 Być może jeszcze tego nie czujecie, lecz ferment już się zaczyna i nabiera impetu. Piece wolnostojące, czy inaczej kominkowe na pelety to największa bomba dekoracyjnego ogrzewania. To coś, co przyćmi wielkością boom na wkłady kominkowe w Polsce. Powiem krótko, piece kominkowe na pelety staną się już niedługo rozchwytywane tak jak pralki i telewizory a markety będą nimi zawalone. Wszystko zaczęło się nie tak dawno w Ameryce...• Typy amerykańskich pieców kominkowych na pelety
• Podstawowe założenia konstrukcyjne amerykańskich pieców na pelety
• Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych amerykańskich pieców na pelety
AMERYKAŃSKIE POCZĄTKI
W historii rozwoju technologii wiek XX to wiek Ameryki. Wniosła ona również swój wkład w rozwój paliw drzewnych i urządzeń do ich spalania. Na początku lat siedemdziesiątych Amerykanie pierwsi zaczęli produkować zagęszczone granulki z trocin, zwane peletami. Mało kto przypuszczał, że wytyczą one nowe kierunki w konstrukcji urządzeń grzewczych.
Kto pierwszy skonstruował piec na pelety?.
W literaturze przewijają się dwie historie.
 Joe Traeger
W jednej za jego ojca uznaje się Joe Traegera, potomka niemieckich emigrantów z lat 30 tych, producenta pieców na drewno. Ponoć w 1980 do biura firmy przyszedł jakiś farmer z wiaderkiem, które zrewolucjonizowało cały przemysł w branży. Były w nim pelety wyprodukowane w Brownsvill w Oregonie. Farmer zapytał Joe czy mógłby zbudować piec, który spalałby to paliwo. Joe, będąc pod wrażeniem możliwości jakie dawało, całkowicie nowe dla niego paliwo, bez wahania przytaknął. Po paru miesiącach powstał pierwszy piec na pelety. Produkowany był do roku 1987 kiedy to Joe sprzedał licencję firmie Earth Stove z Oregonu . Firmę tę przejęła potem grupa Lennox, która ostatecznie wycofała się z produkcji pieców na wzorze Traegera z powodu pewnych mankamentów technicznych związanych z niedopalaniem się peletów w sytuacji przerw w dopływie prądu. Joe Traeger zasłynął ponownie w 1988 roku kiedy wypuścił na rynek pierwszą serię grilli automatycznie opalanych peletami, produkowanych przez rodzinę Traegerów z wielkim sukcesem do dnia dzisiejszego.(Sam pomysł powstał w trakcie rodzinnego grilowania już w 1985 roku). Opatenetowany ostatecznie przez Traegera i udoskonalony wzór palnika z podajnikiem jest również od dawna wykorzystywany w produkowanych przez Traeger Industries nagrzewnicach powietrznych i kotłach wodnych na pelety.
Dr. Jerry Whitfield
Ojcem obowiązującego dziś standardu jest inżynier Boeinga Jerry Whitfield, który zajmując się procesami spalania w turbinach zafascynował się tematem peletów i skonstruował na początku lat 80 tych, bezpieczny zgrabny, mały piecyk do automatycznego podawania i spalania peletów. Pracował nad nim popołudniami w swoim garażu, potem wynajął lokal w którym zaczął testy. Pierwotną wersją był kocioł wodny, dopiero potem powstał piec powietrzny. W 1984 wystawił sprawdzony prototyp na targach ogrzewania w Reno (Nevada). Ponoć nikt nie oglądał niczego innego. Była to absolutna rewelacja, w przeciągu 4 dni miał już zamówień na 1000 sztuk. W tym samym roku uruchomił jego seryjną produkcję w utworzonej firmie Pyro Industries Inc., dochodząc z czasem do 150 sztuk pieców dziennie. W latach 90 tych firma ta weszła w skład grupy Lennox , w której do dziś są produkowane piece na pelety pod marką Whitfield. Być może z powodu wcześniejszego rozwiązania Traegera, Whitfield nie opatentował pieca na pelety, lecz jedynie specyficzne rozwiązania techniczne.
Od tego czasu minęły 23 lata, posypało się mnóstwo patentów, w USA i Kandzie powstało kilkadziesiąt firm zajmujących się tą produkcją , a drugie tyle z piętnasto- letnim opóźnieniem w Europie. W Stanach i Kanadzie sprzedano przeszło 600 tys pieców wolnostojących na pelety. W Europie największą popularnością cieszą się we Włoszech. W ubiegłym roku padł rekord: sprzedano 100 tys sztuk! Piece te robią furorę na całym świecie, spróbujmy zatem przyjrzeć się im bliżej, najpierw u żródeł, czyli w USA.
TYPY AMERYKAŃSKICH PIECÓW NA PELETY
Najpierw parę ogólnych uwag o stylu. Oglądając amerykańskie piece na pelety mamy mieszane uczucia. Widzimy bowiem nieco archaiczne formy będące mieszaniną anglosaskich tradycji, nieco kiczowatego gustu amerykanów oraz dość topornych form z lat osiemdziesiątych, które wrosły w styl projektowania wszystkich amerykańskich producentów. Styl ten jest na tyle obcy dla większości wyrosłej na tradycji pieców kaflowych, że zniechęca do percepcji szczegółów. To jest mniej więcej tak jakbyśmy, powiedzmy z Berlina lub Warszawy, przenieśli się nagle w świat londyńskich taksówek. Dopiero po oswojeniu się zaczniemy dostrzegać i doceniać różnice w budowie, niuanse w rozwoju poszczególnych form i precyzji ich wykończenia. Ostatnio, pod wpływem europejskich projektów, ostrożnie wprowadzane są dość interesujące zmiany. Niezależnie od oceny wyglądu wszystkie piece to bardzo nowoczesne urządzenia, zaskakujące czasami rozwiązaniami technicznymi , których jeszcze nie ma w Europie.
Zasadniczo na rynku amerykańskim funkcjonuje pięć typów pieców na pelety.
Dodatkowo do tej grupy zaliczyć można piece na ziarno, lecz praktycznie występują one we wszystkich grupach. Głównym wyróżnikiem przedstawianych niżej typów są najczęściej tradycje stylistyczne. Niezależnie od czystości kryteriów w takim właśnie podziale są oferowane na rynku amerykańskim.
Piece na nóżkach
Najbardziej tradycyjny wytwór rynku amerykańskiego, wzorowany na słynnych żeliwnych piecach do drewna. Znajdziemy tutaj kiczowate pozłacane brzydactwa jak i przepięknie stylizowane piecyki wykonane na najwyższym poziomie, znane nam z westernów z nieodłącznym dzbankiem do kawy na wierzchu. Tradycyjna obudowa ukrywa nowoczesną technikę całkowicie zautomatyzowanego podawania i spalania paliwa. Do najciekawszych zaliczyć można piec Castile firmy Quadrafire, Traditions - Whitfield, XXV Pellets Stoves - Harman, czy Empress – Enviro.
Piece z podestem
Drugą grupę stanowią piece z podestem (pedestal stoves). Trochę przypominają swoim wyglądem telewizor na stoliku. Z założenia jest w nich wyeksponowane i szerokie palenisko, osadzone nieco wyżej, na nie mającej się rzucać w oczy , nieco węższej i cofniętej podstawie. Umieszczony jest w niej duży pojemnik na popiół i w tylnej części wentylatory. Większość propozycji to piece z przestronną panoramiczną szybą , często ze skosami po bokach pozwalającymi na maksymalne poszerzenie światła drzwiczek. Spotykamy tu zarówno formy stylizowane jak i nowoczesne. Z tych ostatnich wymienić można takie piece jak BayWin firmy Kozi, Astoria – Avalon, Optima – Whitfield, czy P2700 FS firmy Breckwell.
Skosy z boku wizualnie powiększają dosyć płytką komorę paleniska. Popularny jest w wielu wersjach łuk w górnej części szyby. Np. Meridiam- Enviro, Yankee lub Pioneer firmy Lopi, czy też Santa Fe - Quadrafire.
Coraz głośniej słychac w Stanach utyskiwania klientów na bardzo zachowawcze wzornictwo. Nie można jednak nie zauważać zmian, coraz lepiej komponowana jest całość, powstają coraz lepsze proporcje brył pieców a jednocześnie utrzymują one swój charakterystyczny styl.
Piece kompaktowe
Najbardziej europejski charakter posiada trzeci typ pieców o zwartej budowie, w którym nie oddziela się bryły paleniska od pozostałych jego części a jednocześnie jest ono osadzone zdecydowanie wyżej niż w piecach na nóżkach. Producenci amerykańscy sami powołują się w opisach na europejski designe tych pieców. Zazwyczaj są to piece o stylu bardziej nowoczesnym np. Mini Room -Enviro lub Evolution tejże firmy, Profile-Whitfield, Winslow PS40 - Country Stoves, Advance Harman.
Również i tutaj spotkać można piece stylizowane takie jak Accentra - Harman lub wszystkożerny Europa 75- Dell Point.
Najnowszy trend stylistyczny i technologiczny, który ostatecznie również można do tej grupy pieców przypisać, reprezentuje fantastyczny piec Geoffrey Johnsona, którego prototyp pokazała w tym roku w Remo firma Snoqualmie Stove Works. Na rynku ma pokazać się jesienią.
Piece sklepowe
Idea ogrzewania mniejszych sklepów, restauracji, warsztatów, biur za pomocą pieca wolnostojącego jest może trochę dla nas zbyt odważna, lecz amerykańskie zimy bywają bardziej mrożne od naszych. Skoro taki praktyczny, łatwy do załadunku piec sprawdza się tam, dlaczego u nas ma być inaczej? Wbudowanie panoramicznej szyby poprawia jego walory estetyczne, dając oprócz ogrzewania przyjemny klimat. Proste i praktyczne piece takie jak Ashley -St Crois, Shop Heater - Kozi, P1000 Breckwell, Pelett Pro Heater- Dansons Group. Zbiorniki o pojemności 120 kg a nawet 140 kg starczają na ogrzewanie pomieszczenia nawet przez okres 10 dni.
Kasety kominkowe na pelety
Amerykanie, których częścią tradycji narodowych jest wynaleziony w 1742 roku przez Benjamina Franklina żeliwny wkład do kominków z grawitacyjnym, powietrznym, wymiennikiem ciepła, opracowali oczywiście kasety do spalania peletów w kominkach. Powstały one nieco później niż piece kominkowe, a dziś większość firm ma je w swojej ofercie. Kasety takie w prosty sposób wbudować można w paleniska istniejących kominków. Ich część frontowa wystaje poza jego fasadę, dzięki czemu otwierając klapę u góry wsypać można do zasobnika pelety. Kasety kominkowe ze względu na wymagania instalacyjne są niższe lecz szersze od pieców. Różnicę wymiarów pomiędzy światłem kominka a kasetą maskuje metalowa rama. Jest tu w czym wybierać P2000Is - Breckwell, Baywin - Kozi, Astoria Bay – Avalon.
czy stylizowane Accentra - Harman lub DB Empress - Enviro. Najczęściej danemu modelowi pieca kominkowego odpowiada zbliżony stylistycznie model kasety.
Piece na ziarno
Od kilku lat w Stanach skutecznie rozwiązano problem szlakowania się popiołu w retortach.
Jest kilka różnych opracowań sprowadzających się najczęściej do zamieszczenia na obrotowej osi przebiegającej nad retortą bolców rozbijających szlakę bądź zastosowania jednej lub kilku spirali rozgniatających skamieliny popiołu. Oś ta obracana jest za pomocą łańcuszka.
Pozwoliło to na gwałtowny rozwój pieców na ziarno, które naturalnie spalać mogą również pelety. Pojawiło się wiele interesujących nowych modeli takich jak MaxFire Stove firmy Bixby, Glowboy – Danson, Greenfield -St Crois, Endurance 50F - Farenheittech, czy różne modele Golden Grain łącznie z mobilną nagrzewnicą.
Naturalnie piece na ziarno znajdujemy we wszystkich wcześniej opisanych grupach łącznie z kasetami do kominków. Piece te mają bardziej roboczy, farmerski charakter, większą komorę zasypową oraz szereg zmian usprawniających spalanie ziarna. Opracowano nawet mobilną wersję nagrzewnicy na ziarno przydatną w pracy na farmie lub warsztacie. Niektóre zmiany konstrukcyjne w piecach na ziarno zostały wdrożone do pieców na pelety. Sporo modeli bez problemu pracuje w tej chwili na mieszance 50% pelety 50% ziarno kukurydzy, a coraz więcej radzi sobie z peletami o większej zawartości popiołu.
BUDOWA AMERYKAŃSKICH PIECÓW KOMINKOWYCH NA PELETY
O ile w stylistyce projektowania pieców kominkowych na pelety Amerykanie zachowują wyjątkowy umiar i konserwatyzm, o tyle w technice ostro eksperymentują i dominuje tam twórcze nastawienie do poszukiwania coraz lepszych rozwiązań i udoskonaleń. Jak w każdej dziedzinie tylko nieliczni konstruktorzy poszukują zmian rewolucyjnych, niestandardowych i zmieniających podstawowe założenia. Niektóre z nich po latach stają się ponownie, ogólnie obowiązującymi standardami. Większość konstruktorów przez lata doskonali ich szczegółowe rozwiązania wprowadzając wiele drobnych, ale zdecydowanie ułatwiających życie innowacji. Skoncentruję się przez chwilę na tych pierwszych, najbardziej ogólnych zmianach w konstrukcji pieców na pelety pozostawiając analizę szczegółowych zmian na później.
Podstawowe założenia konstrukcyjne amerykańskich pieców na pelety
Niezależnie od poszczególnych rozwiązań, przyjętym na rynku amerykańskim, ramowym założeniem jest automatyczne spalanie stałego paliwa w efektywny, a przy tym efektowny sposób, z wymuszoną mechanicznie, konwekcyjną wymianą ciepłego powietrza. Podkreśla ono wagę eksponowania walorów żywego ognia i eliminuje konieczność ciągłego dokładania paliwa. Paliwo i powietrze potrzebne do spalania zgodnie z nim musi być ściśle dozowane, spalanie w pełni kontrolowane a efekt cieplny dostosowywany, dzięki czujnikom, do programowych lub indywidualnych ustawień. Wszystkie wprowadzane rozwiązania techniczne są bezpośrednią konsekwencją tej zasady.
Historycznie rzecz biorąc za główną cechę wyróżniającą konstrukcję tych pieców uznaje się sposób podawania peletów do retorty spalania. Z jednej strony mamy rozwiązania bezpośredniego podawania peletów, nazywane systemem dolnego podawania ( bottom-fed system), ojcem których jest Joe Traeger, z drugiej rozwiązania pośredniego podawania, wprowadzone przez Jerry Whitfielda, określane jako system górnego podawania ( top-fed system). Te dwa systemy ciągle ewoluują i mocują się w walce o pozycję na rynku.
Systemy górnego podawania peletów
Dropdown system
To klasyczny model podawania peletów wprowadzony przez Whitfielda, najbardziej popularny do dnia dzisiejszego. Najogólniej mówiąc Whitfield opracował wzór pieca z wymuszonym nadmuchem powietrza, automatycznym podawaniem paliwa z własnego zbiornika z oddzieloną od niego, małą, wielostronnie napowietrzaną, retortą spalania. Podstawą jego cechą charakterystyczną jest swobodne spadanie peletów w końcowym odcinku z rury spustowej do niżej położonej retorty.
Ten niezwykle prosty pomysł, okazał się bardzo skuteczny i bezpieczny. Najczęściej, ze względu na głębokość zbiornika, spirala podająca ułożona jest skośnie do góry, tak by zapewnić swobodny i bezpieczny spad peletów przez również skośnie ułożoną, tyle że w przeciwnym kierunku, rurę spustową. Nawet w przypadku braku prądu pelety zsuwają się z rury i wpadają do palnika, co zapobiega możliwości cofania się płomieni w stronę zbiornika.
Prawidłowe spalanie zależne jest od skoordynowania pracy wentylatora spalania i podajnika paliwa. W późniejszym okresie do retorty zaczęto dodawać automatyczny zapalnik, pozwalający na całkowite wygaszanie płomienia i jego dowolne wzbudzanie. Wymiana cieplna, a tym samym komfort cieplny, zależne są od pracy wentylatora konwekcji wydmuchującego podgrzane powietrze. Stopniowo wprowadzano nowe rodzaje czujników i analizatorów, mierzących między innymi temperaturę paleniska, wydmuchiwanego powietrza, temperaturę pomieszczenia, ale także wielkość płomieni, a nawet jakość paliwa. Wszystko to wraz z rozwojem możliwości programowych panelu sterowania także zdalnego ( pilot) zwiększyło wygodę, efektywność spalania i elastyczność pracy pieca. Te rozwiązania stały się standardem i są najczęściej spotykane w piecach produkowanych przez większość amerykańskich firm.
Pewnie to rozwiązanie jeszcze przez długie lata byłoby wzorcowe gdyby nie problemy z peletami kiepskiej jakości, tworzącymi często w retorcie twardą skamielinę zakłócającą pracę całego systemu spalania. Do tego na rynku amerykańskim przybywało coraz więcej zwolenników palenia ziarnem kukurydzy i peletami z siana. Dają one kilkakrotnie więcej popiołu i tym samym zwiększają tendencje do szlakowania, ale są tańsze. Potrzeba jest matką wynalazków pod jednym warunkiem, że pojawi się kilku buntowników.
Tarcza nabierająca i samoczyszczące się retorty
Jednym z takich niepokornych był Robert Walker, który po sukcesach w biznesie meblarskim zajął się z pasją w 2001 roku tworzeniem firmy Bixby Energy Systems nastawionej na produkcję pieców na ziarno kukurydzy. Efektem twórczej pracy był powstały w 2004 roku bardzo innowacyjny piec MaxFire. Chociaż mieści się on w konwencji systemu z górnym podawaniem peletu ma kilka zaskakujących rozwiązań. Jednym z nich jest zastosowanie zamiast spirali podajnika obrotowej tarczy nabierającej pelety i wsypującej je do rury spustowej. Taki typ nabierania paliwa przezwycięża problemy związane z zanieczyszczeniami często znajdującymi się w ziarnie kukurydzy, blokującymi spirale podajnika. Jeszcze ciekawszym pomysłem było zastosowanie ruchomej, podwójnej retorty spalania. Co kilka godzin retorta przesuwa się w bok do miejsca z dziurą w podłodze przez którą spada popiół. W tym czasie ziarno czy pelety wpadają do drugiej znajdującej się niżej retorty również wypróżnianej automatycznie co pewien czas. Dodatkowo opracowano system wirowego napowietrzania retort spalania, znacznie zwiększający skuteczność utleniania. Efekt piece działają rewelacyjnie i znakomicie sprzedają się na rynku amerykańskim.
|
|
|
Pneumatyczne podawanie peletów do kapsuły spalania
Najdalej w tej grupie idzie rewolucyjne rozwiązanie Geoffrey Johnsona wprowadzane na rynek przez firmę Snoqualmie Stove Works. Sprowadza się ono do pneumatycznego wtłaczania peletów z góry do zamkniętej, przeźroczystej kapsuły spalania. za pomocą strumienia powietrza. W samej kapsule do której dodatkowo jest wdmuchiwane powietrze z dołu tworzą sie wiry unoszące pelety i powstają całkiem inne, termodynamiczne warunki spalania. Zamiast retorty mamy tu zamknięta kapsułę spalania. Paliwo wtłaczane jest przeciwbieżnie do kierunku spalania i wprowadzone w stały ruch. Zwiększa się długość gazowej chmury spalin o bardzo wysokiej temperaturze. W piecu zrezygnowano z tradycyjnego rurowego wymiennika ciepła. Cała jego obudowa tworzy naturalny wymiennik konwekcyjny a rozgrzana, wysoka kapsuła zwiększa promieniowanie cieplne. Piec wyróżniony tytułem pieca roku 2007 na targach w Remo, zadebiutuje na rynku jesienią tego roku.
Systemy dolnego podawania peletów
Kolumna Traegera
Jak wspomniałem pierwszym rozwiązaniem pieców na pelety było bardzo uniwersalne opracowanie Traegera, w którym retorta palnika połączona jest bezpośrednio z poziomą kolumną wentylacyjną w środku której biegnie rura ze spiralnym podajnikiem paliwa. Pelety podawane są bezpośrednio z boku retorty, a powietrze spalania z dołu i z boków. Jest to bardziej zintegrowane, zwarte rozwiązanie, do kolumny podłączony jest wentylator spalania i silnik podajnika. Sama retorta posiada podwójna ściankę z otworami w wewnętrznym dnie i bokach. Popiół wypychany jest górą przez powietrze i napierające pelety.
Jak wspominałem, Traeger sprzedał swój patent w odniesieniu do pieców kominkowych, firmie Earth Stoves przejętej później przez grupę Lennox, która to ostatecznie pod koniec lat osiemdziesiątych zrezygnowała z produkcji pieców według jego wzoru. Powodem były narzekania klientów na trudności z dopalaniem peletów w sytuacjach braku prądu. Tymczasem udoskonalone wersje kolumny Traegera z powodzeniem wykorzystywane są w produkowanych nie tylko przez firmę Traeger Industries grillach, profesjonalnych nagrzewnicach powietrznych i kotłach na pelety.
Retorta Harmana
Wydawałoby się, że system dolnego podawania peletów, być może trochę za sprawą firmy Lennox, jest bez szans. Przeczą jednak temu sukcesy firmy Harman, która na początku lat dziewięćdziesiątych wprowadziła pewną modyfikacją rozwiązania Tragera. Inaczej zaprojektowana retorta spalania z pochylonym bokiem naprzeciw podajnika do której pelety wpychane są z dołu do góry. Napierające pelety wypychają popiół z górnej części retorty spalania. Rozwiązanie wyjątkowo dobrze sprawdza się nawet przy spalaniu peletów pochodzenia roślinnego, a po pewnych modyfikacjach, w wersji z rozbijaczami szlaki, radzi sobie nawet przy peletach z biomasy o pięcioprocentowej zawartości popiołu. Piece Harmana z perfekcyjnie dopracowaną techniką sterowania wywalczyły sobie obecnie najwyższą pozycję na rynku amerykańskim, główdu na niewrażliwość na popiół oraz liczne udoskonalenia techniczne poprawiające komfort cieplny. Ich pozycja rośnie wraz ze wzrostem zainteresowania spalaniem peletów z biomasy i samego ziarna.
|
