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Stufe a legna: caratteristiche, prezzi e tipologie

Riscaldamento

Le stufe a legna sono dispositivi utilizzati per il riscaldamento di ambienti che sviluppano calore sfruttando la combustione del legno o della biomassa. Il calore prodotto dalla combustione viene quindi trasmesso dalla stufa all'ambiente.

 

Perché la legna che brucia produce calore?

Il legno è costituito principalmente da cellulosa. La cellulosa è uno zucchero complesso, cioè un polimero costituito da una lunga catena (da 300 a 3000 elementi) di molecole di glucosio (zucchero comune) unite insieme da un legame chimico. Quando il legno brucia le molecole di glucosio che compongono la cellulosa reagiscono con l'ossigeno dell'aria dando origine a una reazione che produce, oltre ai composti volatili costituiti da anidride carbonica e vapore acqueo, una piccola quantità di cenere solida (dovuta a piccole altre impurità contenute nel legno) e ovviamente calore e radiazione luminosa.

Ogni sostanza chimica ha il suo contenuto energetico, che è una specie di energia potenziale e che va sotto il nome di energia interna. Ora, affinché si verifichi una reazione con lo sviluppo di calore e luce, quindi di energia, per il principio di conservazione deve verificarsi che l'energia interna dei reagenti sia maggiore di quella dei prodotti. Questo è esattamente ciò che accade nella combustione del legno dove la somma dell'energia interna del glucosio e dell'ossigeno è superiore a quella del biossido di carbonio e dell'acqua. Di conseguenza, l'energia che verrà rilasciata durante la reazione (sotto forma di calore e radiazione luminosa) sarà pari a questa differenza.

Tipologie di stufe a legna

Esistono varie tipologie di stufe a legna, di seguito elencheremo i tipi più comuni con le caratteristiche principali. Tuttavia, al di là delle ragionevoli differenze tra i vari modelli, ci sono alcuni dettagli costruttivi unificanti che sono specifici per la categoria e quindi comuni a tutti i tipi. I principali sono:

Camera di combustione o braciere. E 'il cuore della stufa, infatti, qualunque sia il materiale con cui viene costruita, il braciere sarà racchiuso all'interno. Inoltre è sigillato ermeticamente per impedire che sottoprodotti e fumi di combustione contaminino l'ambiente da riscaldare.

Sistema di circolazione dell'aria. È essenziale per una combustione ottimale e un funzionamento corretto e sicuro della stufa. Infatti, la reazione di ossidazione, che produce calore, richiede la giusta quantità di combustione (ossigeno contenuto nell'aria) per svilupparsi e i fumi della combustione devono poter allontanarsi dal braciere con la velocità necessaria. Pertanto, la stufa deve essere attraversata da un flusso d'aria che passa da una serie di prese d'aria, poste sulla base e sul fronte della stufa, al camino di espulsione dei fumi. Il flusso d'aria che deve essere regolato secondo necessità. Il tipo più semplice di regolazione è fatto con una valvola situata sul tubo della stufa. La circolazione dell'aria avviene perché i fumi della combustione ad alta temperatura hanno una densità inferiore a quella dell'aria nella stanza e quindi, a causa della spinta di Archimede, tendono a salire verso l'alto verso il camino. In questo moto ascendente, succhiano aria fredda dalle fessure, permettendone la circolazione. Il flusso d'aria viene regolato mediante la valvola sopra menzionata che viene azionata da una manopola posizionata all'esterno dell'unità. Un flusso d'aria costante produce una fiamma intensa e alta e quindi una temperatura elevata della stufa e dei gas di scarico. Fumi che rapidamente conquistano la via del camino disperdendo una quota sostanziale di calore nell'ambiente esterno con conseguente bassa efficienza termica dell'apparato. Per ovviare a questo problema, si può tenere la valvola aperta all'inizio della combustione, quando il fumo e la stanza sono freddi. Quindi, quando la temperatura ambiente ha raggiunto la temperatura desiderata, l'apertura della valvola può essere progressivamente ridotta. Questo riduce la velocità della combustione e aumenta l'efficienza della stufa. Il modo in cui l'aria di combustione viene immessa nella griglia influenza in modo significativo il tipo di combustione che ha luogo in essa e la sua pulizia. Il legno, infatti, brucia inizialmente producendo carbone e gas di pirolisi (idrocarburi, idrogeno, monossido di carbonio). Il carbone continua a bruciare, mentre i gas di pirolisi escono incombusti dal camino con il vapore acqueo se non vengono raggiunte le condizioni appropriate. In questo modo, una quota rispettabile fino al 70% del totale viene sottratta dal bilancio energetico della combustione. Inoltre, tale combustione rilascia sostanze inquinanti pericolose nell'atmosfera. Sono state messe a punto due soluzioni diverse per ovviare a questo inconveniente:

  • Il flusso di aria di combustione prima di entrare nel braciere è diviso in due parti: la prima raggiunge direttamente il legno che brucia soffiandola dal basso, la seconda segue esternamente le pareti della camera di combustione per poi penetrarla dall'alto a temperatura elevata. Investe i gas di pirolisi controcorrente che hanno raggiunto la cima. La miscela dei due flussi gassosi e l'alta temperatura della parte superiore della camera di combustione provoca un incendio che elimina i gas di pirolisi e produce nuovo calore.
  • Mantenendo un singolo flusso di aria di combustione che alimenta il legno dal basso, nella parte superiore della griglia viene creato un apparato catalitico che accelera la reazione di combustione dei gas. Questa condizione consente ai gas di pirolisi di accendersi a temperature più basse. Il convertitore catalitico è costituito da un apparato a nido d'ape in ceramica che viene attraversato dai fumi della combustione e quindi dai gas incombusti prima di raggiungere la canna fumaria.

Canna fumaria. Anche se non è strettamente parte della stufa, è collegata a essa e serve a trasportare i sottoprodotti della combustione all'esterno, verso il tetto dell'edificio. È necessaria perché, sebbene la combustione delle moderne stufe a legna sia molto pulita e priva di pericolosi gas inquinanti, contiene sempre piccole tracce di impurità che se disperse nella stanza renderebbero l'ambiente malsano e pericoloso. Il camino deve essere dimensionato da personale specializzato secondo precise direttive legali e alla fine certificato dagli stessi operatori. Può essere realizzato in muratura, con tubi metallici o con un mix di essi. In ogni caso, deve essere isolato per evitare che i fumi che lo attraversano disperdano troppo calore e condensa. I condensati che prendono il nome di creosoto si solidificano nella canna fumaria e, essendo composti di tarry, possono provocare incendi pericolosi.

Come abbiamo più volte detto, c'è una grande varietà di stufe a legna, e qui vediamo alcune delle tipologie più comuni.

Stufa camino o stufa Franklin. Sono fatte di ghisa o più raramente di ceramica e sono un'evoluzione diretta del camino aperto di cui ricordano il design. Si riscaldano irradiando il calore accumulato nella considerevole massa risultante dall'elevato peso specifico della ghisa o della ceramica.

Stufa a legna ad accumulo in muratura, ceramica, maiolica, pietra ollare. Funzionano con un principio già noto nel Neolitico recente. Sono costituite da grandi masse di materiale refrattario (materiale con eccellenti proprietà di stoccaggio termico) che racchiudono una camera di combustione in cui viene bruciato il legno. Possono quindi essere coperti con ceramica, maiolica o pietra ollare. I fumi della combustione sono diretti in una lunga bobina che si snoda attraverso il refrattario prima di essere immessa nel camino. Durante questo processo danno quasi tutta la loro energia termica alla massa refrattaria, che la accumula. Il materiale refrattario rilascerà lentamente ma costantemente il calore all'ambiente, mantenendolo a una temperatura costante. 

Cucina economica. Sono stufe a legna fatte di ferro che hanno la camera di combustione rivestita di materiale refrattario (per aumentare la capacità di accumulo di calore), sono dotate di un piano cottura su cui è possibile cucinare il cibo. Alcuni modelli sono inoltre dotati di un forno e di un contenitore caldaia per l'acqua calda.

Riscaldatore a effetto a razzo o stufa rocket. Il suo principio di funzionamento è simile a quello dell'Hypaustum delle terme romane. In essa la combustione avviene in due fasi: primaria con formazione di carbone e gas di pirolisi, secondaria (combustione di gas di pirolisi) con formazione di vapore e anidride carbonica. Nella sua costruzione più semplice è realizzato con un tubo di metallo a forma di J aperto nella parte superiore e tutt'intorno isolato con cemento e sabbia a doppio grano. Il tutto è racchiuso in un barattolo rovesciato che non collega il tubo precedente. La camera di combustione nella sezione orizzontale della J e del camino, dove avviene anche la combustione dei gas di pirolisi, è la grande sezione verticale della J.

Stufa a rocket ad accumulo. È una stufa s razzo che incorpora una massa refrattaria, la quale, immagazzina il calore della combustione.

Inserto per camini. E 'una stufa a legna costituita da una scatola metallica che racchiude una camera di combustione chiusa ermeticamente con una porta tagliafuoco progettata per l'inserimento in un camino aperto in disuso per sfruttare il camino.

Quali sono i vantaggi dell'uso di una stufa a legna?

  • Hanno un basso costo di gestione. Il legno, a parità di potenza termica, è il carburante che ha il prezzo più basso.
  • Sono ecologiche. I modelli più avanzati non inquinano. I sottoprodotti dei tipi a doppia combustione sono vapore acqueo e anidride carbonica. Inoltre, la CO2 prodotta è solo ciò che la pianta cui proviene la legna ha portato via dall'atmosfera durante la sua vita. Pertanto, non contribuiscono come i combustibili fossili all'effetto serra.
  • Il legno è una fonte di energia rinnovabile. Se gestito responsabilmente, si rinnova in tempi inferiori alla vita umana.

Svantaggi dell'utilizzo di una stufa a legna 

  • La stufa a legna è voluminosa  e necessita di depositi di stoccaggio ampi e asciutti e anche la movimentazione del legno richiede lavoro e non è un'operazione pulita.
  • La stufa a legna richiede una canna fumaria che deve essere periodicamente pulita e sottoposta a manutenzione da personale qualificato.

Quanto costa una stufa a legna?

I prezzi variano molto a seconda del tipo di stufa e vanno da poche centinaia di euro per i modelli più spartani (in acciaio) a diverse migliaia di euro (fino a 15/20000) per un bollitore in maiolica o pietra ollare.

Listino prezzi stufe a legna