Welke brandstof geeft het heetste vuur?
Verbranding is een chemische reactie tussen een brandstof (gas) en zuurstof. Als de reactie voldoende warmte produceert, worden er vlammen (en dus vuur) gevormd. Een vlam heeft op verschillende plaatsen en momenten veranderende kleuren.
Afhankelijk van brandstof en zuurstof wordt de kleur van de vlam ook bepaald door roetdeeltjes en aangeslagen radicalen (wijziging in energie en licht). Hoger in een vlam wordt ook een hogere temperatuur gemeten. Hoe vager de kleur, hoe lager de temperatuur. Veralgemeend: een (aan de basis) blauwe vlam is het heetst 2.500°C tot 3.000°C., gevolgd door wit 1.300°C tot ongeveer 1.500°C. Hoe helderder het wit, hoe hoger de temperatuur. Daarna geel, oranje 1.100°C tot 1.200°C en rood met 1.000 ° C.
Vooral (koolwaterstof)gassen branden blauw, zeker bij een volledige verbranding. Voor LPG (propaan) geeft dat ca. 1.980°C, voor aardgas (methaan) ongeveer 1.960°C. Bij een bunsenbrander kan zuurstoftoevoer de hitte in de vlam van 900 tot 1.600°C jagen. Acetyleen + zuurstof levert 3.400°C. Het officiële wereldrecord voor heetste vlam op aarde is voor dicyanoacetyleen met 4.987°C. Dat is bijna even heet als het zonoppervlak (5.500°C).
Hout, kolen of kaarsen branden eerder geel, oranje of rood. Huishoudelijk houtvuur is ca. 600°C. De temperatuur varieert afhankelijk van houtsoort, conditie en zuurstoftoevoer. De hardste soorten (droog!) branden langer en heter. Dat geldt ook voor (steen)kolen.
Bij een kaars herken je de wiek 350°, kern 800°, midden vlam 1.000°- 1.200, net boven het toppunt (kleurloos): 1.400°C
Voor sommige processen zoals glas of metaal smelten zijn hoge temperaturen nodig. Voor een gewoon houtvuur kan de temperatuur tot maximaal 800°C oplopen. In een houtkachel kan dat tot 900°worden. Bij een houtskoolvuur kan met extra zuurstoftoevoer 1.300°C gehaald worden, bruikbaar voor bronsgieters en ijzersmeden. Bij een steenkoolvuur met blaasbalgen is 1.700°C mogelijk.
Kacheltypes, kiezen (of maken)
In gematigd en koud klimaat was er zeker in de winter verwarming nodig om te overleven. Met een open vuur op de verblijfsplaats (zoals J.M. Auel het beschrijft in De Aardkinderen, Een vuurplaats van steen.) werd het vuur gedomesticeerd. Verschillende toestellen en methoden brachten meer rendement, efficiëntie en veiligheid. En minder rook en ongezonde lucht.
Er kwam een haard, fornuis, kachel, stoof, oven, brander, komfoor, samowar, maar ook al zeer vroeg vloerverwarming en later een radiator.
De haard was de stookplaats van hardgestampte aarde binnen in huis. Een open haard dus zoals we die nog kennen, en die nu nog als stalen of gietijzeren inbouwcassette geplaatst wordt. Gelukkig nu met een schouw i.p.v. een rookgat.
Naast brandhaard en broeihaard stond het woord ook voor centraal punt, met als betekenis woning of thuis.
Een kachel is een meer gesloten stookruimte waarin verbranding van (fossiele) brandstof de verblijfsruimte verwarmt. (Ook bij elektrische energie wordt het woord straalkachel gebruikt.) De oorsprong gaat terug tot het Latijnse cac(c)alus: tegel; en het Griekse kakkabos: ketel, pot. Kachels hadden toen wanden van leem die automatisch hard gebakken werd door het interne vuur.
Van het woord Kachelofen behielden de Duitsers: Ofen. en wij het eerste deel. De kakeloven was een kookpot waaromheen wanden van tegels werden gebouwd.
Kachel is ook een bijvoeglijk naamwoord: (stom)dronken (of ‘verhit’).
De gekende Leuvense stoof heeft er voor gezorgd dat het woord bijna dezelfde betekenis kreeg als kachel. Maar een stoof is bedoeld om iets warm te houden. Ook een couveuse voor pasgeboren baby's is een soort stoof. Verwarmde kasten om kunstmatig eieren uit te broeden waren broedstoven.
Het was meestal een houten kistje of kastje met daarin warme stenen of een komfoortje met gloeiende kooltjes. Het had gaten vanboven en een opening aan de voorkant en werd vooral in de winter gebruikt als voetenbankje. Voor een warme stoof werd in kerken stovengeld betaald.
Stoven is een kooktechniek om voedsel traag en op relatief lage temperatuur (zo'n 90 graden) gaar te maken in vocht.
Een stoof is ook het laag afgekapte ondereind van een loofboom. Een soort lage knotboom waarvan om de paar jaar hakhout (en geriefhout) kan geoogst worden.
Bakovens, droogovens en smeltovens waren in 1525 nog ‘ovenen, asten ende fournoysen‘, dus verschillende toestellen. Een oven is een besloten ruimte waarin voedsel of (grond)stoffen tot een hoge temperatuur worden verhit om een chemisch proces te realiseren.
We kennen dit voor de hoogoven, pottenbakkersoven, veldoven, droogoven, emailleeroven, kalkoven, maar ook culinair voor een bakoven, pizzaoven en Dutch oven. Het woord stamt van het Oudindische ukha dat vuurpot betekent.
Een forneyse of fornayse was een ‘grote oven, smeltoven; hellevuur’, er werd geen voedsel in bereid. Via het Oudfrans kwam het van het Latijn fornacem, (fornax: oven), verwant met formus: warm. In onze keuken slaat fornuis op het hele meubel (oven + kookplaten), maar voedsel bereiden we toch in de oven of op het vuur (1 pan op 1 pit).
Een brander is het voorwerp waarmee je vlammen maakt: de branders van een gasfornuis, een verfbrander, een onkruidbrander. Hij zet chemische energie (brandstof + zuurstof) om in thermische energie.
Een komfoor is een toestel om iets in warm te maken of te houden zoals een schotelverwarmer of theestoof. Het is ontleend aan Picardisch cauffoir ‘verwarmingstoestel’ dat stamt van het Laatlatijn calefacere: warm maken.
In het artikel 'Warmwaterkruik of bedkruik, en samowar’, vind je ook info over de kotatsu, bedverwarmers, kersenpitkussen ed. En vergeet de ‘Vergeten hooikist’ niet!
Een van de oudste vormen van vloerverwarming is de Koreaanse Ondol die al vanaf ca. 5.000 BC zou ontstaan zijn als systeem om de rook van het kookvuur horizontaal weg te leiden. Eender welk droog organisch materiaal werd als brandstof gebruikt. Het verlengde, lemen rookkanaal was een aangenaam zitelement. Door later de keuken wat lager te maken kon de warmte onder de vloer van de aanpalende ruimte verspreid worden. Het principe bleef minstens tot laat in de 20ste eeuw in Korea in gebruik.
De Kang-bedkachel was een Chinese variant.
De Romeinen bouwden vanaf de 2de eeuw v.Chr. een gelijkaardig stenen hypocaustum. De ruimte onder de volledige vloer werd als rookkanaal gebruikt. Er werden steunzuiltjes onder gemetseld. Die waren ruw om een groot oppervlak te hebben om warmte op te nemen. Zo waren ze een soort accu die langzaam en lang warmte aan de vloer bleef afgeven.
Sommige schrijver vermelden schoorstenen in de hoeken van de te verwarmen ruimten. Ander werpen op dat die nergens gevonden zijn. Wel zouden er holle binnenmuren bestaan hebben waarlangs de rook kon ontsnappen. Een extra warmteaccumulator dus. De Romeinse vuurplaats was meestal buiten het gebouw gelegen. Dat kon een openbaar badhuis ("thermen") zijn, of een grote villae rusticae.
Telkens werd hier dus de volledige vloer als massakachel gebruikt.
Deze (vloer-) verwarming met luchtkanalen en een stookplaats aan de (buiten)kant en de schoorsteen aan de andere kant is in Spanje nog gekend als de ‘gloria’ en in America als “crimean oven“ (hospitaaltent met er dwars onder een met metalen platen afgedekt rookkanaal).
Een radiator is een warmtewisselaar (een gesloten watercircuit) die door straling warmte afgeeft aan lucht. Hij wordt gebruikt in centrale verwarming (in Vlaanderen chauffage) en in het koelsysteem van auto's, radiateur genoemd. Deze versie koelt koelwater van een motor af door de rijwind en /of een ventilator. In het woord herken je de Franse en Engelse stam ‘radiate‘: stralen, en radius (straal). Er zijn kachels waaraan een radiator kan gekoppeld worden.
Dus zowel de oorspronkelijke vuurplaats, als de kachel en de vloerverwarming waren massieve lemen constructies. Dit concept wordt nog steeds gebruikt in (lemen en stenen) massakachels.
Een leemkachel maken
Massakachel vind ik wel een geschikte verzamelnaam voor massieve, steenachtige kachels die traag opwarmen door één (tot 2) korte stookperiodes van ca. 2 uur per dag, om dan ca. 12 uur (infrarood) stralingswarmte af te geven. Daardoor verwarmen niet (zozeer) de binnenlucht, maar wel vloer, muren, objecten en mensen in de nabije stralingszone. De thermometer meet weinig, en achter een object of muur voel je geen effect meer. (In tegenstelling tot de meest gebruikte convectie warmte, waarbij de lucht die verwarmd wordt warmte overbrengt.)
De afwerking van de 700 kg tot 5 ton zware constructie (die degelijke fundamenten moet hebben) maakt hiervan een tegelkachel (of keramische kachel), een finoven (Finse speksteen) of een leemkachel. Afwerken met gips is een andere mogelijkheid. Ook vuurvaste steen, beton, kleisteen (of chamotte) en metselwerk kunnen gebruikt of gecombineerd worden. Bij combinatie van diverse materialen kunnen verschillende uitzettingscoëfficiënten barstjes veroorzaken. In leem wordt vaak kippengaas als wapening gebruikt.
Tegelkachels bestaan sinds ca. 1300, en waren een belangrijke verbetering ten opzichte van de open haard. Ze zijn zuiniger, milieuvriendelijker en er komen geen rookgassen in huis.
Het energetisch rendement is 80 tot 90 procent.
Voor oudere types metalen kachels of centrale verwarming is dat 40 tot 50 procent, en slechts 10 tot 15 procent voor een open haard (waar de meeste warmte via de schoorsteen verdwijnt).
De stookruimte lijkt belachelijk klein in vergelijking met de kachel.
De temperatuur in de stookruimte kan oplopen op tot circa 1.000°C. Daardoor is de verbranding van hout vollediger en minder vervuilend dan bij de lagere temperatuur in ijzeren kachels. Metaal warmt snel op, maar het koelt ook snel weer af. Een massakachel wordt daarom altijd korte tijd hard gestookt, ook als een lagere temperatuur gewenst is.
Stook 1 kg hout per 100 kg kachelmassa. Meer heeft geen zin, de verzadigde massa kan geen extra warmte opnemen.
Het rendement is hoog door het gebruik van tegenstroomkanalen. De warme rookgassen worden van boven eerst terug naar beneden geleid. Ze gaan door een soms complex labyrint van gaskanalen en binnenkamers. Die houden de warme rook zo lang mogelijk vast om zoveel mogelijk warmte aan de steen af te geven alvorens buiten geloosd te worden (aan ca. 200°C). De massa van de kachel accumuleert dit warmteverschil. De warmte wordt later door de buitenwand afgegeven. Lichte modellen verliezen dit voordeel en rendement.
Het oppervlak wordt in tegenstelling tot metaal behaaglijk warm, en geschikt als zit- of ligbank. Het materiaal laat iedere vormgeving toe: trapkachels, boomkachels, klimkachels…
Een massakachel kan ook kookplaten of een oven hebben.
De nodige verbrandingslucht wordt best via een buis rechtstreeks van buiten i.p.v. uit de kamer gehaald (en eventueel voorverwarmd via buizen door de massa).
Je kan de kachel ’s nachts stoken afhankelijk van de grootte, de buitentemperatuur en de gewenste binnentemperatuur, zodat ze dan in de gesloten ruimte haar warmte voor accumulatie ook aan vloeren en muur kan afgeven om een comfortabele temperatuur te krijgen.
Om te genieten van een massakachel investeer je evenveel in isolatie als in de aankoop van de kachel. (Voor infrarood gebruik je reflecterend materiaal als isolatie.) Plaats een tegelkachel nooit tegen een (niet geïsoleerde) buitenmuur.
Nadelen van een massakachel
De trage werking. Er is geen fine tuning. Je kan niet snel even bij verwarmen. Dat duurt een paar uur. En blijft ook uren. Er is planning en ervaring voor nodig.
Moeilijk voor de uithuizige tweeverdieners. Ze horen meer thuis in een laagenergieconcept met een aangepaste levensstijl.
Ze verwarmt slechts 1 kamer, tenzij je bijkomende systemen gebruikt. Combinaties met boilers en cv zijn mogelijk.
Ze zijn duur. Vooral door arbeidsuren: het materiaal zelf is niet zo duur. Zelf bouwen kan, maar dat vraagt enige vakkennis. (Zie ook <Lemen oven>). De 12 Ambachten biedt workshops aan. En op internet vind je plannen en video’s.
Kacheltypes kiezen
Koken of verwarmen met hout maakt je onafhankelijk en zelfvoorzienend. Het is een energiebron die je van A tot Z zelf kan beheren. Met eenvoudige middelen kan je een lang bewaarbare voorraad brandstof aanleggen. Het Noorse Directoraat voor Burgerbescherming en Noodplanning verplicht dat alle huizen vanaf een bepaalde grootte een alternatieve warmtebron moeten hebben, in de praktijk een houtkachel. De man het hout, van de Noor Lars Mytting beschrijft prachtig feeling en band van gebruikers met brandhout.
In 1742 ontwierp Benjamin Franklin (van de bliksemafleider) uit veiligheidsoverwegingen een metalen kachel. Dat was een hele verbetering t.o.v. de tot dan gebruikte gewone haard . Zijn vriend Robert Grace produceerde ze. Franklin wou ze niet patenteren. Hij wou dat de technologie vrij beschikbaar was. Dit wordt wel eens aangehaald als het eerste voorbeeld van het ‘open-bronprincipe’ (open source).
Een met (spek)steen bekleedde kachel slaat meer warmte op dan een (giet)ijzeren. Door die daarna langzaam terug af te geven blijft de ruimte langer warm. Afhankelijk van de isolatie van de woning is dit een belangrijke overweging bij de aanschaf.
Kachelpijpen geven ook veel warmte. Het is dus niet nodig ze binnen weg te stoppen achter muren of bekleding.
In het Chinese Zhejiang zag bodemkundige F.H. King de kang (1909): een lage kachel waarvan de restwarmte van de platte horizontale schoorsteen werd benut. Het waren 2m2 grote, lage, platte zitbanken overdag waarop ’s nachts een slaapmatras werd gelegd. Wegens slijtage en lekken moesten deze constructies van klei, stro en leem om de 3 à 4 jaar opnieuw gemaakt worden. De oude werd verpulverd (bevatte veel mineralen) voor de composthoop.
Dunwandige stalen kachels zijn vanbinnen met vuurvaste steen bekleed tegen doorbranden, en voor warmteopslag. Gietijzeren kachels hebben zwaardere wanden en verdragen meer hitte.
Een stalen of gietijzeren houtkachel heeft altijd een regelbare luchttoevoer en een vulopening met deur, meestal ook een aslade en een (giet)ijzeren rooster. En we hebben allemaal liefst een glazen ruit in de deur (en zijwand), zodat we het vlammenspel en de noodzaak tot bijvullen kunnen zien.
Het is me niet duidelijk of een glazen kacheldeur (of -wand) meer IR-warmte doorlaat dan een stalen wand uitstraalt. Ik vond er nog geen deugdelijke testen of verklaringen voor. Meestal heeft keramisch glas blijkbaar wel een metaalcoating die (delen van de) IR energie begrensd. Metingen met een hittedetector bevestigen dit, en tonen over de hele glasoppervlakte dezelfde begrensde waarde. De minder uitgestraalde hitte wordt dan toch wel weer gebruikt in de verbrandingskamer.
Maar het oog wil ook wat he? Als ik de vlammen zie, krijg ik het al meteen warmer, zelfs als de kachel nog koud aanvoelt.
Met open kacheldeuren stoken is minder efficiënt omdat de verbrandingskamer dan onvoldoende verhit wordt voor een secundaire verbranding van houtgassen, en er wordt extra veel (ook verwarmde) lucht uit de kamer door de schoorsteen gejaagd.
Zeer belangrijk bij het gebruik van een kachel is voldoende ventilatie. (Zie ook CO-vergiftiging.)
Keuzecriteria
Er bestaan prachtige fornuizen die naast de stookruimte een oven hebben, soms ook nog een boiler (heetwaterreservoir). De kookplaat heeft met ringen verkleinbare openingen om passende pannen, ketels en wafelijzers op te zetten. Er kan ook nog een rookkast opgebouwd zijn.
Ons moeder heeft nog taart gebakken in de ‘Leuvense stoof’ (in de trom, de oven) door metalen bandringen met twee handvatten, en gevuld met gebakken klei, langs 2 kanten op de kachel op te warmen. De geaccumuleerde warmte volstond om er taart op te zetten in de oven, en ze zo te laten bakken.
Hoeveel m³ moet ik kunnen verwarmen? Hoeveel kW vermogen heb ik dan nodig? (Ook afhankelijk van je isolatie.)
Volume |
Isolatie |
||
ruimte |
Goed |
Redelijk |
Geen |
40 m³ |
4 kW |
5 kW |
6 kW |
60 m³ |
4,5 kW |
5,5 kW |
7 kW |
80 m³ |
5,5 kW |
6,5 kW |
8 kW |
120 m³ |
7 kW |
8 kW |
10 kW |
140 m³ |
7,5 kW |
8,5 kW |
11 kW |
160 m³ |
8 kW |
9,5 kW |
nvt |
180 m³ |
8,5 kW |
10 kW |
Staat er al een schoorsteen? Of langs welke (buiten)muur kan die gemaakt worden? Of kan het ergens door de bovenliggende verdiepingen?
Wil ik de aansluiting voor rookgasafvoer achteraan of boven op de kachel?
Wil ik er op kunnen koken? Is het bovenvlak dan groot, dik en vlak genoeg?
Hoe groot kan de kachel zijn in functie van een veilige afstand tot brandbare materialen als wandbekleding, kasten, zetel ed.
Een goede kachel voldoet aan hedendaagse normen als een hoog rendement en weinig uitstoot van schadelijke stoffen. Er bestaat een energielabel en een recentere Europese Ecodesign-norm (2020 en 2022). In Duitsland geldt het DIN-plus keurmerk. In diverse landen wordt al langer gelabeld met het uitstekende Franse kwaliteitslabel (zie Flamme verte).
Hoe ouder je wordt, hoe meer de taart gaat lijken op een fakkeloptocht. Katherine Hepburn
Goed stoken, en rook in de kamer vermijden
Goed stoken vervuilt minder
Tips om een zo schoon mogelijke verbranding te krijgen in je kachel.
De kachel
Kies een gecertificeerde kachel volgens de Europese richtlijn Ecodesign, ecolabel of bv Flamme verte. Een moderne kachel heeft een aanzienlijk hoger rendement met een betere verbranding en veel minder uitstoot dan haar voorouders. Hun ontwerp verbrandt gevaarlijke gassen en deeltjes vollediger. Kies een capaciteit die aangepast is aan het volume dat je wil verwarmen. Ook zou het fijnstof 5 maal minder toxisch zijn en wordt het 16 maal sneller uitgeademd, omdat het eerder mineraal is van aard en amper koolwaterstoffen bevat.
Vermijd contact tussen het hout en de kachelwanden om roetvorming hierop te voorkomen.
Laat een isolerende laag as van ca. 3cm liggen. De brandtemperatuur is daardoor hoger. Dat is beter voor de kachel.
Het hout
Gebruik geen tropisch, maar lokaal hout. Ook voor pellets (van resthoud) of geperste stookblokken met een FSC label.
Gebruik nooit geverfd, behandeld of geïmpregneerd of samengesteld (vezel en plaat) hout. Daarin zitten lijmen en producten die bij verbranding veel schadelijke stoffen afgeven.
Maak en gebruik kleine blokken die feller en vollediger verbranden.
Stook enkel droog hout. Nat hout verbrandt onvolledig en geeft meer as en fijnstof. Je kan met een houtvochtigheidsmetertje testen of je onder de 20% blijft. Als je 2 blokken tegen elkaar slaat moet de klank niet dof, maar helder en hoog zijn.
Het vuur
Als je goed stookt zie je gele, gelijkmatige vlammen. Zie je oranje en donkere rook, dan is de verbranding onvolledig.
Het vuur trager en zachter laten branden door luchttoevoer en/of rookgasafvoer te verminderen geeft een slechte, onvolledige verbranding.
Niet (te veel) smoren dus, maar zorgen voor een heet vuur.
Als het zwart wordt moet je voor meer luchttoevoer zorgen.
Het meest vervuilende is het laten uitdoven en het aanmaken van het vuur. De verbrandingskamer en de schouw zijn dan te koud voor een goede en volledige verbranding.
Aanmaken doe je best met de Zwitserse of top-down methode. Onderaan leg je de grotere blokken. Daarop steeds kleiner en makkelijker brand- en ontvlambaar materiaal. Wat je verbrandt zijn houtgassen. Die drijf je uit het hout door verhitting. Met grote blokken bovenaan drijf je die dus gewoon door de schoorsteen weg. Zonde! Omgekeerd moet alle geproduceerde rook door de vlam. Dat verbetert verbranding en rendement.
De schoorsteen
Als de rook uit je schoorsteen wit of quasi onzichtbaar is heb je een goede verbranding en zie je enkel waterdamp.
Donkere rook ruik je ook: je verbrandt slecht materiaal of nat hout.
De schouw moet natuurlijk groot en hoog genoeg zijn voor een goede trek en verbranding.
En je veegt ze jaarlijks.
Het neusje van de zalm is een filter die 95% van het fijnstof uit de rook haalt. Hij kost rond de € 2.000 (geplaatst, excl. btw) en verbruikt jaarlijks voor ca. 30 euro elektriciteit. De neergeslagen fijnstofdeeltjes worden gewoon met het jaarlijks vegen mee verwijderd.
En plant compenserend nieuwe bomen, ze vangen veel fijnstof. Ook bv klimop is daar zeer geschikt voor. Maar levert veel minder brandhout.
Optimaliseren
De luchttemperatuur kan in een kamer 3 °C per meter hoogte stijgen. Om tv te kijken kan je de zetel dus beter 1,5 meter hoger (en de thermostaat lager) zetten.
Natuurlijke convectie brengt de warme lucht niet waar je die hebben wil. Zet een Ecofan op je kachel en maak zo zonder extra energieverbruik een gewenste (of gedwongen) convectie.
Je kan verbrandingslucht voorverwarmen. Of met een ventilator warme lucht van het plafond naar beneden stuwen.
Uiteraard is ook het beheersen van de luchtcirculatie belangrijk. Tocht, ventilatie en opengaande deuren koelen de lucht sterk af. Maar aangezien verbranding ook zuurstof verbruikt, is ventilatie wel absoluut nodig. Je kan voor de brander een rechtstreekse aanvoerbuis voor buitenlucht voorzien, zodat die niet (of minder) via kieren door de kamer moet gezogen worden.
Isoleren
Het heeft weinig zin optimaal warmte te produceren en verspreiden, als je ze vervolgens laat verloren gaan.
Om geleidingswarmte te isoleren gebruik je slechte geleiders: lucht, textiel, kurk, glas, hout, stro, plastic, been en wol, vilt.
Om stralingswarmte te isoleren gebruik je reflecterende barrières, zoals het aluminiumfolie achter een radiator, de rvs-spiegel achter een gloei-element.
Bij convectiewarmte kan je ook slechte geleiders waartussen veel lucht gevangen zit als isolatie gebruiken. (Vezelige) kleding in laagjes, dubbel glas, noppenfolie, sneeuw, kranten…
Dit werkt beter als het medium en het ingesloten gas droog zijn. Anders ontstaat er geleiding, en zelfs afkoeling door verdamping.
Een koof (gesloten afkasting) boven de gordijnen kan voorkomen (of verminderen) dat een koude luchtstroom bij het raam ontstaat.
Een inkomhal(letje), sas of gordijn achter de deur vermindert de instroom van koude lucht. Deurborstels en tochtlinten kunnen kieren dichten.
Hoe vermijd je rook in de kamer
Er is een risico op rook, veel fijnstof, schoorsteenbrand en CO-vergiftiging als je de kachel te vol propt (+60%). Dan komt er te weinig lucht bij het vuur. Bij het 'smoren' (verbranden met weinig lucht) krijg je een te trage, ‘koude’ en onvolledige verbranding. Kachelglas, -wand en schoorsteen krijgen een flinke laag warmte tegenhoudende roet : 3 mm roet zorgt voor een warmteverlies van 10%. De binnenkant van de kachel reinigen kan tot 30% warmtewinst opleveren!
Bovendien verspil je de meeste energie: rookgassen worden niet verbrand maar door de schoorsteen geloosd.
Je kan beter flink doorstoken zodat de energie als warmte in de (liefst goed geïsoleerde) woning wordt opgeslagen.
Zorg dat de kachel met een open vlam brandt en de schoorsteen goed warm is voor je ze bijvult. (Lees ook <Schoorsteen>):
Wacht niet met bijvullen totdat er enkel nog wat gloeiende kolen zijn, maar doe dat terwijl de vlam nog goed brandt. Idealiter als je haard nog voor een derde vol ligt met hout.
Dek nooit het hele vuur af met nieuwe brandstof, laat aan minstens één kant een brandende vlam met voeding vrij.
Zo kan vrijkomend CO-gas geleidelijk verbranden. Anders stapelt het zich op in de kachel, en kan het –als er een vlam vrijkomt- ploffen .
Hoe beter de verbranding, hoe minder CO er is.
Dus ruim vóór het bijvullen (1 à 2 minuten) de luchttoevoer en afvoer openzetten, en ook na het vullen nog een tijdje open laten. Open de deur niet met een ruk, eerst een beetje, en dan langzaam verder (eventueel andere luchttoevoer op dat moment afsluiten zodat er geen ‘valse trek’ ontstaat).
Vochtig hout moet eerst drogen in de kachel (energieverspilling). De hierbij ontstane rookgassen kunnen ontploffen.
Andere oorzaken van onvoldoende trek: schoorsteen te kort, te lang, te klein, te veel bochten, niet (tijdig) geveegd, te koud (niet geïsoleerd).
Terugslag en rook in de kamer bij aanmaken is een risico bij koud weer. De koude lucht buiten zakt (in de schouw) naar beneden. De warme rook van het startend vuurtje kan er niet doorheen. Wat kan helpen:
Onderdruk vermijden door de afzuigkap uit te zetten, of een tijdje een raam open te zetten,
Het rookkanaal opwarmen door eerst een krant of aanmaakblokje te verbranden. Ik heb ook eens 2 kaarsen onder de kachelpijp gezet om ze voor te verwarmen.
Ga bij felle kou in de hoek staan. Die is 90 graden.
Technische aspecten van verbranding
Drie mm roet zorgt voor een warmteverlies van 10%. De binnenkant van de kachel reinigen kan tot 30% warmtewinst opleveren!
CO is een giftig, brandbaar gas dat ontstaat door onvolledige verbranding.
CO2 (ook door ons uitgeademd) is niet brandbaar en wordt zelfs als blusmiddel gebruikt.
Qua gewicht is CO (1,25kg/m³) een béétje lichter dan lucht (1,3kg/m³), CO2 is zwaarder (1,97kg/m³) (telkens afhankelijk van hoogte e.a. factoren)
Hout bestaat voor 49% uit koolstof, 6% waterstof en 45% zuur- en stikstof.
Turf uit 52% koolstof, 6% waterstof en 41% zuur- en stikstof.
De verbrandingsproducten zijn dan koolzuur (CO2) en water. Bruinkool tot antraciet 66-94 % koolstof, van 5 tot 2% waterstof en van 28 tot 3% stikstof en zuurstof.
Als er niet genoeg lucht wordt toegevoerd, blijven kooldeeltjes onverbrand over als roet .
Onverbrande stoffen, zoals minerale zouten, blijven als as achter.
Zwaveldioxide (SO2) daalt in deze reeks van 3 (bruinkool over steenkool) tot 0,5% (antraciet).
Zwavel trekt in ijzer/staal en maakt het warmbros.
Vuur verbruikt veel zuurstof: een gesloten houtkachel heeft per uur 35 à 50 kubieke meter lucht nodig, een open haard tot 250 kubieke meter. (Een kamer van 7 x 4 m, x 2,5m hoog is 70m3). Dus in ieder geval altijd voor verluchting zorgen!
Het vermogen is de hoeveelheid brandstof (energie) die nodig is om de ruimte waarin de kachel staat te verwarmen. Deze parameter wordt uitgedrukt in kW en geeft aan welke kachel geschikt is voor het volume (m³) dat je wilt verwarmen. Met een te klein vermogen wordt de ruimte onvoldoende verwarmd. Met een te groot vermogen wordt het té warm en bestaat de neiging om de kachel minder hard te laten branden waardoor onder meer een onvolledige verbranding en roetafzetting op de ruit en in de verbrandingskamer ontstaan.
Verbrandingsrendement van verwarmingstoestellen
Een haard met een rendement van 80 % benut 80 % van de energie van het hout voor de verwarming van de woning. Rendement vermindert als de haard minder hard brandt waardoor de verbranding ook minder compleet is.
Warmteverlies ontstaan door:
Onvolledig verbrande deeltjes die in de as achterblijven.
Onvolledig verbrande deeltjes die met de rookgassen door de schoorsteen verdwijnen.
Restwarmte van de rookgassen die door de schoorsteen stijgen.
Een open haard heeft een gemiddeld verbrandingsrendement van 10 à 15%, een klassieke houtkachel haalt 45%. Moderne inbouwhaarden op hout halen 60-65%, en een moderne houtkachel heeft, vergelijkbaar met een klassieke CV op gas, een rendement van 75%. Dus 3 houtblokken in je kachel geven evenveel warmte als 12 blokken in de haard.
Moderne kolen en gaskachels halen 80 en 85%, en een top van (80 tot) 90% is er voor hoogrendementsketels op gas en warmte accumulerende speksteen of tegelhoutkachels.
Zij verliezen gemiddeld 8,5 % rendement aan restwarmte in de schoorsteen. Het kan moeilijk lager, omdat anders de rookgassnelheid te laag wordt en rookinslag kan voorkomen. Onvolledig verbrande deeltjes laten gemiddeld 0,75 % warmte verloren gaan in de rookgassen en ongeveer 0,75 % in de as.
Nieuwe Ecodesignkachels halen rendementen van 90%.
Warmtegeleiding is de mate waarin een materiaal de (toegevoerde) warmte doorgeeft. Vooral metalen geleiden goed. Van minder naar beter: lood, staal, ijzer, nikkel, zink, aluminium, goud, koper. Koper is dus een goede keuze voor soldeerbouten en pannen. (Koperoxide is giftig, dus goed schoonhouden!)
Gebruik ketels met een dikke bodem, en een kachel met een dikke, liefst gietijzeren plaat. Bij een kromgetrokken plaat is er veel minder contact, en dus minder warmtegeleiding.
Onder deze titels vind je nog meer technische info over:
Gekloven en ge(k)liefd: Vochtigheidspercentage, kWh/kg brandhout
Theelichtjes: energieproductie / waxinelichtje
Warmte efficiënt(er) benutten: 3 soorten warmte, golflengten IR
Hout zorgt voor mensen: Stère. Houten kwaliteit
Hout stoken verbieden wegens te vervuilend?
Volgens diverse studies is met hout verwarmen zeer vervuilend en ongezond, vooral voor de kachelgebruiker, maar ook voor de buren. De binnen en buiten gemeten waarden aan CO, CO2, fijnstof, chemicaliën, kankerverwekkende PAK’s (polycyclische aromatische koolwaterstoffen) en dioxines kunnen het hormoon- en immuunsysteem aantasten. Ook ik krijg dus vaak de wind van voren van nog groenere jongens.
Wie verwarmt en kookt er nog met een houtvuur?
Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) gebruikten in 2015 zo'n drie miljard mensen open vuur en kleikachels voor koken en verwarming met hout, mest, tuinafval of kolen als brandstof. Dus meer dan 1/3de van de wereldbevolking. Verbrandingsoven, pelletkachels en ijzeren exemplaren nog niet meegerekend. Het merendeel van die eerste groep heeft gewoon geen andere opties. Verbrandingsovens en pelletkachels blijven meestal buiten schot wegens een verbranding die verondersteld wordt zeer efficiënt en onder goed gecontroleerde omstandigheden te gebeuren. (De herkomst van pellets heeft het vermeend ecologische imago met reden flink gedeukt. En ze hebben meestal stroom nodig voor sturing en ventilatie.) Houtkachels zijn dus de makkelijk beschikbare zwarte schapen. Terecht?
Westerse houtverbrander, wie zijn ze?
Volgens Gary Fuller, Imperial College London en UKRI Clean Air Champion, heeft 96% (andere bron: 92%) van de Britse huizen die hout stoken een andere verwarming, en is de kachel dus ‘esthetisch’.
Deense gegevens vermelden dat de ecodesign-norm ontwikkeld door de EU houtkachels toelaat om 375 g PM2,5 uit te stoten voor elke gigajoule (GJ) geproduceerde energie. (De nieuwste norm voor vrachtwagens is 0,5 g per GJ.)
We denken soms dat hout stoken onschadelijk is, omdat het een natuurlijk product is. Maar bij verbranding komen even goed fijnstof en PAKs vrij. Volgens onderzoeker Charles Swanson is fijnstof de vonk aan de lont die kankercellen kan doen ontsteken (muteren).
De gezelligheid van vuur zet heel wat bijverwarmers aan zich de luxe van een haard of kachel (met glas) te veroorloven.
Veel oude woningen en (dito) bewoners hebben geen mogelijkheid of perspectief om te investeren in een ander systeem. (Allicht zal deze groep vanzelf ‘uitsterven’.)
Daarnaast is er nog een groep die zich geen andere verwarming kan veroorloven, en een groep die dit niet wil omdat ze zo onafhankelijk mogelijk willen zijn. Dat kan met hout: van kachel tot brandstof kan je in principe alles zelf voorzien. Ik schaar me onder de twee laatste. Het al 100.000den jaren bestaande aspect van zelfvoorziening is voor mij ook belangrijk. In door oorlogen kapotgeschoten steden koken overlevers op een open houtvuurtje in wat er overblijft van hun flat. Noodgedwongen. Elektriciteit, gas, stookolie ed. zijn niet meer beschikbaar. Heel erg, maar het toont aan dat iedereen hierop kan terugvallen, en het individueel en autonoom kan gebruiken. Zonder vuur zijn in een gematigd of koud klimaat de onderkoelende winters dodelijk voor ons.
Als de eerste groep op de korrel genomen wordt vind ik dat terecht. Voor de andere groepen vind ik het plaatje niet volledig.
Ik stel vast dat de meest milieuvriendelijke verwarmingssystemen alleen betaalbaar zijn voor gegoede tweeverdieners en de rijke klasse. Zonnepanelen en warmtepompen zijn rendabele en zinvolle investeringen. Als je een eigen woning en voldoende middelen hebt. Maar geeft hen dat het recht anderen terecht te wijzen? Zouden ze voor hun ecologische voetafdruk behalve hun eco-investeringen ook niet hun hele levenswijze moeten meerekenen om die met anderen te vergelijken? Lijkt me wel logisch.
Ik woon zeer klein en stook bij minder dan 15°C (binnen!) een kleine mand hout per dag (ca. 3u brandtijd), tussen 2 en 8m³/jaar. Zeker minder dan 100 dagen per jaar. Zou dat per saldo vervuilender zijn dan verwarmen met stookolie, met altijd een dag-kamertemperatuur tussen 22 en 25 graden?
Ik rijd met een kleine benzine bestelwagen. Zo weinig mogelijk. Ik weet niet of een hybride of elektrische wagen (in het beste geval) met 2 tot 5x meer kilometers per jaar ecologischer is.
Ik eet zeer weinig vlees, terwijl voor een wekelijkse westerse biefstuk Amazone- en andere wouden worden afgebrand om vlees en veevoer te kweken. Dat menu produceert al meer fijnstof dan mijn kachel.
In onze steden is 40% van de fijnstofconcentraties te linken aan onze veeteelt! (BBL & Knack, begin 2021)
Ik rij weinig naar de biowinkel, maar pluk uit mijn tuin. Ik heb geen blender, tv, airco en verbruik zeer weinig elektriciteit.
Ik bedoel maar: wie kijft over het hout dat ik verbrand ziet vaak de splinter in mijn houtkachel, maar niet de balk in het eigen huis. Hoe worden de verbruikte kilowatts opgewekt? Met milieuvriendelijk kernenergie waarvan het afval miljoenen jaren levensbedreigend giftig blijft? Mijn hout komt uit mijn buurt. Andere brandstoffen hebben vaak eerst een halve wereldreis gemaakt. Dat geldt vaak ook voor (grondstoffen van) zonnepanelen en sturende elektronica. En voor de hebbedingetjes ‘made in China’ met energie van kolencentrales, met containerschepen naar hier gestoomd en met vrachtwagens geleverd. Je ziet en ruikt het fijnstof er niet aan, maar het is er wel. Voor en door jou.
De smartphone en notebook die je om de 2 jaar vervangt wordt met ander elektronisch afval naar Afrika verscheept en op het strand in de fik gezet om zo sneller de kostbare grondstoffen eruit te ‘recycleren’.
Mijn kachel is vaak ook mijn kookfornuis, mijn boiler (warmwaterketel) en mijn droogkast. Als we dit ook allemaal meerekenen wordt de vergelijking eerlijker.
Veel klagers en verwijters vinden Sintmaartenvuur en kerstboomverbranding wel sociaal, of Burning man en vreugdevuren met torens van paletten spectaculair. Op winterevents genieten ze van vuurkorven, bratwurst grill en tuinkachels. Ik zwijg over oudejaarsvuurwerk. En de vuurkorf op de Kerstmarkt die op vier uur evenveel fijnstof produceert als een autorit Brussel-Moskou en terug (door de uitlaat, maar ook door de banden) zoals berekend voor een gemiddelde Vlaamse personenwagen in 2017. En zomerse barbecues moeten uiteraard ook kunnen. Sigaretje? Koken en een leefruimte verwarmen lijken me essentieel. De gezelligheidsvuurwerken minder.
Je moet dus wel het hele plaatje bekijken voor je iemand affakkelt. Het is niet omdat je verwarming (bijna) geen fijnstof veroorzaakt in en om je huis dat je een heilig recht hebt om kritiek te geven.
Het is niet omdat je je wagenpark hebt uitgebreid met ook nog een elektrische wagen dat je daarom een toonaangevende klimaatgoeroe à la Al Gore kan zijn. Laten we onze hele ecologische voetafdruk maar bekijken, en ons informeren over hoe ieder het eigen schoenmaatje kan verkleinen. Ook rekening houdend met auto’s en kilometers die we consumeerden, kleding, wereldwijde bosbranden enz.
Je loopt meer fijnstof op achter het fornuis dan langs de snelweg.
Nederlandse Organisatie Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO 2020. Onderzoeker Ajoeka Pronk stelt dat ca. 90 procent van de blootstelling aan fijnstof binnenshuis gebeurt tijdens en na het koken, vooral in de avond. Bij het bakken van hamburgers loopt het aantal microgram fijnstof per kubieke meter op tot 670. De WHO gehanteerde als norm voor fijnstofdeeltjes onder de 2,5 micrometer 10 microgram/m3.
Voor een goede afzuiging heeft een afzuigkap minimaal een vermogen van 300 m3/uur nodig, in veel huizen was dit slechts 40 m3/uur.
Het is eerlijker om CO2 productie globaal per persoon te vergelijken, en niet uitsluitend voor het gebruik van houtkachels die per saldo maar voor een klein deel van CO2-emissies verantwoordelijk zijn.
Als ik mijn houtkachel kan inruilen voor een warmtepomp met een zonnepaneeltje doe ik het meteen.