Automatisch vullen van een pellet gestookte CV ketel
Onze stookolieketel was stilaan aan vervanging toe en ik diende dus naar een nieuwe verwarmingsbron op zoek te gaan.
De wetgeving laat niet toe dat ik nog een nieuwe CV ketel op stookolie zou installeren en eentje op gas is, hoewel de aanschaf van zo een ketel relatief weinig kost, is het risico op schommelingen in de prijs van aardgas tegenwoordig erg groot geworden. Met dank aan de Russen.
Gas is trouwens ook een fossiele brandstof en men tracht het gebruik ervan om je te verwarmen te ontmoedigen. Erg veel schiet er dan niet meer over.
Mocht ik in een nieuwe goed geïsoleerde woning wonen, dan zou ik vrijwel zeker overschakelen naar een warmtepomp. Echter, de watertemperatuur die ik nodig heb (rond de 50°C) is quasi niet te verwezenlijken met een warmtepomp en ik zou me daardoor blauw betalen aan elektriciteit.
Bij het afschuimen van het internet kwam ik op de website van Stroomop terecht en hun idee sprak me wel aan.
Stroomop promoot het gebruik van houtpellets voor de CV ketel. Op het eerste zicht denk je dan dat hout in de fik steken toch niet zo gunstig is voor het milieu, maar wanneer je alles wat nader bestudeert dan kom je erachter dat het in grote mate wel steek houdt wat Stroomop beweert.
Houtpellets worden gemaakt van hout dat bij ons groeit. Voor de bevoorrading van de ruwe grondstof zijn we dus niet meer afhankelijk van het buitenland en dat leek me wel een leuk alternatief. En dat hout dat men rooit om er pellets van te maken plant men daarna weer aan, zodat de voorraad op peil blijft.
Ook de CO2 uitstoot bij verbranding is bijna neutraal, want de planten die gebruikt worden om er pellets van te maken nemen tijdens het groeien CO2 op uit de lucht en het is die CO2 die bij verbranding weer vrijkomt. Dezelfde hoeveelheid als er vrij zou komen wanneer de bedoelde planten zouden afsterven en decomposteren. Dat geeft dus een evenwicht (min of meer). Meer hierover kan je hier lezen.
Alleen de uitstoot van fijne stofdeeltjes komt er nog bij te zien, maar men beweert dat de hoeveelheid stofdeeltjes erg beperkt is.
Even vergelijken:
| Type |
Emissie (PM2,5) in μg/m3 |
| open haard | 850 |
| houtkachel ouder type |
810 |
|
houtkachel modern (na 2000) |
240 |
| pelletkachel | 76 |
|
houtketel automatisch |
66 |
| Pelletketel klasse 5 | 20 |
Meer info is hier te vinden.
En vanzelfsprekend heb ik nu een pelletketel klasse 5.
Zo een pelletketel is een tamelijk prijzige investering en ik heb dus uitgekeken naar manieren om deze investering zo beperkt mogelijk te houden en tegelijk toch niet aan kwaliteit in te boeten. Het resultaat is een pelletketel van Stroomop van het merk Blueburn, type Easypell.
Nadeel aan deze ketel is dat er geen automatische pellettoevoer bij te verkrijgen is. Ik waag me er toch maar aan.
Nu heb ik hoegenaamd geen ervaring in het manipuleren van houtpellets en heb dus weinig weet van de eigenaardigheden waar men moet op letten. Maar na wat studiewerk heb ik hier toch wat meer inzicht in gekregen.
Een cruciaal punt waar op gelet moet worden bij het manipuleren van houtpellets is de brandveiligheid. Wanneer pellets in beweging gezet worden, door een vijzel of door aanzuiging, dan komen hierbij stofdeeltjes vrij. Het is van belang om de concentratie van die stofdeeltjes per m³ zo laag mogelijk te houden en als dat niet gegarandeerd is, om er voor te zorgen dat elke mogelijke bron van vonkverwekking uitgeschakeld is. Dit behelst dus ook statische elektriciteit, wat maakt dat alles zorgvuldig geaard dient te worden om het opbouwen van statische elektriciteit te voorkomen. De spanning van statische elektriciteit kan gemakkelijk oplopen tot 3000 volt, meer dan voldoende dus om vonken te kunnen genereren.
Die brandbaarheid van de stofdeeltjes is vergelijkbaar met wat er in graansilos gebeurt als daar graan overgepompt wordt. Het minste vonkje kan, als de stofconcentratie hoog genoeg is, voor een explosie zorgen en dat willen we toch wel vermijden. Gelukkig is dit, mits het in acht nemen van enkele basisregels, niet zo moeilijk te verwezenlijken.
Een ander punt van aandacht is dat de voeding van de pellets naar de brandplaat van de ketel middels een vijzel gebeurt.
Die vijzel op zich vormt geen luchtdichte afdichting tussen de pelletvoorraad in de ketel en de brandplaat. Het is dus nodig om ervoor te zorgen dat er nooit een onderdruk kan ontstaan in de pelletvoorraad van de ketel, want dan zou de vlam van de brandschaal terug gezogen kunnen worden naar de pelletvoorraad. En dat is niet zo aangenaam, want dat gedeelte is er niet op voorzien om brandende pellets te bevatten.
Er zijn pelletketels die met een "open deksel" kunnen werken. Dit wil zeggen dat het deksel van de pelletvoorraad in de ketel tijdens de normale werking kan en mag openstaan. Dat soort ketels heeft kennelijk een beveiliging die belet dat de brandhaard zich zou verplaatsen van de brandplaat naar de voorraad. Het is me niet duidelijk hoe dit precies werkt, maar ik meen te weten dat dit te maken heeft met een gecompartmenteerde roterende klep die tussen de voorraad en de vijzel naar de brandplaat gemonteerd is. Dat houdt in dat er bij iedere rotatie van die klep een beperkte hoeveelheid pellets naar de vijzel gevoerd wordt en dat die klep maakt dat er steeds een luchtdichte afdichting bestaat tussen de vijzel en de voorraad.
Mijn ketel werkt dus niet volgens dat principe.
Wat op mijn ketel gemonteerd staat is een klep die de pelletvoorraad afdicht tussen de voorraad en de vijzel naar de brandplaat wanneer het vuldeksel geopend wordt en bij het weer sluiten van het vuldeksel weer geopend wordt. Dit systeem is kennelijk iets gevoeliger voor mogelijke onderdruk of tocht in de pelletvoorraad, want wanneer de ketel normaal werkt dan is er geen luchtdichte afsluiting meer tussen vijzel en voorraad. Als er tijdens de normale werking dus door tocht een onderdruk zou kunnen ontstaan in de pelletvoorraad dan zou de vlam via de vijzel van de brandplaat naar de voorraad kunnen getrokken worden. Het vuldeksel op mijn ketel is dus luchtdicht afgesloten tijdens de werking van de ketel om te beletten dat er een luchtcirculatie zou optreden tussen de brandplaat en de pelletvoorraad in de ketel. Er is dan dus ook geen tocht (luchtcirculatie) mogelijk tussen de brandplaat en de pelletvoorraad.
Bij het automatiseren van de pelletvulling dien ik hier dus terdege rekening mee te houden.
Voornaamste punt hier te onthouden is dat er geen luchtcirculatie mag ontstaan vanaf de brandplaat via de vijzel naar de pelletvoorraad in de ketel.
Nu had ik ervoor gekozen om een pelletsilo te installeren nabij de ketel en de pellets vanuit die silo via een zuiginstallatie naar de pelletvoorraad van de ketel te transporteren. Achteraf gezien wellicht niet de meest ideale oplossing want je zou datzelfde ook kunnen bereiken door gebruik te maken van een vijzel tussen de silo en de ketelvoorraad. Alle materiaal was echter reeds gekocht en berouw komt na de zonde, dus moet ik zien dat ik dit pelletransport veilig kan doen verlopen, zonder onderdruk te creëren in de pelletvoorraad van de ketel. En dat kan, maar het is wat gecompliceerder.
Om te beginnen heb ik een aantal componenten die ik nodig ga hebben eerst uitvoerig en langdurig getest op hun bruikbaarheid. Dit begint bij sondes die het niveau van de pellets in de voorraad van de ketel kunnen meten, wetende dat er nogal wat stof neerslag is in die voorraad. De sondes dienen dus ongevoelig te zijn voor stof, maar toch moeten ze het niveau van de pellets kunnen detecteren.
Na wat zoekwerk ben ik erachter gekomen dat regelbare capacitieve sondes mijn beste optie zouden zijn. Het probleem dat zich hierbij stelt is dat zulke sondes van Europese leveranviers ongeveer tien keer meer kosten dan deze welke geleverd worden door Chinese leveranciers. We kopen dus Chinees en dat is dan een reden te meer om die dingen eerst uitvoerig te testen. Amazon biedt een uitebreid assortiment van dit soort sondes aan.
Vooreerst moeten ze minstens IP65 afgedicht zijn om te voorkomen dat eventuele vonkvorming in de sonde zelf aanleiding zou kunnen geven tot een brandje in de pelletvoorraad.
Voorts dienen ze te werken op laagspanning en ik heb er voor gekozen om ze te laten werken op 12 VDC. Gelijkstroom vermindert de kans op vonkvorming en met een spanning van 12 volt is dit risico zelfs verwaarloosbaar (hoe hoger de spanning -voltage dus- hoe groter de kans op vonkvorming).
Het meetbereik van de sondes kan ingesteld worden door een klein schroefje aan de achterzijde van de sonde. Dit gedeelte bevindt zich buiten de ketelvoorraad, dus zelfs mocht daar iets misgaan dan is het risico op brand uiterst klein. Ik stel die sondes in op een meetbereik van 1 tot 10 mm. Ik stel die in op 10mm zodat het stof dat zich dan vlak bij of op de sonde zou opstapelen gewoonweg niet gemeten wordt, maar pellets die zich opstapelen voor de sonde worden wel gedetecteerd.
Die opstelling heeft zo een paar maanden gedraaid en blijkt goed te werken. Ik detecteer pellets wel en stof niet.
Ik heb ook een sonde getest in een plastic behuizing en die had daar geen last van. Nadeel van deze sonde was dat de bevestiging op een andere manier gebeurt (geen buitenschroefdraad op het lichaam) en dat dit niet mijn voorkeur wegdraagt. Maar het meetbereik van deze sonde was 20 mm, wat eigenlijk gunstiger was. De metalen sonde van 10 mm werkt echter ook naar behoren.
De volgende stap is dan om het aanzuiggedeelte zodanig te positioneren dat de aangezogen pellets via de zwaartekracht in de pelletvoorraad van de ketel gaat vallen. Dit bleek een tikje gecompliceerder te zijn dan wat ik me in eerste instantie had voorgesteld.
Vooreerst is er een buis die van de zuiginstallatie naar de pelletvoorraad in de ketel loopt. Die buis kan zich gedragen als een schouw en dus tocht creëren waardoor er een onderdruk zou kunnen ontstaan in de pelletvoorraad van de ketel. Ik heb dus een ventiel (klep) geïnstalleerd op het vaste gedeelte van het deksel van de pelletvoorraad in de ketel. Die klep sluit hermetisch af, dus wanneer die dicht is is er geen luchtcirculatie mogelijk tussen de ketel voorraad en de buis naar het zuigsysteem.
Omdat ik ook hier weer onverkend gebied betreed heb ik de klep eerst moeten testen of, wanneer ze geopend is, wel degelijk pellets doorlaat. Er mogen ook geen pellets blijven liggen op de flap in de klep die de dichting verzorgt. Na enkele testen leek me dit voldoende bewezen. De pellets gaan vlot door de klep. Mijn testopstelling was een trechter die naar een PVC buis ging die verbonden was met de klep. Dat ging heel vlot, maar ik kan en mag geen PVC buis gebruiken in de uiteindelijke opstelling. Na wat zoekwerk ben ik terechtgekomen bij een fabrikant van anti-statische flexibele PUR slangen. Precies wat ik zocht. Enig nadeel is dat de slan vanbinnen geribbeld is en dat ik ze dus wat moet uitrekken om de ribbels zo veel mogelijk uit te vlakken. Maar ook dit was mogelijk en de pellets gaan er relatief vlot doorheen.
Deze slang (diameter 80mm) heeft een RVS draad ingewerkt, die tegelijk de stevigheid van de slang uitmaakt en als aarding kan gebruikt worden. Die RVS draad is dus door mij geaard aan beide uiteinden van de slang.
Dit toestel is bedoeld om rechtstreeks op het vuldeksel van de ketel gemonteerd te worden. Maar dan is het risico op het creëren van een onderdruk in de ketel wat te groot en komt daarbij dat ik dan een verregaande aanpassing van het keteldeksel dien te doen en dat wil ik vermijden. Het ding staat nu dus een goede meter hoger dan het keteldeksel, met als grootste voordeel dat ik de verbinding tussen de zuiginstallatie en de ketelvoorraad kan afsluiten zodat hier geen tocht kan optreden.
Ik diende dus de werking van deze zuiginstallatie te doorgronden alvorens verder te kunnen.
Op de uitlaat van de zuiginstallatie zit een klep die door de zwaartekracht dicht klapt. Op die klep zit een tegengewicht waardoor de klep slechts heel weinig nodig heeft om opengedrukt te worden door het gewicht van de pellets. Op die uitlaat zit een rubberen dichting wat maakt dat wanneer de zuigmotor aanslaat de klep tegen de rubberen dichting gezogen wordt en er dus uiterst weinig (bijna nul) onderdruk in de buis naar beneden gecreëerd wordt. Uiterst weinig, maar toch een heel klein beetje. Dat vraagt voor een oplossing.
De klep die ik op de ketelvoorraad gemonteerd heb moet volledig openstaan alvorens de zuiginstallatie mag werken. Dit omdat anders de pellets op de flap van de gesloten klep kunnen vallen en dan wordt het onzeker of die flap daarna nog kan geopend worden (kan wel -getest- maar lijkt me niet verstandig).
Een en ander maakt dat er nu de mogelijkheid bestaat dat de zuiginstallatie een onderdruk maakt in de ketelvoorraad. Niet aangewezen. Absoluut te vermijden zelfs want dat zou het basisprincipe voor de veilige operatie van de ketel schenden.
De fabrikant van de zuiginstallatie is zich er ook van bewust dat er nooit een onderdruk in de pelletvoorraad van de ketel mag optreden. Zij maken het dan ook een verplichting om een opening in de zijwand van de voorraadhopper een rechthoekige opening te maken van ongeveer 5 op 10 cm. Deze opening mag nooit afgesloten worden.
Werkt dus niet voor mij, want dan is de ketelvoorraad niet meer luchtdicht. Een oplossing dringt zich op.
Tweede klep dan maar, identiek aan de eerste, gemonteerd op de ketelvoorraad opslagkamer. Alvorens het vullen via de zuiginstallatie aanvangt dienen deze kleppen alletwee volledig open te staan (openen / sluiten duurt telkens 150 sec). Door de ene klep vallen de pellets in de voorraadkamer en door de andere klep kan er lucht in de voorraadkamer binnenkomen wat belet dat er een onderdruk zou kunnen ontstaan wanneer de zuiginatsllatie in werking treedt. Ook deze tweede klep is hermetisch afgesloten wanneer ze dicht is. Wanneer dus beide kleppen gesloten zijn is voldaan aan de luctdichte afsluiting van de voorraadhopper.
Beide kleppen hebben een terugmelding die aangeeft of de klep open dan wel gesloten is. Bij normale werking van de ketel dienen beide kleppen dus gesloten te zijn.
Nadat de zuigmotor gestart is duurt het maximum 25 sec alvorens de hopper van de zuiginstallatie gevuld is. Dan moet het zuigen stoppen.
Eenmaal de zuigmotor gestopt is wordt de uitlaatklep niet meet aan de zuiger uitgang gezogen en valt dze door het gewicht van de pellets erop open. De aangezogen voorraad pellets valt dan in de voorraadhopper van de ketel.
Er is een inductieve sonde gemonteerd op het mechanisme van de klep aan de uitgang van de zuiginstallatie. Wanneer de klep dicht is komt er een signaal binnen en wanneer deze geopend is valt het signaal weg. Op die manier weet ik wanneer de hopper van de zuiginstallatie leeg is, want dan komt het signaal van de klep terug binnen. Zolang deze klep open is mag de zuiginstallatie niet zuigen.
Het vullen van de hopper van de Vacupellet gaat door tot het hoog niveau in de hopper van de ketel is bereikt, of tot er vier vulcycli afgewerkt werden. Daarna wacht alles weer op het signaal laag niveau van de hopper van de ketel en begint het vullen opnieuw.
Bij zowel het hoogniveau in de hopper van de ketel als het volledig afwerken van 4 vulcycli is er nog voldoende reserve in de ketel zodat deze niet overvuld geraakt en met de bijgevulde voorraad, die ongeveer 30 kg bedraagt, kan de ketel weer een tijd verder.
OVERZICHT VOLGENDE