Fogão à lenha





Um fogão a lenha (ou gravador de madeira ou lareira no Reino Unido) é um aparelho de aquecimento capaz de queimar combustível de madeira e combustível de biomassa derivado de madeira , como tijolos de serradura. Geralmente, o aparelho consiste em uma fornalha fechada de metal sólido (geralmente ferro fundido ou aço ), muitas vezes revestida por tijolo corta-fogo , e um ou mais controles de ar (que podem ser operados manual ou automaticamente, dependendo do fogão). O primeiro fogão a lenha foi patenteado em Estrasburgo em 1557, dois séculos antes da Revolução Industrial., o que tornaria o ferro um material barato e comum, de modo que tais fogões eram itens de consumo de alta qualidade e só gradualmente se espalhavam em uso.

O fogão é conectado por meio da ventilação do tubo do fogão a uma chaminé adequada , que será preenchida com gases de combustão quentes quando o combustível for inflamado. A chaminé ou gases de combustão devem ser mais quentes do que a temperatura externa para garantir que os gases de combustão sejam retirados da câmara de incêndio e até a chaminé

Operação 
Suprimento de ar 

Manter o ar fluindo corretamente através de um fogão a lenha é essencial para a operação segura e eficiente do fogão. O ar fresco precisa entrar na fornalha para fornecer oxigênio para o fogo; quando o fogo queima, a fumaça deve subir pelo cano do fogão e sair pela chaminé. Para regular o fluxo de ar, pode haver dispositivos de amortecimento embutidos nos tubos do fogão, da chaminé e do fogão.

Abrindo ou fechando os abafadores , o fluxo de ar pode ser aumentado ou diminuído, o que pode abanar o fogo na fornalha ou "amortecer" restringindo o fluxo de ar e reduzindo as chamas. Os amortecedores geralmente podem ser acessados ​​girando botões ou alças presas ao amortecedor. Alguns fogões ajustam seu próprio fluxo de ar usando dispositivos termostáticos mecânicos ou eletrônicos.

As maiores eficiências de aquecimento em eletrodomésticos fechados podem ser obtidas controlando os vários fornecimentos de ar para a estufa (operando os controles de ar corretamente). Em fogões modernos, os manuais do proprietário fornecem procedimentos documentados. Controles de ar totalmente abertos podem levar a que mais calor seja enviado diretamente para a chaminé, e não para a sala (o que reduz a eficiência). O maior problema em deixar os controles de ar totalmente abertos em muitos fogões é "overfiring". O excesso de calor é causado quando muito calor é gerado dentro da câmara de incêndio, o que leva a deformação, deformação e danos gerais ao recuperador e seus componentes internos. Fogões diferentes têm diferentes números e tipos de controles de ar.

Modernas técnicas de construção criaram residências mais herméticas, obrigando muitos fabricantes de fogões a projetar seus fogões para permitir a entrada de ar externo. O ar externo pode melhorar a eficiência geral do fogão como um aquecedor, retirando ar frio de combustão diretamente do lado de fora, em vez de retirar o ar pré-aquecido da sala onde o fogão está. Muitos fogões modernos podem opcionalmente usar uma entrada de ar externa. Muitos fabricantes fornecem as peças necessárias em forma de kit (um kit de ar externo ou OAK). Ao considerar um kit de ar externo, é importante saber que o ar deve estar abaixo do nível do fogão. Por exemplo, um fogão no porão não pode usar com segurança um kit de ar externo. Isto é para evitar uma reversão da ventilação, na qual gases de exaustão muito quentes são exauridos através de um tubo de entrada de ar (geralmente PVC),

Combustível 

Madeira dura ou macia 

Lenha é geralmente medido em países de língua Inglês em uma quantidade chamado um cordão , medindo 128 pés cúbicos (3.6 m 3 ) ( uma ordenada 'embaladas apertadamente' pilha 4' altura x 4' de profundidade x 8 m de largura). A lenha pode ser comprada pelo cordão ou por uma fração de fio. O termo "cordão facial" é comumente usado para descrever volumes variáveis ​​de madeira. Nominalmente significa 4 x 8 x uma terceira medida não especificada, mas o termo é frequentemente usado por vendedores inescrupulosos para significar quantidades variáveis. Compradores experientes de lenha e honestos vendedores de lenha geralmente não usam o termo "cordão facial".

Ao comprar, cortar ou coletar lenha, é bom estar ciente da diferença entre madeira dura e madeira mole . Tanto a madeira dura quanto a fibra longa têm um conteúdo de energia similar em massa, mas não em volume. Em outras palavras, um pedaço de madeira dura normalmente seria mais pesado e teria mais energia disponível do que o mesmo pedaço de madeira macia. As madeiras de lei, derivadas de árvores como o carvalho e as cinzas, podem queimar a uma taxa mais lenta, resultando em produção sustentada. Muitas madeiras moles são derivadas de coníferas , que estão crescendo rapidamente e podem queimar em um ritmo mais rápido. Esta é uma das razões pelas quais as pelotas de madeira mole (para fogões de pellets) são populares.

A principal vantagem das madeiras nobres é que elas tendem a conter mais energia potencial do que o mesmo volume de uma madeira macia, aumentando assim a quantidade de calor potencial que pode ser empilhado em um único stoveload. Madeira dura tende a formar e manter uma camada de carvão quente, que libera quantidades menores de calor por um longo tempo. As madeiras duras são ideais para queimaduras longas e baixas, especialmente em fogões com pouca capacidade de manter uma queimadura baixa, ou em climas amenos, quando a alta produção de calor não é necessária.

As madeiras macias, em contraste, tendem a queimar quente e rapidamente com pouco carvão. Eles podem deixar menos cinzas do que madeiras nobres. As madeiras macias são ideais para queimaduras rápidas e quentes. Produzem um excelente calor e não enchem o fogão com brasas, um problema frequente para os que empurram os fogões de madeira dura para extraírem o máximo de calor possível.

Nem todas as madeiras de lei têm um conteúdo energético potencial mais alto do que todas as madeiras moles. A madeira varia de acordo com as espécies e até com árvores individuais (uma árvore com muitos anos de crescimento lento terá um conteúdo de BTU maior do que uma árvore da mesma espécie e do mesmo tamanho que uma árvore com poucos anos de crescimento rápido). Osage orange, também conhecido como hedge, é talvez a madeira BTU mais alta que é comum na América do Norte.

Muitas madeiras moles vão temperar (secar) muito mais rapidamente do que muitas madeiras nobres. Por exemplo, os pinheiros que foram cortados, divididos, empilhados e cobertos geralmente estarão prontos para queimar em um ano; carvalho pode levar três anos nas mesmas condições.

Madeira macia
Diz-se frequentemente que a madeira macia é perigosa para queimar porque gera mais creosoto perigoso do que madeira dura. Este mito é difundido no nordeste da América do Norte, onde os dois tipos de madeira são comumente disponíveis. Não é comum no noroeste, onde a maioria dos queimadores de madeira em tempo integral queima exclusivamente pinho e abeto. Uma compreensão básica do que é o creosote e como ele se acumula na sua combustão é tudo o que você precisa para se livrar desse subproduto.

É possível que esse mito tenha se originado de antiquados fogões e lareiras. Esses "aparelhos" não exigiam madeira temperada e freqüentemente não a recebiam. Como resultado, eles frequentemente experimentavam temperaturas de combustão muito baixas - geralmente em condutas que não eram isoladas, como as modernas condutas são. A combinação de temperaturas baixas na fornalha devido ao alto teor de umidade na madeira e baixas temperaturas devido à falta de isolamento levou a altos níveis de acúmulo de creosoto. A queima de uma madeira que emite muitas faíscas (como o pinho) em uma lareira ou fogão à moda antiga levará faíscas diretamente para a chaminé, o que pode levar a um perigoso fogo na chaminé se a chaminé estiver coberta de creosoto.

Fogões modernos que são operados adequadamente não causam esse alto nível de acúmulo de creosoto. Embora diferentes espécies de madeira contenham diferentes níveis de compostos orgânicos voláteis, a diferença é acadêmica para o queimador de madeira. Todas as madeiras produzem creosoto. Todas as madeiras causarão acúmulo de creosoto se queimadas incorretamente. As chamadas madeiras perigosas, como os pinheiros, são mais seguras do que as madeiras como o carvalho, porque vão queimar mais quentes e assim ajudar a manter as temperaturas da chaminé altas, e seu tempero rápido ajudará a garantir que os queimadores novatos estejam queimando madeira razoavelmente seca.

Conteúdo de umidade e creosoto 

A madeira seca produz mais calor utilizável do que a madeira húmida, uma vez que a energia utilizada para evaporar a água da madeira é perdida pela chaminé. A madeira cortada recentemente (conhecida como madeira verde) tem um alto teor de umidade. Diferentes espécies de madeira possuem diferentes teores de umidade, que também variam de árvore para árvore. A queima de combustível que é principalmente água usa grande parte da energia de combustão para evaporar a água. Isso resulta em baixas temperaturas de fornalha e baixas temperaturas de combustão.


Lenha com um teor de umidade abaixo de 20 por cento em peso pode queimar eficientemente. Este é o teor de umidade "livre" absorvido nas fibras de madeira, e não inclui o teor de hidrogênio e oxigênio quimicamente ligado. O teor de umidade pode ser reduzido por secagem ao ar livre ("tempero"), por um período de vários meses no clima de verão. Fornos movidos a energia solar ou alimentados a combustível podem acelerar o processo de secagem.

O processo mais comum de remoção do excesso de umidade é chamado de tempero . O tempero por secagem ao ar da madeira pode levar três anos ou mais. A madeira é seca em estruturas cobertas externas bem ventiladas ou em um forno.

Toda a madeira liberará vapores de creosoto quando queimada. Os fogões modernos queimarão os vapores, seja por combustão secundária direta ou por meio de um catalisador . Muito pouco, se houver, o creosoto escapará da combustão secundária de um fogão moderno em funcionamento adequado.

O creosoto que escapa ainda pode não ser prejudicial. Deixa a madeira em forma gasosa. Não irá condensar em superfícies acima de 121 ° C (250 graus Fahrenheit). Condutas modernas são isoladas para ajudar a garantir que não caiam abaixo dessa temperatura durante a operação normal do fogão. O acúmulo de creosoto pode ser perigoso, pois é inflamável e queima. Se uma chaminé for revestida de creosoto e inflamada, talvez por uma faísca subindo pela chaminé, ela pode causar um incêndio grave na chaminé que pode levar a um incêndio na estrutura. Isso pode ser evitado usando fogões modernos e padrões de combustão, queimando madeira seca, mantendo seus fogos quentes o suficiente para manter as temperaturas de queima de pelo menos 250 graus F (121 ° C) na parte superior da chaminé e limpeza apropriada da chaminé conforme necessário.

Modelos com vários combustíveis 

Projetos de fogões com múltiplos combustíveis são comuns no Reino Unido , Irlanda e Europa . Eles queimam somente combustíveis sólidos, incluindo madeira , pellets de madeira , carvão e turfa . Eles são tipicamente feitos de aço ou ferro fundido. Alguns modelos também são fogões de caldeira, com um tanque de água acoplado para fornecer água quente, e também podem ser conectados a radiadores para adicionar calor à casa, embora eles geralmente não sejam tão eficientes quanto uma caldeira de madeira dedicada.

Há também modelos de fogões que podem mudar de combustível de madeira para fontes de petróleo ou gás que são instaladas na casa para fornecer calor a uma caldeira de água separada.  Os fogões que prontamente se convertem em óleo ou gás, além de lenha, são fabricados na América do Norte e na Europa desde o início do século XX, e ainda são fabricados. Em alguns modelos, o óleo ou gás pode alimentar o fogão através de uma conexão de tubo que leva a um "queimador de maconha" na parte traseira do compartimento de lenha no fogão.

Os fogões multi-combustível são versáteis, mas geralmente têm um desempenho ruim quando comparados a um fogão projetado para queimar um combustível específico da melhor forma possível.

Fogões catalíticos e não catalíticos 
Os modernos fogões a lenha têm universalmente algum método de combustão secundária para queimar gases não queimados para melhorar a eficiência e as emissões. Um método comum é através de um catalisador.

Um fogão a lenha catalítico queimará novamente os gases da fornalha em um catalisador - uma matriz de aço ou cerâmica revestida com um catalisador que permita a combustão desses gases a temperaturas muito mais baixas do que normalmente seriam possíveis. É por isso que, entre os fogões modernos, os modelos catalíticos tendem a ser muito melhores na obtenção de baixa produção de calor, o que é desejável nos dias mais quentes.

Modernos fogões a lenha não catalíticos também irão re-queimar os gases da fornalha, mas requerem uma temperatura muito mais alta para a combustão secundária. Nenhum catalisador é necessário. Esses modelos perdem uma grande quantidade de eficiência em baixas taxas de queima, pois não conseguem manter a combustão secundária, mas podem ser muito eficientes em temperaturas mais altas que permitem a combustão secundária.

Também existem fogões híbridos que empregam combustão secundária catalítica e não catalítica.

Fogões que não empregam qualquer combustão secundária ainda existem, mas são marcadamente menos eficientes do que um fogão moderno devido à falta de combustão secundária.

Fogões de pirólise 
Em um fogão convencional, quando a madeira é adicionada a um fogo quente, um processo de pirólise ou destilação destrutiva começa. Gases (ou voláteis ) são desenvolvidos e queimados acima do combustível sólido. Estes são os dois processos distintos em andamento na maioria dos aparelhos de combustível sólido. Em fogões obsoletos sem combustão secundária, o ar tinha que ser admitido abaixo e acima do combustível para tentar aumentar a combustão e a eficiência. O equilíbrio correto era difícil de conseguir na prática, e muitos fogões a lenha obsoletos só admitiam ar acima do combustível como uma simplificação. Muitas vezes, os voláteis não foram completamente queimados, resultando em perda de energia, alcatrão de chaminé e poluição atmosférica.

Para superar isso, o fogão de pirólise foi desenvolvido. Os dois processos continuam em partes separadas do fogão com suprimentos de ar controlados separadamente. A maioria dos fogões projetados para queimar pellets de madeira se enquadram nessa categoria.

A maioria dos fogões de pirólise regulam tanto o suprimento de combustível quanto o suprimento de ar, em oposição ao controle da combustão de uma massa de combustível pela simples regulagem do ar, como nos fogões tradicionais.

O combustível peletizado é tipicamente introduzido na câmara de pirólise com um transportador helicoidal . Isto leva a uma combustão melhor e mais eficiente do combustível.

A tecnologia não é realmente nova; Ele tem sido usado por décadas em caldeiras industriais a carvão destinadas a queimar carvão com alto conteúdo volátil.

Considerações sobre segurança e poluição 

Segurança 

O fluxo de ar e a ventilação corretos também são essenciais para a queima de madeira eficiente e segura. Requisitos específicos serão estabelecidos pelo fabricante do fogão. Os requisitos legais para novas instalações no Reino Unido podem ser encontrados no Documento Aprovado dos Regulamentos de Construção J, Seção 2, Tabela 1 "Fornecimento de Ar para os aparelhos de combustível sólido".

A operação segura de um fogão a lenha requer manutenção regular, como o esvaziamento de cinzeiros (recipientes) sob a grelha de madeira. Limpeza de rotina dos tubos de fogão e chaminé também é necessária para evitar incêndios de chaminé . Creosoto e fuligem gradualmente se acumulam em chaminés e chaminés. Isso pode danificar a chaminé e espalhar o fogo para a estrutura circundante, especialmente o telhado. Quando a fuligem bloqueia o fluxo de ar através dos canos do fogão ou da chaminé, a fumaça pode se acumular nos canos do fogão e na casa.

O princípio básico de controlar a combustão reduzindo o suprimento de ar significa que muitas vezes há uma zona / condições de redução dentro da estufa. Isto significa que o dióxido de carbono é muitas vezes "reduzido" ao monóxido de carbono , que é altamente venenoso e não deve ser permitido escapar para dentro de casa. Isso pode ocorrer se a estufa ou a chaminé não tiverem sido limpas ou se houver ventilação insuficiente. Os detectores ou alarmes de monóxido de carbono devem sempre ser instalados de acordo com as recomendações dos fabricantes, quando um fogão a lenha estiver em uso. Nem todos os detectores de fumaça detectam monóxido de carbono.

Aceleradores de combustível como carvão, graxa, óleo, gasolina , querosene , plásticos, etc., também nunca devem ser adicionados à lenha em um fogão a lenha, pois as chamas produzidas podem facilmente sobrecarregar o compartimento de madeira e os tubos do fogão e criar um incêndio na casa. .

Áreas de controle de fumaça do Reino Unido 
Nos termos da Lei do Ar Limpo do Reino Unido , as autoridades locais podem declarar a totalidade ou parte do distrito da autoridade como uma área de controle de fumaça. É uma ofensa emitir fumaça de uma chaminé de um edifício, de um forno ou de qualquer caldeira fixa, se localizada em uma área designada de controle de fumaça. É também uma ofensa adquirir um “combustível não autorizado” para uso dentro de uma área de controle de fumaça, a menos que seja usado em um aparelho “isento” (“isento” dos controles que geralmente se aplicam na área de controle de fumaça). O nível máximo atual de multa é de £ 1.000 para cada ofensa.

Para cumprir a Lei do Ar Limpo nas "áreas de controle de fumaça", um aparelho ou combustível isento deve ser usado.

Requisitos de controle de poluição dos EUA 

A Lei do Ar Limpo dos Estados Unidos exige que os fogões a lenha sejam certificados pela Environmental Protection Agency (EPA). Estes dispositivos atendem a um padrão de emissão específico de não mais que 7,5 gramas por hora para fogões não-catalíticos de madeira e 4,1 gramas por hora para fornos de madeira catalítica.  O estado de Washington tem exigências mais rigorosas de um máximo de 4,5 gramas por hora. No entanto, a EPA não possui limites obrigatórios de emissão para fogões a pellets, caldeiras de madeira para ambientes internos ou externos, fornos de alvenaria e certos tipos de fogões a lenha que estão isentos da regulamentação da EPA. A EPA está desenvolvendo novas regulamentações e, em 2015, elas começarão a entrar em vigor, estabelecendo limites de emissão obrigatórios para quase todos os aparelhos a lenha (lareiras, chimeneas, e alguns outros aparelhos especiais ainda estarão isentos).

Justa fogões, fogões de foguetes e fogões de caixa de feno

Em alguns lugares, como o Caribe, a América Central e a América do Sul, muitas casas têm fogões a lenha que são usados ​​em ambientes fechados, sem qualquer meio de ventilação adequada. A fumaça fica na casa, onde é respirada pelos moradores, prejudicando sua saúde. Quase 2 milhões de pessoas são mortas a cada ano devido à poluição do ar causada pela cozinha aberta, principalmente mulheres e crianças, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS). O corte de grandes quantidades de lenha também põe em perigo as florestas e os ecossistemas locais.

Organizações não-governamentais (ONGs), como o Rotary International, estão ajudando ativamente os proprietários a construir mais fogões a lenha seguros e mais econômicos. Um projeto é chamado de fogão Justa, apenas fogão, Ecostove ou La Estufa Justa. Justa fogões são feitos de materiais como adobe , cimento e pedra - pomes , com chaminés. Outros tipos de fogões a lenha também estão sendo introduzidos nessas comunidades, como fogões a foguete e caixas de feno.fogões. Um foguete é até 30% mais eficiente em termos de combustível do que um fogão Justa, mas um pequeno foguete portátil (para cozinhar) não tem chaminé e é adequado apenas para uso externo. Os fogões de foguetes maiores são conectados à chaminé ou ao tubo de escape. O fogão haybox é outro fogão a lenha ao ar livre. Os fogões Haybox usam palha, lã ou espuma como isolante, reduzindo o consumo de combustível em até 70%.

Uso na Europa 
A Itália é um dos maiores mercados de fogões que queimam pellets na Europa, tendo cerca de 30% de todas as casas usando madeira para um pouco de calor. Isso significa que cerca de 5 milhões de residências possuem fogão a lenha ou fogão

Tipos 
Fogão de Franklin , originalmente inventado por Benjamin Franklin , é um tipo mais eficiente de lareira a lenha. Foi mimado e nunca pegou, mas muitos fogões continuam a ser referidos como fogões "Franklin".
Carl Johan Cronstedt é relatado para ter maior eficiência de fogões a lenha por um fator de oito em meados do século XVIII.
Uma inserção de lareira converte uma lareira a lenha para um fogão a lenha. Uma inserção de lareira é uma unidade independente que repousa dentro da lareira e chaminé existente. Eles produzem menos fumaça e exigem menos madeira do que uma lareira tradicional. Inserções de lareira vêm em tamanhos diferentes para casas grandes ou pequenas.
Estufas de gaseificação, ou seja, Dunsley Yorkshire, Welkom 600, fogão a lenha Avalon Arbor ™, XEOOS.
Fogões de caldeira fornecem água quente, bem como aquecimento de espaço. Um backboiler pode ser uma inserção opcional adicionada à parte de trás da fornalha, ou um envoltório ao redor da jaqueta de água que é parte integrante da estrutura do fogão. A escolha determina quanto dos fogões a produção vai para o aquecimento do espaço, em oposição ao aquecimento da água.
Aquecedor de massa de foguete s são um tipo de fogão de baixo consumo de combustível, nomeado nos anos 70, mas que remonta a milênios no conceito. Uma chaminé super-quente acima do fogo atrai as chamas para o lado e para cima, misturando combustível e ar quente em um fogo rápido, quente e limpo que pega pouca madeira, deixa pouco resíduo e tem muitos usos

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