Od prawie dwóch lat z uwagą przyglądam się różnym odmianom i wariantom zastosowań piecyków rakietowych (rocket stoves), poprzez internet oczywiście, bo na własne oczy nie miałem jeszcze okazji żadnego z takich piecyków ujrzeć. Uważam że teoretycznie dość dobrze zgłębiliśmy już temat konstrukcji tych pieców (piszę “zgłębiliśmy” gdyż nowymi znaleziskami i informacjami dzielimy się w grupie) i że nadszedł już odpowiedni moment by zabrać się do budowy pierwszego z takich piecyków w Barkowie.

Najpierw ruszymy z budową pieca rakietowego w wersji grzewczej (rocket mass heater). Wszystkie materiały niezbędne do budowy są już skompletowane. Pozostało jeszcze wykopać i przywieźć pod dom około 3 ton gliny oraz trochę polnych kamieni.

Zacznijmy jednak od kilku słów wprowadzenia, szczególnie dla tych z Was którzy po raz pierwszy słyszą o piecu rakietowym.

Cechy charakterystyczne pieca rakietowego w wersji grzewczej:

(ten obrazek powinien się ruszać, ale niestety nie wyszło)

Myślę że tyle informacji wystarczy tytułem wstępu.
W pierwszej kolejności należy zaznaczyć że najbardziej kompletnym podręcznikiem dotyczącym budowy pieca rakietowego w wersji grzewczej jest książka pt: “Rocket Mass Heaters” autorstwa Ianto Evans oraz Leslie Jackson.





Filmy pokazujące różne warianty zastosowań pieca rakietowego:

Opinie użytkowników pieca rakietowego w wersji grzewczej na temat komfortu użytkowania i ilości spalania drewna:


Wykorzystanie pica rakietowego do ogrzewania szklarni:




Piec rakietowy (rocket stove mass heater) [zrób-to-sam] – skrócona instrukcja budowy i uwagi konstrukcyjne

W minionym sezonie wiosenno-letnim rozpoczęliśmy budowę czterech piecy rakietowych, z czego do chwili obecnej zbudowaliśmy i zaczęliśmy użytkować trzy.

Pierwszy piec służący do podgrzewania wody pod żeliwną wanną ustawioną na podwórku zbudowaliśmy w maju. Grupa pięciu osób zbudowała go w ciągu jednego dnia. Koszty materiałów wyniosły ok. 140 zł: wanna ze złomu, 2 rury, kolanko i korek. Glinę i cegły mieliśmy swoje.

Drugi piec, będący solidnym mass heaterem służącym do ogrzania pomieszczeń mieszkalnych o powierzchni ok 40 metrów kwadratowych budowaliśmy, testowaliśmy i poprawialiśmy przez około dwa miesiące. Pracowaliśmy wolno i spokojnie z zachowaniem zduńskich terminów schnięcia gliny. Koszty materiałowe tego pieca wyniosły około 250 zł: 2 beczki stalowe, 6 metrów rury, kilka kolanek, 40 litów keramzytu. Cegły, glinę i kamienie mieliśmy swoje. Ten piec jest obecnie naszym głównym źródłem ogrzewania w domu i na nim spoczywa komfort cieplny naszej rodziny oraz odwiedzających nas gości. Z pierwszych wrześniowych i październikowych testów wynika że jest bardzo wydajny i zdumiewająco oszczędny. Ale przed nami jeszcze cała zima. Więcej konkretów o wydajności i funkcjonalności tego pieca będzie można napisać wiosną.

Trzeci piec rakietowy umieszczony w sąsiednich pomieszczeniach jest połączeniem mass heatera i płaty kuchennej i służy zarówno do gotowania oraz dodatkowego ogrzewania pomieszczeń o powierzchni około 25m kw. (kuchna, łazienka, ubikacja). Ten piec był dość odważną innowacją. Napisze o tym więcej przy innej okazji.

Wszystkie piece wykonywaliśmy zgodnie z podstawowymi instrukcjami zawartymi w książce Ianto Evansa “Rocket Mass Heaters”, posiłkująć się również cennymi uwagami kilku lokalnych zdunów.

Mając za sobą pierwsze doświadczenia z budową i użytkowaniem tych piecy, czuję się na siłach by skreślić krótki opis podstawowych zasad budowy takich piecy wzbogacony moimi uwagami, które uznaję za istotne i które zostały albo pominięte w książce Ianto Evansa, albo zbyt delikatnie w niej podkreślone.

Materiały:

Przy budowie pieca rakietowego potrzebne są materiały należace do trzech zasadniczych grup:
I. Materiały odporne na działanie wysokiej temperatury (np. cegły szamotowe, kamień, gruba stal…) z nich będziemy konstruować część paleniskową.
II. Materiały izolujące i zarazem żaroodporne (np popiół, keramzyt, szkło, tłuczeń szklany…) – będą stanowić fundament pieca – aby ciepło nie uciekało do ziemi i w ściany zewnetrzne budynku. Izolacji użyjemy również do obłożenia pionowej komory spalania – aby zachować w niej maksymalnie wysoką temperaturę i uzyskać przez to wysoką sprawność spalanie gazów.
III. Materiały akumulujące ciepło i oddające je powoli (np. cegła szamotowa, kamień, glina, gruz…) – będą stanowić masę termiczną (tzw. zapiecek).

Elementy składowe pieca rakietowego (rysunek)


Piec rakietowy w wersji grzewczej (mass heater) składa się z dwóch zasadniczych obszarów konstrukcyjnych – spalającego i odprowadzającego spaliny.

Konstrukcja spalająca składa się z trzech elementów:
1) pionowy podajnik paliwa (symbole A i B na rysunku), -
2) pozioma komora spalania (symbol C na rysunku).
3) wewnętrzny pionowy komin spalający – ang: heat riser (E i F na rysunku).

Elementy 1) i 2) najlepiej zbudować z cegieł szamotowych ale dopuszczalny jest każdy materiał odporny na działanie wysokiej temperatury (kamień, gruba stal, itp.) Zalecanym profilem duktu jest tutaj prostokąt, a zaprawą „zduński” lepiszcz gliniany z odpowiednią domieszką piasku lub gotowa zaprawa szamotowa.
Element 3) można zbudować również albo z cegieł szamotowych, albo ze stalowej rury o profilu prostokątnym lub okrągłym.

Uwagi dotyczące zaprawy glinianej:
Budując dukty z cegieł zaprawianych gliną należy starannie gładzić spoiny gliniane mokrą ręką. Im gładsze spoiny tym trudniej sadza przykleja sie do nich i tym łatwiej jest ją oderwać podczas czyszczenia pieców

Konstrukcja odprowadzająca spaliny składa się z dwóch elementów:
4) odwrócona beczka sprowadzającea spaliny do dołu (d na rysunku). Dobrze w tej roli sprawdza się standardowa przemysłowa 200 litrowa beczka po oleju. Przed instalacją należy tą beczkę dobrze opalić aby uniknąć wydzielania nieprzyjemnych oparów w pierwszych dniach palenia w piecu.
5) system rur wydechowych umieszczonych w zapiecku (K na rysunku). To mogą być zwykłe rury, nawet takie nieocynkowane i nawet dziurawe. Ponieważ będą one oblepione dużą masą gliny, to nawet jeśli mają dziury lub wypala się w nich za jakiś czas dziuruy, glina je uszczelni i zachowa kształt duktu. UWAGA! – Wielkość średnicy tych rur jest najważniejszym wymiarem konstrukcyjnym pieca.

Uwagi dotyczące budowy ławy termicznej, zapiecka:
Masa ławy powinna być ciężką zwartą bryłą zbudowaną z gliny, kamieni, gruzu, itp. Glina użyta do budowy ławy powinna być surowa, bez żadnych dodatków typu słoma czy piasek. Im cięższa /tłustsza glina, typ większa jest jej zdolność termalna. Ponieważ dodatki słomy i piasku zwiększają izolacyjność gliny nie są one wskazane przy budowie ławy termalnej. Słomę i piasek można dodać tylko do budowy ostatniej, zewnętrznej, wykończeniowej części zapiecka. Dzięki temu powierzchnia ławy będzie gładka i wolna od pęknięć.

Ważna jednostka miary:

kluczową jednostką miary używaną przy konstrukcji każdego pieca – nie tylko rakietowego – jest pole powierzchni przekroju (skrót: ppp)

Jak obliczyć pole powierzchi przekroju (ppp)?
Wzór na pole powierzchni koła to Pi*r*r.
Wzór na pole powierzchni prostokąta lub kwadratu to A*B.
Jeżli mamy okrągłą rurę o średnicy 15 cm (promień 7,5cm) to pole powierzchni jej przekroju wynosi ok 177cm_kw (3,14*7,5*7,5). Jesli mamy prostokątna rurę o wymiarach przekroju 12cm i 15cm to pole powierzchni jej przekroju wynosi 180 cm (A*

Najważniejszy wymiar konstrukcyjny pieca.

powtórka rysunku (aby nie trzeba było za daleko przewijać)


Kluczowym wymiarem przy konstrukcji pieca rakietowego jest pole powierzchni przekroju rury wydechowej (skrót: pppRW) – tej która rozprowadza spaliny w pozycji poziomej wewnątrz ławy grzewczej (symbol K na rysunku) a następnie wydala je albo bezpośrednio na zewnątrz (np. przez otwór w ścianie), albo do komina.

UWAGA! Wszystkie kluczowe wymiary wewnętrznych duktów, przejść i zakrętów wewnątrz pieca należy zawsze odnosić i dostosowywać do pola powierzchni przekroju rury wydechowej (pppRW). Wzrost pppRW pociąga za sobą odpowiedne dostosowanie pozostałych wymiarów, a co za tym idzie również wzrost mocy grzewczej pieca, oraz potencjału długości i ilości masy termicznej (zapiecka).

Kluczowe proporcje:
- ppp wewnętrznego kominu spalającego (E i F) powinno być takie samo lub nieznacznie mniejsze niż pppRW (K)
- ppp “gardła” podajnika paliwa (symbol A na rysunku) powinno wynosić tyle samo co ppp wewnętrznego kominu spalającego (E i F)
- ppp poziomej komory spalania (C) powinno być około 10 – 15% mniejsze niż ppp wewnętrznego kominu spalającego (E i F) To zmniejszenie należy uzyskać poprzez redukcję wysokości prostokatnego profilu, szerokość należy pozostawić bez zmian.

Potoczne zwroty:
15 centymentrowy piec rakietowy – jest to piec, którego średnica rury wydechowej wynosi 15cm i wszystkie inne wymiary dostosowane są do pola powierzchni przekroju rury o tej średnicy (Pi*R_kwadrat) = 177cm kw.

18 centymentrowy piec rakietowy – analogicznie jest to piec, którego średnica rury wydechowej wynosi 18cm i wszystkie inne wymiary dostosowane są do pola powierzchni przekroju rury o tej średnicy (Pi*R_kwadrat) = 254cm kw.

Piec rakietowy kontra komin

Pytanie 1: Czy piece rakietowe wymagają podłączenia do komina?
Odp.: NIE! – i to jest fenomenalne! Wystarczy wyprowadzić rurę wydechową na zewnątrz pomieszczenia i sprawa jest załatwiona.

Pytanie 2: Dlaczego piece rakietowe nie wymagają podłączenia do komina?
Odp.: Podstawową funkcją komina w tradycyjnych instalacjach grzewczych jest – oprócz odprowadzania spalin – generowanie ciągu. Bez ciągu zarówno proces spalania jak i odprowadzania spalin jest utrudniony lub wręcz niemożliwy. Gdy brakuje ciągu powstaje zwrotne zadymienie, itp. itd. Konstrukcja pieca rakietowego z jego charakterystycznym wewnętrznym kominem spalającym (ang: heat riser) sama w sobie generuje i gwarantuje pozytywny ciąg, którego moc jest wprost proporcionalna do wysokości tego komina.

Pytanie 3: Czy można podłączyć piec rakietowy do komina?
Odp.: Tak, można podłączyć instalację pieca rakietowego do komina, lecz należy przy tym pamiętać o prawach fizyki rządzących ciągami kominowymi. Prawa kominowe uzależnione są od warunków atmosferycznych oraz różnicy temperatur i ciśnień na różnych poziomach i miejscach całej instalacji. Jeżeli temperatura spalin wchodzących do komina będzie zbyt niska, wówczas dym może być dławiony w kominie i zawracany do pomieszczenia – szczególnie podczas pierwszych minut rozpalania wyziębionego pieca i szczególnie podczas ciepłych dni. W słoneczne jesienne lub wiosenne dni, gdy temperatura na zewnątrz (u szczytu komina) będzie wyższa niż wewnątrz pomieszczenia (przy wlocie do pieca) wysoki komin w sposób naturalny będzie nam generować odwrotny ciąg i chcąc rozpalić w wyziębionym piecu będziemy musieli stoczyć poważną walkę z dymem. Mówiąc krótko podłączając piec rakietowy do komina podłączamy się również do praw fizyki które rządzą ruchem powietrza w kominie. Jeżeli nie ma takiej konieczności, to lepiej zostawić komin w spokoju. Piec rakietowy sam potrafi generować piękny ciąg który jednocześnie pcha spaliny dokładnie tam gdzie je poprowadzimy. Tradycyjny komin nie jest już nam do tego potrzebny.

Poszerzona dolna część podajnika paliwa

to samo zdjęcie po raz trzeci


Zwróccie uwagę na kształ komory w której pali się drewno (symbol B na rysunku). Jest powiększona w lewą stonę i po obu bokach również (nie widać tego na tym rysunku). Tą przeróbkę wykonałem i przetestowałem na własną rękę. Zauważyłem że powiększenie tej przestrzeni spalania, przy zachowaniu przepisanego wąskiego gardła wsadu daje zdecydowanie lepszy (mocniejszy) efekt spalania. Dodatkowy plusem jest to że uzyskujemy również dużo miejsca na popiół który można opróżniać raz na kilka dni.

Szyber

Tuż przed wyjściem rury wydechowej do komina, lub na zewnątrz budynku należy koniecznie zainstalować szyber. Gdy piec już się nagrzeje i zostanie wygaszony powietrze dalej będzie miało naturalna tendencję by siłą ciągu przepływać przez piec. A przepływające powietrze wyprowadza z pieca ciepło na zewnątrz. Zamknięcie szybra załatwa ten problem. Dodatkowo po całkowitym wygaszeniu pieca warto również zamknąć szczelnie wsad paliwowy. Wtedy będziemy mieli pewność że powietrze przez piec już nie przepływa.

Grzanie pieca po wygaszeniu

Pyt.: Jak długo masa termiczna pieca grzeje po wygaszeniu ognia?
Odp. To zależy od tego jak długo piec się palił i z jakich materiałów wykonana jest masa termiczna. W naszym przypadku po około trzech, czterech godzinach palenia w piecu kamienie i glina na całej ławie są bardzo gorące i utrzymują to wyraźnie odczuwalne ciepło przez około 12 godzin. Obecnie palimy w piecu raz na dobę, od 3 do 4 godzin i to wystarcza. Zużywamy przy tym naręcze drewna.

Długość systemu rur wydechowych

długość systemu rur wydechowych (K na rysunku) uzależniona jest w pierwszej kejności od tego czy piec jest podłączony do komina czy też nie. Bo jeżeli jest podłączony do komina to musi być odpowiednio krótsza, tak aby temperatura spalin wchodzących do komina była na tyle ciepła by mogły one przebić sie przez komin i zainicjować ciąg kominowy. Jeżeli nie podłączamy się do komina to w przypadku 15 centymetrowego pieca możemy spokojnie wsadzić do ławy od 6 do 9 metrów poziomej rury. Większa długość nie da nam już żadnego efektu, bo dym na 9 metrze powinien być już całkowicie zimny. W przypadku 20 centymetrowego pieca który nie jest podłączony do komina możemy wsadzić do ławy od 9 do 12 metrów rury.

W naszym przypadku nasz 15 centymetrowy piec rakietowy podłączony jest do komina i po pierwszych testach zmuszeni byliśmy zredukować długość systemu wydechowego wewnątrz ławy z 6 metrów do 4 i pół metra, bo problem z ciągiem kominowym był zbyt uciążliwy. Po skróceniu wydechu z ciągiem kominowym można było się już jakoś dogadywać.

inne ważne wymiary i proporcje

- pionowy podajnik paliwa (symbole A i B na rysunku), – im niższy jest ten podajnik tym lepiej. przy 15 centymetrowym piecu wysokość B powinna wynosić okolo 20-30 cm. Jeżeli ten podajnik będzie zbyt wysoki wówczas może on generować swój własny ciąg, a to może być bardzo kłopotliwe.
- pozioma komora spalania (symbol C na rysunku) – powinna być tak krótka jak to tylko możliwe. Im krótsza tym lepiej dla efektu spalania gazów
- wewnętrzny pionowy komin spalający – ang: heat riser (E i F na rysunku) – Im wieksza wysokość tego komina tym lepsze spalanie spalin i lepszy ciąg. Przy 15 centymetrowym piecu wysokość tego komina (symbol E na rysunku) powinna wynosić minimum 70-80 cm.

Czyściory

Symbobol “g” na rysunku pokazuje pierwszy czyścior – miejsce z którego przynajmniej raz w roku należy wybrać popiół. Tych czyściorów powinno być więcej – przynajmniej tyle, ile jest zakrętow na trasie poziomego duktu wewnątrz ławy termicznej. Poprzez czyśćiory wprowadza się również specjalną szczotkę do czyszczenia duktów piecowych i odskrobuje sie z nich sadze. W miejscu czyściorów często instalowane są specjalne drzwiczki, ale czyściory moga być też zalepione zwykłą cegłą lub kamieniem. Raz na rok, w dniu czyszczenia odkuwa się tą cegłę lub kamień, a po czyszczeniu ponownie zalepia gliną.


Autorem artykułu jest Artur Jan Milicki, współtwórca Akademii Bosej Stopy, która jest otwartym labolatorium doświadczalnym dla wszelkich przyjaznych, życzliwych i praktycznych technologi, rzemiosł, sztuk i dziedzin, takich jak: budownictwo naturalne, survival, tradycyjne i współczesne rzemiosła użytkowe, permakultura, głęboka ekologia, zdrowy styl życia, niezależność żywnościowa, wolna kultura, sztuka, alternatywna edukacja, i wszystko co jest przydatne człowiekowi do twórczego, wolnego i radosnego życia.

edit:
to też ciekawe:

Pytanie: W necie wszędzie podają te magiczne 80-90% oszczędności na drewnie, a tu się okazuje że być może piec rakietowy potrzebuje więcej drewna niż inne piece… Czy możesz się ustosunkować do tego?

Dane które podałem w poprzednim wpisie są danymi MAKSYMALNYMI. Więcej do dwóch pieców rakietowych o srednicy 15 cm nie udało nam się wrzucić w ciągu dnia suchej brzozy niż jedna czubata taczka drewna (co jest równe dwóm i pół czubatym drewnianym skrzynkom drzewa). Zaznaczam że paliliśmy non stop przez 12-13 godzin. Temperatura jaką uzyskujemy w pomieszczeniach dochodzi do 28 stopni (przy –15 / -20 na zewnątrz). Dzieci rozbierały się niemal do naga i my też. My po prostu testowaliśmy te piece i sprawdzaliśmy ile da się z nich wyciągnąć.

Zaznaczam że jeden z tych piecy jest zepsuty i w zasadzie nie powinno się w nim w ogóle palić bo to jest marnotrawstwo drewna. Ostatnio w zasadzie przestaliśmy palić w tym zepsutym piecu. Można powiedzieć że jeden piec rakietowy o średnicy 15 cm i długości rury wydechowej 6 metrów ogrzewa 60 m kw. Podczas siarczystych mrozów (-20 stopni) w pomieszczeniu w którym jest piec temperatura dochodzi do 25-28 stopni (termometr wisi 3 metry od beczki pieca), a w pomieszczeniu najdalej oddalonym od pieca temperatura wynosi około 15-18 stopni. Paląc non stop przez 12-13 godzin do pieca nie da się wrzucić więcej niż pół czubatej taczki drewna.

Warto również powiedzieć że te 60 metrów kwadratowych mieszkania znajduje się w starym poniemieckim budynku, który nie jest w ogóle ocieplony. Jedno pomieszczenie jest całkowicie pozbawione tynków. Ciepło ucieka jak diabli. Podłoga również nie jest zaizolowana i czuć jak wchodzi zimno…

Podsumowując, dobrze zrobiony piec rakietowy, a przy tym dobrze umiejscowiony w budynku, to strzał w dziesiątkę. Koszty materiałowe wykonania takiego pieca są minimalne. Jeżeli jeszcze chałupa jest dobrze zaizolowana to jedną taczką drewna można palić przez kikla ładnych dni, a może nawet i tydzień – nawet w tęgie mrozy.

Gdybym jeszcze raz miał myśleć o ogrzewaniu, również postawiłbym piec rakietowy. W naszym przypadku jedyną możliwością zwiększenia oszczędności drewna jest porządne docieplenie i zaizolowanie chałupy.

Pytanie: czy mógłbyś jeszcze wspomnieć o akumulacji? Czy trzeba palić aż 12 godzin żeby rozgrzać ławę? Może wystarczyłoby palić raz lub dwa dziennie np. po 2-3 godziny a w międzyczasie grzałoby z akumulacji?

Na moje oko po dwóch lub maksymalnie trzech godzinach palenia w naszym piecu rakietowym kamienie są już rozgrzane maksymalnie, i raczej nie da się już ich bardziej nagrzać (mówię na oko, bo nie sprawdzałem tego żadnym termometrem). Kamienie parzą w rękę – im bliżej beczki tym bardziej.

Jeżeli piec jest maksymalnie wyziębiony (nie było w nim palone przez kilka dni) to aby osiągnąć maksymalną temperaturę nagrzania kamieni trzeba palić jakieś 3 a nawet 4 godziny.

Jeżeli w piecu nie było palone 12 godzin to do osiągnięcia maksymalnej temperatury kamieni trzeba palić jakieś 2 godziny.

Myślę że 6-cio godzinne przerwy w paleniu są bardzo rozsądne. Tak też robiliśmy jak było cieplej na dworze. Teraz gdy jest siarczysty mróz (dziś jest -20) palimy 12 godzin za dnia bo blacha beczki emanuje ogromną temperaturą (na beczce można normalnie gotować posiłki) i to właśnie blacha beczki najszybciej nagrzewa chałupę.

Pięknym zbiegiem okoliczności trafiłem niedawno na proces budowy takiego pieca i nawet dołożyłem swojego kloca do konstrukcji - powiem tak w ciagu 30 min piec nagrzał się prawie do 400C ( używaliśmy pirometru ) a paliło się w nim przed ponad godzinę tyle drewna ile jedna osoba była w stanie przynieść w rękach a sadze że mogła jeszcze więcej - niestety ławy czyli części akumulacyjnej jeszcze nie było ale gdy na beczce było 400C to przy wlocie do komina było 25C - zrobiło to na mnie ogromne wrażenie.

Mało tego ! znajomi Ci informowali mnie iż testowali w tym piecu paździerze konopne i było jeszcze lepiej

Dziala to bardzo podobnie do naszej polskiej wedzarni"z beczki".Dwa slupki betonowe,na to beczka, szczeliny zatkane np:cegla i przysypne zwirem. Identyczne rozwiazanie paleniska/odprowadzenia dymu/ciepla No ale ze w domu takie cus... Niezle

kooperatywa.izerska.org/szkolenia/warsztaty-praktyczne/energia-d-i-y-baza-wiedzy/piece-rakietowe/


Aktualizacja tematu - w linku macie kilka wariantów piecyków nawet z puszek po farbie i po karmie dla psów czy tam po ananasach .

Proste projekty które można sobie zrobić for fun, ja jutro będę ogarniał ten z puszek bo zima idzie hehehe - a tak serio to wolne mam i potrzeba mi kreatywnego zajęcia , przetestuje zabawkę i może zrobię coś większego ? kto wie