Uno dei vantaggi del riscaldamento a legna è che una sola stufa può soddisfare ogni esigenza. Oltre a tenerci al caldo, le stufe a legna possono cucinare, asciugare i vestiti e riscaldare i piedi intirizziti. Ma non sarebbe fantastico se quella scatola nera potesse anche farci una doccia calda?
In realtà, gli scaldabagni domestici a legna non sono una novità... più di un secolo fa, molte stufe erano dotate di serbatoi di accumulo. Tuttavia, l'avvento delle stufe a legna "a ciclo chiuso" e dei sistemi idrici pressurizzati ha messo in secondo piano la maggior parte delle vecchie tecniche di riscaldamento a lotti, e sono stati sviluppati nuovi metodi basati su cicli chiusi.
La maggior parte degli accessori per il riscaldamento dell'acqua utilizza scambiatori di calore installati nella camera di combustione o nella canna fumaria. Il miglior esempio commerciale di questo approccio funziona davvero bene. Se la caldaia è in funzione per la maggior parte della giornata, questi dispositivi possono fornire acqua calda a tutta la casa. Tuttavia, per motivi di sicurezza, questi dispositivi sono spesso realizzati in acciaio inossidabile (un materiale costoso) e devono essere sottoposti a test di pressione per garantire che possano resistere alle altissime temperature che si possono raggiungere all'interno dell'impianto di riscaldamento. Pertanto, un buon scambiatore di calore interno ha un costo piuttosto elevato. Gli scambiatori di calore interni autocostruiti, d'altra parte, sono noti per le pericolose esplosioni di vapore bollente.
Inoltre, estrarre calore dal focolare o dalla canna fumaria di una stufa a legna può avere un effetto collaterale indesiderato: estrarre BTU direttamente dal fuoco (utilizzando uno scambiatore di calore nel focolare) riduce l'efficienza della combustione... se i prodotti della combustione incompleta vengono raffreddati al di sotto della temperatura di condensazione (attraverso una camera di combustione o uno scambiatore di calore nella canna fumaria), può verificarsi un notevole accumulo di creosoto. Non c'è dubbio, la combinazione di un incendio nella canna fumaria e di uno scambiatore di calore pieno d'acqua può essere disastrosa.
Riconoscendo che non esiste un pranzo gratuito retribuito, abbiamo adottato un approccio prudente nella progettazione del nostro sistema di riscaldamento dell'acqua per la stufa a legna. Invece di installare uno scambiatore all'interno della stufa o della canna fumaria, ne abbiamo fissato uno all'esterno del focolare. Adottando questa strategia, abbiamo evitato modifiche sostanziali alla stufa, che mantiene la certificazione Underwriters Laboratories. Ancora più importante, vengono soddisfatti diversi criteri di sicurezza già menzionati: la temperatura esterna alla stufa non fa bollire l'acqua (finché il liquido rimane in circolazione), il calore utilizzato per riscaldare l'acqua viene comunque irradiato dalla stufa stessa, quindi non si verifica alcuna dispersione di calore dal focolare.
Il nostro sistema di riscaldamento dell'acqua è costituito da circa 15 metri di tubo di rame da 6,35 mm avvolto in una lastra di cartongesso riempita con stucco. Il materiale a base di gesso aiuta a distribuire il calore in modo uniforme alle serpentine e permette allo scambiatore di calore di essere a diretto contatto con il corpo della caldaia senza surriscaldarsi (ringraziiamo Ed Walkinstik per il suggerimento). Il sistema si fissa a un lato del riscaldatore e si collega a uno scaldabagno riciclato da 167 litri (noi abbiamo utilizzato uno scaldabagno con resistenza di sicurezza, ma racchiuso in una scatola insonorizzata). Proprio come un preriscaldatore solare.
Una pompa da 10 galloni al minuto montata sullo scarico del riscaldatore fa circolare l'acqua attraverso la serpentina e la riporta al raccordo a "T" appena sotto la valvola di sicurezza nella parte superiore del serbatoio (questa valvola è riservata come precauzione di sicurezza). L'acqua fredda entra nel serbatoio attraverso l'ingresso normale, mentre l'acqua riscaldata a legna entra nel riscaldatore elettrico convenzionale attraverso l'uscita di calore standard. Tutti i cablaggi sono ben isolati con schiuma ad alta densità dello spessore di 1 pollice.
Naturalmente, se l'acqua circola costantemente, il calore potrebbe disperdersi nella stufa quando non c'è fuoco acceso. Per evitare ciò, il ricercatore Dennis Burkholder ha installato dei comandi automatici di accensione/spegnimento su un termostato per condizionatore d'aria a tensione di rete collegato al cavo di alimentazione della pompa. (È possibile utilizzare anche il più comune termostato combinato riscaldamento/aria condizionata, impostato in modalità raffreddamento). Il termostato è montato su una parete a circa un metro di distanza dal riscaldatore, a circa 30 cm dalla sua parte superiore. Quando la temperatura dell'aria raggiunge gli 80 °F (27 °C), il regolatore a 120 volt accende la pompa e l'acqua inizia a riscaldarsi. Quando la temperatura scende a 76 °F (24 °C), l'interruttore differenziale integrato spegne nuovamente la pompa di circolazione.
I componenti del sistema di scambio termico sono illustrati nei disegni allegati, ma ovviamente ogni installazione richiede alcune modifiche alle dimensioni di base. Ad esempio, se la vostra caldaia è più grande della nostra, potete ampliare il pannello a sufficienza per inserire una serpentina completa di 18 metri (60 piedi) di tubo in rame morbido da 6,25 mm (1/4") all'interno del telaio più grande dello scambiatore. Tuttavia, chi possiede caldaie più piccole dovrà utilizzare una quantità inferiore di cablaggio.
In ogni caso, è più facile usare il tubo perché è già arrotolato per il trasporto. Basta inserire il filo crimpato nel telaio e piegare delicatamente il tubo per riempire il rettangolo. Il materiale flessibile può essere piegato con un raggio di circa 3,8 cm senza attorcigliarsi, quindi non è difficile forzarlo in eventuali "punti caldi". Procediamo dal bordo esterno verso l'interno, fissando le spire al pannello posteriore man mano che procediamo. (Senza i fili per fissare l'anello esterno del tubo, l'intera struttura tendeva a uscire dal telaio.)
Dopo aver distribuito uniformemente i tubi di rame all'interno della struttura, mescolare un sottile strato di gesso e versare la miscela nella struttura. Livellare la superficie passando un righello sull'angolare di ferro e lasciare asciugare il materiale per alcuni giorni. Il pannello può quindi essere fissato al lato della fornace e il tubo da 1/4 di pollice può essere collegato al tubo da 1/2 pollice del serbatoio di preriscaldamento.
Abbiamo effettuato test approfonditi per determinare la configurazione più efficiente dell'interruttore e per avere la certezza che l'apparecchiatura avrebbe funzionato in sicurezza. Ad esempio, per verificare cosa sarebbe successo in caso di arresto della pompa dovuto a un'interruzione di corrente, abbiamo sigillato il tubo in uscita dal serbatoio del preriscaldatore e installato un manometro sulla valvola di sicurezza. La pressione massima che siamo riusciti a raggiungere nel sistema è stata di 3 PSI... e questo dopo che il nostro catalizzatore Atlanta Stove Works ha bloccato il flusso per 8 ore alla massima velocità di combustione possibile!
Inoltre, per determinare se lo scambio termico per conduzione attraverso le pareti della caldaia fosse favorito a livelli dannosi per la salute, abbiamo esaminato quotidianamente l'interno del focolare della stufa a legna per verificare la presenza di un aumento dell'accumulo di creosoto. Non abbiamo riscontrato differenze nell'aspetto o nella profondità dei depositi su nessuna delle quattro pareti, il che suggerisce che gli scambiatori ricevevano principalmente energia radiante dalle pareti esterne della caldaia. (La ceramica potrebbe aver svolto una funzione isolante, compensando l'aumento della conduttività.)
Quanta acqua calda produrrà lo scambiatore? Beh, in un tipico ciclo di 7 ore, caricheremmo da 25 a 27 kg di legna nel catalizzatore Atlanta, il che porterebbe il contenuto del serbatoio da 160 litri a quasi 60 °C. Questa velocità di combustione di 3,6 kg all'ora è probabilmente un po' superiore a quella utilizzata dalla maggior parte delle persone, quindi potresti ottenere un po' meno acqua calda da un dispositivo simile. Naturalmente, se continui a bruciare intensamente durante il giorno, il totale di 24 ore dovrebbe comunque essere sufficiente per oltre 380 litri di acqua calda al giorno. Anche se spesso tieni la stufa spenta, questo sistema ridurrà significativamente le tue bollette.
A seconda delle dimensioni del tuo nucleo familiare e del consumo idrico di ciascuno, questo sistema può eliminare le bollette dell'acqua calda in inverno. Quindi, se riesci a procurarti la legna a un costo nettamente inferiore rispetto alla stessa quantità di elettricità o gas, l'energia che utilizzi per riscaldare l'acqua con la tua stufa a legna (escluso, ovviamente, lo spazio occupato e il calore prodotto dall'apparecchio stesso) compenserà ampiamente l'investimento. Inoltre, sarai felice di sapere di aver fatto un ulteriore passo avanti verso la sostituzione delle fonti energetiche non rinnovabili.
Da 50 anni, MOTHER EARTH NEWS si impegna a proteggere le risorse naturali del pianeta, aiutandoti al contempo a risparmiare. Troverai consigli su come ridurre le bollette del riscaldamento, coltivare prodotti freschi e naturali in casa e molto altro. Per questo motivo, vogliamo che tu risparmi denaro e contribuisca a salvaguardare gli alberi abbonandoti al nostro piano di abbonamento ecologico con rinnovo automatico. Pagando con carta di credito, puoi risparmiare ulteriori 5 dollari e ricevere 6 numeri di MOTHER EARTH NEWS a soli 12,95 dollari (solo per gli Stati Uniti). In alternativa, puoi scegliere l'opzione "Pagamento rateale" e pagare 17,95 dollari in 6 rate.