Vse oblike jedra je načrtoval Peter van den Berg, razen kjer je drugače zapisano.
1: Opečnato jedro
Najenostavneje izdelamo zidano ognjišče in zidano toplotno vertikalo, a nekaj opek je vseeno potrebno razrezati. Z optimizacijo oblike lahko zmanjšamo količino rezanja.
(preberi več)
P-kanal
To je cev, ki dovaja v zgorevanje sekundarni zrak. Je enostavno izdelana in deluje brez gibljivih elementov. Za delovanje izkorišča fizikalne pojave opisane v Bernoulijevem zakonu.
(preberi več)
2: Opečnato jedro
V tem načrtu rešimo slabosti neokrogle toplotne vertikale v prejšnji različici. Tokrat je presek vertikale osemkotnik, ki je dosti boljši približek kroga. Opečni sloji se izmenjujejo v polaganju na rob in na ploskev, da dosežemo zanesljivo povezavo med gradniki.
(preberi več)
3: Vlito jedro
V tej izpeljanki spodnjo tretjino vertikale s kuriščem vred sestavljata dva vlita dela. Je že večkrat preizkušena, deluje dobro, vendar je na nekaterih mestih dovzetna za razpoke.
(preberi več)
4: Vlito jedro
Ta oblika je novejša (2015), kurišče sestavljajo trije deli. Namesto P-kanala uporablja talni kanal.
(preberi več)
Talni kanal
Prav tako namenjen za dovanjanje sekundarnega zraka, a ga dovaja na srednji višine reže. Ta cev leži na tleh kurišča, vhod vanjo je na isti lokaciji, kot glavni dovod zraka.
(preberi več)
5: Vlito jedro (s stranskim vlekom)
Dizajn, kjer vertikala ni nameščena za kuriščem, ampak ob strani, kar omogoča manjšo dolžino jedra grelnika.
(preberi več)
6: Opečnato jedro (s stranskim vlekom)
Namesto izdelave kalupov in vlivanja oblik je enostavnejši način za enkratno izdelavo jedra s stranskim vlekom gradnja iz šamotnih opek. Na žalost je potrebno kar precej opek rezati.
(preberi več)
7: Poenostavljena oblika jerda
Kombinacija kvadratne toplotne vertikale skupaj s talnim kanalom. Enostavnejša gradnja, manj rezanja opek, a vseeno zelo dobri rezultati.
(preberi več)
1: Opečnato jedro
Za spoznavanje principov delovanja je dober načrt in mešanica glina/pesek vse, kar potrebujete. To enostavno opečnato jedro lahko zgradite na prostem, pod kozolcem, v lopi, kjerkoli se vam zdi primerno. Z njim ravnajte previdno - zelo verjetno bo plamen segal iznad toplotne vertikale, zato za testiranje v zaprtih prostorih uporabljajte dimno cev. Ni pa ga potrebno uporabljati zgolj kot testno gradnjo - popolnoma uporabno je za redno kurjenje kot resen grelnik prostorov (mešanica gline in peska pa vseeno omogoča enostavnejše razdiranje, če ste se odločili samo za testno gradnjo). Pozneje bomo podrobneje opisali grelnike prostorov, ki izrabljajo zelo čisto gorenje teh jedrnih enot in, ki so sposobni zajeti in shraniti nastalo toploto.
Tako jedro je seveda tudi popolnoma primerno za gradnjo na stabilnih tleh, po možnosti izoliranih, ali pa z dodanim izolacijskim slojem pod njim. Risbo tega dizajna lahko prenesete preko te povezave. Notranja oblika preseka vertikale je kvadratna, ki sicer ni tako dobra, kot okrogla - stvar bo delovala dobro, vendar ne optimalno. To jedro je primerno za gradnjo iz šamotnih opek. Načrt sem zrisal za velikost opek, ki so najbolj razširjene na Nizozemskem, če so vaše dimenzije opek drugačne, bo potrebno načrt prilagoditi. Vsaj toplotno vertikalo morate obložiti z izolacijskim materialom, ki je primerno temperaturno obstojen. Lahko pa jo gradite iz lažjih, izolacijskih ognjevarnih opek in dodatna izolacija ne bo potrebna. So pa slednje manj odporne za obrabo in zato manj primerne za uporabo v kurišču.
P-kanal
Pravokotna jeklena cev na vrhu kurišča dovaja sekundarni zrak. Precej razširjeno jo imenujemo P-kanal, skrajšano od "Petrov kanal", poimenovano po njegovem dizajnerju. Običajno jeklo ali nerjavno jeklo sta oba primerna materiala za ta del. Ta sistem nazivne velikosti 150mm uporablja pravokotno cev z dimenzijami 60mm x 20mm x 2mm.
Navpični del preveša vrh reže za toliko, kot je notranja višina tega kanala. Na strani vertikale odrežemo del cevi, da spodbudimo vsrkavanje sekundarnega zraka. P-kanal deluje zaradi Bernoullijevega zakona. Ta razlaga, da je pritisk znotraj našega sistema nižji od zunanjega. Iz tega lahko zaključimo, da dim iz P-kanala ne bo uhajal v prostor, prav tako ne skozi druge morebitne razpoke ali skozi primarni dovod zraka. In obratno, če se pojavi kakršnokoli uhajanje dima skozi P-kanal, morebitne razpoke ali primarni dovod, vemo, da je v sistemu nekaj narobe.
Sekundarni dovod zraka moramo dodati v tok plinov tik pred močne turbulence v reži. Dodajanje tega dovoda v vertikalo morda izgleda dobra rešitev, vendar ne deluje dobro, ker se ne ustvari zadostno mešanje plinov.
Ker dovodni zrak cev ohlaja, je njena življenjska doba tudi pri uporabi običajnega jekla pesenetljivo dolga. Izraba po dveh kurilnih sezonah je komaj opazna. Zato je pametno, da je P-kanal odprt tekom celotnega časa obratovanja. Sumimo, da bi debelejše stene P-kanala lahko celo pripomogle k hitrejši koroziji, ker bi se, v primerjavi s tanjšimi, počasneje ohlajale.
2: Opečnato jedro, osemkotna vertikala
Toplotna vertikala s kvadratnim presekom je tu izboljšana z osemkotno obliko, ki je mnogo boljši približek kroga. Sloji opek se izmenjujoče polagajo na rob in na ploskev, da dosežemo zanesljivo povezavo med gradniki. Bolj, kot je notranjost vertikale gladka, boljši je rezultat, zato se previdna in natančna gradnja tega dela obrestuje.
Osemkotna oblika spodbuja tvorbo dvojne spirale plinov, kar je dobro. Slaba stran pa je, da ima zaradi načina gradnje večjo maso. Ta ne prinaša očitnih slabosti, kadar uporabljamo izolativne opeke - v tem primeru tudi ne rabimo dodatne izolacije na zunanji strani.
Mali rumeni trikotniki ponazarjajo enak material, drugačna barva služi samo boljši predstavi. Gradnja tega jedra je drugačna od prvega dizajna, povezava med kuriščem in vertikalo tudi. Ta risba je na voljo kot 3D načrt, na tej povezavi.
Spodaj vidite še dve varianti izgradnje osemkotne vertikale iz opek običajne velikosti. Za obe potrebujemo opeke, ki so odrezane pod 45° kotom tako, da dobimo dve enaki "polovici". Spodnja je enostavna, vendar omogoča samo eno velikost vertikale, med tem ko druga omogoča, da opeke nekoliko razširimo in dobimo večji premer. Večji premer vertikale uporabljamo seveda pri večjem kurišču in reži, ustrezne mere razberemo s tabele dimenzij v prejšnjem poglavju.
3: Vlito jedro, 4 deli
Ta dizajn je preizkušen v že kar nekaj uspešnih primerih po svetu. Ima manjšo slabost, da se levo in desno od kurišča pojavijo manjše razpoke. Vse še vedno ostane kot celota, po pojavu razpok na teh mestih se kaj več ne bo dosti spreminjalo. Tudi delovanje se ne spremeni. Verjetno razpoke služijo kot ekspanzijski spoji, ki varujejo dele pred nadaljnjimi razpokami. Debelina sten je samo 30mm in kjer je možno, v kalupu zapolnimo mesta za manjšo uporabljeno maso betona. Prvotni namen tu ni, da bi privarčevali nekaj denarja, ampak, da zmanjšamo maso kurišča; manj materiala, kot ga uporabimo, hitreje se bo stvar segrela na delovno temperaturo.
Tudi vertikalni del nad kuriščem je razdeljen na dva identična dela, zato za vlivanje potrebujemo samo en kalup.
Označbe na straneh označujejo katere ploskve so na vrhu med vlivanjem. Te površine ostanejo nekoliko bolj grobe, a to ni relevantno. Poleg tega, da je osemkotnik zelo dobro funkcionalna oblika (ker je dober približek kroga), je tudi izdelava kalupa zanj zelo enostavna - namizna žaga, ki omogoča nastavitev poševnega reza pod 45° je vse, kar potrebujemo za izdelavo. Tudi samo s potopno žago (krožna žaga z vodilom) lahko izrežemo vse potrebovane dele.
Tudi ta risba vam je na voljo, prenesete jo lahko preko te povezave.
4: Vlito jedro, 5 delov
To je dokaj mlad dizajn (2015), v eni kurilni sezoni niso nastale vidne razpoke. Pri moji uporabi spodnji del leži na podpornem okvirju, zgornji del pa se drži skupaj s pomočjo manjših izboklin na zgornjem in vbočenin na spodnjem delu, ki ene v druge dobro prilegajo. Slika spodaj prikazuje rahlo spremenjeno obliko, a v osnovi je enaka, kot moj izdelek.
Enako, kot prej, moramo toplotno vertikalo izolirati po celotni višini. Izdelava vertikale je enostavna, prikaz je na spodnji sliki.
Talni kanal
Talni kanal je alternativa p-kanalu - uporabimo enega izmed njiju. Izdelava in postavitev je precej drugačna; leži v utoru na spodnjem delu kurišča in sekundarni zrak dovaja iz iste lokacije, kot glavni dovod zraka. Imenujemo ga talni kanal, to je izpeljanka Matt Walker-jeve pred-režne cevi. Razlikuje se v tem, da je navpični del krajši, kvadratnega preseka in nekoliko ožji. Na ta način cev predstavlja manjšo oviro za tok zraka v kurišču.
Poleg tega zrak dovaja v srednji višini reže, kar v povprečju ohranja dvojno vijačnico v spodnjem delu vertikale. Izdelava te variante je nekoliko enostavnejša od Matt-ove, potrebujemo samo kotno brusilko s rezalno klino in varilni aparat. Zamenjava tega kanala je zelo enostavna, kar je prednost v primerjavi s P-kanalom, ki ga ne moremo zamenjati z novim brez, da bi delno razdrli grelnik.
Kanal izdelan iz pravokotne jeklene cevi z 2 mm debelo steno ima po eni kurilni sezoni komaj vidno korozijo. Tudi tu je razlog v hlajenju cevi z dovedenim zrakom. Poleg tega je nameščen v kurišče, kjer je večji primankljaj kisika - v odsotnosti kisika jeklo ne rjavi.
To je eden redkih kovinskih delov, ki ga znotraj tega kurišča ne uničimo v desetih kurjenjih - življenjska doba je zato sprejemljiva. Naslednji kanal bom izdelal iz nerjavnega jekla 304, kar bo še očitno podaljšalo življenjsko dobo.
Kurjenja v zimskem času 2015/2016 sem popolnoma posvetil za pravilno nastavitev dovoda zraka, testiral sem kakšnih 12 različic. Risba prikazuje vodoravno cev velikosti 60 x 30 x 2 mm, in navpični del z merami 35 x 35 x 2mm. Notranji presek večje cevi je približno 1.5 kratnik presek manjše. To ni naključje, saj sem testiral tri različne velikosti vodoravne cevi v kombinacijah s tremi velikostmi navpične cevi. Cev velikosti 60 x 30 x 2mm je enako učinkovita, kot 60 x 40 x 2mm in to se ne spremeni, dokler uporabljamo vhod večji, kot je izhod iz kanala. Pri uporabi cevi, kot je na risbi, uporabljamo za navpični odsek cev z notranjim presekom, ki ustreza 5.4% preseka toplotne vertikale. Za vodoravni odsek pa uporabljamo cev z notranjim presekom 8.25%. S tema dvema podatkoma lahko nadalje izračunamo dimenzije talnega kanala tudi za druge,večje ali manjše, intervalne peči, glede na njihove velikosti presekov toplotne vertikale.
01/05/2019 Nekoliko poenostavljena izdelava talnega kanala s povečanim vodoravnim (vhodnim) delom in povišanim navpičnim delom - v skladu z najnovejšimi odkritji. Zračni pretok je optimiziran tako, da zgornja polovica kanala prejme večinski del sekundarnega zraka.
Presek vodoravne cevi je skoraj dvakrat večji od preseka navpične cevi. Za izdelavo kanala potrebujemo le kotno brusilko s tankim rezalnim listom za kovino in varilni aparat. 3D risba z dimenzijami celotnega kanala, ki bi ustrezal sistemu velikosti 150mm (6 inč) je na voljo.
Za razliko od običajnih različic ta grelnik zakurimo zadaj na vrhu kuriva, torej gre za kurjenje od zgoraj navzdol. Ta metoda daje najboljše rezultate.
Graf prikazuje testiranje gorenja z uporabo večjih kosov popolnoma suhih brezovih drv, prižgano na vrhu. Začetna temperatura grelnika je nekoliko toplejša od okolice, začetna temperatura pri vstopu v dimnik je 30°C. CO plini so pri 18. minuti gorenja padli pod 500ppm in ostali pod to mejo nadaljnjih 58 minut. Povprečne vrednosti gorenja so: O2 13%, učinkovitost 95.2%, CO 282 ppm, Tr 66.4 ºC. Bodite pozorni na izjemno nizko količino CO.
Zaključek: 3D risbo tega jedra lahko prenesete tukaj.
5: Vlito jedro s stranskim vlekom, 7 delov
To je izpeljanka intervalne raketne peči, kjer je vertikala pomaknjena levo ali desno od kurišča. Dizajn sta razvila Adiel Shnior in Shilo Kinarty, oba gradita masivne raketne grelnike v Izraelu. Max Edleson, izdelovalec grelnikov v ZDA jo je poimenoval "sidewiner". Tako se imenuje puščavska kača, ki se po pesku zvijajoče premika vstran (rogata klopotača ali postranik).
Ker vertikala ni direktno v liniji za kuriščem, jedro ni več simetrično. Posledično potrebujemo dodaten kalup, da vlijemo željene dele kurišča - slika spodaj.
Ta dizajn je podoben prejšnjemu, ki ima tudi samostojen stropni del, najbolj zapleten kalup pa je zadnja stena, h kateri spada tudi polovica spodnjega dela vertikale. Dodatnemu kalupu se lahko izognemo tako, da pred vlivanjem v kalup dodamo še en odstranljivi del, ki bo služil za režo. V tem primeru lahko en kalup uporabimo za obe stranici - enkrat z dodatnim delom v kalupu, da dobimo režo, drugič pa ta del odmaknemo in dobimo odlitek brez reže. Zgornji del je enak prejšnjemu dizajnu in druga polovica spodnjega dela vertikale potrebuje dokaj enostaven kalup. Za boljše razumevanje je spodaj razmaknjeni pogled vseh delov jedra grelnika.
Izgled je zelo zapleten, a menim, da je izdelava popolnoma znotraj dosega domačega mojstra, ki se zadeve loti premišljeno in previdno. Tudi te kalupe lahko izdelamo po enakih postopkih, kot sem jih opisal v poglavju "Gradnja" - s pomočjo premazane škatle iz vezane plošče, v katero namestimo dele ekstrudiranega polistirena - stirodura (ali kakšnega drugega materiala), da dobimo pravo obliko odlitka.
Za mnoge je to lahko prvo razmišljanje o "negativnih" oblikah kalupa in o tem kako spraviti odlitek ven iz njega. Vseeno verjamem da imajo te zmogljivosti vsi dobri "domači misleci", zato kar brez strahu. Včasih je dobro, da testiramo kalupe s cenejšimi materiali, z mavcem ali celo šibko mešanico cementa in peska. Ognjevarne mešanice za vlivanje so kar drage, zato jih je dobro vlivati v modele, pri katerih že za trdno vemo, da bo iz njih izšel spodoben rezultat.
Kot sem že umenil v uvodu, je ta projekt odprtokodni in tako na voljo tudi za komercialne namene (dodatne informacije o tem preverite v poglavju "Predstavitev"). Če nameravate izdelati vsaj nekaj teh jeder, je smiselno najprej izdelati "glavni kalup" (to je, pozitivni kalup, oblika, ki jo želimo imeti kot izdelek), iz njega dobiti gumene kalupe (negativne kalupe), te pa šele uporabiti za dejansko vlivanje končnih oblik.
Sekundarne kalupe (gumeni negativi) bo občasno vseeno potrebno na novo izdelati s pomočjo primarnega (pozitivnega) kalupa. To smatram za izvedljiv posel - izdelava in prodaja teh odlitkov, skupaj z navodili za samostojno izgradnjo končnega grelnika. Končno število vseh kalupov, vključno s toplotno vertikalo je pet, v zadnjem primeru sedem. Risba zadnjega dizajna je na voljo tukaj.
6: Opečnato jedro s stranskim vlekom
Z uporabo žage za mokro rezanje šamotnih opek lahko to obliko brez težav zgradimo. Težavnost je popolnoma primerjiva z osnovno obliko opečnatega jedra. Da proces še nekoliko poenostavim, sem nazivno velikost povečal iz 150mm na 160mm - kurišče je posledično večje in omogoča kurjenje z nekoliko večjimi in debelejšimi drvmi.
Če dolžina kurišča ostane enaka, kot pri običajni obliki opečnatega jedra, je celotna dolžina jedra 486mm (ob uporabi že znanih velikosti opek), ker je toplotna vertikala pomaknjena ob stransko steno. V primerjavi z običajno obliko jedra z dolžino 702mm smo prihranili 216mm, razlike v gorenju in delovanju pa so minimalne. V kolikor imamo stisko s prostorom, je taka oblika grelnika lahko dobra alternativa. Omenjene dimenzije so nominalne, debeline sloja med opekami nisem upošteval.
Navpični del talnega kanala je nekoliko podaljšan, da ustreza malenkost večji reži in vertikali. Poleg tega je v primerjavi z vlito verzijo izdelava kanala enostavnejša, saj je 90 stopinjski zavoj v tleh izvzet. Navpični del kanala je pritrjen na vodoravno cev asimetrično, da je razdalja do reže zadostna. Na obeh straneh navpičnega dela mora biti enaka razdalja med vhodnimi robovi reže in ploskvami kanala, ki gledata proti reži - najkrajša razdalja (pravokotna razdalja od ploskve do roba) mora znašati polovico širine reže.
Kvadratno vertikalo lahko zamenjamo z osemkonto, ki sem jo opisal v obliki jedra 2: Opečnato jedro, in delovanje še bolj optimiziramo. Za ogled risbe v programu SketchUp uporabite to povezavo.
7: Nova oblika jedra
Od jeseni leta 2017 do poletja 2018 se je veliko eksperimentiralo z obliko, ki vključuje talni kanal in kvadratni presek toplotne vertikale, za razliko od uveljavljenih okroglih in osemkotnih oblik. Učinkovitost te oblike je vsaj tako dobra, kot kombinacija okrogle vertikale in p-kanala. Poleg tega ima pomembno prednost poenostavljena gradnja - manj rezanja opek in lažja postavitev. Pri nekaterih testih smo izpustili tudi klančino na dnu vertikale (še bolj poenostavljeno), rezultati meritev pa so ostali praktično nespremenjeni. (glej diagram pod videom)
V tej postavitvi smo dodali pokončne trikotne opeke samo na spodnjem delu toplotne vertikale (v višini reže) in še to samo na zadnjo steno (to se tudi razloči v spodnjem videu), tako da je presek spodnjega dela vertikale polovičen osemkotnik, ki pomaga pri začetnem tvorjenju dvojne vijačnice (ovnovi rogovi) v stebru dvigajočih plinov.
Že objavljene tabele z dimenzijami se uporabljajo tudi pri tej obliki. Na primer premer okrogle vertikale 150mm uporabimo za stranice kvadratne vertikale, torej 150mm × 150mm. Vse drugo ostane nespremenjeno. Enako je tudi pri drugih velikostih: za sistem velikosti (X) se vse dimenzije iz tabele uporabljajo nespremenjeno, kvadratna vertikala pa s stranicami (X × X). Okrogel presek vertikale je enostavno zamenjan s kvadratnim presekom - stranica kvadrata je enaka premeru kroga. Prosim, preberite si še več o primerjavi kvadratnega in okroglega preseka vertikale v poglavju "Gradnja".
To obliko smo prvič uporabili po spletu okoliščin med delavnico na španskem otoku Malorki, novembra 2017. Izposojena vodna žaga ni zmogla zadosti natančno rezati pod kotom 45°, zato smo se odločili za kvadratni presek vertikale. Odločitev vseeno ni prišla brez premisleka - moje pretekle izkušnje so kazale, da bi taka oblika lahko povsem dobro delovala - v to smer je kazalo tudi nekaj preteklih poizkusov. Kaže, da sem bil deležen srečne kombinacije okoliščin. Rezultat je bil odličen, še vlažna peč je delovala brezhibno. Tu je video celotne gradnje. Risbo si lahko (prenesete s klikom).
Zasluge za večino sledečih gradenj in testiranj tega novega koncepta grejo francozu Yasin Gach, ki jih je izpeljal med delavnicami in pri svojih naročnikih. Priporočena oblika jedra za kombinacijo talnega kanala in kvadratno obliko vertikale je podana na spodnji sliki. Risbo pa si lahko prenesete tukaj.
