Jedną z zalet ogrzewania drewnem jest to, że do wszystkich potrzeb można wykorzystać tylko jeden piec. Urządzenia opalane drewnem nie tylko zapewniają nam ciepło, ale także potrafią gotować posiłki, suszyć ubrania i opiekać zmarznięte stopy. Ale czy nie byłoby wspaniale, gdyby to czarne urządzenie mogło również 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 ciśnieniowych systemów wodnych sprawiło, że większość starych technik ogrzewania partiami odeszła w zapomnienie, 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 sprawdza się naprawdę dobrze. Jeśli piec pracuje przez większość dnia, może zapewnić ciepłą wodę dla całego domu. Jednak ze względów bezpieczeństwa urządzenia te są często wykonane ze stali nierdzewnej (drogiego materiału) i muszą zostać poddane próbie ciśnieniowej, aby upewnić się, że wytrzymają bardzo wysokie temperatury, jakie mogą występować 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 oparzeń parą.
Ponadto pobieranie ciepła z paleniska lub komina pieca na drewno może mieć niekorzystny efekt uboczny: pobieranie ciepła bezpośrednio z ognia (za pomocą wymiennika ciepła w palenisku) zmniejsza wydajność spalania… jeśli produkty niepełnego spalania zostaną schłodzone poniżej temperatury, w której ulegają kondensacji (zarówno poprzez komorę spalania, jak i wymiennik ciepła w kominie), może dojść do dużego nagromadzenia się kreozotu. Nie ma wątpliwości, że połączenie ognia w kominie i wypełnionego wodą wymiennika ciepła może oznaczać katastrofę.
Zdając sobie sprawę z faktu, że nie ma nieopłaconych posiłków w południe, podjęliśmy konserwatywne podejście do projektowania własnego pieca opalanego drewnem do podgrzewania wody. Zamiast umieszczać wymiennik wewnątrz pieca lub komina, przymocowaliśmy go na zewnątrz paleniska. Dzięki zastosowaniu tej strategii 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 doprowadzi do zagotowania wody (tak długo, jak płyn pozostaje w obiegu), ciepło wykorzystywane do podgrzewania wody jest i tak wypromieniowywane przez piec, więc z paleniska nie wydostaje się nadmiar ciepła.
Nasz element do podgrzewania 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 wężownic i pozwala wymiennikowi ciepła 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 (z odzysku) 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 z powrotem do „T” tuż pod zaworem bezpieczeństwa na górze zbiornika (zawór ten jest zarezerwowany jako środek ostrożności). Zimna woda wpływa do zbiornika przez standardowy wlot, a woda opalana 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 być tracone 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 ogrzewaniem/klimatyzacją ustawionego na tryb chłodzenia). Termostat jest zamontowany na ścianie w odległości trzech stóp (ok. 90 cm) od grzejnika i około stopy (ok. 30 cm) od jego górnej krawędzi. Gdy temperatura powietrza osiągnie 80°F (ok. 26°C), sterownik 120 V włącza pompę, a woda zaczyna się nagrzewać. Gdy temperatura spadnie do 76°F (ok. 25°C), wbudowany wyłącznik różnicowoprądowy ponownie wyłącza pompę obiegową.
Elementy układu 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 wężownicę 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 na czas 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 zwoje do płyty montażowej w miarę postępów. (Bez drutów mocujących zewnętrzny pierścień rurki całość chciała wyskoczyć z ramy).
Po równomiernym rozmieszczeniu rur miedzianych wewnątrz ramy wymieszaj cienką warstwę gipsu i wlej mieszankę do ramy. Wypoziomuj powierzchnię, przesuwając linijkę po kątowniku i pozostaw materiał do wyschnięcia na kilka dni. Następnie można przymocować panel do boku pieca, a przewód o średnicy 1/4 cala można podłączyć do przewodu o średnicy 1/2 cala zbiornika podgrzewacza wstępnego.
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 układzie, wyniosło 3 PSI… i to po tym, jak nasz Atlanta Stove Works Catalytic zatrzymał przepływ na 8 godzin przy najwyższej możliwej szybkości spalania!
Ponadto, aby ustalić, czy wymiana ciepła przez ściany pieca była wspomagana do poziomu zagrażającego zdrowiu, codziennie badaliśmy wnętrze paleniska pieca opalanego drewnem 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 ciepłej wody wytworzy wymiennik? Cóż, w typowym 7-godzinnym cyklu załadowalibyśmy 55 do 60 funtów drewna do katalizatora Atlanta, co podniosłoby temperaturę 42-galonowego zbiornika do prawie 140°F. To spalanie 8 funtów na godzinę jest prawdopodobnie nieco wyższe niż to, z którego korzysta większość ludzi, więc z podobnego urządzenia możesz uzyskać nieco mniej ciepłej wody. Oczywiście, jeśli palisz intensywnie przez cały dzień, łączna ilość ciepła w ciągu doby powinna nadal wystarczyć na ponad 100 galonów (380 litrów) dziennie. Nawet jeśli często wyłączasz piec, ten system znacznie obniży Twoje rachunki za media.
W zależności od wielkości gospodarstwa domowego i zużycia wody przez każdego domownika, system ten może wyeliminować rachunki za ciepłą wodę zimą. Tak więc, jeśli możesz zdobyć drewno za znacznie mniejszą kwotę niż za równoważną ilość energii elektrycznej lub gazu, energia zużywana do podgrzania wody w piecu na drewno (oczywiście pomijając przestrzeń, czyli ciepło, jakie zapewni urządzenie) będzie warta swojej ceny. Dodatkowo ucieszy Cię świadomość, że zrobiłeś kolejny krok w kierunku zastąpienia nieodnawialnych źródeł energii.
W MOTHER EARTH NEWS od 50 lat działamy na rzecz ochrony zasobów naturalnych planety, pomagając jednocześnie oszczędzać pieniądze. 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 oszczędzania 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 „Wyślij fakturę” i zapłacić 17,95 USD w 6 ratach.