薪暖房の利点の1つは、1台のストーブであらゆる用途に対応できることです。薪ストーブは、暖を取るだけでなく、料理をしたり、洗濯物を乾かしたり、冷えた足を温めたりすることもできます。でも、あの黒い箱が温かいシャワーも浴びられたら、もっと素敵だと思いませんか？
実際、家庭用薪式給湯器は何も新しいものではありません。100年以上前には、多くのストーブにタンクが取り付けられていました。しかし、「密閉型」薪ストーブや加圧給水システムの登場により、従来のバッチ式加熱技術のほとんどは廃れ、密閉サイクルに基づく新しい方法が開発されました。
ほとんどの給湯用アクセサリーは、燃焼室または機器の煙突に設置された熱交換器を使用します。このアプローチの最も優れた商業的例は非常にうまく機能します。炉が一日中稼働している場合、家全体に温水を供給できます。ただし、安全のため、これらのデバイスは多くの場合ステンレス鋼（高価な材料）で作られており、暖房システム内で遭遇する可能性のある非常に高い温度に耐えられることを確認するために圧力テストを行う必要があります。そのため、優れた内部熱交換器にはかなり高額な価格が伴います。一方、自家製の内部熱交換器は、蒸気爆発による火傷で悪名高いです。
また、炉や薪ストーブの煙突から熱を取り出すと、残念な副作用が生じる可能性があります。火から直接 Btu を取り出す (炉内熱交換器を使用) と燃焼効率が低下します。不完全燃焼生成物が凝縮する温度以下に冷却されると (燃焼室または煙突熱交換器を通して)、大量のクレオソートが蓄積する可能性があります。煙突火災と水で満たされた熱交換器の組み合わせは、間違いなく大惨事を招く可能性があります。
無償の昼食は提供されないという事実を認識し、私たちは独自の薪ストーブ給湯器の設計において保守的なアプローチを採用しました。ヒーターや煙突の中に熱交換器を設置する代わりに、燃焼室の外側に熱交換器を取り付けました。この戦略を採用することで、ヒーターへの大きな変更を回避し、Underwriters Laboratoriesの認定を維持することができました。さらに重要なことに、すでに述べた安全基準のいくつかを満たしています。ヒーターの筐体の外側で遭遇する温度は水を沸騰させません（液体が循環している限り）。水を加熱するために使用される熱はヒーターから放射されるため、燃焼室から余分な熱が逃げることはありません。
当社の給湯アタッチメントは、パリ充填乾式壁に巻き込まれた約 50 フィートの 1/4 インチの銅管のみで構成されています。石膏ベースの材料は、熱をコイルに均等に分配し、熱交換器が過熱することなく炉本体に直接接触できるようにします。（この提案をしてくれた Ed Walkinstik 氏に感謝します。）アセンブリはヒーターの片側にボルトで固定され、リサイクルされた 42 ガロンの給湯器に接続されます（当社は、バーンアウト エレメントを備えた防音ボックス付きの給湯器を使用しました）。太陽熱予熱器と同じです。
ヒーターの排水口に取り付けられた毎分10ガロンのポンプが、コイルを通して水を循環させ、タンク上部の安全弁のすぐ下にある「T」字管に戻します（この弁は安全対策として設けられています）。冷水は通常の入口から容器に入り、薪で温められた水は標準の熱出口から従来の電気ヒーターに入ります。すべての配線は厚さ1インチの高密度フォームでしっかりと絶縁されています。
もちろん、水が常に循環している場合、火が燃えていないときはストーブに熱が逃げてしまう可能性があります。これを防ぐために、研究者のデニス・バークホルダーは、ポンプの電源コードに接続されたライン電圧のエアコン用サーモスタットに自動オン/オフ制御を取り付けました。（より一般的な暖房/冷房複合制御を冷房モードに設定して使用することもできます。）サーモスタットは、ヒーターから3フィート離れた壁、ヒーターの上部から約1フィートの位置に取り付けられています。気温が80°Fに達すると、120ボルトのコントローラーがポンプをオンにし、水が加熱され始めます。温度が76°Fまで下がると、内蔵の差動スイッチが再び循環器をオフにします。
熱交換器システムの構成要素は添付の図面に示されていますが、もちろん設置の際には基本寸法に多少の変更が必要になります。例えば、お客様の炉が弊社のものより大きい場合は、パネルを十分に拡張して、より大きな熱交換器フレーム内に60フィート（約18メートル）の1/4インチ（約6mm）軟質銅管を収めることができます。ただし、小型のヒーターをお使いの場合は、配線量を減らす必要があります。
いずれにしても、チューブは輸送用に巻かれた状態のまま使用するのが最も簡単です。圧着したワイヤーをフレームに入れ、パイプを優しく曲げて長方形を埋めます。柔軟な素材は、折れ曲がることなく半径約1.5インチまで曲げることができるため、潜在的な「ホットスポット」に押し込むのは難しくありません。外側の端から内側に向​​かって作業を進め、コイルをバックプレーンに取り付けていきます。（チューブの外側のリングを固定するワイヤーがないと、全体がフレームから飛び出してしまいます。）
銅管をフレーム内に均等に配置したら、石膏を薄く混ぜてフレームに流し込みます。アングル材に定規を当てて表面を平らにし、数日間乾燥させます。その後、パネルを炉の側面に取り付け、1/4インチの配管を予熱器タンクの1/2インチの配管に接続します。
スイッチの最も効率的な構成を決定し、機器が安全に動作することを確信するために、広範なテストを実施しました。たとえば、停電でポンプが停止した場合に何が起こるかを確認するために、予熱タンクから出ているパイプを密閉し、安全弁に圧力計を取り付けました。システム内で発生させることができた最高圧力は3 PSIでした。これは、アトランタ・ストーブ・ワークスの触媒が可能な限り最高の燃焼率で8時間流れを止めた後のことです。
さらに、炉壁を通じた伝導熱交換が健康に有害なレベルまで促進されていないかを確認するため、薪ストーブの燃焼室内部を毎日点検し、クレオソートの蓄積量の増加を調べました。4つの壁面すべてにおいて、堆積物の外観や深さに違いは見られず、熱交換器は主に炉の外側壁面からの放射エネルギーを受け取っていたことが示唆されました。（セラミックは断熱材としての役割も果たし、伝導率の増加を相殺していた可能性があります。）
熱交換器はどれくらいの温水を生成しますか? 通常の 7 時間サイクルでは、アトランタ触媒に 55 ～ 60 ポンドの木材を投入し、42 ガロンのタンクの内容物を 140°F 近くまで上昇させます。この 8 ポンド/時の燃焼率は、おそらくほとんどの人が使用するよりも少し高いので、同様の装置から得られる温水は若干少なくなるかもしれません。もちろん、一日中激しく燃焼させ続ければ、24 時間の合計で 1 日あたり 100 ガロン以上の温水が得られるはずです。ストーブを頻繁に「オフ」にして運転したとしても、このシステムは光熱費を大幅に削減します。
世帯の規模や各家庭の水使用量にもよりますが、このシステムを使えば冬の温水料金をゼロにすることができます。つまり、同量の電気やガスよりもはるかに安い価格で薪を入手できるのであれば、薪ストーブで水を温めるのに使うエネルギー（もちろん、設置スペースやストーブ自体が提供する熱は除く）は、投資する価値が十分にあるということです。さらに、再生不可能なエネルギー源を代替する方向へ一歩踏み出したことを知れば、きっと満足していただけるでしょう。
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