Kattilatehon mittaus kotikonstein

[JiiHoo]

On se jännä, miten pitkästä viestistä kommentointia herättää kaikistä vähiten tärkein asia...

Tässä ei ollut pointtina se muoto miten sitä puuta kattilaan syötetään, vaan kulutukseen vaikuttavat puun laji ja kosteus joka vaikuttaa painoon ja säilytystilan tarpeeseen.. ja miten erikokoisilla puilla on erilainen tapa palaa.

Kopioin kaikki tekstit, ettei tule sanomista osittaisista lainauksista.

On myös hyvä muistaa, että hake ei käy tässä mainitsemassani kattilassa, koska kyseessä on historiallinen laitekokonaisuus, jota ei voi muuttaa.

Olen henkilö, joka käyttää konetta, ja laittaa halkoa pesään kohdasta 15:43 eteenpäin.
http://www.youtube.com/watch?v=sFgzgsGFpkk

[lorvi]

Tuosta kosteudesta tulee mieleen erään vanhemman henkilön sanat aikoinaan. Hän sanoi, jos puut loppuvat niin eikun metsään ja tuore talvella vastakaadettu koivu palaa parhaiten. Olen ajatellut että pitäisikö se kokeilla joskus, onko kukaan kokeillut?
Voisi ajatella että juurikin lehtipuu onkin tuoreena kuivinta talvella kun se pudottaa lehdet ja sitten vetää ravinteet ja nesteet juuriin.

[Pähkäilijä]

Kerran oltiin marraskuun lopuilla retkeilemässä Viipurinlahdella ja kun kaikki kelot oli pistetty nurin alettiin polttaa kaminassa juuri kaadettuja koivuja. Kyllähän ne paloi ja lämpöäkin sen verran antoi että teltassa tarkeni kun parhaimpina öinä lähemmäs kymmentä astetta pakkanen meni.

edit - teltta oli tuollanen

http://www.sifort.co.za/ProductInfo.asp?ID=12

harmi ku ei kamianan kuvaa löytynyt, kamina tais painaa 150 kiloa ja sen päälle mahtu useampi kattila kerrallaan.

[Eko]

Paljon olen keväisin käynyt pohjoisessa retkeilemässä kodan tai sissiteltan kanssa
pilkkireissuilla ja aina on teltta ja kamina saatu kuumaksi tuoreellakin koivulla .
Parhaiten se palaa kun kuorii tuohen pois ja halkoo ensi alkuun mahdollisimman
ohuiksi palikoiksi .Sitten iso kasa tuohia alle , ja ohuita klapeja päälle .
Pikkuhiljaa voi tuoreen koivuklapin halkaisijaa kasvattaa jolloin se palaakin jo
tosi kuumasti .

Sihinä on valtaisa kun vesi poistuu koivusta , mutta silti kuumuutta tulee
lähestulkoon niinkuin kuivasta puusta . Paju on myös hyvin samanlaista
polttaa talvella sitä tosin ei ole tarve kuoria . Kattilaan en kyllä
tuoretta puuta laittaisi , kun kuivaakin on tarjolla .

[Pähkäilijä]

Vaihteeks kattilatehoa mittaamaan kun keli ulkona on sen verran lämmin että voi kiertovesi olla pois

1 varaajan alalähdöt
2 alakierrukkalaippa
3 keskikohta
4 yläkierrukkalaippa/ylälähdöt
5 varaajan yläreuna
6 keskilämpötila

Kattilan lämpeneminen 42=>84c 4.9 kW, ensiöpuoli auki 2 ja toisio 6 kierrosta. 116wh/aste Arimax 240 pannulle laskin tehoa tarvittavan ja 72c termostaatti aukeaa/sulkeutuu kun kattilan vesimittari näyttää noin 84c. Varaaja 3000 litran Akvaterm - 1.16 kWh x 3 3.48 kWh/ aste + 400 kg varaajan paino => 50 litraa vettä 58wh/aste ~3.5 kWh/ aste laskettuna.

           1      2   3    4      5     6
1000 38.2 43.4 64 70.5 67.0 56.6c - pannussa 42c, nuohous ->9 kg puuta -> 10 klapia uuniin ja tulta perään
1100 39.9 50.7 67 72.0 69.5 59.82c 1115 7 kg 4 klapia lisää
1200 51.1 66.7 72 75.0 70.5 67.06c 1230 6 kg 4 klapia lisää
1300 65.6 73.3 80 81.0 75.5 75.08c 1310 3 kg 4 klapia lisää 1335 3 kg 5 klapia lisää
1340 69.8 78.4 84 84.5 82.5 79.82c savukaasut nous yli 300c ja kattilan lämmöt 116c, ensiöpuoli kiinni
1400 70.6 80.3 87 88.5 82.5 81.78c savukaasut 170c - ensiö takaisin 2 kierrosta auki, kattila 98c 1410 ensiö levälleen
1415 72.7 84.1 87 87.5 81.5 82.56c savukaasut 170c - 1420 150c - 1425 135c

Poltettu 28 kg puuta ~ 112 kWh. Kattilan lämmitys 4.9 kWh, varaajan lämpenemä 56.6->82.56 25.96c x 3.5 = 90.9
95.8 kWh saatu 112 kWh:sta - 86%  ja kattilan teho 22.5 kW

Kuinka paljon märässä puussa on vettä - näkyy kohdassa 1:50 http://www.youtube.com/watch?v=-Rp1yBpP3xE&feature=related

Märän puun polttoarvoja on pähkäilty tässä ketjussa joskus aikaisemmin

http://www.metsalehti.fi/fi-fi/forum/Thread.aspx?threadId=db89b6e3-e3a3-4700-923f-1a8978ba4008

[lorvi]

>56.6->82.56 25.96c x 3.5 = 90.9

Mistä tuo 3.5 tulee kun olet erikseen laskenut kattilan ja ilmoitat varaajan "raudan" olevan 50 litraa, niin eikö se pitäisi olla 3.05
on se oikein, minä vaan saan 25,96*3050*1,16+4,9kw=96,8
no tietysti laskin väärin, se varaajan rauta jäi pois, tää olikin hyvä, minä kun en tuota varaajan rautaa ole huomioinut ollenkaan, pitää jotenkin lisätä se kaavoihin.

[Pähkäilijä]

>56.6->82.56 25.96c x 3.5 = 90.9

Mistä tuo 3.5 tulee kun olet erikseen laskenut kattilan ja ilmoitat varaajan "raudan" olevan 50 litraa, niin eikö se pitäisi olla 3.05
on se oikein, minä vaan saan 25,96*3050*1,16+4,9kw=96,8
no tietysti laskin väärin, se varaajan rauta jäi pois, tää olikin hyvä, minä kun en tuota varaajan rautaa ole huomioinut ollenkaan, pitää jotenkin lisätä se kaavoihin.

1.16 kWh x 3 m3 = 3.48 kWh/ aste - päälle tuo varaajan rauta 58 wh/aste = 3.538 kWh/ aste jonka pyöristän 3.5 ettei tuu liikaa desimaaleja. Tuo 38wh x 25.96 antas 0.98648 kWh päälle eli melkein 1 kWh näköjään.

[Pähkäilijä]

Olin pari kertaa talkkarina lämmittämässä Arimax 35 pannua jossa on säädettävä termostaatti latauspumpun ohjaukseen. Eka kerralla pidin sen 70 asteessa ja toisella 90 asteessa, puuta paloi suunnilleen saman verran  molemmilla kerroilla - ei ollut vaakaa mukana. Köyhän miehen excel taulukossa yksi ruutu on 30 min. 2500 litran varaajassa on 3 DS1820 anturia - paikasta ei tietoa ja keskimmäinen ja ala-anturin tulokset menevätkin jossain vaiheessa ristiin hassusti.

70c
alku - loppu
32.5 - 63.0
31.5 - 55.0
37.0 - 70.5
keskilämpö
34.3 -> 62.8 - ero 28.5c x 3 kWh/ aste 85.5 kWh + kattilan lämmitys 40c x 0.175 kWh = 9 kWh -> 3 tunnin keskiteho 31.5 kW

90c
alku - loppu
35.0 - 37.5
33.0 - 53.5
39.0 - 88.5
keskilämpö
35.7 -> 59.8 - ero 24.1c x 3 kWh/ aste 72,3 kWh + kattilan lämmitys 60 x 0.175 kWh = 10.5 kWh -> 2.5 tunnin keskiteho 33.1 kW

summa summarum - ensimmäisessä vaiheessa alkoi kattilalle tulla jo lämmennyttä vettä varaajan alaosasta, jälkimmäisessä ei.

[seppol]

Kun nuo teho/energiamuutokset on minun kirjoittamiani näille palstoille, jatkan pikkuisen.
Veden ominaislämpö on 4,18 kj / kg *aste. Kun joule on yhtä kuin vattisekunti, 1000 litraa kohti se on 4180 kJs. Kun tunnissa on 3600 sekuntia, tämä on 4180 / 3600 = 1,16111 kwh.
Raudan ominaislämpö on 0,5 kj / kg eli jotakuinkin 1/8 osa vedestä. Rauta on 8 kertaa vettä painavampaa. Raudan ominaislämpö on tilavuutta kohti suurin piirtein sama kuin vedellä. Lasketaan vain säiliön ulkomitat ja tilavuus kokonaan vedeksi.
Otetaan nyt samalla tuo vanha kilokalorikin. 1000 litran vesimäärän ominaislämpö on 1000 kcal. Edellä saatiin sen olevan 1,16 kwh.    1 kwh = 1000 / 1,16 = 862 kcal.

Rupesin myös pohtimaan tuota märän puun polttoa. Ajattelin sen käyvän vaikeaksi kun vesimäärä kasvaa ja sitoo paljon lämpöä. Myös höyry pitää lämmittää vähintään 400 asteeseen että palaminen jatkuisi. Erehdyin.
Kuiva puu sisältää painostaan n. 5 % vetyä siis kilossa vetyä on 5o g. Veden painosta vetyä on vain 1/9 osa eli vettä paloprosessissa syntyy 450 g. Täysin kuivan puun hyötylämpöarvo on n. 5 kwh / kg.
Jos nyt otetaan 20 % kosteus, niin kilossa puuta on vettä 200 g ja 800 g puuta on vetyä 40 g josta vettä tulee 360 g. Vettä yhteensä saadaan 560 g. Vaikka vettä oli 200 g, kokonaisvesimäärä lisääntyi vain 110 g.
Jos kosteus on 50 %, kokonaisvesimäärä näin laskien on 730 g, 60 % kosteudella se on 800 g ja 70 % kohdalla vettä syntyy 940 g.
Polttoarvon aleneminen ei niinkään johdu vesimäärän lisääntymisestä kuin polttoaineen määrän vähentymisestä. Jos esim. vettä on 70 %, poltettavaa puuta on vain 300 g. Sen polttoarvo on 5 * 0,3 = 1,5 kcal.

[lorvi]

>Polttoarvon aleneminen ei niinkään johdu vesimäärän lisääntymisestä kuin polttoaineen määrän vähentymisestä. Jos esim. vettä on 70 %, poltettavaa puuta on vain 300 g. Sen polttoarvo on 5 * 0,3 = 1,5 kcal.

Menee vaikeaksi. Jos minulla on uunillinen metrihalkoja, niin kyllä siinä on poltettavaa puuta yhtä paljon olipa niiden kosteusprosenti sitten mitä tahansa. Vai miten se nyt sitten .........en ymmärrä.

[Pähkäilijä]

Kun nuo teho/energiamuutokset on minun kirjoittamiani näille palstoille, jatkan pikkuisen.

kaikessa yksinkertaisuudessaan olen huomannut tuttavapiirissä kun joskus olen kysynyt kattilatehoja on yleisin vastaus "ei sitä kotona voi mitata". Allekirjoittanut on tainnut joskus liikaakin kaavat opittuaan puhua puun poltosta kiloissa kun muut laskevat pinoissa tai pinomoteissa  

Tänään mökillä sisälämpötilaa nostin asteella ilmankuivaimella 6 tunnissa. 2 litraa vettä = 1.2 kWh ja kuivaimen sähkölämmitys 1.2 kWh - kiitokset tuostakin kaavasta.


1
Tulipa taas mitattua pannun hyötysuhdetta ja tehoa pitkästä aikaa. Tällä kertaa poltin 50 kg - 200 kWh puuta

Varaajan mittauspisteet senteissä

1 - 0cm varaajan katto
2 - 35cm (kierrukkalaippa ja yläputkilähdöt antura kierukan menon ja paluun välissä)
3 - 85cm (viisarimittari "keskellä")
4 130cm (alakierrukkalaippa)
5 155cm alaputkilähdöt

alku    -> loppu
1 48.0 -> 71.5
2 39.0 -> 75.5
3   33 -> 76
4 33.6 -> 73,6
5 30.9 -> 65.8
paineet n 0.25 -> 1 bar (250 litran paisari) keskilämpö 36.9 -> 72.5 124.6 + kattilan lämmitys 4.6 kWh = 129.2 kWh/ 200 kWh puita -> 64.6% ja kattilan keskitehoksi 15.2 kW, puuta paloi 5.9 kg tuntiin.

Punainen viiva köyhän miehen excel taulukossa on pähkäily jos laittas vaikka 12c jäykemmän termostaatin. Silloin saisi varattua noin 30 kWh enemmän varaajaan siinä vaiheessa kun varaajan alapäästä tulisi edelleen viileää vettä kattilalle. 1 ruutu on 30 min.

EDIT - 2
alku    -> loppu
1 55.0 -> 72.5
2 38.0 -> 76.5
3 34   -> 75
4 34.6 -> 71.1
5 32.2 -> 63.9

paineet 0.3 -> 0.95 keskillämpö 38.7 -> 71.8 = 33.1c lämpenemää x 3.5 = 115.9 + kattilalle 4.6 kWh = 120.5 kWh. Puuta paloi 47 kg -> 64%. Kattilateho 17.2 kW ja puuta paloi keskimäärin 6.7 kg tuntiin. Teho ja hyötysuhde vähän parempi, 2 aikuista kävi saunomassa testin aikana


3

alku ->  loppu
1 55.0 -> 69.5
2 49.0 -> 73.5
3 38   -> 71
4 33.6 -> 56.9
5 31.7 -> 42.4

keskilämpö 41.5 -> 62.7, 21.2c lämpenemää x 3.5 kWh + pannu 4.6 kWh = 78,8 kWh, puita paloi 31 kg  -> 63.5%, 2 aikuista kävi saunomassa lämmityksen aikana - kv pumppu huilas. Pannun teho 14.3 kW ja puita paloi 5.6 kg tuntiin

4

alku    -> loppu
1 41.5 -> 69.5
2 34.5 -> 73.0
3 32   -> 73
4 33.0 -> 71.5
5 31.6  -> 58.6

34.5 -> 69.1 lämpenemää 34.6c x 3.5 kWh = 121.1 + 4.6 kWh = 125.7 kWh. Puita paloi 46 kg = 184 kWh, hyötysuhde 68% ja teho 16.8 kW ja puita paloi 6.1 kg tuntiin

punainen täppä yhden käyrän kohdalla on kierukkalaipan anturin käyrä - noin 600 litran kohdalla varaajan yläreunasta katsottuna

summa summarum, 4 testiä 33 cm puilla kun piti saada yksi pino "pois edestä".

Keskiteho kattilalla 15.9 kW - puuta paloi tuntiin 6.1 kg ja hyötysuhteeksi tuli 65%

Jatkuu seuraavassa kuvassa - paintilla tehty pikkupojan värityskirja... Puut olleet sisällä lattialämmityksen päällä noin kuukaudenpäivät - selkeä ero kun poltti 50 kg puuta verrattuna edellisiin mittauksiin - kohdassa 1 poltettu saman verran puuta. Paineet nousi 0.3->1.25 bar - noin 0.1 bar/ 4.5c

huono kuva tuo eka - paranneltu ja siirretty tuonne 50 kilon polttokokeet 1 kuvan 1 ja koko toinen kuva.

http://www.puulammitys.info/index.php?topic=72.msg2076#msg2076

tarkoitus tehdä puolenkymmentä polttokoetta 50 kilolla

[Pähkäilijä]

>Polttoarvon aleneminen ei niinkään johdu vesimäärän lisääntymisestä kuin polttoaineen määrän vähentymisestä. Jos esim. vettä on 70 %, poltettavaa puuta on vain 300 g. Sen polttoarvo on 5 * 0,3 = 1,5 kcal.

Menee vaikeaksi. Jos minulla on uunillinen metrihalkoja, niin kyllä siinä on poltettavaa puuta yhtä paljon olipa niiden kosteusprosenti sitten mitä tahansa. Vai miten se nyt sitten .........en ymmärrä.

kutistuuhan se puu kuivuessaan, ei ne pinot muuten kaatuisi 

Mielenkiintoista kun toisaalla luin että on eri asia onkos kuiva puu vuoden vai viisi vanhaa kun se maatuu. Purettiin pari vuotta sitten noin 150 vuotista hirsitalon runkoa ja siinä oli maatuneet vasta eka varvit kun olivat heinikkoa/ pusikkoa vasten... talossa ei pariinkymmeneen vuoteen ole ollut talvella tuliakaan sisällä talvella joten hyvin ulkokuivatuksessa kestää käsittelemätön puu polttokelpoisena maatumatta kunhan on kuivassa.

[seppol]

Kun on kosteaa puuta, niin sen voidaan ajatella poltettavan niin että otetaan täysin kuivaa puuta ja viereen astiaan vettä niin että niiden yhteinen paino on vaikka 1 kilo. Jos vettä on 50 %, otetaan 500 g kuivaa puuta ja puoli litraa vettä. Puolen kilon kuivan puun polttoarvo on puolet kilon määrästä eli tässä tapauksessa 2,5 kwh.
Jos kosteus on 70 %, vettä on 700 g ja vettä 300 g puuta.  Tuon puun polttoarvo on 5*0,3 = 1,5 kwh.
En ottanut huomioon veden keittämistä joka entisestään laskee polttoarvoa. Tuossa pohdiskelussani tulin vain siihen tulokseen että kosteus ei suoraan lisää veden määrää savukaasuissa. Vaikka puu olisi täysin kuivaa, vettä syntyy 450 g kilosta. Vaikka vettä olisi 70 % polttopuusta, savukaasuihin vettä tulee vain 940 g. Poltosta sitä syntyy vain 240 g jo olevan kosteuden lisäksi. Kokonaan eri juttu on pystyykö näin märkää puuta polttamaan tai pystyykö 300 g kuivaa puuta keittämään 700 g vettä. Teoriassa kyllä.

[Pähkäilijä]

Kun on kosteaa puuta, niin sen voidaan ajatella poltettavan niin että otetaan täysin kuivaa puuta ja viereen astiaan vettä niin että niiden yhteinen paino on vaikka 1 kilo. Jos vettä on 50 %, otetaan 500 g kuivaa puuta ja puoli litraa vettä. Puolen kilon kuivan puun polttoarvo on puolet kilon määrästä eli tässä tapauksessa 2,5 kwh.
Jos kosteus on 70 %, vettä on 700 g ja vettä 300 g puuta.  Tuon puun polttoarvo on 5*0,3 = 1,5 kwh.
En ottanut huomioon veden keittämistä joka entisestään laskee polttoarvoa. Tuossa pohdiskelussani tulin vain siihen tulokseen että kosteus ei suoraan lisää veden määrää savukaasuissa. Vaikka puu olisi täysin kuivaa, vettä syntyy 450 g kilosta. Vaikka vettä olisi 70 % polttopuusta, savukaasuihin vettä tulee vain 940 g. Poltosta sitä syntyy vain 240 g jo olevan kosteuden lisäksi. Kokonaan eri juttu on pystyykö näin märkää puuta polttamaan tai pystyykö 300 g kuivaa puuta keittämään 700 g vettä. Teoriassa kyllä.

tästä tulikin mieleen miten pajon eroa on jos helmikuussa klapi on pakkasessa ulkoliiterissä -10c ja ilman suhteellinen kosteus on 90% - puulla tasapainokosteus 25% ja se tuodaan sisälle lämpenemään +20c tilaan jossa suhteellinen kosteus on 60% ja puun tasapainokosteus 12% kuinka paljon tarvitaan energiaa puukilon lämmittämiseen tässä projektissa? (eri asia kuinka nopeasti tuo mahtaa tapahtua).

Nuo arvot bongasin Lämpötilan ja ilman suhteellisen kosteuden vaikutus puun tasapainokosteuteen (RIL 120-2004).


kopioitu http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2012/VTT-R-00152-12.pdf sivulta 56

tätä ei aikaisemmin tullutkaan pähkäiltyä mutta tuolla http://keskustelu.suomi24.fi/node/10977002 näkyi

energiankulutuksen suhteen ollaan aika samoissa poltetaanko ulkoa tuotu puu samantien vai onko se kuivassa sisällä muutaman päivän - yhtä paljon energiaa kuluu molemmissa tilanteissa puun lämmittämiseen ja kosteuden poistoon puusta.

kyllähän tuossa -10c 90% -> +20c 60% on ilman vesipitoisuus grammoissa noussut kahdesta kymmeneen.

[AnttiLehtinen]

Jos 1kg puuussa on kosteusprosentti 25% niin vettä lämmitetään 250g.
Veden ominaislämpökapasiteetti on 4,19kJ/kgC. Tällöin tuon 250g:n lämmittämiseen 1C-asteen verran
kuluu energiaa 0,25kg x 4,19kJ/kgC x 1C = 1,0475kJ

Lämpötilaero esimerkissäsi oli 30-astetta jolloin 1kg:ssa puuta olleen veden lämmittämiseen kuluu:
1,0475k J x 30=31,425kJ  Laskelmassa ei ole mukana puun itsensä lämmittämiseen kuluvaa energiaa, mutta
se lienee tois-arvoista. Puuhan ei lämpiämättä pala...

Sitten vielä muunnos:
1kWh=3,6MJ
31,425kJ/3600kJ=0,008729167kWh  eli  8,73Wh kuluu energiaa tuon 250g veden lämmittämiseen 30-astetta...
Eipä tunnu kovin suurelta, mutta uskoisin että suurimmat häviöt kostean puun polttamisesta johtuvat siitä energiasta
mikä kuluu veden höyrystymiseen ja toisaalta siitä miten suuri osa palokaasuista jää palamatta vedestä johtuvan alhaisemman
palolämpötilan takia.

Tutkitaan vielä veden höyrystymisen vaikutus energian hukkaan:
Vettä=250g/kg puuta       Veden höyrystymislämpö= 2260kJ/kg
Eli 250g vettä kun höyrystyy tulisijassa, häviää energiaa 0,25kg x 2260kJ/kg=565kJ
Muunnos vielä: 565kJ/3600kJ=0,156944444kWh   eli   157Wh eli höyrystymiseen kuluu melkein 20-kertainen
määrä energiaa verrattuna pelkkään veden lämmittämiseen.

Yhteensä siis kun poltat 25%-kosteaa puuta kotonasi, niin että se ehtii lämmetä 30-astetta sisällä,
kuluu energiaa vähintään 596kJ  eli  166Wh (0,166kWh) per poltettu puu-kilo.
Kannattaa näiden tietojen valossa todellakin poltella ylivuotisia puita ja kuivatella niitä sisällä pari päivää.