Автономни отоплителни системи: изследвайте източниците на

Тема этой статьи - системы автономного отопления. Мы постараемся выяснить, какими они бывают и что может использоваться в качестве источника тепловой энергии для них. Кроме того, нам предстоит провести сравнительный анализ экономичности и удобства использования тех или иных решений.

Красива къща. И от това да се нагрява?

класификация

Нека да започнем с характеристиките на автономното отопление.

Според източника на топлинна енергия.

Ето списък на възможните решения:

  • Газ (магистральный и сжиженный - в газгольдерах и баллонах).
  • Въглища.
  • Дърва за огрев.
  • Пелети (обработка на гранулирани отпадъци).
  • Дизелово гориво.
  • Електричество.

Чрез пренос на топлина от котела към периферните помещения.

Има само двама от тях.

  1. Водното отопление е най-популярно поради високия топлинен капацитет на водата.

Забележка: заедно с водата могат да се използват охлаждащи течности с по-ниска температура на кристализация, което прави възможно да не се страхувате от размразяване, когато отоплението и циркулацията спират. В насипно състояние това са смеси от вода с етилен и пропиленгликол.

  1. Отоплението с въздух често се съчетава с вентилация, Въздушният поток се използва за отопление на стаята.
Отопление на въздуха.

икономика

Нека сравним разходите, които обещава собственикът на всеки изброен източник на топлина.

Източник на топлинна енергия Цената на киловатчаса топлина, рубли
Газ (основен) 0,щ
дърва за горене 1,1
въглища 1,ли
Дървесни пелети 1,ч
Газ (gazgolder) 1,8
Газ (цилиндри) 2,8
гориво ли,2
електрическа енергия з,ш
Газовият котел е лидер на икономиката.

Nuance: в някои региони на страната специфичните цени може да се различават. Съотношението им обаче ще продължи.

Специален случай

Исследование эксплуатационных расходов принесло нам неожиданное открытие: в 21 веке дрова по-прежнему остаются самым дешевым источником тепла в отсутствие магистрального газа. Мало того: для жителей сельской местности расходы на них могут и вовсе свестись к нулю - сбор валежника и обрезка деревьев на участке способы покрыть потребность в топливе. А вот самый, казалось бы, прогрессивный источник тепла - электроэнергия - оказался внизу списка.

Това подравняване обаче ще бъде вярно само за преките устройства за нагряване, които преобразуват киловата електрическа мощност в киловат топлоенергия. За термопомпата картината е фундаментално различна: устройството ви позволява да получите от 2 до 5 киловатчаса топлина за всеки изминат киловат час.

Поради какво?

Тайната е проста: енергията се изразходва не за генериране на топлина, а за нейното преместване от източник с нисък потенциал до източник на високо потенциал. Просто казано, термопомпеното устройство позволява още повече да се охлажда вече студената среда и да се загрява къщата с получената топлина.

Как се постига този ефект?

Схематична схема на термопомпата.
  • Летливият хладилен агент се компресира от компресора и преминава в течната фаза с отделянето на голямо количество топлина.
  • Тази топлина се дава на топлообменника и се използва за загряване на помещението.
  • След топлообменника топлоносителният охлаждащ агент преминава през разширителния вентил и преминава в газово състояние, като рязко охлажда по време на разширяването.
  • След това се изпраща до втория топлообменник. Тъй като охлаждащият агент охлажда до температура, по-ниска от температурата на околната среда, се получава постоянен топлинен поток: охладителят се нагрява и след загряване се връща в компресора за втори цикъл.

Топлинни помпи с наиболее высоким COP (coefficient of performance, параметр, которым обозначается отношение тепловой и электрической мощности насоса в режиме нагрева) уменьшают стоимость киловатт-часа тепла до з,ш/5=0,щ2 рубля, что практически уравнивает их экономичность с газовым оборудованием и оставляет далеко позади конкурирующие решения.

Впрочем: для большинства тепловых насосов более реален средний в течение сезона  COP, равный 3 - 3,5.

Лесна употреба

На экономичности список важных для потребителя качеств не заканчивается. Как минимум не менее важен еще один параметр - удобство использования.

И от тази гледна точка се изгражда друга маса от редици.

  1. Цялото електрическо оборудване (както с директни нагреватели, така и с термопомпи) е напълно автономно и не изисква грижи и поддръжка. Отстраняването на продуктите от изгарянето по очевидни причини също е от полза.
Електрическият котел изисква минимално внимание.
  1. Газовите и слънчеви отоплителни котли също са в състояние да осъществяват дългосрочна автономна работа. Въпреки това, за удобство при работа, те са малко по-ниски от електрическите уреди: всички те трябва да отстраняват горивните продукти; за солариум се добавя необходимостта да се оборудва с капацитет от няколко кубически метра и да се толерира шума на горелката, малко по-нисък от рева на самолета по време на излитане.

Използването на балон газ изисква допълнително внимание: балонът ще трябва да се променя от веднъж на ден до няколко пъти седмично.

  1. Животът на акумулатора на пелетния котел може да достигне една седмица благодарение на автоматичното подаване на гориво от бункера. Въпреки това, подобно на всички устройства с твърдо гориво, се нуждае от периодично почистване на пепелния съд.
Доставката на пелети от бункера осигурява относителна автономност.
  1. И накрая, дървените и въглищните котли и пещи изискват постоянно внимание: те трябва да се стопят няколко пъти на ден.

Отопление на водата

Нека да се запознаем по-отблизо кои източници на топлина могат да бъдат използвани от автономни отоплителни системи.

Газови и слънчеви котли

Тяхното устройство е разбираемо: газовата горелка загрява топлообменника и прехвърля топлината към топлоносителя, който циркулира през него.

Какво друго е полезно за потенциалния купувач да знае за газовото оборудване?

  • Енергийните устройства са оборудвани с пиезо-искра и се използват за запалване на основната горелка, когато температурата на охлаждащата течност падне, така наречената пилотна. Котлите с електрическо запалване не разполагат с тях и поради това осигуряват около 20% икономия на газ.

Забележка: Електрическото запалване не работи добре с нестабилността на електроснабдяването в селските райони. Отчасти обаче проблемът се решава чрез инсталиране на непрекъсваеми токозахранващи устройства, способни да поддържат работата на котела в рамките на 4-6 часа.

  • Атмосферната горелка взима въздух в помещението и отвежда продуктите от изгарянето във вентилационния канал или в комина. Затворената горелка означава извличане на въздух от улицата и отклоняване на продуктите от горенето по една и съща коаксиална (двустенна) тръба.
Коаксиален комин.
  • Кондензиращите котли осигуряват 9-11% от спестяванията на газ в сравнение с конвенционалните. Те не само отнемат топлината от продуктите на изгаряне, но и ги кондензират на допълнителен топлообменник. Между другото, температурата на връщането при 30 ° С, характерна за системите на топлата под, е оптимална за тях; в конвенционален котел причинява изпадане на кондензата върху топлообменника, който не е пригоден за тази цел, и преждевременната й повреда.
  • Газовите котли често се обединяват със слънчева енергия. Има много проекти, които ви позволяват да промените вида на горивото, като просто смените горелката.

Котли на твърдо гориво

Класическото устройство от този тип се състои от пещ с топлообменник, входна и изходяща тръба, пепел с пепелник и обикновена автоматизирана система. Когато охлаждащата течност прегрее, най-простият механичен термостат покрива пепелната вана, ограничавайки достъпа до въздуха и намалявайки топлинната мощност на устройството.

Снимката показва термостат, който регулира позицията на вентилатора.

Тази схема е проста, изключително устойчива на грешки, но има няколко сериозни недостатъка:

  1. Зареждането на пещта се изисква на всеки 2-4 часа.
  2. Ограничаването на въздушния поток води до катастрофално спадане на ефективността поради факта, че в комина изпаряват непълни продукти от изгарянето. С ограничен достъп до кислород, дървесината и въглищата образуват въглероден оксид (между другото, токсичен) и летливи въглеводороди.

В опита си да реши тези проблеми, бяха създадени няколко много интересни дизайна.

Gazogenerator

Gazogeneratorный (пиролизный) котел разбивает процесс сжигания топлива на два этапа.

  1. Оно тлеет при ограниченном притоке воздуха, прогорая до состояния золы и производя пиролизный газ - те самые летучие углеводороды.
  2. След това пиролизният газ навлиза в след-горивната камера, разположена под главната горивна камера, където нова част от въздуха тече през инжекторите към него. При високи температури това води до незабавно запалване на сместа газ-въздух.

Какъв е резултатът?

  • Гъвкаво регулиране на мощността без загуба на ефективност.
  • Дълги (до 12 часа) изгаряния на един разход на гориво.
Така че генераторът работи.

Най-горещото изгаряне

Еще более любопытна модификация газогенератора - печь верхнего горения. Принцип ее работы сводится к переносу процесса тления дров или угля с нижней на верхнюю поверхность закладки.

Как действа?

  1. В загруженную и разожженную сверху топку опускается подвижный воздуховод, заканчивающийся массивным диском - воздухораспределителем.
  2. На цялата повърхност на горивния слой се осигурява въздушен поток. Дозира се с ръчно или автоматично контролиран клапан.
  3. Камерата над диска за разпределение на въздуха се използва за последващо изгаряне на непълни горивни продукти. В същото време възходящият въздушен поток напълно отвежда пепелта, което може да предотврати разлагането.
Схема за горно горене.

Максимальная продолжительность автономной работы, показанная котлом верхнего горения от литовской компании Stropuva - 31 час.

Електрически котли

Директните нагреватели също попадат в няколко категории. TENovye се използва за нагряване на тръбни нагреватели, поставени в резервоар за поток. Захранването се регулира поетапно. Дизайнът е достатъчно устойчив на грешки, евтин и няма сериозни недостатъци, с изключение на типичните за всички устройства за директно нагряване с ниска ефективност.

Электродные котлы используют прохождение непосредственно через воду переменного тока. Их главное достоинство - компактность. Недостатки - постепенное растворение электродов и способность работать лишь в воде с определенным минерально-солевым составом.

Схема на работа на котел с електрод.

Индукционный котел представляет собой помещенный в трубу из диэлектрика ферромагнитный сердечник и обмотку, возбуждающие в нем нагревающие металл вихревые токи. Главное достоинство индукционного котла - его феноменальная отказоустойчивость и неограниченный ресурс работы: в нем просто-напросто нет изнашивающихся со временем  деталей.

Важно: любые заявления о том, что какой-то электрический котел более экономичен, чем конкурирующие решения - первостатейная ложь. Любой прибор прямого нагрева превращает в тепло 100% потраченной электроэнергии. Даже если тепловая энергия в силу конструктивных особенностей не полностью передается теплоносителю, а частично  рассеивается в воздухе - она все равно греет ваш дом.

Топлинни помпи

Те могат да използват няколко вида нискокачествени източници на топлина.

Геотермальные

Теплообменники помещаются ниже уровня промерзания и отбирают тепловую энергию у грунта. Главная проблема этих насосов - дорогостоящий монтаж.

Има два варианта.

  1. Зонды опускаются в вертикальные скважины глубиной 30 - 100 метров.
Вертикални топлообменници.
  1. Колекторът се полага хоризонтално.

Второй вариант привлекателен тем, что траншею под горизонтальный коллектор можно вырыть своими руками, что заметно сократит расходы на монтаж. Однако площадь земли под коллектор должна примерно втрое превышать отапливаемую; при этом под посадки ее использовать нельзя - растения не перенесут температурного режима коллектора.

вода

Те могат да бъдат изпълнени по два начина:

  1. Колекторът е поставен на дъното на безлезовото езерце.
Полагане на топлообменника на дъното на езерото.
  1. Для теплообмена используется две скважины - дебитная и дренажная. Отдавшая тепло вода сливается обратно в водоносный горизонт.

въздух

Те могат да бъдат идеална възможност за топли климатични зони. Нискоефективните решения, евтин и лесен монтаж ги правят много привлекателен източник на топлина при отсъствие на основен газ.

Трябва обаче да се вземат под внимание няколко тънкостите.

  • Дори най-добрите устройства от този тип остават оперативни при външни температури до -25 ° С.
  • При спадане на температурата COP на устройството пада. Ако при +10 тя е равна на пет, тогава при -25C тя ще намалее до две.

Важный момент, актуальный для всех типов тепловых насосов: чем ниже температура теплоносителя, тем меньше дельта между ней и окружающей средой, а значит - тем выше COP прибора. Именно поэтому с тепловыми насосами всех видов используются радиаторы с большим количество секций, а температура теплоносителя не поднимается выше +45С.

Външна термопомпа

Отопление на въздуха

Газовите, слънчеви и твърдогоривни котли за отопление на въздуха напълно дублират характеристиките на техните колеги, предназначени за отопление на водата. Отделно, струва си да се подчертаят само няколко дизайна.

Buleryan

Под этим названием, взятым у одного из первых производителей, скрывается конвекционная печь-газогенератор. Ее главная особенность - в том, что топка окружена открытыми снизу и сверху стальными трубами большого диаметра, в которых при нагреве возникают устойчивые конвекционные потоки. Криволинейность труб способствует эффективному перемешиванию воздуха в помещении.

Кухненската пещ.

Забележка: отопляемият въздух може да бъде разреден с канална система. За да го насилвате, могат да се използват конвенционални канални вентилатори.

Инверторен климатик

Любой кондиционер представляет собой частный случай теплового насоса, работающего по схеме "воздух-воздух". Именно инвертор отличается тем, что использует преобразование переменного тока в постоянный, что позволяет гибко управлять мощностью компрессора. При нагреве воздуха до нужной температуры компрессор не останавливается, а снижает обороты.

Побочное следствие того, что компрессор постоянно в работе - способность инвертора выполнять свои функции при низких (вплоть до уже упомянутых -25С) температурах. Собственно, многие модели позиционируются производителями именно как бытовые тепловые насосы.

Отопление инверторами - несомненно, лучшее решение в регионах, где зимние температуры не опускаются ниже -10 - -20 градусов. Чтобы инструкция по выбору схемы отопления не была голословной, автор поделится собственным опытом использования инверторного кондиционера для обогрева мансарды прошлой зимой.

параметър Значение
Модел на климатика Cooper&Hunter CH-S12FTXN
Цена с инсталация 27 000 рубли
Топлинна мощност в режим на отопление 4.12 KW
COP ч,2
Консумация на енергия в режим на отопление 0,22 - 1,55
Отопляема площ 60 m2
Поддържана температура + 22ะก
Средна температура за месеца + 2 ° С
По-нисък пик на температурата -21S
Реалната консумация на електроенергия от климатика на месец 400 КВт*ч
местоположение Севастопол, Крим
Северният сериен инвертор може да работи при температури до -25 ° С.

Заключение

Надяваме се, че нашият миниатюрен преглед ще помогне на читателя да избере оптималното решение за неговите условия. За повече информация за това, какво може да бъде дадена автономна отоплителна система, ще се предлага свързано видео. Успех!

Добавете коментар