Sezioni dell’articolo
- Di che acciaio era fatto il riscaldatore
- Come funziona il “Titan” a legna
- Produzione e rivestimento di forni
- Vaschetta per la cenere e regolazione del tiraggio
- Giacca d’acqua per camino
- Possibili metodi di raffinamento
- Regole di installazione e utilizzo
Anche le competenze di base per lavorare con la saldatura ad arco sono sufficienti per realizzare autonomamente apparecchiature di riscaldamento per la tua casa. Proponiamo di considerare gli aspetti dello sviluppo autonomo di uno scaldabagno a legna: i materiali utilizzati, la tecnica di assemblaggio e il ridimensionamento dell’installazione in base alle proprie esigenze.
Di che acciaio era fatto il riscaldatore
L’autoproduzione di una colonna di riscaldamento dell’acqua farà risparmiare almeno il 50% dei fondi che potrebbero essere spesi per l’acquisto di un riscaldatore assemblato in fabbrica. Tuttavia, la progettazione di un tale dispositivo è piuttosto complicata, inoltre, per la sua fabbricazione sarà richiesta una quantità significativa di metallo laminato.
Una fornace di legno o carbone funge da fonte di riscaldamento. Il consumo più basso di materiali con indicatori di resistenza ottimali può essere ottenuto durante la fabbricazione di un focolare a forma di cilindro con un diametro di 50 cm e un’altezza corrispondente al volume del serbatoio di riscaldamento. Per la fabbricazione del blocco del forno vengono utilizzati acciai a basso e medio carbonio con una temperatura di ridimensionamento di almeno 400 ° C. Le temperature di funzionamento nel forno non sono particolarmente elevate, tuttavia, l’uso dell’acciaio strutturale convenzionale è irto di un rapido esaurimento del carbonio.
La resistenza al calore dell’acciaio aumenta con il contenuto di nichel e cromo in esso, allo stesso tempo aumenta la difficoltà di saldatura. Gli acciai con un alto contenuto di additivi leganti appartengono alla classe dell’acciaio inossidabile, la loro saldatura viene eseguita principalmente in un ambiente di protezione del gas. La media aurea a questo proposito sono gli acciai austenitici del tipo AISI 304 (08X18H10), che sono saldati con elettrodi 308L / MVR in modalità a corrente dolce ad alta velocità, nonché l’acciaio di grado 20 più comune, che è ben saldato con una vasta gamma di elettrodi a basso tenore di carbonio, ad esempio E50A UONI 13 / 55. In entrambi i casi, lo spessore del foglio viene selezionato nell’intervallo da 4 a 8 mm.
Per un serbatoio d’acqua, la resistenza al calore non è così importante, ma la tenuta è importante, quindi dovrebbero essere scelte leghe con una buona saldabilità. Qui è incoraggiato l’uso di acciai a medio carbonio senza leghe, ma è obbligatoria la protezione anticorrosiva delle superfici interne. Lo spessore delle pareti del serbatoio è di circa 2–2,5 mm; sarà troppo difficile per il metallo più spesso dare la forma desiderata a casa. L’uso dell’acciaio inossidabile nella costruzione del serbatoio è escluso solo per il motivo che diventa necessario saldare il coperchio e il fondo con il tubo del camino, che di solito è fatto di normale acciaio “nero”.
Come funziona il “Titan” a legna
Non c’è niente di complicato in Titan. Questa è una normale stufa a legna, il cui coperchio e camino hanno una camicia d’acqua. Per facilitare la manutenzione e il montaggio di una struttura fatta in casa, si consiglia di realizzare un prodotto modulare.
Dispositivo di riscaldamento dell’acqua a legna: 1 – focolare; 2 – porta della vaschetta della cenere; 3 – porta del forno; 4 – tubo di alimentazione dell’acqua fredda; 5 – serbatoio dell’acqua; 6 – tubo di diramazione della presa dell’acqua calda; 7 – camino
Il blocco di combustione è un cilindro senza coperchio, diviso in una camera di combustione e una bacinella di cenere da una grossa griglia. Per ridurre la perdita di calore inutile e prolungare la durata del metallo, il focolare è rivestito con mattoni refrattari dall’interno. Oltre alle porte del portacenere e al focolare con una forma speciale del vestibolo, non c’è nulla di straordinario nella struttura del blocco di combustione.
I gas caldi, che salgono attraverso il camino, emettono calore nell’acqua all’interno del serbatoio, mentre il riscaldamento avviene principalmente nella zona inferiore, che forza il liquido a circolare e miscelarsi. Affinché il trasferimento di calore sia il più efficiente possibile, il camino è dotato di alette del radiatore. È anche importante mantenere la tenuta del serbatoio senza rallentare il trasferimento di calore dalla camera di combustione. Per questo motivo, il serbatoio è saldato come un contenitore monopezzo, che viene “messo” sopra il vetro del focolare con la formazione di un doppio nartece attorno al perimetro.
Produzione e rivestimento di forni
La più grande sfida nel realizzare un Titano fatto in casa è rotolare un foglio di acciaio in un cilindro. Con uno spessore di metallo significativo, questo non è così facile da fare, le parti devono essere saldate senza stress, perché quando esposte a temperature elevate, le caratteristiche di resistenza della saldatura sono notevolmente ridotte.
Inizialmente, è necessario selezionare il diametro interno stimato della fornace nell’intervallo 50–70 cm e tagliare due dischi di queste dimensioni. In base al diametro, viene calcolata la circonferenza, lungo la quale viene tagliata una striscia dal foglio, da cui verranno formate le pareti del blocco di combustione. L’altezza del forno, come già accennato, viene selezionata in base al volume del serbatoio: circa 5 kW di calore vengono consumati per riscaldare ogni 50 litri di acqua, che corrisponde a circa 1 kg di legna secca. Pertanto, per un riscaldatore da 200 litri, il focolare deve accogliere liberamente 4 kg di legna da ardere, escluso il volume della bacinella. Più è alta e stretta la colonna di riscaldamento, più efficacemente si verifica il trasferimento di calore, ma la stabilità del Titano diminuisce.
La lamiera di acciaio tagliata viene posata orizzontalmente con due dischi posizionati verticalmente sul bordo corto. Uno è posizionato parallelamente al bordo lungo con una leggera rientranza: questo disco costituisce la parte inferiore del blocco di combustione. Il secondo disco viene installato parallelamente al primo con una distanza di 20–25 cm da esso – ecco come si forma una partizione tra il focolare e il cassetto cenere. È possibile tagliare immediatamente un’apertura nella partizione, la cui dimensione è 40-50 mm più piccola della griglia disponibile.
I due dischi fungono da mandrino rigido per far rotolare il cilindro. Innanzitutto, sono saldati alla striscia su entrambi i lati con chiodi lunghi 10-15 mm con un attento controllo della perpendicolarità dell’installazione. Inoltre, il metallo viene recuperato lungo i dischi con una mazza, con uno spessore del metallo superiore a 5 mm, può essere necessario il riscaldamento con una torcia al propano. Quando le due parti da saldare vengono premute saldamente, viene verificata la perpendicolarità della posizione dei dischi, dopodiché la saldatura continua per altri 10-15 mm e così via fino a quando non viene completamente aggirata. Quando la giuntura viene completata per l’intera lunghezza, viene coperta con un’altra: l’elettrodo viene condotto senza separazione con il riscaldamento e la superficie di una vasta area, il bagno di saldatura viene spostato lungo uno zig-zag. Dopo aver saldato i dischi alla parete, una saldatura longitudinale viene saldata dall’esterno.
Quando il corpo del forno è assemblato, è rivestito con mattoni refrattari dall’interno senza un legante nelle cuciture; lo spessore del rivestimento è di circa 50-70 mm. Per adattare con precisione le pietre alle dimensioni del forno, vengono prima posizionate verticalmente su una superficie piana in un pozzo cilindrico, il cui diametro interno è approssimativamente uguale al diametro del blocco del forno. Allo stesso tempo, i mattoni si trovano vicino al lato interno e con la rientranza più uniforme l’uno dall’altro lungo i raggi esterni e divergenti. La distanza tra le pietre adiacenti nei punti più estremi deve essere divisa a metà e gli smussi delle dimensioni risultanti devono essere rimossi con una mola diamantata, ottenendo una forma a cuneo. Successivamente, i mattoni vengono installati all’interno delle pareti del focolare dall’interno, se necessario, vengono regolati l’uno con l’altro mediante smerigliatrici angolari. Per garantire la stabilità del rivestimento, è possibile utilizzare una striscia d’acciaio arrotolata in un anello e installata dall’interno con una presa. Dopo aver coperto le pareti, la griglia viene inserita all’interno.
Vaschetta per la cenere e regolazione del tiraggio
Per completare il blocco di combustione, resta da ritagliare due porte: per caricare il combustibile e pulire il cassetto cenere. Innanzitutto, è necessario ritagliare due parti rettangolari da una lamiera di acciaio di 3-4 mm di spessore, le cui dimensioni sono 20-25 mm più grandi delle dimensioni previste delle porte. Per il portacenere, il lada dovrebbe essere piccolo (sotto la dimensione della paletta) e collocato vicino al fondo. Per il focolare, la larghezza della porta viene scelta approssimativamente uguale al raggio o leggermente inferiore, l’altezza è di circa 25-30 cm.
Quando le aperture delle porte sono contrassegnate sulla superficie esterna del focolare, è necessario praticare quattro fori negli angoli. Le parti tagliate dal foglio vengono posizionate al posto delle porte future e raddrizzate con un martello, ottenendo la massima aderenza. Quando si forma la curva, i fori vengono praticati nei cuscinetti in uno schema a scacchiera con un diametro di 8-10 mm, quindi le pareti del blocco di combustione vengono ritagliate. Le sezioni tagliate vengono inserite dall’interno delle sovrapposizioni con rientranze uniformi lungo i bordi e saldate insieme attraverso le perforazioni.
I capannoni delle porte sono facili da realizzare come le pere a conchiglia: quando sono in posizione, vengono saldati al bordo delle piastre piegate con un dado M10 e altri 2 dadi vengono aggiunti al corpo del focolare. È sufficiente inserire un perno, ad esempio, da un perno tornito e le porte sono fissate saldamente. Per il bloccaggio, è possibile utilizzare un normale chiavistello o un gancio, la cui maniglia è realizzata sotto forma di una spirale di filo, che può essere afferrata a mani nude anche con un focolare riscaldato.
Resta solo da regolare il tiraggio, senza il quale non è possibile ottenere l’effettivo funzionamento del riscaldatore. Viene praticato un foro al centro dello sportello del portacenere per una filettatura di 8-10 mm. Attorno ad esso, vengono praticati una dozzina di fori passanti da 10 a 12 mm con una “camomilla”. Inoltre, la parte centrale del reticolo formato è leggermente incassata verso l’interno con un paio di leggeri colpi, un filo viene tagliato nel foro centrale. Al suo interno viene avvitato un normale bullone, filettato in un’ampia rondella, i cui campi si sovrappongono ai fori della porta di 15-20 mm. La rondella è saldata sull’asta del bullone e una barra corta è saldata sulla testa, che funge da volano. Quando il bullone è completamente bloccato, il gioco minimo dalla curvatura della porta sarà sufficiente per mantenere la combustione, ma svitando un po ‘di più l’ammortizzatore, è possibile rendere la fiamma più intensa..
Giacca d’acqua per camino
La seconda parte del “Titan” a legna fatto in casa è uno scambiatore di calore di forma complessa. La sua fabbricazione inizia con il taglio di un disco dallo stesso metallo utilizzato per realizzare il focolare. Appoggiare il foglio sul blocco di combustione e circondarlo dal basso lungo l’intero perimetro. Di conseguenza, il disco deve corrispondere esattamente alle dimensioni dell’anello superiore del vetro del focolare. Inizialmente, non sarà superfluo controllare la geometria della circonferenza del blocco di combustione e raddrizzarla con una mazza, se necessario.
Alla fine del disco, è necessario smussare su entrambi i lati con una larghezza di 4-5 mm. Successivamente, una striscia di 3-4 mm di spessore e 50 mm di larghezza con una sporgenza di circa 15 mm in una direzione viene saldata al bordo. La giuntura di saldatura deve essere ermetica, quindi prima viene effettuata una penetrazione profonda, quindi l’angolo viene pulito con un disco a petalo e viene applicata una cucitura cosmetica con riscaldamento di una zona ampia. La penetrazione della striscia viene eseguita su entrambi i lati del disco.
Il lato del disco, su cui la striscia ha una sporgenza più ampia, è destinato a unire il serbatoio con il focolare. Per garantire uno sconto stretto, un anello di armatura liscia viene saldato al disco dall’interno. In questo caso, lo spazio tra l’anello e la striscia dovrebbe essere 1–1,5 mm in più rispetto allo spessore della parete del forno.
Al centro del disco è necessario tagliare un foro e inserire un tubo del camino con un diametro di circa 120 mm al suo interno, posizionandolo sul lato della breve sporgenza dell’anello di inquadratura. La lunghezza del tubo dovrebbe essere 20-30 cm più lunga dell’altezza del serbatoio prevista. All’esterno, le piastre di 40×300 mm con uno spessore di 3-4 mm sono saldate sul tubo in modo caotico. Uno strato di calore più efficace è possibile se si creano delle fessure nel tubo e si inseriscono le nervature con una sporgenza di circa 10-15 mm verso l’interno, ma è necessario garantire la tenuta delle cuciture saldate. Il tubo è saldato al disco rigorosamente perpendicolarmente e strettamente, la penetrazione viene eseguita su entrambi i lati.
Successivamente, da una sottile lamiera di acciaio, è necessario arrotolare la parete esterna del serbatoio e inserirla nell’anello di inquadratura. Dopo averlo aperto all’interno, il foglio aderirà saldamente al bordo corto del disco, dopodiché sarà possibile sovrapporsi con puntine corte su tutta la lunghezza. Una saldatura di collegamento e quindi una cosmetica viene applicata alla sovrapposizione longitudinale del cilindro risultante. Il cilindro è installato sul fondo del serbatoio e bollito all’esterno. Il coperchio del serbatoio è realizzato con un normale disco tagliato da una sottile lamiera di acciaio.
Nella parte inferiore del serbatoio, è necessario saldare un foro di circa 20 mm e inserire un tubo filettato nell’estremità esterna. Il tubo deve essere diretto esattamente verso il centro del serbatoio e non raggiungere il camino per circa 15-20 mm, il che garantisce un’efficace dispersione e miscelazione dell’acqua in entrata. Nella parte superiore del serbatoio, un tubo di derivazione corto per l’aspirazione di acqua calda viene tagliato allo stesso modo con un rientro di circa 10 cm dal coperchio.
Possibili metodi di raffinamento
Nonostante la semplicità del principio di funzionamento, un tale scaldabagno è molto comodo da usare, ma richiede una serie di miglioramenti. Prima di tutto, all’uscita del camino dal serbatoio, è necessario praticare un foro passante e inserire un perno con un disco di smorzamento in esso. Allo stesso tempo, il disco non ha un attacco rigido alla forcina, perché l’ammortizzatore deve essere periodicamente smontato per pulire il camino.
Per la manutenzione e la riparazione del riscaldatore, sarà necessario scollegarlo dalle tubazioni; pertanto, si consiglia di installare connessioni americane in ottone sui tubi di derivazione filettati del serbatoio. Il tubo di diramazione inferiore è collegato direttamente al sistema di approvvigionamento idrico attraverso un rubinetto. Inoltre, in questo posto, è possibile effettuare un’uscita di scarico con un rubinetto e un raccordo per il collegamento di un tubo flessibile. Sul tubo di diramazione superiore, è necessario fornire un’uscita libera con una valvola a sfera per l’aspirazione dell’aria durante lo scarico dell’acqua dal serbatoio. Dietro all’uscita è installato un gruppo di sicurezza standard, una valvola di sovrapressione per gli scaldacqua. Più dietro il gruppo, la valvola di intercettazione è imballata.
Se lo scaldabagno si trova all’esterno, non sarà superfluo fornire un isolamento termico per il serbatoio. È abbastanza facile farlo con la normale lana di basalto. È richiesto un ampio pezzo di rete di rinforzo in acciaio, arrotolato in un anello con la formazione di uno spazio tra le pareti del serbatoio dell’ordine di 50–70 mm. L’isolamento è attaccato alla rete con un filo sottile, quindi l’involucro risultante viene avvolto attorno allo scaldabagno e tirato insieme con morsetti.
Regole di installazione e utilizzo
Lo scaldabagno a legna deve essere installato su una base solida e non infiammabile. Il substrato non combustibile deve sporgere di 15 cm da ciascun lato del profilo della colonna e di almeno 50 cm dal lato della porta antincendio. La colonna deve essere installata non più vicino di 15 cm alle pareti con un rivestimento non combustibile e non più vicino di 50 cm a una finitura combustibile.
L’accensione del titanio è possibile solo in uno stato pieno. In questo caso, si forma una sacca d’aria nella parte del serbatoio situata sopra il tubo di aspirazione dell’acqua calda, che funge da ammortizzatore in caso di ebollizione del liquido. La procedura per preparare il serbatoio per il lavoro è la seguente:
- La fornace è accesa.
- Lo sportello del portacenere è aperto fino a quando la fiamma non copre l’intero volume di carburante.
- Dopo l’accensione del carburante, il cassetto cenere si chiude. La serranda regola l’alimentazione dell’aria in modo che il camino di uscita sia solo sensibilmente caldo.
- Se nel serbatoio appare un rumore caratteristico dell’acqua bollente, il deflettore della ventola si chiude completamente.
- Dopo la completa combustione del carburante, la valvola del camino viene chiusa.
Mi chiedo, quale opzione sarebbe più conveniente e vantaggiosa: un sistema di riscaldamento a legna integrato con il titanio o uno scaldacqua a legna che possa essere manovrato manualmente? Quali sono i pro e i contro di entrambe le opzioni? Sarà più facile mantenere un controllo costante della temperatura con uno dei due sistemi?