Одна з переваг опалення дровами полягає в тому, що для кожної потреби можна використовувати лише одну піч. Окрім того, що дров'яні печі зігрівають нас, вони можуть готувати їжу, сушити одяг і підсмажувати холодні ноги. Але хіба не було б чудово, якби ця чорна скринька також могла приймати гарячий душ?
Насправді, побутові дров'яні водонагрівачі не є чимось новим… понад століття тому багато печей мали резервуарні кріплення. Однак поява «закритих» дров'яних пальників та систем водопостачання під тиском відклала більшість старих методів пакетного нагріву на другий план, і були розроблені нові методи, засновані на замкнутих циклах.
Більшість аксесуарів для водонагріву використовують теплообмінники, встановлені в топці або димоході обладнання. Найкращий комерційний приклад такого підходу працює дуже добре. Якщо піч працює більшу частину дня, вони можуть забезпечити гарячою водою весь будинок. Однак, з міркувань безпеки, ці пристрої часто виготовляються з нержавіючої сталі (дорогого товару) і повинні бути випробувані під тиском, щоб переконатися, що вони можуть витримувати дуже високі температури, які можуть виникнути в системі опалення. Таким чином, хороший внутрішній теплообмінник має досить високу ціну. Саморобні внутрішні пристрої, з іншого боку, відомі своїми обпалювальними вибухами пари.
Також відбір тепла з топки або димоходу дров'яної печі може мати неприємний побічний ефект: відбір тепла Btu безпосередньо з вогню (за допомогою теплообмінника топки) знижує ефективність горіння… якщо продукти неповного згоряння охолоджуються нижче температури, за якої вони конденсуються (або через камеру згоряння, або через теплообмінник димоходу), може відбутися велике накопичення креозоту. Не помиляйтеся, поєднання пожежі в димоході та теплообмінника, заповненого водою, може призвести до катастрофи.
Визнаючи той факт, що не існує неоплачуваного обіду, ми застосували консервативний підхід до розробки власного пристрою для нагрівання води на дров'яній печі. Замість того, щоб розміщувати теплообмінник всередині нагрівача або димоходу, ми прикріпили його до зовнішньої сторони топки. Завдяки цій стратегії ми уникнули будь-яких суттєвих модифікацій нагрівача, що зберігає акредитацію Underwriters Laboratories. Що ще важливіше, дотримано кількох критеріїв безпеки, які ми вже згадували: температура, що виникає зовні корпусу нагрівача, не призведе до кипіння води (поки рідина циркулює), тепло, яке використовується для нагрівання води, все одно випромінюється нагрівачем, тому надлишкове тепло не виходить з топки.
Наша система водонагріву складається лише з приблизно 15 метрів мідної трубки діаметром 6 мм, згорнутої в гіпсокартон із заповненим фанераю. Гіпсовий матеріал допомагає рівномірно розподіляти тепло по змійовиках і дозволяє теплообміннику безпосередньо контактувати з корпусом печі без перегріву. (Ми хотіли б подякувати Еду Вокінстіку за пропозицію.) Конструкція кріпиться болтами до одного боку нагрівача та підключається до переробленого 42-галонного водонагрівача (ми використовували водонагрівач з перегораючим елементом, але зі звукоізоляційним корпусом). Так само, як сонячний попередній нагрівач.
Насос продуктивністю 10 галонів за хвилину, встановлений на зливі водонагрівача, циркулює воду через змійовик і назад до «Т» трохи нижче запобіжного клапана у верхній частині бака (цей клапан зарезервовано як запобіжний захід). Холодна вода надходить у резервуар через звичайний вхід, а вода, нагріта дровами, надходить у звичайний електричний обігрівач через стандартний вихід тепла. Вся проводка добре ізольована пінопластом високої щільності товщиною 1 дюйм.
Звичайно, якщо вода постійно циркулює, тепло може втрачатися на плиту, коли вогонь не горить. Щоб запобігти цьому, дослідник Денніс Буркхолдер встановив автоматичні регулятори ввімкнення/вимкнення на термостаті кондиціонера з мережевою напругою, підключеному до шнура живлення насоса. (Ви також можете використовувати більш поширений комбінований регулятор опалення/кондиціонування, встановлений у режимі охолодження.) Термостат встановлюється на стіні за метр від обігрівача, приблизно за 30 сантиметрів від його верху. Коли температура повітря досягає 27°C, 120-вольтовий контролер вмикає насос, і вода починає нагріватися. Коли температура падає до 24°C, вбудований диференціальний вимикач знову вимикає циркулятор.
Компоненти системи теплообмінника показано на доданих кресленнях, але, звичайно, кожна установка вимагає деяких змін основних розмірів. Наприклад, якщо ваша піч більша за нашу, ви можете розширити панель достатньо, щоб отримати повний 60-футовий змійовик м'якої мідної труби діаметром 1/4 дюйма всередині більшої рами теплообмінника. Однак тим, у кого менші нагрівачі, доведеться використовувати меншу кількість проводки.
У будь-якому випадку, найлегше використовувати трубку, оскільки вона згорнута в бухту для транспортування. Ми просто вставляємо обтиснутий дріт у каркас і обережно згинаємо трубу, щоб заповнити прямокутник. Гнучкий матеріал можна згинати до радіуса приблизно 1-1/2 дюйма без перегинів, тому неважко втиснути його в будь-які потенційні «гарячі точки». Ми працюємо від зовнішнього краю всередину, прикріплюючи котушки до задньої плати по ходу роботи. (Без проводів для кріплення зовнішнього кільця трубки вся ця штука хотіла вискочити з каркаса.)
Після того, як мідні труби будуть рівномірно розподілені всередині рами, нанесіть тонкий шар гіпсу та залийте суміш у раму. Вирівняйте поверхню, провівши лінійкою по кутнику, та дайте матеріалу висохнути протягом кількох днів. Потім панель можна прикріпити до бокової частини печі, а лінію діаметром 1/4 дюйма можна підключити до труби діаметром 1/2 дюйма бака попереднього нагрівача.
Ми провели розширені випробування, щоб визначити найефективнішу конфігурацію перемикача та переконатися, що обладнання працюватиме безпечно. Наприклад, щоб побачити, що станеться, якщо через відключення електроенергії наш насос вимкнеться, ми загерметизували трубу, що виходить з бака попереднього підігрівача, і встановили манометр на запобіжному клапані. Найвищий тиск, який нам вдалося створити в системі, становив 3 фунти на квадратний дюйм… це після того, як наш каталізатор Atlanta Stove Works Catalytic зупинив потік на 8 годин з максимально можливою швидкістю горіння!
Крім того, щоб визначити, чи заохочується теплообмін через стінки печі до нездорового рівня, ми щодня оглядали внутрішню частину топки дров'яного пальника на наявність підвищеного накопичення креозоту. Ми не виявили жодних відмінностей у зовнішньому вигляді чи глибині відкладень на жодній із чотирьох стінок, що свідчить про те, що теплообмінники в основному отримували променисту енергію від зовнішніх стінок печі. (Кераміка, можливо, відігравала певну ізолюючу роль, компенсуючи підвищену провідність.)
Скільки гарячої води вироблятиме теплообмінник? Ну, за типовий 7-годинний цикл ми завантажуємо від 22,5 до 27 кг дров у каталізатор Atlanta, що піднімає температуру вмісту 42-галонного бака майже до 60°C. Ця швидкість горіння 3,7 кг на годину, ймовірно, трохи вища, ніж використовує більшість людей, тому ви можете отримати трохи менше гарячої води від подібного пристрою. Звичайно, якщо ви продовжуєте інтенсивно горіти протягом дня, загальна кількість гарячої води за 24 години все одно має бути достатньою для отримання понад 360 літрів гарячої води на день. Навіть якщо ви часто виключаєте свою піч, ця система значно зменшить ваші рахунки за комунальні послуги.
Залежно від розміру вашого домогосподарства та споживання води кожним, ця система може позбавити вас рахунків за гарячу воду взимку. Тож, якщо ви можете придбати дрова за значно меншу ціну, ніж еквівалентна кількість електроенергії чи газу, енергія, яку ви використовуєте для нагрівання води у вашій дров'яній печі (звичайно, без урахування простору, тепла, яке забезпечуватиме прилад), буде цілком варта того. Крім того, ви будете раді дізнатися, що зробили ще один крок до заміни невідновлюваних джерел енергії.
Протягом 50 років у MOTHER EARTH NEWS ми працюємо над захистом природних ресурсів планети, допомагаючи вам економити фінансові ресурси. Ви знайдете поради щодо скорочення рахунків за опалення, вирощування свіжих натуральних продуктів вдома тощо. Саме тому ми хочемо, щоб ви заощадили гроші та дерева, підписавшись на наш екологічно чистий план заощаджень з автоматичним поновленням. Оплачуючи кредитною карткою, ви можете заощадити додаткові 5 доларів США та отримати 6 випусків MOTHER EARTH NEWS лише за 12,95 доларів США (лише для США). Ви також можете скористатися опцією «Виставити мені рахунок» та сплатити 17,95 доларів США за 6 платежів.