Una de las ventajas de calentar con leña es que una sola estufa puede cubrir todas las necesidades. Además de mantenernos calientes, las estufas de leña pueden cocinar, secar la ropa y calentar los pies fríos. Pero, ¿no sería fantástico que esa caja negra también pudiera darnos una ducha caliente?
De hecho, los calentadores de agua domésticos de leña no son nada nuevo… hace más de un siglo, muchas estufas tenían depósitos incorporados. Sin embargo, la llegada de las estufas de leña "cerradas" y los sistemas de agua a presión ha relegado a un segundo plano la mayoría de las antiguas técnicas de calentamiento por lotes, y se han desarrollado nuevos métodos basados ​​en ciclos cerrados.
La mayoría de los accesorios para calentar agua utilizan intercambiadores de calor instalados en la cámara de combustión o en la chimenea del equipo. El mejor ejemplo comercial de este enfoque funciona muy bien. Si la caldera está funcionando la mayor parte del día, puede proporcionar agua caliente para toda la casa. Sin embargo, por seguridad, estos dispositivos suelen estar hechos de acero inoxidable (un material caro) y deben someterse a pruebas de presión para garantizar que puedan soportar las altísimas temperaturas que se pueden encontrar dentro del sistema de calefacción. Por lo tanto, un buen intercambiador de calor interno tiene un precio bastante elevado. Por otro lado, los sistemas internos caseros son conocidos por provocar explosiones de vapor que causan quemaduras.
Además, extraer calor de la cámara de combustión o la chimenea de una estufa de leña puede tener un efecto secundario indeseado: extraer BTU directamente del fuego (mediante un intercambiador de calor en la cámara de combustión) reduce la eficiencia de la combustión... si los productos de la combustión incompleta se enfrían por debajo de la temperatura a la que se condensan (ya sea a través de una cámara de combustión o un intercambiador de calor en la chimenea), puede producirse una gran acumulación de creosota. No se equivoque, la combinación de un incendio en la chimenea y un intercambiador de calor lleno de agua puede ser desastrosa.
Reconociendo que no hay almuerzo gratuito, adoptamos un enfoque conservador para diseñar nuestro propio calentador de agua para estufa de leña. En lugar de colocar un intercambiador dentro del calentador o la chimenea, lo instalamos en el exterior del hogar. Al adoptar esta estrategia, evitamos modificaciones importantes al calentador, que mantiene la acreditación de Underwriters Laboratories. Más importante aún, se cumplen varios de los criterios de seguridad que ya hemos mencionado: la temperatura que se encuentra fuera de la carcasa del calentador no hará hervir el agua (siempre que el líquido siga circulando), el calor utilizado para calentar el agua es irradiado por el calentador de todos modos, por lo que no se escapa calor excesivo del hogar.
Nuestro accesorio para calentar agua consta de solo unos 15 metros de tubería de cobre de 6 mm enrollada en una placa de yeso rellena de yeso. El material a base de yeso ayuda a distribuir el calor de manera uniforme a las bobinas y permite que el intercambiador esté en contacto directo con el cuerpo del horno sin sobrecalentarse. (Agradecemos a Ed Walkinstik por la sugerencia). El conjunto se atornilla a un lado del calentador y se conecta a un calentador de agua reciclado de 150 litros (usamos un calentador de agua con una resistencia quemada pero con una caja insonorizada). Igual que un precalentador solar.
Una bomba de 10 galones por minuto montada en el desagüe del calentador hace circular el agua a través de la serpentina y de vuelta a la conexión en "T" justo debajo de la válvula de alivio en la parte superior del tanque (esta válvula se reserva como medida de seguridad). El agua fría entra al recipiente a través de la entrada normal, y el agua calentada con leña entra al calentador eléctrico convencional a través de la salida de calor estándar. Todo el cableado está bien aislado con espuma de alta densidad de 1 pulgada de espesor.
Por supuesto, si el agua circula constantemente, se puede perder calor en la estufa cuando no hay fuego. Para evitar esto, el investigador Dennis Burkholder instaló controles automáticos de encendido/apagado en un termostato de aire acondicionado de voltaje de línea conectado al cable de alimentación de la bomba. (También se puede usar el control combinado de calefacción/aire acondicionado más común, configurado en modo de refrigeración). El termostato está montado en una pared a tres pies del calentador, aproximadamente a un pie de la parte superior del mismo. Cuando la temperatura del aire alcanza los 80 °F, el controlador de 120 voltios enciende la bomba y el agua comienza a calentarse. Cuando la temperatura baja a 76 °F, el interruptor diferencial incorporado apaga la bomba de circulación.
Los componentes del sistema de intercambio de calor se muestran en los dibujos adjuntos, pero, por supuesto, cada instalación requiere algunos cambios en las dimensiones básicas. Por ejemplo, si su horno es más grande que el nuestro, puede ampliar el panel lo suficiente como para alojar una bobina completa de 60 pies de tubería de cobre blando de 1/4" dentro del marco más grande del intercambiador. Sin embargo, quienes tengan calentadores más pequeños tendrán que usar una menor cantidad de cableado.
En cualquier caso, lo más sencillo es usar el tubo enrollado para su transporte. Simplemente colocamos el alambre engarzado en el marco y doblamos suavemente el tubo para rellenar el rectángulo. El material flexible se puede doblar con un radio de aproximadamente 3,8 cm sin que se doble, por lo que no es difícil introducirlo en cualquier punto crítico. Trabajamos desde el borde exterior hacia el interior, fijando las bobinas al panel posterior a medida que avanzamos. (Sin alambres que sujeten el anillo exterior del tubo, todo tendía a salirse del marco).
Una vez que los tubos de cobre estén distribuidos uniformemente dentro del marco, mezcle una capa fina de yeso y vierta la mezcla en el marco. Nivele la superficie pasando una regla sobre el ángulo de hierro y deje que el material se seque durante unos días. A continuación, el panel se puede fijar al lateral del horno y la tubería de 1/4 de pulgada se puede conectar a la tubería de 1/2 pulgada del tanque de precalentamiento.
Realizamos pruebas exhaustivas para determinar la configuración más eficiente del interruptor y asegurarnos de que el equipo funcionaría de forma segura. Por ejemplo, para ver qué sucedería si un corte de energía detuviera nuestra bomba, sellamos la tubería que sale del tanque del precalentador e instalamos un manómetro en la válvula de alivio. La presión máxima que pudimos generar en el sistema fue de 3 PSI... ¡y eso después de que nuestro sistema catalítico Atlanta Stove Works detuviera el flujo durante 8 horas a la máxima velocidad de combustión posible!
Además, para determinar si el intercambio de calor por conducción a través de las paredes del horno se estaba produciendo a niveles perjudiciales para la salud, examinamos diariamente el interior de la cámara de combustión de la estufa de leña en busca de una mayor acumulación de creosota. No encontramos diferencias en la apariencia ni en la profundidad de los depósitos en ninguna de las cuatro paredes, lo que sugiere que los intercambiadores recibían principalmente energía radiante de las paredes exteriores del horno. (Es posible que la cerámica haya desempeñado un papel aislante, compensando el aumento de la conductividad).
¿Cuánta agua caliente producirá el intercambiador? Bueno, en un ciclo típico de 7 horas, cargaríamos de 55 a 60 libras de leña en el catalizador de Atlanta, lo que elevaría el contenido del tanque de 42 galones a casi 140 °F. Esta tasa de combustión de 8 libras por hora es probablemente un poco más alta que la que usa la mayoría de la gente, por lo que es posible que obtenga un poco menos de agua caliente de un dispositivo similar. Por supuesto, si sigue quemando intensamente durante todo el día, el total de 24 horas debería ser suficiente agua caliente para producir más de 100 galones por día. Incluso si usa su estufa frecuentemente "apagada", este sistema reducirá significativamente sus facturas de servicios públicos.
Dependiendo del tamaño de su hogar y del consumo de agua de cada miembro, este sistema puede eliminar sus facturas de agua caliente en invierno. Si puede conseguir leña por mucho menos de lo que cuesta la electricidad o el gas, la energía que utilice para calentar el agua con su estufa de leña (sin contar el espacio, por supuesto, y el calor que proporciona el aparato) valdrá la pena la inversión. Además, le alegrará saber que ha dado un paso más hacia la sustitución de fuentes de energía no renovables.
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