Johanx2sson - Pelletskamin
Idé
El är dyrt och ved är dyrt. Det är kallt. Vi har en vedeldad kamininsats som värmer bra i spisen på nedervåningen och helt
öppen spis på övervåningen. Den öppna spisen ger ingen vidare värme att elda i och jag känner inte för att köpa
ännu en vedeldad kamin. Träpellets är billigare och enklare att få tag i än ved, men de brinner inte bra
i öppen spis utan mekanisk lufttillförsel. Det bästa vore en pelletskamininsats, men de är dyra. Men hur svårt kan det vara att bygga
en själv?
Uppdrag: bygg en pelletskamin av skrot som finns liggandes hemma!
Denna sida är en beskrivning av vad jag lärt mig och vad jag byggt.
Förutsättningar
Jag äger ingen svets eller verktyg för att bocka plåt och vill inte ha starkström bland värme och
hemmabankad plåt, så max 12-voltselektronik, och kaminen ska få plats i den öppna spisen.
Professionella kaminer är vanligen helautomatiska med tändning via elektriskt tändelement, temperaturreglering med termostat och styrning av matning
och förbränning med olika sensorer. Dessa kan sköta sig själv i flera dygn innan de behöver fyllas på och askas ur.
Min ambition sträcker sig till att kaminen brinner några timmar, tänds manuellt och att förbränningshastigheten styrs via ett reglage.
Sotning och uraskning får bli ett senare problem.
Princip
Kommersiella lösningar baseras vanligen på en skruv som matar pellets från ett förråd till brännarkoppen.
Matningen sker antingen överifrån eller underifrån brännarkoppen. En fläkt
förser elden med luft och en annan fläkt cirkulerar luft/värme runt kaminen till rummet.
Initialt test visar att det inte krävs så mycket luft för att pelletsen ska brinna bra. En datorfläkt räcker om luftströmmen
riktas rätt (underifrån). Pelletsen är däremot kinkiga ur matningssynpunkt. De "rinner" inte, utan staplar och packar sig lätt.
Lutningen på kanterna i förrådet måste vara minst 45 grader för att de ska falla av sig själv.
Gränsen för att de inte ska packa sig verkar gå vid ca sju cm, mindre öppning än så faller inte pelletsen igenom utan mekanisk förflyttning.
Utformning av förråd och matning är alltså utmaningen. Testade varianter av matning:
- självfall med kontrollerad lucka. Funkar inte. Pelletsen staplar sig i nästan lodräta "väggar".
- skovelhjul som doserar pelletsen. Blir komplicerat när pelletsnivån varierar.
- skruv (gammalt träborr 34 mm) i 35 mm rör. Funkar ett tag. Förr eller senare nyper det fast.
- skruv i vidare (ca 45 mm) rör. Funkar ett tag, men nyper fast.
- roterande trumma. Verkar funka, men svårt att få jämnt flöde.
- roterande spiral i pelletsförrådet. Funkar ett tag. Nyper fast.
- roterande spiral i tajt rör. Funkar så länge inflödet av pellets inte är för stort.
Slutsatsen är att antingen måste skruv/motor vara såpass kraftig att den kan krossa pellets som sätter
sig på tvären. Det orkar inte den lilla motor jag har till hands. Eller så måste flödet regleras i flera steg. Alternativet med roterande trumma med invändig spiral verkar ganska stabilt och lättdrivet också.
Förbrännnig och styrning
Hur snabbt pelletsen brinner upp beror på flera faktorer:
- lufttillförsel/fläkthastighet. Utan fläkt pyr de utan låga, vid full fläkt brinner de med svetsblå låga som smälter tunn plåt och lödningar.
- mängden pellets. Få pellets brinner långsamt, många tillsammans brinner snabbt med höga lågor
- värme i pelletsbrännaren. När brännaren varit i gång en stund blir förbränningen snabbare och lågorna följer varm metall. Vid uppstart måste fläkthastigheten vara låg, annars blåses elden ut,
Hastigheten på pelletsmatningen måste därför regleras efter förbränningshastigheten. Efter uppstart bör fläkthastigheten hållas konstant och pelletsmatningen styras efter den aktuella nivån
av pellets i brännaren. Några alternativ för styrning:
- mekaniskt bleck i brännaren som bryter strömmen till matningen när brännaren är full
- nivåkontroll via mätning med laseravståndsmätning via sensor/Arduino (mikrodator)
- flamsensor för kontroll om det finns låga
- temperatursensor vid brännaren
Prototyper
Version 1 - toppmatning med roterande trumma
Brännare av lodrätt rör med raster i botten och lufttillförsel underifrån och från sidorna. Pelletsmatning via självfall i rör från roterande trumma.
+ enkel konstruktion
+ hög intensitet, möjligt att få svetsliknande låga
- liten brännkopp med höga krav på matningsreglering.
- lågorna följer matningsröret upp i pelletsförrådet vid driftstemperatur. Inte så bra.
- för att få bra längd och fall på matningsröret skulle pelletsmatningen behöva placeras högt. Totalhöjden på lösningen överskrider då utrymmet i spisen.
Prototypen får anses som ett bra sätt att testa prinicpen, men en konstruktionsmässig återvändsgränd.
Video på brännaren i drift
Version 2 - matning i två steg
Brännare i horisontellt rör och matning i två steg: en roterande trumma i pelletsförrådet och en spiral som matar brännaren.
+ stabil matning
+ visst avstånd mellan brännkopp och pelletsförråd
+ askan blåser upp i elden. Lite oklart vart den tar vägen sen.
+ brännaren bygger inte så mycket på höjden och ser rätt ball ut.
- kräver avancerad styrning på primärmatningen. Trumman behöver gå i intervall för att inte överfylla matningen till brännaren.
- innefattar två motorer, en för förrådet och en för brännaren. Det har jag förvisso. Men bara en motorstyrning (PMW). Motorstyrningen
för primärmatnnigen skulle med fördel göras via Mosfet/Arduino, men jag har ingen lämplig transistor liggandes och det känns som att det snabbt
skulle bli ganska avancerat att få till sensorstyrning/intervall/PMW. Kollar på enklare lösning innan jag går vidare med det spåret.
Video på montering
Verion 3 - toppmatning med roterande trumma (längre än v.1)
Version 3.1
Pelletsmatning via horisontell trumma med invändig spiral till fallschakt. Brännkopp inuti kaminhus.
Version 3.2
Pelletsmatningskanalen måste vara hyfsat tät. Blir det drag slår lågorna förr eller senare annars bakvägen upp i pelletsmatningen och sprider dålig stämning.
Materialåtgång:
- Kaminhus, konservburk modell större (storköksburk för peperoni som jag hittade vid sopstationen)
- Trumma, metallflaska för olivolja
- Matningsspiral, grov stängseltråd
- Värmesköld och matningshus, sidoplåt till kasserad diskmaskin + konservburk
- Drev för utväxling, innanmäte från borrmaskin
- Fäste för matning, hyllkonsol samt stålprofiler från underrede till ett bord
- Fläkt, datorfläkt
- Motor inkl styrning
- Pelletsmagasin, spillbitar av MDF-skiva
Version 3.3
Med lucka och rökkanal blir draget jämnare och går åt rätt håll. Tyvärr sprack glaset i luckan, inte helt oväntat, efter en stunds eldning.
Måste skaffa värmetåligt glas. Tar emot lite för det går inte att tillverka själv, utan måste måttbeställas. Ska se om jag kan hitta nån kasserad ugnslucka på tippen, men det går egentligen inte att skära härdat glas.
Version 3.4
2024-01-01
Monterat lucka med värmetåligt glas och en bättre skorsten, samt värmesköld i aluminiumplåt runt kaminen. Nu brinner kaminen stabilt utan tendenser
till att lågorna slår upp i pelletsmatningen. Temperaturen under drift mätt vid skorstensstosen ligger på ca 300 grader. Mycket av varmluften går framåt
under skölden. Pelletsmatningen är inte varmare än att man kan lägga handen på den under drift och utsidan av skölden smälter inte elkablar. Pelletsmatningen fungerar stabilt också, även om matningshastigheten
behöver justeras då och då.
Kaminen fungerar ungefär som tänkt alltså.
Förbättringsidéer:
- automatik för styrning av pelletsmatning. Ev inkl sensorer. Kul Arduinoprojekt.
- varmluftskanaler. Ev inkl cirkulationsfläkt (har en kasserad 12 V dammsugare som skulle kunna bli donator)
- förbättrad växel. Borrmaskinsdreven låter en del och det blev inte nån jättebra precision i monteringen.
- pelletsmagasin i plåt med tät lucka.