Autonomni sustavi grijanja: istraživanje izvora topline

Tema ovog članka su autonomni sustavi grijanja. Pokušat ćemo saznati što su oni i što se može koristiti kao izvor toplinske energije za njih. Osim toga, moramo provesti usporednu analizu isplativosti i jednostavnosti korištenja određenih rješenja.

klasifikacija

Za početak, na kojem osnovu se može svrstati nezavisno grijanje.

Prema izvoru toplinske energije.

Evo popisa mogućih rješenja:

• Plin (glavni i ukapljeni plin - u plinskim držačima i cilindrima).
• Ugljen.
• Drva za potpalu.
• Peleti (granulirani drveni otpad).
• Dizelsko gorivo.
• Struja.

Prema načinu prijenosa topline od kotla do perifernog prostora.

Postoje samo dva od njih.

1. Grijanje vode je najpopularnije zbog visokog toplinskog kapaciteta vode.

Napomena: zajedno s vodom, mogu se koristiti rashladne tekućine s nižom temperaturom kristalizacije, što vam omogućuje da se ne bojte odmrzavanja pri zaustavljanju zagrijavanja i cirkulacije. U skupini je mješavina vode s etilenom i propilen glikolom.

1. Grijanje zraka često se kombinira s ventilacijom.. Zagrijavanje zraka se koristi za zagrijavanje prostorije.

ekonomija

Usporedimo troškove koje svaki od tih izvora topline obećava vlasniku.

Izvor topline	Cijena kilowat-satna toplina, rublje
Plin (glavni)	0,7
drvo za ogrjev	1.1
ugljen	1.3
peleti	1.4
Plin (spremnik za gorivo)	1.8
Plin (cilindri)	2.8
Dizelsko gorivo	3.2
električna energija	3.6

Nuance: u nekim dijelovima zemlje određene cijene mogu se razlikovati. Međutim, njihov se omjer nastavlja.

Poseban slučaj

Proučavanje operativnih troškova donijelo nas je neočekivano otkriće: u 21. stoljeću drvo je još uvijek najjeftiniji izvor topline u odsutnosti glavnog plina. Ne samo to: za stanovnike ruralnih područja, njihova se cijena mogu potpuno smanjiti na nulu - branje mrtvog drveta i obrezivanje stabala na tom području znači pokrivanje potrebe za gorivom. No, naizgled progresivni izvor toplinske energije - bio je na dnu popisa.

Međutim, ovo poravnanje vrijedi samo za uređaje izravnog zagrijavanja, koji pretvaraju kilovat električne energije na kilovat vatrene snage. Za toplinsku pumpu, slika je u osnovi drugačija: uređaj omogućuje 2 do 5 kilovat-sati topline za svaku kilovatsatu potrošene električne energije.

Zbog čega?

Tajna je jednostavna: energija se ne utroši na stvaranje topline, nego na njegovu premještanju iz izvora s niskim potencijalom na visoki potencijalni izvor. Jednostavno rečeno, uređaj toplinske pumpe omogućuje vam još više hlađenje već hladne okoline i zagrijavanje kuće s dobivenom toplinom.

Kako se taj učinak postiže?

• Hlapljiva tekućina komprimira kompresor i ulazi u tekuću fazu s velikom količinom topline.
• Ova toplina se daje izmjenjivaču topline i koristi se za zagrijavanje prostorije.
• Nakon izmjenjivača topline, rashladna tekućina koja je izgubila toplinu prolazi kroz ekspanzijski ventil i pretvara se u plinoviti položaj, te se oštro hladi tijekom ekspanzije.
• Zatim se odlazi na drugi izmjenjivač topline. Budući da se hladi na temperaturi nižoj od one okoline tijekom prolaska rashladnog sredstva, dolazi do konstantnog toplinskog toka: rashladno sredstvo se zagrijava i, kada se zagrije, vraća se u kompresor za ponovni ciklus.

Toplinske crpke s najvišim COP-om (koeficijent učinkovitosti, parametar koji označava omjer toplinske i električne energije crpke u načinu rada za grijanje) smanjuje cijenu po kilovatima topline na 3,6 / 5 = 0,72 rubalja što praktički izjednačava njihovu profitabilnost s plinom opremu i ostavlja daleko iza konkurentskih rješenja.

Usput: za većinu toplinskih pumpi, prosječni COP tijekom sezone je realniji, jednak 3 - 3,5.

Jednostavnost upotrebe

U smislu gospodarstva, popis važnih kvaliteta potrošača ne završava. Barem još jedan parametar nije manje važan - upotrebljivost.

I iz ove točke gledišta, gradi se potpuno drugačiji stol rangova.

1. Sve električne opreme (oba izravna sredstva za grijanje i dizalice topline) potpuno su autonomne i ne zahtijevaju skrb ili održavanje. Iz očitih razloga, uklanjanje proizvoda sagorijevanja također je beskorisno.

1. Kotlovi za plin i solarno grijanje također su sposobni dugoročno samostalno raditi. Međutim, u smislu jednostavnosti korištenja, oni su nešto lošiji od električnih aparata: svi oni zahtijevaju uklanjanje proizvoda izgaranja; za solarij potreban je dodatni kapacitet od nekoliko kockica i tolerirati buku plamenika, što je malo niže od zvukova zrakoplova tijekom polijetanja.

Upotreba plina u bocama zahtijeva dodatnu pozornost: balon će se morati mijenjati jednom dnevno na nekoliko puta tjedno.

1. Vijek trajanja baterije kotla s kuglicama može doći tjedan dana zbog automatske opskrbe goriva iz bunkera. Međutim, kao i svi uređaji sa čvrstim gorivom, potrebno je periodično čišćenje pepela.

1. Konačno, kotlovi i štednjaci za drvo i ugljen zahtijevaju stalnu pozornost: one se moraju otpustiti nekoliko puta dnevno.

Grijanje vode

Pogledajmo što izvori topline mogu koristiti autonomne sustave grijanja.

Plinski i solarni kotlovi

Njihov uređaj je sasvim razumljiv: plinski plamenik zagrijava izmjenjivač topline i prenosi toplinu do rashladne tekućine koja kruži kroz njega.

Što je još korisno za potencijalnog kupca da zna o opremi plina?

• Neosvijetljeni uređaji opremljeni su piezo-paljenjem i koriste se za zapaljenje glavnog plamenika kada temperatura rashladne tekućine padne tzv. Pilot. Kotlovi s električnim paljenjem ga nemaju i zbog toga osiguravaju oko 20% uštede plina.

Napomena: električna paljenje ne uklapa se u nestabilnost opskrbe električnom energijom u ruralnim područjima. Djelomično, međutim, problem se rješava instaliranjem neprekidnih napajanja koji mogu podupirati bojler za 4-6 sati.

• Atmosferski plamenik izvlači unutarnji zrak i uklanja proizvode izgaranja na ventilacioni kanal ili dimnjak. Zatvoreni plamenik znači odvlačenje zraka s ulice i ispuštanje proizvoda izgaranja uz istu koaksijalnu (dvostruko zidnu) cijev.

• Kondenzacijski kotlovi omogućuju uštedu od 9-11% u odnosu na klasične. Ne samo da oduzima toplinu od proizvoda izgaranja, već ih i kondenzira na dodatnom izmjenjivaču topline. Usput, povratna temperatura u 30 °, karakteristična za sustave podnog grijanja, optimalna je za njih; u konvencionalnom kotlu uzrokuje stvaranje kondenzacije na izmjenjivaču topline koji nije prilagođen za to i njegov raniji neuspjeh.
• Plinski kotlovi često se sjedinjuju sa solarnim. Postoje mnoge izvedbe koje omogućuju promjenu vrste goriva jednostavnim zamjenom plamenika.

Kotao na kruta goriva

Klasični uređaj ovakvog tipa sastoji se od vatrogasnog postrojenja s izmjenjivačem topline, mlaznicama za ulaz i izlaz, pepelom s ventilatorom i nekompliciranim sustavom automatizacije. Kada se rashladna tekućina pregrije, najjednostavniji mehanički termostat pokriva puhalo, ograničavajući pristup zraku i smanjujući toplinsku snagu uređaja.

Ova shema je jednostavna, izuzetno tolerantna u smislu grešaka, ali ima nekoliko ozbiljnih nedostataka:

1. Punjenje vatrogasnog postrojenja je potrebno svake 2-4 sata.
2. Ograničenje protoka zraka dovodi do katastrofalnog pada učinkovitosti zbog činjenice da proizvodi nepotpunog izgaranja isparavaju kroz dimnjak. S ograničenim pristupom kisikom, ogrjev i ugljen formiraju ugljični monoksid (usput, toksičan) i hlapljive ugljikovodike.

U pokušaju rješavanja ovih problema stvoreni su i vrlo zanimljivi projekti.

Generator plina

Kotao plina generator (piroliza) prekida proces gorenja goriva u dvije faze.

1. Sruši se s ograničenim protokom zraka, spaljivanjem na stanje pepela i proizvodnjom piroliznog plina - vrlo hlapljivim ugljikovodicima.
2. Zatim pirolizni plin ulazi u komoru za naknadno nakupljanje ispod glavne peći, gdje prima novi dio zraka kroz mlaznice. Na visokim temperaturama to dovodi do trenutačnog paljenja smjese plinovoda i zraka.

Koji je rezultat?

• Fleksibilna kontrola snage bez gubitka učinkovitosti.
• Dugo (do 12 sati) gorenje na jednoj ploči goriva.

Top gori

Još je znatiželjnija modifikacija plinskog generatora - gornje peći za gorenje. Načelo rada svodi se na prijenos prljavog drveta ili ugljena s dna na gornju površinu knjižne oznake.

Kako to radi?

1. Pomični zračni kanal spušta se u vatrogasni krov koji je napunjen i ispaljen odozgo, a završava s masivnim distributerom diskova.
2. Ulaz zraka je osiguran preko cijele površine sliva goriva. Dozvoli se ručno ili automatski podesivi ventil.
3. Komora iznad diska distributera zraka koristi se za naknadno paljenje proizvoda nepotpunog sagorijevanja. U tom slučaju, protok usponom zraka u potpunosti nosi pepel, što može spriječiti propadanje.

Maksimalni vijek trajanja baterije koji pokazuje gornji kotao za izgaranje iz litavske tvrtke Stropuva je 31 sata.

Električni kotlovi

Direktni uređaji za grijanje također su podijeljeni u nekoliko kategorija. Upotreba Tenovye za grijanje cijevnih grijača smještenih u spremnik za protok. Snaga se regulira u koracima. Dizajn je dovoljno tolerantan za greške, jeftin i nema ozbiljnih nedostataka, osim niske učinkovitosti tipičnih za sve uređaje za izravno grijanje.

Kotlovi s elektrodama koriste izmjeničnu struju koja prolazi izravno kroz vodu. Njihova glavna prednost je kompaktnost. Nedostaci - postupno otapanje elektroda i sposobnost rada samo u vodi s određenim sastavu mineralne soli.

Indukcijski kotao je feromagnetska jezgra i namotaj smješten u dielektričnoj cijevi koja uzbudi vrtložne struje koji zagrijavaju metal u njemu. Glavna prednost indukcijskog bojlera je njegova fenomenalna otpornost i neograničeni vijek trajanja: jednostavno nema dijelova koji se troše tijekom vremena.

Važno: svaka tvrdnja da je neka vrsta električnog kotla ekonomičnija od konkurentskih rješenja prva je laž. Svako izravno zagrijavanje uređaja pretvara se u toplinu 100% potrošnje električne struje. Čak i ako zbog značajki dizajna toplinska energija nije potpuno prebačena na rashladnu tekućinu, ali djelomično raspršena u zraku, ona i dalje zagrijava vaš dom.

Toplinske pumpe

Mogu koristiti nekoliko tipova niskoenergetskih izvora topline.

geotermalna

Izmjenjivači topline nalaze se ispod razine zamrzavanja i uzimaju toplinsku energiju iz tla. Glavni problem s tim crpkama je skupe instalacije.

Postoje dvije moguće opcije.

1. Sonde se spuštaju u vertikalne bunare dubine od 30 do 100 metara.

1. Kolektor je položen vodoravno.

Druga je mogućnost atraktivna jer se rov ispod vodoravnog kolektora može iskopati vlastitim rukama, što značajno smanjuje troškove instalacije. Međutim, područje pod kanalizacijom trebao bi biti oko tri puta grijane; međutim, ne može se koristiti za sadnju - biljke neće tolerirati temperaturni režim kolektora.

voda

Mogu se provesti na dva načina:

1. Kolektor se nalazi na dnu leda.

1. Dvije se bušotine koriste za izmjenu topline - protok i drenažu. Vrućina koja je odustala isušena natrag u vodonosnik.

zrak

Oni mogu biti idealni za tople klime. Niske cijene rješenja, jeftina i jednostavna montaža čine ih vrlo atraktivnim izvorom topline u odsutnosti glavnog plina.

Međutim, valja razmotriti nekoliko suptilnosti.

• Čak i najbolji uređaji ovog tipa zadržavaju svoj rad pri temperaturama vanjskog zraka do -25 ° C.
• Kad temperatura padne, COP instrumenta pada. Ako je na +10 to jednako pet, onda na -25С to će se smanjiti na dva.

Važna točka koja je relevantna za sve vrste toplinskih crpki: što je niža temperatura rashladnog sredstva, manja delta između njega i okoliša, što znači da je veća COP uređaja. Zato se s toplinskim pumpama svih vrsta koriste radijatori s velikim brojem sekcija, a temperatura rashladnog sredstva ne raste iznad + 45 ˚.

Grijanje zraka

Kotlovi za plin, solarnu i kruta goriva grijanje zraka u potpunosti dupliciraju svojstva njihovih kolegama, dizajnirani za zagrijavanje vode. U međuvremenu je nužno dodijeliti samo nekoliko nacrta.

Buleryan

Pod ovim imenom, preuzetim od jednog od prvih proizvođača, krije se konvekcijski generator plina. Njegova glavna značajka je da je vatrogasna kola okružena otvorenim dnom i gornjim čeličnim cijevima velikog promjera, pri čemu se tijekom zagrijavanja javljaju stabilne konvekcijske struje. Curvilinearnost cijevi doprinosi učinkovitom miješanju zraka u sobi.

Napomena: zagrijani zrak se može razrijediti sustavom kanala. Uobičajeni ventilatori kanala mogu se upotrijebiti za prisilni rad.

Klima uređaj s inverterom

Svaki klima uređaj je poseban slučaj klima-zrak topline pumpe. Inverter se razlikuje po tome što koristi konverziju izmjenične struje, koja omogućuje fleksibilno upravljanje kompresorskom snagom. Kada se zrak zagrijava do željene temperature, kompresor se ne zaustavlja, ali smanjuje brzinu.

Nuspojava činjenice da kompresor stalno radi je sposobnost pretvarača da izvrši svoje funkcije pri niskim temperaturama (do -25 ° C). Zapravo, mnogi modeli su postavljeni od strane proizvođača kao kućanskih toplinskih pumpi.

Grijanje pomoću pretvarača nesumnjivo je najbolje rješenje u regijama u kojima zimske temperature ne pada ispod -10 do -20 stupnjeva. Tako da upute za odabir sustava grijanja nisu neutemeljene, autor će podijeliti svoje iskustvo korištenja inverterskog klima uređaja za grijanje potkrovlja prošle zime.

parametar	vrijednost
Model klima uređaja	žestoko alkoholno piće&Hunter CH-S12FTXN
Trošak s instalacijom	27.000 rubalja
Toplinska snaga u načinu grijanja	4,12 kW
COP	4.2
Potrošnja energije u načinu grijanja	0,22-1,55
Grijano područje	60 m2
Zadržana temperatura	+22C
Prosječna temperatura mjeseca	+2C
Donja vršna temperatura	-21C
Stvarna potrošnja električne energije klima uređaja za mjesec dana	400 KWh
lokacija	Sevastopol, Crimea

zaključak

Nadamo se da će naša minijaturna recenzija pomoći čitatelju da odabere optimalno rješenje za svoje uvjete. Dodatne informacije o tome što može biti autonomni sustav grijanja nude priloženi videozapis. Sretno!