De tegelkachel: hout als brandstof

Vrijdag 12 februari 2010 - Nederlanders in Hongarije worden vaak geconfronteerd met een nieuw fenomeen; de tegelkachel. Omgaan met een tegelkachel vergt enkele bijzondere vaardigheden en wat specifieke kennis. In een serie korte artikelen proberen wij meer duidelijkheid te geven over de werking en het gebruik van de tegelkachel. Dit artikel gaat over het verbrandingsproces bij hout.

Hout valt onder de bio-brandstoffen. Hout bestaat uitsluitend uit organische bestanddelen waarvan koolstof (50%), zuurstof (43%) en waterstof (6%) het rijkst aanwezig zijn. In hout zijn verder ongeveer 0,02% zwavel en 0,5% stikstof aanwezig, waarvan de uitstoot in gasvorm en in rook - bij een correcte verbranding - te verwaarlozen is. De hoeveelheid as die overblijft - wederom: bij een correcte verbranding - is minder dan 1% van het oorspronkelijke droge hout volume. Deze as is rijk aan mineralen en kan zonder meer als goede meststof aan de aarde worden teruggegeven. Wij gooien het op de composthoop.

Het verbrandingsproces gebeurt in 3 stappen:
1. Het ontbranden van het vuur.
2. Het verbranden / vergassen van de brandstof (gasverbranding).
3. Verbranding van de kolen (houtskoolverbranding).

Droog hout met een vochtgehalte van <20% ontbrandt bij circa 200 tot 300 graden Celcius. Omdat de warmte- geleiding in hout heel traag gaat, bouwt de hitte zich eerst plaatselijk op, waarna het vuur zich zeer snel door de gehele brandstapel verplaatst.

Gedurende een juiste verbranding vergast het hout sterk. Het gas verbrandt in een intens vuur met felle vlammen. Poreus zacht hout verbrandt sneller dan hardhout, omdat de gassen zich makkelijker vrij kunnen maken. Ook houtsoorten met veel hars verbranden sneller omdat het hars makkelijk vergast. Hardhout vergast minder snel vanwege haar grotere dichtheid, waardoor een langere verbrandingscyclus ontstaat. Per gewicht beschouwd, hebben zachthout en hardhout een vergelijkbare verwarmingswaarde.

Als de gasvormige elementen zijn verbrand, blijft er rood gloeiende houtskool over. Boven deze gloeiende kolen zijn in eerste instantie blauwe vlammetjes zichtbaar. Dit duidt erop dat er nog koolmonoxide aanwezig is. De verbranding van het houtskool is trager dan de verbranding tijdens de vlamfase, omdat houtskool de warmte langzamer geleidt dan het gas en omdat het houtskool een minder vluchtige reactie heeft met zuurstof dan het gas. Houtskool brandt bij temperaturen van 500 tot 1000 graden Celsius en straalt grote hoeveelheden warmte uit tijdens het verbranden.

Tijdens het verbranden van hout in een tegelkachel wordt de aanwezige energie niet voor 100% nuttig besteed. Een deel van de energie bijvoorbeeld is nodig om de trek in de schoorsteen in stand te houden en ook verdwijnt er wat energie in de massa van de schoorsteen en in de massa van het fundament. Bij tegelkachels ligt het nuttig rendement boven de 90%.

Verliezen tijdens de verbranding worden veroorzaakt als gassen zoals koolmonoxide en koolwaterstof en stoffen als teer en roet niet volledig verbranden. De noodzakelijke voorwaarden voor een efficiënte verbranding zijn een hoge temperatuur van 800 tot 900 graden Celcius en een grote luchttoevoer. Om verliezen tijdens het stoken van hout tot een minimum te beperken, dient de verbrandingskamer van de kachel correct ontworpen te zijn en moet er voldoende lucht toegevoerd worden. Zodra het hout en de gassen volledig zijn verbrand moet de geproduceerde energie in de kachel zijn opgeslagen. De temperatuur van het rookgas moet bij het verlaten van de schoorsteen nog zo'n 70 graden Celcius zijn.

Bij metalen kachels, houtgestookte cv-installaties en tegelkachels met een waterbak t.b.v. de centrale verwarming houdt men de luchttoevoer vaak bewust laag, zelfs tot bijna 0, om oververhitting van de kachel of de waterbak te voorkomen. In dat geval zal de zuurstof die chemisch aan het hout gebonden is, ca 43% van het hout is zuurstof, de verbranding in stand houden. De hierdoor ontstane gassen kunnen echter niet goed verbranden. De niet verbrande gassen zorgen voor een inefficiënt proces met veel verliezen, onnodige luchtvervuiling en vervuiling van het rookafvoerkanaal. Een teerachtige substantie, die zeer brandbaar is, zet zich af aan de binnenkant van de schoorsteen en zal deze uiteindelijk doen verstoppen.

>>>> Door:

Jos van Kampen

De auteur is kachelbouwer in Hongarije. Voor meer informatie over houtkachels lees hier verder.

Volgende week op Hongarije Vandaag deel 5, tevens het laatste deel, van deze serie De Tegelkachel.