Einer der Vorteile des Heizens mit Holz besteht darin, dass nur ein einziger Ofen für jeden Bedarf verwendet werden kann. Holzbefeuerte Maschinen halten uns nicht nur warm, sondern können auch Mahlzeiten kochen, Kleidung trocknen und kalte Zehen rösten. Aber wäre es nicht schick, wenn diese schwarze Box auch eine heiße Dusche vertragen könnte?
Tatsächlich sind Warmwasserbereiter mit Brennholz für den Haushalt nichts Neues … Vor über einem Jahrhundert verfügten viele Öfen über einen Tankanschluss. Das Aufkommen „geschlossener“ Holzbrenner und Druckwassersysteme hat jedoch die meisten alten Chargenheiztechniken in den Hintergrund gedrängt und es wurden neue Methoden entwickelt, die auf geschlossenen Kreisläufen basieren.
Die meisten Warmwasserbereitungszubehörteile verwenden Wärmetauscher, die im Feuerraum oder im Schornstein der Anlage installiert sind. Das beste kommerzielle Beispiel für diesen Ansatz funktioniert wirklich gut. Wenn der Ofen den größten Teil des Tages läuft, kann er das ganze Haus mit Warmwasser versorgen. Aus Sicherheitsgründen bestehen diese Geräte jedoch oft aus Edelstahl (einem teuren Gut) und müssen einem Drucktest unterzogen werden, um sicherzustellen, dass sie den sehr hohen Temperaturen standhalten, die im Heizsystem auftreten können. Ein guter interner Wärmetauscher hat daher einen ziemlich hohen Preis. Selbstgemachte Einbauten hingegen Andererseits sind sie für ihre brühend heißen Dampfexplosionen berüchtigt.
Außerdem kann die Entnahme von Wärme aus einem Feuerraum oder dem Schornstein eines Holzofens einen unglücklichen Nebeneffekt haben: Die direkte Entnahme von BTU aus dem Feuer (mithilfe eines Feuerraumwärmetauschers) verringert die Verbrennungseffizienz. Wenn die Produkte unvollständiger Verbrennung unter die Temperatur abgekühlt werden, bei der sie kondensieren (entweder durch eine Brennkammer oder einen Schornsteinwärmetauscher), kann es zu einer großen Ansammlung von Kreosot kommen. Machen Sie sich nicht täuschen, die Kombination aus einem Kaminfeuer und einem wassergefüllten Wärmetauscher kann eine Katastrophe bedeuten.
Da wir die Tatsache erkannten, dass es kein unbezahltes Mittagessen gibt, wählten wir einen konservativen Ansatz bei der Entwicklung unseres eigenen Holzofen-Warmwasserbereitungsaufsatzes. Anstatt einen Wärmetauscher im Heizgerät oder Schornstein anzubringen, befestigten wir einen an der Außenseite des Feuerraums. Durch die Übernahme dieser Strategie konnten wir größere Änderungen am Heizgerät vermeiden, wodurch die Akkreditierung von Underwriters Laboratories erhalten bleibt. Noch wichtiger ist, dass mehrere der bereits erwähnten Sicherheitskriterien erfüllt sind: Die außerhalb des Heizgehäuses herrschende Temperatur bringt das Wasser nicht zum Kochen (solange dies der Fall ist). Flüssigkeit zirkuliert), wird die zum Erhitzen des Wassers verwendete Wärme ohnehin vom Heizgerät abgestrahlt, so dass keine überschüssige Wärme aus dem Feuerraum entweicht.
Unser Warmwasserbereitungsaufsatz besteht aus nur etwa 50 Fuß Kupferrohr mit einem Durchmesser von 1/4 Zoll, das in einer mit Paris gefüllten Trockenbauwand aufgewickelt ist. Das Material auf Gipsbasis trägt dazu bei, die Wärme gleichmäßig auf die Rohrschlangen zu verteilen und ermöglicht, dass der Wärmetauscher ohne Überhitzung in direktem Kontakt mit dem Ofenkörper steht. (Wir danken Ed Walkinstik für den Vorschlag.) Die Baugruppe wird an einer Seite des Heizgeräts angeschraubt und an einen recycelten 42-Gallonen-Warmwasserbereiter angeschlossen (wir haben einen Warmwasserbereiter mit Ausbrennelement, aber Schallschutz verwendet). Box).Genau wie ein Solarvorwärmer.
Eine 10-Gallonen-pro-Minute-Pumpe, die am Abfluss des Heizgeräts montiert ist, zirkuliert Wasser durch die Spule und zurück zum „T“ direkt unter dem Überdruckventil an der Oberseite des Tanks (dieses Ventil ist aus Sicherheitsgründen reserviert). Kaltes Wasser gelangt über den normalen Einlass in den Behälter, und mit Holz erhitztes Wasser gelangt über den Standard-Wärmeauslass in den herkömmlichen Elektroheizer. Die gesamte Verkabelung ist mit 1 Zoll dickem Schaumstoff hoher Dichte gut isoliert.
Wenn das Wasser ständig zirkuliert, kann es natürlich sein, dass Wärme an den Ofen verloren geht, wenn kein Feuer brennt. Um dies zu verhindern, hat der Forscher Dennis Burkholder automatische Ein-/Aus-Steuerungen an einem Netzspannungs-Klimaanlagenthermostat angebracht, der an das Netzkabel der Pumpe angeschlossen ist. (Sie können auch die üblichere kombinierte Heizungs-/Klimaanlagensteuerung verwenden, die auf Kühlmodus eingestellt ist.) Der Thermostat ist drei Fuß von der Heizung entfernt an einer Wand montiert, etwa einen Fuß von der Oberseite entfernt. Wenn die Lufttemperatur 80 °F erreicht, werden 120 Volt angelegt Der Controller schaltet die Pumpe ein und das Wasser beginnt sich zu erwärmen. Wenn die Temperatur auf 30 °C sinkt, schaltet der eingebaute Differentialschalter die Umwälzpumpe wieder aus.
Die Komponenten des Wärmetauschersystems sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, aber natürlich erfordert jede Installation einige Änderungen an den Grundabmessungen. Wenn Ihr Ofen beispielsweise größer als unserer ist, können Sie die Platte so weit erweitern, dass eine vollständige 60-Fuß-Spule aus 1/4 Zoll weichem Kupferrohr in den größeren Wärmetauscherrahmen passt. Bei kleineren Heizgeräten muss jedoch weniger Verkabelung verwendet werden.
In jedem Fall ist es am einfachsten, den Schlauch zu verwenden, da er für den Transport aufgerollt ist. Wir stecken einfach den gecrimpten Draht in den Rahmen und biegen das Rohr vorsichtig, um das Rechteck auszufüllen. Das flexible Material kann auf einen Radius von etwa 1 1/2 Zoll gebogen werden, ohne zu knicken, so dass es nicht schwierig ist, es in mögliche „Hot Spots“ zu zwängen. Wir arbeiten von der Außenkante nach innen und befestigen dabei die Spulen an der Rückwandplatine aus dem Rahmen springen.)
Nachdem die Kupferrohre gleichmäßig im Rahmen verteilt sind, rühren Sie eine dünne Schicht Gips auf und gießen Sie die Mischung in den Rahmen. Richten Sie die Oberfläche aus, indem Sie mit einem Lineal über das Winkeleisen fahren, und lassen Sie das Material einige Tage trocknen. Anschließend kann die Platte an der Seite des Ofens befestigt und die 1/4-Zoll-Leitung an das 1/2-Zoll-Rohr des Vorwärmertanks angeschlossen werden.
Wir haben ausführliche Tests durchgeführt, um die effizienteste Konfiguration des Schalters zu ermitteln und uns zu vergewissern, dass die Ausrüstung sicher funktionieren würde. Um beispielsweise zu sehen, was passieren würde, wenn ein Stromausfall unsere Pumpe abschaltet, haben wir das aus dem Vorwärmertank führende Rohr abgedichtet und ein Manometer am Entlastungsventil installiert. Der höchste Druck, den wir im System entwickeln konnten, betrug 3 PSI … nachdem unser Atlanta Stove Works Catalytic den Durchfluss 8 Stunden lang bei der höchstmöglichen Verbrennungsrate gestoppt hatte!
Um außerdem festzustellen, ob der Wärmeaustausch durch Wärmeleitung durch die Ofenwände auf ein ungesundes Maß gefördert wurde, untersuchten wir täglich das Innere des Feuerraums des Holzbrenners auf erhöhte Kreosotablagerungen. Wir fanden keine Unterschiede im Aussehen oder in der Tiefe der Ablagerungen an einer der vier Wände, was darauf hindeutet, dass die Wärmetauscher hauptsächlich Strahlungsenergie von den äußeren Ofenwänden erhielten. (Die Keramik spielte möglicherweise eine isolierende Rolle und kompensierte die erhöhte Leitfähigkeit.)
Wie viel heißes Wasser wird der Wärmetauscher produzieren? Nun, in einem typischen 7-Stunden-Zyklus würden wir 55 bis 60 Pfund Holz in den Atlanta-Katalysator laden, was den Inhalt des 42-Gallonen-Tanks auf fast 140 °F erhöhen würde. Diese Verbrennungsrate von 8 Pfund pro Stunde ist wahrscheinlich etwas höher als die, die die meisten Leute verwenden, sodass Sie möglicherweise etwas weniger heißes Wasser von einem ähnlichen Gerät erhalten. Wenn Sie den ganzen Tag über intensiv brennen, sollte die 24-Stunden-Gesamtmenge natürlich immer noch genug heißes Wasser über 1 sein 00 Gallonen pro Tag. Selbst wenn Sie Ihren Herd häufig „aus“ betreiben, wird dieses System Ihre Stromrechnungen erheblich senken.
Abhängig von der Größe Ihres Haushalts und dem Wasserverbrauch aller Personen kann dieses System Ihre Warmwasserrechnungen im Winter einsparen. Wenn Sie also Holz für viel weniger als die entsprechende Menge Strom oder Gas bekommen, lohnt sich die Investition in die Energie, die Sie zum Erhitzen des Wassers Ihres Holzofens verbrauchen (natürlich abzüglich des Platzbedarfs und der Wärme, die das Gerät liefert). Außerdem werden Sie froh sein, dass Sie einen weiteren Schritt in Richtung Ersatz nicht erneuerbarer Energiequellen gemacht haben.
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