Kamna - Stove

Tento článek je o topném zařízení spalujícím palivo. Informace o varném zařízení spalujícím palivo viz Vařte kamna. Informace o domácím spotřebiči viz Kuchyňský sporák.
Pro další použití viz Kamna (disambiguation).
18. století Neoklasicistní kohoutek v Palais Rohan (Štrasburk, Francie)

A kamna je zařízení, ve kterém palivo se spaluje k ohřevu buď prostoru, ve kterém jsou kamna umístěna, nebo předmětů umístěných na vyhřívaných kamnech nebo v nich v trouba.

Existuje mnoho typů kamen, například kuchyňský sporák, který je zvyklý kuchař jídlo a kamna na dřevo nebo a uhlí kamna, která se obvykle používají k vytápění obydlí.

Vzhledem k obavám ze znečištění ovzduší bylo v průběhu let vyvíjeno úsilí ke zlepšení konstrukce kamen.[1] Například kamna na pelety jsou typem čistá kamna, a vzduchotěsná kamna jsou dalším typem, který dokonaleji spaluje dřevo, a proto snižuje množství výsledných vedlejších produktů spalování. Další možností je přidání zařízení k čištění výfukových plynů (např. Filtr nebo přídavné spalování).[2]

Všechna kamna na dřevo vyráběná ve Spojených státech od roku 1992 musí omezit emise částice.[Citace je zapotřebí ]

Původ

Staré anglické slovo stofa znamenalo jakýkoli jednotlivý uzavřený prostor, jako je místnost, a „kamna“ se v tomto smyslu stále občas používají, jako v „kamna“. Až do 19. století se „kamny“ používaly jako jediná vytápěná místnost Joseph Banks tvrzení, že „vložil do pece své nejcennější rostliny“ nebo René Descartes pozorování, že získal „svoji největší filozofickou inspiraci, když seděl uvnitř kamen“, není tak zvláštní, jak se na první pohled zdá.

V jeho nejranějším potvrzení se vaření provádělo pečením masa a hlíz na otevřeném ohni. Keramika a jiné nádoby na vaření mohou být umístěny přímo na otevřeném ohni, ale položení nádoby na podložku, která byla tak jednoduchá jako základna ze tří kamenů, vyústila ve sporák. Kamna se třemi kameny jsou stále široce používána po celém světě. V některých oblastech se vyvinul do tvaru U zaschlého bahna nebo cihlového krytu s otvorem vpředu pro palivo a vzduch, někdy s druhým menším otvorem vzadu.

Kuchyňský sporák

Hlavní článek: Kuchyňský sporák

Kuchyňský sporák, sporák nebo sporák je a Kuchyňský spotřebič určené pro účely vaření jídlo. Kuchyňská kamna spoléhají na použití přímé teplo pro proces vaření a může také obsahovat trouba pod nebo na stranu, na kterou se používá pečení. Tradičně se jedná o palivo ze dřeva a jedním z prvních zaznamenaných případů kuchyňských sporáků na dřevo byl tzv. dušená kamna (vyvinutý v roce 1735 francouzským designérem Françoisem de Cuvilliés a oficiálně nazvaný Sporák Castrol). Modernější verze, například populární Dosah Rayburn nabídnout výběr mezi použitím dřeva nebo plyn.

Kamna na dřevo

Hlavní článek: Kamna na dřevo

Kamna na uhlí

Nejběžnější kamna na vytápění v průmyslovém světě byla téměř jedno a půl století kamna na uhlí to pálilo uhlí. Kamna na uhlí se dodávala ve všech velikostech a tvarech a různých provozních principech. Uhlí hoří při mnohem vyšší teplotě než dřevo a kamna na uhlí musí být konstruována tak, aby odolávala vysokým teplotám. Kamna na uhlí mohou spalovat dřevo nebo uhlí, ale kamna na dřevo nemusí spalovat uhlí, pokud není dodán rošt. Rošt může být odnímatelný nebo „extra“.

Důvodem je to, že kamna na uhlí jsou vybavena roštem, který umožňuje vpouštění části spalovacího vzduchu pod oheň. Podíl vzduchu vpouštěného nad / pod ohněm závisí na druhu uhlí. Hnědé uhlí a hnědé uhlí vyvíjejí více hořlavých plynů než antracit, a proto potřebují více vzduchu nad ohněm. Poměr vzduchu nad / pod ohněm musí být pečlivě nastaven, aby bylo možné úplné spalování.[3]

Účinnost

Ve srovnání s jednoduchými otevřenými ohni mohou uzavřená kamna nabídnout vyšší účinnost a kontrolu. Ve volném vzduchu spalují tuhá paliva pouze při teplotě asi 240 ° C (464 ° F), což je příliš nízká teplota na to, aby mohlo dojít k dokonalým spalovacím reakcím, a teplo produkované proudění je z velké části ztracen, kouř částice se vyvíjejí, aniž by byly zcela spáleny, a přívod spalovacího vzduchu nelze snadno regulovat.

Uzavřením ohně v komoře a připojením ke komínu návrh (tah) se vytváří tahem čerstvého vzduchu skrz hořící palivo. To způsobí, že teplota spalování stoupne na bod (600 ° C nebo 1112 ° F), kde je dosaženo účinného spalování, kryt umožňuje regulovat vnikání vzduchu a ztráty konvekcí jsou téměř eliminovány. S důmyslným designem je také možné nasměrovat tok spálených plynů uvnitř kamen tak, aby se částice kouře zahřívaly a ničily.

Uzavření ohně také zabrání nasávání vzduchu z místnosti do komína. To může představovat významnou ztrátu tepla, protože otevřený krb může odtáhnout mnoho kubických metrů ohřátého vzduchu za hodinu. Účinnost se obecně považuje za maximální tepelný výkon kamen nebo ohně a výrobci jej obvykle označují jako rozdíl mezi teplem do místnosti a teplem ztraceným v komíně.

Časným zlepšením bylo požární komora: oheň byl ze tří stran uzavřen zděnými zdmi a zakryt železnou deskou. Teprve v roce 1735 se objevil první návrh, který oheň úplně uzavřel: Castrol kamna z francouzština architekt François de Cuvilliés byla zděná konstrukce s několika ohnivými dírami zakrytými perforovanými železnými deskami. To je také známé jako dušená kamna. Na konci 18. století byl design vylepšen zavěšením hrnců do otvorů přes horní železnou desku, což ještě více zlepšilo tepelnou účinnost.

V roce 1743 Benjamin Franklin vynalezl celokovový krb se snahou zlepšit efektivitu. Byl to stále krb s otevřenou tváří, ale ve srovnání se staromódními krby zlepšil účinnost.

Některá kamna používají katalyzátor, který způsobuje spalování dříve nespálených částic plynu a kouře. Jiné modely používají design, který zahrnuje izolaci topeniště, velkou přepážku k vytvoření delší a teplejší cesty toku plynu. Moderní uzavřená kamna jsou často postavena s oknem, které propouští světlo a umožňuje uživateli sledovat průběh požáru.

Zatímco uzavřená kamna jsou typicky účinnější a ovladatelnější než otevřené ohně, existují výjimky. Typ ohřevu vody "zadní kotel „například otevřené požáry běžně používané v Irsku mohou dosáhnout absolutní účinnosti více než 80%.

Materiál

Podrobnosti o Renaissance Revival kamna z D.A. Sturdza House v Bukurešť (Rumunsko )

Ohřívače zdiva byly vyvinuty pro řízení proudění vzduchu v kamen. Ohřívač zdiva je navržen tak, aby umožňoval úplné spalování spalováním paliv při plné teplotě bez omezení přívodu vzduchu. Díky své velké tepelné hmotě je zachycené teplo vyzařováno po dlouhou dobu bez nutnosti stálého střelby a povrchová teplota není obecně nebezpečná pro dotek.

Kovová kamna se začala používat v 18. století. Časným a slavným příkladem kovových kamen jsou kamna Franklin, o kterých řekl, že je vynalezl Benjamin Franklin v roce 1742. Měl labyrintovou cestu pro únik horkých výfukových plynů, což umožňovalo teplo vstupovat do místnosti místo toho, aby šlo nahoru komínem . Franklinova kamna však byla navržena pro vytápění, nikoli pro vaření. Benjamin Thompson na přelomu 19. a 19. století byl mezi prvními, kdo představili funkční kovový kuchyňský sporák. Jeho Rumfordský krb použil jeden oheň k ohřátí několika nádob, které byly také zavěšeny do otvorů, aby mohly být ohřívány také ze stran. Bylo dokonce možné regulovat teplo individuálně pro každou díru. Jeho kamna byla navržena pro velké jídelny nebo zámecké kuchyně. Trvalo dalších 30 let, než byla technologie zdokonalena a velikost železných kamen dostatečně snížena pro domácí použití. Philo Stewart Kamna Oberlin byla mnohem kompaktnější litinová kamna na dřevo, která byla patentována ve Spojených státech v roce 1834. Stala se obrovským obchodním úspěchem a v příštích 30 letech se prodalo přibližně 90 000 kusů. V Evropě se podobné designy objevily také ve 30. letech 20. století. V následujících letech se z těchto železných kamen vyvinuly specializované kuchyňské spotřebiče s kouřovody připojenými ke komínu, otvory v pecích a instalacemi na ohřev vody. Původně otevřené otvory, do kterých byly hrnce zavěšeny, byly nyní pokryty soustřednými železnými kroužky, na které byly hrnce umístěny. Podle velikosti hrnce nebo potřebného tepla bylo možné odstranit vnitřní kroužky.

Moderní designy kamen

Co se týká obav znečištění ovzduší, odlesňování, a klimatická změna se zvýšilo, bylo vyvinuto nové úsilí ke zlepšení designu kamen.[4] Největšího pokroku bylo dosaženo v inovacích pro kamna na spalování biomasy, jako jsou kamna na dřevo používaná v mnoha nejlidnatějších zemích. Tyto nové konstrukce řeší zásadní problém, že požáry dřeva a jiné biomasy neúčinně spotřebovávají velké množství paliva k produkci relativně malého množství tepla, zatímco produkují výpary, které způsobují významné vnitřní[5] a látky znečišťující životní prostředí. The Světová zdravotnická organizace zdokumentoval významný počet úmrtí způsobených kouřem z domácích požárů.[6] Zvýšení efektivity znamená, že uživatelé kamen mohou trávit méně času shromažďováním dřeva nebo jiných paliv, trpět méně emfyzémem a jinými plicními chorobami převládajícími v kouřových domácnostech, a zároveň snižovat odlesňování a znečištění ovzduší.

Kachle a pece na kukuřici a pelety jsou typem biopalivo kamna. Suché jádro kukuřice bez skořápky, nazývané také kukuřičná peleta, vytváří tolik tepla jako dřevěná peleta, ale vytváří více popela. „Kamna na pelety z kukuřice a kamna na dřevěné pelety vypadají zvenčí stejně. Jelikož jsou vysoce účinná, nepotřebují komín; místo toho je lze venku odvětrávat čtyřpalcovou (102 mm) trubkou přes vnější stěnu a tak jej lze umístit v jakékoli místnosti v domě. “[7]

Kamna na pelety jsou typem čistá kamna která využívá malé biologické palivové pelety, které jsou obnovitelné a velmi čisté spalování. Vytápění domů pomocí peletových kamen je alternativou, která se v současné době používá po celém světě, s rychlým růstem v Evropě. Pelety jsou vyrobeny z obnovitelného materiálu - obvykle dřevěných pilin nebo odřezků. V Severní Americe je více než půl milionu domácností, které používají k vytápění peletová kamna, a pravděpodobně podobný počet v Evropě. Kamna na pelety obvykle používají podávací šroub k přenosu pelet ze zásobníku do spalovací komory. Vzduch je pro spalování zajišťován elektrickým ventilátorem. Zapalování je automatické pomocí proudu vzduchu ohřátého elektrickým prvkem. Rychlost otáčení podavače a otáčky ventilátoru lze měnit tak, aby reguloval tepelný výkon.

Další efektivní kamna jsou založena na Top Lit updraft (T-LUD) nebo dřevoplyn nebo kouřová kamna, princip aplikovaný a vyrobený populárním Dr. Thomas Reed, které jako palivo používají malé kousky tyčinek, štěpky nebo hobliny, listy atd. Účinnost je velmi vysoká - až 50 procent - ve srovnání s tradičními kamny, jejichž účinnost je v průměru 5 až 15 procent.

Kamna napájená alkoholem, jako je ethanol, nabízejí další moderní variantu sporáků s čistým spalováním. Krbová kamna na ethanol se stala populární díky práci společnosti Projekt Gaia v Africe, Latinské Americe a Karibiku.

Vzduchotěsná kamna

Pětiúhelníková samočisticí kamna na dřevo jsou kamna na dřevo se sekundárním spalováním na vzduch s ventilátorem a nuceným výměníkem tepla, termostatem, přívodem venkovního vzduchu pomocí škrticí klapky, třepačky a popelníku pro snadné čištění.

Vzduchotěsná kamna jsou kamna na dřevo určená ke spalování tuhého paliva, tradičně dřeva, kontrolovaným způsobem, aby byla zajištěna efektivní a kontrolovaná spotřeba paliva a výhody stabilních teplot ohřevu nebo vaření. Jsou vyrobeny z plechu, který se skládá z bubnové spalovací komory s otevíracími a uzavíratelnými otvory pro proudění vzduchu a komínu o délce nejméně jednoho metru.

Tato kamna se nejčastěji používají k vytápění budov v zimě. Dřevo nebo jiné palivo se vloží do kamen, zapálí se a poté se reguluje proudění vzduchu, aby se regulovalo spálení. Proud nasávaného vzduchu je buď na úrovni, kde je přidáváno palivo, nebo pod ním. Výfuk (kouř) z kamen je obvykle několik metrů nad spalovací komorou.

Většina moderních vzduchotěsných kamen má na výstupu kamna klapku, kterou lze zavřít, aby se výfukové plyny dostaly přes přídavný hořák v horní části kamen, vyhřívanou komoru, ve které proces spalování pokračuje. Některá vzduchotěsná kamna mají a katalyzátor platinová mřížka umístěná na výstupu kamna ke spalování zbývajícího paliva, které nebylo spáleno, protože plyny hoří v přítomnosti platiny při mnohem nižší teplotě.[8][9]

Použití vzduchotěsných kamen nejprve vyžaduje ponechat klapku a větrací otvory otevřené, dokud nevznikne vrstva uhlí. Poté se klapka uzavře a odvzdušnění se reguluje, aby se zpomalilo spalování dřeva. Správně naložené a kontrolované vzduchotěsné kamny budou bezpečně hořet bez další pozornosti po dobu osmi hodin nebo déle.

Tyto vlastnosti zajišťují úplnější spalování dřeva a eliminaci znečišťujících produktů spalování. Zajišťuje také regulaci intenzity požáru omezením proudění vzduchu a požár vytváří silný tah nebo komín. Výsledkem je vysoce efektivní využití paliva.

Vzduchotěsná kamna jsou sofistikovanější verzí tradičních kamen na dřevo.

Regulace emisí

Viz také: Zákon o kvalitě ovzduší

Mnoho zemí vydává právní předpisy na regulaci emisí. Od roku 2015 vyžadují předpisy USA pro dřevní kamna fáze III EPA, že všechna vyráběná kamna na dřevo omezují emise částic na 4,5 gramu za hodinu u kamen s přídavným hořákem nebo 2,5 gramu za hodinu u kamen s katalyzátorem. .[Citace je zapotřebí ]

Teplota hoření v moderních kamenech se může zvýšit až do bodu, kdy dochází k sekundárnímu a úplnému spalování paliva. Správně vytápěné zdivo má malé nebo žádné znečištění částicemi ve výfukových plynech a nepřispívá k jejich hromadění kreozot v kouřovodech nebo v komíně. Některá kamna dosahují pouhých 1 až 4 gramů za hodinu. To je zhruba o 10% více kouře než u starších kamen a odpovídá to téměř nulovému kouři z komína. Toho je do značné míry dosaženo tím, že se spaluje maximální množství materiálu, což má za následek čistou účinnost 60 až 70%, na rozdíl od méně než 30% u otevřeného krbu. Čistá účinnost je definována jako množství tepelné energie přenesené do místnosti ve srovnání s množstvím obsaženým ve dřevě, po odečtení jakéhokoli množství musí ústřední topení fungovat, aby vyrovnalo problémy s prouděním vzduchu.

Kamna na výzkum a vývoj

Hledání bezpečnějších a čistších kamen zůstává pro mnoho důležitých, i když málo rozvinutých oblastí moderní technologie.[10] Vařte kamna běžně používané po celém světě, zejména v zemích třetího světa, jsou považovány za nebezpečí požáru a horší: podle Světová zdravotnická organizace „Každý rok zemře milion a půl člověka na vdechování kouře uvnitř způsobené vadnými kamny.[6] Od roku 1999 každoročně hostuje „Stove Camp“ inženýra Aprovecho Research Center[10] (Oregon, USA) s úmyslem navrhnout levný, efektivní a zdravý sporák pro použití po celém světě.[11] Jiné inženýrské společnosti (viz Envirofit International, Colorado, USA) a filantropické skupiny (viz Bill & Melinda Gates Foundation, Kalifornie) pokračují ve výzkumu a podpoře vylepšeného designu sporáků.[10] Zaměření na výzkum a vývoj zaměřené na vylepšená topná kamna stále probíhá a bylo k vidění na Decathlonu Wood Stove v roce 2013 ve Washingtonu, D.C.[12]

Viz také

Reference

  1. ^ Bryden, Mark; Přesto, Dean; Scott, Peter; Hoffa, Geoff; Ogle, Damone; Bailis, Rob; Goyer, Ken. „Principy návrhu sporáků na dřevo“ (PDF). Aprovecho Research Center. Archivováno (PDF) od originálu 4. ledna 2012. Citováno 18. října 2011.
  2. ^ Komínové filtry mohou ušetřit miliardy
  3. ^ „Ruční palba uhlím“ Populární mechanika, Prosinec 1943 Archivováno 2016-12-23 na Wayback Machine článek poskytuje podrobný popis s výkresy různých uhelných kamen pro vytápění obecně používaných v té době s metodami provozu
  4. ^ Bryden, Mark; Přesto, Dean; Scott, Peter; Hoffa, Geoff; Ogle, Damone; Bailis, Rob; Goyer, Ken. „Principy návrhu sporáků na dřevo“ (PDF). Aprovecho Research Center. Archivováno (PDF) od originálu 4. ledna 2012. Citováno 18. října 2011.
  5. ^ Viz CRECER, Chronické respirační účinky expozice dětem dýchatelným částicím v raném dětství http://ehs.sph.berkeley.edu/guat/page.asp?id=07[trvalý mrtvý odkaz ]
  6. ^ A b „Znečištění vnitřního ovzduší a energie domácnosti“. Světová zdravotnická organizace. Archivováno z původního dne 30. ledna 2014. Citováno 18. října 2011.
  7. ^ "kamna na pelety". Encyklopedie alternativní energie a udržitelného života. Archivováno od originálu 20. října 2011. Citováno 18. října 2011.
  8. ^ Nekatalytická kamna na dřevo. Archivováno 2013-03-18 na Wayback Machine Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států. Přístupné 11. 11. 2012
  9. ^ Gird, John W. 1984 Katalytické retrofity pro kamna na dřevo Archivováno 2013-03-02 na Wayback Machine Kooperativní rozšiřovací služba, University of Maryland, College Park. Přístupné 11. 11. 2012
  10. ^ A b C Bilger, Burkhard. „Hearth Surgery: The Quest for a Stove that can save the world“. Newyorčan. Condé Nast (21. a 28. prosince 2009): 84–97. Archivováno z původního dne 5. prosince 2010. Citováno 2010-11-21.
  11. ^ StoveTec. „Ne všechna kamna jsou stvořena stejně“. Aprovecho.net. Archivováno od původního dne 2010-12-03. Citováno 2010-11-21.
  12. ^ „The Alliance for Green Heat - 2013 Wood Stove Decathlon“. www.forgreenheat.org. Archivováno z původního dne 15. července 2017. Citováno 6. května 2018.

Další čtení

  • Harris, Howell J., „Vynález amerického průmyslu kamen, c. 1815–1875: Výroba a prodej prvního univerzálního spotřebitele Durable, ” Recenze obchodní historie, 82 (zima 2008), 701–33
  • Harris, Howell, „Jak se vyrovnat s konkurencí: Spolupráce a tajné dohody v americkém průmyslu kamen, c. 1870–1930, “ Recenze obchodní historie, 86 (zima 2012), 657–692.
  • Roth C., „Mikroplynofikace: Vaření s plynem z biomasy“[trvalý mrtvý odkaz ] 1. vydání, vydáno v lednu 2011 Vydala GIZ HERA - Základní energetická služba zaměřená na chudobu

externí odkazy