Một trong những lợi thế của việc sưởi ấm bằng gỗ là chỉ cần một bếp có thể đáp ứng mọi nhu cầu. Ngoài việc giữ ấm, máy đốt gỗ còn có thể nấu ăn, sấy khô quần áo và nướng bánh mì khi chân lạnh. Nhưng chẳng phải sẽ rất tuyệt nếu chiếc hộp đen đó cũng có thể tắm nước nóng sao?
Trên thực tế, bình nước nóng đun bằng củi gia dụng không phải là thứ gì mới mẻ…hơn một thế kỷ trước, nhiều bếp lò đã có gắn bình chứa. Tuy nhiên, sự ra đời của lò đốt củi “kín” và hệ thống nước áp suất đã đưa hầu hết các kỹ thuật đun nóng theo mẻ cũ vào thế lạc hậu và các phương pháp mới dựa trên chu trình kín đã được phát triển.
Hầu hết các phụ kiện làm nóng nước đều sử dụng bộ trao đổi nhiệt được lắp đặt trong hộp lửa hoặc ống khói của thiết bị. Ví dụ thương mại tốt nhất về cách tiếp cận này thực sự hiệu quả. Nếu lò sưởi hoạt động hầu hết cả ngày, chúng có thể cung cấp nước nóng cho toàn bộ ngôi nhà. Tuy nhiên, vì lý do an toàn, các thiết bị này thường được làm bằng thép không gỉ (một mặt hàng đắt tiền) và phải được thử áp suất để đảm bảo chúng có thể chịu được nhiệt độ rất cao có thể gặp phải trong hệ thống sưởi ấm. Do đó, một bộ trao đổi nhiệt bên trong tốt có giá khá cao. Mặt khác, các bộ phận bên trong tự chế lại nổi tiếng là dễ gây ra vụ nổ hơi nước bỏng.
Ngoài ra, việc trích nhiệt từ ống khói của hộp lửa hoặc bếp củi có thể có tác dụng phụ đáng tiếc: trích nhiệt Btu trực tiếp từ lửa (sử dụng bộ trao đổi nhiệt hộp lửa) sẽ làm giảm hiệu suất đốt cháy… nếu sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ mà chúng ngưng tụ (thông qua buồng đốt hoặc bộ trao đổi nhiệt ống khói), có thể xảy ra tình trạng tích tụ một lượng lớn creosote. Đừng nhầm lẫn, sự kết hợp giữa đám cháy ống khói và bộ trao đổi nhiệt chứa đầy nước có thể gây ra thảm họa.
Nhận ra thực tế là không có bữa trưa nào không được trả tiền, chúng tôi đã áp dụng một cách tiếp cận thận trọng khi thiết kế phụ kiện đun nước bằng bếp củi của riêng mình. Thay vì đặt bộ trao đổi nhiệt bên trong lò sưởi hoặc ống khói, chúng tôi đã gắn một bộ trao đổi nhiệt vào bên ngoài hộp lửa. Bằng cách áp dụng chiến lược này, chúng tôi đã tránh được mọi sửa đổi lớn đối với lò sưởi, duy trì chứng nhận của Underwriters Laboratories. Quan trọng hơn, một số tiêu chí an toàn mà chúng tôi đã đề cập đã được đáp ứng: nhiệt độ gặp phải bên ngoài vỏ lò sưởi sẽ không làm sôi nước (miễn là chất lỏng vẫn lưu thông), nhiệt được sử dụng để đun nóng nước dù sao cũng được lò sưởi tỏa ra, do đó không có nhiệt dư thoát ra khỏi hộp lửa.
Phụ kiện làm nóng nước của chúng tôi chỉ bao gồm khoảng 50 feet ống đồng 1/4 inch được cuộn vào một tấm vách thạch cao chứa đầy Paris. Vật liệu gốc thạch cao giúp phân phối nhiệt đều đến các cuộn dây và cho phép bộ trao đổi nhiệt tiếp xúc trực tiếp với thân lò mà không bị quá nhiệt. (Chúng tôi muốn cảm ơn Ed Walkinstik vì gợi ý này.) Bộ phận lắp ráp được bu lông vào một bên của lò sưởi và cắm vào một lò sưởi nước 42 gallon tái chế (chúng tôi đã sử dụng một lò sưởi nước có bộ phận chống cháy nhưng có hộp cách âm). Giống như một lò sưởi năng lượng mặt trời.
Một máy bơm 10 gallon mỗi phút được lắp trên ống thoát nước của máy sưởi sẽ tuần hoàn nước qua cuộn dây và trở lại chữ “T” ngay bên dưới van xả ở phía trên cùng của bình (van này được dành riêng để phòng ngừa an toàn). Nước lạnh đi vào bình qua cửa vào thông thường và nước đun bằng gỗ đi vào máy sưởi điện thông thường qua cửa thoát nhiệt tiêu chuẩn. Tất cả các dây điện đều được cách điện tốt bằng bọt mật độ cao dày 1 inch.
Tất nhiên, nếu nước liên tục tuần hoàn, nhiệt có thể bị mất vào bếp khi không có lửa cháy. Để ngăn chặn điều này, nhà nghiên cứu Dennis Burkholder đã lắp bộ điều khiển bật/tắt tự động vào bộ điều nhiệt máy điều hòa không khí điện áp cố định được kết nối với dây nguồn của máy bơm. (Bạn cũng có thể sử dụng bộ điều khiển sưởi ấm/điều hòa không khí kết hợp phổ biến hơn, được đặt ở chế độ làm mát.) Bộ điều nhiệt được lắp trên tường cách máy sưởi ba feet, cách đầu máy sưởi khoảng một feet. Khi nhiệt độ không khí đạt 80°F, bộ điều khiển 120 volt sẽ bật máy bơm và nước bắt đầu nóng lên. Khi nhiệt độ giảm xuống 76°F, công tắc vi sai tích hợp sẽ tắt máy tuần hoàn một lần nữa.
Các thành phần của hệ thống trao đổi nhiệt được thể hiện trong bản vẽ đính kèm, nhưng tất nhiên mọi lần lắp đặt đều yêu cầu một số thay đổi về kích thước cơ bản. Ví dụ, nếu lò sưởi của bạn lớn hơn lò của chúng tôi, bạn có thể mở rộng tấm đủ để có được cuộn dây đồng mềm 1/4″ dài 60 foot bên trong khung trao đổi nhiệt lớn hơn. Tuy nhiên, những người có lò sưởi nhỏ hơn sẽ phải sử dụng ít dây điện hơn.
Trong mọi trường hợp, cách dễ nhất là sử dụng ống vì nó được cuộn lại để vận chuyển. Chúng tôi chỉ cần đặt dây đã uốn vào khung và nhẹ nhàng uốn ống để lấp đầy hình chữ nhật. Vật liệu mềm dẻo có thể uốn cong đến bán kính khoảng 1-1/2 inch mà không bị gấp khúc, vì vậy không khó để nhét nó vào bất kỳ "điểm nóng" tiềm ẩn nào. Chúng tôi làm việc từ mép ngoài vào trong, gắn các cuộn dây vào mặt sau khi thực hiện. (Nếu không có dây để cố định vòng ngoài của ống, toàn bộ thứ đó muốn nhảy ra khỏi khung.)
Sau khi các ống đồng được phân bổ đều trong khung, hãy khuấy một lớp thạch cao mỏng và đổ hỗn hợp vào khung. Làm phẳng bề mặt bằng cách di chuyển thước kẻ trên bàn là góc và để vật liệu khô trong vài ngày. Sau đó, có thể gắn tấm vào thành lò và kết nối đường ống 1/4 inch với đường ống 1/2 inch của bể gia nhiệt trước.
Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm mở rộng để xác định cấu hình công tắc hiệu quả nhất và để tự tin rằng thiết bị sẽ hoạt động an toàn. Ví dụ, để xem điều gì sẽ xảy ra nếu mất điện làm máy bơm của chúng tôi ngừng hoạt động, chúng tôi đã bịt kín đường ống dẫn ra khỏi bình gia nhiệt trước và lắp đồng hồ đo áp suất trên van xả. Áp suất cao nhất mà chúng tôi có thể tạo ra trong hệ thống là 3 PSI… đó là sau khi Atlanta Stove Works Catalytic của chúng tôi dừng dòng chảy trong 8 giờ ở tốc độ đốt cháy cao nhất có thể!
Ngoài ra, để xác định xem quá trình trao đổi nhiệt dẫn qua các bức tường lò có đang được khuyến khích đến mức không lành mạnh hay không, chúng tôi đã kiểm tra bên trong hộp lửa của lò đốt gỗ hàng ngày để tìm sự tích tụ creosote nhiều hơn. Chúng tôi không tìm thấy sự khác biệt nào về hình dạng hoặc độ sâu của các cặn bám trên bất kỳ bức tường nào trong bốn bức tường, điều này cho thấy bộ trao đổi nhiệt chủ yếu nhận năng lượng bức xạ từ các bức tường lò bên ngoài. (Gốm có thể đã đóng một số vai trò cách nhiệt, bù đắp cho độ dẫn điện tăng lên.)
Bộ trao đổi nhiệt sẽ tạo ra bao nhiêu nước nóng? Vâng, trong chu kỳ 7 giờ thông thường, chúng tôi sẽ nạp 55 đến 60 pound gỗ vào chất xúc tác Atlanta, điều này sẽ làm tăng nhiệt độ của bình chứa 42 gallon lên gần 140°F. Tốc độ đốt cháy 8 pound mỗi giờ này có lẽ cao hơn một chút so với tốc độ mà hầu hết mọi người sử dụng, vì vậy bạn có thể nhận được ít nước nóng hơn một chút từ một thiết bị tương tự. Tất nhiên, nếu bạn tiếp tục đốt cháy mạnh trong suốt cả ngày, tổng lượng nước nóng trong 24 giờ vẫn đủ cho hơn 100 gallon nước nóng mỗi ngày. Ngay cả khi bạn thường xuyên tắt bếp, hệ thống này sẽ giúp giảm đáng kể hóa đơn tiền điện của bạn.
Tùy thuộc vào quy mô hộ gia đình và lượng nước tiêu thụ của mọi người, hệ thống này có thể giúp bạn loại bỏ hóa đơn tiền nước nóng vào mùa đông. Vì vậy, nếu bạn có thể mua được gỗ với giá rẻ hơn nhiều so với giá điện hoặc gas tương đương, thì lượng năng lượng bạn sử dụng để đun nước từ bếp củi (trừ đi không gian, tất nhiên là lượng nhiệt mà thiết bị cung cấp) sẽ rất đáng để đầu tư. Thêm vào đó, bạn sẽ vui mừng khi biết rằng mình đã thực hiện thêm một bước nữa để thay thế các nguồn năng lượng không tái tạo.
Trong 50 năm tại MOTHER EARTH NEWS, chúng tôi đã nỗ lực bảo vệ tài nguyên thiên nhiên của hành tinh đồng thời giúp bạn tiết kiệm nguồn tài chính. Bạn sẽ tìm thấy những mẹo về cách cắt giảm hóa đơn tiền sưởi ấm, trồng nông sản tươi, tự nhiên tại nhà, v.v. Đó là lý do tại sao chúng tôi muốn bạn tiết kiệm tiền và cây xanh bằng cách đăng ký gói tiết kiệm tự động gia hạn thân thiện với môi trường của chúng tôi. Khi thanh toán bằng thẻ tín dụng, bạn có thể tiết kiệm thêm 5 đô la và nhận 6 số báo MOTHER EARTH NEWS chỉ với 12,95 đô la (chỉ áp dụng tại Hoa Kỳ). Bạn cũng có thể sử dụng tùy chọn Thanh toán cho tôi và trả 17,95 đô la cho 6 kỳ trả góp.