TECHNIEK. Massakachels

Transcriptie

1 TECHNIEK Massakachels Massakachels of warmte-accumulerende kachels bestaan al eeuwen en komen vaker voor in landen als Oostenrijk, Zweden, Finland of in de Elzas. Tegenwoordig neemt de verkoop ervan in Europa weer toe, ook in gebieden met een meer gematigde klimaat zoals België en Frankrijk, en dit onder invloed van het zoeken naar energiezuinige en milieuvriendelijke energieën. 40

2 2 Bij dit type kachels gaat het meestal om houtbranders die volledig bestaan uit een grote massa warmte-accumulerend materiaal (500 kg tot meerdere tonnen). De brandstof heeft ook belang voor de kwaliteit van de verbranding: het hout wordt best in kleine blokken gekloofd en zeer goed gedroogd (een tot drie jaar op een beschutte en verluchte plaats). Verschillende houtsoorten (ook de harsachtige) kunnen worden gebruikt zolang hun watergehalte minder dan 20% bedraagt. Het principe van de kachel is de warmtegeproduceerd in de barndkamer, op te slaan in het materiaal (de massa) waaruit de kachel is opgetrokken en die warmte daarna regelmatig en geleidelijk aan weer uit te stralen. De 2 meest courante types tegelkachels en speksteenkachelsonderscheiden zich zo door hun grote thermische inertie, hun autonomie, hun hoog rendement van 80 tot 95% en hun stralingswarmte. Ze zijn wel nog vrij duur: de prijzen lopen op van 3000 tot 9000 euro (plaatsing inbegrepen), zo niet meer. Principe en werking Een van de basisprincipes van de werking van een massakachel is de quasi totale verbranding van het hout. Dit verhoogt het rendement van de kachel (90 tot 95%!), verhindert de verspreiding van onvolledig verbrandde deeltjes in de rookgassen en beperkt de productie van as. Deze kachels worden geacht weinig te vervuilen omdat ze gebruik maken van het principe van postverbranding: in de eerste verbrandingskamer wordt een voldoende hoge temperatuur (600 C) beoogd van de rookgassen, vrijgegeven door het vuur, om hun verbranding te ontketenen in een tweede (hogere) kamer. Er moet ook extra zuurstof worden toegevoerd. Die wordt ofwel geleverd door een overschot van primaire lucht (lucht die toekomt in de eerste verbrandingskamer), ofwel door een zogenaamde secundaire luchttoevoer (ingebracht tussen de twee kamers of soms bovenaan in de eerste). Tenslotte wordt door deze luchttoevoer de 1 In deze speksteenkachel moet slechts enkele uren hout worden gestookt om gedurende 24 uur zonder onderbreking van heerlijke stralingswarmte te kunnen genieten. Stralingswarmte is inderdaad bijzonder aangenaam om te voelen en biedt heel wat voordelen voor de gezondheid, vooral voor mensen met aandoeningen aan de luchtwegen. Het bijzonder hoge rendement van een speksteenkachel zorgt ervoor dat de verwarmingskosten maximaal worden beperkt, zodat 3 men de relatief hoge investering er vanzelf uithaalt. Zoals bij heel wat modellen mogelijk is werd ook deze kachel op maat aangepast. Hier is hij gecombineerd met een verwarmende zitbank waarin het rookkanaal verborgen zit. Model TU2203/10 van TULIKIVI Realisatie: Jos De Backer 41

3 1. Deze tegelkachel bestaat uit een bekleding van vuurvaste tegels van 6 cm dik en een cilindervormige gietijzeren haard (Caloritube Alpha). Kwestie van deze zeer ruime woonkamer tegelijk met convectie- en met stralingswarmte te verwarmen, want faience stapelt de warmte op en geeft ze traag weer af. Bovendien wordt het rendement van deze haard opgedreven door de dubbele verbranding die de onverbrande gassen doet ontbranden en zo een maximum aan calorieën recupereert. Meer nog, zo wordt roetaanslag in het rookkanaal vermeden. Deze kachel is verkrijgbaar in drie versies, van 9 tot 17 kw. Het geheel werd bekleed met traditionele witte (Saint-Clément) en groene tegeltjes. Kachel: model «Cedric version 1» van OLIGER 1 rookmengeling bevordert door de vorming van een werveling ofwel door de doorstroming langs een aantal hindernissen die daarvoor zijn bedacht. Daarna wordt de hete rook voor hij direct ontsnapt langs de schouwpijp- door een circuit van kanalen geleid die rond de verbrandingskamer circuleren. De warme gassen verminderen zo hun snelheid en dragen hun warmte over aan het vuurvaste materiaal waaruit de kachel bestaat. Die massa slaat de warmte op en straalt ze daarna langzaam en continu uit in de ruimte. Na het uitdoven van het vuur zal de geaccumuleerde warmte verder geleidelijk worden uitgestraald door het materiaal. Massakachels hebben bijgevolg een grote autonomie: een hevig vuur van een tot twee uren kan normaal voor ongeveer 24 uur stralingswarmte zorgen, wat het aantal keer herladen van blokken beperkt. Materialen De warmteaccumulatie van deze kachels is heel groot wegens hun dikke vuurvaste materialen met een hoog accumulatievermogen. Deze zijn variabel maar de meest courante zijn vuurvaste steen, bekleed met keramische tegels of vuurvaste mortel en vulkaanstenen zoals speksteen (steatiet). Ze zijn in staat hoge temperaturen en herhaalde thermische schokken te incasseren. De deuren bastaan meestal uit gietijzer en vuurbestendig glas. Stralingswarmte Bij stralingswarmte wordt de warmte, afkomstig van de warme

4 4 2 & 3. Deze speksteenkachel verwarmt twee ruimtes tegelijk: ze gaat letterlijk door de muur. Aan de voor zijde verwarmt ze de woonkamer, maar aan de rugzijde straalt ze ook warmte uit in de keuken en is er bovendien een oven ingebouwd. Model «2480» van TULIKIVI 4 & 5. Noorse speksteen van deze kachel biedt dezelfde voordelen als Finse speksteen wanneer het gaat om accumulatievermogen en thermisch rendement. De warmte wordt snel verspreid in het grootste deel van de woonkamer, en dat al na een halfuurtje stoken. Vervolgens neemt het duurzame effect van de in de speksteen opgeslagen warmte de fakkel over. Deze bijverwarming is het gedroomde systeem voor wisselvallige winters en kan perfect gecombineerd worden met een convectieverwarming van de Cv. Afmetingen: Br 57 x D 46,5 x H 142 cm. Vermogen 8 kw. Model «Kristian» van Granit- Kleber Realisatie: GOEMAERE 43 5

5 1 & 2. Deze speksteenkachel profiteert niet alleen van de buitengewone thermische eigenschappen van de Finse speksteen waaruit hij bestaat, maar ook van de nieuwe «Golden Fire» verbrandingstechnologie waarmee hij is uitgerust. Deze technologie is gebaseerd op een werking op heel hoge temperatuur (tot 1200 C). Dit resulteert in een heel doeltreffende verbranding en dus in een heel hoog rendement, want de energie van het hout wordt maximaal benut terwijl de productie van roet en koolwaterstoffen tot het strikte minimum wordt beperkt. Dankzij deze aanpak volstaat 2 uur stoken met een hevig vuur om de kamer gedurende bijna 24 uur te verwarmen. Bovendien geeft de speksteen die uit talk en magnesiet bestaat, stralingswarmte vrij terwijl de buitenbekleding van de kachel een aangename temperatuur behoudt, zodat men niet riskeert zich te verbranden. Model «Kaisa 3» van NunnaUuni Realisatie: GOEMAERE en vuurvaste oppervlakken van de kachel, rechtsreeks afgegeven aan alle objecten en personen op haar weg. Deze uniforme, constante stralingswarmte geeft net als de zon een gevoel van warmte, ook al is de omgevingslucht koud. Bij convectie daarentegen gebeurt de overdracht van warmte door luchtcirculatie. Massakachels combineren beide technieken: ze produceren ongeveer 75 van de warmte door straling en 25% door convectie. Ze verwarmen dus een deel van de lucht maar de warmte door straling is veel groter voor een ongeëvenaard comfort. Stralingswarmte is bovendien een gezonde warmte, ze verplaatst geen lucht (geen stof dus), creëert geen statische elektriciteit en behoudt de vochtigheidsgraad van de lucht. Plaatsing Het gewicht en het volume van deze toestellen beperken de plaatsingsmogelijkheden. Het principe van de stralingswarmte maakt dat dze kachels wel geschikt zijn voor woningen met open ruimtes: optimale rentabiliteit vindt men in een woning waar de kamers in open 44 verbinding staan. Aangezien de stralen zich in rechte lijn verspreiden, zal de kachel bij voorkeur op een vrije plek worden geplaatst (zonder hindernis ervoor) en liefst in het midden. De muren van de woning moeten goed geïsoleerd zijn om deze straling zoveel mogelijk binnen te houden. Uiteraard staan ze helemaal op hun plaats in een bioklimatische, energiezuinige woningen. Maar de kracht van deze kachels is ook hun zwakte: hun grote warmte-inertie (waardoor de oppervlakken de geaccumuleerde warmte heel langzaam kunnen vrijgeven) vereist eerst een geleidelijke, dus veel tragere opwarming van het materiaal van de kachel. De opwarmtijd zal in verhouding staan tot de massa van het toestel. De kachel zal dus haar warmte pas vrijgeven met een zekere vertraging, namelijk de tijd die nodig is om het toestel eerst op te warmen. Een speksteenkachel bijvoorbeeld bereikt zijn volle straling pas na? uur opwarming. Bij een massakachel in een ander materiaal duurt dit zelfs iets langer.

6 Tegelkachels De tegelkachel is heel populair geworden in de XIXe eeuw en heeft tal van tegelfabrikanten geïnspireerd. Het volledige lichaam van deze kachels is gemetst met vuurvaste stenen en is aan de buitenzijde bekleed met vaak mooi versierde keramische tegels. De vuurvaste massa én de tegels slaan de warmte op en verspreiden een zachte en constante stralingswarmte. De voordelen ervan: hoog rendement, zuivere verbranding en korte verbrandingstijd voor een lange periode van warmteteruggave. De wanden van tegelkachels voelen altijd aangenaam warm aan en zijn nooit heet. Speksteenkachels Deze krachtige toestellen hebben dezelfde voordelen maar het enige minpunt blijft de vrij hoge kostprijs. Speksteen Deze steen is afkomstig uit Finland en is ontstaan door een gril van de natuur. Speksteen werd meer dan tweeduizend miljoen jaar geleden gevormd bij een heel hoge temperatuur en onder een heel hoge druk. Dit gebeurde na een uitbarsting van lava, rijk aan magnesium, in de regio van het huidige Oosten van Finland. Deze lava had een temperatuur van 1600 graden en was heel vloeibaar; ze verspreidde zich onderzees tot ver van de plaats van de uitbarsting. Deze oeroude lavastromen werden dan bijna verticaal samen geplooid aan de voet van een gebergte dat 1800 tot 1900 miljoen jaar geleden is ontstaan. Onder de keten, op een diepte van bijna tien kilometer, was de druk 2000 tot 4000 keer die van de buitenlucht en bedroeg de temperatuur 400 tot 500 C. Waterachtige oplossingen die koolstofdioxide bevatten, liepen in de poriën van de rots. Daarbij werd de olivien eerst omgezet in serpentine en dan uiteindelijk in steatiet of speksteen. Dit ontwikkelingsproces omvatte heel wat fasen, het vond plaats in de vorm van fronten en heeft tientallen miljoenen jaren geduurd (bron Tulikivi). Kalk- en speksteenafzettingen zijn zowat overal ter wereld te vinden: in de Verenigde Staten, in Canada en in Rusland, maar vooral in Finland. Dit land bevat de grootste speksteenafzettingen van Scandinavië. Speksteen bestaat uit zachte mineralen, hij kan dus gemakkelijk worden verzaagd maar toch is hij niet poreus: zijn structuur is compact en door deze hoge dichtheid kunnen vocht en chemische producten niet binnendringen in de steen. Hij vormt een homogene en regelmatige massa en zijn kleur schommelt van parel- tot gespikkeld grijs. Speksteen bestaat uit bijna gelijke delen kalk (maakt de speksteen zacht en makkelijk te bewerken) en magnesiet (zorgt voor de warmteopname, warmtegeleiding en vuurbestendigheid) en bevat bovendien chloriet (bepalend voor de kleur) en andere mineralen. Deze natuursteen met een hoog volumemassa heeft ideale warmteeigenschappen om de warmte te accumuleren (warmtevermogen van 0,98 kj/kg C) en ze over te dragen (voortreffelijke warmtegeleiding = 6,4 W/mK, plus een sterke mechanische weerstand. Opgelet echter voor het vermogen van de verschillende modellen, dat vooral wordt bepaald door de oppervlakte van de kachel: kleine kachels kunnen maar 25 m 2 verwarmen, terwijl de grote tot 100 m2 en zelfs meer kunnen gaan. Speksteenkachels worden verkocht in kit (voorgefabriceerde elementen te monteren) of op maat gemaakt. Ze kunnen ook uitgerust worden met een verwarmbank (ingebouwde horizontale rookafvoeren), brooden pizzaoven, verwarmplaten Er zijn tal van basismodellen verkrijgbaar die kunnen worden aangepast naar keuze door toevoeging van decoratieve elementen of door een verschillende afwerking van de steen (gegroefde, geborstelde, gebouchardeerde afwerking ). De keuze tussen verschillende variaties in speksteen en enkele accessoires (sokkel, plaat, bank, rookafvoeren en planken van speksteen) zorgen voor een heel persoonlijke noot. Bovendien kunnen sommige kachels verwarmen op elektriciteit via weerstanden, geïnstalleerd in het inwendige kanalensysteem. Een keuze die de verwarming op hout niet in de weg staat; beide energiebronnen kunnen zelfs gelijktijdig worden gebruikt. Wat interessant is als men wil genieten van speciale nachttarieven of als men weinig tijd heeft om te stoken met hout! 2. De sierlijke tegeltjes van deze kachel zijn niet alleen decoratief maar ook zeer functioneel. Omdat ze de warmte goed kunnen opslaan en langzaam weer afgeven dragen ze bij tot het rendement van de kachel. In deze kachel zit ook een gietijzeren cilindervormige haard ingebouwd (Caloritube Alpha) met dubbel verbrandingssysteem. De combinatie van convectiewarmte en stralingswarmte blijkt zeer doeltreffend. Model «Vania» van OLIGER 45