niet door de meet apparatuur zelf wordt geregistreerd. Dat is de mate van vervuiling van het primaire filter dat in het huis van de sonde zit. Dat filter is een wit schijfje, van een soort kunststof veronderstel ik. Hieronder is een foto van de twee filters die ik heb gebruikt. De linker is gebruikt tot aan ongeveer 75 minuten, de rechter voor de rest. De rocket heeft het tweede deel van de test zeker niet op een laag pitje gebrand en toch is die filter een heel stuk lichter van kleur dan de andere. Voor alle zekerheid heb ik allebei de filters eerst gedroogd voordat ik de foto maakte.

P3160096.JPG

Afgaande op het kleuverschil denk ik dat dat onaanzienlijke stuk blik een groot verschil gemaakt heeft, ook al was er geen verandering te zien of te horen. Voor de volledigheid ook nog even de gemiddelden van deze test:
O2 16,7 %, eff. 85,8 %, CO 1153 ppm, Tr 80,6 graden C.
Laagste punt van de zuurstof 10,4 %, laagste punt van de koolmonoxide 166 ppm.
Ik vind dit een succesvolle testrun, de resultaten zijn goed en er is weer wat van geleerd.

[rinchen]

Beste Peter,

Bedankt voor dit uitgebreide verslag. Het was leuk en leerzaam om samen bezig te zijn.
Ik heb nog twee opmerkingen:

Op 115 minuten is nog een dunne hoge piek, veroorzaakt doordat ik al het resterende hout tegen de kant van de heat riser heb laten leunen waardoor er veel lucht door het hout ging. Toen we dat hout weer de andere kant op zetten klaarde de zaak weer op.

Toen je dit deed was er niet veel hout meer over en in eerste instantie daalde de O2 en de CO scherp, maar toen viel een van de stukken hout om en schoot de CO omhoog. Wellicht dat als het hout nog voldoende lang is het goede resultaten geeft, mits de plaat er maar inzit. Dit zou wellicht interessant zijn om eens uit te sluiten met metingen.

Er is toch nog een heel apart effect wat eigenlijk niet door de meet apparatuur zelf wordt geregistreerd. Dat is de mate van vervuiling van het primaire filter dat in het huis van de sonde zit. Dat filter is een wit schijfje, van een soort kunststof veronderstel ik. Hieronder is een foto van de twee filters die ik heb gebruikt. De linker is gebruikt tot aan ongeveer 75 minuten, de rechter voor de rest. De rocket heeft het tweede deel van de test zeker niet op een laag pitje gebrand en toch is die filter een heel stuk lichter van kleur dan de andere. Voor alle zekerheid heb ik allebei de filters eerst gedroogd voordat ik de foto maakte.
Afgaande op het kleuverschil denk ik dat dat onaanzienlijke stuk blik een groot verschil gemaakt heeft, ook al was er geen verandering te zien of te horen.

Ik denk dat we deze conclusie nog niet kunnen trekken, omdat de Testo ook aanstond toen het rookkanaal vol zat met dikke rook in de koude start. Dit zal vast ook een flinke vervuiling hebben achtergelaten op het filter.

[peterberg]

Ik denk dat we deze conclusie nog niet kunnen trekken, omdat de Testo ook aanstond toen het rookkanaal vol zat met dikke rook in de koude start. Dit zal vast ook een flinke vervuiling hebben achtergelaten op het filter.

Goed punt, dat heb ik over het hoofd gezien! Normaal gesproken krijg ik bij alle houtkachels die ik heb getest, waaronder die van mezelf, altijd in meer of mindere mate een zwart filter. Dat het nu niet gebeurd is, kan op zichzelf al als een goed teken opgevat worden. Het is mij maar een keer eerder overkomen dat ik dit effect heb opgemerkt. Dat heb ik ook vermeld in de draad "Rocket stove ontwikkeling" met de zinsnede "De filters van de Testo komen er heel licht grijs uit, groezelig is het goede woord, heel anders dan de verschillende tinten zwart die ik veel heb gezien."

[rinchen]

Ik ben die hele draad weer opnieuw aan het doorlezen om langzaam steeds een beter beeld te krijgen van de verschillende factoren die meespelen. In die J-tube, zowel van staal als van vuurbeton, werden de beste resultaten gehaald met de onderkant van de feedtube geisoleerd, maar gelijk daarboven word de stalen feedtube gekoeld door de 2e lucht stroom. Ook vermeld je dat de pieken van CO vaak overeenkwamen met firecreep. Dat bovendeel van de feedtube in mijn opstelling is van chamotte en word flink warm als je verder in de stook bent en dan zie je het vuur ook duidelijk omhoog kruipen. De trek is wel zo sterk dat het allemaal naar beneden word gezogen. We zien dan ook duidelijk dat het beste resultaat te zien was in het begin wanneer dit deel nog redelijk koel is.
Ik wil dus op dezelfde manier als bij jouw kleine rocket van vuurbeton een stalen bus maken die in het onderste deel van de feedtube steekt en rondom gekoeld word. Dat betekend dat er 1 laag chamotte stenen van de feedtube afgaat. Het onderste deel blijft chamotte en geisoleerd. Dan zit ik er wel stiekem aan te denken om het ook ietsje breder te maken, maar dan ga je meerdere aanpassingen tegelijk doen, dus daar wacht ik maar mee.
Een tweede punt is dat het hardhout (vooral eiken) een behoorlijk kolenbed opbouwd tijdens het stoken (soms wel 5cm dik), het zou mooi zijn als deze kleiner zou blijven. Op vurenhout heb je dat overigens niet. Dutch John merkt op dat je hiervoor een rooster onderin kunt gebruiken.

[rinchen]

"De filters van de Testo komen er heel licht grijs uit, groezelig is het goede woord, heel anders dan de verschillende tinten zwart die ik veel heb gezien."

Na de eerste paar stookbeurten nadat het rookkanaal af was in de keuken was de kleur van het deksel wat daar zit goudbruin geworden aan de binnenkant. Een kleur die me deed denken aan mijn brommer tuning experimenten in mijn tiener tijd. Zo'n kleur in de cylinderkop betekende een goede verbranding. Pas later is het langzaam ook zwart gaan worden. Waarschijnlijk door koude starts wat langzaam maar zeker roet gaat afzetten. Niet echt een wetenschappelijke conclusie, dus dat laten we dan maar in het midden of dat ook echt de reden is

[Mees*]

Peter, heeft niets met je onderwerp te maken maar: ik ben gisteren voor een cursusdag (prev.adv.) een hele dag bij ISIB in Gent geweest; moet voor jou zoiets als een snoepwinkel zijn. Alleen maar fikkie stoken en meten.
http://www.isibfire.be/

[peterberg]

Ik wil dus op dezelfde manier als bij jouw kleine rocket van vuurbeton een stalen bus maken die in het onderste deel van de feedtube steekt en rondom gekoeld word. Dat betekend dat er 1 laag chamotte stenen van de feedtube afgaat.

Errrmmm... Niet helemaal juist, die stalen bus gaat (bij mijn stove) niet lager dan even onder het plafond van de burn tunnel. In mijn geval is die dikte van dat plafond niet meer dan 30 mm en de bus gaat dan ook rondom niet verder omlaag. Het onderste deel van de feed tube wordt zo heet dat staal het niet lang uithoudt, dus het is niet verstandig om die bus zo laag te laten komen.

Het is bij jou toch zo dat de feed niet hoger gaat dan 105 mm boven het plafond van de tunnel? Je kunt die laag er natuurlijk afhalen, maar dan heeft de stalen bus rondom weer geen steun.

[rinchen]

Even kijken of we hetzelfde bedoelen, ik ben uitgegaan van deze plaatjes:


"De wanden zijn maar 25 mm dik, het plafond van de burn tunnel 35 mm."

Hierin steekt de hele bus zover door als 5% die je emperisch bepaald had voor de "Peter Channel". Bedoel je nu dat het daar al zo heet word dat de onderkant van de bus het niet uithoudt?
Het klopt dat mijn feedtube 105mm hoger is dan de bovenkant van de burn tunnel. Als ik de bovenste rij erafhaal dan komen deze gelijk te liggen. Met die 5% zou de bus dan 8mm in de chamotte opening steken, hmm wel wat kort ja. Ik kan natuurlijk de rand iets hoger laten, maar dat is meer van praktische aard en valt wel een mouw aan te passen.

[peterberg]

Hierin steekt de hele bus zover door als 5% die je emperisch bepaald had voor de "Peter Channel". Bedoel je nu dat het daar al zo heet word dat de onderkant van de bus het niet uithoudt?

Ik bedoel dat iets lager dan waar de bus op de tekening reikt, het gebied begon waar het staal kapot gestookt was. Het is dus beter om (in jouw geval) de onderste 20 cm van de feed niet van staal te maken.

[Nono]

O2 16,7 %, eff. 85,8 %, CO 1153 ppm, Tr 80,6 graden C.
Laagste punt van de zuurstof 10,4 %, laagste punt van de koolmonoxide 166 ppm.
Ik vind dit een succesvolle testrun, de resultaten zijn goed en er is weer wat van geleerd.

Beetje off toipic misschien.
Peter, is het mogelijk ook CO2 percentage te vermelden en in de grafiek te laten zien?
Ik ben erg benieuwd hoe die zich verhouden, t.o.v. de gegevens die je nu publiceert.
Ben al druk aan het zoek geweest, en kwam alleen maar een foto van je laptop tegen in dit draadje, http://www.ecologieforum.eu/viewtopic.php?f=3&t=1863
waar de gemiddelde CO2 waarde vermeld stond.

Maarten

[peterberg]

Peter, is het mogelijk ook CO2 percentage te vermelden en in de grafiek te laten zien? Ik ben erg benieuwd hoe die zich verhouden, t.o.v. de gegevens die je nu publiceert.

Het grappige is, dat het een omgekeerd evenredige verhouding is met de CO. Dat is ook logisch, CO reageert met zuurstof en vervalt tot CO2, ook in de open lucht. Dat proces is een exotherme reactie, die zelf warmte oplevert. In de lucht die we normaal inademen komt dan ook (hopelijk) geen koolmonoxide voor omdat het een instabiel gas is.

Ik kan de CO2 lijn wel opnemen in de grafiek, dat is geen probleem. Ik kan daar de schaal van de zuurstof voor gebruiken. Wel heb ik het idee dat de grafiek er dan wat rommelig uit gaat zien, maar het maakt wel zichtbaar dat de CO2 omgekeerd evenredig is met de CO. Het gemiddelde CO2 niveau voor deze run was 4,4 %, het maximum 10,1 %. Hou wel in de gaten dat de CO in procenten is en de CO2 in parts per million.

15032012b.gif

Ik zie nu ook dat de kooldioxide lijn (zwart) het exacte spiegelbeeld is van de zuurstof lijn (groen) in deze grafiek??

[Dutch John]

Dan zit ik er wel stiekem aan te denken om het ook ietsje breder te maken, maar dan ga je meerdere aanpassingen tegelijk doen, dus daar wacht ik maar mee.

Stap voor stap werken is inderdaad het beste. Een feed tube die breder is dan de burn tunnel is tegen de leer van Evans (en Peter?), maar werkt hier prima. Je kunt met dikker hout werken. Het is wel zaak om de verhouding staand hout/luchtdoorlaat goed te houden, al heb ik de ervaring dat je met een enkel houtje een hete rocket evengoed aan de gang kunt houden. Als je de onderzijde van de feed tube maar goed isoleert tot ruim boven de burn tunnel. Een grotere ronde feed tube aangesloten aan een vierkante burn tunnel lijkt het best te werken, maar ik kan geen cijfers produceren. Je ziet dan de vlammen langs de gebogen feed tube wand strijken, om dan om de scherpe overgang naar de burn tunnel te krullen. Een ronde feed tube heeft geen dode hoeken die relatief koel blijven en waarlangs een teveel aan leklucht passeert. Dit laatste is geen hard feit, maar een voorstelling.

Een tweede punt is dat het hardhout (vooral eiken) een behoorlijk kolenbed opbouwd tijdens het stoken (soms wel 5cm dik), het zou mooi zijn als deze kleiner zou blijven. Op vurenhout heb je dat overigens niet. Dutch John merkt op dat je hiervoor een rooster onderin kunt gebruiken.

Ook tegen de regels in, maar hier werkt het. Kennelijk spoelt lucht om de rooster heen (ik gebruik een ondiepe, komvormige rooster) en houdt zo de hoeveelheid gloeiende kool beperkt. De rooster zit op ca 1/3 hoogte vanaf de burntunnel vloer.

Groet,
DJ

[peterberg]

Dutch John merkt op dat je hiervoor een rooster onderin kunt gebruiken.

Ook tegen de regels in, maar hier werkt het. Kennelijk spoelt lucht om de rooster heen (ik gebruik een ondiepe, komvormige rooster) en houdt zo de hoeveelheid gloeiende kool beperkt.

Het idee dat een rooster kan helpen om de hoeveelheid gloeibed beperkt te houden kan ik niet weerleggen of bevestigen. Ik heb het niet geprobeerd en gemeten en er valt dus niets te zeggen over of en hoe het werkt. Maar dat de lucht er doorheen gaat naar beneden en dan lekker om de houtskool heen "spoelt", dat vind ik op zijn minst twijfelachtig. Bij een J-vorm rocket stove wordt alle lucht die binnenkomt haaks de bocht om gezogen, en er ontstaat hooguit een luwe plek in de haakse hoek die door de tunnel en feed wordt gevormd.

Uiteraard heb ik wel lopen denken over hoe het dan wel zou kunnen werken.
Dit is een plausibele verklaring: bijvoorbeeld doordat de houtskool onder het rooster op een hoge temperatuur gehouden wordt door het vuur erboven. En het gloeibed dus constant brandbaar gas afgeeft, voornamelijk in de vorm van koolmonoxide. Alles moet door de vlamfase heen die er direct boven aan de gang is, en dan verbrandt de CO gelijk mee.

Dit is gelijk aan de theorie van de wocket, die ook een vlamfase heeft die direct boven de gevormde houtskool blijft branden. Kennelijk helpt het als er een kleine afstand is tussen het gloeibed en de vlammen, zou je hier uit kunnen concluderen. Dit zou veel minder goed moeten werken als de isolatie rond de feed weg is gelaten want dan is de temperatuur van het gloeibed vanzelfsprekend lager.

Hoe zat het ook alweer met de theorie dat er een chemisch evenwicht bestaat tussen gevormde CO en CO2 en dat het afhankelijk is van de temperatuur waarop de houtskool gehouden wordt? Zoiets als: boven 400 graden C. wordt er veel meer CO gevormd en bij een lagere temperatuur meer CO2?

[Dutch John]

Hallo Peter,

Hier heb je ze allemaal die bij vergassing van belang zijn:

Gas Equilibrium Charts.doc

Ik moet volledigheidshalve aan mijn vorig bericht toevoegen dat de rooster rondom vrij ligt van de feed tube. Lucht kan dus om de rooster heen om zo als een soort secundaire lucht te fungeren. Zou de lucht alleen door de rooster kunnen, dan zal de CO productie door het plafond gaan...

Groet,
DJ

[Nono]

Bedankt voor de vermelding van kooldioxide in de grafiek.
Ik ben zelf nu bezig het vermogen van mijn warmtewisselaartje te bepalen, en elk antwoord roept 10 nieuwe vragen op.
Door jou grafiek zijn er weer wat beantwoord.(en ontstaan )

Ik zie nu ook dat de kooldioxide lijn (zwart) het exacte spiegelbeeld is van de zuurstof lijn (groen) in deze grafiek??

Dat heeft mij ook een tijdje bezig gehouden.
Ik dacht eigenlijk dat dat berekend werd met O2 en CO.
Maar als je de grafiek bekijkt zie je dat er allleen op het O2 percentage gerekend wordt.

Ik kwam eerst uit op:
O2omgeving/2 - ( O2rookgas-O2omgeving/2)
Maar volgens mij is het is nog simpeler, gewoon:
O2omgeving-O2rookgassen = CO2 !

In de Testo manual staat alleen een verwijzing naar een boekje dat besteld kan worden om de berekeningen in de Testo 330 in te zien.
Maar bij op http://www.testosites.de/fluegas/nl_NL/ onder technische gegevens staat:

Code: Selecteer alles

CO 2 meeting 	
Display bereik  0 tot CO 2 max 
Resolutie       0.1 Vol. % 
Nauwkeurigheid     ±0.2 Vol. % 
Meeting      Digitale berekening vanuit O2
Reactietijd t 90	
< 40 sec

CO2 wordt dus alleen vanuit O2 berekend.
Of zie ik nou iets verkeerd ?

Maarten