Een van de voordelen van verwarmen met hout is dat er voor elke toepassing maar één kachel nodig is. Houtgestookte apparaten houden ons niet alleen warm, maar kunnen ook maaltijden bereiden, kleding drogen en koude voeten roosteren. Maar zou het niet fantastisch zijn als dat zwarte kastje ook een warme douche kon hebben?
Eigenlijk zijn houtgestookte boilers voor huishoudelijk gebruik niets nieuws... meer dan een eeuw geleden hadden veel kachels een tank. De komst van "gesloten" houtkachels en drukwatersystemen heeft de meeste oude batch-verwarmingstechnieken echter naar de achtergrond verdrongen en er zijn nieuwe methoden ontwikkeld die gebaseerd zijn op gesloten cycli.
De meeste accessoires voor waterverwarming maken gebruik van warmtewisselaars die in de vuurhaard of schoorsteen van de apparatuur worden geïnstalleerd. Het beste commerciële voorbeeld van deze aanpak werkt erg goed. Als de ketel het grootste deel van de dag aan staat, kunnen ze warm water leveren voor het hele huis. Uit veiligheidsoverwegingen zijn deze apparaten echter vaak gemaakt van roestvrij staal (een dure grondstof) en moeten ze onder druk worden getest om er zeker van te zijn dat ze bestand zijn tegen de zeer hoge temperaturen die in het verwarmingssysteem kunnen voorkomen. Een goede interne warmtewisselaar heeft dan ook een behoorlijk prijskaartje. Zelfgemaakte interne onderdelen staan ​​daarentegen bekend om hete stoomexplosies.
Ook het onttrekken van warmte via de schoorsteen van een vuurhaard of houtkachel kan een vervelend neveneffect hebben: het rechtstreeks onttrekken van BTU aan het vuur (met behulp van een warmtewisselaar in de vuurhaard) vermindert de verbrandingsefficiëntie. Als de producten van onvolledige verbranding worden afgekoeld tot onder de temperatuur waarbij ze condenseren (via een verbrandingskamer of een warmtewisselaar in de schoorsteen), kan er een grote ophoping van creosoot ontstaan. Vergis u niet, de combinatie van een schoorsteenbrand en een met water gevulde warmtewisselaar kan een ramp betekenen.
Omdat we wisten dat er geen onbetaalde middagmaaltijd bestaat, hebben we een conservatieve aanpak gehanteerd bij het ontwerpen van onze eigen houtkachel-waterverwarmingsset. In plaats van een warmtewisselaar in de kachel of schoorsteen te plaatsen, hebben we er een aan de buitenkant van de vuurhaard bevestigd. Dankzij deze strategie hoefden we geen grote aanpassingen aan de kachel te doen, en blijft de kachel geaccrediteerd door Underwriters Laboratories. En nog belangrijker: er wordt voldaan aan diverse veiligheidscriteria die we al eerder hebben genoemd: de temperatuur buiten de kachelbehuizing zorgt er niet voor dat het water kookt (zolang de vloeistof blijft circuleren). De warmte die wordt gebruikt om het water te verwarmen, wordt sowieso door de kachel uitgestraald, waardoor er geen overtollige warmte uit de vuurhaard ontsnapt.
Onze warmwaterboiler bestaat uit slechts ongeveer 15 meter aan 0,6 cm lange koperen buizen die opgerold zijn in een gipsplaat gevuld met gipsplaat. Het materiaal op gipsbasis zorgt ervoor dat de warmte gelijkmatig over de spoelen wordt verdeeld en dat de warmtewisselaar in direct contact staat met de oven zonder oververhit te raken. (We willen Ed Walkinstik bedanken voor deze suggestie.) De constructie wordt aan één kant van de boiler geschroefd en aangesloten op een gerecyclede boiler van 157 liter (wij gebruikten een boiler met een uitbrander, maar een geluiddichte doos). Net als een zonnevoorverwarmer.
Een pomp met een capaciteit van 10 gallon per minuut, gemonteerd op de afvoer van de boiler, circuleert water door de spoel en terug naar de "T" net onder het overdrukventiel bovenin de tank (dit ventiel is gereserveerd als veiligheidsmaatregel). Koud water komt het vat binnen via de normale inlaat, en met hout verwarmd water komt de conventionele elektrische boiler binnen via de standaard uitlaat. Alle bedrading is goed geïsoleerd met 1 inch dik schuim met hoge dichtheid.
Als het water constant circuleert, kan er warmteverlies naar de kachel optreden als er geen vuur brandt. Om dit te voorkomen, heeft onderzoeker Dennis Burkholder automatische aan-/uitschakelaars op een netspanningsthermostaat van een airconditioner aangesloten, die is aangesloten op het netsnoer van de pomp. (U kunt ook de meer gangbare combinatie van verwarming en airconditioning gebruiken, ingesteld op de koelmodus.) De thermostaat wordt op een muur op een meter afstand van de kachel gemonteerd, op ongeveer 30 cm van de bovenkant ervan. Zodra de luchttemperatuur 27°C bereikt, schakelt de 120-voltregelaar de pomp in en begint het water op te warmen. Zodra de temperatuur daalt tot 24°C, schakelt de ingebouwde differentiaalschakelaar de circulator weer uit.
De onderdelen van het warmtewisselaarsysteem worden weergegeven in de bijgevoegde tekeningen, maar uiteraard vereist elke installatie enkele wijzigingen in de basisafmetingen. Als uw oven bijvoorbeeld groter is dan de onze, kunt u het paneel voldoende uitbreiden om een ​​volledige spoel van 18 meter van 6 mm zachte koperen buis in het grotere warmtewisselaarframe te kunnen plaatsen. Bij kleinere verwarmingstoestellen is echter minder bedrading nodig.
Het is in ieder geval het makkelijkst om de slang te gebruiken, omdat deze opgerold is voor transport. We stoppen de geperste draad gewoon in het frame en buigen de buis voorzichtig om de rechthoek te vullen. Het flexibele materiaal kan tot een straal van ongeveer 4 cm worden gebogen zonder te knikken, dus het is niet moeilijk om het op mogelijke "hotspots" te forceren. We werken vanaf de buitenrand naar binnen en bevestigen de spoelen gaandeweg aan de backplane. (Zonder draden om de buitenste ring van de buis vast te zetten, wilde het hele ding uit het frame springen.)
Nadat de koperen leidingen gelijkmatig verdeeld zijn in het frame, roert u een dunne laag gips door en giet u het mengsel in het frame. Egaliseer het oppervlak door met een liniaal over het hoekijzer te gaan en laat het materiaal een paar dagen drogen. Vervolgens kunt u het paneel aan de zijkant van de oven bevestigen en de 1/4 inch leiding aansluiten op de 1/2 inch leiding van de voorverwarmer.
We hebben uitgebreide tests uitgevoerd om de meest efficiënte configuratie van de schakelaar te bepalen en onszelf ervan te verzekeren dat de apparatuur veilig zou werken. Om bijvoorbeeld te zien wat er zou gebeuren als een stroomstoring onze pomp zou uitschakelen, hebben we de leiding die uit de voorverwarmer komt afgedicht en een drukmeter op het overdrukventiel geïnstalleerd. De hoogste druk die we in het systeem konden ontwikkelen, was 3 PSI... en dat nadat onze Atlanta Stove Works Catalytic de stroom 8 uur lang had stilgelegd op de hoogst mogelijke verbrandingssnelheid!
Om te bepalen of de warmteoverdracht door de ovenwanden tot een ongezond niveau werd bevorderd, onderzochten we daarnaast dagelijks de binnenkant van de vuurhaard van de houtkachel op verhoogde creosootvorming. We vonden geen verschillen in het uiterlijk of de diepte van de afzettingen op de vier wanden, wat erop wijst dat de wisselaars voornamelijk stralingsenergie ontvingen van de buitenste wanden van de oven. (Het keramiek speelde mogelijk een isolerende rol en compenseerde de verhoogde geleidbaarheid.)
Hoeveel warm water produceert de warmtewisselaar? Nou, bij een typische cyclus van 7 uur laden we 25 tot 27 kilo hout in de Atlanta-katalysator, waardoor de inhoud van de tank van 157 liter bijna 60 °C wordt. Deze verbrandingssnelheid van 3,6 kilo per uur is waarschijnlijk iets hoger dan wat de meeste mensen gebruiken, dus u krijgt mogelijk iets minder warm water uit een vergelijkbaar apparaat. Als u de hele dag intensief blijft stoken, zou de totale verbranding over 24 uur nog steeds voldoende warm water moeten zijn, meer dan 380 liter per dag. Zelfs als u uw kachel regelmatig "uit" zet, zal dit systeem uw energierekening aanzienlijk verlagen.
Afhankelijk van de grootte van uw huishouden en het waterverbruik van iedereen, kan dit systeem uw rekeningen voor warm water in de winter elimineren. Als u hout kunt krijgen voor veel minder dan het equivalente bedrag aan elektriciteit of gas, is de energie die u gebruikt om het water van uw houtkachel te verwarmen (minus de ruimte, uiteraard, en de warmte die het apparaat levert) de investering meer dan waard. Bovendien zult u blij zijn om te weten dat u weer een stap hebt gezet in de richting van het vervangen van niet-hernieuwbare energiebronnen.
Bij MOTHER EARTH NEWS zetten we ons al 50 jaar in om de natuurlijke hulpbronnen van de planeet te beschermen en u te helpen geld te besparen. U vindt hier tips over hoe u uw energierekening kunt verlagen, thuis verse, natuurlijke producten kunt kweken en nog veel meer. Daarom willen we dat u geld en bomen bespaart door u te abonneren op ons milieuvriendelijke spaarplan met automatische verlenging. Als u met een creditcard betaalt, kunt u $ 5 extra besparen en 6 nummers van MOTHER EARTH NEWS krijgen voor slechts $ 12,95 (alleen in de VS). U kunt ook de optie 'Rekening sturen' gebruiken en $ 17,95 betalen voor 6 termijnen.