<html><head></head><body bgcolor='#FFFFFF' style='font-size:12px;background-color:#FFFFFF;font-family:Verdana, Arial, sans-serif;'>Dear Crispin,<br/>Thanks, very helpful.<br/>regards,<br/>Ron<br/>w<br/>h<br/><br/><br/><blockquote style="border-left: 2px solid blue; margin-left: 5px; padding-left:5px; padding-top:5px;"><hr/><b>Von:</b> "Crispin Pemberton-Pigott" <crispinpigott@gmail.com><br/><b>Gesendet:</b> Jul 29, 2011 2:00:54 PM<br/><b>An:</b> "'Discussion of biomass cooking stoves'" <stoves@lists.bioenergylists.org><br/><b>Betreff:</b> Re: [Stoves] WorldStove replies to BioFuelWatyche's latestimprecisereporting of facts.<br/><br/><div><div class="WordSection1"><p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Dear Roger</span></p><p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"> </span></p><p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">As you are planning to get EPA certification for your stove I suggest that you look carefully at the way they are going to run the test. They are very particular about loading, lighting and operating the stove in ‘a certain way’ that they wrote down. It may well be that the way you fuel and or operate the stove is different from how they are going to operate it when it is tested. It is blindingly obvious that their method may not suit your stove, or anyone’s stove. It is just how they are doing things and that is that.</span></p><p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"> </span></p><p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">The problem is of course that if you have a novel technology and a good way of operating that technology, and it is quite different from the EPA test procedure, there are going to be long faces when the results come back, maybe. So be prepared by looking at the test procedure and follow it to see how your stove performs when loaded with that wood type and size and operated in their manner. You might ask in advance if they will operate it according to your instructions (or not). The answer might make you happy, might not.</span></p><p class="MsoNormal"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D"> </span></p><div><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:10.0pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";color:#1F497D">></span><span style="font-size:10.0pt;font-family:"Tahoma","sans-serif"">The average stove at the time was reportedly dumping 60 to 70 grams pm10 particulate emissions per hour, per stove, into our airshed. </span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">There is an assumption by the EPA that the stoves for domestic use are pretty much the same power, meaning the total heat delivered in MJ into the home is about the same for all of them. If you build a stove with a higher combustion efficiency, then there will be PM10 savings at the same power level which will translate into reduced fuel use, as you noted. </span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">If you build a stove with a lower power level and the same combustion efficiency, there will be a reduction in emissions not because of better burning, but because of reduced fuel, as you noted. It would of course be better to have both efficiencies: better combustion efficiency and better thermal efficiency. One will produce less PM10 per kg burned and the other will reduce the number of kg that need to be burned. Double plus!</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">As you mentioned it, I have attached a graph of the thermal efficiency of a Mongolian ‘ger stove’ (they call it a ger, pronounced ‘gare’ like ‘tare’). As you can see it varies a great deal from 100% when the stove body is cold to a negative number at minute 140. The stove was fuelled at minute 12 and refuelled at minute 60. The steep drops in efficiency are the top of the stove being opened to add coal. When the top is opened huge amounts of air pass into the stove, cooling the stack gases with sheer volume and carrying away all the heat (up the chimney) at a lot temperature.</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">There are three lines on the graph. The Green one is the instantaneous thermal efficiency which displays the efficiency as it changes in real time.  It is titled the ‘interval efficiency’ and is calculated every 10 seconds. The Orange line is the power output in kilowatts and that number is the ‘cumulative’ or ‘average so far’ power during the test. The Blue one is the thermal efficiency, also calculated cumulatively. The reason for doing this is that we want to see the average heat output. We know in advance what the heat demand is for a building, say a very small two room house. So we test the stoves to see what the average power level is assuming that on average, the house will be warm. The stoves are produced in three power ranges (for the most part). This is a small one at 5 kW avg.</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">As you will see on the chart, the efficiency after ignition of this traditional Mongolian stove is about 65% (the cumulative average) until minute 100 and is still above 60% after 2 hours, which included a refuelling. By minute 210 (3 hours) the average efficiency had dropped to 50% because of the very low efficiency during the third hour. The stove can be made to operate at a higher efficiency with a small fire by watching the stack temperature and oxygen level in the chimney then closing the damper, but an operator would not have the equipment to do that, so they usually guess at a damper setting and see what they get. In the USA and Europe commercially produced domestic burners have a device that measures the oxygen (a Lambda controller) that operates the damper automatically to maintain the thermal efficiency. Nothing like that in Mongolia.</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">If the stack temperature is low, it could be because the heat exchanger (all the parts of the stove that warm the room) is really efficient, or it could also be because there is a lot of room air entering and passing through the stove and cooling the chimney (or some combination). Obviously there is no gain from such a waste which is why people put on a damper (to prevent a lot of excess air going through). If you know how much air is going through without helping the fire, you can determine the amount of dilution taking place (with room air). The Mongolian traditional stove at high power is quite efficient but it makes a lot of smoke when it is ignited and refuelled. At other times it is pretty good.  </span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Note that the thermal efficiency is above 70% when the power level is above 7.5 kW at minute 40. But later it lets way too much air in at low power, partly because the chimney is oversized and because they are generally leaky, letting in air all over the place which dilutes the stack gases, cools them, and carries the heat up the chimney. The note under the chart says that the thermal efficiency (at low power) drops to -250%. The power level at which this happens is on a different chart so you can’t trace it on this one. The point is in <i>that</i> condition, the stove is cooling the room because it is pulling in air from the room which has to be replaced by cold air from outside coming under the door (etc). The heat lost up the chimney is not enough to warm the cold air entering so the efficiency goes negative. Almost all stoves reach this condition but usually very late in the burn when the CO is high (chemical loss) and the excess air level is high (heat transfer efficiency loss).</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">If the EPA is going to test your stove in a way that does not include operating the damper in the way you recommend, it is likely to have negative consequences. </span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">The producers for the American market do not necessarily make stoves that are optimized for clean burning and thermal efficiency. They build stoves that will pass the EPA test <i>as the EPA chooses to test them</i>. If your stove is highly innovative and uses shall we say, non-standard control methods, it may not give good results when operated the way they are going to. You may have to make some changes to get in as much fuel as they are planning to load, for example. When you explain that your stove doesn’t need as much fuel they will tell you the regulation says ‘load X-amount of split oak’. And then they will do it.</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Forewarned is forearmed. Do you know which EPA test (the number) will be used in your area?</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Regards</span></p><p class="MsoNormal" style="margin-bottom:12.0pt"><span style="font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D">Crispin</span></p></div></div></div></blockquote></body></html>