Viability, feasibility and Sustainability of emission reducing solutions for Nordic wood stoves: Testing and evaluation: Degree project for Master in mechanical engineering with focus on innovative and sustainable product development
2022 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
As of 2022 the European Union introduced a new Eco Design legislation which states emission limits for stoves sold in the EU. There are already requirements on emissions, but as both legislation are to be harder and there is a higher interest in Eco friendly products, there is an interest to study different ways to reduce the emissions from wood stoves. As stoves are today primarily seen as furniture that can provide some heat, easy usage is expected.
The objective of this report is to explore this connection between emission reduction and how viable, feasible and sustainable it might be if it where to be implemented in a real product. Using design thinking and the design thinking methodology, concepts where developed and tested using test stoves which where equipped to measure emissions of carbon monoxide and organic gaseous compounds. The testing was done in accordance with EN 16510 and the developed prototype was a catalytic filter mesh which was designed to be rotated so that air could flow around it instead of through it during startups and refueling. The theory behind it was that previous studies on similar catalytic mesh filters showed promising emission reductions. However, these test where done on static catalytic filters which where always in the path of the air in the flue system. That meant pressure drops due to restricted airflow in the stoves could result in impaired combustion and increased emissions.
The Testing showed promising result with the variable filter outperforming a stationary filter setup. The variable filter showed 16\% reduced carbon monoxide emissions and 25\% reduced organic gaseous compound emissions compared to the stationary filter setup. Furthermore the benefits of variable filters is believed to increase as the amount of filters stacked increase since it would in a stationary setup provide a lot of air restriction which could have serious effect on how easy the product would be to start and maintain. As for usability the setup is believed to be implementable in such ways that no additional work would be necessary from a user perspective and thus not discourage new users from choosing a stove which produces less emissions.
Abstract [sv]
Från och med 2022 inför Europeiska Unionen Eco Design direktivet med utsläppsgränser som måste föjlas vid försäljning av kaminer i EU. Det finns redan liknande krav på usläpp, men då de troligen ökar i framtiden och intresset för miljövänliga produkter ökar, så finns det det intresse att studera lösningar som minskar utsläppen från vedkaminer. Eftersom vedkaminer i dagens läge inte bara behöver värma ett hus, utan ses också som en möbel så är användarvänligheten av ytersta vikt.
Syftet med denna raport att utforska kopplingen mellan minsking av utsläpp och hur det skulle kunna implementeras på ett rimligt sätt i en verklig produkt. Genom användning av Desing thinking och Design research methodology, utvecklades koncept och testades i en kamin som mätte bl.a kolmonoxid och organiskt gasformiga föreningar. Testerna gjordes i enlighet med EN 16510 och den utvecklade prototypen var ett katalytiskt filternät som var designat för att roteras så att luft kan strömma runt den istället för genom vid uppstart och påfyllning. Teorin var att tidigare studier på liknande katalytiska nätfilter visade på lovande utsläppsminskningar. Dessa tester gjordes dock på statiska katalytiska filter som alltid var i vägen för luften i rökkanalen. Det innebar att tryckfall på grund av begränsat luftflöde i kaminerna kunde resultera i försämrad förbränning och ökade utsläpp.
Testningen visade lovande resultat med det variabla filtret som överträffade en stationär filteruppsättning. Det variabla filtret visade 16 \% minskade kolmonoxidutsläpp och 25 \% reducerade utsläpp av organiska gasformiga föreningar jämfört med den stationära filteruppsättningen. Dessutom tros fördelarna med variabla filter öka när mängden staplade filter ökar då en stationär uppställning skulle ge en hel del luftbegränsningar som kan ha allvarliga effekter på hur lätt produkten skulle vara att starta och underhålla. När det gäller användbarhet tros installationen vara genomförbar på ett sådant sätt att inget ytterligare arbete skulle behövas ur ett användarperspektiv och därmed inte avskräcka nya kunder från att välja en kamin som har linkande lösning.
Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Keywords [en]
Catalytic Filters, Variable filter deployment, Wood stove Emissions, Eco Design 2022, Reduced Emissions
Keywords [sv]
Katalytiska filter, Varierande filter, Utsläpp från vedkaminer, Eco Design 2022, Reducerade utsläpp
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:bth-22576OAI: oai:DiVA.org:bth-22576DiVA, id: diva2:1632634
External cooperation
Contura / NIBE AB
Subject / course
Degree Project in Master of Science in Engineering 30,0 hp
Educational program
MTACI Master of Science in Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
2022-02-212022-01-272022-05-12Bibliographically approved