Аўтаномныя сістэмы ацяплення: даследуем крыніцы цяпла

Тэма гэтага артыкула - сістэмы аўтаномнага ацяплення. Мы пастараемся высветліць, якімі яны бываюць і што можа выкарыстоўвацца ў якасці крыніцы цеплавой энергіі для іх. Акрамя таго, нам трэба будзе правесці параўнальны аналіз эканамічнасці і выгоды выкарыстання тых ці іншых рашэнняў.

класіфікацыя

Пачнем з таго, па якіх прыкметах можна класіфікаваць аўтаномнае ацяпленне.

Па крыніцы цеплавой энергіі.

Вось спіс магчымых рашэнняў:

• Газ (магістральны і звадкаваны - у газгольдэраў і балонах).
• Вугаль.
• Дровы.
• Пялеты (грануляваныя адходы дрэваапрацоўкі).
• Дызпаліва.
• Электраэнергія.

Па спосабе пераносу цяпла ад катла да перыферыйных памяшканням.

Іх усяго два.

1. Вадзяны апал найбольш папулярна з-за высокай цеплаёмістасці вады.

Заўважце: разам з вадой могуць выкарыстоўвацца цепланосбіты з больш нізкай тэмпературай крышталізацыі, якія дазваляюць не баяцца размарозкі пры прыпынку нагрэву і цыркуляцыі. У асноўнай масе гэта сумесі вады з этилен- і пропіленгліколь.

1. Паветраны апал часта сумяшчаецца з вентыляцыяй. Для абагрэву памяшкання выкарыстоўваецца струмень паветра.

эканамічнасць

Давайце параўнаем выдаткі, якія абяцае ўладальніку кожны з пералічаных крыніц цяпла.

Нюанс: у асобных рэгіёнах краіны канкрэтныя цэны могуць адрознівацца. Зрэшты, іх суадносіны захаваецца.

асаблівы выпадак

Даследаванне эксплуатацыйных выдаткаў прынесла нам нечаканае адкрыццё: у 21 стагоддзі дровы па-ранейшаму застаюцца самым танным крыніцай цяпла ў адсутнасць магістральнага газу. Мала таго: для жыхароў сельскай мясцовасці выдаткі на іх могуць і зусім звесці да нуля - збор ламачча і абразанне дрэў на ўчастку спосабы пакрыць патрэба ў паліве. А вось самы, здавалася б, прагрэсіўны крыніца цяпла - электраэнергія - апынуўся ўнізе спісу.

Аднак гэты расклад будзе правільным для прыбораў прамога нагрэву, пераўтваральных кілават электрычнай магутнасці ў кілават магутнасці цеплавой. Для цеплавога помпы карціна прынцыпова іншая: яго прылада дазваляе на кожны выдаткаваны кілават-гадзіну электраэнергіі атрымаць ад 2 да 5 кілават-гадзін цяпла.

За кошт чаго?

Сакрэт просты: энергія траціцца не на выпрацоўку цяпла, а на яго перасоўванне ад нізкапатэнцыяльных крыніцы да высокопотенциальному. Прасцей кажучы, прылада цеплавога помпы дазваляе астудзіць і без таго халоднае сераду яшчэ мацней і нагрэць атрыманых цяплом дом.

Як дасягаецца гэты эфект?

• Лятучы хладагент сціскаецца кампрэсарам і пераходзіць у вадкую фазу з вылучэннем вялікай колькасці цяпла.
• Гэта цяпло аддаецца цеплаабменніку і выкарыстоўваецца для нагрэву памяшкання.
• Пасля цеплаабменніка які аддаў цяпло хладагент праходзіць пашыральны клапан і пераходзіць у газападобнае стан, рэзка астуджаючыся пры пашырэнні.
• Затым ён накіроўваецца ў другой цеплаабменнік. Паколькі той пры праходжанні холадагенту астуджаецца да тэмпературы, куды больш нізкай, чым у навакольнага асяроддзя, узнікае пастаянны цеплавой паток: хладагент награваецца і, нагрэлі, вяртаецца да кампрэсара на паўторны цыкл.

Цеплавыя помпы з найбольш высокім COP (coefficient of performance, параметр, якім пазначаецца стаўленне цеплавой і электрычнай магутнасці помпы ў рэжыме нагрэву) памяншаюць кошт кілават-гадзіны цяпла да 3,6 / 5 = 0,72 рубля, што практычна ўраўноўвае іх эканамічнасць з газавым абсталяваннем і пакідае далёка ззаду канкуруючыя рашэнні.

Зрэшты: для большасці цеплавых помпаў больш рэальны сярэдні на працягу сезона COP, роўны 3 - 3,5.

зручнасць выкарыстання

На эканамічнасці спіс важных для спажыўца якасцяў не сканчаецца. Як мінімум не менш важны яшчэ адзін параметр - зручнасць выкарыстання.

А з гэтага пункту гледжання выбудоўваецца зусім іншая табель аб рангах.

1. Усе электраабсталяванне (як прыборы прамога нагрэву, так і цеплавыя помпы) цалкам аўтаномныя і не патрабуюць сыходу ці абслугоўвання. Адвод прадуктаў згарання ім па відавочным прычынах таксама ні да чаго.

1. Газавыя і салярныя катлы ацяплення таксама здольныя на працяглую аўтаномную працу. Аднак па зручнасці эксплуатацыі яны некалькі саступаюць электрапрыбораў: усім ім патрабуецца адвод прадуктаў згарання; для салярыя дадаецца неабходнасць абсталяваць для яе ёмістасць аб'ёмам у некалькі кубоў і трываць шум гарэлкі, мала які саступае раву самалёта на ўзлёце.

Выкарыстанне балоннага газу патрабуе дадатковай увагі: балон давядзецца мяняць ад разу ў суткі да пары раз на тыдзень.

1. Тэрмін аўтаномнай працы пелетных катла можа дасягаць тыдні за кошт аўтаматызаванай падачы паліва з бункера. Зрэшты, як і ўсім цвёрдапаліўным прыладам, яму патрэбна перыядычная чыстка зольніка.

1. Нарэшце, дроўныя і вугальныя катлы і печы патрабуюць пастаяннай увагі: іх прыходзіцца растопліваць некалькі разоў у суткі.

вадзяны апал

Давайце бліжэй пазнаёмімся з тым, якія крыніцы цяпла могуць выкарыстоўваць аўтаномныя ацяпляльныя сістэмы.

Газавыя і соляровым катлы

Іх прылада цалкам зразумела: газавая гарэлка грэе цеплаабменнік і перадае цяпло цыркулююць праз яго цепланосбіта.

Што яшчэ патэнцыйнаму пакупніку карысна ведаць пра газавы абсталяванні?

• Энерганезалежнай прылады абсталёўваюцца пьезорозжигом і выкарыстоўваюць для ўзгарання асноўнай гарэлкі пры падзенні тэмпературы цепланосбіта так званую пілотную. Катлы з электророзжигом яе не маюць і за кошт гэтага забяспечваюць прыкладна 20-працэнтную эканомію газу.

Звярніце ўвагу: электророзжиг дрэнна спалучаецца з нестабільнасцю падачы электраэнергіі ў сельскай мясцовасці. Збольшага, зрэшты, праблема вырашаецца устаноўкай крыніц бесперабойнага харчавання, здольных падтрымліваць працу катла на працягу 4-6 гадзін.

• Атмасферная гарэлка адбірае паветра ў памяшканні і адводзіць прадукты згарання ў вентканал або комін. Закрытая гарэлка мае на ўвазе адбор паветра з вуліцы і адвод прадуктаў згарання па той жа кааксіяльнай (з падвойнымі сценкамі) трубе.

• Кандэнсацыйныя катлы забяспечваюць 9-11% эканоміі газу ў параўнанні з класічнымі. Яны не толькі адбіраюць цяпло у прадуктаў згарання, але і кандэнсуюць іх на дадатковым цеплаабменніку. Дарэчы, тэмпература обратку ў 30С, характэрная для сістэм цёплай падлогі, для іх аптымальная; у звычайным катле яна выклікае выпадзенне кандэнсату на непрыстасаваным для гэтага цеплаабменніку і яго датэрміновы выхад з ладу.
• Газавыя катлы часта уніфікуюцца з соляровым. Існуе шмат канструкцый, якія дазваляюць змяніць выгляд паліва просты заменай гарэлкі.

цвёрдапаліўныя катлы

Класічнае прылада гэтага тыпу складаецца з топкі з кашуляй-цеплаабменнікам, ўваходнага і выходнага патрубков, зольніка з паддувалам і няхітрай сістэмы аўтаматызацыі. Пры перагрэве цепланосбіта найпросты механічны тэрмастат затуляе паддувала, абмяжоўваючы доступ паветра і памяншаючы цеплавую магутнасць прыбора.

Такая схема простая, выключна ад збояў, але мае пару сур'ёзных недахопаў:

1. Загрузка топкі патрабуецца кожныя 2-4 гадзіны.
2. Абмежаванне прытоку паветра прыводзіць да катастрафічнага падзення ККД з-за таго, што праз комін знікаюць прадукты няпоўнага згарання. Пры абмежаваным доступе кіслароду дровы і вугаль ўтвараюць угарны газ (дарэчы, таксічны) і лятучыя вуглевадароды.

У спробах вырашыць гэтыя праблемы была створана пара вельмі цікаўных канструкцый.

газагенератар

Газогенераторные (пиролизный) кацёл разбівае працэс спальвання паліва на два этапы.

1. Яно тлее пры абмежаваным прытоку паветра, прагараць да стану попелу і вырабляючы пиролизный газ - тыя самыя лятучыя вуглевадароды.
2. Затым пиролизный газ паступае ў размешчаную пад асноўны топкай камеру дожигания, дзе праз інжэктары да яго паступае новая порцыя паветра. Пры высокіх тэмпературах гэта прыводзіць да імгненнага ўзгарання газапаветранай сумесі.

Што ў выніку?

• Гнуткая рэгуляванне магутнасці без страты ККД.
• Доўгі (да 12 гадзін) гарэнне на адной закладцы паліва.

верхняе гарэнне

Яшчэ больш цікаўная мадыфікацыя газагенератараў - печ верхняга гарэння. Прынцып яе працы зводзіцца да пераносу працэсу тлення дроў або вугалю з ніжняй на верхнюю паверхню закладкі.

Як гэта працуе?

1. У загружаную і распаленая зверху топку апускаецца рухомы паветравод, які сканчаецца масіўным дыскам - паветразмеркавальнікі.
2. Прыток паветра забяспечваецца па ўсёй паверхні пласта паліва. Ён дазуецца рэгуляваным ўручную або аўтаматычна клапанам.
3. Камера над дыскам-паветраразмеркавальнік выкарыстоўваецца для дожигания прадуктаў няпоўнага згарання. Пры гэтым ўзыходзячым струменем паветра цалкам выносіцца попел, здольная перашкодзіць тленьню.

Максімальная працягласць аўтаномнай працы, паказаная катлом верхняга гарэння ад літоўскай кампаніі Stropuva - 31 гадзіну.

электрокотлы

Прыборы прамога нагрэву таксама дзеляцца на некалькі катэгорый. Тэнов выкарыстоўваюць для нагрэву трубчастыя награвальны, змешчаныя ў праточны бак. Магутнасць рэгулюецца ступеніста. Канструкцыя досыць адмоваўстойлівасці, недарагая і не мае нейкіх сур'ёзных недахопаў, акрамя тыповай для ўсіх прыбораў прамога нагрэву нізкай эканамічнасці.

Электродные катлы выкарыстоўваюць праходжанне непасрэдна праз ваду пераменнага току. Іх галоўнае годнасць - кампактнасць. Недахопы - паступовае растварэнне электродаў і здольнасць працаваць толькі ў вадзе з пэўным мінеральна-солевым складам.

Індукцыйны кацёл уяўляе сабой змешчаны ў трубу з дыэлектрыка ферамагнітных стрыжань і абмотку, ўзбуджаюць у ім якія награваюць метал віхравыя токі. Галоўная вартасць індукцыйнага катла - яго фенаменальная адмоваўстойлівасць і неабмежаваны рэсурс працы: у ім проста-проста няма зношваюцца з часам дэталяў.

Важна: любыя заявы пра тое, што нейкі электрычны кацёл больш эканамічны, чым канкуруючыя рашэнні - першаступенную хлусня. Любы прыбор прамога нагрэву ператварае ў цяпло 100% выдаткаванай электраэнергіі. Нават калі цеплавая энергія ў сілу канструктыўных асаблівасцяў не цалкам перадаецца цепланосбіта, а часткова рассейваецца ў паветры - яна ўсё роўна грэе ваш дом.

цеплавыя помпы

Яны могуць выкарыстоўваць некалькі тыпаў крыніц нізкапатэнцыяльных цяпла.

геатэрмальныя

Цеплаабменнікі змяшчаюцца ніжэй узроўня прамярзання і адбіраюць цеплавую энергію ў грунту. Галоўная праблема гэтых помпаў - дарагі мантаж.

Магчымыя два яго варыянты.

1. Зонды апускаюцца ў вертыкальныя свідравіны глыбінёй 30 - 100 метраў.

1. Калектар ўкладваецца гарызантальна.

Другі варыянт прывабны тым, што траншэю пад гарызантальны калектар можна вырыць сваімі рукамі, што прыкметна скароціць выдаткі на мантаж. Аднак плошча зямлі пад калектар павінна прыкладна ўтрая перавышаць ацяпляецца; пры гэтым пад пасадкі яе выкарыстоўваць нельга - расліны не перанясуць тэмпературнага рэжыму калектара.

вадзяныя

Яны могуць быць рэалізаваны двума спосабамі:

1. Калектар змяшчаецца на дно незамярзальнага вадаёма.

1. Для цеплаабмену выкарыстоўваецца дзве свідравіны - дэбітных і дрэнажная. Аддалая цяпло вада зліваецца назад у ваданосны гарызонт.

паветраныя

Яны могуць стаць ідэальным варыянтам для цёплых кліматычных зон. Невысокі кошт рашэння, танны і просты мантаж робяць іх вельмі прывабным крыніцай цяпла ў адсутнасць магістральнага газу.

Варта, аднак, ўлічыць пару тонкасцяў.

• Нават лепшыя прылады гэтага тыпу захоўваюць працаздольнасць пры тэмпературах вулічнага паветра да -25С.
• З падзеннем тэмпературы падае COP прыбора. Калі пры +10 ён роўны пяці, то пры -25С знізіцца да двух.

Важны момант, актуальны для ўсіх тыпаў цеплавых помпаў: чым ніжэй тэмпература цепланосбіта, тым менш дэльта паміж ёй і навакольным асяроддзем, а значыць - тым вышэй COP прыбора. Менавіта таму з цеплавымі помпамі ўсіх відаў выкарыстоўваюцца радыятары з вялікім колькасць секцый, а тэмпература цепланосбіта не падымаецца вышэй + 45С.

паветраны апал

Газавыя, соляровым і цвёрдапаліўныя катлы паветранага ацяплення цалкам дублююць асаблівасці сваіх субратаў, прызначаных для нагрэву вады. Асобна варта вылучыць толькі пару канструкцый.

Булерьян

Пад гэтай назвай, узятым у аднаго з першых вытворцаў, хаваецца канвекцыйным печ-газагенератар. Яе галоўная асаблівасць - у тым, што топка акружаная адкрытымі знізу і зверху сталёвымі трубамі вялікага дыяметра, у якіх пры нагрэве ўзнікаюць ўстойлівыя канвекцыйныя патокі. Крывалінейных труб спрыяе эфектыўнаму мяшанню паветра ў памяшканні.

Заўважце: нагрэтае паветра можа быць разведзены сістэмай паветраводаў. Для яго прымусовай падачы могуць выкарыстоўвацца звычайныя канальныя вентылятары.

інвертар кандыцыянер

Любы кандыцыянер ўяўляе сабой прыватны выпадак цеплавога помпы, які працуе па схеме паветра-паветра. Менавіта інвертар адрозніваецца тым, што выкарыстоўвае пераўтварэнне пераменнага току ў пастаянны, што дазваляе гнутка кіраваць магутнасцю кампрэсара. Пры нагрэве паветра да патрэбнай тэмпературы кампрэсар не спыняецца, а зніжае абароты.

Пабочнае следства таго, што кампрэсар пастаянна ў працы - здольнасць інвертар выконваць свае функцыі пры нізкіх (аж да ўжо згаданых -25С) тэмпературах. Уласна, шматлікія мадэлі пазіцыянуюцца вытворцамі менавіта як бытавыя цеплавыя помпы.

Ацяпленне Інвертар - несумненна, лепшае рашэнне ў рэгіёнах, дзе зімовыя тэмпературы не апускаюцца ніжэй -10 - -20 градусаў. Каб інструкцыя па выбары схемы ацяплення не была галаслоўнай, аўтар падзеліцца ўласным вопытам выкарыстання інвертарнага кандыцыянера для абагрэву мансарды мінулай зімой.

заключэнне

Спадзяемся, што наш мініятурны агляд дапаможа чытачу выбраць аптымальнае для яго ўмоў рашэнне. Дадатковую інфармацыю аб тым, які можа быць аўтаномная сістэма ацяплення, прапануе прымацаванае відэа. Поспехаў!