Vuurbeton

verwarming, isolatie, huiselijk energieverbruik

Moderator: Moderators

Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

John Doh schreef:...Dat betekent echter wel dat je altijd water door de warmtewisselaar moet laten stromen. De circulatie mag nooit uitvallen, want niet alleen krijg je dan gevaarlijke stoomvorming, ook dreigt het bovenste gedeelte van de warmtewisselaar te smelten...
Dat is zeer zeker zo. Het op die manier stuk branden van een warmtewisselaar is helaas niet denkbeeldig. Daarom dat ik eigenlijk uitsluitend denk aan warmtewisselaars die ook in thermosifon kunnen werken. Een pomp als optie kan interessant zijn om het rendement van een warmtewisselaar te verhogen, maar het systeem zou ook moeten kunnen functioneren zonder pomp.

Dirk
Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

John Doh schreef: Ik had al begrepen dat het niet de bedoeling is om de warmtewisselaar op het hoogste punt in de oven te monteren. Maar als daar geen of weinig warmte wordt afgevoerd, zullen de rookgassen na verloop van tijd toch vrij heet aan hun tocht naar beneden door het tegenstroomkanaal beginnen. Op zeker moment zal het vuurbeton "vol" zitten, anders was de temperatuur ook niet zo hoog opgelopen, lijkt mij.
John,
Ik dacht wel dat je dat wist, maar mijn algemene manier van schrijven is erop gericht om, toch tot op zekere hoogte, ook het zogenaamde "algemeen belang" te dienen.

Veel mensen, waaronder veel professionelen, gunnen de verbranding van hout nauwelijks tijd en halen veel te snel warmte uit een kachel. Met als gevolg de bekende slechte tot zeer slechte verbranding. Daar wil ik ook wat tegen doen met al mijn schrijven.

Je schrijft dat het vuurbeton op een gegeven moment "vol zit". Dat vind ik een goede uitdrukking. Men kan dit "vol zitten" versnellen door materialen te ontwikkelen met minder massa en meer lucht. Dan verkrijgt men isolerende vuurvaste stenen en betonsoorten. Deze materialen zijn zeer geschikt om het binnenste van een finoven mee te bouwen.

Dirk
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

Dirk Bauwens schreef:Ik heb ruw berekend wat ongeveer de theoretische temperatuursstijging zal zijn van een gemiddeld grote finoven na een stookbeurt met 25 kg hout. ... Wanneer we deze energie, zonder andere verliezen, in de massa van de kachel kunnen stoppen, veroorzaakt dit een gemiddelde temperatuursstijging van 375000 kJ gedeeld door 3750 kg gedeeld door 1 kJ/kg.?K = 100 ?K
Hetgeen zou betekenen (zonder verliezen dan) dat er toch een klomp van 3750 kg van 20 naar 120?C is gebracht. Gemiddeld dan, want de kern wordt veel heter. Op die veel hetere kern was mijn gok gebaseerd van 400?C gemiddeld, ongeveer halfweg tussen de 20 en de 800?C. Met jouw berekening van de energie van ??n stookbeurt heb je aangetoond dat die gok voor de kern niet naar de totale massa van de finoven mag worden ge?xtrapoleerd, daarvoor ontbreekt gewoon de energie in die ?ne stookbeurt.

De berekening verklaart misschien ook waarom een finoven zo goed werkt. Want de kern zal tijdens de stookbeurt ongetwijfeld (veel) heter worden dan de gemiddelde temperatuurstijging van 100 K die je hebt uitgerekend. Dat betekent dat de rest van de oven tijdens de stookbeurt kouder blijft. En dat betekent weer dat de rookgassen aan dat koude gedeelte hun warmte kwijt kunnen (in tegenstroom ook nog) en op lage temperatuur de oven kunnen verlaten. Nivellering van die temperatuurverschillen komt wel, maar later. Dan is de stookbeurt al afgelopen en de rookgasklep gesloten. Ofwel: het succes van de finoven (qua rendement) is te danken aan zijn traagheid.

Dit betekent ook, dat je de finoven in de praktijk nooit zover kunt opladen als ik had uitgerekend. Weliswaar hoef je de energietoevoer niet te beperken tot ??n stookbeurt, maar op zeker moment loopt dan het rendement van de oven achteruit, doordat er geen koude massa meer over is om de warmte uit de rookgassen op te nemen.

John
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

Dirk Bauwens schreef:Het op die manier stuk branden van een warmtewisselaar is helaas niet denkbeeldig. Daarom dat ik eigenlijk uitsluitend denk aan warmtewisselaars die ook in thermosifon kunnen werken. Een pomp als optie kan interessant zijn om het rendement van een warmtewisselaar te verhogen, maar het systeem zou ook moeten kunnen functioneren zonder pomp.
Dit doet mij denken aan de koeling van kerncentrales. Ook die mag nooit uitvallen, al kunnen de gevolgen nog wat groter zijn dan bij ons thuis. Men probeert "inherent veilige" systemen te ontwerpen, die zichzelf stilleggen als er wat fout mocht gaan. E?n van de oplossingen die men heeft bedacht werkt op basis van thermosifon.

Voor een warmtewisselaar in een finoven zou dat kunnen met een groot (nood)vat met koud water op een niveau boven de warmtewisselaar? Een eventueel buffervat mag er niet voor worden gebruikt, want dat kan al vol zitten met warm water. Tenzij je stoomvorming geen bezwaar vindt :?

Ik begrijp dat men de waterleiding ook wel voor noodkoeling achter de hand houdt, uitgaande van het idee dat die zelden uitvalt en dat het wel h??l toevallig zou zijn als dat zou gebeuren tijdens oververhittingsproblemen. Maar ja, Murphy zegt...

John
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

Dirk Bauwens schreef:Veel mensen, waaronder veel professionelen, gunnen de verbranding van hout nauwelijks tijd en halen veel te snel warmte uit een kachel. Met als gevolg de bekende slechte tot zeer slechte verbranding. Daar wil ik ook wat tegen doen met al mijn schrijven.
Ik kan me daar wel wat bij voorstellen. In houtvergassingsketels is de "verblijfstijd" op hoge temperatuur veel korter. De secundaire verbranding vindt meestal in een vrij kleine, aparte ruimte plaats, terwijl de rookgassen direct daarna door een warmtewisselaar worden geleid en dus afkoelen. Als je de rookgasstroom weet, kun je de verversingsgraad uitrekenen. Die zal wel ongeveer met de verblijfstijd op hoge temperatuur overeenkomen.

Ook zonder de verblijfstijd voor houtvergassingskachels uit te rekenen kun je je wel voorstellen dat de verblijfstijd op hoge temperatuur in finovens veel groter is, want het volume op hoge temperatuur is veel groter: de hele weg omhoog. En dus hebben houtgas en zuurstof (veel) meer tijd om elkaar te vinden. Misschien toch wel eens aardig om uit te rekenen hoeveel het scheelt.

Echter ook met houtvergassingsketels is het mogelijk om goede emissiewaarden te behalen, althans, als ik de fanatiek metende duitsers, oostenrijkers en zwitsers mag geloven. Om voor subsidie in aanmerking te komen moet een ketel aan (strenge?) Bafa-eisen voldoen, hetgeen in een typekeur moet worden vastgesteld. Minimaal geeft dat aan dat er voor bepaalde brandstoffen een geschikt werkpunt te vinden valt.

Wel krijg ik, door de ervaringen van anderen te lezen, het idee dat die ketels nogal gevoelig zijn als het op de juiste instelling voor een bepaald type brandstof aankomt. Met dure regelingen probeert men de gebruiksvriendelijkheid te verhogen. Tevens treft men allerlei voorzieningen om de warmtewisselaar te kunnen reinigen, wat al aangeeft dat er kennelijk wat te reinigen valt. Ook dat duidt niet op een perfecte verbranding. Mogelijk zitten ze op het verkeerde spoor en zouden ze de verbranding meer tijd moeten gunnen, maar daar worden de apparaten bepaald niet kleiner van. Veel meer vuurbeton, om on-topic te blijven. :D

John
Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

John Doh schreef:... Dit betekent ook, dat je de finoven in de praktijk nooit zover kunt opladen als ik had uitgerekend. Weliswaar hoef je de energietoevoer niet te beperken tot ??n stookbeurt, maar op zeker moment loopt dan het rendement van de oven achteruit, doordat er geen koude massa meer over is om de warmte uit de rookgassen op te nemen.
Zeer grote hoeveelheden warmte in massa stockeren, is zelden nuttig, denk ik. Warmte zit veel optimaler gestockeerd in de brandstof zelf. Slechts in weinig gevallen, denk ik, zou het zin hebben om, bijvoorbeeld, slechts 1 keer in de week te moeten stoken. Het kan natuurlijk w?l.

Dirk
Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

Dirk Bauwens schreef:
John Doh schreef:Inderdaad worden de stalen buizen van de rookgas-warmtewisselaars normaal gewoon in de rookgasstroom gehangen. Maar voor een doe-het-zelver is het lassen van pijp best lastig, al helemaal als het materiaal dun wordt. Ik zat te denken aan het koelen van de buitenwand van een finoven door het opbrengen van een watervoerende buis. Omdat koper vrij gemakkelijk gebogen en gesoldeerd kan worden, kwam ik op het idee om een zigzag van koper in het beton te gieten.
John,

Je kunt toch ook een gesoldeerde koperen warmtewisselaar in het tegenstroomkanaal plaatsen? Hoe dieper een warmtewisselaar zich in de wanden bevindt, hoe kleiner zijn rendement wordt. Ik kan je redenering van: "we hebben de tijd" wel volgen, maar het is toch eenvoudiger en handiger om, bij wijze van spreken, met ??n rechte buis in het tegenstroomkanaal, hetzelfde resultaat te bekomen als met 10 keer meer buis, ingestort in de wanden ?

Dirk
John, ondertussen heb ik veel meer nagedacht over de ingestorte warmtewisselaar waar je het over had. Ik begin te vermoeden dat die wel eens evenveel of meer warm water zou kunnen produceren als de "meer effici?nte" warmtewisselaar in het tegenstroomkanaal. Dit in tegenstelling tot wat ik daar eerst over dacht.

Je merkte op: we hebben de tijd, toch. Als vermogen niet zozeer de maatstaf is, maar veeleer de hoeveelheid verrichte arbeid, dan kan de ingestorte warmtewisselaar zijn grote initi?le achterstand inhalen. De warmtewisselaar in het tegenstroomkanaal wordt immers snel veel minder effici?nt. Die heeft een brandend vuur nodig en in een finoven brandt het vuur meestal niet. De ingestorte warmtewisselaar zal in de praktijk vooral werken wanneer het vuur niet brandt. Op deze manier zou de totale arbeid, verricht door de "ineffici?nte" ingestorte warmtewisselaar, wel eens de arbeid van "effici?nte" warmtewisselaar kunnen overtreffen. De zwakke wint het van de sterke. Het lijkt wel op een fabel van Jean de La fontaine!

Dirk
Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

John Doh schreef:...maar daar worden de apparaten bepaald niet kleiner van. Veel meer vuurbeton, om on-topic te blijven. :D
John, om een eventueel misverstand te vermijden: vuurbeton moet slechts gebruikt worden waar dat noodzakelijk is. De zones die niet boven de 500 graden Celcius komen, zouden dus ook in gewoon beton of baksteen enz. uitgevoerd kunnen worden.

Dirk
Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

John Doh schreef:...Dit betekent ook, dat je de finoven in de praktijk nooit zover kunt opladen als ik had uitgerekend. Weliswaar hoef je de energietoevoer niet te beperken tot ??n stookbeurt, maar op zeker moment loopt dan het rendement van de oven achteruit, doordat er geen koude massa meer over is om de warmte uit de rookgassen op te nemen.
Het kunnen verpompen van een eventueel warmteoverschot zou een andere nuttige toepassing van een ingestorte warmtewisselaar kunnen zijn.

Dirk
Dirk Bauwens
Berichten: 1301
Lid geworden op: 28 jan 2006, 23:52
Locatie: Sint-Niklaas, België

Bericht door Dirk Bauwens »

John Doh schreef:...Tevens treft men allerlei voorzieningen om de warmtewisselaar te kunnen reinigen, wat al aangeeft dat er kennelijk wat te reinigen valt. Ook dat duidt niet op een perfecte verbranding...
John,

Dat op zichzelf gezien, is niet noodzakelijk waar. Bij geforceerde verbranding heeft men snel last van fijne asdeeltjes. De warmtewisselaars zijn waarschijnlijk zeer dunwandig uitgevoerd. Zodra daar wat aanslag op komt, daalt het rendement en stijgt de kans op galvanische corrosie.

Dirk
kees
Berichten: 326
Lid geworden op: 01 feb 2006, 17:53

Bericht door kees »

[De door jou beschreven kunststofleidingen met dezelfde uitzettingsco?ffici?nt als beton ken ik niet.

die leiding zetten niet uit, anders zou mijn leemwarmtewant toch echt scheuren vertonen.
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

kees schreef:die leiding zetten niet uit, anders zou mijn leemwarmtewant toch echt scheuren vertonen.
Dus kennelijk wordt de kracht waarmee de leiding wil uitzetten (want dat wil hij echt wel) opgenomen door de leem.

Leem wordt trouwens in het woordenboek beschreven als "plastische grond", dus misschien vervormt de leem bij het opwarmen van de kunststof leiding ook wel een beetje.
John
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

Dirk Bauwens schreef:Het kunnen verpompen van een eventueel warmteoverschot zou een andere nuttige toepassing van een ingestorte warmtewisselaar kunnen zijn.
Dat is precies wat ik beoog. Sterker nog: omdat ik de kachel / finoven in een schuurtje zou willen plaatsen zou ik het liefst alle warmte naar elders brengen. Ik heb nogal veel oud en soms half vergaan hout dat ik zou willen stoken om van de troep af te komen. Er kan ook houtworm in zitten, dus ik wil al die troep niet in huis hebben. Natuurlijk zou ik er ook ??n grote brandstapel van kunnen maken, maar dat vind ik dan ook weer jammer.
John
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

Dirk Bauwens schreef:John, om een eventueel misverstand te vermijden: vuurbeton moet slechts gebruikt worden waar dat noodzakelijk is. De zones die niet boven de 500 graden Celcius komen, zouden dus ook in gewoon beton of baksteen enz. uitgevoerd kunnen worden.
Nou, kijk eens aan. Alleen lijkt het mij dat de bovenkant van het tegenstroomkanaal knap heet kan worden, op de plaats waar de rookgassen beginnen met naar beneden stromen. Dat hangt wel af van de massa van de top van de oven en de mate waarin die top warmte verliest. Op gevoel af (ervaring heb ik niet) zou ik denken dat het boven in het tegenstroomkanaal tijdens de stookbeurt ook wel boven de 500?C kan worden. Op die plaats (niet in de top, maar in het dalende gedeelte) zou ik mijn wisselaar willen laten beginnen (rookgaszijdig dan, want het water laten we uiteraard van beneden naar boven stromen).

Het kan nog wel zijn dat een betonplaat waarin een wisselaar is ingestort dan evengoed beneden de 500?C blijft, dat zal afhangen van de dikte van de plaat. Het oppervlak van de plaat speelt ook een rol, met bijvoorbeeld een ribbelpatroon kan de overdacht worden verbeterd. Ik heb echter weinig gevoel bij de verhoudingen. Er kan wel aan gerekend worden.
John
John Doh
Berichten: 465
Lid geworden op: 30 jul 2006, 15:26

Bericht door John Doh »

Dirk Bauwens schreef:John, ondertussen heb ik veel meer nagedacht over de ingestorte warmtewisselaar waar je het over had. Ik begin te vermoeden dat die wel eens evenveel of meer warm water zou kunnen produceren als de "meer effici?nte" warmtewisselaar in het tegenstroomkanaal. Dit in tegenstelling tot wat ik daar eerst over dacht.

Je merkte op: we hebben de tijd, toch. Als vermogen niet zozeer de maatstaf is, maar veeleer de hoeveelheid verrichte arbeid, dan kan de ingestorte warmtewisselaar zijn grote initi?le achterstand inhalen. De warmtewisselaar in het tegenstroomkanaal wordt immers snel veel minder effici?nt. Die heeft een brandend vuur nodig en in een finoven brandt het vuur meestal niet. De ingestorte warmtewisselaar zal in de praktijk vooral werken wanneer het vuur niet brandt. Op deze manier zou de totale arbeid, verricht door de "ineffici?nte" ingestorte warmtewisselaar, wel eens de arbeid van "effici?nte" warmtewisselaar kunnen overtreffen. De zwakke wint het van de sterke. Het lijkt wel op een fabel van Jean de La fontaine!
Inderdaad. Stel nu dat we alle rookgassen door kanalen in een betonblok leiden. Het idee is dan dat de warmte uit de rookgassen gedurende de stookbeurt in het betonblok gaat zitten. Pas achteraf halen we deze warmte er dan weer uit, middels een warmtewisselaar die in het beton zit ingestort.

Deze methode heeft echter wel wat nadelen. Je kunt zo alleen bij warmte komen die in het betonblok zelf is opgeslagen. De warmte die in de hete kern zit (misschien wel het grootste deel) bereik je zo niet. Dat kan ondervangen worden door de hele buitenkant van de finoven van een warmtewisselaar te voorzien, want alle warmte moet een keer naar buiten (schoorsteenklep zit dicht).

Het tweede nadeel is, dat de grote hoeveelheid massa de temperatuur "versmeert". Zodra de stookbeurt is afgelopen wil de oven ??n temperatuur aannemen. Je hebt eerder uitgerekend dat ??n stookbeurt een temperatuurverhoging van 100 K van de complete massa zou kunnen betekenen. Dat valt dan nog mee. Echter op zeker moment zal de gemiddelde temperatuur zo ver gedaald zijn, dat er geen warmte meer kan worden onttrokken. Dat punt wordt eerder bereikt naarmate je warmte op hogere temperatuur wil onttrekken (bij 70?C is het eerder afgelopen dan bij 35?C). De massa werkt als accu, maar het is dus een accu die je niet helemaal leeg kunt trekken. Er blijft meer in de accu achter naarmate de massa groter is. Dit pleit ondubbelzinnig voor vloerverwarming, maar ik heb nu eenmaal radiatoren. Ook is 35?C te weinig voor warm tapwater.

Bij gebruik als klassieke finoven in het vertrek dat je wilt verwarmen speelt dit bezwaar uiteraard niet: de accu wordt dan uiteindelijk leeggetrokken tot 20?C. Dan is de massa juist het succes van het ding.

Aldus redenerend sluit ik toch niet uit dat een finoven gebruikt kan worden voor verwarming op afstand, waarbij de massa van de ketel in de plaats komt van een waterbuffer. Het succes hangt dan wel af van de mate waarin de in de massa opgeslagen warmte bereikt kan worden versus het warmteverlies naar de omgeving. Vandaar ook het idee om ook de buitenmantel van een warmtewisselaar te voorzien, dat is namelijk de enige weg naar buiten. Een dergelijke finoven moet aan de buitenkant worden ge?soleerd!
John
Plaats reactie