PL234570B1 - Zestaw do optymalizacji spalania drewna w kominku - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zestaw do optymalizacji spalania w kominku, mający zastosowanie do palenia drewnem w kominkach domowych.

Palenie drewna to proces chemiczny, którego fazy uzależnione są od temperatury i dostępu tlenu. W procesie spalania drewna to temperatura decyduje czy następuje piroliza. Wytwarzanie gazu drzewnego i jego spalenie jest nieodzownym czynnikiem prawidłowego i optymalnego procesu spalania w kominku.

Wyróżnia się następujące fazy palenia w kominku:

- rozpalanie: drewno jest ogrzewane i w temp. około 100°C wilgoć z opału ulatnia się pod postacią pary wodnej; na tym etapie potrzebna jest nieco większa ilość powietrza niż na dalszych etapach procesu spalania;

- termiczny rozkład drewna: suche drewno ulega rozkładowi termicznemu, podobnie jak w procesie pirolizy, który rozpoczyna się na powierzchni, a następnie powoli przesuwa do wnętrza spalanej kłody. Szybkość tego procesu zależy od gęstości drewna i ilości dostarczanego powietrza;

- powstanie gazu drzewnego: w temperaturze przekraczającej 260°C, płomienie są żółtoczerwonawe i należy wtedy zmniejszyć ilość dostarczanego w procesie spalania powietrza. Najwięcej energii powstaje wtedy, gdy gaz drzewny, zmieszany z tlenem spala się w temperaturze od 700 do 1000°C. Wtedy mówimy o czystym spalaniu bez obciążania środowiska;

- faza żaru: pozostałości polan wypalają się jako żar węgla drzewnego, a więc temperatura jest bardzo wysoka. Po wypaleniu żaru, po wyglądzie popiołu można sprawdzić, czy proces spalania przebiegał prawidłowo; niewielka ilość jasnoszarego, miałkiego proszku oznacza, że spalanie przebiegało czysto i optymalnie; popiół zbrylony, ciemny świadczy o tym, że spalanie nie było pełne i do środowiska dostały się szkodliwe substancje.

Znane są różne elementy kominka służące do ograniczania dostępu tlenu procesie spalania i regulowania procesu spalania. Większość z nich to kratki kominkowe albo elementy nakładane na kratki kominkowe z otworami ukształtowanymi w odpowiedni sposób.

Z opisu zgłoszeniowego DE202004007059 znany jest kosz do spalania zarówno stałego, jak i ciekłego paliwa mający ramę nośną z prowadnicami (9) oraz przesuwną szufladę o zamkniętej konstrukcji z otworami. Szuflada jest wypełniona paliwem ciekłym i wsuwana w ramę. Przegroda wykonana z przodu ramy w połączeniu z otworami szuflady ramy zapewnia kontrolę procesu palenia.

W opisie patentowym US4173967 ujawniona została umieszczona na kratownicy kominka taca mająca skierowany do góry kołnierz przynajmniej na jej przedniej krawędzi i środki podparcia do umieszczania tacy nad podłogą kominka tak, że otwór wlotowy powietrza znajduje się pod przednią częścią tacy, aby umożliwić przepływ powietrza. Część tacy ma otwory, które umożliwiają kontrolowany przepływ powietrza do paliwa. Taca jest ściśle dopasowana do ścian kominka - tak, że zasadniczo jedyne źródło tlenu dla paliwa w ruszcie stanowią otwory w tacy.

Celem wynalazku jest optymalizacja procesu spalania drewna w kominkach i maksymalne wykorzystanie zawartej w drewnie energii na ogrzewanie domów, przy jednoczesnym zmniejszeniu ilości spalanego drewna dla wytworzenia tej samej ilości energii potrzebnej w procesie spalania i maksymalnym ograniczeniu zanieczyszczeń powstających w procesie spalania drewna, a także znaczne zmniejszenie kosztów ogrzewania.

Zestaw do optymalizacji spalania drewna w kominku zawierający ogranicznik rusztu ograniczający pole spalania wyposażony w przelotowe otwory charakteryzuje się według wynalazku tym, że składa się z ogranicznika rusztu w postaci umieszczonej w centralnym miejscu rusztu ramki, której dwa przeciwległe dłuższe boki i dwa przeciwległe krótsze boki zakończone są skierowanymi ku górze krawędziami oraz umieszczonych wewnątrz komory paleniska kominka, nad rusztem, co najmniej dwóch wzdłużnych pionowo elementów, zamocowanych wahliwie i przesuwnie na wieszaku, korzystnie za pomocą haczyków.

Korzystnie wzdłużne pionowo elementy mają kształt zbliżony do walca albo płaskownika. Średnica wzdłużnych pionowo elementów wynosi od 5 do 15 mm.

Korzystnie zestaw wykonany jest z metalu.

Korzystnie otwory rusztu stanowią od 10% do 20% powierzchni wydzielonej w ramce. Powierzchnia ramki jest mniejsza od powierzchni rusztu, a na pozostałej powierzchni rusztu ułożony jest wypełniacz do wysokości krawędzi ramki.

PL 234 570 B1

Korzystnie wieszak zamocowany jest na stojakach umieszczonych przy wewnętrznych bocznych ścianach komory paleniska.

W wariancie wykonania wieszak zamocowany jest do płyty stropowej komory paleniska.

W wariancie wykonania wieszak zamocowany jest do wewnętrznych bocznych ścian komory paleniska.

Zestaw według wynalazku modyfikuje korelacje przepływu powietrza pomiędzy nawiewem przez popielnik, przelotem przez ruszt oraz przez szyber kominowy minimalizując pobór powietrza jako nośnika energii - do niezbędnej, najmniejszej ilości. Zestaw według wynalazku zapewnia takie poprowadzenie ognia, które pozwala na osiągnięcie wysokiej temperatury w zaplanowanym miejscu, czyli tylko w szczelinie między polanami.

Wynalazek zapewnia lepsze dogrzewanie domu przy minimalizacji ujemnych skutków poprzez ograniczenie: ilości spalanego drewna, spalanego tlenu, wydzielanego dymu i zanieczyszczeń, kosztów ogrzewania, traconej energii zawartej w spalanym drewnie na tzw. ogrzewanie nieba, czasu potrzebnego do bezdymnego rozpalania. Jednocześnie pozwala na wykorzystanie jak największej części powstałej energii na ogrzewanie domu. Wskutek użycia ogranicznika rusztu w postaci ramki pozostała część rusztu zostaje zamknięta i wyłączona z procesu spalania. W przypadku, gdy kominek posiada wmontowane w ruszcie wystające użebrowanie - można w prosty sposób wydzielić część powierzchni między użebrowaniem, która będzie spełniać rolę ogranicznika rusztu o wymaganym polu. Wynalazek najlepiej spełnia swoje funkcje, gdy ogranicznik rusztu ma powierzchnię około 140 cm².

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kominek z ramką i wieszakiem z wzdłużnymi pionowo elementami o kształcie walca, zamocowanym na stojakach umieszczonych przy wewnętrznych bocznych ścianach komory paleniska kominka; fig. 2 pokazuje kominek z ramką i wieszakiem z wzdłużnymi pionowo elementami o kształcie walca, zamocowanym do płyty stropowej kominka; fig. 3 przedstawia kominek z ramką i wieszakiem z wzdłużnymi pionowo elementami o kształcie walca, zamocowanym do wewnętrznych bocznych ścian komory paleniska kominka; fig. 4 pokazuje kominek według fig. 1 z ułożonym drewnem na początku procesu spalania.

Pokazany na fig. 1 kominek 1 zawiera komorę paleniska 2. W dolnej części komory paleniska znajduje się ruszt 3. U dołu komora paleniska 2 ma popielnik 4 z otworami wlotowymi 5 powietrza. Z przodu kominek ma drzwiczki 6 z szybą.

Na ruszcie 3, w jego centralnym miejscu, umieszczony jest ogranicznik rusztu w postaci prostokątnej ramki 7 wykonanej z metalu, której dwa przeciwległe dłuższe boki i dwa przeciwległe krótsze boki zakończone są skierowanymi ku górze krawędziami 8. Powierzchnia ramki 7 jest mniejsza od powierzchni rusztu 3, zakrywa 70% powierzchni rusztu 3. Ramka 7 wydziela w ruszcie 3 część otworów 9 rusztu 3. Otwory 9 rusztu 3 stanowią 20% powierzchni wydzielonej w ramce 7.

Wewnątrz komory paleniska 2, nad rusztem 3, zamocowany jest wieszak 10, na którym zamocowane są wahliwie za pomocą stalowych haczyków 11 dwa przesuwne wzdłużne pionowo elementy 12 wykonane z metalu, o kształcie zbliżonym do walca. Średnica zewnętrzna przesuwnych wzdłużnych pionowo elementów 12 wynosi 10 mm. Wieszak 10 z zamocowanymi na nim dwoma przesuwnymi wzdłużnymi pionowo elementami 12 zamocowany jest na stojakach 13 umieszczonych przy wewnętrznych bocznych ścianach 14 komory paleniska 2. Stojaki 13 wykonane są ze sprężystego wyprofilowanego drutu zakończonego podstawą umieszczoną na ruszcie 3.

W kominku pokazanym na fig. 2 wieszak 10 z zamocowanymi na nim dwoma przesuwnymi wzdłużnymi pionowo elementami 12 zamocowany jest do płyty stropowej 15 komory paleniska 2. Średnica zewnętrzna przesuwnych wzdłużnych pionowo elementów 12 wynosi 15 mm. Otwory 9 rusztu 3 stanowią 10% powierzchni wydzielonej w ramce 7.

W kominku pokazanym na fig. 3 wieszak 10 wykonany jest z metalowego drutu i zaczepiony jest na hakach 16 zamocowanych do każdej wewnętrznej bocznej ściany 14 komory paleniska 2.

Fig. 4 pokazuje kominek według fig. 1 z ułożonym na początku procesu spalania drewnem. W kominku pokazanym na fig. 4 na krawędziach 8 ramki 7 ułożone zostały dwa polana 17 drewna. Zostały one dosunięte do przesuwnych wzdłużnych pionowo elementów 12 wieszaka 10. Pozostała powierzchnia rusztu została podniesiona do wysokości krawędzi 8 ramki 7 poprzez położenie na tej powierzchni rusztu 3 wypełniacza w postaci płytek ceramicznych i przykrycie ich popiołem.

W celu prawidłowego i efektywnego stosowania wynalazku drewno powinno być otwarte, czyli przerąbane i sezonowane co najmniej dwa lata. Najkorzystniej jest uzyskać poćwiartowane polana o kącie prostym o boku ok. 15 x 15 cm, ponieważ najlepiej nadają się do ustawienia w kominku, przy wykorzystaniu wynalazku. Jeśli średnica klocka jest mniejsza niż 10 cm, można drewno tylko rozpoło

PL 234 570 B1 wić, ale wtedy należy użyć podpórek, aby utrzymać polana przy wzdłużnych pionowo elementach 12. Do kominka wkłada się tylko po dwa polana ustawiając je poziomo równolegle na krawędziach ramki 7 i dosuwając do wzdłużnych pionowo elementów 12. Dla najlepszych efektów należy dobrać i wkładać do paleniska dwa podobne polana. Pozostała powierzchnia rusztu powinna być podniesiona do poziomu krawędzi 8 ramki 7 poprzez położenie na tej powierzchni rusztu 3 wypełniacza w postaci płytek ceramicznych, granitu, blachy etc. i przykrycie go popiołem. Między powierzchniami palących się polan znajdują się tylko wzdłużne pionowo elementy 12 i odrobina powietrza dostającego się tutaj spod ograniczonego rusztu. Mała ilość powietrza jest wystarczająca do kontrolowanego, powolnego spalania się drewna, ale jednocześnie to powietrze przepływając powoli między bardzo gorącymi powierzchniami mocno ogrzewa się, nie ulatując zbyt szybko do komina. Przy stosowaniu wynalazku nie grozi zaduszenie ognia ani wydzielanie się niebezpiecznego czadu. Z czasem, kiedy polana wypalają się, aby wzmocnić wydajność palenia należy ponownie dosunąć do siebie oba wypalające się polana. Całkowite wyeliminowanie przepływu zimnego powietrza przez przestrzeń kominka, oprócz wydzielonej płaszczyzny ogranicznika rusztu w postaci ramki, powoduje bardzo znaczący wzrost temperatury powietrza przepływającego powoli między polanami.

Stosując rozwiązanie według wynalazku dwa polana o proponowanych wymiarach ok. 15 na 15 cm będą dostarczać ciepła przez siedem do ośmiu godzin. Przy większych rozmiarach czas całkowitego wypalenia się wsadu może przekroczyć nawet dziesięć godzin. Wynalazek nie ogranicza się tylko do ww. rozmiarów polan, można w ten sam sposób palić polanami o mniejszych wymiarach. Wynalazek może być także stosowany w ten sam sposób z użyciem więcej niż dwóch wzdłużnych pionowo elementów.

Stosując rozwiązanie według wynalazku czeka się z dokładaniem do kominka do prawie całkowitego wypalenia się wcześniejszego wsadu. Nie ma potrzeby dokładania w trakcie cyklu, gdyż rozżarzone pozostałości drewna powodują, że kominek ciągle jest jeszcze gorący i oddaje ciepło. Gdy pozostanie tylko odrobina żaru cykl powtarza się od początku.

Po dołożeniu nowych polan, poprzez regulację szybrem i nawiewem w popielniku, uzyskuje się w krótkim czasie niewielki i spokojny płomień w wąskiej szczelinie między polanami. Przepływ powietrza jest wtedy laminarny. Płomień turbulentny świadczy o tym, że do paleniska dociera za dużo powietrza.

Wolno przepływające gorące powietrze nagrzewa korpus kominka, a kominek oddając ciepło ogrzewa dom.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe

1. Zestaw do optymalizacji spalania drewna w kominku zawierający ogranicznik rusztu ograniczający pole spalania wyposażony w przelotowe otwory, znamienny tym, że składa się z ogranicznika rusztu w postaci umieszczonej w centralnym miejscu rusztu ramki (7), której dwa przeciwległe dłuższe boki i dwa przeciwległe krótsze boki zakończone są skierowanymi ku górze krawędziami (8) oraz umieszczonych wewnątrz komory paleniska (2) kominka (1), nad rusztem (3), co najmniej dwóch wzdłużnych pionowo elementów (12), zamocowanych wahliwie i przesuwnie na wieszaku (10), korzystnie za pomocą haczyków (11).

2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że wzdłużne pionowo elementy (12) mają kształt zbliżony do walca albo płaskownika.

3. Zestaw według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że średnica wzdłużnych pionowo elementów (12) wynosi od 5 do 15 mm.

4. Zestaw według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że wykonany jest z metalu.

5. Zestaw według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że otwory (9) rusztu (3) stanowią od 10% do 20% powierzchni wydzielonej w ramce (7).

6. Zestaw według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że powierzchnia ramki (7) jest mniejsza od powierzchni rusztu (3), a na pozostałej powierzchni rusztu (3) ułożony jest wypełniacz do wysokości krawędzi (8) ramki (7).

7. Zestaw według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że wieszak (10) zamocowany jest na stojakach (13) umieszczonych przy wewnętrznych bocznych ścianach (14) komory paleniska (2).

PL 234 570 Β1

8. Zestaw według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że wieszak (10) zamocowany jest do płyty stropowej (15) komory paleniska (2).

9. Zestaw według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że wieszak (10) zamocowany jest do wewnętrznych bocznych ścian (14) komory paleniska (2).