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화목난로 리모델링 방법과 원리

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화목난로 개량방법과 이론
Improvemnet method and theory of wood stove

Published in: Environment

화목난로 리모델링 방법과 원리

  1. 1. 연소이론과 고효율화목난 로 제작 방법과 원리 전환기술사회적협동조합 김성원
  2. 2. 화목 연소 이론 기초
  3. 3. 나무의 구성 나무 속의 탄소화 함께 산소 , 질소 , 수소 . 즉 나무 속에 포함된 공기도 함께 탄다 .
  4. 4. 나무연소 열작용 공기 복사열 주변으로 복사열 불꽃 꼭지 뜨거운 연소가 스 주변으로 대류열 휘발성 나무가스 재 장작 숯 연기
  5. 5. 나무연소 과정 나무 연 료 공기 밑불 열 휘발성 물질 ( 나무가스 / 나무 기 름 ) 복사열 전도열 숯 ( 고정탄 소 ) 연소활성화 공기 공기 불꽃연소 연소 가스 연소 가스 열 불빛 적외 선 열복 사 대류열 전도열 복사열
  6. 6. 나 무 연 소 불 꽃 높 이 와 온 도 숯 가스 / 기름 분해 이산화탄소와 타르 발생 나무기름 증기 / 나무가스 분출 그을음이 분해되며 밝은 나무가스 분출 가스 , 그을음 , 타르 연 소 시작 연소 생성물 불꽃 속에 공기 확산 400 o C 400 o C 600 o C 1000 o C 1500 o C
  7. 7. 연소효율을 높이는 방법 ( 어떻게 고온 완전연소시킬 것인 가 ?)
  8. 8. 12/4/11
  9. 9. 집을 따뜻하게 하는 것일까 ? 지구를 뜨겁게 만드는 것일 까 ?
  10. 10. 저효율 화목난로와 고효율 화목난로의 비교 - 저효율난로의 열손실은 평균 75% 를 넘는다 .
  11. 11. 방법 1 : 화실은 좁고 (40cm 이하 ), 높게 (70cm 이상 ), 그리고 , 얕게 (45cm 이하 ) 만들어라 . 고온의 불꽃이 충분히 치솟을 수 있도록 화실을 높게 만든다 . • 화실이 낮으면 연기가 불을 눌러 고온연소를 방해한다 . • 화실이 낮을 경우 화실 상부 중앙에 수직 열기상승관을 둔다 . • 화실이 좁은 것이 넓은 것보다 고온연소에 유리하다 . • 화실이 깊으면 화실 맨 안쪽에 공기희박으로 불완전연소한다 . • 이때는 안쪽 끝까지 공기를 보낼 수 있는 별도의 구조를 만들어준다 .
  12. 12. 방법 2 : 화실 라이너 (Liner) 로 감싸라 . 내화토판이나 내화벽돌 , 두꺼운 철판으로 화실 안쪽을 한겹 더 감싼다 . 화실 라이너는 열을 저장해서 ( 축열 ) 화실 내의 급격한 열손실을 막고 ( 단열 ), 열반사를 통해 연소를 돕고 , 초고온에 의한 화실벽의 산화부식을 방지한다 .
  13. 13. 방법 3 : 화구문 , 재서랍문의 기밀성을 강화하라 . 일반적인 화목난로의 경우 나무 연소에 필요한 공기량의 2.5 배 이상 과도한 공기가 화실로 유입되어 되려 화실 온도를 낮추는 역효과가 있다 . 화구문 , 재서랍 등에 압착 또는 세라믹로프 등을 이용하여 기밀을 유지하 라 . 화실에 들어가는 공기조절은 미세조절이 가능한 공기조절구를 둔다 .
  14. 14. 방법 4 : 장작받침 ( 화격자 , grate) 과 별도의 재서랍 재는 불연재료다 . 재가 쌓이면 연소를 방해한다 . 장작의 밑으로 공기가 올라올 수 있도록 만들어야 고온연소된다 . 화실 바닥 중앙으로 경사지고 , 틈이 좁은 (5~10mm) 장작받침을 둔다 . 화실 하부에 재를 받을 수 있는 재서랍을 두되 재서랍문이 기밀되도록 만든 다 .
  15. 15. 방법 5 : 2 차 공기주입관을 부착하여 다중연소를 유도하라 . 화실의 안쪽 , 불꽃의 상단부는 공기희박 현상이 발생하기 쉽다 . 고온의 불꽃 상단부에 뜨겁게 예열된 2 차 공기를 불어넣어주면 2~3 차 연소 를 일으킬 수 있다 . 다중연소가 일어나면 연기와 불완전연소물 ( 그을음 등 ) 이 줄어든다 . 2 차 공기의 흡입부는 분사부 보다 낮은 위치에 있어야 연기가 역류하지 않는 다 . 2 차 공기는 연소가스의 밀도가 높아지는 불목 또는 화후부 병목지점에 분사 한다 .
  16. 16. 2 차 공기주입구는 가능하면 난로의 가장 낮은 곳에 뚫는다 . 2 차 공기주입관은 화실 라이너 뒷편을 우회해야 공기가 뜨겁게 예열된다 . 2 차 공기분사관의 끝 부분은 막고 , 가능하면 불꽃의 진행방향을 향해 다수의 공기분사구멍을 뚫는다 . 가능하면 공기주입관은 스텐파이프를 사용한다 .
  17. 17. 방법 6 : 거꾸로 타게 해서 나무가스를 태우도록 만든다 . 나무연료를 가열할 때 발생하는 나무가스가 완전연소하도록 만든다 . 상향연소의 연소율은 평균 60% 이하이고 , 하향연소의 경우 80% 이상이다 .
  18. 18. 백금촉매 / 측하방연소로 고온연소를 유도한다 . 측하방연소 시 화격자 ( 장작받침 ) 을 경사지게 설치한다 . 예열된 공기의 주입위치 , 주입방향에 유의한다 . ( 측 ) 하방연소의 경우 대부분 공기는 화실 상부에서 화실 하부로 공급 된다 .
  19. 19. 연소효율은 2 차 공기주입 < 측하방연소 < 하방연소 순으로 높다 . 상향연소와 2 차 공기 주입 측하방연소와 2 차 공기 주입 하방연소와 2 차 공기 주입
  20. 20. 거꾸로 타는 깡통난로 (Pocket Stove)
  21. 21. 하향 연소 ( 나무가스화 ) 방식의 경우 평균 연료소비를 50% 감소 시킨다 .
  22. 22. 소제목
  23. 23. 연통 강화흙미장 ( 철망 / 흙 1: 모래 3: 석회 0.4) LPG 통 (2 개 ) 드럼통 (2 개 ) 흙 / 자갈 ( 축 열 ) 스텐 열기상승 관 철제 장작투입 구 재청소구 ( 공기조절구 ) 단열재 ( 펄라이트 ) 축열
  24. 24. 방법 7 : 위에서 아래로 타게 만든다 .(TLUD 방식 ) 화실 내 장작의 상부에 착화하여 위에서 아래로 타 내려가게 만든다 . (Top lit) 이때 불꽃은 하방연소와 달리 위로 (Up draft) 솟는다 . 화실 내 공기분사 방향은 아래에서 위 , 또는 위에서 아래로 분사될 수 있다 . 화실로 주입되는 공기는 최대한 가열하여 공급한다 . TLUD 방식에서 연료주입은 기본적으로 배치 (Batch), 즉 일괄투입 방식이 다 .
  25. 25. TLUD(Top lit up draft) 연소방식의 난로
  26. 26. TLUD(Top lit up draft) 연소방식의 보일러 목재의 경우 30 시간 연소 / 석탄의 경우 7 일 연소
  27. 27. 열이용율을 높이는 방법 ( 열전달율은 높이고 , 열손실은 줄이고 .)
  28. 28. 방법 8 : 연통으로 가기 전 열기우회 구조를 만들어라 . 가장 간단한 열기우회 구조는 열기배출지연판이다 . 열기통로 , 별도의 발열통 등 다양한 열기배출우회 구조를 둘 수 있다 . 열기우회구조는 전열면적과 발열면적을 넓혀준다 .
  29. 29. 열기배출지연판 (Baffle) 불티막음판 / 역풍방지판
  30. 30. Improved Iron Stove With Heat Exchange Pass & Bypass Damper Like as Smoke channel of Masonry mass heater
  31. 31. 방법 9 : 돌로 난로에 얹거나 감싸서 축열하라 . 밀도가 높은 돌은 좋은 축열재이다 . 난로 주변에 돌을 쌓아 축열하면 불이 꺼진 후에도 여열을 이용할 수 있다 . 구들도 결국은 구들돌에 축열한 열을 이용하는 방식이다 . 현대적인 돌난로들은 열전도 , 열복사 , 대류열을 모두 이용한다 .
  32. 32. 방법 10 : 대류가열을 위한 구조나 송풍장치를 부착하라 . 열기우회구조는 난로의 부피를 크게 만든다 . 난로를 작고 가볍게 만들면서 열이용율을 높이기 위해 대류가열 구조를 만든다 . 넓은 공간의 난방에는 대류식난로가 효율적이다 .
  33. 33. 열기배출지연판 열기 우회 구조 연소부 ( 단열 ) 와 발열부 분리 열교환장치 강제대류장치

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