De ce CANDLE?!

 

Pentru a veni în sprijinul celor care montează, pun în funcţiune sau utilizează cazane cu combustibil solid cu ardere îndelungată, în rândurile care urmează vă vom prezenta conceptul, construcţia şi funcţionarea cazanului CANDLE. Materialul este o completare a manualului de utilizare pe care vă recomandăm să-l descărcaţi din partea de jos a acestei pagini, informaţiile fiind adunate sistematic pe baza unei experienţe de exploatare de peste 10 ani a diverselor modele fabricate şi vândute în ţările baltice, din răsăritul Europei şi Rusia. Am folosit informaţii furnizate de fabricantul cazanului, rezultate ale testărilor efectuate de firme care vând de ani buni produsul în ţările lor dar şi experienţa 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.

Despre concept

Este greu de crezut că inventarea unui alt fel de cazan cu lemne s-a datorat unui băţ de chibrit. Şi totuşi, dacă veţi urmări cu atenţie experimentul de mai jos veţi constata că cea mai simplă idee despre arderea lemnului produce efecte nebănuite într-un cazan. E drept, foarte deosebit de toate celelalte. Pentru demonstraţie aprovizionaţi o cutie cu chibrituri indiferent de brand.

În faza întâia a experimentului, aprindeţi un chibrit pe care-l veţi ţine cu gămălia în jos cât mai mult timp posibil. Cronometraţi timpul de la aprinderea băţului până la arderea sa completă. Protejaţi degetele şi notaţi rezultatul.

În faza a doua a experimentului, aprindeţi un alt băţ de chibrit pe care-l veţi ţine de data aceasta cu gămălia în sus. Măsuraţi iarăşi timpul de ardere până la limita răbdării degetelor dumneavoastră.

 


 

Acum e timpul să analizăm datele obţinute.

În primul caz eu am cronometrat minim 12 şi maxim 15 secunde de ardere continuă cu flacără puternică. În cel de-al doilea caz, am măsurat minim 35 şi maxim 45 de secunde de ardere continuă, cu flacără mult mai liniştită decât în primul caz. Evident, dumneavoastră puteţi obţine alte valori, în funcţie de chibriturile folosite, important fiind raportul timpilor de ardere continuă. Un cercetător adevărat va repeta experimentul de câteva ori şi va calcula media valorilor obţinute pentru rigurozitatea calculelor. Nu este greu de observat că băţul de chibrit pe care l-am ţinut 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 şi 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 ţinut cu gămălia în sus, indicaţia termometrului va fi dublă faţă de cazul arderii chibritului ţinut în poziţie inversă, 60 şi respectiv 120°C.

 

Concluzia finală ar fi că „arderea materialului lemnos de sus în jos, oferă de două ori mai multă energie termică, obţinută într-un timp de trei ori mai lung”*. Materializarea experienţei de mai sus într-un cazan cu lemne s-a făcut în Lituania, efectul fiind creşterea continuă a numărului utilizatorilor mulţumiţi în timpul iernii.

[*Adevărul despre energia obţinută nu este, riguros vorbind, cel enunţat mai sus, cantitatea de căldură produsă şi măsurată fiind aceeaşi în cele două cazuri. Modul de producere şi utilizare a acestei cantităţi de energie este însă total diferit, aşa cum se vede practic din funcţionarea cazanului CANDLE.]

Nu-i aşa că nu-i greu să fii cercetător?

 

Despre construcţia cazanului CANDLE

 Cazanul este de fapt un ansamblu de doi cilindri din oţel, concentrici, care încălzeşte apa dintre ei. Materialul folosit pentru fabricarea cilindrului focar este tabla specială de oţel laminată la rece cu grosimea de 4 mm. Pentru dublura exterioară se foloseşte tablă de 3 mm grosime. Un aspect interesant este faptul că pentru modelele 20 şi 35 se foloseşte o singură foaie de tablă, debitată, roluită şi sudată semiautomat dublu faţă, pe generatoarea cu lungimea de 2000 mm. Diferenţa între cele două modele este diametrul cilindrilor rezultaţi. Pentru mezinul S18 se foloseşte aceeaşi tehnologie dar lăţimea tablei folosite este de 1500 mm, de asemenea cu o singură dublă sudură pe generatoare. Construcţia permite preluarea uşoară a suprapresiunilor accidentale de scurtă durată şi intensitate, fără urmări. În caz de accident sever are loc o deformare a cămăşii interioare către interiorul cazanului, în zona temperaturii maxime. Surprinzător, cazanul nu explodează în nicio situaţie.

La cele două extremităţi are loc îmbinarea prin sudură a celor doi cilindri. Următoarea „complicaţie” ar fi anexarea, de asemenea prin sudură, a gurii de umplere cu combustibil şi a uşii cenuşar. 

Precizia sau controlul perfect al arderii combustibilului este asigurat de „piesa de rezistenţă” a cazanului: ansamblul conductei cu trei tronsoane telescopice, cea mai mică în diametru fiind antrenată la partea superioară de un cablu care iese din cazan prin centrul capacului superior, se aşează pe două role şi coboară pe exteriorul cazanului, paralel cu acesta. Rolul lui este de a ridica ansamblul conductei de aducţiune aer, terminată la partea inferioară cu distribuitorul de aer, atunci când se face încărcarea cazanului. Capacul superior este asamblat cu şuruburi şi etanşat cu o garnitură termorezistentă, având posibilitatea de a fi dislocat în cazul unei explozii produsă în interiorul cazanului.

Pe acest capac se află chepengul care dozează aerul de combustie, a cărui clapetă este antrenată de lanţul regulatorului de aer fixat lateral, în partea superioară a cazanului.

În interiorul cazanului, prins cu partea de sus pe capacul superior, se află cutia de preîncălzire a aerului de combustie, de formă circulară, cu un diametru de 350mm. Prin partea inferioară, în centru, iese conducta telescopică de aer. Etanșarea și izolarea termică a ușilor se face cu plăci de Marsit, cu grosime și calitate corespunzătoare, fixate pe toată fața interioară a ușilor.

În sfîrşit, finisajul exterior, aplicat peste cei 5 cm de cochilă din vată minerală bazaltică, este realizat din Aluzinc®, a cărui culoare nativă (nu este vopsea) îi conferă o eleganţă aparte.

La partea din spate, găsim pe aceeaşi verticală racordul de retur, racordul coşului de fum şi racordul de tur, ordinea fiind de jos în sus. Verticalitatea la montaj a cazanului se realizează cu patru şuruburi reglabile în rama fundului din beton care constituie cenuşarul.

Cum vă spuneam, cazanul este foarte simplu. Dacă s-ar mai putea simplifica încă, lăsaţi-mă să ştiu!

 

Funcţionarea

Aşa cum explicam mai sus, esenţial în această entitate este modul în care arde lemnul. Cantitatea de aer ajunsă la suprafaţa de ardere din partea superioară a încărcăturii este atât de bine dozată încât arderea se face fără flacără, generându-se o temperatură cu maximul la 550°C. Arderea este perfect controlată în orice regim de funcţionare, lemnul arde aproape în totalitate, cantitatea neglijabilă de cenuşă fiind îndepărtată de una-două ori pe lună. Atenţie! Noua încărcătură de lemne se va adăuga în cazan chiar dacă pe fundul focarului se găseşte 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 confecţionat din tablă de oţel inoxidabil, pentru a rezista temperaturilor extreme, 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 (înălţimea) de 10-20 cm, care se deplasează spre în jos şi antrenează după el, gravitaţional, inseparabilul distribuitor de aer. Cantitatea infimă de fum generată ocoleşte distribuitorul, se ridică paralel cu pereţii camerei de ardere şi iese deviată de un obturator din tablă aşezat la baza cutiei de încălzire în dreptul racordului coşului. Timpul de ardere al întregii încărcături este incredibil de mare: tipic 24 de ore dar în anumite condiţii ajunge la 38-40 de ore. Cum are loc controlul arderii? Cu un circuit de reglare în buclă închisă care implică o informaţie despre temperatura apei din cazan, primită şi transformată de regulatorul de aer Honeywell FR 124 în mişcare de rotaţie a unei pârghii care antrenează printr-un lanţ clapeta chepengului de aer. Care clapetă se închide sau se deschide, lăsând să treacă spre nucleul focarului mai puţin sau mai mult aer. Efectul aerului introdus este eliberarea de energie termică ce produce încălzirea apei, sesizată de regulator. Clasic.

Particularitatea şi respectiv secretul construcţiei este injectarea aerului exact în zona de combustie, strict proporţional cu cererea de putere din fiecare moment al procesului de ardere/încălzire.

 

Mai multe lămuriri

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

Chiar dacă umiditatea lemnului este de 30%, 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 şi nici condensat cu excepţia palierului de pornire de la rece, deoarece suprafaţa de ardere pe verticală este minimă, astfel încât pe perete se formează mici formaţiuni slab aderente care se pot curăţa foarte uşor şi rapid. O consecinţă importantă a arderii complete sunt emisiile reduse de noxe, în special de bioxid de carbon. Şi explicaţia faptului că nu se acumulează gudron pe pereţii interiori ai cazanului este foarte simplă. Să presupunem 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 acelaşi timp „toaleta” cazanului. Evident, vor rămâne şi de această dată urme accidentale de gudron care vor fi arse în ciclul următor. Singura operaţiune care trebuie făcută este curăţirea funinginii din partea superioară a cazanului. Un rol în acest proces îl are şi distribuitorul de aer, care prin forma sa „împinge” către pereţii cazanului gazele de ardere cu temperatură mare, ajutat de tirajul natural.

 

 


Recomandări

Trebuie să asociem obligatoriu funcţionarea cazanului CANDLE cu instalaţia hidraulică în care funcţionează.

Ca la orice cazan cu combustibil solid, eficienţa maximă se obţine la o diferenţă de temperatură a agentului termic între tur şi retur de 10,5°C. Cel puţin teoretic. Pentru a menţine această valoare în condiţiile 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 corespondenţă cu această valoare vom alege pompa de circulaţie, al cărei punct de funcționare asigură debitul nominal prin cazan. O componentă care n-ar trebui să lipsească din nicio instalaţie este vana (vanele) de echilibrare care asigură un echilibru hidraulic optim şi un control perfect al temperaturii. Mai este oare nevoie să amintim că robineţii termostataţi sunt cele mai importante componente ale instalaţiei hidraulice, a căror montare elimină prezenţa oricărui alt tip de controler de temperatură? Folosirea celor două elemente de reglaj împreună cu pompa de circulaţie cu turaţie variabilă duce la economii de exploatare de 15-20%! Bineînţeles 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, curăţa, înlocui. Această schemă controlează mult mai precis temperatura agentului termic prin cazan, respectiv prin instalaţie, cu efectele cunoscute. Protejaţi mai ales pompa de circulaţie prin montarea unui filtru de nămol la cota cea mai mică a instalaţiei, orizontal, înaintea pompei, între robineţi de separare. Nu ezitaţi să folosiţi distribuitoare/colectoare acolo unde suprafaţa de încălzit este mare sau etajată. Şi bineînţeles, ultima operaţie – echilibrarea termică a radiatoarelor.

 

Studiu de caz

Pentru exemplificarea capabilităţilor cazanului, am ales un caz concret, publicat pe saitul unei firme din Ucraina.

Într-o locuinţă particulară construită din cărămidă, cu suprafaţa podelei de 190 m², izolată cu polistiren cu grosimea de 5 cm, este montat 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, circulaţia agentului termic este forţată iar temperatura exterioară pe durata testelor a variat între -7 şi -1°C.

Iată rezultatele testelor:
- Pin uscat - lungimea lemnelor de 30-40 cm - 25 ore;
- Cherestea pin vechi - lungimea lemnelor de 35-40 cm – 21 ore 30 min;
- Mesteacăn uscat – lungimea lemnelor 40 cm - 24 ore;
- Stejar uscat – lungimea lemnelor de 30-35 cm - 27 ore;
- Stejar umed (după ploaie) - lungimea lemnelor de 30-35 cm - 25 ore;
- Mixtură de stejar şi pin (uscat) - lungimea lemnelor de 30-40 cm - 26 ore;
- Brichete din rumeguş (esenţă neprecizată) - dimensiune 25/5/5 cm - 38 ore;

 

 

Deci arderea în cazanul CANDLE nu este puternic dependentă de umiditatea lemnului, pentru că înaintea arderii acestea au timp să se usuce la temperatura mare de deasupra lor, aşa cum este explicat mai sus, dar s-a observat că în timpul aprinderii încărcăturii, se arde mai mult combustibil înainte ca apa din cazan să ajungă la temperatura de regim de 80°C.  Lungimea lemnelor a influenţat de asemenea durata arderii în sensul că lungimea mai mică a dus la mărirea timpului de ardere, aşezarea acestora în cazan făcându-se mai compact. În extrem, se vede că brichetele de rumeguş au avut cel mai bun scor. Se aprind şi ard la fel ca lemnul şi ajung foarte rapid la temperatura de regim. Urmează concluzia că brichetele din rumeguş sunt indicate în cazul în care absentăm de acasă un interval de timp mai lung. Reversul este că preţul acestor brichete este mai mare decât preţul lemnului la aceeaşi greutate.
Cazanul CANDLE este unul din cele mai eficiente din clasa sa, prezintă încredere, este uşor de operat şi n-are deficienţe 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 şi mai bun, la încălzirea prin pardoseală.

 

 

 

În continuare vă invităm să descărcați manualul cazanului CANDLE. Click aici pentru descărcare.

Sunday the 22nd. Avantgarde Heating SRL, Craiova, Romania
Powered by Joomla! and the Make Money Online
+