Jedną z zalet ogrzewania drewnem jest to, że do wszystkich potrzeb można używać tylko jednego pieca. Urządzenia opalane drewnem nie tylko zapewniają nam ciepło, ale także mogą przygotowywać posiłki, suszyć ubrania i opiekać zmarznięte stopy. Ale czyż nie byłoby wspaniale, gdyby to czarne pudełko mogło także brać gorący prysznic?
W rzeczywistości domowe podgrzewacze wody na drewno nie są niczym nowym... ponad sto lat temu wiele pieców miało dołączone zbiorniki. Jednak pojawienie się „zamkniętych” palników na drewno i systemów wodnych pod ciśnieniem sprawiło, że większość starych technik ogrzewania partiami zeszła na dalszy plan, a opracowano nowe metody oparte na zamkniętych cyklach.
Większość akcesoriów do podgrzewania wody wykorzystuje wymienniki ciepła instalowane w palenisku lub kominie urządzenia. Najlepszy komercyjny przykład tego podejścia działa naprawdę dobrze. Jeśli piec pracuje przez większą część dnia, może zapewnić ciepłą wodę dla całego domu. Jednak ze względów bezpieczeństwa urządzenia te są często wykonane ze stali nierdzewnej (to drogi towar) i muszą zostać poddane testowi ciśnieniowemu, aby upewnić się, że wytrzymają bardzo wysokie temperatury, jakie mogą wystąpić w systemie grzewczym. W związku z tym dobry wewnętrzny wymiennik ciepła wiąże się z dość wysoką ceną. Z drugiej strony, domowe urządzenia wewnętrzne są znane z wybuchów pary.
Ponadto pobieranie ciepła z paleniska lub komina pieca na drewno może mieć nieprzyjemny efekt uboczny: pobieranie ciepła bezpośrednio z ognia (za pomocą wymiennika ciepła paleniska) zmniejsza wydajność spalania… jeśli produkty niepełnego spalania zostaną schłodzone poniżej temperatury, w której ulegają kondensacji (zarówno poprzez komorę spalania, jak i wymiennik ciepła komina), może dojść do dużego nagromadzenia się kreozotu. Nie daj się zwieść, połączenie pożaru w kominie i wypełnionego wodą wymiennika ciepła może oznaczać katastrofę.
Zdając sobie sprawę z faktu, że nie ma mowy o nieodpłatnym posiłku w południe, podjęliśmy konserwatywne podejście do zaprojektowania własnego pieca opalanego drewnem do podgrzewania wody. Zamiast umieszczać wymiennik wewnątrz pieca lub komina, przymocowaliśmy go na zewnątrz paleniska. Przyjmując tę ​​strategię, uniknęliśmy większych modyfikacji pieca, który posiada akredytację Underwriters Laboratories. Co ważniejsze, spełniono kilka kryteriów bezpieczeństwa, o których już wspomnieliśmy: temperatura panująca na zewnątrz obudowy pieca nie spowoduje zagotowania wody (dopóki płyn pozostaje w obiegu), ciepło wykorzystywane do podgrzewania wody jest i tak emitowane przez piec, więc z paleniska nie ucieka nadmiar ciepła.
Nasz podgrzewacz wody składa się z zaledwie około 50 stóp (15 metrów) miedzianej rury o średnicy 1/4 cala zwiniętej w płytę gipsowo-kartonową wypełnioną gipsem. Materiał na bazie gipsu pomaga równomiernie rozprowadzać ciepło do cewek i pozwala wymiennikowi mieć bezpośredni kontakt z korpusem pieca bez przegrzewania. (Chcielibyśmy podziękować Edowi Walkinstikowi za sugestię). Zespół przykręca się do jednej strony podgrzewacza i podłącza do 42-galonowego podgrzewacza wody (użyliśmy podgrzewacza wody z elementem wypalającym, ale w dźwiękoszczelnej obudowie). Podobnie jak podgrzewacz słoneczny.
Pompa o wydajności 10 galonów na minutę zamontowana na odpływie podgrzewacza tłoczy wodę przez wężownicę i z powrotem do „T” tuż pod zaworem bezpieczeństwa na górze zbiornika (zawór ten jest zarezerwowany jako środek ostrożności). Zimna woda wpływa do zbiornika przez normalny wlot, a woda ogrzana drewnem wpływa do konwencjonalnego podgrzewacza elektrycznego przez standardowy wylot ciepła. Całe okablowanie jest dobrze izolowane 1-calową grubą pianką o wysokiej gęstości.
Oczywiście, jeśli woda stale krąży, ciepło może zostać utracone do pieca, gdy nie pali się ogień. Aby temu zapobiec, badacz Dennis Burkholder umieścił automatyczne sterowanie włączaniem/wyłączaniem na termostacie klimatyzatora zasilanym napięciem sieciowym, podłączonym do przewodu zasilającego pompy. (Można również użyć bardziej popularnego sterowania kombinowanego ogrzewaniem/klimatyzacją, ustawionego na tryb chłodzenia). Termostat jest zamontowany na ścianie w odległości trzech stóp od grzejnika, około stopy od jego górnej krawędzi. Gdy temperatura powietrza osiągnie 80°F, sterownik 120 V włącza pompę, a woda zaczyna się nagrzewać. Gdy temperatura spadnie do 76°F, wbudowany wyłącznik różnicowy ponownie wyłącza cyrkulację.
Elementy składowe systemu wymiennika ciepła przedstawiono na załączonych rysunkach, ale oczywiście każda instalacja wymaga pewnych zmian podstawowych wymiarów. Na przykład, jeśli Twój piec jest większy od naszego, możesz rozszerzyć panel na tyle, aby zmieścić pełną 60-stopową cewkę 1/4-calowej miękkiej rury miedzianej w większej ramie wymiennika. Jednak w przypadku mniejszych grzejników konieczne będzie zastosowanie mniejszej ilości okablowania.
W każdym razie najłatwiej jest użyć rurki, ponieważ jest ona zwinięta do transportu. Po prostu wkładamy zagięty drut do ramy i delikatnie wyginamy rurkę, aby wypełnić prostokąt. Elastyczny materiał można wygiąć do promienia około 1-1/2 cala bez załamywania, więc nie jest trudno wcisnąć go w potencjalne „gorące punkty”. Pracujemy od zewnętrznej krawędzi do wewnątrz, mocując cewki do płyty tylnej w miarę postępów. (Bez drutów zabezpieczających zewnętrzny pierścień rury, całość chciała wyskoczyć z ramy.)
Po równomiernym rozmieszczeniu rur miedzianych w ramie wymieszaj cienką warstwę gipsu i wlej mieszankę do ramy. Wypoziomuj powierzchnię, przesuwając linijkę po kątowniku i odczekaj kilka dni, aż materiał wyschnie. Następnie można przymocować panel do boku pieca, a przewód o średnicy 1/4 cala można podłączyć do rury o średnicy 1/2 cala zbiornika podgrzewacza.
Przeprowadziliśmy rozszerzone testy, aby określić najbardziej wydajną konfigurację przełącznika i upewnić się, że sprzęt będzie działał bezpiecznie. Na przykład, aby sprawdzić, co się stanie, jeśli awaria zasilania wyłączy naszą pompę, uszczelniliśmy rurę wychodzącą ze zbiornika podgrzewacza i zainstalowaliśmy manometr na zaworze bezpieczeństwa. Najwyższe ciśnienie, jakie udało nam się wytworzyć w systemie, wyniosło 3 PSI… i to po tym, jak nasz Atlanta Stove Works Catalytic zatrzymał przepływ na 8 godzin przy najwyższej możliwej szybkości spalania!
Dodatkowo, aby ustalić, czy wymiana ciepła przez ściany pieca była wspomagana na niezdrowym poziomie, codziennie badaliśmy wnętrze paleniska pieca na drewno pod kątem zwiększonego osadzania się kreozotu. Nie stwierdziliśmy żadnych różnic w wyglądzie ani głębokości osadów na żadnej z czterech ścian, co sugeruje, że wymienniki otrzymywały energię promieniowania głównie z zewnętrznych ścian pieca. (Ceramika mogła pełnić pewną rolę izolacyjną, kompensując zwiększoną przewodność).
Ile gorącej wody wytworzy wymiennik? Cóż, w typowym 7-godzinnym cyklu załadowalibyśmy 55 do 60 funtów drewna do katalizatora Atlanta, co podniosłoby zawartość 42-galonowego zbiornika do prawie 140°F. Ta szybkość spalania 8 funtów na godzinę jest prawdopodobnie nieco wyższa niż ta, której używa większość ludzi, więc możesz uzyskać nieco mniej gorącej wody z podobnego urządzenia. Oczywiście, jeśli palisz intensywnie przez cały dzień, 24-godzinna suma powinna nadal wystarczyć na ponad 100 galonów gorącej wody dziennie. Nawet jeśli często wyłączasz piec, ten system znacznie obniży Twoje rachunki za media.
W zależności od wielkości gospodarstwa domowego i zużycia wody przez wszystkich domowników, system ten może wyeliminować rachunki za ciepłą wodę zimą. Tak więc jeśli możesz kupić drewno za znacznie niższą cenę niż za równoważną ilość energii elektrycznej lub gazu, energia zużywana do podgrzania wody w piecu opalanym drewnem (oczywiście pomijając przestrzeń, czyli ciepło, jakie zapewni urządzenie) będzie warta swojej inwestycji. Ponadto ucieszy Cię świadomość, że zrobiłeś kolejny krok w kierunku zastąpienia nieodnawialnych źródeł energii.
Od 50 lat w MOTHER EARTH NEWS działamy na rzecz ochrony zasobów naturalnych planety, pomagając jednocześnie oszczędzać zasoby finansowe. Znajdziesz tu porady, jak obniżyć rachunki za ogrzewanie, uprawiać świeże, naturalne produkty w domu i nie tylko. Dlatego chcemy, abyś oszczędzał pieniądze i drzewa, subskrybując nasz przyjazny dla środowiska plan oszczędnościowy z automatycznym odnawianiem. Płacąc kartą kredytową, możesz zaoszczędzić dodatkowe 5 USD i otrzymać 6 wydań MOTHER EARTH NEWS za jedyne 12,95 USD (tylko w USA). Możesz również skorzystać z opcji Bill Me i zapłacić 17,95 USD w 6 ratach.