Autonome varmesystemer: utforsking av varmekilder

Emnet i denne artikkelen er autonome varmesystemer. Vi vil prøve å finne ut hva de er og hva som kan brukes som en kilde til termisk energi for dem. I tillegg vil vi foreta en sammenlignende analyse av kostnadseffektiviteten og brukervennligheten av visse løsninger.

klassifisering

Til å begynne med, på hvilke grunner kan klassifiseres uavhengig oppvarming.

Ifølge kilden til varmeenergi.

Her er en liste over mulige løsninger:

• Gass (hoved og flytende gass - i gassholdere og sylindere).
• Kull.
• Brensel.
• Pellets (granulert avfallstre).
• Dieselbrensel.
• Elektrisitet.

I henhold til metoden for varmeoverføring fra kjelen til de perifere lokalene.

Det er bare to av dem.

1. Vannoppvarming er mest populær på grunn av vannets høye varmekapasitet.

Merk: Sammen med vann kan kjølevæsker med lavere krystalliseringstemperatur brukes, slik at du ikke kan være redd for avrimning når du stopper oppvarming og sirkulasjon. I bulk er det en blanding av vann med etylen og propylenglykol.

1. Luftvarme kombineres ofte med ventilasjon.. Luftvarme brukes til å varme opp rommet.

økonomi

La oss sammenligne kostnadene som hver av disse varmekildene lover til eieren.

Nuance: I enkelte regioner i landet kan spesifikke priser variere. Imidlertid vil deres forhold fortsette.

Spesielt tilfelle

Studien av driftskostnader førte oss til en uventet oppdagelse: i det 21. århundre er brensel fortsatt den billigste varmekilden i fravær av hovedgass. Ikke bare det: for innbyggere i landsbygda, kan kostnadene for dem helt reduseres til null - plukke opp døde trær og beskjære trær i området kan dekke behovet for drivstoff. Men den mest tilsynelatende progressive varmekilden - elektrisitet - var nederst på listen.

Denne justeringen vil imidlertid være sant bare for enheter med direkte oppvarming, som konverterer et kilowatt av elektrisk kraft til et kilowatt av termisk kraft. For en varmepumpe er bildet fundamentalt annerledes: Enheten tillater at hver brukt kilowatt-time elektrisitet får fra 2 til 5 kilowatt-timer med varme.

På grunn av hva?

Hemmeligheten er enkel: Energi er brukt ikke på å generere varme, men på å flytte den fra en lav potensiell kilde til en potensiell kilde. Enkelt sagt, gjør enheten av varmepumpen deg til å avkjøle det allerede kalde miljøet enda mer og varme huset med den resulterende varmen.

Hvordan oppnås denne effekten?

• Det flyktige kjølemediet komprimeres av kompressoren og går i væskefasen med en stor mengde varme.
• Denne varmen er gitt til varmeveksleren og brukes til å varme opp rommet.
• Etter varmeveksleren passerer kjølevæsken som har gitt av varme gjennom ekspansjonsventilen og blir til en gassformig tilstand som avkjøler seg plutselig under ekspansjonen.
• Deretter går det til den andre varmeveksleren. Siden det avkjøles til en temperatur lavere enn miljøet under kjølemediet, oppstår en konstant varmestrøm: kjølemediet oppvarmer og, når det oppvarmes, vender tilbake til kompressoren for en gjentatt syklus.

Varmepumper med høyeste COP (ytelseskoeffisient, parameter som angir forholdet mellom varme og elektrisk kraft i pumpen i oppvarmingsmodus) reduserer kostnaden per kilowatt-time for varme til 3,6 / 5 = 0,72 rubler, noe som praktisk talt utligner deres effektivitet med gass utstyr og går langt bak konkurrerende løsninger.

Forresten: For de fleste varmepumper er gjennomsnittlig COP i løpet av sesongen mer realistisk, lik 3 - 3,5.

Brukervennlighet

Når det gjelder økonomi, slutter listen over viktige kvaliteter for forbrukeren ikke. Minst en parameter er ikke mindre viktig - brukbarhet.

Og fra dette synspunkt blir det bygget et helt annet bord av ranger.

1. Alt elektrisk utstyr (både direkte varmeapparater og varmepumper) er helt autonome og krever ikke omsorg eller vedlikehold. Fjernelsen av forbrenningsprodukter av åpenbare grunner er også ubrukelig.

1. Gass- og solvarmekjeler er også i stand til langsiktig autonom drift. Men med hensyn til brukervennlighet er de noe dårligere enn elektriske apparater: de krever alle fjerning av forbrenningsprodukter; For et solarium, er behovet lagt til å utstyre det til en kapasitet på flere terninger og for å tolerere brennernes støy, noe som er litt dårligere enn brøl av flyet under start.

Bruk av flaske gass krever ekstra oppmerksomhet: ballongen må endres fra en gang om dagen til et par ganger i uken.

1. Batterilevetiden til en pelletkoker kan nå en uke på grunn av den automatiske tilførselen av drivstoff fra bunkeren. Imidlertid, som alle solid-fuel-enheter, trenger den periodisk rengjøring av askepannen.

1. Til slutt krever ved- og kullkjeler og kokeapparater konstant oppmerksomhet: de må fyres flere ganger om dagen.

Vann oppvarming

La oss ta en nærmere titt på hvilke varmekilder som kan bruke autonome varmesystemer.

Gass og solenergi kjeler

Deres enhet er ganske forståelig: en gassbrenner varmer varmeveksleren og overfører varme til kjølevæsken som sirkulerer gjennom den.

Hva er det mer nyttig for en potensiell kjøper å vite om gassutstyr?

• Ikke-flyktige enheter er utstyrt med piezo-tenning og brukes til å tenne hovedbrenneren når temperaturen av kjølevæsken faller såkalt pilot. Elektriske tenningskedler har ikke det, og på grunn av dette gir de ca 20% gassbesparelser.

Vær oppmerksom på at elektrisk tenning ikke passer godt med ustabiliteten til strømforsyningen i landlige områder. For det meste løses problemet ved å installere uavbrutt strømforsyninger som er i stand til å opprettholde kjelen i 4-6 timer.

• En atmosfærisk brenner trekker inneluft og fjerner forbrenningsprodukter til ventilasjonskanalen eller skorsteinen. En lukket brenner betyr at du tar luft fra gaten og tømmer forbrenningsprodukter langs samme koaksiale (dobbeltvegg) rør.

• Kondensasjonskjeler gir 9-11% gassbesparelse i forhold til klassiske. De tar ikke bare varme fra forbrenningsproduktene, men kondenserer også dem på en ekstra varmeveksler. Forresten, temperaturen på retur i 30 C, karakteristisk for gulvvarmesystemer, er optimal for dem; i en konvensjonell kjele forårsaker det kondensdannelse på varmeveksleren som ikke er tilpasset dette og den tidlige feilen.
• Gasskjeler er ofte forenet med sol. Det er mange design som lar deg endre typen drivstoff ved å bytte ut brenneren.

Faste kjeler

Den klassiske enheten av denne typen består av en brannkasse med en jakke-varmeveksler, innløps- og utløpsdyser, et askepresse med blåsere og et enkelt automatiseringssystem. Ved overoppheting av kjølevæsken dekker den enkleste mekaniske termostaten blåseren, begrenser luftens tilgang og reduserer varmekraften til enheten.

Denne ordningen er enkel, eksepsjonelt feiltolerant, men det har et par alvorlige feil:

1. Lasting av brannboksen kreves hver 2-4 timer.
2. Begrensning av luftstrømmen fører til et katastrofalt effektivitetsfall på grunn av at produkter med ufullstendig forbrenning fordampes gjennom skorsteinen. Med begrenset tilgang til oksygen, brann- og kullformet karbonmonoksid (forresten giftig) og flyktige hydrokarboner.

I et forsøk på å løse disse problemene ble det opprettet et par svært nysgjerrige konstruksjoner.

Gassgenerator

Gasgeneratoren (pyrolyse) kjelen deler prosessen med å brenne drivstoff i to trinn.

1. Det smolders med begrenset luftstrøm, brenner ned til askestatus og produserer pyrolysegass - de meget flyktige hydrokarbonene.
2. Deretter går pyrolysegassen inn i etterkammeret under hovedovnen, hvor en ny del luft flyter gjennom sprøytene til den. Ved høye temperaturer fører dette til en øyeblikkelig tenning av gass-luftblandingen.

Hva er resultatet?

• Fleksibel strømstyring uten tap av effektivitet.
• Lang (opptil 12 timer) brenner på en brennstoffflik.

Topp brennende

Enda mer nysgjerrig er endringen av gassgeneratoren - den øvre brennende ovnen. Prinsippet for sitt arbeid er redusert til overføring av prosessen med slamende tre eller kull fra bunnen til bokens øverste overflate.

Hvordan virker det?

1. En bevegelig luftkanal sankes ned i brannkassen som er lastet og sparket fra oven, og slutter med en massiv skiveluftfordeler.
2. Luftinnstrømning er gitt over hele overflaten av drivstofflaget. Det er dosert manuelt eller automatisk justerbar ventil.
3. Kammeret over luftfordelingsskiven brukes til etterbrenningsprodukter av ufullstendig forbrenning. I dette tilfellet fører den stigende luftstrømmen helt med aske, noe som kan forhindre korrupsjon.

Den maksimale batterilevetiden som vises ved den øvre forbrenningskoker fra det litauiske selskapet Stropuva, ​​er 31 timer.

Elektriske kjeler

Direkte oppvarmingsapparater er også delt inn i flere kategorier. Tenovye-bruk for oppvarming av rørformede varmeovner plassert i en flytbeholder. Strømmen reguleres i trinn. Designet er tilstrekkelig feiltolerant, rimelig og har ingen alvorlige feil, bortsett fra lav effektivitet som er typisk for alle direkte oppvarmingsanordninger.

Elektrodekjeler bruker vekselstrøm som passerer direkte gjennom vannet. Deres største fordel er kompaktitet. Ulemper - Den gradvise oppløsningen av elektrodene og evnen til å arbeide bare i vann med en viss mineral-salt sammensetning.

En induksjonskjele er en ferromagnetisk kjerne og en vikling plassert i et dielektrisk rør som spiser eddystrømmer som oppvarmer metallet i den. Den største fordelen med en induksjonskjele er dens fenomenale motstand og ubegrenset levetid: det er bare ingen deler som slitasje over tid.

Viktig: enhver påstand om at en slags elektrisk kjele er mer økonomisk enn konkurrerende løsninger er den første løgnen. Enhver direkte oppvarmingsanordning konverterer 100% av strømforbruket til varme. Selv om termisk energi på grunn av designfunksjoner ikke overføres helt til kjølevæsken, men er delvis spredt i luften, oppvarmer det fortsatt ditt hjem.

Varmepumper

De kan bruke flere typer lavverdige varmekilder.

geotermisk

Varmevekslere plasseres under frysepunktet og tar varmenergi fra bakken. Hovedproblemet med disse pumpene er kostbar installasjon.

Det er to mulige alternativer.

1. Probes faller ned i vertikale brønner 30 til 100 meter dyp.

1. Samleren er lagt horisontalt.

Det andre alternativet er attraktivt fordi grøften under den horisontale samleren kan bli gravd med egne hender, noe som betydelig reduserer installasjonskostnadene. Imidlertid bør området under kloakken være omtrent tre ganger det oppvarmede; Det kan imidlertid ikke brukes til planting - plantene vil ikke tolerere temperaturregimet til samleren.

vann

De kan implementeres på to måter:

1. Samleren er plassert på bunnen av det isfrie reservoaret.

1. To brønner brukes til varmeveksling - strømningshastighet og drenering. Varmen som har gitt av, dreneres tilbake til akvariet.

luft

De kan være ideelle for varme klima. Lavprisen ved løsningen, billig og enkel installasjon gjør dem til en meget attraktiv varmekilde i fravær av hovedgass.

Det er verdt å vurdere, men et par subtiliteter.

• Selv de beste enhetene av denne typen beholder ytelsen ved temperaturer i uteluft ned til -25 ° C.
• Når temperaturen synker, faller COP på instrumentet. Hvis på +10 er det lik fem, så ved -25і det vil synke til to.

Et viktig punkt som er relevant for alle typer varmepumper: jo lavere kjølevæsketemperaturen er, desto mindre er deltaet mellom det og miljøet, noe som betyr jo høyere COP på enheten. Det er derfor med varmepumper av alle typer radiatorer med et stort antall seksjoner, og kjølevæsketemperaturen stiger ikke over + 45і.

Luftvarme

Gass-, sol- og fastbrennstoffkoker luftvarme fullstendig duplisere egenskapene til sine kolleger, designet for å varme vannet. Separat er det nødvendig å tildele bare et par design.

Buleryan

Under dette navnet, hentet fra en av de første produsentene, skjuler konveksjon-ovn-gassgeneratoren. Hovedfunksjonen er at brannkassen er omgitt av åpne bunn og toppstålrør med stor diameter, hvor stabile konvekstrømmer oppstår under oppvarming. Kromlinjene i rørene bidrar til effektiv blanding av luften i rommet.

Merk: oppvarmet luft kan fortynnes med kanalsystem. Konvensjonelle kanalvifter kan brukes til å tvinge den.

Inverter klimaanlegg

Enhver klimaanlegg er et spesielt tilfelle av en luft-til-luft-varmepumpe. Det er omformeren som adskiller seg ved at den bruker AC-til-DC-konvertering, noe som muliggjør fleksibel styring av kompressorkraften. Når luften blir oppvarmet til ønsket temperatur, stopper kompressoren ikke, men reduserer hastigheten.

En bivirkning av at kompressoren hele tiden er i drift, er omformerenes evne til å utføre sine funksjoner ved lave temperaturer (opp til -25 ° C). Egentlig er mange modeller plassert av produsenter som husholdningsvarmepumper.

Oppvarming av omformere er uten tvil den beste løsningen i regioner hvor vintertemperaturen ikke faller under -10 - -20 grader. Slik at instruksjonen for å velge et oppvarmingssystem ikke er ubegrunnet, vil forfatteren dele sin egen erfaring med å bruke et inverter klimaanlegg for å varme loftet gulvet i vinter.

konklusjon

Vi håper at vår miniatyr gjennomgang vil hjelpe leseren til å velge den optimale løsningen for hans forhold. Ytterligere informasjon om hva som kan være et autonomt oppvarmingssystem, vil tilby en vedlagt video. Lykke til!