DTI TESTRAPPORT
På din søken etter ovn har du sikker hørt, sett, og lest om utallige ovnsbyggere, og erfart at det er like mange meninger som ovnsbyggere om hva som duger og hva som ikke duger. Ja det er dessverre ett faktum at det fortsatt bygges ovner som kort og godt ikke kan gi tilbake den varmen som veden det fyres med kan gi, men det er ikke kundens skyld.Vi som bygger Albæk ovnen ® har ikke til hensikt å benytte disse sidene til lange debatter mot de som har andre oppfatninger om bygging av ovner, så vi avslutter derfor dette tema med tørt å konstatere at den eneste ovnstypen /byggeprinsippet som noen gang er testet er den ovnstypen vi bygger. Deler av, og utdrag fra testen og de tilhørende måleresultatene kan du lese mer om her.
Testen ble utført av DTI Energi / ENERGILABORATORIET-ÅRHUS ved ingeniør Peder Andreassen i April 1996 - Rapport nr ELAB - 0151. ( NB! Danske tekster )
1. INDLEDNING
Denne målerapport omhandler en serie målinger, som Dansk Teknologisk Institut har foretaget på en finsk
masseovn og et stenkomfur. Måleopgaven blev udført for ovnsætter Lars Helbro, Lyngbyvej 51, St. Brøndum, og er en del af et projekt, som Lars Helbro har gennemført med støtte fra Energistyrelsen.
Målingerne er foretaget på to ovne opført af Lars Helbro i hans private bolig på Lyngby-vej 51, St. Brøndum, og blev -udført i sidste halvdel af april måned 1996.
Det primære formål med målingerne var at bestemme stenovnenes forbrændingstekniske egenskaber ved nominel ydelse og for masseovnens vedkommende endvidere at verificere den sekundære ydelse som funktion af tiden.
Der blev gennemført fem forsøg med masseovnen og to forsøg med stenkomfuret - i det efterfølgende kaldt forsøg nr. 1-7. Alle forsøgene startede med en optænding med kold ovn og efterfølgende påfyringer. På stenkomfuret sluttede forsøgene, når den afvejede brænd-selsmængde var påfyret og udbrændt, mens forsøgene med masseovnen også omfattede den efterfølgende periode, hvor stenmassen afgiver den akkumulerede varme.
2. UDFØRELSE
2.1 Brænde
Til begge ovne blev der anvendt skovbrænde med en længde på 25-33 cm og en stykvægt i intervallet 0,5-1,2 kg svarende til normal eller typisk kløvningsgrad.
.
Forsøg nr. 1 og 2 på masseovnen blev foretaget med grantræ som brændsel. Alle øvrige forsøg inkl. komfuret blev foretaget med bøgebrænde. Vandindholdet i brændet varierede mellem 15 og 25%. Se under resultater.
2.2 Fyring
Til forsøgene med masseovnen blev der påfyret 15 kg brænde inkl. optænding, og til forsøgene med komfuret blev der påfyret 10 kg inkl. optænding. Optænding blev foretaget med sammenkrøllet avispapir og normale brændestykker.
Optændingsmængden i forsøg nr. 1 og 2 med masseovnen udgjorde knap halvdelen af brændemængden, og resten blev fordelt på to påfyringer. I forsøg nr. 3 blev optændingen foretaget med ca. 1/3 af brændemængden, og resten blev fordelt på tre påfyringer.
Til optænding i 4. og 5. forsøg blev der anvendt en mindre brændemængde, og resten blev fordelt på fire påfyringer.
Tidspunktet for påfyringen var i de første forsøg bestemt af sædvane, mens der i de efterfølgende også blev skelet til CO- og CO2-indholdet i røggassen.
Sluttidspunktet for afbrændingen er ikke veldefineret, men som kriterium blev valgt det tidspunkt, hvor der kun var et lille glødelag tilbage, og hvor indholdet af CO2 var i stør-relsesordenen 1-2%.
2.3 Indstillinger
Masseovnen er forsynet med primært- og sekundært forbrændingsluftspjæld. Ved forsøg nr. 1 og 2 blev forskellige ventilindstillinger afprøvet. Forsøg nr. 3, 4 og 5 blev udført med fuldt åbent primært luftspjæld og sekundært luftspjæld lukket.
Optænding og afbrænding blev foretaget med fuld åben askelåge.3. MÅLINGER
3.1 MåleprogramAlle målinger blev foretaget med kalibrerede instrumenter, og gasanalysatorer (CO og CO2) blev kalibreret med prøvegasser ved starten af alle fyringsforsøgene.
I tabel 3.1.1 er vist, hvilke målinger der blev foretaget :
Måling Måle type CO kontinuerlig målt CO2 kontinuerlig målt Røgtemperatur kontinuerlig målt Røgtræk kontinuerlig målt Rumtemperaturer kontinuerlig målt Udetemperatur kontinuerlig målt Overfladetemperaturer på ovn kontinuerlig målt Brændselsforbrug manuell bestemmelse Vandindhold i brænde manuell bestemmelse Tabel 3.1.1: Måleprogram
De kontinuerlige målinger blev gennemført med skanning hver 5. sekund og logning hver 60. sekund ved hjælp af elektronisk dataopsamling.
3.2 Målemetoder
Følgende målemetoder blev anvendt:
- Vandindholdet i brændet er bestemt efter veje-/tørremetoden.
- Brændselsforbrug blev bestemt ved vejning af indfyret mængde.
- CO- og CO2-indhold i røggassen blev målt med IR-gasanalysator og
prøveudtagning via sugepyrometer i skorstenen.
- Røgtemperaturen blev målt med termoelement monteret i sugepyrometer.
- Røgtrækket blev målt ved hjælp af en tryktransducer.
- Overfladetemperaturer på masseovnen blev målt med termoelementer type
T, monteret i kontaktpasta ved hjælp af alu-tape.
- Rumtemperaturer blev målt med ubeskyttede termoelementer type T3.4 Målepunkter
- På begge ovne var sugepyrometeret monteret i bunden af skorstenen umiddelbart ved røgkanalens tilslutning.
- Røgtrækket blev ligeledes målt i bunden af skorstenen med sonde monteret i samme højde som sugepyrometeret.
- Overfladetemperaturer på masseovnen blev målt i ti punkter, som blev udvalgt under hensyntagen til temperaturfordelingen på ovnen.
- Ved forsøgene med masseovnen blev rumtemperatun målt i fire rum beliggende umid-delbart op mod ovnen - se plantegning. Ved beregning af røgtabet er anvendt tempe-raturen målt i stuen.
- Udetemperaturen blev målt på nordsiden af huset.
3.5 Måleresultater
Tabel 3.5.1 viser resultaterne af de udførte målinger. Alle værdier mærket med * er midlet over afbrændingstiden, og øvrige værdier er midlet over cyklustiden (måletiden).
Parameter Enhed Forsøg nr. Forsøg Nr. 1 2 3 4 5 Træsort Gran Gran Bøg Bøg Bøg Brændselsforbrug kg 15 15 15 15 15 Vandindhold % 19.3 24.5 16.4 20.6 14.6 Afbrændingstid Timer 2.03 1.85 1.93 2.18 2.0 Cyklustid Timer 22.0 24.0 24.0 21.6 23.4 CO2 % *) 6.3 7.1 6.7 6.1 6.0 CO % *) 0.5 0.6 0.2 0.2 0.1 Røgtemperatur C *) 121 132 144 115 134 Røgtræk Pa *) 12.9 13.7 14 9.7 15.1 Overfladetemperatur på ovn C
Overfladetemperatur Start 38.9 40.1 42.0 36.0 35.3 Overfladetemperatur Slut 42.1 41.7 42.0 33.9 42.0 Overfladetemperatur Mid 57.0 57.8 59.4 49.3 57.4 Udetemperatur under testen Udetemperatur C *) 6.7 10.7 10.9 23.3 24.1 Udetemperatur C 6.6 11.0 11.3 15.4 13.6 Innetemperatur under testen Rumtemperaturer- R 1 *) 24.5 25.6 25.4 23.8 25.1 -Stuen R 1 23.4 24.3 24.2 23.4 25.4 -Alrum R 2 23.2 23.8 24.0 23.8 25.1 -Børneværelse R 3 21.8 22.5 23.2 22.5 24.1 -Soveværelse R 4 22.3 23.1 22.7 22.6 23.6
Tabel 3.5.1: MåleresultaterI bilag 1 er de målte værdier af CO2, CO, røgtemperatur, udetemperatur og rumtempera-turer endvidere afbildet grafisk som funktion af tiden.
4. BEREGNINGER4.1 Indfyret effekt
Indfyret effekt er beregnet som brændselsforbrug i kg/time gange den nedre brændværdi i kWh/kg.
4.2 Røgtab
Røgtabet er beregnet efter DIN 18891 på grundlag af målte middelværdier i afbrændings-perioden.
4.3 Nominel primær effekt og energi
Ved beregningerne er den nominelle primære effekt defineret som indfyret effekt minus røgtab i
afbrændingsperioden. Primær energi er defineret som nominel primær effekt gange afbrændingstiden.
4.4 Virkningsgrad
Virkningsgraden er beregnet på grundlag af målte middelværdier i afbrændingsperioden og er defineret som
nominel primær effekt divideret med indfyret effekt.4.6 Emission
Røggassens indhold af CO er omregnet til 7,5% CO2 efter følgende formel:CO7,5 = CO målt *7,5/ CO2 målt [%], hvor
CO målt = middelværdien af CO i afbrændingstiden
CO2 målt = middelværdien af CO2 i afbrændingstiden4.7 Beregningsresultater
Parameter Enhed Forsøg nr. Forsøg Nr. 1 2 3 4 5 Indfyret effekt kW 30.3 31.0 33.4 27.9 33.0 Røgtab kW 4.7 4.9 4.8 3.6 4.6 Nom primær effekt kW 25.6 26.1 28.6 24.3 28.4 Virkningsgrad % 84.7 84.4 85.5 87.3 86.0 Mid. sek. effekt kW 2.4 2.0 2.3 2.45 2.4 CO ved 7.5 % CO2 % 0.60 0.63 0.22 0.25 0.13 Primær energi kWh 52.0 48.3 55.2 53.0 56.8 Sekundær energi kWh 52.1 48.3 55.5 38.4 48.3 Beregnet k-værdi W/m2*K 0.01-674 0.01-415 0.01-540 0.02-128 0.01-815
Tabel 4.7.1: BeregningsresultaterI forsøg nr. 4 er den sekundære energimængde beregnet til 35,3 kWh på det tidspunkt, hvor den målte
middeltemperatur på ovnen svarede til begyndelsestilstanden.
5. VURDERING AF RESULTATERResultaterne af de udførte forsøg er næppe dækkende for alle stenovne. Men specielt erfaringen med træsort og påfyringsmængde vil formentligt være generel for alle sten ovne. Bedømt på grundlag af CO-emissionen i de fem første forsøg ser det ud til, at - bøgetræ er bedre egnet som brændsel end grantræ ,- chargemængden ved påfyring med fordel kan begrænses til 2-3 kg
Sammenlignes CO-emissionen i forsøg nr. 4 og 5 er det bedste resultat opnået i forsøg nr. 5, som er udført med stenrist. Forskellen skyldes dog næppe risten, men kan snarere til-skrives en træg opstart i forsøg nr. 4 på grund af høj udetemperatur og deraf følgende dårligt røgtræk.
Beregningen af virkningsgrader forudsætter, at der i aftrækssystemet er indbygget et tætsluttende røggasspjæld. Indbygningen af et sådant spjæld strider dog mod de nugæl-dende regler i Bygningsreglementet. Betydningen af spjældet kan vurderes på grundlag af resultaterne fra forsøg nr. 4, hvor virkningsgraden er beregnet til 87,3%, svarende til et røgtab på 3,6 kW. Med k-værdien fra forsøg nr. 3 er den sekundære ydelse beregnet til 35,3 kWh på det tidspunkt, hvor middeltemperaturen på ovnen svarede til begyndelsestilstanden. Af den primære energi-mængde på 53 kWh er der altså kun tilført rummet 35,3 kWh. Forskellen skyldes sandsynligvis et skorstenstab på 17,7 kWh, som skal lægges til røgtabet, og den resulterende virkningsgrad bliver derfor kun 58%.
Skorstenstabet svarer til at 740 m3 luft opvarmes 75 K, eller et flow på ca 45 m3/h, idet tabet er fordelt over ca 16,5 time. Det kan sammenlignes med et luftforbrug ved afbræn-dingen på ca 90 m3/h.
6. BEMÆRKNINGER
Med bøgetræ som brænde ser det ud til, at der ved hensigtsmæssig brug af masseovnen - korrekt indstilling af luftspjæld og påfyring- kan opnås en CO-emission i størrelsesorde-nen 0,1-0,15% ved 7,5% CO2. Det svarer til ca. halvdelen af emissionen fra typiske DS-mærkede brændeovne, og til emissionen fra de bedste portionsfyrede kedler.Under forudsætning af, at tabet via skorstenen kan begrænses til det normale røgtab (tætlukkende røggasspjæld) er virkningsgraden på masseovnen bestemt til mellem 85 og 87%.........
Graferne i bilag 1 viser varationer i bl.a. rumtemperaturerne, som først og fremmest skyldes, at målingerne et foretaget i et beboet hus, hvor der blev foretaget normal udluftning. Men dernæst blev målingerne foretaget i en periode med meget svingende udetempera-turer, og lejlighedsvis blev der udluftet ekstraordinært for at opnå udholdelige tempera-turer indendørs. Det betyder selvfølgelig, at de registrerede rumtemperaturer ikke viser det sande billede af en typisk opvarmningssituation. Men dette billede vil også være in-dividuelt fra hus til hus, og en bedømmelse af funktionen bør derfor nærmere baseres på variationen i den sekundære varmeydelse.
