Sisteme de încălzire autonome: explorarea surselor de

Subiectul acestui articol este sistemele de încălzire autonome. Vom încerca să aflăm ce sunt și ce poate fi folosit ca sursă de energie termică pentru ei. În plus, vom efectua o analiză comparativă a rentabilității și a ușurinței utilizării anumitor soluții.

clasificare

În primul rând, pe ce motive se poate clasifica încălzirea independentă.

Potrivit sursei de energie termică.

Iată o listă de soluții posibile:

• Gaz (gaz principal și lichefiat - în suporturi de gaz și cilindri).
• Cărbune.
• Lemn de foc.
• Peleți (deșeuri de lemn granulat).
• Combustibil diesel.
• Electricitate.

Conform metodei de transfer de căldură de la boiler la spațiile periferice.

Sunt doar doi.

1. Încălzirea apei este cea mai populară datorită capacității mari de încălzire a apei.

Notă: împreună cu apa pot fi utilizate și lichide de răcire cu o temperatură de cristalizare mai scăzută, permițându-vă să nu vă fie frică de dezghețare atunci când opriți încălzirea și circulația. În vrac este un amestec de apă cu etilenă și propilen glicol.

1. Încălzirea aerului este adesea combinată cu ventilația.. Încălzirea camerei este utilizată pentru încălzirea aerului.

economie

Să comparăm costurile pe care fiecare dintre aceste surse de căldură le promite proprietarului.

Nuance: în anumite regiuni ale țării, prețurile specifice pot varia. Cu toate acestea, raportul lor va continua.

Caz special

Studiul costurilor de operare ne-a adus o descoperire neașteptată: în secolul 21, lemnele de foc sunt în continuare cea mai ieftină sursă de căldură în absența gazului principal. Nu numai că: pentru locuitorii din zonele rurale, costul acestora poate fi redus la zero - alegerea unui lemn mort și tăierea copacilor în zonă înseamnă acoperirea nevoii de combustibil. Dar cea mai aparent progresivă sursă de căldură - electricitate - se afla în partea de jos a listei.

Cu toate acestea, această aliniere va fi valabilă numai pentru dispozitivele de încălzire directă, care convertesc kilowați de energie electrică în kilowați de putere termică. Pentru o pompă de căldură, imaginea este fundamental diferită: dispozitivul permite o încălzire de 2 până la 5 kilowați-oră pentru fiecare kilowatt-oră de energie electrică consumată.

Din cauza a ce?

Secretul este simplu: energia este cheltuită nu pe generarea căldurii, ci pe mutarea acesteia dintr-o sursă de potențial scăzut într-o sursă de potențial ridicat. Pur și simplu, dispozitivul pompei de căldură vă permite să răciți chiar mai mult mediul rece și încălziți casa cu căldura rezultată.

Cum se realizează acest efect?

• Agentul frigorific volatil este comprimat de compresor și intră în faza lichidă cu o cantitate mare de căldură.
• Această căldură este dată schimbătorului de căldură și este utilizată pentru încălzirea camerei.
• După schimbătorul de căldură, lichidul de răcire care a pierdut căldura trece prin supapa de expansiune și se transformă într-o stare gazoasă, răcită brusc în timpul dilatării.
• Apoi se duce la cel de-al doilea schimbător de căldură. Deoarece este răcit la o temperatură mai mică decât cea a mediului în timpul trecerii agentului frigorific, se produce un flux constant de căldură: agentul frigorific se încălzește și, atunci când este încălzit, revine la compresor pentru un ciclu repetat.

Pompele de căldură cu cel mai mare COP (coeficient de performanță, parametru care indică raportul dintre căldura și puterea electrică a pompei în modul de încălzire) reduc costul pe kilowatt-ora de căldură la 3,6 / 5 = 0,72 ruble, ceea ce practic egalează rentabilitatea cu gaz echipamente și lasă mult în urma soluțiilor concurente.

Apropo: pentru majoritatea pompelor de căldură, media COP în timpul sezonului este mai realistă, egală cu 3 - 3.5.

Ușor de utilizat

În ceea ce privește economia, lista de calități importante pentru consumator nu se încheie. Cel puțin încă un parametru nu este mai puțin important - utilitate.

Și din acest punct de vedere, se construiește o tabelă complet diferită de grade.

1. Toate echipamentele electrice (atât încălzitoare directe și pompe de căldură) sunt complet autonome și nu necesită îngrijire sau întreținere. Din motive evidente, eliminarea produselor de ardere este, de asemenea, inutilă.

1. Cazanele de încălzire a gazelor și solară sunt, de asemenea, capabile să funcționeze autonom pe termen lung. Cu toate acestea, din punctul de vedere al ușurinței de utilizare, acestea sunt oarecum inferioare aparatelor electrice: toate necesită îndepărtarea produselor de ardere; pentru un solar, se adaugă necesitatea de a-și pregăti o capacitate de câteva cuburi și de a tolera zgomotul arzătorului, care este puțin inferior huruiei avionului în timpul decolării.

Utilizarea gazului îmbuteliat necesită o atenție suplimentară: balonul va trebui să fie schimbat de la o dată pe zi la câteva ori pe săptămână.

1. Durata de viață a bateriei unui cazan pe peleți poate ajunge la o săptămână datorită furnizării automate de combustibil de la buncăr. Cu toate acestea, la fel ca toate dispozitivele cu combustibil solid, este nevoie de curățarea periodică a vasului de cenușă.

1. În cele din urmă, boilerele și sobele de lemn și cărbune necesită o atenție constantă: trebuie să fie concediate de mai multe ori pe zi.

Încălzirea apei

Să aruncăm o privire mai atentă asupra surselor de căldură care pot utiliza sistemele de încălzire autonome.

Cazane pe gaz și solară

Dispozitivul lor este destul de ușor de înțeles: un arzător de gaz încălzește schimbătorul de căldură și transferă căldură către agentul de răcire care circulă prin el.

Ce altceva este util pentru un potențial cumpărător să știe despre echipamentul cu gaz?

• Dispozitivele non-volatile sunt echipate cu aprindere piezoelectrică și sunt utilizate pentru a aprinde arzătorul principal atunci când temperatura agentului de răcire scade așa-numitul pilot. Cazanele cu aprindere electrică nu o au și, din acest motiv, asigură economii de gaze de aproximativ 20%.

Rețineți: aprinderea electrică nu se potrivește bine cu instabilitatea alimentării cu energie electrică în zonele rurale. În parte, cu toate acestea, problema este rezolvată prin instalarea de surse de alimentare neîntreruptibile care pot susține cazanul timp de 4-6 ore.

• Un arzător atmosferic atrage aerul interior și îndepărtează produsele de ardere de la canalul de ventilație sau de la coșul de fum. Un arzător închis înseamnă preluarea aerului de pe stradă și descărcarea produselor de combustie de-a lungul aceleiași țevi coaxiale (cu pereți dubli).

• Boilerele de condensare oferă economii de gaze de 9-11% comparativ cu cele clasice. Ele nu numai că îndepărtează căldura de la produsele de ardere, ci și le condensează pe un schimbător suplimentar de căldură. Apropo, temperatura de retur la 30 ° C, caracteristică sistemelor de încălzire prin pardoseală, este optimă pentru acestea; într-un cazan convențional, provoacă formarea condensului pe schimbătorul de căldură care nu este adaptat pentru aceasta și eșecul său timpuriu.
• Cazanele pe gaz sunt adesea unificate cu energia solară. Există multe modele care vă permit să schimbați tipul de combustibil prin înlocuirea arzătorului.

Cazane cu combustibil solid

Dispozitivul clasic de acest tip este alcătuit dintr-un incendiu cu un schimbător de căldură în jachetă, duze de intrare și ieșire, o tavă de cenușă cu suflanta și un sistem de automatizare necomplicat. Când răcirea se supraîncălzește, cel mai simplu termostat mecanic acoperă suflanta, limitând accesul la aer și reducând puterea termică a dispozitivului.

Această schemă este simplă, în mod excepțional tolerantă la erori, dar are câteva defecte grave:

1. Încărcarea focarului este necesară la fiecare 2-4 ore.
2. Restrângerea fluxului de aer duce la o scădere catastrofică a eficienței datorită faptului că produsele de ardere incompletă se evaporă prin coș. Cu un acces limitat la oxigen, lemnul de foc și cărbunele formează monoxid de carbon (apropo, toxic) și hidrocarburi volatile.

În încercarea de a rezolva aceste probleme, au fost create câteva modele foarte curioase.

Generator de gaze

Cazanul generator de gaz (piroliza) sparge procesul de ardere a combustibilului în două etape.

1. Se mișcă cu un flux limitat de aer, ardând până la starea de cenușă și producând gaz de piroliză - hidrocarburile foarte volatile.
2. Apoi, gazul de piroliză intră în camera de ardere aflată sub cuptorul principal, unde primește o nouă porțiune de aer prin injectoare. La temperaturi ridicate, aceasta conduce la aprinderea instantanee a amestecului de gaz-aer.

Care este rezultatul?

• Controlul flexibil al puterii fără pierderea eficienței.
• Lungimea (până la 12 ore) arzând pe un filet de combustibil.

Arsură de top

Chiar mai curios este modificarea generatorului de gaz - cuptorul de ardere superior. Principiul muncii sale se reduce la transferul lemnului sau cărbunelui afumat de jos în suprafața superioară a marcajului.

Cum funcționează?

1. O conductă de aer mobilă este coborâtă în incinta încărcată și trasă de sus, terminând cu un distribuitor masiv de disc-aer.
2. Intrarea de aer este asigurată pe întreaga suprafață a stratului de combustibil. Se dozează supapă reglabilă manual sau automat.
3. Camera de deasupra discului distribuitor de aer este utilizată pentru a arderea produselor de combustie incompletă. În acest caz, fluxul de aer ascendent poartă complet cenușă, care poate împiedica degradarea.

Durata maximă de viață a bateriei indicată de cazanul superior de la compania lituaniană Stropuva este de 31 de ore.

Cazane electrice

Aparate de încălzire directă sunt, de asemenea, împărțite în mai multe categorii. Tenovye se utilizează pentru încălzirea încălzitoarelor tubulare plasate într-un rezervor de curgere. Puterea este reglată în pași. Designul este suficient de tolerant la greșeli, ieftin și nu are defecte grave, cu excepția eficienței reduse caracteristică tuturor dispozitivelor pentru încălzire directă.

Terminalele de electrozi utilizează curent alternativ care trece direct prin apă. Principalul lor avantaj este compactitatea. Dezavantaje - dizolvarea graduală a electrozilor și capacitatea de a lucra numai în apă cu o anumită compoziție de sare minerală.

Un cazan de inducție este un miez feromagnetic și o bobină este plasată într-un tub dielectric care excită curenții turbionari care încălzesc metalul în el. Principalul avantaj al cazanului de inducție îl reprezintă rezistența fenomenală și durata de viață nelimitată: pur și simplu nu există părți care se poartă în timp.

Important: orice afirmație potrivit căreia un cazan electric este mai economic decât soluțiile concurente este prima minciună. Orice încălzire directă a dispozitivului se transformă în căldură 100% din energia electrică consumată. Chiar dacă, datorită caracteristicilor de proiectare, energia termică nu este complet transferată la lichidul de răcire, dar parțial dispersată în aer, încă vă încălzește casa.

Pompe de căldură

Acestea pot utiliza mai multe tipuri de surse de căldură cu grad scăzut.

geotermal

Schimbătoarele de căldură sunt amplasate sub nivelul de congelare și iau energia termică de la sol. Principala problemă cu aceste pompe este instalarea costisitoare.

Există două opțiuni posibile.

1. Sondele coboară în puțuri verticale de 30 până la 100 de metri adâncime.

1. Colectorul este așezat orizontal.

A doua opțiune este atrăgătoare deoarece șanțul sub colectorul orizontal poate fi săpat cu propriile mâini, ceea ce reduce semnificativ costurile de instalare. Cu toate acestea, suprafața sub canalizare ar trebui să fie de aproximativ trei ori mai mare decât cea încălzită; cu toate acestea, nu poate fi folosit pentru plantare - plantele nu vor tolera regimul de temperatură al colectorului.

apă

Acestea pot fi implementate în două moduri:

1. Colectorul este plasat pe fundul rezervorului fără gheață.

1. Două godeuri sunt utilizate pentru schimbul de căldură - debitul și drenajul. Căldura care a fost emisă este drenată înapoi în acvifer.

aer

Ele pot fi ideale pentru climatul cald. Costul scăzut al soluției, instalarea ieftină și ușoară, le face o sursă foarte atractivă de căldură în absența gazului principal.

Merită însă să luăm în considerare câteva subtilități.

• Chiar și cele mai bune dispozitive de acest tip își păstrează performanțele la temperaturi de aer exterior până la -25 ° C.
• Pe măsură ce temperatura scade, valoarea COP a instrumentului scade. Dacă la +10 este egal cu cinci, atunci la -25є va scădea la două.

Un punct important care este relevant pentru toate tipurile de pompe de căldură: cu cât temperatura lichidului de răcire este mai mică, cu atât este mai mică delta dintre acesta și mediul înconjurător, ceea ce înseamnă că este mai mare COP-ul dispozitivului. De aceea, în cazul pompelor de căldură de toate tipurile, se folosesc radiatoare cu un număr mare de secțiuni, iar temperatura lichidului de răcire nu crește peste + 45˚C.

Încălzire prin aer

Gazele, cazanele cu combustibil solid și cu combustibil solid încălzesc complet caracteristicile omologilor lor, proiectate să încălzească apa. Separat, este necesar să se aloce doar câteva modele.

Buleryan

Sub această denumire, luată de la unul dintre primii producători, se ascunde generatorul de gaze cu convecție. Caracteristica principală a acestuia este că firebox-ul este înconjurat de țevi deschise de fund și de oțel de top cu diametru mare, în care curenții de convecție stabili apar în timpul încălzirii. Curbilinitatea țevilor contribuie la amestecarea eficientă a aerului în încăpere.

Notă: aerul încălzit poate fi diluat cu un sistem de conducte. Ventilatoarele convenționale pot fi utilizate pentru al forța.

Instalație de aer condiționat

Orice aparat de aer condiționat este un caz special al unei pompe de căldură aer-aer. Invertorul diferă prin faptul că utilizează conversia AC-DC, ceea ce permite ca puterea compresorului să fie controlată flexibil. Când aerul este încălzit la temperatura dorită, compresorul nu se oprește, ci reduce viteza.

Un efect secundar al faptului că compresorul este în permanență în funcțiune este capacitatea invertorului de a-și îndeplini funcțiile la temperaturi scăzute (până la -25 ° C). De fapt, multe modele sunt poziționate de producători ca pompe de căldură de uz casnic.

Încălzirea prin invertoare este, fără îndoială, cea mai bună soluție în regiunile în care temperaturile de iarnă nu scad sub -10 - -20 grade. Astfel că instrucțiunile pentru alegerea unei scheme de încălzire nu sunt nefondate, autorul va împărtăși propria sa experiență de a folosi un aparat de aer condiționat invertor pentru încălzirea podelei de la mansardă în iarna trecută.

concluzie

Sperăm că revizuirea noastră miniaturală va ajuta cititorul să aleagă soluția optimă pentru condițiile sale. Informații suplimentare despre ceea ce poate fi un sistem autonom de încălzire vor oferi un videoclip atașat. Mult noroc!