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Aug 08, 2023

Planes de calentador de agua de estufa de leña de bricolaje

Siga estos consejos para construir un kit de calefacción de serpentín de agua caliente de estufa de leña y ahorre

Siga estos consejos para construir un kit de calefacción por serpentín de agua caliente con estufa de leña y ahorre en las facturas de servicios públicos. Incluye un diagrama y planos de calentador de agua de estufa de leña que puede configurar en su propia casa.

Una de las ventajas de calentar con leña es la variedad de necesidades que puede cubrir una sola estufa. Además de mantenernos calientes, una estufa de leña puede preparar la cena, secar la ropa y tostar los dedos de los pies fríos. Pero, ¿no sería genial si esa caja negra también diera un buen baño caliente?

En realidad, el calentamiento de agua doméstico con estufa de leña no es nada nuevo. . . muchas estufas tenían accesorios para tanques de agua hace más de un siglo. Sin embargo, el advenimiento de la estufa de leña "hermética" y los sistemas de agua a presión han dejado de lado la mayoría de las antiguas técnicas de calentamiento por lotes y se han desarrollado nuevos métodos basados ​​en la circulación cerrada.

La mayoría de los accesorios para calentar agua emplean intercambiadores de calor que se colocan dentro de la caja de fuego o la chimenea del aparato. Los mejores ejemplos comerciales de este enfoque funcionan muy bien. Si la estufa funciona la mayor parte del día, pueden suministrar agua caliente a toda una familia. Sin embargo, por razones de seguridad, estos dispositivos generalmente están hechos de acero inoxidable (un producto costoso) y deben someterse a una prueba de presión para garantizar que puedan soportar las temperaturas muy altas que pueden encontrar dentro del sistema de calefacción. Como consecuencia, los intercambiadores de calor internos de calidad tienen un precio bastante elevado. Los dispositivos internos caseros, por otro lado, han desarrollado una mala reputación por las explosiones de vapor hirviendo.

Además, extraer calor de la cámara de combustión o de la chimenea de una estufa de leña puede tener efectos secundarios desafortunados: Extraer Btu directamente del fuego (con un intercambiador de cámara de combustión) puede reducir la eficiencia de la combustión. . . y si los productos de la combustión incompleta se enfrían por debajo de la temperatura a la que se condensan (ya sea mediante una caja de fuego o un intercambiador de calor de chimenea), puede ocurrir una gran acumulación de creosota. Sin duda, no es necesario mencionar que la combinación de un fuego de chimenea y un intercambiador de calor interno lleno de agua puede significar un desastre.

Reconociendo el hecho de que no hay comida del mediodía no compensada, adoptamos un enfoque conservador para diseñar nuestro propio accesorio de calentamiento de agua para una estufa de leña. En lugar de colocar al azar un intercambiador dentro del calentador o la chimenea, colocamos uno en el exterior de la cámara de combustión. Al tomar esta táctica, evitamos realizar modificaciones importantes en el calentador, que mantiene la certificación de Underwriters' Laboratory. Además, se cumplen un par de criterios de seguridad que ya hemos mencionado: las temperaturas que se encuentran fuera de la piel del calentador no harán hervir el agua (siempre y cuando ese líquido siga circulando), y el calor que se utiliza para calentar el agua es el que habría sido irradiado por el calentador de todos modos, por lo que no se extrae calor adicional de la cámara de combustión.

Nuestro accesorio para calentar agua consiste simplemente en unos 50 pies de tubería de cobre de 1/4″ enrollada en un panel relleno de yeso. El material a base de yeso ayuda a distribuir uniformemente el calor a las baterías y permite que el intercambiador esté en contacto directo con el cuerpo de la estufa sin riesgo de sobrecalentamiento. (Nos gustaría agradecer a Ed Walkinstik por esta sugerencia). El ensamblaje se atornilla al costado del calentador y se conecta a un calentador de agua recuperado de 42 galones (usamos uno con un elemento quemado pero un tanque de sonido) en de la misma manera que sería un precalentador solar.

Una bomba de 10 galones por minuto instalada en el desagüe del calentador hace circular el agua a través del serpentín y de regreso a una "T" justo debajo de la válvula de alivio de presión en la parte superior del tanque (la válvula se retuvo como medida de seguridad). El agua fría ingresa al recipiente a través de la entrada normal y el agua calentada con madera pasa a un calentador eléctrico convencional a través de la salida caliente estándar. Todas las líneas están bien aisladas con espuma de alta densidad de 1″ de espesor.

Por supuesto, si el agua circulara constantemente, la estufa podría perder calor cuando no hubiera fuego encendido. Para evitar que esto suceda, el investigador Dennis Burkholder hizo un control automático de encendido/apagado desde un termostato de aire acondicionado de voltaje de línea conectado a la línea de suministro de energía de la bomba. (También puede usar una combinación de control de aire acondicionado/calefacción más comúnmente disponible, configurada en el modo de enfriamiento). El termostato está conectado a la pared a tres pies de distancia del calentador y aproximadamente a un pie por encima de su parte superior. Cuando la temperatura del aire alcanza los 80° F, el control de 120 voltios enciende la bomba y el agua comienza a calentarse. El interruptor diferencial integrado vuelve a apagar el circulador cuando la temperatura desciende a 76 °F.

Los componentes del sistema del intercambiador de calor se muestran en la ilustración adjunta, pero, por supuesto, cada instalación requerirá alguna modificación de las dimensiones básicas. Por ejemplo, si su estufa es más grande que la nuestra, es posible que pueda agrandar el panel lo suficiente como para obtener una bobina completa de 60 pies de tubería de cobre blando de 1/4″ dentro del marco del intercambiador de mayor tamaño. Aquellos de ustedes que tienen calentadores más pequeños, sin embargo, tendrán que usar una cantidad menor de la línea.

En cualquier caso, es más fácil trabajar con la tubería ya que ha sido enrollada para el envío. Simplemente colocamos la línea rizada en el marco y doblamos suavemente el tubo para llenar la forma rectangular. El material flexible se puede arquear hasta aproximadamente un radio de 1-1/2″ sin torcerse, por lo que no sería difícil forzarlo en cualquier "punto caliente" potencial. Trabajamos desde los bordes exteriores hacia adentro, conectando las bobinas a la placa trasera a medida que avanzábamos. (Sin el cable para sostener los círculos exteriores de la tubería en su lugar, todo quería salirse del marco).

Una vez que haya distribuido uniformemente el tubo de cobre dentro del marco, revuelva una capa delgada de yeso de París y vierta la mezcla en el marco. Nivele la superficie pasando una regla por el ángulo de hierro y deje que el material se seque durante un par de días. Luego, el panel se puede unir al costado de la estufa y las líneas de 1/4″ se pueden conectar a los tubos de 1/2″ del tanque del precalentador.

Realizamos pruebas extendidas para determinar la configuración más efectiva para el intercambiador y para asegurarnos de que el dispositivo funcionaría de manera segura. Por ejemplo, para ver qué sucedería si una falla eléctrica apagara nuestra bomba, sellamos los tubos que salen del tanque del precalentador e instalamos un manómetro en la válvula de alivio. La presión más alta que pudimos desarrollar en el sistema fue de 3 PSI. . . ¡y eso fue después de permitir que el flujo se estancara durante ocho horas a la velocidad de combustión más alta posible para nuestro Catalítico Atlanta Stove Works!

Además, para determinar si el intercambio de calor por conducción a través de la pared de la estufa estaba siendo fomentado de manera nociva para la salud, revisamos el interior de la cámara de combustión de la estufa de leña todos los días para detectar una mayor acumulación de creosota. No encontramos diferencias en la apariencia o profundidad de los depósitos en ninguna de las cuatro paredes, lo que sugiere que el intercambiador estaba recibiendo principalmente energía radiante de la pared exterior de la estufa. (La cerámica puede haber ejercido algún efecto aislante, contrarrestando el aumento de la conductividad).

¿Cuánta agua caliente producirá el intercambiador? Bueno, durante un ciclo típico de siete horas cargaríamos de 55 a 60 libras de madera en el Atlanta Catalytic, lo que aumentaría el contenido del tanque de 42 galones a casi 140 ° F. Esta tasa de combustión de ocho libras por hora es probablemente un poco más alto que el que usa la mayoría de la gente, por lo que el volumen de agua caliente que podría obtener de una unidad similar podría ser ligeramente menor. Por supuesto, si mantiene una quema intensa durante todo el día, el total durante un período de 24 horas debería ser de más de 100 galones por día de abundante agua caliente. E incluso si a menudo hace funcionar su estufa en una condición "cerrada", el sistema reducirá significativamente sus facturas de servicios públicos.

Según el tamaño de su familia y la cantidad de agua que use cada persona, el sistema podría eliminar su factura de agua caliente durante el invierno. En consecuencia, si puede obtener su leña a un precio sustancialmente más bajo que el de una cantidad equivalente de electricidad o gas, la energía que invierte en calentar el agua de su estufa de leña (que, por supuesto, se restará del espacio calor que el electrodoméstico hubiera proporcionado) valdrá la pena la inversión. Además, tendrás la satisfacción de saber que has dado un paso más en la sustitución de fuentes de energía no renovables.