Rocket mass heater

Rocket mass heaters zijn zeer uitzonderlijke houtkachels die zich kenmerken door een grote omvang, een zeer hoge efficiëntie en een uiterst schone verbranding. Maar wat de rocket mass heater werkelijk uniek maakt is de ingebouwde schoorsteen. De kachel zorgt zelf voor voldoende trek, waardoor een schoorsteen niet alleen overbodig wordt, maar ook vrijwel alle warmte onttrokken kan worden aan de rookgassen.

Een stalen kachel kan het nooit goed doen

De immens populaire stalen kachel lijkt een voor de hand liggende keus, maar bij nadere beschouwing presteert dit type lang niet zo goed als geclaimd wordt. Idealiter vindt verbranding plaats bij een zo hoog mogelijke temperatuur. Alleen bij temperaturen van boven de duizend graden wordt de brandstof goed verbrand. Een stalen kachel haalt vaak de 600 graden niet, met als gevolg een verbranding met veel rook en creosootvorming in het rookkanaal. Een rocket stove gaat over de 1100 graden heen gedurende het brandproces. Doe je dit met een stalen kachel, dan treedt oververhitting en schade op. Stoken met een maximale toevoer van zuurstof is dan ook geen optie. Toch claimen producenten van stalen kachels vaak spectaculaire rendementen, 75 procent is geen uitzondering. Dit is echter inclusief de hitte die ontsnapt via de schoorsteen, dus direct al een flink vertekend beeld. Daarnaast neemt het rendement van een stalen kachel schrikbarend af als de zuurstofaanvoer wordt verminderd. Helaas is dat vaak de enige manier om een stalen kachel te stoken, met als gevolg roetvorming, creosootaanslag, dioxines en andere giffen in de rookgassen en een houtverbruik dat in geen verhouding staat tot de opbrengst in warmte.

De rocket mass heater doet het beter

Waar het gaat om de zuurstofaanvoer valt er bij een rocket mass heater niets te regelen. Eenmaal op gang hoor je het vuur razen terwijl de brandstof bij zeer hoge temperaturen snel geconsumeerd wordt. De resulterende rookgassen bestaan vrijwel alleen uit reukloze CO2 en waterdamp en bij het verlaten van de woning is de temperatuur ervan gedaald tot ongeveer 40 graden Celsius. Van 1100 graden naar bijna kamertemperatuur geeft aan dat vrijwel alle warmte wordt geabsorbeerd in het traject tussen verbrandingskamer en uitlaat naar de buitenlucht.

Het principe

rocket mass heater

Impressie van een rocket mass heater met vermelding van de belangrijkste eigenschappen en aandachtspunten.

Zoals te zien is in bijgaande afbeelding wordt het hout verticaal in de opening geplaatst. Wat er vervolgens gebeurt is kenmerkend voor een rocket stove. Het ingebouwde rookkanaal (heat riser) zorgt voor een snel stijgende kolom van warme lucht. Net zoals bij een gewone schoorsteen ontstaat trek. Het vuur brandt dan ook horizontaal achterwaarts. Omdat de omgeving van de vuurhaard is geïsoleerd kan de temperatuur zeer hoog oplopen, zodat de verbranding schoon en efficiënt verloopt. Als de hete gassen de relatief smalle opening bovenaan de “heat riser” passeren treedt afkoeling op en dientengevolge een compressie van de gassen. Dat geeft nog een extra dosis trek.

Als de rookgassen eenmaal het vat hebben verlaten kun je er goeddeels mee doen wat je wilt. Uiteraard wil je zoveel mogelijk van de hitte uit de gassen halen en dat gaat het beste door ze te leiden door een lang kanaal. Gedurende de reis door een meterslange (zigzaggende) buis wordt de warmte onttrokken en opgeslagen in de omringende thermische massa.

Hoe zwaarder hoe beter

Een typische rocket stove kan gemakkelijk een ton wegen. Het genoemde traject om de hitte te kunnen onttrekken wordt gelegd in een massieve mantel van stenen en klei. Met beton zou het ook kunnen, maar gezien de ecologische bezwaren van dit materiaal wordt meestal gekozen voor andere oplossingen. Een mogelijkheid is leem of klei. Een materiaal dat ook heel geschikt blijkt te zijn is cob, een mengsel van klei, zand en stro dat minder gevoelig is voor krimp. Eventueel kunnen er grote keien opgenomen worden in de thermische massa. Of blokken urbaniet: stukken beton van gesloopte bouwwerken die zo een tweede leven krijgen.
Gedurende de relatief korte brandtijd (een uur tot enkele uren), wordt de massa van de kachel opgeladen met warmte die in de uren tot dagen erna langzaam weer afgestraald wordt.

Stralingswarmte versus convectie

De buitenkant van een conventionele, stalen kachel wordt uiteraard zeer heet. Het grote nadeel is dat dan stofschroei optreedt, met als gevolg een onprettige atmosfeer binnenshuis. Verschroeide stofdeeltjes gaan rondzweven als gevolg van de convectie die een stalen kachel veroorzaakt en dat heeft een zeer negatieve invloed op de luchtkwaliteit binnenshuis.

Convectie, het opstijgen en circuleren van warme lucht, moet dus vermeden worden. Rocket mass heaters stralen uren na het stoken hun warmte af via straling. Gedurende het stoken wordt het stalen vat erg heet en er zal , alleen het stalen vat zal een vrij sterke convectie veroorzaken. Rocket mass heaters worden meestal uitgevoerd met een stalen vat dat in het zicht blijft, terwijl de rest van de kachel wordt bedekt onder een dikke laag thermische  massa. Het lijkt wenselijk ook het vat af te dekken en zo een pure stralingskachel te creëren.

Een belangrijke pionier op het gebied van rocket mass heaters is Ianto Evans. Hij heeft een zeer informatief en praktisch boek geschreven: Rocket Mass Heaters: Superefficient Woodstoves YOU Can Build. Aan de hand van de informatie in dit boek is het bouwen van een rocket mass heater zonder meer mogelijk. Ook andere systemen worden beschreven.

Mogelijke nadelen

Een conventionele kachel kun je met de zuurstoftoevoer dicht soms de hele nacht laten smeulen zodat opnieuw aansteken de volgende dag niet nodig is. Aangezien je een rocket heater kort en hevig stookt, zal steeds opnieuw aansteken dus nodig zijn. Aan de andere kant heb je er buiten de branduren nog steeds warmte van, terwijl bijvullen niet nodig is.
Het vuur laat zich niet echt zien omdat het binnenwaarts brandt. Maar luisteren naar het geraas kan wel!

De kachels zijn behoorlijk omvangrijk. Veelal wordt het lange, horizontale kanaal ingebouwd in een bank en zo kun je een heerlijk warme zithoek creëren. Ook gebruik in de vorm van vloerverwarming is mogelijk.

Een ander nadeel zijn de mogelijke kinderziektes die kunnen optreden. Rocket heaters zijn nu eenmaal geen kant-en-klaar product. Het binnenwerk krijgt het zwaar te verduren en hoewel de kachel niet veel as produceert, kan verstopping optreden. Toch lijkt dit allemaal een kwestie van verstandig ontwerpen. Vermijd problemen door het toepassen van voldoende wanddikte, voldoende buisdiameter en toegang tot plaatsen waar mogelijk as-opeenhoping plaats vindt. Veel van de problemen die eigenaren melden zijn terug te voeren tot haastige bouwprojecten. Een goede voorbereiding en uitvoering is essentieel. Zo is het waarschijnlijk verstandig om de heat riser uit te voeren in vuurbeton, zodat probleemloos verhitten en afkoelen gedurende vele jaren gegarandeerd wordt.

3 Reacties

  1. Hans van der Sman

    Geachte lezer,
    Ik ga met plannen om een kleinere rocket stove te bouwen (gebruikte gastank-30cm x 100cm). Ik heb geen plaats om een warme bank van cob te plaatsen maar heb daarintegen 40m2 vloerverwarming, reeds geintalleerd. Om toch alle warmte uit het verbrandings process te halen plan ik om een 40m., 18mm. koper spiraal om de buitenkant van de heatriser te wikkelen. Door hier water door te pompen met een termostaat gestuurd pompje denk ik dan de vloerverwarming als accumulatoor te gebruiken.
    Ik verwacht niet dat ik de schoorsteen temp. hierbij tot 40C kan afkoelen maar kan misschien daar meer warmte onttrekken door de schoorsteenpijp ook van een koperen spiraal met uitwendige isolatie te voorzien. Acht u dit mogenlijk of is dit plan te ambitieus???

    Vriendelijke groeten
    Hans in DK.

    Reageren
    1. Patrick

      Hoi Hans, misschien een hele late reactie: ik zou nooit warmte onttrekken van de heatriser maar een warmtewisselaar maken in het uitlaattraject. De gassen in de heatriser moeten zo heet mogelijk worden voor de heetste en schoonste verbranding. Door water in een koperen leiding om de heatriser te plaatsen koelt de heatriser zodanig af dat het hele proses niet meer werkt.

      Inmiddels zal u hier wel achtergekomen zijn denk ik.

      Mvg Patrick Bastiaanse

      Reageren
  2. kees

    Ik lees dat de vertikale brander kanaal van de rocket kleiner moet zijn dan de inlaat en heatriser, weet iemand wat de verhouding is? bij mij is dat inlaat 15 x 15 cm en heatriser ook, maar kanaal is dan bij mij 15 x 12 cm omdat dit dan uitkomt met de maat stenen, daarnaast, welke maat stenen zou ik het best kunnen gebruiken, er zijn vele soorten en maten, in de bak naast mijn wonig liggen afval stenen van de werft van een huis, blauwige beton stenen, mooie wel,kan ik deze ook in het proces gebruiken? ik gebruik vuurstenen natuurlijk voor riser, vertikaal brander kanaal en feeder. stenen zijn gratis, ik mag ze van de conainer halen voor nieuw leven. Verder, mijn schoorsteen is 11 cm pijp, hoogte is 7 meter en dan boven nok van dak uit, de rocket is 15 cm, dat betekend een te kleine schoorsteen, om dit op te lossen ga ik schoorsteen ventilator bouwen, of digitaal systeem met een lambda sensor in kachel voor automatische regeling, maar dit is toekomstmuziek, de ventilator kan ik regelen waardoor ook aansteken zeer eenvoudig wordt, de ventilator bouw ik zelf om kosten te sparen, incl de radiale waaier, 300 watt motor, frequentie regeling.

    Mogelijk trek de schoorsteen zelf al voldoende, of met een trek gek er op, zo,n roterende haan achtige van vroeger, die zijn fantastisch en kan ik ook zelf maken, is eenvoudig.

    alvast bedankt.

    kees

    Reageren

Laat een reactie achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *