Passa ai contenuti principali

Installazione di una stufa a legna

In una casa di campagna non può certo mancare una stufa a legna o un caminetto. La legna non manca, basta tagliarla, ed il calore e l'atmosfera che crea un focolare è di gran lunga più piacevole di quanto possa dare un radiatore o un fan coil.

Perché una stufa a legna funzioni correttamente occorre una canna fumaria ben dimensionata che assicuri un buon tiraggio naturale. Nelle tipiche case contadine toscane, costituite da due piani, si può contare su di una altezza della canna fumaria che varia da 5 ad 8 metri a seconda del piano su cui è installata la stufa. Il compito della canna fumaria è di garantire l'evacuazioni dei fumi richiamando aria al focolare per la combustione. Il flusso dei fumi verso l'alto è dovuto alla minore densità di questi che tendono a salire perché più leggeri dell'aria esterna più fredda e pesante.

Applicando Bernoulli tra la sezione 1 (prima dell'ingresso nella caldaia) e 2 (al termine della canna fumaria) si ha che:

Pa + γH  = Pa + γf H + γv2/2g + α'

dove H è l'altezza della canna fumaria, γe e γf sono rispettivamente i pesi specifici dell'aria esterna e dei fumi v è la velocità ed α' rappresenta le perdite di carico per attrito ed altre resistenze. Si ha che:

H (γe - γf) = γf ( v2/2g + α )

Il primo termine è la differenza di pressione disponibile alla base del condotto verticale.

Poiché per i gas vale la seguente relazione:

γ = γo 273/T

dove γo = 1,3 kg/m3 è il peso specifico dell'aria a T = 273 °K, possiamo scrivere:

H (γe - γf) = 273 γo H (Tf - Te)/(Tf Te)

Da qui si vede che la differenza di pressione disponibile cresce all'aumentare dell'altezza H della canna fumaria e all'aumentare della differenza di temperatura tra i fumi e l'aria esterna. Su quest'ultima si può fare ben poco e comunque si può osservare che nelle giornate più miti le stufe funzionano peggio.

La temperatura dei fumi è normalmente attorno ai 200 °C. Temperature maggiori garantirebbero una maggiore spinta ascensionale ma anche una maggiore perdita di calore ed una efficienza minore della stufa che deve scaldare noi e non l'atmosfera. Temperature minori oltre a rendere meno efficacie l'evacuazione dei fumi potrebbero danneggiare la superficie della canna fumaria creando depositi ed eventuali fenomeni corrosivi per la presenza di sostanza incombuste.

Se la temperatura dei fumi è di 200 °C e quella dell'aria esterna di 10 °C nel caso di altezza della canna fumaria di 8 metri si ottiene H (γe - γf) = 4 kg/m2 = 39 Pascal. Con 5 metri di canna fumaria, invece, ΔP = 2,5 kg/m2 = 24,7 Pascal che è comunque una differenza di pressione disponibile più che sufficiente (in genere basta che H (γe - γf) sia maggiore di 15 Pascal).

Le perdite possono essere espresse come:

α = ( λd H/D + ∑ λl ) v2/2g

dove λd sono le perdite distribuite (per attrito) dovute alla rugosità superficiale della canna fumaria mentre λl sono le perdite localizzate dovute ai raccordi della tubazione (giunti, gomiti, restringimenti, allargamenti, etc). Combinando le precedenti espressioni possiamo scrivere che


273 γo H (Tf - Te)/(Tf Te) = γ( 1 + λd H/D + ∑ λv2/2g

e da qui ricavare la velocità:

v = [ ( 2g ΔT/Te  H/(1 + λd H/D + ∑ λl ) ]0,5

Si può notare che fissata l'altezza H ed il diametro D della canna fumaria e le temperature, la velocità dipende solo dagli attriti e dalle perdite localizzate. Maggiori sono le perdite e minore è la velocità dei fumi. Normalmente si impiegano canne fumarie in acciaio inox evitando brusche variazioni dello sviluppo della tubazione specie quando l'altezza H non è elevata. In questo modo si ottengono velocità che variano da 1 a 2 m/s.

Con v = 1 m/s e diametro D = 0,2 m la portata dei fumi è

Qf = γv π D2/4 = 84 kg/h

Se teniamo conto che la combustione di un kg di legna produce circa 15 kg di fumi si ricava che quella portata permette di bruciare circa 5 kg di legna l'ora che è il consumo di una stufa di medie dimensioni.
Naturalmente, perché la combustione avvenga, bisogna garantire una congrua mandata d'aria proveniente dall'esterno. Questa è bene che sfoci vicino alla presa d'aria della stufa altrimenti l'ambiente verrebbe tagliato da un flusso di aria fredda poco confortevole per chi si trova nel mezzo. Naturalmente l'aria esterna può provenire anche da spifferi di porte e finestre che specie nelle vecchie case contadine non mancano. Nelle abitazioni più moderne con serramenti che sigillano meglio gli ambienti, la presa d'aria è invece indispensabile.

Commenti

  1. Ciao Decomondo, in effetti ero partito con l'idea di scrivere qualcosa di veramente semplice e pratico sull'installazione di una stufa a legna. Poi, per strada, mi si sono complicate le cose ed il post è diventato un po pesantuccio. Tenterò di rimediare in futuro.
    Ciao MaxT

    RispondiElimina
    Risposte
    1. No MaxT, va bene così, piuttosto che rinunciare ad approfondire, dividi il tema in una parte trattata più superficialmente, da una più scientifica, in maniera che chi si accontanta di meno è subito soddisfatto, e che invece è interessato a capire a fondo puo spingersi più avanti.
      Ho trovato le tue spiegazioni utilissime perchè approfondite, e ti ringrazio

      Elimina
    2. Ciao Anonimo, fin'ora sei l'unico che ha saputo apprezzare questo articolo. Il tuo commento mi ha tirato su il morale.
      Un saluto

      Elimina
  2. grazie dell ottima spiegazione sono molto inesperto di canne fumarie per cui ti faccio una domanda forse banale per te io ho una caldaia agas volevo mettere una stufa alegna usando la canna fumaria esistente ma posso attacarmi subito dopo la caldaia a gas ? e forse sopra di me ce un altra caldaia agas con la stessa canna fumaria. crea problemi ? forse non crea la depressione per espellere i fumi verso il comignolo grazia saluti

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Ciao Anonimo, la canna fumaria della stufa a legna deve essere dedicata per assicurare che i fumi escano dal comignolo (e non entrino nell'appartamento di qualcun altro). Fare diversamente potrebbe essere molto pericoloso (oltre che non a norma).
      Un saluto

      Elimina
  3. Interessante post, una domanda: immagino che il tutto sia sotto ipotesi di temperatura costante dei fumi o sbaglio?
    La variazione della temperatura dei fumi lungo la canna come la tratteresti? Come una perdita per atrito dovuto alla rugosita?
    Grazie

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Ciao Giak, è trascorso un po di tempo da quando mi interessai a questo argomento e scrissi questo post, per cui son un po arrugginito. Comunque il calcolo è fatto nell'ipotesi di temperatura costante nella canna fumaria. D'altronde, specie se è ben coibentata può essere una approssimazione ragionevole. Per tener conto delle dispersione di calore all'interno della canna fumaria forse la cosa più semplice sarebbe quella di considerare una temperatura media leggermente inferiore,
      Un saluto

      Elimina
  4. Se la portata dei fumi per una stufa di medie dimensioni è di 84 kg/h, come riesco a calcolarne il volume espresso in Nm3/h?

    Grazie

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Per trovare la portata volumetrica devi dividere la portata massica per la densità dei fumi. Se consideri una densità di circa 0,6 per fumi a 320°C ottieni circa 140 m3/h.

      Elimina

Posta un commento

Post popolari in questo blog

Smaltimento acque reflue - fossa Imhoff e subirrigazione

Le case in campagna difficilmente possono usufruire dell'allacciamento alla rete fognaria e devono provvedere autonomamente alla realizzazione di un impianto di depurazione a norma di legge che tratti opportunamente le acque reflue.

La pratica più diffusa è di convogliare tutti gli scarichi ad una fossa Imhoff collegata ad un impianto di subirrigazione. La norma prevede inoltre che gli scarichi delle cucine, prima di entrare nella Imhoff siano intercettati da pozzetti sgrassatori.
Foto: pozzetti sgrassatori (mancano ancora le tubazioni in ingresso!)

Le fosse Imhoff sono costruite generalmente in polietilene e sono composte da una vasca principale detta digestore (dove avviene la fermentazione anaerobica - processo biologico) e da una seconda vasca, posta all'interno della prima, detta sedimantatore (processo fisico).
Foto: fossa ImHoff

Come calcolare il volume di una fossa ImHoff?
La dimensione (il volume) delle fosse imhoff si basa sul numero di Abitanti Equivalenti (AE) tenend…

La potatura dell'olivo - potatura di produzione

Nella potatura di produzione degli olivi ci sono due obiettivi fondamentali:
mantenere la formaavere prodotto Qui in Toscana le piante sono allevate a vaso con tre o quattro branche principali.


Personalmente preferisco contenerne l'altezza attorno ai 4-5 metri. In questo modo buona parte della potatura e della raccolta può essere fatta da terra e comunque non è necessario utilizzare scale alte a vantaggio della sicurezza. Un tempo si preferivano piante più alte per ricavarne legna da ardere e per evitare che il bestiame rovinasse le fronde più basse.
In generale la pianta và dimensionata per il nutrimento disponibile.

Nella foto sotto mostro un oliveto abbandonato ed improduttivo. La vegetazione è solo in alto.


Ciò accade anche dopo una gelata, un'incendio o semplicemente quando la pianta èinfestata dai rovi. In questo caso converebbe forse tagliare la pianta al piede ed allevare i polloni.
In ogni caso ogni 15-20 anni una pianta può essere tagliata al ceppo per ringiovanirla.…

Quanto rende un uliveto

Quest'anno, qui in Toscana, la raccolta delle olive non è stata così abbondante come l'anno scorso. I più lamentano un calo di circa il 50%. Si tratta di dati non rigorosi appresi dal vicinato e da qualche "chiacchiera da frantoio".
Con la raccolta e frangitura delle olive oramai al termine è anche il momento di bilanci. Naturalmente in questa analisi considererò dei dati medi relativi all'area delle Colline Pisane ed ipotizzando la gestione di un piccolo appezzamento di terreno a gestione familiare in regime di coltivazione biologica. Per grandi coltivazioni le cose sono assai diverse.

Torniamo allora al nostro piccolo uliveto e visto il periodo iniziamo i nostri ragionamenti a partire dalla raccolta eseguita in modo tradizionale a mano. In media da un albero si ricavano 15 kg di olive.In una giornata si raccolgono circa 90 kg di olive, circa 6 piante.Con queste ipotesi, nel periodo di raccolta, che và dal 15 ottobre al 15 dicembre, per un totale di 60 giorni di …

Trattamenti dell'olivo

Dei veleni non vorrei parlarne ma è tuttavia necessario conoscere il loro modo di agire per comprenderne le implicazioni ed i pericoli.
Quando, per contrastare la mosca dell'olivo, si trattanogli olivi con i veleni si colpisce la larva (trattamenti larvicida), non le uova e tantomeno la mosca. Il problema è capire se la larva è viva. In questo caso è il momento di trattare, sempre che non si voglia raccogliere a breve!

Per analizzare le olive e l'eventuale presenza di larve si può utilizzare una lente da filatelico.

I prodotti ad elevato potere di citotropicità, penetrano molto all'interno del frutto, in profondità. La larva muore perchè mangia la polpa avvelenata.
Un altro parametro da tener presente è il tempo di carenza (mediamente 30 giorni). Bisogna attendere il tempo di carenza prima di raccogliere perchè al di sotto di questo tempo il veleno risulta ancora attivo, per noi! Per la mosca, o meglio per la larva, ciò che conta è la capacità di essere attivo (mediamente…

Cassetta Geberit, un rompicapo idraulico

Oggi ho avuto un incontro ravvicinato con la cassetta Geberit. Si chiama così uno dei più eleganti e funzionali sistemi di risciacquo. Per chi non la conoscesse sto parlando dello sciacquone del WC, così come lo abbiamo sempre chiamato, in modo chiaro ed efficace, da alcuni secoli a questa parte.

Tornando alla Geberit, dopo 5 anni di impeccabile servizio, questa mattina ha iniziato a perdere, o meglio a lasciar scorrere un rigagnolo d'acqua senza interrompersi come avrebbe dovuto.

Il modello in questione è la Geberit Unica con i due pulsanti che permette fra l'altro di ridurre i consumi di acqua. Armato di cassetta degli attrezzi ho iniziato a smontare la mascherina. Sotto la mascherina si trovano ancora alcuni elementi da rimuovere, una placchetta ad incastro che blocca le due levette che azionano il risciacquo, poi una piastrina su cui è incollato un foglietto con le istruzione ed il telaio. Le istruzioni, relative allo smontaggio appena descritto, sono una sequenza di vign…