Autonomní topné systémy: zkoumání zdrojů tepla

Tématem tohoto článku jsou autonomní systémy vytápění. Budeme se snažit zjistit, co jsou a co lze využít jako zdroj tepelné energie pro ně. Kromě toho musíme provést srovnávací analýzu efektivity nákladů a snadnost použití určitých řešení.

Klasifikace

Za prvé, na jakém základě lze klasifikovat nezávislé vytápění.

Podle zdroje tepelné energie.

Zde je seznam možných řešení:

• Plyn (hlavní a zkapalněný plyn - v držácích plynu a válcích).
• Uhlí
• Dříví
• Pelety (granulovaný odpad dřeva).
• Motorová nafta.
• Elektřina.

Podle způsobu přenosu tepla z kotle do periferních prostor.

Jsou jen dva.

1. Ohřev vody je nejoblíbenější díky vysoké tepelné kapacitě vody.

Upozornění: spolu s vodou mohou být použity chladicí kapaliny s nižší krystalizační teplotou, takže se nemusíte bát rozmrazení při zastavení ohřevu a cirkulaci. Ve velkém množství se jedná o směs vody s ethylenem a propylenglykolem.

1. Ohřev vzduchu je často kombinován s větráním.. Vytápění místnosti slouží k ohřevu vzduchu.

Účinnost

Porovnejme náklady, které každý z těchto zdrojů tepla slibuje majiteli.

Nuance: v některých oblastech země se konkrétní ceny mohou lišit. Nicméně jejich poměr bude pokračovat.

Zvláštní případ

Studie o provozních nákladech nám přinesla nečekaný objev: v 21. století je palivové dřevo stále nejlevnějším zdrojem tepla při nepřítomnosti hlavního plynu. Nejen to: pro obyvatele venkovských oblastí je jejich cena zcela redukována na nulu - vybírání mrtvého dřeva a stříhání stromů v oblasti znamená pokrýt potřebu paliva. Nejvíce zdánlivě progresivní zdroj tepla - elektřiny - byl na konci seznamu.

Tato zarovnání však bude platit pouze pro zařízení s přímým vytápěním, které přeměňují kilowatty elektrické energie na kilowatt tepla. U tepelného čerpadla je obrázek podstatně odlišný: jeho zařízení umožňuje 2 až 5 kilowatthodin tepla za každou kilowatthodinu spotřebované elektřiny.

Kvůli čemu?

Tajemství je jednoduché: energie se nevyužívá na výrobu tepla, ale na přemísťování z nízkopotenciálního zdroje na zdroj s vysokým potenciálem. Jednoduše řečeno, zařízení tepelného čerpadla umožňuje ještě chladnější chladné prostředí a vytápění domu s výsledným teplem.

Jak je tento efekt dosažen?

• Těkavé chladivo je stlačeno kompresorem a přichází do kapalné fáze velkým množstvím tepla.
• Toto teplo je dáno výměníku tepla a slouží k ohřevu místnosti.
• Po výměníku tepla prochází chladicí kapalina, která ztratila teplo, expanzní ventil a přemění se na plynný stav a prudce ochlazuje během expanze.
• Pak jde k druhému výměníku tepla. Vzhledem k tomu, že během průchodu chladiva je chlazena na teplotu nižší než je teplota prostředí, vzniká konstantní teplo: chladivo se zahřeje a po zahřátí se opět vrátí do kompresoru pro opakovaný cyklus.

Tepelná čerpadla s nejvyšším COP (výkonový koeficient, parametr označující poměr tepla a elektrického výkonu čerpadla v režimu vytápění) snižují náklady na kilowatthodinu tepla na 3,6 / 5 = 0,72 rublů, což prakticky vyrovnává jejich ziskovost plynem a opouští daleko za konkurenčními řešeními.

Mimochodem: u většiny tepelných čerpadel je průměrná hodnota COP během sezóny realističtější a rovná se 3 - 3,5.

Použitelnost

Pokud jde o ekonomiku, seznam důležitých vlastností pro spotřebitele nekončí. Nejméně jeden parametr není méně důležitý - použitelnost.

A z tohoto pohledu se staví úplně jiný stůl řad.

1. Všechna elektrická zařízení (přímé topení a tepelná čerpadla) jsou zcela autonomní a nevyžadují péči ani údržbu. Ze zřejmých důvodů je odstranění spalovacích produktů také zbytečné.

1. Plynové a solární ohřívače jsou také schopny dlouhodobé autonomní funkce. Nicméně, pokud jde o snadné použití, jsou poněkud horší než elektrické spotřebiče: všechny vyžadují odstranění spalovacích produktů; pro solárium je přidána potřeba vybavit pro ni kapacitu několika kostek a tolerovat hluk hořáku, který je poněkud nižší než hukot letadla během vzletu.

Použití baleného plynu vyžaduje další pozornost: balón bude muset být změněn z jednoho dne na několikrát týdně.

1. Životnost baterie peletového kotle může dosáhnout týden díky automatickému přívodu paliva z bunkru. Stejně jako všechna zařízení na bázi pevných paliv vyžaduje pravidelné čištění popelníku.

1. Nakonec dřevěné a uhelné kotle a kamna vyžadují neustálou pozornost: musí být vypalovány několikrát denně.

Ohřev vody

Podívejme se blíže na to, jaké zdroje tepla mohou používat autonomní topné systémy.

Plynové a solární kotle

Jejich zařízení je zcela srozumitelné: plynový hořák ohřívá výměník tepla a přenáší teplo na chladicí kapalinu, která v něm cirkuluje.

Co jiného je pro potenciálního kupce užitečné vědět o plynovém zařízení?

• Nepřetržitá zařízení jsou vybavena piezoelektrickým zapalováním a používají se k zapálení hlavního hořáku při poklesu teploty chladicí kapaliny takzvaného pilota. Elektrické zapalovací kotle to nemají a díky tomu poskytují asi 20% úsporu plynu.

Upozornění: elektrické zapalování se nehodí dobře s nestabilitou dodávky elektrické energie ve venkovských oblastech. Částečně se však problém řeší instalací nepřerušitelných napájecích zdrojů, které mohou kotle podporovat 4-6 hodin.

• Atmosférický hořák čerpá vnitřní vzduch a odstraňuje spaliny do ventilačního kanálu nebo komína. Uzavřený hořák znamená odvedení vzduchu z ulice a vypouštění spalovacích produktů podél stejné koaxiální (dvojité stěny) potrubí.

• Kondenzační kotle poskytují 9-11% úsporu plynu ve srovnání s klasickými. Nejenže odvádějí teplo ze spalovacích produktů, ale také je kondenzují na přídavném výměníku tepla. Mimochodem, vratná teplota v 30 ° C, charakteristická pro systémy podlahového vytápění, je pro ně optimální; v konvenčním kotli způsobuje vznik kondenzace na výměníku tepla, který není pro tento účel vhodný a jeho časné selhání.
• Plynové kotle jsou často sjednoceny se solárním systémem. Existuje mnoho návrhů, které vám umožňují změnit typ paliva tím, že jednoduše vyměníte hořák.

Kotle na tuhá paliva

Klasické zařízení tohoto typu se skládá z topeniště s pláštěm a výměníkem tepla, vstupních a výstupních trysek, popelníku s dmychadlem a nekomplikovaného automatizačního systému. Když se chladicí kapalina přehřívá, nejjednodušší mechanický termostat pokrývá ventilátor, omezuje přístup vzduchu a snižuje tepelný výkon zařízení.

Tato schéma je jednoduchá, výjimečně odolná vůči chybám, ale má několik závažných nedostatků:

1. Naplnění ohniště je zapotřebí každé 2-4 hodiny.
2. Omezení průtoku vzduchu vede k katastrofickému poklesu účinnosti kvůli tomu, že komínem dochází k odpaření produktů neúplného spalování. S omezeným přístupem kyslíku, palivového dříví a uhlí vytváří oxid uhelnatý (mimochodem toxický) a těkavých uhlovodíků.

Při pokusu o vyřešení těchto problémů vzniklo několik velmi zajímavých návrhů.

Generátor plynu

Plynový generátor (pyrolýza) přeruší proces pálení paliva do dvou stupňů.

1. Odvádí se s omezeným proudem vzduchu, spaluje se do stavu popelu a vytváří pyrolýzní plyn - velmi těkavé uhlovodíky.
2. Potom pyrolýzní plyn vstupuje do spalovací komory umístěné pod hlavní pecí, kde přivádí novou část vzduchu skrze injektory. Při vysokých teplotách dochází k okamžitému vznícení směsi plynu a vzduchu.

Jaký je výsledek?

• Flexibilní řízení výkonu bez ztráty účinnosti.
• Dlouhé (až 12 hodin) hoření na jedné záložce paliva.

Nejlépe hoří

Ještě zajímavější je modifikace plynového generátoru - horní hořící pece. Princip práce se omezuje na přenos třecího dřeva nebo uhlí ze spodu na horní povrch záložky.

Jak to funguje?

1. Pohyblivé vzduchové potrubí je spuštěno do topeniště, které je naloženo a vystřeleno z horní části a končí velkým rozdělovačem disku a vzduchu.
2. Přívod vzduchu je zajištěn po celé ploše palivové vrstvy. Je dávkovaný ručně nebo automaticky nastavitelný ventil.
3. Komora nad diskem rozdělovače vzduchu se používá k následnému spalování výrobků s neúplným spalováním. V tomto případě vzrůstající proud vzduchu zcela nese popel, který může zabránit úpadku.

Maximální životnost baterie, kterou ulehlový podnik Stropuva udává horní spalovací kotel, je 31 hodin.

Elektrické kotle

Přímé topení jsou také rozděleny do několika kategorií. Tenovye se používá k ohřevu trubkových ohřívačů umístěných v průtokové nádrži. Napájení je regulováno v krocích. Návrh je dostatečně odolný vůči chybám, levné a nemá žádné závažné nedostatky, s výjimkou nízké účinnosti, která je typická pro všechna zařízení pro přímé vytápění.

Kotle na elektrody používají střídavý proud, který prochází přímo přes vodu. Jejich hlavní výhodou je kompaktnost. Nevýhody - postupné rozpouštění elektrod a schopnost pracovat pouze ve vodě s určitou složkou minerálních solí.

Indukční kotel je feromagnetické jádro a vinutí je umístěno v dielektrické trubici, která vyvolává vířivé proudy, které ohřívají kov v něm. Hlavní výhodou indukčního kotle je jeho fenomenální pružnost a neomezená životnost: v průběhu času se nenacházejí žádné části, které se opotřebovávají.

Důležité: všechny tvrzení, že určitý druh elektrického kotle je ekonomičtější než konkurenční řešení, jsou první lež. Jakékoliv přímé vytápění zařízení se mění na teplo 100% spotřebované elektřiny. I když v důsledku konstrukčních vlastností tepelná energie není zcela přenesena do chladicí kapaliny, ale částečně rozptýlená ve vzduchu, stále zahřívá váš dům.

Tepelná čerpadla

Mohou použít několik typů zdrojů tepla nízkého stupně.

Geotermální

Výměníky tepla jsou umístěny pod úrovní mrazu a odvádějí teplo od země. Hlavním problémem těchto čerpadel je nákladná instalace.

Existují dvě možnosti.

1. Sondy sestupují do svislých vrtů o hloubce 30 až 100 metrů.

1. Kolektor je položen vodorovně.

Druhá možnost je atraktivní, protože výkop pod horizontálním kolektorem lze vykopat vlastním rukama, což výrazně snižuje náklady na instalaci. Plocha pod kanálem by však měla být zhruba třikrát vyšší než zahřátá; ale nemůže být použita pro výsadbu - rostliny nebudou tolerovat teplotní režim kolektoru.

Voda

Mohou být implementovány dvěma způsoby:

1. Kolektor je umístěn na spodní straně nádrže bez ledu.

1. Pro výměnu tepla - průtok a drenáž se používají dvě studny. Teplo, které se vydalo, je odčerpáno zpět do vodonosné vrstvy.

Letecký

Mohou být ideální pro teplé klima. Nízké náklady na řešení, levné a snadné instalace z nich činí velmi atraktivní zdroj tepla při nepřítomnosti hlavního plynu.

Stojí za to zvážit několik jemností.

• Dokonce i ty nejlepší zařízení tohoto typu si zachovávají výkon při teplotách vnějšího vzduchu až do -25 ° C.
• Jak teplota klesá, klesne COP nástroje. Pokud je při +10 pět, potom při -25є se sníží na dvě.

Důležitým bodem, který je relevantní pro všechny typy tepelných čerpadel: čím nižší je teplota chladicí kapaliny, tím delší je delta mezi nimi a okolním prostředím, což znamená vyšší COP zařízení. Proto s tepelnými čerpadly všech typů se používají radiátory s velkým počtem průřezů a teplota chladicí kapaliny se nezvyšuje nad + 45С.

Vytápění vzduchem

Plynové, solární a pevná paliva kotle vzduchové topení zcela duplikovat vlastnosti jejich protějšků, navržený k ohřevu vody. Samostatně je nutné přidělit jen pár návrhů.

Buleryan

Pod tímto jménem, ​​odebraným od jednoho z prvních výrobců, se skrývá generátor konvekčního pece-plynu. Jeho hlavním rysem je, že ohniště je obklopeno otevřenými dnovými a horními ocelovými trubkami o velkém průměru, ve kterých při vytápění vznikají stabilní konvekční proudy. Křivočarost trubek přispívá k efektivnímu smíchání vzduchu v místnosti.

Poznámka: ohřátý vzduch může být zředěn potrubím. Konvenční ventilátory mohou být použity k vynucení.

Invertorové klimatizační zařízení

Každá klimatizace je speciální případ tepelného čerpadla vzduch-vzduch. Jedná se o střídač, který se liší tím, že používá střídavý proud k přeměně, což umožňuje flexibilní řízení výkonu kompresoru. Když se vzduch ohřeje na požadovanou teplotu, kompresor se nezastaví, ale snižuje rychlost.

Vedlejší účinek skutečnosti, že kompresor je neustále v provozu, je schopnost střídače pracovat při nízkých (až -25 ° C) teplotách. Ve skutečnosti je řada modelů umístěných výrobci jako tepelná čerpadla pro domácnost.

Ohřev střídačů je nepochybně nejlepší řešení v oblastech, kde zimní teploty neklesají pod -10 - -20 stupňů. Aby instrukce pro výběr topného schématu nebyla neopodstatněná, autor se podělí o své vlastní zkušenosti s používáním střídačové klimatizace k vytápění podkroví v zimě.

Závěr

Doufáme, že náš miniaturní přehled pomůže čtenáři vybrat optimální řešení pro své podmínky. Další informace o tom, co může být autonomní systém vytápění, nabídnou připojené video. Úspěchy!