موقد الحبيبات

موقد الحبيبات هو موقد يحرق حبيبات الخشب المضغوط أو الكتلة الحيوية لتوفير مصدر للتدفئة في المنازل، وأحيانًا في المنشآت الصناعية. يتم تغذية الموقد بالوقود باستمرار من خزان التخزين (القادوس) إلى منطقة الاحتراق، مما ينتج لهبًا ثابتًا لا يتطلب سوى تعديلات طفيفة أو معدومة. تصل كفاءة أنظمة التدفئة المركزية الحديثة التي تعمل بحبيبات الخشب كمصدر طاقة متجدد إلى أكثر من 90%.

استُخدمت مواقد الحطب المُعاد تدويره ومواقد الألواح الخشبية منذ أوائل القرن العشرين على الأقل، ويتضح ذلك جليًا في استخدام مواقد البراميل والمواقد الخشبية ومواقد براميل الزيت في وسائل الإعلام التاريخية التي تناولت فترة الكساد الكبير في هوفرفيل . كما استُخدمت أفران الحطب المُصنّعة باحترافية والمزودة بخزانات نشارة الخشب في أوائل القرن العشرين. وكانت جميع هذه الوحدات تستخدم الحطب المُعاد تدويره أو نشارة الخشب. وفي عام 1930، تم اختراع موقد بريستو-لوغ الذي يُعيد استخدام نشارة الخشب المُعاد تدويرها من مصنع بوتلاتش لأشجار الصنوبر في لويستون، أيداهو، للتدفئة المنزلية. ومن هذا الاختراع، ظهر موقد الحبيبات المُصغّر، الذي ظهر في ولاية واشنطن في ثمانينيات القرن العشرين.

تطورت مواقد الحبيبات الخشبية على مر السنين من تصميم بسيط وعملي إلى جهاز تدفئة حديث. يمكن أن تكون هذه المواقد وحدات قائمة بذاتها أو مواقد مدمجة في المدخنة. تُصنع معظم مواقد الحبيبات باستخدام قطع كبيرة موصلة للحرارة من الفولاذ أو الحديد الزهر ، مع استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لتغليف الدوائر الكهربائية ومناطق العادم.

تتوفر أفران ومراجل تعمل بحبيبات الخشب بالإضافة إلى الموقد الزخرفي. ويمكن تركيب هذه الوحدات في أنظمة التدفئة المنزلية القائمة مع إجراء تعديلات طفيفة فقط على مجاري الهواء أو السباكة الموجودة.

شهدت صناعة التدفئة تحولاً ملحوظاً نحو مواقد الكتلة الحيوية وأجهزة التدفئة التي تعتمد على موارد قابلة للاحتراق ومتجددة ذات كفاءة عالية. بدأ هذا التوجه مع أزمة النفط عام 1973، والتي أدت إلى ابتكار أول مواقد الحبيبات الخشبية. ومع ذلك، لم تصبح مواقد الحبيبات الخشبية خياراً عملياً واقتصادياً وشائعاً لأنظمة التدفئة المنزلية إلا في السنوات العشر الأخيرة. بين عامي 1998 و2010، تم تصنيع 824,410 موقد حبيبات خشبية ووحدات تدفئة داخلية في الولايات المتحدة ^{[ 1 ].}

في حين أن بعض المواقد مدرجة في قائمة UL للوقود الآخر غير الكريات، مثل القمح والذرة وبذور عباد الشمس ونوى الكرز، فإن العديد من مصنعي مواقد الكريات يوصون باستخدام خليط من الذرة والكريات.

يُضخ وقود الكريات من مخزن التخزين أو الخزان اليومي (في المواقد الفردية) إلى غرفة الاحتراق. وبفضل الحرارة المتولدة، يُسخن الماء في غلاية الكريات. وفي أنظمة التدفئة المركزية، يمر الماء الساخن عبر دائرة التدفئة. ويكون توزيع الحرارة مماثلاً لأنظمة التدفئة المركزية الأخرى. وعلى عكس التدفئة بالزيت أو الغاز، يُنصح بإضافة خزان للماء الساخن مع أنظمة التدفئة بالكريات لتوفير الماء الساخن لحين الحاجة إليه.

معظم مواقد الحبيبات ذاتية الإشعال، وتعمل تلقائيًا بنظام تحكم حراري. ويمكن تزويد المواقد ذات الإشعال التلقائي بأجهزة تحكم عن بُعد. وتشمل الابتكارات الحديثة مراقبة دقيقة ومتكاملة لمختلف ظروف السلامة، وإمكانية إجراء اختبارات تشخيصية في حال حدوث مشكلة وشيكة.

لا يُفترض أن يُنتج موقد الحبيبات، الذي يتم تنظيفه وصيانته بشكل صحيح ، مادة الكريوزوت ، وهي مادة لزجة قابلة للاشتعال تُسبب حرائق المداخن . تحترق الحبيبات احتراقًا نظيفًا جدًا، ولا تُنتج سوى طبقة من الرماد الناعم كناتج ثانوي للاحتراق. تؤثر جودة وقود الحبيبات على الأداء وكمية الرماد المُنتجة. تُنتج الحبيبات عالية الجودة أقل من 1% من الرماد، بينما تُنتج الحبيبات العادية أو منخفضة الجودة ما يصل إلى 6% من الرماد. ^{[ 2 ]} يجب على مُستخدمي موقد الحبيبات الانتباه إلى الصيانة الإضافية المطلوبة مع الحبيبات منخفضة الجودة، وأن عدم اتساق جودة الخشب قد يُسبب أضرارًا جسيمة للأجهزة الإلكترونية خلال فترة قصيرة.

عادةً ما يرتبط موقد الحبيبات الخشبية بالخشب المُحَبَّب. مع ذلك، يمكن للعديد من مواقد الحبيبات الخشبية حرق أنواع وقود أخرى مثل الحبوب والذرة والبذور ورقائق الخشب . في بعض مواقد الحبيبات الخشبية، قد يلزم خلط هذه الأنواع من الوقود مع حبيبات الخشب. كما تُعدّ النفايات المُحَبَّبة (التي تحتوي في الغالب على ورق مُستعمل) وقودًا مناسبًا لمواقد الحبيبات الخشبية.

على عكس مواقد الحطب التي تعمل حصريًا على مبدأ سحب المدخنة ، يتطلب موقد الحبيبات استخدام أنبوب عادم محكم الإغلاق لمنع تسرب غازات العادم إلى حيز المعيشة نتيجة لضغط الهواء الناتج عن منفاخ الاحتراق. يتطلب موقد الحبيبات نظام تهوية مزدوج الجدران معتمد، بقطر يتراوح عادةً بين 7.5 و10 سم، مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من الداخل ومجلفن من الخارج. ولأن مواقد الحبيبات مزودة بنظام عادم قسري، فإنها لا تتطلب دائمًا امتدادًا رأسيًا للتهوية، مع أن امتدادًا رأسيًا يتراوح بين 0.91 و1.52 متر (3 إلى 5 أقدام ) يُوصى به لتوفير بعض السحب ومنع التسرب في حالة انقطاع التيار الكهربائي. وكما هو الحال في أجهزة الغاز الحديثة، يمكن تهوية مواقد الحبيبات أفقيًا عبر جدار خارجي، بحيث ينتهي أنبوب التهوية أسفل خط السقف، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للمباني التي لا تحتوي على مدخنة. وفي حال وجود مدخنة، ينصح المصنعون باستخدام بطانة من الفولاذ المقاوم للصدأ ذات حجم مناسب بطول المدخنة لضمان سحب الهواء بشكل صحيح. أدت تقنيات البناء الحديثة إلى إنشاء منازل محكمة الإغلاق، مما أجبر العديد من مصنعي مواقد الحبيبات على التوصية بتركيب مواقدهم مع مدخل هواء خارجي لضمان تشغيل المواقد بكفاءة ومنع الضغط السلبي المحتمل داخل المنزل. 

في العديد من الولايات، يُعفى وقود الكريات من ضريبة المبيعات. ^{[ 3 ]}

حتى الأول من يناير 2012، في معظم الولايات الأمريكية، كان موقد الحبيبات ذو الكفاءة 75% مؤهلاً للحصول على إعفاء ضريبي يصل إلى 30% من تكلفة الجهاز كجزء من البند 25C، بالإضافة إلى أجور العمالة. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

يتكون موقد الحبيبات عادةً من هذه المكونات، سواء كانت أساسية أو معقدة:

• قادوس
• نظام لولبي​
• مروحتان طاردتان: للاحتراق والحمل الحراري
• صندوق الاحتراق: وعاء الاحتراق ونظام تجميع الرماد، مبطن أحيانًا بألواح من الألياف الخزفية
• ميزات أمان متنوعة (مفتاح فراغ، مستشعرات حرارة)
• وحدة تحكم

لكي يعمل موقد الحبيبات بشكل صحيح، فإنه يستخدم الكهرباء ويمكن توصيله بمأخذ كهربائي قياسي. يشبه موقد الحبيبات موقد الفحم الأوتوماتيكي، فهو مدفأة تعمل باستمرار، حيث يستهلك الوقود الذي يُغذى بانتظام من خزان قابل لإعادة التعبئة إلى وعاء الاحتراق (حوض مثقب من الحديد الزهر أو الفولاذ)، عبر نظام آلي. أكثر أنظمة التوزيع شيوعًا هو نظام لولبي يتكون من قطعة معدنية حلزونية الشكل مغلفة بأنبوب. يقع هذا النظام إما فوق وعاء الاحتراق أو أسفله بقليل، ويقوم بتوجيه جزء من وقود الحبيبات من الخزان إلى أعلى حتى يسقط في وعاء الاحتراق ليحترق.

تُعدّ أنظمة التهوية ضروريةً لأداء نظيف واقتصادي. يتركز اللهب الناتج ويكون شديدًا في مساحة صغيرة من وعاء الاحتراق، حيث يقوم منفاخ الاحتراق بإدخال الهواء إلى قاع وعاء الاحتراق، بينما يدفع غازات العادم إلى المدخنة. في حين أن بعض مواقد الحبيبات قد تكون ساخنة عند لمسها (خاصةً على نافذة العرض)، فإن معظم الشركات المصنعة تستخدم سلسلة من المبادلات الحرارية المصنوعة من الحديد الزهر أو الفولاذ، والتي تمتد على طول الجزء الخلفي والعلوي من صندوق الاحتراق المرئي. مع منفاخ الحمل الحراري، يتم تدوير هواء الغرفة عبر المبادلات الحرارية وتوجيهه إلى مساحة المعيشة. تتيح هذه الطريقة كفاءةً أعلى بكثير من الحرارة الإشعاعية لموقد الحطب أو الفحم الذي يُغذى يدويًا، وفي معظم الحالات، لن تتجاوز درجة حرارة الجزء العلوي والجوانب والجزء الخلفي من الموقد درجة الدفء عند اللمس. إلى جانب هواء الحمل الحراري، تدفع مروحة العادم الهواء من صندوق الاحتراق عبر فتحات تهوية خاصة مصممة خصيصًا لوقود الحبيبات. تُعدّ دورة التدوير هذه جزءًا لا يتجزأ من نظام الاحتراق أيضًا، لأن اللهب المركز ذو درجة الحرارة العالية سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة صندوق الاحتراق بسرعة. تشمل المشاكل المحتملة المرتبطة بارتفاع درجة الحرارة تعطل المكونات الكهربائية وانتشار اللهب إلى أنبوب التغذية مما قد يتسبب في اشتعال النار في خزان الحبيبات. ولضمان السلامة، زُودت جميع مواقد الحبيبات بمستشعرات حرارية، وأحيانًا مستشعرات فراغ، مما يُمكّن وحدة التحكم من إيقاف التشغيل تلقائيًا في حال اكتشاف أي حالة غير آمنة. يُنصح باستخدام مكنسة كهربائية خاصة بالرماد للصيانة اليومية. وهي تشبه المكانس الكهربائية الصناعية، ولكنها مُصممة خصيصًا لإزالة الرماد. تتوفر هذه المكانس ضمن مجموعة أدوات خاصة بمواقد الحبيبات، مما يُتيح تنظيف الأجزاء الداخلية للموقد، وبالتالي تحسين كفاءته.

يمكن إشعال مواقد الحبيبات يدويًا أو باستخدام جهاز إشعال أوتوماتيكي. يشبه جهاز الإشعال ملف التسخين في ولاعة السجائر الكهربائية للسيارة . تحتوي معظم الطرازات على نظام إشعال أوتوماتيكي، ويمكن تجهيزها بسهولة بمنظمات حرارة أو أجهزة تحكم عن بُعد.

• الوقود الحيوي
• الرابطة الأوروبية للكتلة الحيوية
• مبادل حراري
• مطحنة الكريات
• مدخن الكريات