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Creative Commons-Licentie Batch Box Rocket di Peter van den Berg 

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Prefazione

In questo capitolo verrà mostrato cosa è stato realmente fatto per creare una stufa usando i nuclei di combustione introdotti precedentemente. I concetti saranno spiegati strada facendo, ma non tutti questi saranno necessariamente accompagnati da fotografie nel caso in cui ci siano limitazioni del copyright in essere.
Ma misurazioni e schizzi potrebbero essere convertiti in disegni 3D in formato SketchUp, dal costruttore della stufa o da me al tempo dovuto. In questo modo, saranno disponibili sufficienti informazioni alle persone che amano realizzare uno o alcuni dei progetti per i propri scopi.

La vera magia di questa tecnologia si realizza una volta che associamo la tecnica della combustione pulita delle unità di combustione affrontate precedentemente con i metodi efficaci per raccogliere quel calore molto pulito e senza fumo. Questo può essere fatto in un numero di modi differenti che ci permettono di avere impieghi diversi. Possiamo costruire una stufa per impieghi che prevedono "calore su richiesta", per esempio un laboratorio che è occupato soltanto durante le ore lavorative. Questa tipologia ha una massa molto piccola ma una produzione di calore radiante molto alta. Per gli altri casi (per esempio in una casa) dove è richiesto "riscaldamento costante" a lungo termine usiamo molta più massa che fornisce un sacco di riserva di calore. Questi approcci differenti saranno affrontati in questa sezione.

Tutte le varianti descritte sono progettate e/o costruite da Peter van den Berg, a meno che non sia diversamente specificato. Solo progetti e descrizioni open source verranno inclusi in questo sito, siano essi per uso privato o commerciale.
La Creative Commons license Attribution e ShareAlike sono permesse, anche la licenza pubblica GPLv3 è un'alternativa possibile, compatibile a senso unico con la licenza CC qui menzionata.

Stufa per laboratorio

Costituita da tre barili dell'olio e un nucleo batch box stampato. Il nucleo da solo pesa 60 kg ma dato che i tre barili dell'olio hanno una massa molto piccola c'è un ritardo minimo per l'uscita di calore dal nucleo, praticamente calore istantaneo.
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Campana con due panche

Questa è stata costruita durante un seminario quindi non come costruzione permanente, da un intera squadra in poco più di 3 giorni. Una realizzazione molto interessante, ha dimostrato prestazioni eccezionali.
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Stufa a campana, costruzione stampata

Una stufa progettata e realizzata nel 2015 che è stata interamente assemblata impilando a secco parti stampate.
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Caldaia per riscaldamento centralizzato

Ancora un progetto del 2015, il tutto è fatto con un bel pò di acciaio inossidabile, tabelle refrattarie e mattoni refrattari. Essa brucia in modo pulito e caldo, l'accumulo non pressurizzato viene riscaldato da essa e a sua volta il riscaldamento a pavimento è alimentato con acqua calda. 
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Forno per pizza / riscaldatore piscina

Un terzo progetto del 2015, una batch rocket che alimenta un forno per pizza, riscalda la terrazza e la piscina. Non è per i principianti, ma è una realizzazione molto gratificante da Tom De Smedt.
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Batch rocket con 3 barili

Durante l'inverno del 2013/2014 questa stufa ha funzionato come punto di riferimento per il mio vecchio laboratorio. E' stata costruita come un sistema con un diametro del riser di 150 mm, la stessa misura della canna fumaria. L'intero modulo estrattore di calore consiste di 3 barili uno sopra all'altro che formano insieme un singolo cilindro. Il coperchio superiore e inferiore del barile in mezzo sono stati entrambi rimossi. Il barile inferiore è aperto in cima e quello superiore è aperto alla base. Lasciare circa 25 mm intorno al perimetro quando si tagliano i coperchi, l'ulteriore solidità mantiene i barili circolari. Il nucleo di combustione della batch rocket è un elemento stampato che sporge fuori dal bordo del cilindro del barile. Guarda il disegno sottostante.

Diagram three barrel shop heater

la colonna in muratura nel barile inferiore poggia direttamente sul pavimento, non sulla base del barile. Questo è permesso da un'apertura quadrata sul fondo tagliata a misura della colonna. Una flangia è piegata e battuta su tutti i lati dell'apertura, lasciando uno spazio tra il mattone e l'acciaio che viene riempito con lana di ceramica per sigillarlo. In questo modo, entrambi il barile e la colonna poggiano indipendentemente sul pavimento. Un'altra apertura è ritagliata e flangiata per permettere al nucleo di sporgere.

Batch rocket shop heater, first barrel

Il nucleo non poggia direttamente sulla flangia inferiore, la colonna interna e il supporto esterno in muratura (vedere l'immagine qui sopra) sono dimensionati in modo che il nucleo stampato sia alzato di circa 8mm sopra la flangia. Una striscia di lana di ceramica viene incollata (con sigillante per stufe resistente al calore) alla flangia che fornisce la tenuta. Il riser non è posizionato esattamente in mezzo al barile così la camera di combustione non sporge fuori di tanto.

Batch rocket shop heater, batch rocket core

Gli spazi tra i lati della camera di combustione e le flange sono anch'essi riempiti con lana di ceramica, come è chiaramente visibile. C'è un'altro taglio nel secondo barile più uno piccolo per fare spazio al canale P. Le flange sono piegate / battute tutte intorno e gli spazi riempiti con lo stesso sigillante.

Batch rocket shop heater, second barrel

Il prossimo passo è l'inserimento del riser, sfortunatamente non possiedo una foto di questo. Un tubo in lana di ceramica creato sottovuoto, diffuso nell'industria metallurgica, è usato come riser in questa stufa. Nell'industria questo tipo di tubo è usato per trasportare il metallo fuso per riempire gli stampi. Google "riser sleeve" o usa questo link.

Il passo finale è preparare e posizionare il terzo barile. I cerchi sono sigillati con nastro di alluminio; esso non durerà per sempre ma si trova in bella vista, così è evidente e facile da sostituire una volta che si sarà consumato. Il flusso di gas internamente non tocca i cerchi del barile, pertanto i 25 mm intorno al bordo che sono stati lasciati quando il coperchio e/o la base dei barili sono stati rimossi fanno girare i gas caldi intorno ad essi e così i cerchi, dove è stato usato il nastro di alluminio per sigillare i barili, rimarranno sempre di parecchi gradi più freddi che nel resto del barile.

Batch rocket shop heater, third barrel

I gas caldi vengono sparati in alto nel cilindro e hanno bisogno di andare giù per raggiungere l'unica apertura di scarico vicino al pavimento. Lo scarico è situato addirittura più basso della camera di combustione stessa, che si trova intorno ai 500 mm. In tal modo, questa torre di barili si comporta come uno scambiatore di calore a campana come spiegato nell'articolo "teoria della campana". Inoltre, comportandosi come una campana più ampia a causa dell'altezza della camera di combustione, essa rende molto facile e meno faticoso alimentare il fuoco invece di doversi piegare in ginocchio per mettere dentro la legna.

Per evitare di limitare l'accesso dei gas all'apertura dello scarico (uno sbaglio comune e uno dei primi aspetti da controllare in una stufa malfunzionante) il tubo è fissato a circa 100 mm dal pavimento. Fare un buco più grande di 200 mm è un altro modo per contribuire ad evitare ogni impedimento. Questo in combinazione con un riduttore da 200 a 150 mm, che è il diametro della canna fumaria.

Three barrel batch rocket shop heater, running full tilt

All'apice della combustione la temperatura del barile più alto può facilmente raggiungere i 200 ºC in questa situazione. Quindi sarebbe saggio tenere i materiali combustibili lontano dalla stufa. Anzi, quando viene costruita in questo modo, trattala come una "normale stufa a combustione" e applica tutti i codici pertinenti all'installazione di tali scatole di metallo.

Non ho voluto fare uno sportello per questa versione, viene invece usata un'apposita lastra di vetro Robax resistente al calore per formare la presa dell'aria. Naturalmente uno sportello può essere realizzato se desiderato. La canna fumaria è dritta, in muratura senza coibentazione e alta 8.5 m misurata dal punto dove il tubo è inserito attraverso i mattoni. Ecco un video di bassa qualità che mostra ad intervalli l'andamento della combustione.

https://youtu.be/YAFhFPdwYss

E per ultimo ma non meno importante: il resoconto sul forum delle rocket stoves a partire da ottobre 2013 riguardante l'argomento.
Nessun disegno 3D disponibile, spiacente.

Campana con panche senza uscita

Questa stufa in muratura è stata costruita durante l'incontro annuale del 2015 con i membri ed i soggetti interessati dell'associazione delle stufe in muratura del nord America. Questa associazione di creatori di stufe compie molti sforzi per far capire ai partiti del governo che le loro stufe sono fra le più pulite negli Stati Uniti e Canada. Altre attività consistono nell'istruire i membri ed offrire progetti standard, cosi in tal senso essi adottano l'ideale open source condiviso da questo sito.

La campana principale è disegnata come un progetto a doppia parete ma durante il (sesto!) seminario più parecchi mini-laboratori e progetti dimostrativi è venuto fuori che i mattoni refrattari scarseggiavano. Per far fronte a quel problema la struttura è stata modificata per una realizzazione a singola parete; solamente la metà superiore della campana principale è stata costruita con mattoni refrattari per resistere alle alte temperature previste. In nord America, normalmente le stufe in muratura sono costruite a doppia parete, la parete interna è fatta interamente di mattoni refrattari. Abbiamo saltato lo schema durante questo seminario; l'obiettivo era dimostrare una prova del concetto per i membri del MHA (NdT: "Masonry Heater Association" tradotto "associazione delle stufe in muratura"), una campana estrattore di calore coniugata con un nucleo di una batch box rocket. Si è rivelato un successo, la cosa ha bruciato davvero in modo pulito e le panche si sono scaldate senza nessun intoppo, "pronta all'uso" per cosi dire.

Batch rocket single bell with double sided blind benches

Un cilindro in lana di ceramica formato sottovuoto dal diametro di 200 mm è stato usato come riser, la panche sono ideate a singola parete e la campana principale come doppia parete. Alcuni membri del MHA hanno trovato strano che le panche fossero costruite senza uscita in direzioni opposte. Facendo in questo modo, sarebbe impossibile per i gas di scarico fluire attraverso una, tanto meno attraverso entrambe. La prossima immagine mostra la stufa durante la fase di asciugatura, il vapore sta uscendo come delle nuvole pigre. La parte superiore della panca fotografata già mostra qualche punto più chiaro. La fine della panca è ancora bagnata essendo stata completata per ultima, meno di un'ora prima di accendere il primo fuoco.

Curing phase of the bell and benches batch rocket combination

Ci sono alcuni trucchi in questa realizzazione per fare entrare i gas caldi nelle panche, scorrere lungo la parte superiore di esse e raffreddarsi, e ritornare alla campana principale fino all'uscita collocata in basso. Questo meccanismo si basa su un principio della fisica, il fatto che i gas caldi sono più leggeri perché si sono espansi. Questo viene chiamato il galleggiamento dei gas (NdT: principio di Archimede) determinato dalla gravità ed è come funziona un sistema a campana. I gas caldi tendono a salire e quelli più freddi scendono, fino all'uscita. Vedere anche la teoria della campana.

Single bell and benches, section cutout

Da questa sezione si può vedere che l'apertura tra la campana principale e le panche non presenta ostruzioni, l'interno della panca è prolungato direttamente dentro la campana stessa. Effettivamente questo significa che le panche sono in realtà semplicemente una continuazione della campana e formano una singola, più grande campana con una distribuzione di calore scolpita per soddisfare una nuova serie di esigenze. Un'altra dimostrazione della versatilità del concetto di campana. Come contemplato nella sezione della teoria della campana, possiamo vedere che quando i gas provenienti dalla campana entrano nelle panche essi incontrano un *volume molto più grande* e quindi rallentano notevolmente, salgono in cima, diffondono calore e si dirigono all'uscita.

Così c'è molto tempo in più per trasferire il loro calore. Naturalmente la campana principale è la prima a ricevere i gas, proprio i gas più caldi, e quindi è la prima a riscaldarsi. Essi poi si raffreddano e si dirigono alle panche. Quindi ci si aspetta che le panche si riscaldino dopo la campana e in questa realizzazione il ritardo era soltanto di 20 minuti. Se la campana fosse stata fatta di un doppio strato di mattoni, secondo il disegno, allora la panche sarebbero state le prime a scaldarsi.

Il posizionamento dell'apertura dello scarico alla canna fumaria è molto importante in questo progetto, come in ogni progetto di una campana. Dato che questo progetto ha le panche attaccate (assenti dai precedenti esempi mostrati) bisogna riflettere su come fare entrare i gas nelle panche e non "cortocircuitare alla canna fumaria" in anticipo. Il disegno sottostante mostra come questo è stato ottenuto. Un pannello deflettore ignifugo (in questo caso silicato di calcio) è posizionato sul muro posteriore della campana principale e chiuso in cima, guarda il disegno 3D per vedere come è stato fatto. Non visibile nella figura sotto è la canna fumaria, "nascosta" dietro la piastra deflettore. La circonferenza di questo pannello deflettore moltiplicata per la distanza tra essa e il muro posteriore della campana dovrebbe essere molto più grande dell'area della sezione trasversale della canna fumaria. Questo è per assicurare di non porre una limitazione al flusso di gas nella canna fumaria. Le aperture ritagliate nel deflettore (come visto sotto) sono anch'esse di una misura molto più grande in area della sezione trasversale della canna fumaria. Ripeto, non vogliamo limitazioni al flusso di gas. Non c'è nessuna "apertura" in cima al pannello deflettore, non vogliamo accesso alla canna fumaria prima che essi si siano diffusi nelle panche. Nota che i ritagli nel deflettore sono ben al di sotto del livello delle panche.

Bell heater, chimney connection layout

Questo deflettore ci ha aiutato ad ottenere tutto quello che vogliamo da una campana. Quando i gas possono SOLAMENTE raggiungere il tubo di uscita entrando dietro il pannello deflettore dal basso, soltanto quelli più freddi escono. Per raggiungere quell'apertura i gas devono essere entrati nelle panche ed essersi raffreddati. Ora possiamo anche constatare come le "panche senza uscita" che inizialmente hanno perplesso alcuni dei partecipanti sono così efficaci. Dovrebbe essere pure chiaro che un pannello deflettore non è la sola soluzione, è capitato che fosse il modo più veloce e facile per farlo durante una settimana "affamata di tempo". Tutto quello che era necessario è che i gas raggiungessero e riscaldassero la panche prima di uscire alla canna fumaria, quindi questo poteva essere fatto con un'apertura larga e superficiale, in basso al muro posteriore della campana che conduce alla canna fumaria per mezzo di un condotto in mattoni a forma di imbuto.

Le grandi stufe in muratura del Nord America di solito usano una "valvola bypass" incorporata. Si tratta di una piastra di acciaio o ghisa che è montata in quel posto nella stufa per cui quando viene aperta, girandola o facendola scorrere fuori, i gas caldi di scarico possono entrare nella canna fumaria direttamente per mezzo di una scorciatoia. Questo è il modo per scaldare la canna fumaria prima che la massa in muratura si riscaldi, così il tiraggio del camino è avviato anticipatamente. Il suo svantaggio principale è che esso complica la costruzione e introduce una parte debole nella stufa che secondo me non dovrebbe esserci.

Comunque, può essere molto comodo quando una stufa fredda ha bisogno di essere accesa nel bel mezzo dell'inverno in una casa gelata. Quando si pensa che un simile bypass sia desiderabile in questo progetto, tale valvola potrebbe essere montata nella zona del pannello deflettore. Preferibilmente non in cima alla campana che è la zona più calda dove una valvola bypass di acciaio potrebbe deformarsi o distruggersi col tempo. La valvola bypass non dovrebbe essere confusa con una valvola di tiraggio per canne fumarie che chiude al 100% la quale potrebbe essere molto pericolosa quando ci sono ancora delle braci sotto la cenere. Il monossido di carbonio non può essere visto o fiutato e ucciderà le persone nel sonno una volta trapelato nella casa. Uno sportello (NdT: si intende lo sportello della camera di combustione) che chiude al 100% è un'alternativa molto migliore e oltre a ciò, un rilevatore di CO è effettivamente una misura di sicurezza indispensabile.

L'incontro MHA è stato un evento memorabile, con un paio di nomi illustri facenti parte nella squadra dei Rocket Heater. Lass Holmes, il creatore dell'idea della batch rocket, Leslie Jackson, coautore del libro "Rocket Mass Heaters" e Kirk "Donkey" Mobert, creatore del primo forum dedicato alle Rocket Mass Heaters. La foto sottostante mostra Lasse e Leslie che danzano di fronte alla stufa (o intorno al fuoco?).
Solo per inciso, la stufa batch box lì produce meno fumo di quello che può essere visto nell'immagine.

Lasse Holmes and Leslie Jackson dancing in front of the heater

Le due foto sono copyright del MHA, per altre immagini commentate da Norbert Senf del MHA e da me guarda il report delle foto del MHA di questo seminario. Il disegno 3D della stufa completa è disponibile attraverso questo link.

Stufa a campana fatta interamente di parti stampate

Questa è una variante di batch rocket progettata e costruita nel 2015, costituita interamente di parti in refrattario stampate. In un tale progetto l'investimento finanziario negli stampi è molto alto. E' stato pensato molto per concepire un modo di usare meno parti uniche possibili riducendo di conseguenza il numero dei singoli stampi. Come può essere visto ci sono soltanto poche parti ripetute molte volte, gli stessi pochi stampi sono stati usati ancora e ancora come richiesto. Le dimensioni esterne della stufa finita sono 98 x 98 x 210 cm, e tutto quanto pesa poco più di 2000 kg.

Red bell Batch box rocket heater, overview

La faccia esterna rifinita è realizzata in refrattario colabile appositamente ordinato di un colore terracotta, e consiste di 28 pezzi identici che si incastrano l'uno sull'altro (per chi sta contando sulla foto- un buon modo di afferrarlo concettualmente, gli ultimi sette pezzi formano la parete dietro, in altre parole quattro pareti da sette pezzi ognuna). Le code di rondine ad incastro si vedono negli angoli, mostrando come l'uso della stessa forma posizionata "su e giù" alternativamente riesca ad incastrarsi l'un l'altra.

Un valore aggiunto delle sagome ad incastro come queste è che esse rendono la costruzione più facile, dato che ogni pezzo è una parte facilmente maneggiabile ed assemblabile. Uno sguardo ravvicinato alle code di rondine nell'immagine mostra il minimo, ma importante, angolo
su cui sono stampate. Ciò assicura che si serrino saldamente, forzando effettivamente le code di rondine a chiudersi. Non visibili sono i perni di posizionamento "palla e buco" che posizionano e fissano ogni strato sull'altro.

Sapendo ciò e riferendosi all'immagine è chiaro che ogni livello è bloccato insieme come un'unità dall'azione a cuneo delle code di rondine, e ogni distinto livello è bloccato al successivo dai perni "palla e buco". tutto questo permette alla gravità di fare il lavoro di tenere tutto insieme, essi non sono incollati, murati o fissati in alcun modo. Per i dettagli completi vedere il disegno SketchUp di questo progetto, c'è un link fornito alla fine di questo articolo.

Lo sportello è fatto di profili a T di acciaio e cerniere in un telaio fatto di profili a U con la parte aperta rivolta verso l'esterno tutto intorno. Questo permette ai pezzi dello strato più esterno di entrare nelle U aperte che poi supportano e bloccano il telaio dello sportello in posizione. (questo può essere visto più chiaramente in un'altra foto sotto.) Una semplice valvola ribaltabile senza cerniere è montata sullo sportello la quale fornisce l'alimentazione dell'aria primaria nonché dell'aria secondaria.

La camera di combustione è identica alla descrizione del "4: nucleo stampato" nel capitolo "Progetti" e consiste di 3 parti separate e differenti. Le parti inferiore sinistra e destra insieme formano la porta e la base del riser e la terza parte completa la camera di combustione se posizionata sulla coppia inferiore. Guarda l'immagine della realizzazione assemblata in seguito. La parte superiore si blocca nelle alette di posizionamento viste sotto.

Cast core, two halves on support frame

Il nucleo poggia su un telaio di acciaio saldato che incorpora bulloni regolabili in tre direzioni per ottenere un posizionamento corretto e sicuro all'interno della campana. Questo telaio tiene insieme anche le metà sinistra e destra per mezzo della forza di gravità (ancora). Entrambe le metà sono supportate dalle sporgenze esterne sinistra e destra del telaio ma non al centro. Come conseguenza, entrambe le parti hanno la tendenza di cadere l'una nell'altra in modo che la giuntura verticale sia mantenuta chiusa in ogni momento. Nota che il telaio di acciaio non supporta tutto il nucleo fino alla parte anteriore, una piccola sezione del nucleo non è supportata da questo telaio. Questo verrà spiegato dopo.

La parte superiore del riser consiste in un tubo circolare in lana di ceramica formata sottovuoto che poggia liberamente sulla base del nucleo mantenuto in posizione solamente da una coppia di corti perni di centraggio. Realizzato nella maniera più semplice: un paio di piccoli fori praticati nel refrattario e un paio di chiodi accorciati inseriti.

Complete core on support frame, red bell heater

La parete interna della campana è fatta da due differenti blocchi, ripetuti 24 volte ognuno (naturalmente una leggera modifica all'esatta duplicazione di queste due parti si verifica dove ci sono il tubo di uscita e la camera di combustione; oltre a questo essi sono, come lo strato esterno, una semplice ripetizione di parti). Nota la sporgenza e la scalanatura che si vedono nella foto e un'attento esame mostrerà che esse sono presenti anche alla fine dei pezzi.

Una fila consiste di 4 parti ed è alta 150 mm e spessa 120 mm. Ogni fila è girata di un quarto orizzontalmente rispetto alla precedente, bloccandosi così l'una sull'altra. Le file sono sigillate con nastro adesivo trecciato di vetro largo 10 mm e spesso 4 mm bloccato sul lato della sporgenza. Il peso delle parti comprimerà la guarnizione fino a metà dello spessore originale. Lo stesso succede per le estremità verticali; nastro sulle sporgenze e la pressione è applicata per comprimere il nastro e abbassare la parte in posizione come mostra la fotografia. Nota che la scalanatura è più profonda di 2 mm rispetto alla sporgenza; ogni blocco poggia sui lati, non sulla sporgenza.

Inner skin buildup of the red bell heater

Il foro di uscita alla canna fumaria in questa realizzazione è situato in basso sul lato posteriore sinistro. Grazie al fatto che questa è una struttura a campana non importa dove viene messo lo scarico sul perimetro. Per evitare una restrizione dovuta al posizionamento vicino al pavimento e all'angolo interno il foro ha la forma di un imbuto. L'apertura interna è di 250 mm, che si riduce a 150 mm nello spessore del materiale. In questo modo, c'è un sacco di spazio per i gas di scarico per fluire nell'apertura dell'uscita.

Exhaust funnel opening red bell heater

La grandezza dell'apertura per la camera di combustione nello strato interno è determinata dalle dimensioni interne della camera di combustione. La parte anteriore delle pareti della camera di combustione entra comodamente in una scanalatura dello strato interno. In questo modo, la parte anteriore della camera di combustione è supportata dal muro interno, la parte posteriore del nucleo di combustione è supportata dal telaio in metallo regolabile illustrato prima. Il perimetro dell'apertura della camera di combustione è sigillato con lana di ceramica nella scanalatura/incavo dello strato interno.

I lati sinistro e destro dell'apertura dello strato interno sono smussati a 45 gradi in modo da guadagnare spazio per uno sportello più largo e una migliore visione del fuoco. Il dettaglio su come fissare lo strato esterno nell'acciaio a forma di U è chiaramente visibile nel disegno sopra e nell'immagine sotto. La prossima foto mostra come lo strato esterno è assemblato. C'è anche una guarnizione di lana di ceramica fra il telaio dello sportello e lo strato interno, che è visibile nella fotografia come una linea bianca.

Build up of the red bell heater outer skin and door frame

La configurazione dell'alimentazione dell'aria secondaria che ha generato i migliori risultati è stata trovata attraverso molti esperimenti. Sono state testate dodici differenti combinazioni, variabili come le misure orizzontali e verticali del tubo insieme con le forme e le lunghezze delle uscite dell'aria sono state analizzate. La prossima fotografia mostra cinque di queste combinazioni. Tutte queste sono affette da corrosione, alcune più di altre. Il modello che verrà usato in questa particolare stufa è il secondo da destra, la versione finale usata ha un tubo verticale leggermente più corto. La parte verticale del tubo al centro è un tubo rotondo e come tale simile al tubo davanti alla porta di Matt Walker.

Five floor channel arrangements for the red bell

L'alimentazione dell'aria secondaria (il canale a pavimento) è montata in una cavità sul pavimento della camera di combustione, infatti il fuoco è sopra di esso. Guarda la foto del nucleo completato se non sei sicuro di dove è situato il canale a pavimento. L'ingresso dell'aria primaria (attraverso la valvola sullo sportello) così come alimenta il fuoco principale fornisce aria anche nel canale dell'aria secondaria situato direttamente dietro di essa. Questa presa d'aria primaria è situata anch'essa in basso nello sportello (vedere la foto). Essendo la temperatura dell'aria entrante molto più bassa dell'ambiente della camera di combustione essa ovviamente rimarrà bassa (l'aria fredda scende, in questo caso "l'aria fredda rimane in basso") e pertanto il tubo dell'aria secondaria è completamente alimentato con aria in ogni istante.

Più è caldo l'ambiente, più aria scorre all'interno del canale a pavimento. Il condotto stesso è riscaldato dal fuoco che a sua volta preriscalda l'aria entrante. L'apertura a forma di triangolo in cima alla parte verticale inietta l'aria a metà altezza della porta.

Sul lato anteriore della camera di combustione è montata una piastra di acciaio che devia il resto dell'aria verso l'alto. Per via di questa disposizione il fuoco brucia un pò più pacatamente e la possibilità di ottenere un notevole picco di CO è ridotta. Guarda per questa disposizione il disegno rilevante nel capitolo "Progetti".

Per un clima temperato marittimo questa è una grande stufa equipaggiata con una sorprendentemente piccola camera di combustione. Con questo progetto non è necessario usare "trucchetti" come legna incrociata o "stile fuoco da campeggio" per il caricamento della legna (usati per ridurre il fumo e aiutare la combustione incorporando un sacco di aria in stufe normali). Tali metodi non solo non sono più necessari, ma riducono anche la capacità di carico. Basta caricare la camera, il combustibile posato da davanti a dietro e ci sarà naturalmente abbastanza aria, per via delle irregolarità del combustibile.

Un pieno carico in questa stufa con dimensioni di sistema di 150 mm dovrebbe pesare intorno i 6 kg con legna di betulla di misura media completamente essiccata. I migliori risultati con questo stile di caricamento e con canale a pavimento come progettato verranno ottenuti con una combustione dall'alto in basso. Quando accesa in cima all'intero carico più in fondo possibile, una piccola miccia di legnetti incendierà l'intera catasta da sola.

Red bell batch rocket heater, test run

A seconda della grandezza del combustibile e del tiraggio della canna fumaria la combustione durerà fra i 55 e i 90 minuti. La temperatura della canna fumaria , misurata al centro del tubo non supererà gli 80 ºCelsius quando la stufa viene accesa da fredda. Quando la stufa viene accesa per un paio di giorni di seguito la temperatura più alta nella canna fumaria sarà intorno ai
120 ºCelsius. In questo ultimo caso si raccomanda di usare un combustibile di diametro più grande perché il tiraggio della canna fumaria sarà molto più forte.

Tutti gli stampi e le fusioni, escluse quelle del nucleo sono fatti su ordinazione da Bergkachel v.o.f. nel The Hague, Olanda. I disegni 3D nel formato SketchUp 2016 del progetto completo sono scaricabili attraverso questo link.
Disegno aggiornato in data 10/05/2016.

Riscaldamento centralizzato con caldaia Batchrocket

Il progetto delineato qui è realizzato e costruito da Rémy Bakker, che vive nel nord di Limburg, Olanda. Lui vive nelle vicinanze di Reichswald in Germania, il suo soprannome è "Holtere", che è una vecchia espressione per "superficie boschiva". L'intera storia della sua stufa è descritta in una conversazione sul Ecologieforum intitolata "Update bouw houtkachel". E' solo in Danese ma ci sono un sacco di immagini.
Nota: il seguente è soltanto per scopi illustrativi, un sistema complesso come questo dovrebbe essere intrapreso solo da quelli autorizzati a farlo.

"La nostra stufa non è situata centralmente nella casa e abbiamo bisogno di molto calore per il riscaldamento a pavimento del resto della casa fuori dal soggiorno. Infatti, il soggiorno è accuratamente coibentato ed è una costruzione annessa recentemente alla casa del 1920 circa. Si poteva incorporare un apparecchio per l'acqua calda così è stata scelta la caldaia per un riscaldamento centralizzato. Connessa con un paio di grandi collettori solari scalda acqua e un accumulo di dimensioni simili di 1000 litri (35 cu ft). La pompa inizia a funzionare quando la temperatura dell'acqua negli scambiatori è oltre i 75 ºCelsius."

Qualche cifra:
Stufa a legna RBB per un sistema non pressurizzato.
Dimensioni della stufa: W x D x H= 48 x 75 x 157 cm.
Dimensione del sistema della RBB è 150 cm2 o 138 mm di diametro, raccordo con la canna fumaria 150 mm di diametro.
Dimensione interna della camera di combustione: W x H x D= 20 x 30 x 50 cm.
Massimo carico 6 kg di faggio per ogni ciclo di 45 minuti.
Rilascio di calore direttamente nella stanza stimato da 2 a 4 kWh massimo.

Esternamente, i lati raggiungono fra i 60 e i 75 ºCelsius, la stessa temperatura dell'acqua, il muro posteriore è un più caldo. La parte anteriore, insieme con lo sportello diventano più calde, specialmente la metà superiore (massimo 180 ºC). Questa potrebbe essere abbassata se l'interno viene coibentato.

La stufa è capace di riscaldare l'accumulo d'acqua di 1000 litri fino a 75 ºCelsius. Quando la temperatura di ritorno sale oltre i 75 gradi, il fuoco dovrebbe essere ridotto per prevenire rumori di ebollizione e per ragioni di sicurezza. Un modo per contrastare questo effetto è di allargare gli scambiatori; più volume significa che ci vorrà più tempo per portare l'acqua al punto di ebollizione.

Questo potrebbe essere fatto usando meno tubi di fiamma e/o facendo i pannelli scambiatori più larghi. Per esempio con 11 tubi di fiamma invece di 12 come in questa realizzazione. I lati degli scambiatori dentro la stufa potrebbero essere coibentati. Come è ora l'acqua è riscaldata da due lati, dall'interno della stufa sopra la camera di combustione e dentro i tubi.

I sistemi non pressurizzati sono più soggetti a rumori di ebollizione se paragonati a quelli pressurizzati dove la temperatura di ebollizione può arrivare a 125 ºC. I grandi pannelli laterali di questa stufa non sono progettati per tollerare pressioni superiori alle "normali", così questo sistema opera alla normale pressione atmosferica.

La parte sottostante della stufa è fatta di acciaio inossidabile per via del fluido di condensazione, che è acido e potrebbe causare corrosione. Non c'è lo spurgo per il fluido di condensazione ma questo potrebbe essere fatto in seguito.

I gas di scarico vengono giù attraverso gli scambiatori su entrambi i lati del cassetto della cenere e scorrono sul retro dove inizia il tubo della canna fumaria. Il cassetto della cenere è appeso a un paio di binari ed è più corto della profondità della stufa. In questo modo c'è sempre abbastanza spazio per far scorrere i gas fino al foro di uscita. In questa realizzazione non è necessario rendere il cassetto della cenere ermetico perché c'è un secondo canale p nella fessura sul pavimento della camera di combustione.

La dimensione degli scambiatori di calore è 99 x 75 x 7.5 cm. Ognuno di essi contiene 12 tubi di fiamma che misurano 48mm di diametro x 2 mm di spessore. In fondo i tubi sporgono leggermente, per spingere il liquido della condensazione a gocciolare. I gas di scarico a 900 ºC provenienti dal nucleo della rocket scorrono giù attraverso i tubi di fiamma. L'acqua, contenuta nel pannello intorno ai tubi scorre dal basso verso l'alto. Internamente, ci sono delle piastre deflettrici che forzano l'acqua a prendere un percorso più tortuoso mentre sale attraverso il pannello.

La parte superiore della stufa è a doppia parete con uno spazio di 20 mm ai lati e 30 mm in cima fra le pareti. Questo spazio è completamente riempito con lana di ceramica per isolare lo spazio abitabile dall'interno molto caldo della stufa.

Pezzi di pannelli di vermiculite sono montati direttamente sopra il riser per proteggere l'acciaio dal surriscaldamento. La temperatura fuori dalla parte superiore della stufa è intorno ai 50 fino agli 80 ºCelsius, più o meno la stessa ai lati degli scambiatori di calore.

Il riser è costruito con mattoni refrattari di 30 mm. Tutti questi sono tagliati a un angolo di 67.5 gradi su entrambi i lati più lunghi, insieme formano un riser ottagonale.

Le parti del riser sono incollate insieme con sigillante per stufe e assicurate con filo da saldatura. Per aiutare a mantenere la resistenza le giunture sono sfalsate, così da ottenere un legame costante.

Il riser nell'insieme è assicurato e coibentato con un mix di vermiculite e argilla.

La camera di combustione è fatta di pannelli refrattari di 30 x 30 x 4 cm.

I lati della camera di combustione sono coibentati anche con uno strato di lana di ceramica. Questo viene fatto per evitare che il focolare ceda troppo calore agli scambiatori. Come sempre nelle stufe rocket perdiamo meno calore possibile dalla combustione stessa che è una parte essenziale del loro funzionamento efficiente.

L'immagine sopra mostra chiaramente la posizione del secondo canale P. In una fase successiva viene rivestito con un pannello di vermiculite; esso fa anche da coperchio sul cassetto della cenere.

La temperatura dei gas di scarico senza i turbolatori si mantiene fra 80 e 120 ºC, dipendentemente dalla temperatura dell'acqua. Come può essere chiaramente visto, dopo la stagione di riscaldamento il riser è completamente bianco all'interno e la cenere volante sugli scambiatori è appena vagamente brunastra.

Con i turbolatori (catene con anelli da 6 mm) lo scarico è lo stesso della temperatura dell'acqua, massimo dai 75 agli 80 ºC misurato al centro della canna fumaria.
Un disegno degli scambiatori di calore è disponibile mediante questo link.

Combinazione forno per pizza / scalda terrazzo / riscaldatore piscina

Il progetto delineato qui è stato fatto e realizzato nel 2015 da Tom De Smedt, residente a Genk, Limburgo Belga. Questo articolo è molto simile alla sua discussione sul forum delle rocket stoves di Donkey32 ed è stato incluso qui con il suo permesso.
Nota: un sistema così complesso come questo dovrebbe essere intrapreso solo da quelli autorizzati a farlo.

"Dopo aver installato una piscina nel giardino e scoprire che non è molto divertente mantenere una piscina fredda dove nessuno nuota, ho iniziato a giocare con l'idea di costruire un riscaldatore a legna per la piscina. Molti e molti esempi in internet, versioni di YouTube fai da te come anche quelle commerciali, sembravano degli aggeggi piuttosto fumosi, per non parlare di quelli pericolosi, e spesso semplicemente brutti. Poi mi sono imbattuto nella tecnologia delle rocket stove, e ho passato un pò di tempo a leggere, ed a pensare come usarla in un modo esteticamente piacevole.

Ho deciso di costruire un riscaldatore per la piscina alimentato da una rocket, ma dato il fatto che sarebbe stato un progetto dispendioso di tempo e piuttosto ingombrante, per non dire costoso, volevo avere una ancora di salvezza, nel caso il riscaldatore della piscina non funzionasse come desiderato. Questo mi ha fatto venire l'idea di integrare un forno per la pizza con un riscaldatore della piscina. Nel caso in cui le prestazioni della piscina fossero ridicole, potevo sempre continuare a godermi la parte del forno per la pizza.

Alla fine, questo ha portato alla realizzazione che vorrei mostrare a tutti voi in questa discussione. È stato dimostrato di essere capace di riscaldare la mia piscina da 16000 litri da 20 a 30 °C in 24 ore di combustione della legna. Ho fatto i conti, e questo vorrebbe significare in media, che la stufa sta dando 10 KW alla piscina, il che mi ha fatto molto piacere. Durante il processo di costruzione, essa ha già servito molte pizze e anche qualche pollo arrosto.

Dato il fatto che mia moglie l'ha accettata, penso che sia anche abbastanza piacevole alla vista, ma lascerò a voi questo giudizio. Se qualcuno volesse tentare la stessa cosa, spero che prenda ispirazione dalle immagini seguenti."

Fase uno, fondazioni. Nota la pompa della piscina sullo sfondo, essenziale per il funzionamento della caldaia.

Fase due, coibentare la base con un mix di cemento portland e vermiculite.

Fase tre, comprare un boiler di seconda mano in acciaio inossidabile e tagliare mattoni refrattari in parti per un riser e una batch box. Nota che è accaduto che la disposizione fosse leggermente differente, in quanto il boiler è dietro il riser.

Fase quattro, assemblare la rocket batch box nella fondazione, usando malta refrattaria e, dopo l'indurimento, accenderla. => primo successo!

Fase cinque, muratura e divisione in due compartimenti con una piastra di acciaio inossidabile.

Fase sei, coibentare la stufa rocket con vermiculite e creare una base per il forno con delle barre a t e lastre di cemento spesse 4 cm. Alle barre a t è stato dato spazio per l'espansione. Tutto sommato, forse non è stata la migliore scelta tecnica, ma volevo mantenere un impatto minore possibile. La fuliggine nera sulla piastra posteriore viene dalle precedenti accensioni.

Fase sette, coibentare le lastre di cemento con mix di vermiculite e cemento portland e posare le piastrelle refrattarie. Non molto spazio fra i muri e l'inizio della cupola, lo so. (impatto minimo ricorda) L'ho "coibentato" con 5 strati di foglio di alluminio, che alla fine si è dimostrato un pò soddisfacente. Il muro si scalda al punto che non puoi tenerci le mani per più di qualche secondo, ma la buona cosa è che sedere accanto al muro la sera è piuttosto accogliente e confortevole.

Fase otto, creare una forma per la cupola e costruirla.

Fase nove, rimuovere la forma, tagliare e installare le pareti in refrattario anteriori e posteriori.

Fase dieci, murare su una seconda forma, ricominciare più e più volte. Fino a che alla fine ho ottenuto un arco sul davanti e un'apertura richiudibile sul retro che ha la stessa sezione trasversale della canna fumaria, diametro 150 mm. La cima dell'apertura posteriore è a filo con il soffitto del forno, per minimizzare l'ostruzione dei gas di scarico.

Fase undici, chiusura dell'apertura con un mattone e collaudo del forno (pollo cotto sulla lattina di birra)
Il forno è stato in questo stato per un bel po' di tempo, finché non sono riuscito a capire come coibentare le pareti dello scomparto del boiler a un costo ragionevole e con buona efficenza.

Fase dodici, acquistato un rotolo di lana di ceramica e creato uno scheletro dove attaccare la coibentazione per metterla intorno al boiler. Ho anche creato una bacinella per raccogliere il fluido di condensazione usando il fondo dell'involucro esterno del boiler, che ho tagliato. L'involucro esterno non era di acciaio inossidabile, cosi ho esitato ad usarlo per questo scopo, ma il fabbro che ha saldato i tubi su di esso mi ha assicurato che non lo avrei visto arrugginire in pezzi nell'immediato futuro. (naturalmente l'acciaio inossidabile sarebbe stata la migliore scelta, ad ogni modo... sarà il tempo a dirlo)

Fase tredici, installazione del boiler su una specie di piedistallo, in modo da svuotare le ceneri raccolte nel cassetto.

Fase quattordici, riempire gli angoli dello scomparto, per evitare di abbreviare il percorso dei gas caldi del tubo allo scarico. Ho usato ritagli dell'involucro esterno del boiler per questo, e tappato in cima con lana di ceramica. (Nota dell'editore: non proprio necessario, per via della corrente discendente dei gas)

Fase quindici, chiusura della parte superiore del boiler, lasciando un po' di spazio vuoto e coibentandolo. Il pezzo del tubo più lungo in cima al boiler è il tubo dell'acqua fredda che all'interno raggiunge quasi il fondo, il più corto è per estrarre l'acqua calda vicino alla cima. Fra di essi, c'è una sonda a termocoppia quindi la temperatura dell'acqua può essere monitorata. Guarda questa piccola png per vedere come è fatta.

Fase sedici, chiusura del retro e connessione delle tubature di acciaio inossidabile e dei tubi in PVC della piscina, circondando la cima con qualche foglio di alluminio extra per sicurezza.

Fase diciassette, ho coperto sia la parte superiore della cupola che lo scomparto del boiler con il mix di cemento portland e vermiculite, per coibentarli e renderli a tenuta di gas. Poi ho comprato e installato una canna fumaria di acciaio inossidabile di seconda mano, e piegato qualche foglio metallico e usato qualche avanzo di coibentazione per produrre due coperture frontali per il forno e la batch box. Le maniglie di acciaio inossidabile sono state comprate da IKEA.

Ecco dove sono arrivato. Devo ancora coprire la costruzione con un coperchio di acciaio inossidabile, o una lastra di basalto, sono ancora indeciso. ho anche da fare qualche stuccatura.

Onde evitare deliri circa i pericoli di scaldare l'acqua con il fuoco, e possibili aumenti di pressione e via dicendo, citerò che considero questo progetto sicuro, dal momento in cui il boiler è connesso alla piscina e alla pompa senza alcuna valvola o ostacoli. La mia pompa filtro della piscina è programmata per pompare acqua filtrata attraverso il boiler per 15 minuti, poi ogni altri 15 minuti. In caso di mancanza di elettricità posso sempre aprire lo sportello del forno della pizza, e chiudere la finestra sul retro, per smettere di scaldare l'acqua ed evitare di squagliare i miei tubi con acqua bollente. Nel caso di guasto almeno il boiler sta fuori e non in una posizione pericolosa come sarebbe in un seminterrato.)

Riguardo alla temperatura del forno, non ho mezzi per misurarla (ancora) ma la Domenica sera del 25 Giugno 2015, la cupola e il pavimento del forno erano assolutamente puliti, non un granello o fuliggine, o formaggio versato rimasto ovunque. Sono stato portato a credere che questo cominci a succedere quando le pareti sono tra 370 e 400 ºC.

Quando ho iniziato a cucinare con il boiler installato, ho notato che il calore iniziale diminuiva più velocemente che nelle accensioni precedenti, quando la finestra posteriore era chiusa. Suppongo che non sia troppo sorprendente, e poi è tutto relativamente parlando, la 8° pizza era comunque pronta in meno di 4 minuti :)

Dovrei menzionare che, dovuta al calore, si è formata una crepa nella muratura esterna durante una delle prime accensioni. La crepa è leggermente più larga quando il forno è caldo, e si restringe di nuovo quando il forno è freddo. Non sembra peggiorare, quindi suppongo significhi soltanto che ha creato il suo stesso giunto di espansione. Una migliore progettazione da parte mia potrebbe aver evitato questo. Se lo volessi rifare, non appoggerei le barre a T sul muro esterno, ma su un muro interno, senza toccare lo strato esterno.

Fase diciotto, la muratura è stata stuccata intorno alla metà di Luglio 2015 e ho fabbricato una copertura in legno duro inclinata e verniciata per il forno per rispecchiare lo stile della casa.

Intorno la batch rocket la coibentazione è di vermiculite sciolta, col senno di poi sarebbe stato meglio stabilizzarla con un po' di cemento portland o argilla.

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