Ecologieforum

Er er een reden dat de brievenbus / poort van een batchbox niet tot tegen het plafond van de vuurkamer door loopt? (Iedereen mag antwoorden, maar ik vermoed dat enkel Peter van den Berg er de redenen voor weet )

Werveling? Houtgas dat daardoor niet direct door het brievenbusje weg schiet?
Is maar een gok.

In 2012 heb ik van alles geprobeerd, dus ook een poort tot het plafond. Dat leverde dramatisch slechte resultaten op dus die tests zijn verder niet herhaald. Het waarom van die vieze test resultaten (heel hoog CO gehalte) ligt wat ingewikkelder. Zoals Jan al opmerkt gaat een deel van de geproduceerde houtgas gewoon rechtdoor en ontsnapt uit de riser zonder met verse lucht vermengd te zijn en verbrandt als gevolg daarvan niet of hooguit per ongeluk.

Door een blind stukje wand boven de poort te hebben ontstaat er een naar beneden gerichte stroming. De stroomrichting van gassen verandert niet zomaar, er moet echt een obstakel zijn, een bocht in een pijp of iets dergelijks. En zelfs een bocht in een pijp betekent niet dat de stroom als geheel braaf die bocht volgt. Hij botst eerst tegen de wand die de weg rechtdoor blokkeert, buigt gedwongen af en volgt dus altijd de buitenbocht.

Dit is allemaal theorie die achteraf is bedacht, maar het is een deel van een plausibele verklaring. Op de batchrocket site staat een redelijk complete uitleg: zie https://batchrocket.eu/werking#stream

De achtergrond van deze vraag is dat er veel condens tegen het ruitje aankomt bij het aansteken van de kachel. Als de riser eenmaal warm is (en zeker als de eerste warmte de schoorsteen bereikt) dan is de trek in de poort groot genoeg om de hele vuurkamer leeg te zuigen als het deurtje opengaat. Maar net in het begin geeft die lage poort veel condens doordat een groot deel van de warmte via het plafond naar de deur toe stroomt. Het is dan onmogelijk het deurtje open te maken zonder een bult rook in de woonkamer te krijgen.

Bij het aansteken van kachel helpt het overigens wel om het vuur zo dicht mogelijk bij de poort aan te steken. Dan gaan de vlammen wel direct de poort in, warmt de riser sneller op en komt de trek veel eerder op gang.

Ik ben natuurlijk benieuwd wat je allemaal gedaan hebt, om een beetje te begrijpen wat er gebeurt. In welk deel van de stook waren de CO-waarden te hoog?

Als je de brievenbus in zijn geheel naar boven schuift (incl. floor channel), geeft dat andere resultaten? Als de rook te ver boven de secundaire lucht langs gaat, dan is de menging van houtgas met lucht al zo ver de riser in dat daar de temperatuur niet meer hoog genoeg is.
Smaller maken van de poort om meer turbulentie te krijgen? Extra secundaire lucht bij de bovenkant van de verhoogde poort als aanvulling op de floor channel?

Pietje schreef: ↑04 dec 2021, 13:15 De achtergrond van deze vraag is dat er veel condens tegen het ruitje aankomt bij het aansteken van de kachel. Als de riser eenmaal warm is (en zeker als de eerste warmte de schoorsteen bereikt) dan is de trek in de poort groot genoeg om de hele vuurkamer leeg te zuigen als het deurtje opengaat. Maar net in het begin geeft die lage poort veel condens doordat een groot deel van de warmte via het plafond naar de deur toe stroomt. Het is dan onmogelijk het deurtje open te maken zonder een bult rook in de woonkamer te krijgen.

Over het algemeen laad ik de vuurkamer bijna vol en steek bovenop zover mogelijk naar achter aan. De inlaat staat dan helemaal open met de deur op een kier. Dan komt er geen rook de kamer in, maar bij jou is de situatie natuurlijk helemaal anders. Als de kachel warm genoeg blijft tot de volgende stook zou het bij jou ook zo kunnen gaan.

Pietje schreef: ↑04 dec 2021, 13:15Bij het aansteken van kachel helpt het overigens wel om het vuur zo dicht mogelijk bij de poort aan te steken. Dan gaan de vlammen wel direct de poort in, warmt de riser sneller op en komt de trek veel eerder op gang.

Dat is een methode die ik ook lang heb gebruikt, een klein vuurtje vlak voor de poort en dan successievelijk wat bijladen als dat goed brandt.

Pietje schreef: ↑04 dec 2021, 13:15Ik ben natuurlijk benieuwd wat je allemaal gedaan hebt, om een beetje te begrijpen wat er gebeurt. In welk deel van de stook waren de CO-waarden te hoog?

Over het algemeen is het patroon: een grotere of kleinere piek aan het begin van de stook, dan langzaam naar de top van de stook als het meeste houtgas wordt gevormd. Het kritische punt zit dan altijd net voor of na de top, als alles goed gaat krijg je 300 ppm CO en als het fout gaat 100 keer zoveel of nog meer. Is de stook eenmaal over dat kritische punt heen dan is er geen enkel probleem. De truc is om een configuratie te krijgen die 95% of meer van de tijd lage CO cijfers produceert.

Pietje schreef: ↑04 dec 2021, 13:15Als je de brievenbus in zijn geheel naar boven schuift (incl. floor channel), geeft dat andere resultaten? Als de rook te ver boven de secundaire lucht langs gaat, dan is de menging van houtgas met lucht al zo ver de riser in dat daar de temperatuur niet meer hoog genoeg is. Smaller maken van de poort om meer turbulentie te krijgen? Extra secundaire lucht bij de bovenkant van de verhoogde poort als aanvulling op de floor channel?

Indertijd heb ik gebruik gemaakt van een p-channel, de floor channel is van latere datum. Zodra de afstand van bovenkant poort naar plafond te klein wordt dan gaat de CO op de top van de stook niet meer omlaag maar juist omhoog. Wat je dan krijgt is een weegschaal effect tussen O² en CO: de zuurstof daalt en de koolmonoxide neemt toe. Bij een goed werkende batchrocket is dat "wip" effect er niet, CO danst in grote trekken samen met O² omhoog en omlaag.
Door het gebruik van een p-channel is de toevoer van secundaire beluchting al in de top van de poort, maar dat helpt toch mooi niet als de poort te hoog is. Smaller maken van de poort heb ik natuurlijk ook gedaan, de huidige is +/- 70% van de riser doorsnede. De smalste die ik heb geprobeerd in een rechte batchrocket is 50%. Als het goed ging dan was het fantastisch, maar het ging in ongeveer de helft van de stoken ook wel mis. De latere configuraties zijn altijd op een soortgelijke manier tot stand gekomen, heel veel tijd er in steken en alles proberen wat me maar te binnen schoot. Goeie kans dat wat jij nu bedenkt al gedaan is en afgekeurd. Het ding is in hoge mate uitgekauwd, er waren zelfs lijsten van mogelijkheden die één voor één afgestreept of aangevinkt zijn...

Dank voor je uitgebreide antwoord! Zoals het er nu voor staat ga ik nog niets veranderen, eerst maar eens ervaren hoeveel last ik van het fenomeen heb als de kachel nog warm is van de vorige stook. Het nieuwe huis is nog niet in gebruik, dus ALS ik de kachel aan doe, dan is het eigenlijk altijd een koude start. Maar de bypass doet het beter dan verwacht (ondanks dat hij niet heel hoog zit) en zeker als het vuur klein begint dan heeft de schoorsteen alle tijd om op te warmen voor het vuur echt gaat brullen.

peterberg schreef: ↑04 dec 2021, 19:10Het kritische punt zit dan altijd net voor of na de top, als alles goed gaat krijg je 300 ppm CO en als het fout gaat 100 keer zoveel of nog meer.

En als het fout gaat, wat gebeurt er dan? Waarom stijgt de CO-waarde naar 30000ppm? Alles is aanwezig: temperatuur, lucht, houtgas, turbulentie en tijd...

De sidewinder is heel geschikt om te zien hoe het vuur in de poort er uit ziet. Ik heb wel eens gehad dat de primaire lucht volledig door het begin van het vuur werd opgemaakt, waardoor de vlammen achterin het vuur doofden, de houtgassen langs de secundaire lucht fietsten, maar de toegevoegde zuurstof niet konden gebruiken omdat de verbrandigstemperatuur ter plekke niet gehaald werd. Dan komt er zware rook uit de schoorsteen. Zou dat hetzelfde proces zijn als wat jij met de Tiesto hebt gemeten?

peterberg schreef: ↑04 dec 2021, 19:10Zodra de afstand van bovenkant poort naar plafond te klein wordt dan gaat de CO op de top van de stook niet meer omlaag maar juist omhoog. Wat je dan krijgt is een weegschaal effect tussen O² en CO: de zuurstof daalt en de koolmonoxide neemt toe.

Ook hier vraag ik me dan af waarom de CO zo hard stijgt. Wat gebeurt daar met de primaire en secundaire lucht? Als het te hard gaat, als de secundaire lucht de hoeveelheid houtgas niet aan kan, dan zou een grote secundaire lucht-opening kunnen helpen. Of de hele stook minder primaire lucht, dan wordt de piek afgevlakt en heb je kans dat de secundaire lucht de hele stook wel kan bijhouden. Wat zou kunnen betekenen dat er een (omgekeerde) verhouding tussen poortgrootte en primaire lucht van belang is.

Pietje schreef: ↑08 dec 2021, 23:36 En als het fout gaat, wat gebeurt er dan? Waarom stijgt de CO-waarde naar 30000ppm? Alles is aanwezig: temperatuur, lucht, houtgas, turbulentie en tijd...

Alle voorwaarden zijn weliswaar op dat moment aanwezig maar helaas niet in de juiste proporties. Te veel houtgas betekent dat de limiet van de naverbrander bereikt wordt en als gevolg daarvan kan die het niet meer aan...

Pietje schreef: ↑08 dec 2021, 23:36De sidewinder is heel geschikt om te zien hoe het vuur in de poort er uit ziet. Ik heb wel eens gehad dat de primaire lucht volledig door het begin van het vuur werd opgemaakt, waardoor de vlammen achterin het vuur doofden, de houtgassen langs de secundaire lucht fietsten, maar de toegevoegde zuurstof niet konden gebruiken omdat de verbrandigstemperatuur ter plekke niet gehaald werd. Dan komt er zware rook uit de schoorsteen. Zou dat hetzelfde proces zijn als wat jij met de Tiesto hebt gemeten?

Ik ken de situatie die je beschrijft. Dan meet de Testo (niet Tiesto, dat is iets anders) inderdaad een grote overmaat aan CO. Maar ook als het er allemaal goed uitziet kan een overload plaatsvinden. In het ontwikkel traject zat de meeste tijd in het vermijden van die specifieke situatie, verdraaid lastig. Ik wil maar zeggen: er is veel meer ruimte om een aanpassing verkeerd te doen dan per ongeluk goed.

Pietje schreef: ↑08 dec 2021, 23:36

peterberg schreef: ↑04 dec 2021, 19:10Zodra de afstand van bovenkant poort naar plafond te klein wordt dan gaat de CO op de top van de stook niet meer omlaag maar juist omhoog. Wat je dan krijgt is een weegschaal effect tussen O² en CO: de zuurstof daalt en de koolmonoxide neemt toe.

Ook hier vraag ik me dan af waarom de CO zo hard stijgt. Wat gebeurt daar met de primaire en secundaire lucht? Als het te hard gaat, als de secundaire lucht de hoeveelheid houtgas niet aan kan, dan zou een grote secundaire lucht-opening kunnen helpen. Of de hele stook minder primaire lucht, dan wordt de piek afgevlakt en heb je kans dat de secundaire lucht de hele stook wel kan bijhouden. Wat zou kunnen betekenen dat er een (omgekeerde) verhouding tussen poortgrootte en primaire lucht van belang is.

Er zijn systemen te over waarbij een grotere secundaire toevoer helemaal niets helpt en ook wel het tegenovergestelde. Bijvoorbeeld omdat de verlangde temperatuur en/of turbulentie niet meer gehaald wordt. Daarom is de juiste configuratie zo belangrijk: de batchrocket is een "slim systeem" dat door de kruisende stromingsrichtingen er in slaagt om de aanwezige zuurstof goed te benutten. Verhoog de poort en die genoemde kruisende stromingen houden op effectief te zijn. Het is echt heel opmerkelijk dat in 2012 de rest zuurstof in de rookgassen die van een HR ketel (4%) benaderde. En dat in een tijd dat door houtkachelbouwers 10% O² in de afvoer als laagst haalbaar werd beschouwd.

Wat je hierboven betoogt is in grote trekken wat de floor channel configuratie doet: tijdens de stook verschuift de nadruk van primaire naar secundaire toevoer. Als je de deurinlaat en de floor channel volgens specificaties hebt gebouwd voldoet die aan de volgende voorwaarden:
Er is +/- 40 mm horizontale ruimte tussen de lucht inlaat en de ingang van de floor channel.
De inlaat in de deur bevindt zich op dezelfde hoogte als de floor channel.
Het horizontale deel (feed) van de floor channel is twee keer zo groot in doorsnede als het verticale deel (stub).
Boven de ingang van de floor channel is een stalen plaatje of hoeklijn (threshold) van +/- 60 mm hoog die de primaire lucht afbuigt naar boven.

Het netto effect van deze opstelling is dat er voor de ingang van de feed altijd een soort "poel" van koude lucht hangt. Naarmate de stub heter wordt gaat die steeds meer lucht aantrekken ten koste van de primaire toevoer over de threshold. Er vindt dus een verschuiving plaats ten voordele van de secundaire toevoer. Hoe groter het temperatuur verschil tussen de binnenkant van de vuurkamer en de naar binnen stromende lucht, hoe hardnekkiger die bubbel van koelere lucht beneden blijft hangen. Ook dat effect draagt bij aan het verschuiven van de luchttoevoer, geheel automatisch en opzettelijk ook zo bedoeld.
Tenslotte, de reden om de feed 2x zo groot te maken als de stub:
De luchtsnelheid in de feed is betrekkelijk laag en in de stub door opwarming en vernauwing relatief hoog. Wat hier beoogt wordt is het creëren van (alweer) een venturie, een tijdelijke vernauwing. De snelheid van de lucht die er uit komt is dan ook behoorlijk groot. Dus: hete lucht met een flinke snelheid, plus werkt het nog net voldoende om de stub niet roodgloeiend te laten worden. Die van mij is vorig jaar vervangen na 5 jaar trouwe dienst. Niet omdat er gaten in vielen maar omdat ik een nieuwe had gekregen van een fan.

Tot slot: je moet natuurlijk zelf weten of je al of niet aanpassingen gaat doen. Maar ik raad het af: het is een vrij geavanceerd systeem dat tot op een bepaald niveau zelfregelend werkt en op eenvoudige manier te ontregelen valt.

Dankjewel weer voor deze duidelijke uitleg!

Allereerst: ik heb de rocket precies gebouwd volgens specificaties, behalve misschien dat de inlaat in de deur net iets te klein is geworden. Ik had die maat niet herkend in de bouwbeschrijving en had het deurtje al bijna klaar toen ik het snapte. Dat gaat om 2cm2 bij een verder mooi vierkant gat. Het leek me binnen de marges vallen.

Verder ga ik pas iets wijzigen als ik de processen begrijp, en het zou zomaar kunnen dat ik helemaal niets ga wijzigen. Zeker naarmate je meer van je ervaringen deelt, kan ik me een beter beeld vormen wat de afwegingen waren voor de specifieke maatvoering.

Ik begrijp niet goed wat je bedoelt met de hardnekkige poel van koude lucht in de feed. Is dat de kamertemperatuur-lucht buiten de kachel die niet opgewarmd is door de straling van het deurtje?

De temperatuur van de secundaire lucht gaat omhoog door opwarming van de feed en de stub. Toch duurt het even voor deze warm worden; de feed wordt pas heet als het vuur de onderkant van de stapel hout bereikt heeft, en de stub wordt pas heet als de vlammen ook in het onderste deel van de poort worden gezogen. Tot die tijd wordt de secundaire lucht enkel aangezogen door de venturi-werking. Kan het zijn dat in het begin van de stook (tot de vuurkamer helemaal heet is) de secundaire lucht meetbaar achter blijft? De P-channel had daar in het begin van de stook minder last van, hoewel de stub daar de trek juist afremt. Affijn, ook de floor channel is na uitgebreid onderzoek aan haar bemating gekomen.

Ik merk wel dat bij het aansteken van de batch de luchtinlaat eigenlijk te klein is. Maar na een tijdje, als het vuur begint te brullen, dan komt er een puls bij. Iets gaat er dan te hard, ik vermoed dat de invoer en uitvoer van de bell gaat resoneren. De verbranding wordt gelijkmatiger als ik de luchtinlaat 30% dicht zet. Ik heb natuurlijk geen idee wat dat doet met de verbrandingsgetallen (CO en O2), maar het verschuift de verhouding primair / secundair wel. Tegen die tijd is de bovenkant van de stub kersrood, dus lijkt me een overmaat aan hete secundaire lucht geen bedreiging voor een slechte verbranding.

Afgezien van de rook die bij het aansteken + deurtje open zetten de kamer in vliegt, ben ik heel blij met de prestaties van de rocket. De mooie pluim witte stoom uit de schoorsteen doet denken aan een HR-ketel in plaats van aan een houtvuur.

Pietje schreef: ↑10 dec 2021, 22:56Ik begrijp niet goed wat je bedoelt met de hardnekkige poel van koude lucht in de feed. Is dat de kamertemperatuur-lucht buiten de kachel die niet opgewarmd is door de straling van het deurtje?

Het fenomeen van warme lucht die opstijgt ten opzichte van koudere, dat ken je. Het omgekeerde geldt ook, (relatief) koude lucht die beneden wil blijven als de hele vuurkamer gevuld is met gassen van 500 ºC en meer. De floor channel gaat gedurende de stook steeds meer lucht aantrekken ten koste van de primaire beluchting. Daardoor wordt de stub van de floor channel beter gekoeld en de nadruk verschuift van primair naar secundair, precies wat je zou willen gedurende een stook.