ข้อดีอย่างหนึ่งของการใช้ฟืนเป็นเชื้อเพลิงในการทำความร้อนคือ เราสามารถใช้เตาเพียงเตาเดียวเพื่อตอบสนองความต้องการทุกอย่างได้ นอกจากจะให้ความอบอุ่นแล้ว เตาเผาฟืนยังสามารถปรุงอาหาร ตากผ้า และอุ่นเท้าที่เย็นได้อีกด้วย แต่คงจะวิเศษมากหากกล่องสีดำนั้นสามารถใช้สำหรับอาบน้ำอุ่นได้ด้วย
อันที่จริงแล้ว เครื่องทำน้ำอุ่นที่ใช้ฟืนในครัวเรือนไม่ใช่เรื่องใหม่...เมื่อกว่าศตวรรษที่แล้ว เตาหลายๆ แบบก็มีถังเก็บน้ำติดตั้งอยู่ด้วย อย่างไรก็ตาม การเกิดขึ้นของเตาเผาฟืนแบบ "ปิด" และระบบน้ำแรงดันสูงได้ทำให้เทคนิคการทำความร้อนแบบเก่าๆ ส่วนใหญ่ล้าสมัยไป และได้มีการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ที่ใช้ระบบวงจรปิดขึ้นมา
อุปกรณ์ทำน้ำอุ่นส่วนใหญ่ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ติดตั้งในห้องเผาไหม้หรือปล่องไฟของอุปกรณ์ ตัวอย่างที่ดีที่สุดในเชิงพาณิชย์ที่ใช้วิธีนี้ได้ผลดีมาก หากเตาเผาทำงานเกือบทั้งวัน ก็สามารถให้ความร้อนแก่น้ำได้ทั้งบ้าน อย่างไรก็ตาม เพื่อความปลอดภัย อุปกรณ์เหล่านี้มักทำจากสแตนเลส (ซึ่งเป็นวัสดุราคาแพง) และต้องผ่านการทดสอบแรงดันเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงมากที่อาจเกิดขึ้นภายในระบบทำความร้อนได้ ดังนั้น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายในที่ดีจึงมีราคาค่อนข้างสูง ในทางกลับกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายในที่ทำเองนั้นขึ้นชื่อเรื่องการระเบิดจากไอน้ำร้อนจัด
นอกจากนี้ การดึงความร้อนออกจากเตาผิงหรือปล่องไฟของเตาไม้ อาจส่งผลเสียตามมาได้ กล่าวคือ การดึงพลังงานความร้อนโดยตรงจากไฟ (โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในเตาผิง) จะลดประสิทธิภาพการเผาไหม้ลง... หากผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิที่มันจะควบแน่น (ไม่ว่าจะผ่านห้องเผาไหม้หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในปล่องไฟ) อาจทำให้เกิดคราบเขม่าสะสมจำนวนมากได้ อย่าเข้าใจผิด การรวมกันของไฟในปล่องไฟและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่บรรจุน้ำ อาจนำไปสู่หายนะได้
เนื่องจากเราตระหนักดีว่าไม่มีอาหารกลางวันฟรี เราจึงใช้แนวทางที่รอบคอบในการออกแบบอุปกรณ์เสริมสำหรับทำน้ำอุ่นด้วยเตาฟืนของเราเอง แทนที่จะติดตั้งตัวแลกเปลี่ยนความร้อนไว้ภายในเครื่องทำความร้อนหรือปล่องไฟ เราได้ติดตั้งตัวแลกเปลี่ยนความร้อนไว้ด้านนอกของห้องเผาไหม้ การใช้วิธีนี้ทำให้เราหลีกเลี่ยงการดัดแปลงเครื่องทำความร้อนครั้งใหญ่ ซึ่งยังคงได้รับการรับรองจาก Underwriters Laboratories ที่สำคัญกว่านั้นคือ ตรงตามเกณฑ์ความปลอดภัยหลายข้อที่เราได้กล่าวถึงไปแล้ว ได้แก่ อุณหภูมิภายนอกตัวเครื่องทำความร้อนจะไม่ทำให้น้ำเดือด (ตราบใดที่ของเหลวยังคงไหลเวียนอยู่) และความร้อนที่ใช้ในการทำน้ำอุ่นนั้นมาจากเครื่องทำความร้อนอยู่แล้ว ดังนั้นจึงไม่มีความร้อนส่วนเกินรั่วไหลออกจากห้องเผาไหม้
อุปกรณ์ทำความร้อนน้ำของเราประกอบด้วยท่อทองแดงขนาด 1/4 นิ้ว ยาวประมาณ 50 ฟุต ขดอยู่ในแผ่นยิปซัมที่บรรจุด้วยปูนปลาสเตอร์ วัสดุที่ทำจากยิปซัมช่วยกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอไปยังขดลวด และช่วยให้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสัมผัสกับตัวเตาโดยตรงโดยไม่ร้อนเกินไป (เราขอขอบคุณ Ed Walkinstik สำหรับคำแนะนำ) ชุดประกอบนี้ยึดติดกับด้านหนึ่งของเครื่องทำน้ำอุ่นและเสียบเข้ากับเครื่องทำน้ำอุ่นขนาด 42 แกลลอนที่นำมาใช้ใหม่ (เราใช้เครื่องทำน้ำอุ่นที่มีขดลวดเผาไหม้ แต่มีกล่องกันเสียง) เหมือนกับเครื่องอุ่นน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์
ปั๊มขนาด 10 แกลลอนต่อนาทีที่ติดตั้งอยู่บนท่อระบายน้ำของเครื่องทำน้ำอุ่นจะหมุนเวียนน้ำผ่านขดลวดและกลับไปยังข้อต่อรูปตัว "T" ที่อยู่ด้านล่างวาล์วระบายแรงดันที่ด้านบนของถัง (วาล์วนี้สงวนไว้เพื่อความปลอดภัย) น้ำเย็นจะเข้าสู่ภาชนะผ่านทางช่องทางเข้าปกติ และน้ำที่อุ่นด้วยไม้จะเข้าสู่เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบทั่วไปผ่านทางช่องระบายความร้อนมาตรฐาน สายไฟทั้งหมดหุ้มฉนวนอย่างดีด้วยโฟมความหนาแน่นสูงหนา 1 นิ้ว
แน่นอนว่า หากน้ำไหลเวียนอยู่ตลอดเวลา ความร้อนอาจสูญเสียไปที่เตาเมื่อไม่มีไฟลุกไหม้ เพื่อป้องกันปัญหานี้ นักวิจัยเดนนิส เบิร์คโฮลเดอร์ จึงติดตั้งระบบควบคุมเปิด/ปิดอัตโนมัติบนเทอร์โมสตัทเครื่องปรับอากาศแบบใช้ไฟบ้านที่ต่อกับสายไฟของปั๊ม (คุณสามารถใช้ตัวควบคุมความร้อน/เครื่องปรับอากาศแบบรวมที่พบได้ทั่วไปมากกว่า โดยตั้งค่าเป็นโหมดทำความเย็น) เทอร์โมสตัทติดตั้งอยู่บนผนังห่างจากเครื่องทำความร้อน 3 ฟุต และห่างจากด้านบนของเครื่องประมาณ 1 ฟุต เมื่ออุณหภูมิอากาศถึง 80°F ตัวควบคุม 120 โวลต์จะเปิดปั๊มและน้ำจะเริ่มร้อนขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลงเหลือ 76°F สวิตช์ดิฟเฟอเรนเชียลในตัวจะปิดเครื่องหมุนเวียนอีกครั้ง
ส่วนประกอบของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแสดงอยู่ในภาพวาดที่แนบมา แต่แน่นอนว่าการติดตั้งแต่ละครั้งจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนขนาดพื้นฐานบ้าง ตัวอย่างเช่น หากเตาของคุณมีขนาดใหญ่กว่าของเรา คุณสามารถขยายแผงให้ใหญ่ขึ้นเพื่อให้สามารถใส่ท่อทองแดงอ่อนขนาด 1/4 นิ้ว ยาว 60 ฟุตได้เต็มภายในโครงแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใหญ่กว่า อย่างไรก็ตาม ผู้ที่มีเครื่องทำความร้อนขนาดเล็กกว่าจะต้องใช้สายไฟในปริมาณที่น้อยกว่า
ไม่ว่ากรณีใด วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ท่อที่ม้วนไว้สำหรับการขนส่ง เราเพียงแค่ใส่ลวดที่บีบแล้วเข้าไปในกรอบและค่อยๆ ดัดท่อให้เต็มรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า วัสดุที่ยืดหยุ่นได้สามารถดัดให้มีรัศมีประมาณ 1-1/2 นิ้วโดยไม่หักงอ ดังนั้นจึงไม่ยากที่จะดันเข้าไปใน "จุดร้อน" ที่อาจเกิดขึ้นได้ เราทำงานจากขอบด้านนอกเข้าไปด้านใน โดยติดขดลวดเข้ากับแผ่นรองด้านหลังไปเรื่อยๆ (หากไม่มีลวดเพื่อยึดวงแหวนด้านนอกของท่อ ชิ้นส่วนทั้งหมดจะพยายามกระเด็นออกจากกรอบ)
หลังจากจัดวางท่อทองแดงให้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอภายในโครงแล้ว ให้ผสมปูนปลาสเตอร์บางๆ แล้วเทส่วนผสมลงในโครง ปรับระดับพื้นผิวโดยใช้ไม้บรรทัดลากไปตามเหล็กฉาก และปล่อยให้วัสดุแห้งเป็นเวลาสองสามวัน จากนั้นจึงสามารถติดแผงเข้ากับด้านข้างของเตาเผา และต่อท่อขนาด 1/4 นิ้วเข้ากับท่อขนาด 1/2 นิ้วของถังอุ่นล่วงหน้าได้
เราได้ทำการทดสอบอย่างละเอียดเพื่อหาการกำหนดค่าสวิตช์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด และเพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์จะทำงานได้อย่างปลอดภัย ตัวอย่างเช่น เพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากไฟฟ้าดับทำให้ปั๊มของเราหยุดทำงาน เราได้ปิดผนึกท่อที่ออกมาจากถังอุ่นล่วงหน้าและติดตั้งมาตรวัดความดันบนวาล์วระบายแรงดัน ความดันสูงสุดที่เราสามารถสร้างได้ในระบบคือ 3 PSI…นั่นคือหลังจากที่ตัวเร่งปฏิกิริยา Atlanta Stove Works ของเราหยุดการไหลเป็นเวลา 8 ชั่วโมงที่อัตราการเผาไหม้สูงสุดที่เป็นไปได้!
นอกจากนี้ เพื่อตรวจสอบว่าการถ่ายเทความร้อนผ่านผนังเตาเผาเกิดขึ้นในระดับที่เป็นอันตรายหรือไม่ เราได้ตรวจสอบภายในห้องเผาไหม้ของเตาเผาไม้ทุกวันเพื่อดูการสะสมของเขม่าที่เพิ่มขึ้น เราไม่พบความแตกต่างในลักษณะหรือความหนาของคราบสะสมบนผนังทั้งสี่ด้าน ซึ่งบ่งชี้ว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนได้รับพลังงานความร้อนจากรังสีจากผนังด้านนอกของเตาเผาเป็นหลัก (เซรามิกอาจมีบทบาทในการเป็นฉนวนบ้าง ช่วยลดการนำความร้อนที่เพิ่มขึ้น)
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนี้จะผลิตน้ำร้อนได้มากแค่ไหน? โดยทั่วไปแล้ว ในรอบการทำงาน 7 ชั่วโมง เราจะใส่ไม้ประมาณ 55 ถึง 60 ปอนด์ลงในตัวเร่งปฏิกิริยาของ Atlanta ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของถังขนาด 42 แกลลอนสูงขึ้นเกือบ 140°F อัตราการเผาไหม้ 8 ปอนด์ต่อชั่วโมงนี้อาจสูงกว่าที่คนส่วนใหญ่ใช้เล็กน้อย ดังนั้นคุณอาจได้น้ำร้อนน้อยกว่าเล็กน้อยจากอุปกรณ์ที่คล้ายกัน แน่นอน หากคุณเผาไหม้อย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวัน ปริมาณน้ำร้อนรวมใน 24 ชั่วโมงก็ยังเพียงพอมากกว่า 100 แกลลอนต่อวัน แม้ว่าคุณจะปิดเตาบ่อยๆ ระบบนี้ก็จะช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านสาธารณูปโภคของคุณได้อย่างมาก
ขึ้นอยู่กับขนาดของครัวเรือนและการใช้น้ำของทุกคน ระบบนี้สามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายน้ำร้อนในฤดูหนาวของคุณได้ ดังนั้น หากคุณสามารถหาไม้ได้ในราคาที่ถูกกว่าไฟฟ้าหรือแก๊สในปริมาณที่เท่ากัน พลังงานที่คุณใช้ในการทำความร้อนน้ำจากเตาไม้ (ไม่รวมพื้นที่และความร้อนที่เครื่องใช้ไฟฟ้าให้) จะคุ้มค่ากับการลงทุนอย่างแน่นอน นอกจากนี้ คุณจะยินดีที่ได้รู้ว่าคุณได้ก้าวไปอีกขั้นหนึ่งในการทดแทนแหล่งพลังงานที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
ตลอด 50 ปีที่ผ่านมา MOTHER EARTH NEWS ได้ทำงานเพื่อปกป้องทรัพยากรธรรมชาติของโลกไปพร้อมๆ กับการช่วยคุณประหยัดเงิน คุณจะได้พบกับเคล็ดลับในการลดค่าใช้จ่ายด้านความร้อน การปลูกผักผลไม้สดจากธรรมชาติที่บ้าน และอื่นๆ อีกมากมาย นั่นคือเหตุผลที่เราต้องการให้คุณประหยัดเงินและช่วยรักษ์โลกด้วยการสมัครแผนประหยัดแบบต่ออายุอัตโนมัติที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมของเรา เมื่อคุณชำระเงินด้วยบัตรเครดิต คุณจะประหยัดได้อีก 5 ดอลลาร์ และรับนิตยสาร MOTHER EARTH NEWS 6 ฉบับในราคาเพียง 12.95 ดอลลาร์ (เฉพาะในสหรัฐอเมริกา) คุณยังสามารถเลือกใช้ตัวเลือก "เรียกเก็บเงินภายหลัง" และชำระเงิน 17.95 ดอลลาร์ใน 6 งวดได้อีกด้วย