Uno dei vantaggi del riscaldamento a legna è che si può usare una sola stufa per ogni necessità. Oltre a tenerci al caldo, le macchine a legna possono cucinare pasti, asciugare i vestiti e tostare le dita dei piedi fredde. Ma non sarebbe fantastico se quella scatola nera potesse anche fare una doccia calda?
In realtà, gli scaldabagni domestici a legna non sono una novità... più di un secolo fa, molte stufe avevano attacchi per il serbatoio. Tuttavia, l'avvento delle stufe a legna "chiuse" e dei sistemi ad acqua pressurizzata ha messo in secondo piano la maggior parte delle vecchie tecniche di riscaldamento in batch e sono stati sviluppati nuovi metodi basati su cicli chiusi.
La maggior parte degli accessori per il riscaldamento dell'acqua utilizza scambiatori di calore installati nel focolare o nel camino dell'apparecchiatura. Il miglior esempio commerciale di questo approccio funziona davvero bene. Se la caldaia è in funzione per la maggior parte della giornata, può fornire acqua calda per tutta la casa. Tuttavia, per motivi di sicurezza, questi dispositivi sono spesso realizzati in acciaio inossidabile (un materiale costoso) e devono essere sottoposti a test di pressione per garantire che possano resistere alle altissime temperature che si possono incontrare all'interno dell'impianto di riscaldamento. Pertanto, un buon scambiatore di calore interno ha un prezzo piuttosto elevato. Gli interni fatti in casa, d'altra parte, sono noti per le esplosioni di vapore bollente.
Inoltre, estrarre calore da un focolare o dal camino di una stufa a legna può avere uno sfortunato effetto collaterale: estrarre BTU direttamente dal fuoco (utilizzando uno scambiatore del focolare) riduce l'efficienza della combustione... se i prodotti della combustione incompleta vengono raffreddati al di sotto della temperatura a cui condensano (tramite una camera di combustione o uno scambiatore di calore del camino), può verificarsi un grande accumulo di creosoto. Non ci sono dubbi, la combinazione di un incendio nel camino e di uno scambiatore di calore pieno d'acqua può essere un disastro.
Riconoscendo il fatto che non esiste un pasto di mezzogiorno non pagato, abbiamo adottato un approccio conservativo nella progettazione del nostro attacco per il riscaldamento dell'acqua per stufa a legna. Invece di mettere uno scambiatore all'interno della stufa o del camino, ne abbiamo attaccato uno all'esterno del focolare. Adottando questa strategia, abbiamo evitato modifiche sostanziali alla stufa, che mantiene l'accreditamento degli Underwriters Laboratories. Ancora più importante, sono soddisfatti molti dei criteri di sicurezza che abbiamo già menzionato: la temperatura incontrata all'esterno dell'involucro della stufa non fa bollire l'acqua (finché il liquido continua a circolare), il calore utilizzato per riscaldare l'acqua viene comunque irradiato dalla stufa, quindi nessun calore in eccesso fuoriesce dal focolare.
Il nostro attacco per il riscaldamento dell'acqua è costituito da soli circa 15 metri di tubo di rame da 6 mm avvolto a spirale in un cartongesso riempito di Parigi. Il materiale a base di gesso aiuta a distribuire il calore uniformemente alle serpentine e consente allo scambiatore di essere a diretto contatto con il corpo della caldaia senza surriscaldarsi. (Ringraziamo Ed Walkinstik per il suggerimento). Il gruppo si avvita su un lato della caldaia e si collega a uno scaldabagno riciclato da 170 litri (noi abbiamo usato uno scaldabagno con un elemento bruciato ma una scatola insonorizzata). Proprio come un preriscaldatore solare.
Una pompa da 10 galloni al minuto montata sullo scarico del riscaldatore fa circolare l'acqua attraverso la serpentina e torna alla "T" appena sotto la valvola di sicurezza nella parte superiore del serbatoio (questa valvola è riservata come precauzione di sicurezza). L'acqua fredda entra nel serbatoio attraverso l'ingresso normale, mentre l'acqua riscaldata a legna entra nel riscaldatore elettrico convenzionale attraverso l'uscita di riscaldamento standard. Tutti i cavi sono ben isolati con schiuma ad alta densità da 1 pollice di spessore.
Naturalmente, se l'acqua circola costantemente, il calore potrebbe disperdersi nella stufa quando non c'è fuoco acceso. Per evitare ciò, il ricercatore Dennis Burkholder ha installato dei controlli automatici di accensione/spegnimento su un termostato del condizionatore d'aria a tensione di linea collegato al cavo di alimentazione della pompa. (È anche possibile utilizzare il più comune controllo combinato riscaldamento/aria condizionata, impostato sulla modalità di raffreddamento). Il termostato è montato su una parete a un metro di distanza dalla stufa, a circa 30 cm dalla sua parte superiore. Quando la temperatura dell'aria raggiunge gli 27 °C, il regolatore a 120 volt accende la pompa e l'acqua inizia a riscaldarsi. Quando la temperatura scende a 25 °C, l'interruttore differenziale integrato spegne nuovamente il circolatore.
I componenti del sistema dello scambiatore di calore sono illustrati nei disegni allegati, ma ovviamente ogni installazione richiede alcune modifiche alle dimensioni di base. Ad esempio, se la vostra caldaia è più grande della nostra, potete espandere il pannello abbastanza da far entrare una bobina completa da 60 piedi di tubo di rame dolce da 1/4″ all'interno del telaio dello scambiatore più grande. Tuttavia, coloro che hanno riscaldatori più piccoli dovranno usare una quantità di cablaggio inferiore.
In ogni caso, è più semplice usare il tubo perché è arrotolato per il trasporto. Inseriamo semplicemente il filo crimpato nel telaio e pieghiamo delicatamente il tubo per riempire il rettangolo. Il materiale flessibile può essere piegato con un raggio di circa 1-1/2 pollici senza attorcigliarsi, quindi non è difficile forzarlo in potenziali "punti caldi". Lavoriamo dal bordo esterno verso l'interno, collegando le bobine al backplane man mano che procediamo. (Senza fili per fissare l'anello esterno del tubo, l'intero sistema tendeva a saltare fuori dal telaio.)
Dopo aver distribuito uniformemente i tubi di rame all'interno del telaio, mescolare uno strato sottile di gesso e versare il composto nel telaio. Livellare la superficie passando un righello sull'angolare e lasciare asciugare il materiale per alcuni giorni. Il pannello può quindi essere fissato al lato della fornace e il tubo da 1/4 di pollice può essere collegato al tubo da 1/2 pollice del serbatoio del preriscaldatore.
Abbiamo eseguito test svolti per determinare la configurazione più efficiente dell'interruttore e per avere la certezza che l'apparecchiatura avrebbe funzionato in sicurezza. Ad esempio, per vedere cosa sarebbe successo se un'interruzione di corrente avesse spento la pompa, abbiamo sigillato il tubo in uscita dal serbatoio del preriscaldatore e installato un manometro sulla valvola di sicurezza. La pressione più alta che siamo riusciti a sviluppare nel sistema è stata di 3 PSI... questo dopo che il nostro Atlanta Stove Works Catalytic ha bloccato il flusso per 8 ore alla massima velocità di combustione possibile!
Inoltre, per determinare se lo scambio di calore per conduzione attraverso le pareti della fornace fosse portato a livelli nocivi per la salute, abbiamo esaminato quotidianamente l'interno del focolare della stufa a legna per verificare la presenza di accumuli di creosoto. Non abbiamo riscontrato differenze nell'aspetto o nella profondità dei depositi su nessuna delle quattro pareti, il che suggerisce che gli scambiatori ricevevano energia radiante principalmente dalle pareti esterne della fornace. (La ceramica potrebbe aver svolto una funzione isolante, compensando l'aumento della conduttività.)
Quanta acqua calda produrrà lo scambiatore? Beh, in un tipico ciclo di 7 ore, caricheremmo dai 25 ai 27 kg di legna nel catalizzatore Atlanta, il che aumenterebbe la temperatura del serbatoio da 170 litri a quasi 62 °C. Questa velocità di combustione di 3,6 kg all'ora è probabilmente un po' superiore a quella utilizzata dalla maggior parte delle persone, quindi potresti ottenere un po' meno acqua calda da un dispositivo simile. Naturalmente, se continui a bruciare intensamente durante il giorno, il totale di 24 ore dovrebbe comunque essere sufficiente per oltre 400 litri al giorno. Anche se usi spesso la stufa "spenta", questo sistema ridurrà significativamente le bollette.
A seconda delle dimensioni della tua famiglia e del consumo di acqua di tutti, questo sistema può eliminare le bollette dell'acqua calda invernale. Quindi, se riesci a procurarti la legna per molto meno della quantità equivalente di elettricità o gas, l'energia che usi per riscaldare l'acqua della tua stufa a legna (tolto, ovviamente, lo spazio e il calore che l'apparecchio fornirà) varrà sicuramente l'investimento. Inoltre, sarai felice di sapere di aver fatto un altro passo avanti verso la sostituzione delle fonti di energia non rinnovabili.
Da 50 anni, noi di MOTHER EARTH NEWS lavoriamo per proteggere le risorse naturali del pianeta, aiutandoti a risparmiare. Troverai consigli su come ridurre le bollette del riscaldamento, coltivare prodotti freschi e naturali in casa e molto altro. Ecco perché vogliamo che tu risparmi denaro e alberi abbonandoti al nostro piano di risparmio con rinnovo automatico, rispettoso dell'ambiente. Pagando con carta di credito, puoi risparmiare altri 5 $ e ricevere 6 numeri di MOTHER EARTH NEWS a soli 12,95 $ (solo negli Stati Uniti). Puoi anche utilizzare l'opzione Bill Me e pagare 17,95 $ in 6 rate.