A fafűtés egyik előnye, hogy minden igényt kielégít egyetlen kályha. Amellett, hogy melegen tartanak minket, a fatüzelésű gépek képesek főzni, ruhát szárítani és megpirítani a hideg lábujjakat. De nem lenne klassz, ha ez a fekete doboz forró zuhanyt is tudna venni?
Valójában a háztartási tűzifával működő vízmelegítők nem újdonságok… több mint egy évszázaddal ezelőtt sok kályhának tartályos tartozéka volt. A „zárt” fatüzelésű égők és a nyomás alatti vízrendszerek megjelenése azonban a régi szakaszos fűtési technikák nagy részét háttérbe szorította, és zárt ciklusokon alapuló új módszereket fejlesztettek ki.
A legtöbb vízmelegítő tartozék a tűztérbe vagy a berendezés kéményébe szerelt hőcserélőket használ. Ennek a megközelítésnek a legjobb kereskedelmi példája nagyon jól működik. Ha a kazán a nap nagy részében működik, akkor meleg vizet tudnak biztosítani az egész ház számára. Biztonsági okokból azonban ezek az eszközök gyakran rozsdamentes acélból készülnek (ami egy drága anyag), és nyomáspróbának kell alávetni őket, hogy biztosítsák a fűtési rendszerben előforduló nagyon magas hőmérsékletek ellenállását. Emiatt egy jó belső hőcserélő meglehetősen borsos árcédulával jár. A házilag készített belső alkatrészek ezzel szemben hírhedtek a forró gőzrobbanásokról.
A hő elvétele a tűztérből vagy a fatüzelésű kályha kéményéből szintén kellemetlen mellékhatással járhat: a Btu közvetlen kinyerése a tűzből (tűztér-hőcserélővel) csökkenti az égés hatékonyságát… ha a tökéletlen égés termékeit a kondenzációs hőmérséklet alá hűtjük (akár egy égéstéren, akár egy kémény hőcserélőn keresztül), akkor nagy mennyiségű kreozot halmozódhat fel. Ne tévedjünk, a kéménytűz és a vízzel töltött hőcserélő kombinációja katasztrófát okozhat.
Felismerve azt a tényt, hogy nincs fizetetlen ebéd, konzervatív megközelítést alkalmaztunk saját fatüzelésű vízmelegítő tartozékunk megtervezésekor. Ahelyett, hogy a hőcserélőt a kályhába vagy a kéménybe helyeztük volna, azt a tűztér külsejére szereltük. Ezzel a stratégiával elkerültük a kályha jelentős módosításait, amely fenntartja az Underwriters Laboratories akkreditációját. Ami még fontosabb, a már említett biztonsági kritériumok közül több is teljesül: a kályha burkolatán kívüli hőmérséklet nem forralja fel a vizet (amíg a folyadék kering), a víz melegítéséhez használt hőt a kályha mindenképpen lesugározza, így nem távozik felesleges hő a tűztérből.
A vízmelegítő tartozékunk mindössze 15 méter hosszú, 6 mm-es rézcsőből áll, amely egy párizsi gyantával töltött gipszkartonba van feltekerve. A gipsz alapú anyag segít egyenletesen elosztani a hőt a tekercsekben, és lehetővé teszi, hogy a hőcserélő közvetlenül érintkezzen a kazán testével túlmelegedés nélkül. (Szeretnénk köszönetet mondani Ed Walkinstiknek a javaslatért.) A szerelvény a fűtőtest egyik oldalához csavarozható, és egy újrahasznosított 197 literes vízmelegítőbe dugható (mi egy kiégető elemmel ellátott, de hangszigetelt dobozban lévő vízmelegítőt használtunk). Pont mint egy napelemes előmelegítő.
Egy percenként 10 gallon teljesítményű, a fűtőberendezés lefolyójára szerelt szivattyú keringteti a vizet a tekercsen keresztül, majd vissza a tartály tetején található biztonsági szelep alatti „T” idomhoz (ez a szelep biztonsági óvintézkedésként van fenntartva). A hideg víz a normál bemeneten keresztül jut be a tartályba, a fafűtésű víz pedig a normál fűtőberendezés kimenetén keresztül jut be a hagyományos elektromos fűtőberendezésbe. Az összes vezeték jól szigetelt 2,5 cm vastag, nagy sűrűségű habbal.
Természetesen, ha a víz folyamatosan kering, hőveszteség keletkezhet a kályhában, amikor nincs tűz. Ennek megakadályozására Dennis Burkholder kutató automatikus be-/kikapcsoló gombokat szerelt fel egy hálózati feszültségű légkondicionáló termosztátra, amely a szivattyú tápkábeléhez csatlakozik. (Használhatja a gyakoribb kombinált fűtés/légkondicionálás vezérlést is, hűtési üzemmódra állítva.) A termosztátot a fűtőtesttől körülbelül egy méterre, annak tetejétől körülbelül 30 centiméterre lévő falra szerelik. Amikor a levegő hőmérséklete eléri a 27°C-ot, a 120 voltos vezérlő bekapcsolja a szivattyút, és a víz elkezd melegedni. Amikor a hőmérséklet 24°C-ra csökken, a beépített differenciálkapcsoló ismét kikapcsolja a keringetőt.
A hőcserélő rendszer alkatrészeit a mellékelt rajzok mutatják, de természetesen minden telepítéshez szükség van az alapvető méretek bizonyos módosítására. Például, ha az Ön kazánja nagyobb, mint a miénk, akkor a panelt annyira kibővítheti, hogy egy teljes, 60 láb hosszú, 1/4 hüvelykes lágy rézcsőből készült tekercset tudjon elhelyezni a nagyobb hőcserélő keretben. A kisebb fűtőberendezésekkel rendelkezőknek azonban kevesebb vezetéket kell használniuk.
Mindenesetre a legegyszerűbb a csövet használni, mivel szállításhoz feltekercseljük. Egyszerűen betesszük a peremezett drótot a keretbe, és óvatosan meghajlítjuk a csövet, hogy kitöltse a téglalapot. A rugalmas anyag körülbelül 1-1/2 hüvelyk sugárban hajlítható meg anélkül, hogy megtörne, így nem nehéz a potenciális „forró pontokba” erőltetni. A külső szélétől befelé haladunk, és menet közben rögzítjük a tekercseket a hátlaphoz. (A cső külső gyűrűjét rögzítő drótok nélkül az egész ki akart ugrani a keretből.)
Miután a rézcsöveket egyenletesen elosztottuk a keretben, keverjünk egy vékony réteg gipszkartont, és öntsük a keveréket a keretbe. Egy vonalzóval húzzunk egy vonalzót a szögvas felett, és hagyjuk az anyagot néhány napig száradni. A panel ezután a kemence oldalához rögzíthető, és a 6 mm-es cső csatlakoztatható az előmelegítő tartály 6 mm-es csövéhez.
Kiterjedt teszteket végeztünk a kapcsoló leghatékonyabb konfigurációjának meghatározása és annak érdekében, hogy biztosak lehessünk abban, hogy a berendezés biztonságosan működik. Például, hogy lássuk, mi történik, ha áramkimaradás esetén leáll a szivattyúnk, lezártuk az előmelegítő tartályából kijövő csövet, és nyomásmérőt szereltünk a biztonsági szelepre. A rendszerben a legmagasabb nyomás, amit létre tudtunk hozni, 3 PSI volt... ez azután történt, hogy az Atlanta Stove Works katalitikus berendezésünk 8 órán át a lehető legmagasabb égési sebességgel leállította az áramlást!
Ezenkívül annak megállapítására, hogy a kemence falain keresztüli hővezetéses hőcsere egészségtelen szintre emelkedett-e, naponta megvizsgáltuk a fatüzelésű tűztér belsejét a kreozotlerakódás növekedése szempontjából. A négy fal egyikén sem találtunk különbséget a lerakódások megjelenésében vagy mélységében, ami arra utal, hogy a hőcserélők elsősorban a kemence külső falaitól kaptak sugárzó energiát. (A kerámia talán valamilyen szigetelő szerepet játszott, ellensúlyozva a megnövekedett vezetőképességet.)
Mennyi meleg vizet fog termelni a hőcserélő? Nos, egy tipikus 7 órás ciklus során 55-60 font fát töltenénk az Atlanta katalizátorba, ami a 42 gallonos tartály tartalmát közel 140°F-ra emelné. Ez a 8 font/órás égési sebesség valószínűleg egy kicsit magasabb, mint amit a legtöbb ember használ, így egy hasonló készülékkel valamivel kevesebb meleg vizet kaphat. Természetesen, ha egész nap intenzíven éget, a 24 órás összesítésnek elegendőnek kell lennie 100 gallon/nap meleg vízhez. Még ha gyakran is kikapcsolt állapotban használja a kályhát, ez a rendszer jelentősen csökkenti a közüzemi számlákat.
A háztartás méretétől és mindenki vízfogyasztásától függően ez a rendszer megszüntetheti a téli melegvíz-számlákat. Tehát, ha sokkal olcsóbban juthat fához, mint az ugyanannyi áram vagy gáz, akkor a fatüzelésű kályha vízmelegítésére használt energia (leszámítva természetesen a helyet, a készülék által biztosított hőt) megéri a befektetést. Ráadásul örömmel fogja tudni, hogy újabb lépést tett a nem megújuló energiaforrások lecserélése felé.
A MOTHER EARTH NEWS-nél 50 éve dolgozunk bolygónk természeti erőforrásainak védelmén, miközben segítünk Önnek anyagilag megtakarítani a pénzét. Tippeket találhat a fűtésszámlák csökkentésére, friss, természetes termékek termesztésére otthon és sok másra. Ezért szeretnénk, ha pénzt és fákat takarítana meg, ha előfizet környezetbarát, automatikusan megújuló megtakarítási tervünkre. Ha hitelkártyával fizet, további 5 dollárt takaríthat meg, és a MOTHER EARTH NEWS 6 számát mindössze 12,95 dollárért kaphatja meg (csak az Egyesült Államokban). Használhatja a „Számlázzon nekem” opciót is, és 6 részletben 17,95 dollárt fizethet.