前言:
燃木壁炉的本质是创造一个可控制的燃烧环境,在这个环境下,让木柴可以更有效的产生热量。
一、燃木炉的工作原理
开放式壁炉的主要问题是因无法控制参与木柴燃烧的进气量,导致大部分热量被烟囱带走,因此,开放式壁炉的取暖效果非常低,必须坐在开放式壁炉附近,才能感受到“暖洋洋”。
而现代燃木壁炉,通过2种关键方式,来帮助木柴的燃烧,并尽可能多的释放热量:
1、以更加受控的方式燃烧木柴。
2、燃烧掉炉膛中多余的可燃气体和可燃颗粒物(烟尘)以产生更多的热量。
根据壁炉的型号及其设计,燃木壁炉通常有一个或两个进风口。实验论证,木柴在顶部进气的作用下燃烧效果最好,下图显示了现代燃木壁炉是如何供应氧气参与燃烧的。
为了让现代壁炉比开放式壁炉更高效,因此在设计时,最先考虑的是如何控制炉膛燃烧的空气供应,以便火以稳定的速度在木柴中燃烧。
这里需要注意的是:空气供应不足而闷烧的火,或者由于空气供应量大而迅速燃烧木柴的火,都是非常低效的。
二、二次燃烧
除了用更有效的方式燃烧木柴之外,现代真火壁炉通常还具备二次燃烧,二次燃烧是指:在炉膛超过600℃的环境中,将木柴初次燃烧产生的废气和“烟尘”再次燃烧,以产生更多的热量。
废气与烟尘的二次燃烧需要更高的温度和压力,因此真火壁炉通过提供封闭的燃烧环境来实现这一点。
现代壁炉为让壁炉可以更高效的实现二次燃烧,在设计时,在炉膛顶部安装隔板并迫使废气在离开炉膛之前通过炉子顶部的小间隙,这么做的目的都是为了阻止废气过快地离开燃烧室,以便有更多的时间进行与顶部进气混合,发生二次燃烧。
每种型号的燃木壁炉的设计各不相同,因此炉子将木柴转化为热量的程度会略有不同,像北欧壁炉,如丹麦morso、丹麦Aduro等品牌,在二次燃烧加持下,燃烧效率通常在75%及以上,而开放式壁炉燃烧木柴的效率可能低至 30%左右,这不仅意味着大量的热量没有得到释放,同时也加剧了木柴的消耗。
三、热量传递
很多人好奇,壁炉是如何解决取暖的。其实壁炉是依靠热辐射和热对流的形式,将热量传递到空间中。
燃木壁炉的观火面是主要的取暖散热面,表面温度可以达到400摄氏度左右,炉体是钢板或铸铁材质,也有助于将木柴燃烧产生的热量辐射到空间中。
因为壁炉主要依靠热辐射来解决取暖,热辐射无法穿透障碍物加热隔壁空间,所以这也是壁炉无法实现全屋供暖的最主要原因。
四、保持玻璃干净
很多网友看见壁炉的第一反应是炉门玻璃肯定会变黑,当然,这也是大部分低效率的壁炉正在发生的事情。
正常情况下,燃烧木材产生的杂酚油等副产品会在玻璃内部形成线条并留下污渍。随着时间的推移,这种现象会逐渐累积,导致无法充分欣赏炉膛中跳动的火焰。
为了克服这个问题,高效的燃木壁炉会在壁炉设计中加入风幕与风洗技术。烟囱产生抽力将空气吸入炉膛,一部分空气从炉门顶部位置进入,向玻璃内部供应恒定的空气流,一是可将火焰与炉门阻隔开,减少烟尘附着,二是可以不断的洗刷炉门玻璃,保持炉门的洁净如新。
二、总结
以上就是现代壁炉的工作原理,很多自制壁炉都以他为参考进行加工自用,虽然原理看着简单,但是让各种变量达到一种最佳的匹配状态,这是需要一个企业几代工程师不断努力优化的过程。