Optimerad eldning

PIC, AVR, Arduino, Raspberry Pi, Basic Stamp, PLC mm.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

danei skrev: 29 november 2021, 21:09:45 Pi314: Det du missar är att du i princip reglerar bränslemängden i brännkammaren med primärluften. Så du kan strypa pannan men ändå ha rätt lambdavärde.
Det som blir problem är att man får lägre temperatur i brännkammaren om man drar ner effekten för mycket. Det ger sämre förbränning. Dessutom kan verkningsgraden bli för bra, med kondensproblem som följd.
Som jag har uppfattat det så sjunker syrehalten i rökgaserna som en följd av att förbränningen förbrukar all eller nästan all syre och blir ofullständig när jag stryper tillförsel av primärluft för mycket. Är det fel, menar du?

I dom råd om eldning som jag sett så återkommer rådet att aldrig ge elden otillräckligt med lufttillförsel. Det leder till "dålig", ofullständig förbränning, sotbildning och ökad halt av föroreningar som CO och NOx i rökgaserna.

Med lite tur får jag tillfälle att testa inom någon vecka, men troligen dröjer det längre. Så snart jag har min lambda på plats kan jag ju se vad som händer när jag ändrar lufttillförseln. Jag får nog göra en skala på min "servostyrda" draglucka så jag kan notera vad den står på för läge, både när jag justerar den manuellt och när den styrs av lambda.

Jag har på ingående ett par displayer och termokopplare, så att jag kan visa syrehalt och rökgas. Jag överväger att göra en liten simpel "pannsimulator" i en separat Arduino så att jag kan få lite känsla för hur min styralgoritm reagerar på input från lambda om syrehalten.

Är inte kondensproblem en följd av för låg rökgastemperatur? Det råd jag sett är att det ska vara ca 85-90°C en meter ner från toppen på skorsten, för att man inte ska få kondens. Inte för att jag brukar klättra på taket med en termometer i snöre på vintern, men man kanske ska installera en termokopplare där också, så att man har det på displayen i pannrummet? :)

Bra verkningsgrad i pannan, så att pannan tar vara på "för mycket" av värmen som alstras, kan orsaka för låg rökgastemperatur. Bra förbränning med bra verkningsgrad i själva eldhärden bör väl inte i sig orsaka för låg rökgastemperatur?

Men, det är många parametrar som påverkar och samverkar, så bäst är nog att tänka som FormerMazda skrev. "Att mäta är att veta!"

/Pi
Användarvisningsbild
mrfrenzy
Co Admin
Inlägg: 14818
Blev medlem: 16 april 2006, 17:04:10

Re: Optimerad eldning

Inlägg av mrfrenzy »

Är inte kondensproblem en följd av för låg rökgastemperatur? Det råd jag sett är att det ska vara ca 85-90°C en meter ner från toppen på skorsten, för att man inte ska få kondens. Inte för att jag brukar klättra på taket med en termometer i snöre på vintern, men man kanske ska installera en termokopplare där också, så att man har det på displayen i pannrummet? :)
Det stämmer.
Om du har för varmt i toppen av skorsten så eldar du för kråkorna och bör minska förbränningshastigheten eller skaffa en bättre panna med fler turbulatorer eller liknande.
Är det för kallt så blir det kondens och rökrör med mera kan rosta.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Roger_Soderblom skrev: 29 november 2021, 20:30:24 Nu har jag inte läst denna tråd supernoga, men om du behöver svetsa så kan du komma över till mig.
Jag har både mig och tig.

Bor utanför Kungsängen i sthlm.
Stort tack för ditt erbjudande! Jag har kontaktat dig via PM och återkommer troligen till dig!

/Pi
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Trådens ämne
Jag hoppas jag inte har vilselett någon när jag satte rubriken på tråden.
Bakgrunden till att jag satt igång detta är ungefär denna.
1. Jag har en känsla av att jag är ganska dålig på att elda.
2. Jag har lyssnat på "experter" i min omgivning som själva eldar eller har eldat och tycker råden spretat en hel del.
3. Eldning är ganska komplext. Det finns många aspekter att väga in, när man värmer med eldning.
4. Jag satte rubriken allmän därför att bra förbränning vill alla som eldar ha.
5. Bra förbränning menar jag att det är när man tar vara på det mesta av energin i veden och samtidigt har "relativt rena" rökgaser.

Bakgrund
Bra förbränning vill vi alla ha. Energiinnehållet i ett kg ved varierar en hel del, beroende på främst fuktighet och träslag.
Låt oss för enkelhets skull, för att inte titta på för många variabler samtidigt, tills vidare anta att jag har ved som har ett medelenergiinnehåll på 3,5 kWh/kg. Vad betyder det då att elda effektivt? Det jag i första hand tänker på här är att få över så mycket som möjligt av den energi som veden innehåller till värme i eldstaden. Mitt fokus är på vad som händer i själva elden. Jag tror jag har använt ordet "verkningsgrad" i tråden några gånger och inser att det borde förtydligas. Här är några olika tänkbara betydelser.
1. Verkningsgrad i "brasan", dvs. hur mycket av energin i veden som blir till värme, i själva eldhärden.
2. Verkningsgrad i pannan, kaminen, kakelugnen etc. eldstad, dvs hur mycket av energin i veden eldstaden förmår att omvandla till användbar värme.
3. Systemverkningsgrad. Hur mycket av den totala energin i veden som i praktiken blir till värme i huset/bostaden.

Jag har haft för avsikt att fokusera mig på 1 ovan, själva "brasan", i den här tråden. Jag tror på tesen "divide and conquer", dvs. om hela problemet är stort och svårt, dela upp det och lös en del i taget.

Det finns, som många har påmint om i tråden, många andra aspekter på eldning. Rökgastemperatur, skorsten, ackumulatortanens roll, sotning, vedens vattenhalt är några. Jag fokuserar mig här på effektiviteten i själva brasan.

Stökiometri i brasan
Svårt ord som sällan används i Sverige om eldning. Jag är inte kemist, men kan fysik inklusive termodynamik ganska bra. Ordet stökiometri, på engelska stoichiometry, betyder ungefär "blandningsförhållandet av de ingående komponenterna i en kemisk reaktion", I interna förbränningsmotorer har man (nästan) alltid koll på förbränningen, inte minst med hjälp av lambda/syresensor.
Här finns lite om stökiometrisk förbränning.
https://www.engineeringtoolbox.com/stoi ... d_399.html
Här finns lite om stökiometrisk förbränning av ved.
https://is.muni.cz/el/1423/podzim2013/M ... son_02.pdf
I dokumentet finns t.o.m. en formel för stökiometrisk (optimal) vedförbränning.

Bild: https://ibb.co/StfSG8T

Det är inte så svårt!
Tänk så här. Innan lambda blev vanlig på bilar var det svårt. Sedan drygt 30 år är det standard på i stort sett alla bilar. Att styra eldningen för att ta vara på energin som finns i veden och samtidigt få renare rökgaser vill väl alla som eldar? Min hypotes är att det inte är så svårt. Kanske har jag fel, men jag tänker försöka. Att montera lambdan är en av mina svårigheter. Jag återkommer om detta. Min erfarenhet, eller kanske jag borde skriva "känsla", från manuell eldning är att jag har ett tillräckligt styrintervall genom att bara variera dragluckan. Om det visar sig vara fel kanske jag måste sätta en varvtalsstyrd fläkt som driver luft in genom dragluckan. Jag tänker testa detta med lambdastyrning innan jag förkastar idén. Jag har fått bra uppmuntran från många i tråden, som dels berättar om mindre bränsleförrukning med lambdastyrning och dels många goda råd för att komma vidare inom dom delområden i detta där jag saknar kunskap och/eller utrustning. Tack alla för all hjälp och alla slag av kommentarer. Jag tror att nästan allt kan bli bättre om man tillför olika infallsvinklar.

Optimal förbränning med lambdasensor
Lite tjatigt, men detta är, illustrerat med en bild, vad jag vill. Bilden har jag hämtat från ett dokument som beskriver hur man ska elda för att elda bra.

Optimal vedeldning:
https://ibb.co/51xnfG2

Jag är långt från den första som gör detta. Det finns många exempel både på tester med lambdastyrd vedeldning och på vedpannor på marknaden med inbyggd lambdastyrning. Jag vill testa idén att hänga på en lambda och en enkel styrning på en urgammal panna och se vad resutatet blir. Min panna är tillverkad 1961.

Jag har hittat en hel del som skrivits om arbete som gjort inom detta område. Jag har inte läst allt, men tittat igenom en hel del. Om någon vill kan jag göra en mer fullständig "litteraturlista".

Slutligen tror jag att resultatet av detta, för mig, kommer att bli bättre eldning. Dels genom att pannan styrs att elda bättre och dels genom att jag kommer att lära mig mer om optimal vedeldning. Jag hoppas också att det blir enklare att elda genom att jag inte behöver titta till pannan så ofta. Jag hoppas att andra kan ha nytta av det jag gör. Inte så att det jag gör blir en "produkt", men genom att några som vill och är lite händiga kan inspireras att göra en lambdastyrning till sin egen panna. Kanske kan en del av det jag gör vara en hjälp på vägen för andra?

/Pi
Senast redigerad av pi314 3 december 2021, 10:24:57, redigerad totalt 1 gång.
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av arvidb »

pi314 skrev: 30 november 2021, 14:36:51 Som jag har uppfattat det så sjunker syrehalten i rökgaserna som en följd av att förbränningen förbrukar all eller nästan all syre och blir ofullständig när jag stryper tillförsel av primärluft för mycket. Är det fel, menar du?

I dom råd om eldning som jag sett så återkommer rådet att aldrig ge elden otillräckligt med lufttillförsel. Det leder till "dålig", ofullständig förbränning, sotbildning och ökad halt av föroreningar som CO och NOx i rökgaserna.
Är det inte så att primärluften används för att få fyr på elden och för att reglera hur fort veden förbränns. Sedan används sekundär- (och eventuellt tertiär-) luft för att få en fullständig förbränning av rökgaserna. Så det är de senare som regleras för att få 6-8 % syre efter förbränning?

Går man till extremen med detta så kan man ju använda pyrolys, alltså värme i syrefri miljö, för att skapa gengas och träkol. Även om gengasen förbränns fullständigt så blir det ju uppenbarligen inte en fullständig förbränning av veden eftersom träkolet i sig går att elda med. Frågan är hur mycket av veden som förblir oförbränd om man stryper primärluften för att minska förbränningshastigheten till, säg, hälften? Om du silar askan och ser till att elda upp eventuellt kol så kanske det inte blir någon förlust att tala om?
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Ja, primärluften reglerar förbränningshastigheten och sekundärluften balanserar lambdavärdet.

Men man får inte gengas via pyrolys. Ett gengasagregat har fullständig förbränning och leder sedan gasen över en het kolbädd för reduktion.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Nu är jag äntligen på plats i mitt hus med vedpanna. Jag har mer eller mindre två boenden, ett i 08 och ett "på landet". Det är "på landet" jag har vedpannan.
Jag brukar sänka temperaturen till ca 16°C när jag är borta ett tag. När jag kom, för snart 2 dygn sedan, så var det 15°C inne och ca -10°C ute. Efter 2-3 timmar med ca 15 kW "tillskott med biobränsle", dvs. ved, så hade jag ca 17-18°C inne och 20°C i sovrummet, med hjälp av en liten "mini byggtork" med 1kW under ca en timme. Nu har jag ca 20°C, sedan ca ett dygn och en eldning till. VP-n går hela tiden och ger 6 kW, utom när jag kör upp mer än 55-60°C i stigaren, då stänger jag VP. Den tycker inte om för hög temperatur på returen.

Lite mer data om min panna.
CTC 260 (B som i "batteri" för varmvatten). "Batteriet" är en kopparslinga som rymmer 18 liter.
Vattenvolym i pannans värmekrets: 210 liter
Jag har kollat rökkanalen lite bättre. Den är i plåt, uppskattad tjocklek ca 1-2 mm. Den är ca 350 mm lång, från panna till skorstensstock. Kanalens innermått är ca 110 x 140 mm, yttermått ca 115 x 145 mm. Yttermåtten mätta, övriga mått grovt uppskattade.
Här är en bild som visar ungefär hur rökgaskanalen ser ut. Det är trångt och smutsigt. I överkant till höger ses stigaren ut från pannan. Nere till höger skymtar returen, in till pannan.
https://ibb.co/jy3jWCg

Bakom pannan hittade jag en kraftigt nedsmutsad tavla med text. Efter rengöring kom det fram en skötselanvisning.
https://ibb.co/fMT1g33

Min panna saknar luckorna 7 och 9. Min lucka 5 sitter rakt ovanför lucka 8.

Jag hoppas att komma närmare en lösning på exakt hur lambdan ska monteras snart.

/Pi
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

@arvidb: och @danei:

Kanske kommer det ni skriver att medföra att jag blir tvungen att "komplettera" med en styrning av sekundärluften. Den ventilen sitter på "stora" påfyllningsluckan, så då krävs det en mekanisk lösning, kanske i stil med dragluckans wire, och ett servo av något slag som kan styra tillförseln av sekundärluft.

Det ökar i så fall komplexiteten, både på mekaniken och på styrprogrammet, men det är väl, i så fall, smällar man får ta?

/Pi
Användarvisningsbild
mrfrenzy
Co Admin
Inlägg: 14818
Blev medlem: 16 april 2006, 17:04:10

Re: Optimerad eldning

Inlägg av mrfrenzy »

Jag har eldat ved i en sådan panna en vinter. Den är hopplöst ineffektiv, en mycket stor del av värmen går ut genom skorstenen.
Har du ännu gjort någon beräkning på hur mycket ved som förbrukas per kWh?

Kanske går det få hyfsad verkningsgrad om du lyckas köra på låg effekt så rökgastemperaturerna sjunker och samtidigt ha rätt luftblandning för att undvika tjärbildning?
Användarvisningsbild
JimmyAndersson
Inlägg: 26308
Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av JimmyAndersson »

Så rökgaserna går alltså inte igenom en C formad kanal innan de når rökgaskanalen/skorstenen? (Skorstenen är egentligen det som sitter på taket, men alla vet vad man menar.)

Pi314:
Jag är nyfiken på hur det ser ut i pannan innanför påfyllningsluckan.
Kan du ta en bild så man ser både ”baksidan” och ”ovansidan”? :)
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

mrfrenzy skrev: 2 december 2021, 22:33:41 Jag har eldat ved i en sådan panna en vinter. Den är hopplöst ineffektiv, en mycket stor del av värmen går ut genom skorstenen.
Har du ännu gjort någon beräkning på hur mycket ved som förbrukas per kWh?

Kanske går det få hyfsad verkningsgrad om du lyckas köra på låg effekt så rökgastemperaturerna sjunker och samtidigt ha rätt luftblandning för att undvika tjärbildning?
Inga effektivitetsmätningar ännu. Det kommer, men jag har några saker jag måste få undan först.

/Pi
Användarvisningsbild
mrfrenzy
Co Admin
Inlägg: 14818
Blev medlem: 16 april 2006, 17:04:10

Re: Optimerad eldning

Inlägg av mrfrenzy »

Lite siffror jag hittat på verkningsgrad:

Gammal kombipanna (15kW): ca 40-50%
Modern panna utan lambdastyrning (35kW+): 87-90% (minst 87% enligt lag från 2017)
Modern panna med lambdastyrning (40kW+): 92-93%

Efter att ha tänkt lite och räknat inser jag att det inte går att få upp verkningsgraden på en panna med låg effekt. Om du fyller den med kopparrör för att ta tillvara på all värme så verkningsgraden blir 90% måste rökgaserna sjunka till 50 grader. Det blir garanterat kondens i skorstenen.

Det syns av ovanstående att de effektiva pannorna med lambdastyrning måste ha hög effekt (och ackumulatortank), kör man på låg effekt så räcker inte de 8% energiförlust till för att hålla uppe rökgastemperaturen.



Länkar:
https://www.energimyndigheten.se/tester ... vedpannor/
https://www.umea.se/download/18.250f965 ... ldning.pdf
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

JimmyAndersson skrev: 2 december 2021, 23:21:31 Så rökgaserna går alltså inte igenom en C formad kanal innan de når rökgaskanalen/skorstenen? (Skorstenen är egentligen det som sitter på taket, men alla vet vad man menar.)

Pi314:
Jag är nyfiken på hur det ser ut i pannan innanför påfyllningsluckan.
Kan du ta en bild så man ser både ”baksidan” och ”ovansidan”? :)
Hade jag haft en bra inspektionskamera så hade jag kunnat köra "live-TV" från pannans insida! :)

Men, det får bli stillbilder i stället.

Det var inte så lätt att fota inne i pannan, men jag har försökt...

Pannans front:
https://ibb.co/RCN6Wj5

Innanför påfyllningsluckan:
https://ibb.co/0cRH9Gw

Rost (finns i botten av det övre "hålet" innanför den nedre luckan, under påfyllningsluckan, den som dragluckan är monterad på):
https://ibb.co/rdfCxfm

"Rost-hål" och "ask-hål" innanför nedre luckan:
https://ibb.co/mN7QYb6

"Ask-hålet", längst ner på fronten på pannan:
https://ibb.co/GTFvdPM

"Rost-hål" och "ask-hål" innanför nedre luckan, den med dragluckan:
https://ibb.co/gw347Yj

/Pi
Användarvisningsbild
JimmyAndersson
Inlägg: 26308
Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av JimmyAndersson »

Utmärkta bilder! :tumupp:
Nu förstår jag hur den fungerar och vilken väg värmen tar.
(Tänkte inte på att du kanske skulle vilja aska ur pannan innan. :lol: )


Hittade en sak du skrev tidigare i tråden:
” Nivån på utmaningen ökar ett steg när någon hävdar att det jag vill göra är omöjligt! :)
Har jag sagt att jag tycker om utmaningar?”


Det låter bra! :tumupp:
För jag vill gärna följa det här projektet och se hur det blir. :)
(Jag är förresten likadan. Och väldigt nyfiken.)
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5673
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

mrfrenzy skrev: 3 december 2021, 00:44:16 Lite siffror jag hittat på verkningsgrad:

Gammal kombipanna (15kW): ca 40-50%
Modern panna utan lambdastyrning (35kW+): 87-90% (minst 87% enligt lag från 2017)
Modern panna med lambdastyrning (40kW+): 92-93%

Efter att ha tänkt lite och räknat inser jag att det inte går att få upp verkningsgraden på en panna med låg effekt. Om du fyller den med kopparrör för att ta tillvara på all värme så verkningsgraden blir 90% måste rökgaserna sjunka till 50 grader. Det blir garanterat kondens i skorstenen.

Det syns av ovanstående att de effektiva pannorna med lambdastyrning måste ha hög effekt (och ackumulatortank), kör man på låg effekt så räcker inte de 8% energiförlust till för att hålla uppe rökgastemperaturen.



Länkar:
https://www.energimyndigheten.se/tester ... vedpannor/
https://www.umea.se/download/18.250f965 ... ldning.pdf
Jag hittade en bild från CTC, med info om olika bafflar, som jag måste kolla upp.
https://ibb.co/Pw30Yrd

Intressanta siffror och intressanta länkar!
I broschyren från Energirådgivningen/Umeå Universitet finns bl.a. den här uppgiften, om vekningsgrad.

Gammal vedpanna: 40–70%.

Där är spannet är stort. Det vore intressant att veta hur olika parametrar påverkar verkningsgraden.

/Pi
Senast redigerad av pi314 3 december 2021, 02:56:19, redigerad totalt 1 gång.
Skriv svar