Ceramic stove

    Zimowa aura zmusza do wspomnień z okresu dzieciństwa, w które problem ogrzewania mieszkania stanowił najważniejszy problem egzystencji rodziny. W mieszkaniu były piece kaflowe w kuchni i pokojach,  które trzeba było  napalić rano aby było ciepło.  W piecu kuchennym paliła Mama, która zaczynała swoja prace z samego ranka.   Natomiast do moich obowiązków należało  napalić do południa  w piecu kaflowym, który ogrzewał  główny pokój  mieszkania. Piec rozpalany był drzewem na które nakładany był węgiel aby zapewnić wysoką  temperaturę paleniska, po czym gdy węgiel rozpalił się dobrze należało zamknąć   dopływ powietrza, poprzez drzwiczki pieca.  Tak napalony piec trzymał żar węglowy, co zapewniało rozgrzanie  pieca, który trzymał ciepło cały dzień aż do następnego ranka.

Wynalazek PL11437B1 Piec pokojowy z wewnętrznym obiegiem ogrzanego powietrza, Roman Dawidowski, 13.03.1930, dotyczy pieca pokojowego z wewnętrznym obiegiem ogrzanego powietrza i polega na tym, że wewnętrzne ściany działowe pieca, oddzielające komorę paleniskową od kanałów ogniowych, są wykonane w postaci podwójnych pustych wewnątrz ścianek, przez które przepływa naturalnym ciągiem z dołu do góry ogrzane powietrze po drodze zygzakowatej, dzięki temu, że wewnątrz tych pustych ścianek są umieszczone naprzemian wystające poziome przegrody, które zwiększają drogę obiegu powietrza podczas odbioru ciepła ze ścian działowych. Przedstawiona konstrukcja pieca charakteryzuje się szybszym ogrzanie pomieszczenia oraz znaczną oszczędnością  na opale.

Drugi patent PL9684B1 Ceramiczny kafel piecowy, Georg Herrman, z 22.11.1928, dotyczy ceramicznego kafla piecowego, składającego się z płyty i kadłuba, i polega na tym, że wystająca krawędź płyty przechodzi płaskim łukiem w część kadłubową kafla. Na rysunku wyjaśniony jest wynalazek na dwóch przykładach wykonania.

Fig. 1 i 2 wyobrażają postać wykonania kafla w widoku i w przekroju. A Fig. 3 przedstawia przekrój innej postaci wykonania. W przykładzie kafla według Fig. 1 i 2 wystające krawędzie płyt ukształtowane są tak, że zachodzą na siebie za pomocą okrągłych rowków i wpustów, natomiast w przykładzie według fig. 3 brzeg płyty wykrojony jest prostokątnie na dwóch stykających się krawędziach 4, obie zaś pozostałe krawędzie na stronie przednie] zaopatrzone są w odpowiedni prostokątny rowek 5 tak, iż krawędzie dwóch spojonych ze sobą kafli zachodzą na siebie jak zakładki.

Jako ciekawostkę wspominam  ostra zimę lat 50-tych podczas której zabrakło węgla wszędzie, nawet w szkole, która ogłosiła dodatkowe dwutygodniowe  ferie. Ojciec jako dobry gospodarz załatwił trociniak i kilka worków trocin. Trociniak stał w kuchni z rurą wylotowa włożona do paleniska pieca w kuchni,  a po rozpaleniu,  zapewniał ogrzewanie na cały dzień. W trakcie bezdymnego  palenia trocin rozgrzewał się do czerwoności dzięki czemu w całej kuchni panowało przyjemne ciepło. Zaleta trociniaka jest jego prosta konstrukcja przy dużej ilości dostarczanego ciepła oraz długi okres palenia, który zapewniał ogrzewanie podczas dużych mrozów. Jedynym mankamentem tego wynalazku był brud który towarzyszył czyszczeniu  z popiołu oraz  ponownemu napełnianiu trociniaka w kuchni. Zasada działania trociniaka jest tak prosta, że trudno było znaleźć dokładny opis takiej  konstrukcji, natomiast badania patentowe z tego zakresu potwierdzają  szerokie zastosowanie pieca spalających trociny we współczesnej technice grzewczej. Szkopuł jest tylko w dostępie do suchych trocin, które zapewniają pewne i  bezdymne działania takich urządzeń.

Ciekawą modyfikacja trociniaka przedstawia patent US178372 Improment In furnaces for burning sawdust, tank-bark. Frideric T. Kidder z 15.01.1876 roku.

Istota rozwiązania jest zastosowanie dodatkowych rur napowietrzających proces spalania trocin i elementów kory drzewnej, które rozmieszczone są wewnątrz obudowy pieca. Konstrukcje pieca ilustruje rysunek na którym Fig.1  przedstawia przekrój pieca, pokazujący sposób jego działania. Fig.2 jest kolejnym przekrojem, pokazującym sposób wykorzystania perforowanych rur;   i Fig. 3 przedstawia  rzut poziomy sekcji  pieca , który pokazującą układ dwóch rur napowietrzających.  Zgodnie z rysunkiem  A przedstawia kawałki drewna na dole pieca; B, trociny, kawałki kory lub inne podobne paliwo do spalenia; C, perforowane rury; D, kratkę wewnątrz otworu drzwiczek , drzwiczki E  i otwór regulacji ciągu pieca F.  Kratka D pełni funkcje zabezpieczenia przed wypadaniem  paliwa w przypadku otwarcia drzwiczek, oraz  zapewnia regulacje ciągu strumienia powietrza zasilającego piec. Element  G jest rurą dymną, a H jest otworem w górnej części pieca, przez który dostarczane jest paliwo.

     Kolejny kontakt z piecami ceramicznymi w wersji max zaliczyłem podczas służby wojskowej, która odbywała się w pruskich koszarach, na Rolnej,   wyposażonych w piece kaflowe w każdej sali żołnierskiej. Piece rozpalali dyżurni, którzy nie brali udziału w porannej gimnastyce po pobudce. Podobnie jak poprzednio piec rozpalany był drewnem, a następnie ładowany był węgiel, który musiał się dobrze  rozpalić aby można było go zamknąć na cały dzień, aż do następnego ranka. Wyglądem piec przypominał wersje przedstawiona na rysunkach, które wprawdzie pochodzą z XIX wieku (Przegląd Techniczny Nr.20  maj 1897r.) ale są na tyle czytelne, że dobrze wyjaśniają zasadę działania wspomnianego pieca. http://bcpw.bg.pw.edu.pl/Content/795/pt_1897_nr_20.pdf

Odpowiednikiem tego pieca jest konstrukcja opisana w patencie PL24602B1 Piec do ogrzewania wnętrzy domów, Mariana Plebańczyka z 27 .02.1937.

Piec w którym  spaliny  paleniska odprowadzane są pod popielnik przez poziome kanały, łączące dolne końce bocznych pionowych kanałów, charakteryzuje się  tym, że posiada cztery boczne pionowe kanały (b, d, e, g), z których każde dwa połączone są u dołu poziomym kanałem (c względnie f) i z których jeden dowolny (b) połączony jest, w górze otworem (12) ze środkowym kanałem (a), znajdującym się nad paleniskiem, a sąsiadujący z nim kanał pionowy (g) z kanałem wylotowym (14), przy czym pozostałe dwa kanały (d, e) połączone są w górze ze sobą otworem (13), znajdującym się w przedzielającej je ściance. Spaliny grzejne płyną środkowym kanałem a do góry przez otwór 12 w ściance 7, przechodzą do kanału b, którym płyną w dół, następnie przez poziomy kanał c przepływają do kanału d i wznoszą się tym kanałem w górę do otworu 13, przez który przedostają się do kanału e. Kanałem e przepływają w dół i przedostają1 się następnie przez dolny poziomy kanał / do kanału pionowego g , którym wznoszą się do kanału wylotowego 14.

Przechodząc do współczesnych konstrukcji urządzeń ogrzewczych należy podkreślić dużą liczbę patentów dotyczących pieców centralnego ogrzewania, które świadczą o  nowej erze rozwoju ciepłownictwa w Polsce.

Patent  PL220995B1 Palnik do dopalania gazu odlotowego ze spalania paliw stałych, Strzelczyk Marian, Data patentu 29.02.2016, dotyczy konstrukcji palnika zastosowanego w piecu opalanym paliwami stałymi takimi jak węgiel, miał węglowy  lub drewno.  Palnik według wynalazku jest przeznaczony do dopalania gazu odlotowego towarzyszącego  spalaniu paliw stałych, który montowany jest w we wnętrzu pieca. Przedmiot wynalazku pokazany został w przykładzie wykonania na załączonych rysunkach, na których poszczególne figury rysunku ilustrują: Fig. 1 -widok palnika z przodu, Fig. 2 – widok palnika z góry, Fig. 3 — widok perspektywiczny palnika, Fig. 4 – widok przesłony, Fig. 5 – przekrój pieca na paliwa stale, z zamontowanym palnikiem.  W palniku według wynalazku, gazy o wysokiej temperaturze z procesu spalania paliwa stałego w piecu wpływają przez otwory spalające gaz w dolnej, ukośnej ścianie do wnętrza korpusu palnika. Korpus palnika, w bezpośrednim sąsiedztwie paleniska jest nagrzany do wysokiej temperatury, przekraczającej temperaturę zapłonu gazów zwykle wypuszczanych w postaci dymu do atmosfery, a pochodzących z procesu spalania paliw stałych. Wpływ gorących gazów paleniskowych od dołu, przez otwory spalające gaz do wnętrza korpusu palnika, wywołuje we wnętrzu korpusu palnika przepływ konwekcyjny, który w górnej strefie palnika wytwarza podciśnienie. Podciśnienie w górnej strefie korpusu palnika powoduje zassanie gazów odlotowych do wnętrza palnika, przez górne otwory dopalające gaz. Takiej drodze wylotu gazów odlotowych ze spalania paliw stałych sprzyja dodatkowo przysłona, która odcina bezpośredni wlot tych gazów ze strefy paleniska, do komory wymiennika ciepła i przekierowuje dodatkowo przedmiotowe gazy odlotowe do otworów dopalających gaz w palniku. Rozwiązanie według wynalazku pozwoliło zwiększyć wydajność cieplną pieca oraz jednoczenie     zmniejszyć ilość szkodliwych składników w gazach odlotowych.

       Na rysunku Fig.5 pokazano przykład zastosowania palnika.  Przedstawiono tu schematyczny przekrój pieca centralnego ogrzewania. Tylną ścianę 7 pieca zazwyczaj stanowi płaszcz wodny. W górnej części pieca na tym rysunku pokazano górny, labiryntowy wymiennik ciepła i otwór zasypowy 9 oraz paliwo stale 10 na palenisku 11. Korpus 1 palnika według wynalazku jest tu zamocowany do wymienionej tylnej ściany 7 pieca. Korpus 1 palnika otworami 3,5 skierowany jest w stronę paleniska pieca. Dodatkowym elementem zwiększającym skuteczność palnika jest przysłona z blachy 12, która dzieli wnętrze pieca na strefę paleniska 11 oraz na strefę wymiennika ciepła 8. Przesłona 12 pokazano na rysunku Fig.5  oraz Fig.4. Przesłona 12 zawiera znany i nie pokazany na załączonym rysunku Fig.5 mechanizm regulacji przepływu gazów odlotowych do komory 8 wymiennika ciepła, dla regulacji szybkości odbioru tych gazów w przypadku emisji przekraczającej założone wartości. Mechanizm ten przedstawiono w postaci szczeliny 13  o  wielkości  możliwej do regulacji poprzez wysuwanie i wsuwanie przysłony 12. Wewnątrz komory 8 wymiennika ciepła znajdują się przewody wodne 14.

Kolejny patent PL226018B1  Sposób spalania biomasy w postaci odpadków drzewnych w piecu centralnego ogrzewania oraz piec do stosowania tego sposobu, Pliś Piotr, Data patentu: 30.06.2017 przedstawia  sposób spalania biomasy w postaci odpadków drzewnych w piecu centralnego ogrzewania do użytku domowego z systemem górnego wyciągu kominowego do spalania paliwa węglowego i/lub z odpadków drzewnych oraz piec do stosowania tego sposobu. Nowość konstrukcji    pieca  centralnego ogrzewania do spalania biomasy  polega na tym, że  jest wyposażony w komorę wysokotemperaturową do zasadniczego spalania gazu drzewnego zgazowanego z paliwa w komorze rusztowej, umieszczoną nad rusztem z regulowanym wlotem dolnym powietrza, w górnej części komory umieszczonej nad komorą rusztową paleniskowej i na drodze przepływu spalin z komory paleniskowej do wymiennika piecowego, a ponadto piec z drzwiczkami położonymi na wysokości górnego obszaru komory paleniskowej jest wyposażony w dopalacz, położony na drodze przepływu strumienia spalin z komory wysokotemperaturowej do wlotu wymiennika piecowego, do dopalania niedopalonych resztek gazu drzewnego, przy czym górny obszar komory paleniskowej, wnętrze komory wysokotemperaturowej i wnętrze dopalacza są połączone przelotowo odpowiednio dla pierwszego, drugiego i trzeciego strumienia powietrza z wlotami powietrza z atmosfery.  Rozwiązania według wynalazku są bliżej wyjaśnione w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig.1 przedstawia piec w przekroju pionowym, Fig.2 – ten sam piec w widoku z boku, Fig.3 – drzwiczki pieca z zamontowaną komorą wysokotemperaturową w widoku z przodu z zaznaczonym linią przerywaną zarysem komory wysokotempera-turowej oraz widocznymi jej pierwszymi otworami przelotowymi i drugimi otworami przelotowymi umieszczonymi za otworami wlotowymi drzwiczek, Fig.4 – te same drzwiczki pieca z zamontowaną komorą wysokotemperaturową w widoku z góry, Fig.5 – przystawkę piecową zawierającą zamontowaną na drzwiczkach pieca komorę wysokotemperaturową oraz dopalacz i osłonę  górną komory  paleniskowej  w przekroju wzdłuż  linii A–A pokazanej na Fig. 3, Fig.6 – dopalacz w widoku z przodu, zaś Fig.7 – ten sam dopalacz w widoku z góry.

Piec do spalania biomasy w postaci odpadków drzewnych w piecu centralnego ogrzewania do użytku domowego, z systemem górnego wyciągu kominowego przewidzianym do spalania paliwa węglowego i/lub z odpadków drzewnych, przy czym piec jest wyposażony w górnej części w wymiennik piecowy do połączenia z instalacją centralnego ogrzewania i wylot kominowy położony na drodze przepływu spalin za wymiennikiem piecowym, a ponadto piec jest wyposażony w komorę rusztową umieszczoną w dolnej części pieca bezpośrednio nad rusztem i przechodzącą w swej górnej części w komorę paleniskową umieszczoną pod wymiennikiem piecowym, drzwiczki pieca do zasypu paliwa na ruszt oraz położony poniżej rusztu wlot dolny z regulowanym dopływem powietrza, charakteryzuje się tym, że jest wyposażony w komorę wysokotemperaturową (7), umieszczoną nad rusztem (6)  z regulowanym wlotem dolnym (18) powietrza,  w górnej części komory paleniskowej (8) umieszczonej nad komorą rusztową (5)  na drodze przepływu spalin z komory paleniskowej (8) do wymiennika piecowego (10), a ponadto piec (2) z drzwiczkami (12) położonymi na wysokości górnego obszaru komory paleniskowej (8) jest wyposażony w dopalacz (9), położony na drodze przepływu strumienia spalin z komory wysokotemperaturowej (7) do wlotu wymiennika piecowego (10), przy czym górny obszar komory paleniskowej (8), wnętrze komory wysoko-temperaturowej (7) i wnętrze dopalacza (9) są połączone przelotowo odpowiednio dla pierwszego, drugiego i trzeciego strumienia powietrza (24, 25 i 26) z wlotami powietrza z atmosfery. Dodatkowo pomiędzy górnym obszarem komory paleniskowej (8) pieca (2) a wymiennikiem piecowym (10) jest zamocowana osłona górna (4) stanowiąca izolację cieplną.

Wnioski

       Technika rozwija się w błys­kawicznym tempie i wszys­tkie urządzenia są stale­ udoskonalane, aby były wygodniejsze, bezpieczniejsze i przyjazne dla środowiska.  Mimo to wiele osób wspomina dawne czasy dzieciństwa aby oderwać się chociaż na chwile od  skomputeryzowanego świata. Stąd zapewne bierze się zainteresowanie piecami kaflowymi i sentyment do nich. Wprawdzie dziś buduje się kominki przede wszystkim dla dekoracji, ale nawet epizodyczne rozpalenie kominka zapewnia efekt cieplny zbliżony do wspomnień z okresu pieca kaflowego,  do którego można było się przytulić w zimowe wieczory. Sprawność pieców kaflowych wynosi od 30 do 60%, ale tę najwyższą mogą osiągać jedynie te bardzo fachowo i starannie wykonane. Bardzo ważna jest zdolność pieca do akumulacji ciepła – im jest większa, tym dłużej piec pozostaje gorący po wypaleniu się paliwa. Dobry piec oddaje ciepło nawet przez kilka­naście godzin od rozpalenia w nim. Zdolność akumulacyjna zwiększa się wraz ze wzrostem masy i powierzchni, z którą stykają się gorące spaliny. Nie można ich zwiększać ponad pewną granicę, bo doprowadziłoby to do zbytniego wychłodzenia spalin i zaniku ciągu kominowego. To z kolei spowodowałoby zmniejszenie dopływu powietrza do paleniska i trudności z paleniem. Temperatura gazu w kominie powinna się utrzymywać na poziomie 120-180°C. Wielkość kanałów wewnątrz pieca musi być tak dobrana, aby prędkość przepływu gazów spalinowych wynosiła od 1,5 do 2 m/s. Wówczas ciepło jest efektywnie przekazywane ścianom pieca przy zachowaniu niewielkich oporów przepływu. Opory te rosną proporcjonalnie do kwadratu prędkości, zatem dwukrotne zwiększenie prędkości powoduje ich czterokrotny wzrost. Gdy są zbyt duże, siła ciągu kominowego nie wystarcza do ich pokonania i wtedy dochodzi do zakłócenia procesu spalania oraz zadymienia pomieszczenia. Ale nie ma róży bez kolców ponieważ awaria pieca lub jego nieprawidłowa eksploatacja  grozi powstaniem czadu czyli tlenek węgla, który  powstaje w wyniku niepełnego spalania węgla. Ma to miejsce, gdy do paleniska nie dopływa odpowiednia ilość powietrza, i może się zdarzyć na przykład w wyniku osłabienia ciągu kominowego, chociażby z powodu niekorzystnego kierunku wiatru albo zanieczyszczenia kanału dymowego sadzą. Dlatego logiczne wydaje się rozpalanie pieca kaflowego z rana aby zakończyć proces palenia węgla pod pełna kontrolą użytkownika, aby wyeliminować ryzyko zaczadzenia śpiących domowników w porze nocnej. Z tego krótkiego podsumowania wynika wniosek, że era pieców kaflowych  wymagała znacznych kwalifikacji i doświadczenia  od zdunów, którzy byli i są  traktowani jako artyści tym bardziej, że wraz z rozwojem budownictwa i zamożności  społeczeństwa odżywa moda na ozdobne piece kaflowe  i kominki.

Ponieważ w młodości byłem świadkiem budowy  kilku   pokojowych pieców  kaflowych z szacunkiem wspominam rozmowy  ze Panem  Zdunem, który generalnie narzekał podczas stawiania  każdego pieca  na jakość dostarczanej gliny, która według niego w decydujący sposób decydowała o trwałości i niezawodności budowanego pieca. Mój krótki artykuł dedykuje również Dziadkowi, który w okresie miedzy wojennym był Mistrzem zduńskim na Kresach RP,  a ponadto  walczył   w wojnie polsko-bolszewickiej w 1920 roku, podczas której został ranny,  co zostało docenione przez ówczesne władze RP w postaci koncesji handlowej nadawanej zasłużonym żołnierzom. Mam nadzieje, że ze zrozumieniem potraktuje ten skromny wpis wnuka, któremu nie dane było poznać Dziadka,  a ma jego zduńskie geny,  które przekazał następnym pokoleniom Polan.

PS.  Wracając do sprawy  trociniaka należy podkreślić, że trociny będą się palić prawidłowo tylko w specjalnie skonstruowanym piecu trocinowym, który jest bardzo prosty do wykonania i praktycznie nic nie kosztuje. Paliwo zawsze zapala się tylko jedną zapałką w takiej jednostce i może być utrzymywane w ogniu przez długie okresy – sześć, osiem, a nawet dwanaście godzin w razie potrzeby – absolutnie bez dymu, bez dmuchania ani wachlowania i bez konieczności doładowywania w procesie kilkugodzinnego palenia. Po zapaleniu taki piec pali się, aż całe zużyte paliwo zostanie zużyte. Następnie można go ponownie naładować i zapalić. Takie urządzenie jest idealne tam, gdzie wymagane jest stałe ogrzewanie przez wiele godzin, bez poświęcania uwagi, lub w celu utrzymania przytulnej i ciepłej atmosfery w zimową noc. Z dostępnych informacji w Internecie najprostszy trociniak można zrobić z dużego pojemnika po  farbie lub innego płynu. który należy najpierw wypalić z pozostałości po farbie.  W tym celu należy wyciąć otwory 2 calowy na środku dna oraz w pokrywie pojemnika. Pojemnik należy ustawić na trzech podporach 5-10cm nad ziemią lub dorobić  stałe nóżki. Do naładowania pojemnika potrzebny jest kołek o średnicy 2 cali który wkładamy do dolnego otworu  pojemnika a następnie wsypujemy i ubijamy suche  trociny wokół niego. Po załadowaniu i ubiciu trocin wyciągamy  ostrożnie kołem,  którego zadaniem jest uformowanie pionowego kanału ogniowego w pojemniku z trocinami. Teraz należy  tylko  rozpalić trociniak z pomocą papieru lub suchego drewna  pod wlotem do pojemnika z trocinami. Piec można przykryć pokrywką  z otworek, który można połączyć z rura spalinową doprowadzona do przewodów kominowych. Suche trociny spala się bezdymnie – czasami nawet z niebieskim płomieniem, ale w  przypadku braku szczelnej rury odprowadzającej spaliny do komina wymagana jest dobra wentylacja pomieszczenia. Jako potwierdzenie skuteczności grzewczych trociniaka należy odnotować szereg ofert handlowych na tego typu urządzenie w zakresie cen od 130 do 250 zł np. na ALLEGRO.

Sposób budowy we własnym zakresie trociniaka przedstawia materiał filmowy:  Sawdust Stove Build For Leftovers From The Sawmill    https://www.youtube.com/watch?v=jpPMrUM0eTU