Come costruire una stufa rocket stove

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Questo fine settimana appena trascorso avrei voluto finalmente esporre le mie ultime creazioni di cesteria al mercatino di Vinadio in Valle Stura ma, come spesso accade nella vita, i programmi sono dovuti cambiare all’ultimo momento. Proprio negli stessi giorni alla cascina Zumaglia -che è anche il luogo che ospita l’asilo di mio figlio Aimat- si sarebbe svolto un interessantissimo workshop di due giorni dedicato all’auto-costruzione di una Rocket Stove Mass Heater (una stufa a razzo). Si tratta di una stufa innovativa e ancora poco conosciuta in Europa, creata da un signore americano, Ianto Evans , negli anni ottanta.

La Rocket Stove nasce da un progetto di ricerca e di sviluppo di tecnologie “povere”, cioè semplici nell’assemblaggio e a basso costo, per migliorare le condizione di vita della gente nei paesi del cosiddetto terzo mondo (ma ovviamente possono far comodo a tutta l’umanità); in questo caso si è sviluppata una tecnologia ad alte prestazioni adatta per cucinare e per scaldarsi con legna, fornelli e stufe che seguono gli stessi principi di base: poco uso di legna, ottima efficenza energetica, bassissimi costi di produzione, tutto questo grazie all’utilizzo di materiali poveri e facilmente reperibili e alle conoscenze scientifiche di cui oggi disponiamo sul ciclo di combustione della legna.

Non me la sono sentita di rinunciare a questo progetto, avevo già addocchiato questo tipo di stufa girando su internet per reperire informazioni sul forno in terra cruda, nel lontano 2011, e già mi affascinava il fatto di potermi costruire una stufa da solo; così ho disdetto il mercatino di Vinadio (ringrazio gli organizzatori della loro disponibilità) e mi sono iscritto alla due giorni di cantiere.

Emanuele Amati, neolaureato in architettura con la passione per il fuoco, e  Francesco Trovò, ingegnere appassionato di Rocket Stove, sono stati i due giovanissimi maestri del corso. Insieme ci hanno fatto una panoramica sulla storia delle stufe e ci hanno spiegato i principi base che servono per progettarne e costruirne una. In particolare ci siamo occupati delle stufe ad accumulo, che sono progettate per avere una grande massa radiante: sono normalmente grosse e molto pesanti e una volta calde trattengono il calore e lo rilasciano a lungo nel tempo. Le stufe ad accumulo sono molto comuni nei paesi del nord Europa: Germania, Russia, Svezia ecc. e anche in alcune regioni del nord Italia dove da secoli scaldano le case con questo principio.

Dalle nostre parti era invece comune il poutagè in ghisa, un sistema davvero poco efficace per scaldare la casa: brucia tanta legna, inquina molto, scalda “male” e per poco tempo con l’unico vantaggio di poter essere usato come fornello.

La Rocket Stove Mass Heater è una speciale stufa ad accumulo concepita da Ianto Evans per ottimizzare l’efficenza energetica minimizzando al massimo il consumo di legna, l’emissione di inquinanti e i costi di costruzione. Non è detto che sia la stufa migliore, ad esempio è una stufa che quando è accesa necessita di una certa costanza nel caricarla di legna e renderla efficiente, una volta all’ora bisogna riempirla e non si può uscire e andarsene; ma dopo circa 4 ore che è accesa la si può lasciare consumare e per altre 10-12 ore continuerà a scaldare. In ogni caso a parità di prezzo è sicuramente la stufa più efficiente e la più facile da auto-costruire.

La Rocket Stove Mass Heater è composta da due blocchi principali:

-il corpo stufa: una specie di J composta da: camera per introdurre il materiale, camera di combustione, risalitore di calore (o primo camino), un bidone di metallo (la funzione di questo la approfondirò dopo) che incapsula al suo interno il primo camino. Questa è la parte di stufa che brucia tutti i composti della legna.

-la massa termica: il giro di fumi composto da tubi (o canali stagni di mattoni) affogati in una massa semi isolante che rilascerà pian piano il calore accumulato all’ambiente circostante; questo è il vero corpo riscaldante della stufa che può continuare a scaldare anche a distanza di 12 ore.

In pratica, la camera di combustione e la massa termica che normalmente sono messe insieme (basta pensare a qualsiasi stufa “normale” in cui il fuoco brucia nella massa termica, cioè quella massa che una volta calda rilascerà il calore) qui vengono invece separate; così facendo si cerca di far rendere al meglio i due blocchi: nel corpo stufa si cercherà di ottimizzare la pirolisi e la combustione della legna e dei suoi composti (insomma di bruciare tutto senza sprecare), mentre con un giro di fumi lungo, ricoperto da molta massa, si cercherà di rendere al massimo il calore prodotto dal primo blocco, molto del quale normalmente sfugge via nella canna fumaria.

Il bidone di metallo e il primo camino al suo interno sono un pezzo fondamentale della Rocket Stove Mass Heater. Il camino permette a tutti i gas contenuti nella legna di bruciare perché ottimizza le tre T della combustione: tempo, temperatura, turbolenza, ossia un lungo tragitto (tempo a disposizione) in cui i gas della legna possano raggiungere alte temperature, con l’apporto della giusta quantità di aria (turbolenza); mentre per il bidone la sua funzione è quella di reindirizzare i fumi verso il basso e spingerli come una pompa verso il basso nel giro di tubi, oltre che ovviamente fungere da corpo radiante e eventualmente da piano per cucinare. La scelta del bidone di metallo è dettata dalla facilità con cui si può recuperare in tutto il mondo e dal suo costo contenuto.

La documentazione disponibile su internet sul funzionamento di queste stufe e sui fornelli già abbonda, anche in italiano e in particolare vi segnalo http://fuocoperfetto.altervista.org/.

Qui di seguito vi propongo alcune foto tratte da internet per darvi un’idea; ecco una stufa e un fornello con relativi schemi di funzionamento:

Ma ora basta con la teoria e vediamo passo a passo l’ auto-costruzione della Rocket Stove di Cascina Zumaglia. Vi dico subito che purtroppo non c’è bastato il tempo per completare al meglio la stufa; come avrete visto il rivestimento è ancora da completare, un po’ come ho detto per il poco tempo e un po’ perché bisogna comunque aspettare che asciughi il primo strato per poter proseguire. In ogni caso a mancare è soltanto la parte estetica; la stufa in realtà è finita e funzionante ed è stata testata a fine corso.

La sala della cascina nella quale abbiamo costruito la stufa è una ex stalla che diventerà in futuro una piccola sala polivalente; essendo uno spazio comunque grande (circa 60-70 mt.) abbiamo realizzato una stufa da circa 13Kw di potenza (stando, almeno, a quanto mi hanno detto i più esperti). Visto che il pavimento verrà rialzato e coibentato in un secondo momento, i nostri bravi “maestri” avevano già preparato un piano rialzato fatto di blocchetti di cemento che abbiamo in seguito riempito di ghiaia. La stufa verrà allo stesso livello del pavimento. La cosa importante è che la Roket Stove abbia un solido piano d’appoggio.

I materiali che abbiamo usato sono:

-mattoni refrattari (una cinquantina bastano)

-10 mt di tubi da 20 cm di diametro in acciaio (da stufa), comprese 4 curve a 90°

-un bidone di metallo (quelli che trovi dai meccanici) pulito dentro e fuori.

-ghiaia

-sabbia fine

-terra di campo

-argilla bagnata

-paglia

-lana di roccia (per isolare il corpo stufa)

– un paio di metri di rete di ferro (per tenere fermo l’isolante e poterlo intonacare con la terra) e del fil di ferro

-pietre a volontà

Per le lavorazioni servono soltanto un po’ di attrezzi da muratore (pala, carriola, secchi, cazzuola ecc.), tanta mano d’opera e possibilmente una betoniera perché servirà tanto impasto di terra.

Per ripulire il bidone dall’eventuale vernice (sono tipicamente colorati di blu) è sufficiente accendervi un fuoco dentro; la vernice, che non è elastica come il ferro, salterà via quando il metallo si dilaterà per il calore. Per attutire la dispersione di sostanze tossiche in questo processo è consigliabile, prima di accendere il fuoco,  ricoprire il fusto con fogli di giornale imbevuti nell’argilla liquida che tratterrà almeno parte della vernice e dei gas tossici.  Il bidone di metallo andrà poi oliato con con olio di semi per evitare che arrugginisca e questo strato di grasso andrebbe rinnovato poi ad ogni fine stagione.

Per prima cosa abbiamo posizionato provvisoriamente i nostri 10 mt di tubi di scarico per centrare meglio la stufa; i tubi devono avere un po’ di pendenza in tutto il tragitto, ma in particolare bisogna concentrarla nella doppia curva ad U. La dimensione dei tubi di scarico dipende da almeno due fattori: potenza della stufa che si vuole ottenere e altezza della canna fumaria che si ha a disposizione. Tubi grossi e canne fumarie alte portano entrambi molta aria e aumentano il tiraggio; tuttavia, troppa aria porta anche via anche il calore, perché non tutti i gas hanno il tempo di bruciare. Generalizzando, con una canna da 20 cm di diametro si avranno circa 10 m di giro di fumi, cioè prima di entrare nel camino; con un tubo da 15 non più di 8.

Dopo di che abbiamo finalmente iniziato la nostra opera.

Il primo ad essere costruito è stato il blocco stufa interamente composto di mattoni refrattari.

Grazie allo schema che Francesco ci ha suggerito, e che si è portato dietro da Seattle dove ha seguito alcune esperienze di auto-costruzione delle Rocket Stove, abbiamo dovuto tagliare solamente 2 mattoni a 17,5 cm per poter murare tutto il blocco “J” mantenendo un’apertura di circa 20 x 18 cm (circa la stessa area del tubo di scarico da 20) e sfalsando i mattoni ad ogni nuovo piano, in modo che le giunture del piano inferiore fossero coperte da quello superiore (come normalmente si opera in muratura). Ecco qui lo schema dei mattoni con una visione laterale di insieme, sul fondo, e i diversi piani.

Come malta abbiamo usato una semplice soluzione di acqua e argilla, molto liquida; si bagna il mattone nell’acqua per pulirlo, si ripassa nel secchio con l’argilla liquida e si piazza con precisione, incollandolo a quello precedente; l’importante e rendere l’interno della muratura il più liscio possibile, evitando gli scalini e lasciando le giunte tra i mattoni a fuga quasi zero (la fuga è lo spazio che separa i mattoni e in cui c’è il collante, il cemento o in questo caso l’argilla liquida). La parte liscia del mattone va sempre all’interno.

La camera in cui si introduce la legna è alta circa un terzo del camino che segue, mentre la camera di combustione, che è lo spazio orizzontale che collega i due fori, va lasciata più corta possibile (e anche un poco più stretta, perché aiuta a spingere il fuoco all’insù), giusto da lasciare spazio al bidone che verrà piazzato tra i due camini.

Con questo semplice sistema abbiamo in poco tempo completato la J, cioè camera di rifornimento, camera di combustione e primo camino.

Tutte le piccole fessure sono state sigillate con argilla liquida, all’interno della stufa, e con una malta di argilla e sabbia nelle giunture esterne dei mattoni.

Il collante tra i mattoni è asciugato molto in fretta e ci ha permesso di proseguire subito con il prossimo passo: la coibentazione del blocco stufa. Questa J deve infatti conservare il più possibile il calore al suo interno per funzionare al meglio e bruciare ad alte temperature i gas contenuti nella legna. Abbiamo usato la lana di roccia, tenuta ferma da un giro di rete metallica fine e da un paio di legature di fil di ferro.

Su suggerimento dei partecipanti abbiamo poi ricoperto il tutto con un intonaco di sabbia e argilla per rendere le pareti più compatte e lisce.

A questo punto abbiamo aggiunto il bidone di ferro sul camino della J, sostenendolo con alcuni mattoni forati sui tre lati in cui mancava un appoggio e fissandolo alla struttura con la scagliola che è un tipo di gesso fine che si trova in commercio; è consigliabile utilizzare il gesso per fissare il bidone perché è più elastico della terra e, a causa della dilatazione del metallo caldo, tenderà a creparsi di meno rispetto ad altri materiali. Tra il camino e il bidone deve esserci abbastanza spazio per far passare i fumi da tutti i lati e dalla sommità; tra il camino e il coperchio del fusto devono esserci almeno 5 cm di vuoto in modo che i fumi possano passare e siano quindi costretti a scendere verso il basso, dove verranno convogliati nei tubi di scarico.

Prima che i fumi arrivino ai tubi va però posizionato un vano scarichi, per il controllo e la pulizia; un’accortezza utile per facilitare la manutenzione della stufa che verrà effettuata da questo vano togliendo il coperchio al bidone metallico (al quale va tolta l’eventuale guarnizione). Alla base del fusto viene quindi lasciato un canale aperto per il passaggio dei fumi e prima che inizi il tubo di acciaio si mura una bocchetta d’ispezione da 20 cm di diametro. La scatola può essere fatta di lamiera murata o di mattoni, l’importante è che sia stagna. Nel nostro caso è stata fatta con alcune pietre squadrate, un po’ di malta d’argilla e un po’ di scagliola.

Come vedete nelle foto, nel frattempo alcuni di noi hanno pensato a sigillare le giunte dei tubi e a riempire il giro di fumi con tante pietre e un impasto di terra, argilla, poca paglia e tanta ghiaia; sopra questi tubi caldi verrà creata una seduta con altra terra, una sorta di divano che è anche la massa termica della stufa, una massa di diversi quintali di peso.

Giusto il tempo di far asciugare un poco la scagliola in modo che tutto il giro dei fumi fosse stagno e abbiamo “arditamente” acceso il fuoco, incuranti del fatto che l’impasto ancora “trempo” di acqua avrebbe reso difficile a qualsiasi fuoco bruciare come si deve; e invece nel giro di pochi minuti il fuoco era acceso e il tipico rumore della Rocket Stove (un rumore simile ad un razzo appunto) riecheggiava nell’aria.

Eccola qua la nostra Rocket Stove Mass Heater

È stata una splendida esperienza e ringrazio tutti gli organizzatori (Gianfranco, Giulia, Emanuele, Francesco) e gli amici che hanno sudato insieme a me per imparare qualcosa di nuovo e di utile.