Una de las ventajas de calentar con leña es que se puede utilizar una sola estufa para cada necesidad. Además de mantenernos calientes, las máquinas de leña pueden cocinar comidas, secar ropa y tostar los pies fríos. ¿Pero no sería fantástico si esa caja negra también pudiera ducharse con agua caliente?
De hecho, los calentadores de agua de leña para uso doméstico no son nada nuevo... hace más de un siglo, muchas estufas tenían accesorios de tanque. Sin embargo, la llegada de los quemadores de leña "cerrados" y los sistemas de agua a presión ha dejado en 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 caja de fuego o en la chimenea del equipo. El mejor ejemplo comercial de este enfoque funciona muy bien. Si el horno está funcionando la mayor parte del día, puede proporcionar agua caliente para toda la casa. Sin embargo, por seguridad, estos dispositivos a menudo están hechos de acero inoxidable (un producto caro) y deben probarse a presión para garantizar que puedan soportar las temperaturas muy altas que pueden encontrarse dentro del sistema de calefacción. Como tal, un buen intercambiador de calor interno viene con un precio bastante elevado. Los internos caseros, por otro lado, son conocidos por sus explosiones de vapor escaldante.
Además, extraer calor de la chimenea de una caja de fuego o de una estufa de leña puede tener un desafortunado efecto secundario: extraer Btu directamente del fuego (utilizando un intercambiador de caja de fuego) reduce la eficiencia de la combustión... si los productos de una 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 de chimenea), puede ocurrir 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 significar un desastre.
Reconociendo el hecho de que no hay comida de mediodía sin pagar, adoptamos un enfoque conservador para diseñar nuestro propio accesorio de calentamiento de agua con estufa de leña. En lugar de colocar un intercambiador dentro del calentador o la chimenea, colocamos uno en el exterior de la caja de fuego. Al adoptar esta estrategia, evitamos cualquier modificación importante en el 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 del recinto del calentador no hervirá el agua (siempre que el líquido permanezca circulando), el calor utilizado para calentar el agua es irradiado por el calentador de todos modos, por lo que no se escapa ningún exceso de calor de la caja de fuego.
Nuestro accesorio de calentamiento de agua consta de solo unos 50 pies de tubería de cobre de 1/4 de pulgada enrollada en un panel de yeso relleno de París. 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. (Nos gustaría agradecer 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 42 galones (usamos un calentador de agua con un elemento quemado pero una caja insonorizada), como un precalentador solar.
Una bomba de 10 galones por minuto montada en el drenaje del calentador hace circular agua a través del serpentín y de regreso a la "T" justo debajo de la válvula de alivio en la parte superior del tanque (esta válvula está reservada como medida de seguridad). El agua fría ingresa al recipiente a través de la entrada normal y el agua calentada con leña ingresa 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, el calor puede perderse en la estufa cuando no hay fuego encendido. Para evitar esto, el investigador Dennis Burkholder puso controles automáticos de encendido y apagado en un termostato de aire acondicionado de voltaje de línea conectado al cable de alimentación de la bomba. (También puede usar el control combinado de calefacción y aire acondicionado más común, configurado en modo de enfriamiento). El termostato se monta en una pared a tres pies de distancia 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 nuevamente el circulador.
Los componentes del sistema de intercambiador 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 expandir el panel lo suficiente para obtener una bobina completa de 60 pies de tubería de cobre blando de 1/4″ dentro del marco del intercambiador más grande. Sin embargo, aquellos con calentadores más pequeños tendrán que usar una cantidad menor de cableado.
En cualquier caso, es más fácil usar el tubo ya que está enrollado para el transporte. Simplemente colocamos el cable ondulado en el marco y doblamos suavemente el tubo para llenar el rectángulo. El material flexible se puede doblar a un radio de aproximadamente 1-1/2 pulgadas sin doblarse, por lo que no es difícil forzarlo en cualquier posible "punto caliente". Trabajamos desde el borde exterior hacia adentro, uniendo las bobinas a la placa base a medida que avanzamos. (Sin cables para asegurar el anillo exterior del tubo, todo quería saltar fuera del marco).
Después de que los tubos de cobre estén distribuidos uniformemente dentro del marco, mezcle una capa fina de yeso de París 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. Luego, el panel se puede colocar en el costado del horno y la línea de 1/4 de pulgada se puede conectar a la tubería de 1/2 pulgada del tanque del precalentador.
Realizamos pruebas extensas para determinar la configuración más eficiente del interruptor y para tener confianza de que el equipo funcionaría de manera segura. Por ejemplo, para ver qué sucedería si un corte de energía apaga nuestra bomba, sellamos la tubería que sale del tanque del precalentador e instalamos un manómetro en la válvula de alivio. ¡La presión más alta que pudimos desarrollar en el sistema fue 3 PSI... eso fue después de que nuestro Atlanta Stove Works Catalytic detuviera el flujo durante 8 horas a la velocidad de combustión más alta posible!
Además, para determinar si el intercambio de calor por conducción a través de las paredes del horno se estaba fomentando hasta niveles nocivos para la salud, examinamos diariamente el interior de la caja de fuego de la estufa de leña para detectar una mayor acumulación de creosota. No encontramos diferencias en la apariencia o profundidad de los depósitos en ninguna de las cuatro paredes, lo que sugiere que los intercambiadores estaban recibiendo principalmente energía radiante de las paredes exteriores del horno. (La cerámica puede haber cumplido algún papel aislante, compensando la mayor conductividad).
¿Cuánta agua caliente producirá el intercambiador? Bueno, en un ciclo típico de 7 horas, cargaríamos entre 25 y 27 kg de madera en el catalizador Atlanta, lo que elevaría el contenido del tanque de 160 litros a casi 60 °C. Esta velocidad de combustión de 3,6 kg por hora es probablemente un poco mayor que la que usa la mayoría de la gente, por lo que podría obtener un poco menos de agua caliente con un dispositivo similar. Por supuesto, si mantiene la estufa encendida durante todo el día, el total de 24 horas debería ser suficiente para calentar más de 380 litros al día. Incluso si apaga la estufa con frecuencia, este sistema reducirá significativamente sus facturas de servicios públicos.
Dependiendo del tamaño de su hogar y del consumo de agua de todos, este sistema puede eliminar sus facturas de agua caliente en invierno. Entonces, si puede obtener madera por mucho menos que la cantidad equivalente de electricidad o gas, la energía que usa para calentar el agua de su estufa de leña (menos el espacio, por supuesto, el calor que proporcionará el aparato) valdrá la pena invertir. Además, se alegrará de saber que ha dado otro paso hacia el reemplazo de fuentes de energía no renovables.
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