Общая характеристика систем отопления: 1.3.3.         Общая характеристика различных систем отопления

Содержание

Технические характеристики систем отопления: радиаторов, труб, насосов, котлов

На чтение 9 мин Просмотров 115 Опубликовано Обновлено

Как корректно выбрать все комплектующие и элементы отопительной системы? Нужно воспользоваться главным правилом профессионалов – предварительно вычислить оптимальные параметры. Исходя из этого подбираются фактические технические характеристики систем отопления: радиаторов, труб, насосов, котлов.

Зачем нужно знать параметры отопительных приборов

Составляющие отопительной системы

Для простого обывателя технические характеристики алюминиевых батарей отопления, котлов и насосов зачастую всего лишь ненужная информация. Но такой подход к организации теплоснабжения может привести к нарушению ее работы и повышению вероятности поломки.

Зная необходимые технические характеристики газовых котлов отопления можно правильно выбрать оптимальную модель. Но для этого рекомендуется сначала рассчитать параметры системы. Весь предварительный процесс к подготовке комплектации теплоснабжения должен состоять из следующих этапов:

  1. Анализ состояния дома или квартиры, определение тепловых потерь и требуемой температуры в каждом помещении. Не нужно забывать, что для хозяйственных построек (гаражи, сараи и т.д.) технические характеристики радиаторов отопления могут существенно отличаться от аналогичных для жилых комнат.
  2. Определение оптимальной схемы – прокладка трубопроводов, места размещения котла и батарей.
  3. Расчет требуемой мощности отопления для каждого помещения и всего жилого здания (квартиры) в целом. Исходя из этих данных подбираются технические характеристики электрических котлов отопления или их газовых и твердотопливных аналогов.
  4. Анализ предложений на рынке. Приоритетом на этом этапе является качество и требования, чтобы технические характеристики алюминиевых радиаторов отопления и других приборов теплоснабжения соответствовали расчетным данным.

Это общая схема организации теплоснабжения. Каждый ее пункт нуждается в тщательной проработке и выявлению всех возможных факторов, которые впоследствии могут повлиять на работоспособность всей системы.

Некоторые характеристики стальных радиаторов отопления, котлов, труб и насосов могут отличаться от заявленных. Во избежание этого необходимо приобретать продукцию только известных и проверенных производителей.

Характеристики радиаторов и батарей отопления

Виды батарей отопления

Какие элементы отопления являются самыми важными? В первую очередь это радиаторы и батареи. Именно эти приборы отвечают за качественную передачу тепловой энергии от горячей воды воздуху в комнате. Поэтому нужно учитывать все технические характеристики регистров отопления и их аналогов.

Эксплуатационные параметры батарей являются следствием их технических данных. Так, небольшой вес радиатора может говорить о тонких стенках, что не всегда приемлемо. В особенности для систем с высоким показателем давления. Независимо от того, выполняется расчет монтаж теплоснабжения самостоятельно или для этого привлекаются специалисты – нужно знать все возможные технические характеристики чугунных батарей отопления, стальных, алюминиевых и металлических аналогов.

Для предварительного расчета параметров системы рекомендуется использовать профессиональные программные комплексы. Некоторые из них бесплатные, но за использование остальных необходимо внести определенную сумму.

Тепловая отдача, мощность

Конструкция секционных радиаторов

Определяющим параметром для любого отопительного прибора является тепловая отдача от его поверхности. Это основная техническая характеристика радиаторов отопления, измеряемая в Вт. В зависимости от специфики конструкции производители указывают ее либо для одной секции, либо для всей батареи (панельные).

Фактически тепловая отдача является тем количество энергии, которая передается воздуху в комнате от горячей воды. Для расчета учитываются следующие параметры:

  • Тепловой режим работы отопления. Производители в технических характеристиках алюминиевых батарей отопления зачастую указывают мощность для режима 85/60. Однако при низкотемпературном режиме работы номинальная теплоотдача батарей будет ниже;
  • Габариты конструкции. Существует прямая зависимость мощности радиатора от площади его поверхности. При учете технических характеристик алюминиевых радиаторов отопления нужно учитывать не только их высоту и ширину, но также и глубину;
  • Объем теплоносителя, помещающегося в радиатор. Чем его больше, тем выше тепловая отдача. Но при этом происходит быстрое остывание горячей воды, которая должна поступать в последующие отопительные приборы по магистралям.

Мощность является важнейшей технической характеристикой радиаторов отопления. Она в обязательном порядке должна указываться в техническом паспорте для конкретной модели для нескольких тепловых режимов работы теплоснабжения.

Для увеличения номинальной теплоотдачи можно установить на стене отражающий экран, а также перекрасить батарею в черный цвет. Это снизит тепловые потери.

Размеры и межосевые расстояния

Размеры радиаторов

Габариты батарей необходимы не только для предварительного расчета мощности, но и служат основой для выбора места установки отопительных компонентов. Эта техническая характеристика регистров отопления также необходима для правильного подключения.

Рассмотрим основные размерные данные батарей теплоснабжения:

  • Высота. Считается от нижней до верхней плоскости прибора;
  • Ширина. Для секционных моделей является суммой ширины каждого элемента. Обязательно учитываются размеры соединительных патрубков между секциями;
  • Глубина;
  • Межосевое расстояние. Это удаленность между верхним и нижним каналом для теплоносителя. В зависимости от требуемых технических характеристик чугунных батареи отопления расстояние может составить от 200 до 900 мм. Это напрямую влияет на общую высоту конструкции.
Правила монтажа батарей

Для правильного монтажа радиатора необходимо учитывать минимальные расстояния от его плоскостей до пола стен и подоконника. Если устанавливать конструкцию впритык, то технические параметры работы алюминиевых батарей отопления значительно ухудшатся.

В дополнении к этому нужно знать размеры крепежных элементов. После установки батареи она должна быть жестко закреплена. Если выполнить монтаж неправильно – возникнут посторонние шумы от вибрации и повысится риск обрыва конструкции.

Габаритные технические характеристики алюминиевых отопительных радиаторов напрямую влияют на их массу. В особенности это касается чугунных конструкций, которые имеют наибольший вес среди всех приборов теплоснабжения.

Номинальное давление и температура воды

Панельные стальные радиаторы отопления

Во время работы закрытой отопительной системы происходит расширение воды из-за ее нагрева. Это является причиной появления высокого давления в трубах. Поэтому технические характеристики отопительных радиаторов должны быть не меньше критического значения давления в системе.

Нужно учитывать, что невзирая на хорошие эксплуатационные характеристики стальных радиаторов теплоснабжения всегда возможна вероятность появления избыточного краткосрочного давления. Это явление называется гидравлическим ударом. Обычно значение давления при этом выше критического в 2-3 раза. Для правильного выбора необходимо знать значения параметров системы и рекомендации по выбору тех или иных моделей радиаторов.

Тип радиатораЗначение давления, барРекомендации по выбору отопления
ОптимальноеКритическое
Алюминиевые1020Автономное
Биметаллические1530Централизованное и автономное
Стальные панельные815Автономное
Чугунные1235Централизованное и автономное

При анализе технических характеристик отопительных регистров для закрытого теплоснабжения с принудительной циркуляцией нужно учитывать давление опрессовки. Оно превышает оптимальное в 1,25 раза.

Дополнительной характеристикой электрических батарей отопления является потребляемая мощность.

Обзор характеристик котлов

Конструкция газового котла

Для нагрева воды в автономной отопительной системе необходим котел. В зависимости от типа используемого энергоносителя можно выбрать модели, работающие на твердом топливе, дизельном, газе (природном или баллонном).

Но помимо этого параметра нужно учитывать другие, не менее важные технические характеристики газовых котлов отопления. Они в обязательном порядке должны указываться производителем в техническом паспорте. В случае отсутствия этого документа рекомендуется найти описание аналогичной модели в интернете:

  • Мощность. Определяет количество тепловой энергии, вырабатываемой для повышения температуры воды. Измеряется в Вт;
  • Количество контуров. В большей степени это относится к техническим характеристикам газовых отопительных котлов, которые помимо обогрева помещений обеспечивают горячее водоснабжение. Основными показателями второго контура является скорость нагрева воды до нужного уровня за определенный период времени – л/час;
  • КПД – соотношение мощности потребляемого энергоносителя к генерируемой тепловой энергии. Хорошим показателем считается значение от 90% до 95%. Для твердотопливных и дизельных моделей КПД редко превышает 85%. Самые высокие характеристики наблюдаются у электрических котлов отопления.

Все остальные функции, к которым относятся регулировка степени нагрева воды, контроль работы устройства, удаленное управление, являются эксплуатационными. Они характерны для определенных моделей котлов. Однако в большинстве случаев они не сказываются на вышеописанных технических параметрах.

Необходимо учитывать параметры всех компонентов котла. Так, многие газовые и электрические модели комплектуются циркуляционным насосом, расширительным баком и группой безопасности.

Параметры циркуляционных насосов отопления

Конструкция циркуляционного насоса для отопления

Для увеличения скорости движения теплоносителя по трубам необходим монтаж насосов в систему отопления. С их помощью можно изменить не только тепловое распределение по радиаторам, но и стабилизировать тепловой режим работы. Все технические характеристики насосов для отопления описывают параметры, влияющие на эти показатели.

Практически все модели имеют стандартные габаритные размеры. Исключения составляют только спаренные, у которых характеристики циркуляционных насосов для систем отопления значительно выше остальных. Для анализа их параметров необходимо знать следующие величины:

  • Номинальное значение расхода – л/час. Определяет объем воды, который прокачивается через устройство за 1 час. Чем выше это значение, тем будет больше скорость потока теплоносителя в системе;
  • Напор. Характеризует максимальное гидравлическое сопротивление, которое может преодолеть насос. Измеряется в метрах;
  • Гидравлические потери. Отображается в виде графика и указывает значение потери напора в зависимости от протекающего через него напора воды;
  • Потребляемый электрический ток, Вт. Это не самая важная техническая характеристика насосов для отопления, так как редко ее значение превышает300 Вт/час.

Кроме этих характеристик циркуляционных насосов для отопления нужно знать диаметр подключаемых патрубков, правила установки оборудования в систему. Эти параметры должны соответствовать расчетным.

В технических характеристиках для циркуляционных насосов отопления указываются критические значения перепада напряжения. Если он больше фактического – необходимо дополнительно установить стабилизатор напряжения.

Как выбрать трубы – характеристики магистралей

Конструкция полимерных труб для отопления

Для создания замкнутого контура отопления необходима установка транспортных магистралей. В последнее время для этого используют полимерные изделия. Нужно учитывать, что технические характеристики полиэтиленовых труб для отопления сильно отличаются от стальных аналогов.

Для комплектации автономной системы теплоснабжения необходимо использовать специальные модели пластиковых магистралей. В их конструкции есть дополнительный армирующий слой, который предотвращает деформацию под воздействием горячей воды. Он напрямую влияет на технические характеристики полипропиленовых труб для отопления:

  • Максимальный нагрев горячей воды. В характеристиках полиэтиленовых труб это значение не превышает +85°С. Возможно кратковременное температурное воздействие до +90°С;
  • Давление в системе. Оно может быть до 10 атм. Если этот параметр выше – рекомендуется выбирать конструкции марки PN25, у которых технические характеристики максимального давления полипропиленовых труб для отопления находятся на отметке 25 атм;
  • Диаметр – внутренний и наружный. Также учитывается толщина стенки конструкции.

Так же как и у остальных компонентов теплоснабжения, технические параметры полиэтиленовых труб для отопления должны быть равны расчетным. Даже небольшая погрешность может привести к повышению риска порыва или потере тепловой энергии при прохождении теплоносителя.

В видеоматериале показан пример выбора отопительного котла:

5.4.3 Система отопления

Система отопления в пассажирских вагонах бывает двух видов: водяная и электрическая. Водяная система применяется на всех типах пассажирских вагонов локомотивной тяги, оснащенных автономной системой электроснабжения от подвагонных генераторов и аккумуляторных батарей. Электрической системой оборудованы вагоны локомотивной тяги, имеющие централизованное питание от вагона-электростанции или от контактной сети через электровоз.

Система водяного отопления (рис. 5.17) включает в себя котел 1, расширитель-воздухоподогреватель 10, нагревательные трубы 2, питательный насос 8, баки 6 и 7 для воды и топлива, вентили 5, 9, грязевик 5 и кран 4 для спуска воды из котла.


Циркуляция воды в системе отопления (показано стрелками) происходит непрерывно из-за разности температур в различных ее частях. Предусмотрена и искусственная циркуляция воды с помощью циркуляционного насоса, установленного на трубопроводе, подводящем воду к котлу, подача которой включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя.

При комбинированной (электроугольной) системе отопления (рис. 5.18) вода в котле подогревается расположенными в водяной рубашке высоковольтными нагревательными элементами, а при отсутствии электроэнергии — за счет теплоты сжигаемого твердого топлива — угля).


Питание нагревательных элементов осуществляется по однопроводной поездной линии с номинальным напряжением 3000 В постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 Гц в пути следования от локомотивов, а в пунктах отстоя — от стационарных устройств.

Системой водяного отопления с комбинированным котлом оснащены вагоны различных типов. Эта система состоит из котла с расширителем и отопительных приборов. Котел (рис. 5.19) с электроугольным отоплением имеет обычную угольную топку 4 и водяную рубашку 2, в которой на опорном фланце 11 расположены 24 высоковольтных нагревательных элемента 3.


Для увеличения поверхности нагреваемой воды в коническую часть топки установлены циркуляционные трубы 6, 7, и 8. В нижней части топки расположены колосниковая решетка 1 и наклонный лист зольника 14. Уголь загружается в котел через топочное отверстие 12, через него же извлекается шлак. Зола и мелкий шлак удаляются через отверстие зольника 13. На опорном фланце в зоне топки размещены три изолятора 9, через которые высоковольтные провода подводятся к нагревательным элементам котла. В целях обеспечения электробезопасности кожух 5 котла заземляется. Для этого в его нижней части предусмотрен специальный болт, к которому присоединяется заземляющий провод.

Нагревательные элементы закрыты защитным кожухом 10, на котором установлена блокировка, разрывающая цепь катушек высоковольтных контакторов при подъеме кожуха и наличии высокого напряжения. В поднятом положении для осмотра нагревательных элементов кожух подвешивается на цепях. Объем воды в системе 855 л, из которых 370 л находятся в котле и расширителе.

Схема отопления, нагревательные элементы и другое высоковольтное оборудование у различных типов вагонов одинаковое. Высоковольтные нагревательные элементы имеют общую мощность 48 кВт и разделены на две параллельные группы, каждая из которых состоит из двух параллельных ветвей, включающих по шесть последовательно соединенных нагревательных элементов. Для защиты котла предусмотрено тепловое реле, отключающее электронагревательные элементы при повышении температуры воды в котле выше 90 °С, и реле минимального уровня, отключающее их при понижении уровня воды в расширителе более чем 200 мм. В вагонах с кондиционированием воздуха используются дополнительные низковольтные электрические печи и калорифер, которые питаются от автономной системы электроснабжения напряжением ПО В постоянного тока. В пассажирских вагонах межобластного и пригородного сообщений наиболее распространено отопление с помощью электрических печей и калориферов.

В системах водоснабжения и водяного отопления современных пассажирских вагонов находят широкое применение пластмассы для изготовления многих деталей и узлов. Из стеклопластика на основе полиэфирной смолы выполняют водяные баки, умывальные раковины и унитазы, из полиэтилена низкой плотности — трубы, фитинги, вентили, втулки, тройники, а также другие соединительные и регулирующие детали. В туалетах пол настилают из стеклопластика вместо цементного, покрытого метлахской плиткой. Применение пластмасс обеспечивает снижение собственной массы вагона, продление срока службы, уменьшение трудоемкости и затрат при изготовлении и ремонте систем водоснабжения, отопления и внутреннего оборудования.

Системы отопления — Моряк

Для обогрева судовых помещений может применяться паровое, водяное, электрическое и воздушное отопление.

Паровое отопление. В грелки, расположенные в помещениях, подводится свежий пар от главного или вспомогательного котла. Перед поступлением в систему отопления в автоматически действующих редукционных
клапанах давление пара понижается до 0,2—0,3 МПа. За
редукционным клапаном устанавливается предохранительный, который при аварийном повышении давления стравливает лишний пар. После понижения давления пар осушается в сепараторах. Осушенный пар через распределительную клапанную коробку направляется в отопительную магистраль, из которой по приемным отросткам поступает в грелки. Образовавшийся в грелках конденсат отводится в магистраль конденсационной воды, а затем в теплый ящик, перед которым устанавливают конденсатоотводчик (конденсационный горшок), пропускающий
воду и задерживающий пар до полной конденсации. Паровое отопление может также выполняться по однопроводной системе. Эта система не имеет трубопровода конденсационной воды. При однопроводной системе уменьшается общая длина трубопроводов, а ее эффективность и равномерный нагрев всех грелок обеспечиваются применением клапанов специальной конструкции.

В качестве нагревательных приборов используются ребристые трубы и радиаторы. Ребристые трубы, имея большую площадь нагрева, обладают хорошей теплоотдачей, но недостаточно гигиеничны. Между ребрами забиваются пыль и грязь, которые при нагревании пригорают и издают запах гари. Поэтому значительно чаще применяют радиаторы. Они имеют более гладкую поверхность,
с которой сравнительно легко можно удалить пыль.

Для того чтобы можно было регулировать степень нагрева грелок, на паропроводящих трубах устанавливают клапаны игольчатого типа. На отводящих отростках имеются запорные клапаны, которые служат для отключения грелки при ремонте. В однопроводной системе грелки снабжаются клапанами (кранами) специальной конструкции. В пробке крана имеются два отверстия, одно из которых служит для прохода пара, а другое — для выхода конденсата. Трубы парового отопления маркируют двумя серебристо-серыми кольцами.

Паровое отопление, как наименее гигиеничное, применяют только в хозяйственных и бытовых помещениях.

Водяное отопление. Жилые и общественные помещения оборудуют системой водяного отопления. В этом случае грелки нагреваются горячей водой, имеющей температуру 80—90 °С. Водяное отопление может быть одно- и двухпроводным и выполняется по той же схеме, что и паровое, но в системе отсутствуют сепараторы, редукционные клапаны и конденсатоотводчики. Для обеспечения надежной циркуляции система снабжается циркуляционным насосом и расширительным баком, который компенсирует изменение объема воды при нагревании. Маркировка труб водяного отопления — зеленое
и серебристо-серое кольца.

Электрическое отопление. Оно используется главным образом в помещениях, где необходимо поддерживать постоянную температуру и влажность (штурманская и рулевая рубки, радиорубка, гирокомпасная и др.). Несмотря на сравнительно низкую экономичность, электрическое отопление находит все более широкое применение ввиду его простоты и гигиеничности.

Воздушное отопление. Это одно из наиболее удобных и совершенных способов отопления судов. В этом случае в помещение подается воздух, подогретый в воздухонагревателях до температуры 40 °С. При небольших размерах помещения температура подаваемого воздуха не должна быть выше 25 °С. Подогретый воздух рекомендуется подводить в нижнюю часть помещения, чем обеспечиваются хорошая циркуляция воздуха и равномерный нагрев всего помещения.

Система отопления, установленная на судне, должна обеспечивать нормальную температуру во всех помещениях при различных условиях плавания. Для поддержания в помещениях необходимой температуры игольчатые клапаны должны быть в исправном состоянии. Соединения труб должны обеспечить полную непроницаемость. Пропуск пара или конденсата повышают влажность
воздуха, в результате чего в помещении создаются ненормальные условия. Чтобы избежать неприятного запаха пригоревшей пыли, все нагревательные приборы следует содержать в чистоте. При каждой уборке помещения нагревательные приборы необходимо протирать влажной тряпкой. Нельзя пользоваться приборами отопления для сушки рукавиц, спецодежды и др.

Общая характеристика и особенности выбора радиаторов отопления

Статьи об оборудовании для отопления и водоснабжения


Производители отопительной техники предлагают широкий ассортимент радиаторов отопления. Но определяться с выбором необходимо, следуя техническим характеристикам, особенностям материала изготовления радиаторов отопления, эстетики и дизайна помещения.

Чугунные радиаторы

Большинству потребителей прекрасно известны чугунные, установленные во многих российских домах. Их основные преимущества — очень долговечны, прекрасно отдают тепло и сопротивляются ржавчине, выдерживают достаточно высокое давление.
Недостатки: трудоемкость монтажа, не самый привлекательный внешний вид и большая тепловая инерция. Именно последнее свойство чугуна затрудняет регулирование температуры в помещении радиаторными и комнатными термостатами без соответствующей регулировки температуры котельной воды.
Несомненный плюс отечественных чугунных радиаторов — низкая цена. Однако надо учитывать, что это достоинство может нейтрализоваться затратами на монтажные работы. Например, монтаж системы отопления из отечественных чугунных радиаторов и дешевых стальных труб обходится на 20-40% дороже, чем при установке легких, чистых и удобных для монтажа пластиковых труб и стальных или алюминиевых радиаторов.

В последнее время получили довольно широкое распространение чугунные радиаторы с привлекательным ретро-дизайном. Внешний вид этих радиаторов отопления удовлетворит самый взыскательный вкус. Но помимо сложностей монтажа, эти радиаторы имеют довольно высокую стоимость.

Стальные панельные радиаторы

Панельные стальные радиаторы чаще используют для установки в загородных домах и коттеджах. Они плохо держат очень высокое давление, но это и не нужно. В загородом доме высокого давления в системе быть не должно. При этом они обладают хорошим соотношением цена-качество, высокой теплоотдачей, малым водосодержанием. Панельные стальные радиаторы имеют довольно малую тепловую инерцию и легко регулируются с помощью термостатов.
Панельные стальные радиаторы выпускаются с нижним и боковым подключением. В радиаторы с нижним подключением встроен термостатический вентиль, на который можно установить терморегулятор для поддержания в помещении заданной температуры. Поэтому стоимость радиаторов с нижним подключением выше, чем аналогов с боковым подключением.
Главный недостаток панельных стальных радиаторов — они не выносят слива теплоносителя, не любят открытых систем отопления и систем, в которых используются трубы, не устойчивые к диффузии кислорода воздуха (например, некоторые виды полипропиленовых труб).

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые находятся в промежуточной нише между сталью и чугуном, объединяют в себе практически все преимущества и недостатки предыдущих групп радиаторов. Алюминиевые радиаторы обладают очень хорошей теплоотдачей, низкой массой и привлекательным дизайном, выдерживают достаточно высокое давление. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, и подверженность коррозии. Коррозия усиливается при образовании в системах отопления гальванических пар алюминия с другими металлами. В случае использования алюминиевых радиаторов желательно проведение противокоррозионных мероприятий, что вполне осуществимо в частном доме. Стоит упомянуть и повышенную тепловую инерцию, присущую этому типу радиаторов. Имеет смысл использовать их в тех случаях, когда чугун или сталь по каким-либо причинам не отвечают поставленным требованиям.

Биметаллические радиаторы

Биметаллические – это радиаторы, имеющие алюминиевый корпус и стальную трубу, по которой движется теплоноситель, сочетают в себе все плюсы алюминиевых радиаторов: высокую теплопередачу, низкую массу, хороший внешний вид — и, кроме того, при определенных условиях имеют большую коррозионную стойкость и обычно рассчитаны на большее давление в системе отопления. Основной недостаток биметаллических радиаторов — опять же высокая цена. Использование биметаллических радиаторов для частного загородного дома экономически неоправданно, поскольку высокое давление автономным системам не свойственно.

Стальные трубчатые радиаторы

Трубчатые стальные радиаторы так же, как и биметаллические радиаторы, разработаны для многоэтажного строительства. Трубчатые стальные радиаторы обладают недостаточной площадью поверхности теплообмена, а следовательно, и невысокой полезной мощностью. Это самый дорогой тип радиаторов (в перерасчете на 1 кВт). На российском рынке предлагается большое разнообразие трубчатых радиаторов разных форм и расцветок. Эти радиаторы нередко используются не просто как часть системы отопления, но и как элемент дизайна помещения.

Разновидностью трубчатых стальных радиаторов являются радиаторы для ванной комнаты. Такие радиаторы могут подсоединяться в системы отопления и оснащаться дополнительным электрическим нагревательным элементом.

Радиаторы отопления, независимо от типа и материала, предпочтительнее располагать под окнами, чтобы поднимающийся теплый воздух блокировал движение холодного воздуха от окна.
Многим нравится, когда отопительный прибор закрыт декоративной панелью или решеткой, но следует помнить, что при этом теряется большое количество тепла, т. е. вы рискуете остаться в плохо прогретом помещении и потратить больше денег на отопление.

Для автоматического поддержания заданной температуры воздуха в помещении на отопительные приборы нужно установить терморегуляторы. Терморегуляторы состоят из двух частей: регулирующего крана и термоголовки. Поворотом термоголовки можно задать требуемую температуру воздуха. В ней же находится специальный состав, который при повышении температуры в помещении расширяется и механически воздействует на регулирующий кран. Когда температура превышает заданную, доступ горячей воды в радиатор сокращается, а при понижении температуры — увеличивается.
С помощью терморегуляторов можно в разных комнатах поддерживать разную температуру.

Общая характеристика водогрейных котлов

__________________________________________________________________________

Общая характеристика водогрейных котлов


Водогрейный котел — это генератор тепла; устройство, в котором в результате сжигания топлива вырабатывают необходимое тепло, передающее жидкому теплоносителю.

Конструктивно все современные водогрейные котлы устроены по одной схеме: металлический корпус более или менее современного дизайна с теплообменником внутри.

Нагретый в теплообменнике теплоноситель поступает по трубам к отопительным приборам.

Независимо от фирмы-производителя водогрейный котел представляет собой самое сложное и, как следствие, самое дорогое устройство всей системы водяного отопления.

Именно поэтому к выбору отопительного котла нужно подходить со всей серьезностью.

Сегодня на российском рынке представлены водогрейные котлы практически всех крупнейших зарубежных и отечественных производителей отопительной техники.

Как же не потеряться среди такого обилия товаров и выбрать именно то, что более всего подходит вашему загородному дому?

При выборе отопительного котла обращают внимание на следующие моменты:

— вид топлива — твердое, жидкое или газообразное;

— номинальную мощность котла;

— функциональное назначение котла — для обогрева, горячего водоснабжения или того и другого;

— уровень автоматики котельного оборудования.

Помимо перечисленных критериев выбора водогрейного котла, существует и другие, менее значимые, но не последние: материал, из которого изготовлен котел, габаритные размеры и вес котла, его стоимость и пр.

Для одних покупателей эти параметры могут оказаться неважными, другие же уделят им особое внимание.

Прежде чем отправляться в магазин за оборудованием для водяной системы отопления, необходимо определиться с видом топлива, на котором будет работать водогрейный котел.

Начинать нужно с посещения районной или областной администрации, где вас просветят по поводу того, какие виды топлива используют в данной местности и каковы перспективы развития на ближайшие и отдалённые во времени сроки (планируют ли провести газопровод или нет, каковы условия подключения к нему и пр.).

Стоимость топлива составляет основную часть эксплуатационных расходов.

На сегодня в России самым недорогим и доступным топливом является магистральный газ.

При сжигании газа получается больше полезного тепла, чем при сжигании любого другого вида органического топлива, а в продуктах сгорания содержится меньше вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Так как сжигание газа происходит почти полностью, в топливнике остается меньше сажи, что облегчает уход за котлом.

Магистральный газ избавляет от необходимости делать запасы топлива, а учет его расхода легко организовать при помощи газового счетчика.

Кроме того, водогрейные котлы, работающие на природном газе, практически не подвергаются коррозии и являются более долговечны, чем твердотопливные или жидкотопливные собратья.

И все бы было хорошо, если бы газовые котлы можно было поставить в любом загородном доме.

Покупая водогрейный котел с дизельной горелкой, вы приобретаете дополнительную головную боль, незнакомую владельцам газовых котлов, — где хранить емкости с топливом.

Как правило, дизельное топливо продают в пластмассовых или стальных емкостях. При этом пластиковые емкости легче и дешевле, однако, при длительном хранении топлива лучше отдавать предпочтение стальным бакам или же пластмассовым емкостям с двойными стенками.

Хранить жидкое топливо можно в специально оборудованном помещении или закопанными в землю снаружи дома.

Второй способ более гигиеничен, так как даже от закрытого дизельного топлива будет исходить специфический запах (еще один минус по сравнению с газом).

Во время работы водогрейного котла дизельное топливо полностью испаряется, а пары топлива в смеси с воздухом сжигаются.

При этом образуется большое количество серных выделений, которые конденсируют на стенках котла, особенно при низкой температуре теплоносителя.

В водогрейных котлах с тепловоспринимающими поверхностями из чугуна конденсат меньше, чем в стальных котлах, поэтому обычно жидкотопливные котлы выпускают в чугунном исполнении, что ощутимо увеличивает их вес.

В условиях водяного отопления на жидком топливе становится особо актуальным вопрос об установке автоматической системы контроля, так как она заметно помогает сэкономить тепловую энергию.

Котлы, работающие на газообразном и дизельном топливе, не требуют дополнительных временных затрат по уходу за ними, так как работают они автоматически на протяжении всего отопительного сезона.

От вас потребуются лишь сезонные профилактические работы, да и их можно отдать в умелые руки работников сервисной службы.

В отличие от газовых и дизельных котлов, генераторы тепла, работающие на твердом топливе (каменном или буром угле, коксе, древесине, торфе или сланце), требуют массу времени и энергии.

Начнем с того, что твердотопливный котел придется время от времени загружать топливом.

Далее, эффективность сжигания твердого топлива будет значительно ниже, чем газа или мазута, а это значит, что КПД работы такого котла не превысит 60 % против КПД газового или дизельного котла, в некоторых случаях достигающего 95 %.

После сжигания твердого топлива остается большое количество сажи, что делает уход за твердотопливным котлом достаточно трудоемким.

И, наконец, для хранения твердого топлива потребуется дополнительное помещение, и не маленьких размеров.

Существуют водогрейные котлы, которые полностью работают от электрической сети.

По энергозатратам работа электрического котла — не самое дешевое удовольствие, но допускающее массу лазеек для экономии: удобную система контроля температуры, экономичный режим работы котла, льготный ночной тариф и пр.

Главная проблема использования электрических котлов обусловлена перебоями с подачей электроэнергии, но и тут есть выход — установление блока аварийного электропитания.

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ КОТЛОВ

Протерм Пантера     Протерм Скат     Протерм Медведь     Протерм Гепард     Эван
Аристон Эгис     Теплодар Купер     Атем Житомир     Нева Люкс     Ардерия     Нова
Термона     Иммергаз     Электролюкс     Конорд     Лемакс     Галан     Мора     Атон

_______________________________________________________________________________

Модели котлов    Советы по ремонту котлов    Коды ошибок    Сервисные инструкции

_______________________________________________________________________________

Монтаж и эксплуатация газовых котлов Бош 6000

Управление и обслуживание котлами Vaillant Turbotec / Atmotec

Обзор газовых котлов Житомир-3 Атем

Монтаж системы отопления частного дома

Котлы Данко, Росс и Dani — Ответы специалистов на вопросы пользователей

Рекомендации по монтажу настенных газовых котлов Навьен

Обзор твердотопливного котла Купер ОК-15 Теплодар

Неисправности и ошибки котлов Ферроли

Сборочные элементы, монтаж и подключение электрокотла Скат Protherm

Обзор отопительных котлов Дон КСТ-16

Ремонт и сервис котлов Вайлант — ответы экспертов

Обзор газового котла КСГ Очаг

Обзор отопительного котла Купер ОК-20 Теплодар

Комплектация и компоненты электрического котла Протерм Скат

Подключение и ввод в работу котла Будерус Логомакс U072

Ответы специалистов по неисправностям котлов Китурами

Советы мастеров по обслуживанию котлов Навьен

Обслуживание компонентов газового котла Navien Deluxe

Подключение котла Аристон Egis Plus 24 ff к рабочим системам

Циркуляционный насос. Преимущества и недостатки

Просмотров: 25239

Далеко не все понимают, что для поддержания нормальной температуры в помещении требуется не только отопительный котел и трубы с батареями, но и целый ряд достаточно сложных приборов и устройств, без которых тепла попросту не будет. Одним из таких незаменимых приспособлений является, безусловно, циркуляционный насос. И хотя его подбор и монтаж лучше доверить специалистам, ориентироваться в теме стоит и владельцам домов. Надо сказать, что правильный подбор насоса – это гарантия того, что вам удастся избежать различных сбоев в процессе работы системы отопления. Кроме того, такой агрегат будет обеспечивать экономию электрической энергии, также он снизит шумы в радиаторах и в трубопроводе. И, конечно, циркуляционный насос повысит в целом теплоотдачу системы.
Согреть помещение можно старинным способом с помощью печи или камина, можно в каждой комнате поставить электронагреватель, но такое отопление — тема не этого сайта. Наша тема — комфортные гидравлические (жидкостные) системы отопления, в которых циркулирует теплоноситель, согревая дом с помощью отопительных приборов.

Если общая площадь отапливаемых помещений исчисляется сотнями квадратных метров и если эти самые метры занимают несколько этажей, то классического отопления, основанного на естественной циркуляции теплоносителя, будет не достаточно. И в этом нет ничего удивительного — давление в системах с естественной циркуляцией не превышает 0,6 мПа. Повысить давление и улучшить циркуляцию воды в таких системах отопления можно лишь двумя способами — строить замкнутую систему трубами большого диаметра либо ввести в нее циркуляционный насос. Трубы большого диаметра обойдутся недешево, поэтому лучшее решение в отоплении площадей от 100-150 м2 — циркуляционный насос. Под качеством системы отопления понимают способность системы поддерживать комфортную температуру в доме при температуре теплоносителя низкой настолько, насколько это возможно. Тепло к отопительным приборам передается по трубам, соединяющим котел и радиаторы в замкнутую сеть — систему отопления, по которой циркулирует теплоноситель.

 

Устройство и принцип работы циркуляционного насоса

Циркуляционный насос — небольшой агрегат, который устанавливается непосредственно в трубопровод и обеспечивает перекачку теплоносителя по трубопроводу. Для систем отопления частных домов обычно применяют насосы с так называемым «мокрым ротором». Эти насосы так и называются — циркуляционные. Циркуляционные насосы имеют узкую специализацию — они предназначены для принудительной циркуляции теплоносителя (воды) в замкнутых отопительных системах. Циркуляционный насос состоит из чугунного корпуса, внутри которого расположен ротор (вращающаяся часть) и насаженная на ротор крыльчатка. Ротор вращается — крыльчатка продвигает воду. Одно из основных правил монтажа насоса в системе: ось ротора обязательно должна быть расположена горизонтально . Будучи установленным в отопительную систему, насос засасывает воду с одной стороны и нагнетает ее в трубопровод с другой за счет центробежной силы, возникающей при вращении крыльчатки, во вводном патрубке возникает разрежение, а на выводном- компрессия. При равномерной работе насоса уровень теплоносителя в расширительном бачке не меняется, т.е. с его помощью поднять давление в отопительной системе не удастся — для выполнения этой задачи понадобится повысительный насос. Задача же циркуляционного насоса- в преодолении сопротивления, возникающего на отдельных участках отопительных систем.

Преимущества и особенности использования циркуляционных насосов

Особенностью современных циркуляционных насосов (ЦН) являются экономичность, долговечность, небольшие габариты и бесшумность. При правильном монтаже циркуляционные насосы практически бесшумны. Вы сможете определить, работает ли насос, только по легкой вибрации, когда дотронетесь до него рукой.

Как правильно выбрать циркуляционный насос? Важно правильно подобрать насос в соответствии с гидравлическими параметрами конкретной отопительной системы. Это лучше доверить специалистам. Прежде всего, необходимо знать сколько тепла понадобится для отопления дома. Это достаточно сложный расчет, который включает в себя много параметров и делается специалистами. Важным является все: какие окна установлены в здании, как утеплены стены, пол и перекрытия, предусмотрены ли термостатические вентили в системе и т.д. и т.п. Результатом этих вычислений становится определение необходимой объемной подачи теплоносителя в системе (м3/ч), по которой и подбирается насос. При реконструкции уже существующей системы предпочтительнее воспользоваться регулируемым насосом. Такие ЦН самостоятельно адаптируется к изменению расхода в системе, практически бесшумны и очень экономичны. Самостоятельно произвести расчет для сложной и многоуровневой отопительной системы вам не удастся! Но, если вы все же решили попробовать — формула расчета приводится в СНиП 2.04.05-91*.

Второй очень важный аспект – это напор насоса. Этот параметр связан непосредственно с самой отопительной системой. Он будет равняться общему гидравлическому сопротивлению имеющейся у вас системы. При этом этажность здания во внимание не принимается. Пожалуй, наиболее быстрым и простым способом считается выбор насоса для отопления по каталогам. Это очень удобно, поскольку вы сможете сопоставить различные характеристики самого агрегата, а также характеристики, которые окажутся важными при монтаже насоса и в ходе его непосредственной работы. Выбирая насос для системы отопления, принимайте во внимание один важный момент. Все полученные при вычислениях характеристики рассчитываются на максимум работы насоса. Однако такой режим за весь срок службы агрегата будет использоваться минимальное количество времени. А значит, при выборе циркуляционного насоса для отопления есть смысл немного занизить параметры. Правильным будет выбрать насос, мощность которого превышает необходимую для данной системы отопления на 5-10%. Принимая такое решение, вы сможете сэкономить не только на покупке самого насоса, но и в дальнейшем сохранить немалые средства на оплате электричества. И не стоит беспокоиться о том, что насос с чуть меньшими параметрами не справится с подачей тепла в дом в сильные морозы.

Шум в системе отопления — еще одна проблема. На самом деле, такая проблема вполне может возникнуть, если насос подобран неправильно. Есть и другая причина — шум в трубах из-за наличия в системе воздуха. Поэтому стоит знать, как его удалить из системы отопления. Очень часто домовладельцев волнует вопрос о том, не возникнут ли проблемы во время запуска насоса после теплого времени года, когда агрегатом не пользуются. Современные агрегаты для отопления можно смело отключать на несколько месяцев, вреда им от этого не будет. Даже в том случае, если во время простоя появились отложения, из насоса их удалить очень просто. Нерегулируемый насос для этого нужно переключить в режим максимальной скорости, у регулируемого же агрегата есть функция деблокирования. Еще один важный момент – это материалы, из которых производятся насосы для отопления. Вал и подшипники современных агрегатов производят из керамики. Это позволяет существенно увеличить срок службы насоса, а также обеспечить бесшумность его работы.

Типы циркуляционных насосов

Наиболее распространенными видами являются насосы циркуляционные с «сухим» ротором и «мокрым» ротором.
К насосам циркуляционным с «сухим» ротором относятся моноблочные, консольные, и Inline-насосы. Гарантированную герметичность данному виду насосов обеспечивает наличие скользящего торцевого уплотнения. В конструкциях первого типа ротор не контактирует с перекачиваемой водой, его рабочая часть отделена от электродвигателя уплотнительными кольцами, изготовленными чаще всего из угольного агломерата, реже из нержавеющей стали или керамики, оксида алюминия или карбида вольфрама (материал торцевого уплотнителя зависит от типа теплоносителя). При запуске двигателя насоса уплотнительные кольца вращаются по отношению друг к другу — между отполированными и тщательно пригнанными друг к другу кольцами находится тончайший слой водяной пленки, герметизирующая соединение за счет разницы давлений во внешней атмосфере и в отопительной системе (в системе отопления давление выше). Пружина толкает одно уплотнительное кольцо к другому, в процессе эксплуатации кольца изнашиваются и самоподгоняются друг к другу, срок их службы составит не менее 3-х лет — они более эффективны, чем сальниковая набивка, нуждающаяся в постоянной смазке и охлаждении.
Насосы с сухим ротором издают громкий шум при работе, поэтому их устанавливают в отдельном помещении с хорошей звукоизоляцией. При использовании насосов с сухим ротором со скользящими торцевыми уплотнениями следует тщательно отслеживать наличие взвесей в перекачиваемой воде и состояние запыленности воздуха в помещении, где установлен сам насос. Работа «сухого» насоса вызывает воздушные завихрения, притягивающие частицы пыли — частицы пыли и взвеси в теплоносителе могут повредить поверхности колец уплотнения, нарушая их герметичность. Независимо от типа уплотнения, будь оно сальниковое или скользящее торцевое, в работе «сухого» насоса происходит их разрушение, поэтому им требуется присутствие жидкости на роль смазки — при ее отсутствии разрушение торцевого уплотнения неминуемо.

Для оборудования бытовых систем отопления и водоснабжения в настоящее время наибольшее распространение получили насосы циркуляционные с «мокрым» ротором.
Они являются регулируемыми и обладают высокой производительностью, что позволяет применять в отопительных системах трубопроводы меньшего сечения, и легко управлять параметрами системы. Особенностью этих насосов является отсутствие сальниковых уплотнений, а также смазка и охлаждение встроенного электродвигателя перемещаемой жидкостью. Все модели  насосов «мокрого» типа не требуют центрирования при монтаже, не требуют технического обслуживания на протяжении многих лет. Они бесшумны, в отличие от насосов «сухого» типа, где для охлаждения внешних электродвигателей используются достаточно шумные вентиляторы, годами не требуют обслуживания, их проще ремонтировать и выполнять настройку.
Единственным недостатком насосов с «мокрым» ротором является малый К.П.Д. (не более 50%), что и определяет только бытовую сферу их применения. Впрочем, затраты на энергопотери совершенно некритичны, и вполне окупаются несомненными преимуществами данного вида насосов, незаменимых для оборудования систем отопления и горячего водоснабжения для загородных домов.

Конструкция циркуляционных насосов с «мокрым ротором»

Современные «мокрые» циркуляционные насосы имеют модульную конструкцию:

  • корпус насоса;
  • электромотор со статором;
  • коробка с клеммниками;
  • рабочее колесо;
  • картуш, содержащий ротор и вал с подшипниками.

Единый блок картуша позволяет легко устранять при пуске скопившийся в корпусе насоса воздух, а сама модульная схема конструкции облегчает ремонтные работы — достаточно лишь заменить неисправный модуль на новый.

Как установить циркуляционный насос. Правила монтажа

Циркуляционные насосы в современных закрытых системах (с мембранным баком) лучше устанавливать на обратном трубопроводе и как можно ближе к расширительному мембранному баку. Наиболее распространенная ошибка – неправильная установка насоса на трубопровод, которая может привести к значительному уменьшению срока службы насоса или выходу его из строя. Он должен устанавливаться так, чтобы вал двигателя занимал горизонтальное положение. Клеммный модуль насоса должен находиться сверху. Система обязательно должна быть промыта, удалены твердые частицы. Перед пуском насоса с ручной регулировкой часто забывают его развоздушить, что фактически приводит к «сухому ходу». После удаления воздуха из насоса и включения его через несколько минут работы необходимо остановить насос и повторно развоздушить его.

Что такое байпас? Байпас, применяемый в системах отопления, представляет собой небольшой отрезок трубопровода, устанавливаемый параллельно запорной и регулирующей арматуре, его задача — переключение системы отопления на естественную циркуляцию при сбое в энергоснабжении и поломке насоса. Для нормальной работы отопительных приборов диаметр трубы байпаса должен быть равным диаметру стояка, в который врезается. Порядок установки приборов на байпасе, по направлению теплоносителя: фильтр, обратный клапан (если необходим) и циркуляционный насос. Для эффективной работы «мокрого» насоса и для предотвращения накопления воздуха байпас устанавливается строго горизонтально. На всякий случай среди установленных на байпасе приборов можно установить автоматический отводчик воздуха — в любое место, не суть важно, но в вертикальном положении. Преимущества автоотводчика воздуха перед классическим краном Маевского — выпуск и последующее перекрытие этого прибора производится автоматически.

Крупнейшими поставщиками бытовых и промышленных насосов для систем отопления на рынке России являются итальянская компания «DAB» и датская  «Grundfos».
Покупка циркуляционного насоса неизвестной фирмы ведет к большому риску выхода насоса из строя и, следовательно, «размораживанию» системы, к значительному материальному ущербу, связанному с заменой радиаторов отопления, котла и др.


Наши специалисты помогут Вам подобрать, а также смонтировать систему отопления, найдут приемлемое решение по цене.
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!

Таблица сравнительных характеристик систем отопления

Таблица сравнительных характеристик систем отопления.
Расчет (усредненный) произведен на примере помещения общей площадью 100 м2 (коттедж, склад и т.д.) при ежемесячном использовании в течении 10 лет
Параметры сравнения Система автономного отопления Eco Ondol Пленочные теплые полы (сплошные) Пленочные теплые полы Кабельные теплые полы  Отопление природным газом, газ рядом с объектом Система с использованием твердого топлива (дрова, пеллеты) Система с использованием теплового насоса Система с электрическим котлом
Необходимый процент покрытия от общей площади 30-70% 80% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
Необходимая мощность выделенная на помещение от 4 КВт 10-12 КВт 12-15 КВт от 15 КВт 10-12 КВт 10-12 КВт 10-12 КВт 20 КВт
Время прогрева помещения от 0 до 15 С 15 мин 45 мин 60 мин 90 мин 60 мин 60 мин 90 мин 120 мин
Максимальная температура нагрева элементов 180 С 60 С 45 С 70 С 85 С 85 С 60 С 85 С
Время остывания системы после отключения 90 мин 20 мин 15 мин 15 мин 40 мин 40 мин 40 мин 40 мин
Сложность/длительность монтажа Низкая / 1 день Средняя / 1 день Средняя / 1 день Средняя / 1 день Высокая / неделя      
Опасность при повреждении Отсутствует Минимальная Замыкает, пожар Замыкает, пожар Затопление, взрыв, промерзание Затопление, пожар, промерзание Затопление,  промерзание Затопление, замыкание, промерзание
Разрешение на установку, проект, наруж. подключение Нет Нет Нет Нет 150 000 — 300 000 30 000 — 70 000 Нет 150 000 — 300 000
Разовые затраты при монтаже 260 000 система 185 000 — пленка  145 000 — пленка  250 000 — пленка 30 000 — 50 000 котел, 30 000 — 50 000 котел, 400 000 — насос, радиаторы, трубы, фитинги и т.д 30 000 — 50 000 котел
 20 000 — кабель, соед. элементы, терморегуляторы и датчики 22 000 подложка 22 000 подложка 22 000 подложка 70 000 радиаторы, трубы, фитинги и т.д.      70 000 радиаторы, трубы, фитинги и т.д.  70 000 радиаторы, трубы, фитинги и т.д.
 30 000 — кабель, соед. элементы, терморегуляторы и датчики   35 000 — кабель, соед. элементы, терморегуляторы и датчики  35 000 — монтажная лента, терморегуляторы и датчики  45 000 — монтажные работы 45 000 — монтажные работы 100 000 — монтажные работы 45 000 — монтажные работы
Общая стоимость системы с монтажом 280 000  237 000  202 000  307 000  305 000  205 000 500 000 220 000
Ежемесячные затраты по тарифам 2 000 — в месяц 24 000 — в год 240 000 — 10 лет 5 000 — в месяц 60 000 — в год  600 000 — 10 лет 8 000 — в месяц  96 000 — в год       960 000 — 10 лет 12 000 — в месяц 144 000 — в год      1 440 000 — 10 лет 5 000 — в месяц           60 000 — в год            600 000 — 10 лет 4 000 — в месяц 48 000 — в год              480 000 — 10 лет 3 000 — в месяц   36 000 — в год     360 000 — 10 лет 20 000 — в месяц 240 000 — в год                   2 400 000 — 10 лет
Ремонтные работы, профилактика (замена расходников) Нет 5 000  25 000  30 000  30 000  30 000  50 000  50 000 
ИТОГО: монтаж + 10 лет эксплуатации 520 000  842 000  1 187 000  1 777 000  985 000  705 000 910 000 2 710 000
Гарантия завода изготовителя                

Печи и котлы | Министерство энергетики

Хотя старые топочные и котельные системы имели КПД в диапазоне от 56% до 70%, современные традиционные системы отопления могут достигать КПД до 98,5%, преобразовывая почти все топливо в полезное тепло для вашего дома. Повышение энергоэффективности и новая высокоэффективная система обогрева часто могут сократить ваши счета за топливо и снизить выбросы загрязняющих веществ в печи вдвое. Повышение эффективности печи или котла с 56% до 90% в доме со средним холодным климатом сэкономит 1.Выбросы углекислого газа 5 тонн каждый год, если вы топите газом, или 2,5 тонны, если вы топите маслом.

Если ваша печь или котел старые, изношенные, неэффективные или слишком большие, самое простое решение — заменить их современной высокоэффективной моделью. Старые угольные горелки, которые были переведены на жидкое или газовое топливо, являются основными кандидатами на замену, как и газовые печи с запальными лампами, а не с электронным зажиганием. Новые системы могут быть более эффективными, но все же, вероятно, будут иметь большие размеры, и их часто можно модифицировать для снижения их эксплуатационной мощности.

Перед покупкой новой печи или котла или перед модификацией существующей установки сначала приложите все усилия для повышения энергоэффективности вашего дома, а затем попросите подрядчика по отоплению определить размер вашей печи. Повышение энергоэффективности позволит сэкономить деньги на новой печи или котле, потому что вы можете приобрести меньший блок. Печь или котел правильного размера будут работать наиболее эффективно, и вам нужно выбрать надежный агрегат и сравнить гарантии каждой печи или котла, которые вы рассматриваете.

При покупке высокоэффективных печей и котлов обратите внимание на этикетку ENERGY STAR®. Если вы живете в холодном климате, обычно имеет смысл инвестировать в наиболее эффективную систему. В более мягком климате с более низкими годовыми затратами на отопление дополнительные вложения, необходимые для повышения эффективности с 80% до 90% до 95%, могут оказаться трудными для оправдания.

Укажите герметичную топку или котел для сжигания, который будет направлять наружный воздух непосредственно в горелку, а отходящие дымовые газы (продукты сгорания) непосредственно наружу, без необходимости использования вытяжного шкафа или заслонки.Печи и котлы, которые не являются герметичными установками для сжигания, втягивают нагретый воздух в установку для сжигания, а затем направляют этот воздух в дымоход, тратя впустую энергию, которая была использована для нагрева воздуха. Установки с закрытым сгоранием позволяют избежать этой проблемы, а также не создают риска попадания опасных газов сгорания в ваш дом. В печах, которые не являются герметичными установками сгорания, обратная тяга дымовых газов может быть большой проблемой.

Высокоэффективные агрегаты с закрытым сгоранием обычно производят кислые выхлопные газы, которые не подходят для старых дымоходов без футеровки, поэтому выхлопные газы следует либо отводить через новый канал, либо дымоход должен быть облицован для приема кислого газа (см. раздел о поддержании надлежащей вентиляции ниже).

Основы системы отопления и охлаждения: советы и рекомендации

После того, как воздух нагреется или охладится у источника тепла / холода, его необходимо распределить по различным комнатам вашего дома. Это может быть достигнуто с помощью систем с принудительной подачей воздуха, гравитации или излучения, описанных ниже.

Системы с принудительной подачей воздуха

Система с принудительной подачей воздуха распределяет тепло, производимое печью, или холод, производимый центральным кондиционером, через вентилятор с электрическим приводом, называемый нагнетателем, который нагнетает воздух через систему металлических каналов в комнаты в вашем доме.По мере того, как теплый воздух из печи втекает в комнаты, более холодный воздух в комнатах течет вниз по другому набору воздуховодов, называемых системой возврата холодного воздуха, в печь для обогрева. Эта система регулируется: вы можете увеличивать или уменьшать количество воздуха, проходящего через ваш дом. В центральных системах кондиционирования воздуха используется та же система принудительной подачи воздуха, включая вентилятор, для распределения холодного воздуха по комнатам и возврата более теплого воздуха для охлаждения.

Проблемы с системами принудительной подачи воздуха обычно связаны с неисправностью вентилятора.Воздуходувка также может быть шумной и добавляет стоимость электроэнергии к стоимости топочного топлива. Но поскольку в ней используется воздуходувка, система принудительной подачи воздуха представляет собой эффективный способ направлять переносимое по воздуху тепло или холодный воздух по всему дому.

Гравитационные системы

Гравитационные системы основаны на принципе подъема горячего воздуха и опускания холодного воздуха. Следовательно, гравитационные системы нельзя использовать для распределения холодного воздуха из кондиционера. В гравитационной системе печь располагается рядом с полом или под ним.Нагретый воздух поднимается по воздуховодам и попадает в пол по всему дому. Если печь расположена на первом этаже дома, тепловые регистры обычно располагаются высоко на стенах, потому что регистры всегда должны быть выше печи. Нагретый воздух поднимается к потолку. По мере того, как воздух охлаждается, он опускается, входит в каналы возвратного воздуха и возвращается в печь для повторного нагрева.

Другой основной системой распределения отопления является лучистая система. Источником тепла обычно является горячая вода, которая нагревается печью и циркулирует по трубам, встроенным в стену, пол или потолок.

Радиантные системы

Радиантные системы работают, обогревая стены, пол или потолок комнат или, чаще, обогревая радиаторы в комнатах. Затем эти предметы нагревают воздух в комнате. В некоторых системах используются электрические нагревательные панели для выработки тепла, которое излучается в комнаты. Как и гравитационные настенные обогреватели, эти панели обычно устанавливают в теплом климате или там, где электричество относительно недорогое. Излучающие системы нельзя использовать для распределения холодного воздуха от кондиционера.

Радиаторы и конвекторы, наиболее распространенные средства распределения лучистого тепла в старых домах, используются в системах водяного отопления. Эти системы могут зависеть от силы тяжести или от циркуляционного насоса для циркуляции нагретой воды от котла к радиаторам или конвекторам. Система, в которой используется насос или циркуляционный насос, называется гидравлической системой.

Современные системы лучистого отопления часто встраиваются в дома, построенные на фундаменте из бетонных плит. Под поверхностью бетонной плиты прокладывается сеть водопроводных труб.Когда бетон нагревается трубами, он нагревает воздух, соприкасающийся с поверхностью пола. Плита не должна сильно нагреваться; в конечном итоге он будет контактировать с воздухом во всем доме и нагревать его.

Излучающие системы — особенно когда они зависят от силы тяжести — подвержены ряду проблем. Трубы, используемые для распределения нагретой воды, могут забиться минеральными отложениями или наклониться под неправильным углом. Также может выйти из строя бойлер, в котором вода нагревается у источника тепла. В новых домах системы горячего водоснабжения устанавливают редко.

В следующем разделе вы узнаете, как термостат и другие элементы управления используются для поддержания климата в помещении, создаваемого вашими системами отопления и охлаждения.

HVAC — Обзор систем отопления помещений


HVAC — Обзор систем отопления помещений

А. Бхатия, Б.


Краткое содержание курса

Каждый вид отопления система имеет свою силу. В зависимости от уровня комфорта и эксплуатации затрат, вам необходимо выбрать стиль системы, который лучше всего подходит для вашей требования к объекту.Есть практически бесконечные вариации и комбинации которые можно использовать для создания лучшей системы; это просто вопрос определения ваши потребности и поиск лучших вариантов с опытными профессионалами отрасли разработать для вас лучшую стратегию.

Этот курс включает в себя викторину с несколькими вариантами ответов в конце, которая предназначена для улучшить понимание материалов курса.

Обучение Объектив

в По завершении этого курса вы будете:

  • Узнайте, как происходят теплопотери и какие факторы влияют на скорость теплопотерь;
  • Уметь оценить тепловая нагрузка, годовой уровень потребления энергии и размер оборудования;
  • Будьте в курсе первичные источники энергии и провести сравнительный анализ;
  • Понять плюсы и минусы различных вариантов отопления и возможность ранжировать различные системы;
  • Знать конвективный и принципы радиационной теплопередачи;
  • Знать разницу между сгоранием, термической эффективностью и эффективностью распределения;
  • Уметь сравнить среди газовых и мазутных печей;
  • Понять проектные решения систем водяного отопления;
  • Знайте различные тип систем электрического сопротивления и теплового насоса;
  • Уметь подавать методы энергосбережения;
  • Разобраться в различных требования нормативного кодекса; и
  • Понять сравнение различных вариантов отопления и возможность выбора подходящей системы для вашего строительного приложения.

Предполагается Аудитория

Этот курс нацелен на студентов, инженеров-механиков и инженеров HVAC, архитекторов, проектировщиков зданий, инженеры по охране труда, энергоаудиторы, профессиональные врачи, промышленные гигиенисты, руководители предприятий и широкая публика.


Введение в курс

В этом курсе мы разделим системы отопления на несколько категорий. Сначала рассмотрим, где первичная энергия исходит от.Затем мы сравним различные варианты и обсудить различные способы передачи тепла в помещении и, наконец, некоторые общие рекомендации по энергосбережению и стратегиям применения для различных построек. Курс разделен на пять разделов:

Раздел № 1 Основы тепловых потерь
Раздел № 2 Рекомендации по применению различных вариантов
Раздел № 3 Системы отопления помещений, работающие на газе и мазуте
Раздел № 4 Системы водяного отопления
Раздел № 5 Электрооборудование Системы отопления
Приложение № 1 Характеристики отопительного оборудования
Приложение № 2 Краткое руководство по применению для различных опций
Приложение № 3 Стратегии энергосбережения и снижения нагрузки
Приложение № 4 Типовые требования и стандарт.Технические характеристики котла Hydronic Система

Обзоры курсов подробно описаны вышеупомянутые критерии, за которым следует краткое изложение курса и несколько — выборочная викторина в конце.


Содержание курса

г. содержание курса находится в файле PDF HVAC — Обзор систем отопления помещений . Вам нужно открыть или скачать это документ для изучения этого курса.


Краткое содержание курса

Есть два разных но связанные значения представляют интерес для проектировщика системы отопления.Во-первых, предоставление комфорт, а во-вторых, правильно подобрать и подобрать подходящее отопительное оборудование. Это требует оценки годовой потребности в энергии, а затем анализа операционные долларовые расходы на преобладающие затраты на топливо. Обратите внимание, что цена на топливо Само по себе это не единственная мера для выбора системы отопления. Широкие сравнения выбор системы отопления основывается на различных характеристиках системы такие как стоимость оборудования, эффективность оборудования, доступность источника топлива, требуется мощность системы, энергосодержание в миллионах БТЕ на единицу, экологическая ударная и тепловая реакция или восстановление.

Системы отопления, работающие на природном газе, являются наиболее эффективными системами, где это имеется в наличии. Системы природного газа обладают высоким КПД, низкими расходами на топливо, низкими расходами на топливо. воздействие на окружающую среду, быстрое тепловыделение и относительно безопасны. Чисто горение, простота использования и часто самая низкая стоимость доставленной энергии.

Масляные печи — выгодная альтернатива электричеству в более холодном климате. Эти доставляют теплое комфортное тепло в помещения и доступны в восходящем потоке, нисходящая и горизонтальная конфигурации.

Электропечи сопротивления удобны в использовании, занимают мало места и доступны во многих размерах с небольшим шагом 2кВт. Это позволяет выбрать что близко соответствует нагрузкам. Однако недостатком является то, что это дорого работать.

Тепловые насосы — эффективная альтернатива электрическому резистивному нагреву. Они требуют небольшого пространства, как электрическая печь, но намного более эффективны. Они лучше всего подходят там, где требуется как охлаждение, так и обогрев.Недостаток в том, что тепловые насосы наименее эффективны, когда на улице самые холодные и иногда на такие периоды добавляется резервный резистивный нагрев.

Циркуляция горячей воды через теплообменник особенно популярна для крупных объектов, таких как жилые комплексы и коммерческие объекты, особенно если рассматривать ее как одну общую систему для горячего водоснабжения и электроснабжение здания.

У каждого варианта обогрева есть свои плюсы и минусы.Общее понимание Система отопления может помочь вам принять осознанное решение для вашего приложения.

Тест

Однажды вы закончите изучение выше содержания курса, тебе надо пройти тест для получения кредитов PDH .



ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Материалы содержащиеся в онлайн-курсе не являются заявлением или гарантией со стороны Центра PDH или любого другого лица / организации, упомянутых здесь.Материалы предназначены только для общей информации. Они не заменяют грамотного профессионала. совет. Применение этой информации к конкретному проекту должно быть пересмотрено. зарегистрированным архитектором и / или профессиональным инженером / геодезистом. Кто-нибудь делает использование информации, изложенной в настоящем документе, делает это на свой страх и риск и предполагает любую вытекающую из этого ответственность.


Типы нагревательных элементов


Нагревательный элемент преобразует электрическую энергию в тепло в процессе нагрева Джоулей .Джоулев нагрев происходит, когда электрический ток, проходящий через электрический элемент, встречает сопротивление, в результате чего электрический элемент нагревается. Этот процесс не зависит от направления проходящего через него тока.

Различные типы нагревательных элементов можно классифицировать в зависимости от материала, из которого они изготовлены, каждый из которых придает им соответствующие характеристики

  1. Основные типы нагревательных элементов:
    1. Металлические нагревательные элементы
    2. Керамические и полупроводниковые нагревательные элементы
    3. Толстопленочные Нагревательные элементы
    4. Полимерные нагревательные элементы PTC
  2. Композитные нагревательные элементы
  3. Комбинированные системы нагревательных элементов

Металлические нагревательные элементы


Нагревательные элементы с проволочным сопротивлением

Металлические нагревательные элементы сопротивления обычно представляют собой спираль, ленту (прямую или гофрированную) ), или полоска провода, которая выделяет тепло, как нить накаливания лампы.Они используются в обычных нагревательных устройствах, таких как напольное отопление, кровельное отопление, тостеры, фены, промышленные печи, обогрев дорожек, сушилки и т. Д. Наиболее распространенные классы используемых материалов включают:

  • Никель-хромовый сплав: наиболее резистивный проволочный нагрев. элементы используют нихром 80/20 (80% никеля, 20% хрома) в виде проволоки, ленты или полосы. NiCr 80/20 — идеальный материал, поскольку он имеет относительно высокое сопротивление и образует липкий слой оксида хрома при первом нагреве.Материал под этим слоем не окисляется, что предотвращает поломку или выгорание проволоки.
  • Сплав FeCrAl: сплавы FeCrAl или железо-хром-алюминиевые сплавы — это ферромагнитные сплавы, свойства электрического сопротивления которых аналогичны свойствам никель-хромовых сплавов, что делает их пригодными для применения в системах электрического нагрева. Хотя отсутствие никеля делает их дешевле, чем никель-хромовые сплавы, это также делает их более подверженными коррозии. Эти электрические нагревательные элементы FeCrAl имеют самый широкий рынок сбыта.
  • Сплав CuNi: сплав CuNi или медно-никелевые сплавы характеризуются низким удельным электрическим сопротивлением и низким температурным коэффициентом сопротивления. Они обладают хорошей стойкостью к окислению и химической коррозии и используются для низкотемпературного нагрева.
  • Протравленная фольга: Нагревательные элементы из вытравленной фольги изготавливаются из тех же сплавов, что и резистивные проволочные элементы, но производятся с использованием процесса субтрактивного фототравления. Этот процесс начинается с непрерывного листа металлической фольги и заканчивается сложной схемой сопротивления нагревательного элемента.Эти нагревательные элементы обычно используются в системах прецизионного нагрева, таких как медицинская диагностика и аэрокосмическая промышленность.

Керамические и полупроводниковые нагревательные элементы

  • Нагревательные элементы из дисилицида молибдена: Дисилицид молибдена (MoSi2) интерметаллическое соединение, силицид молибдена, представляет собой тугоплавкую керамику, которая в основном используется в нагревательных элементах. Он имеет умеренную плотность, температуру плавления 2030 ° C и является электропроводным. При высоких температурах образует пассивирующий слой диоксида кремния, защищающий его от дальнейшего окисления.Нагревательные элементы этого типа применяются в печах для термообработки, производстве стекла, спекании керамики и в полупроводниковых печах.
  • Нагревательные элементы из карбида кремния: Нагревательные элементы из карбида кремния обеспечивают повышенную рабочую температуру по сравнению с металлическими нагревателями. Нагревательные элементы из карбида кремния сегодня используются при термообработке металлов, плавлении стекла и цветных металлов, производстве керамики, производстве флоат-стекла, производстве электронных компонентов, запальных ламп, запальников газовых обогревателей и т. Д.
  • Керамические нагревательные элементы PTC: Керамические материалы PTC названы так из-за их положительного теплового коэффициента сопротивления. Положительный температурный коэффициент нагревательных материалов, часто композитов титаната бария и титаната свинца, означает, что их сопротивление увеличивается при нагревании. Хотя большая часть керамики имеет отрицательный температурный коэффициент, эти материалы обладают сильно нелинейным тепловым откликом. Выше пороговой температуры, зависящей от состава, их сопротивление быстро увеличивается при нагревании.Такое поведение заставляет материал действовать как собственный термостат, потому что ток проходит, когда он холодный, и не проходит, когда он горячий.
  • Кварцевые галогенные элементы: Кварцевые галогенные обогреватели также используются для лучистого обогрева и охлаждения. Эти излучатели нагреваются и охлаждаются за секунды, что делает их особенно подходящими для систем, требующих короткого времени цикла. Тепловая мощность также очень высока, что делает эти нагреватели полезными при высоких потребностях в тепле или в быстро меняющихся процессах, таких как бумага, процессы и т.

Толстопленочные нагревательные элементы

Толстопленочные нагревательные элементы представляют собой резистивные нагревательные элементы, которые можно печатать на тонкой подложке. Толстопленочные нагревательные элементы имеют преимущества перед обычными резистивными элементами в металлической оболочке. Толстопленочные нагревательные элементы характеризуются низкопрофильным форм-фактором, улучшенной однородностью температуры, быстрым тепловым откликом из-за низкой тепловой массы, низким потреблением энергии, высокой плотностью мощности и широким диапазоном совместимости по напряжению.Обычно толстопленочные нагревательные элементы печатают на плоских подложках и на трубках с различными рисунками нагревателей. Шаблоны толстопленочного нагревателя легко настраиваются в зависимости от сопротивления листа напечатанной пасты резистора.

Эти нагреватели могут быть напечатаны на различных подложках, включая металл, керамику, стекло, полимер, с использованием толстопленочных паст для металла или сплава. Наиболее распространенными субстратами, используемыми для печати толстопленочных нагревателей, являются листы алюминия, нержавеющей стали и мусковита или флогопита слюды.Эксплуатационные характеристики и использование этих нагревателей сильно различаются в зависимости от того, какие материалы подложки выбраны. В первую очередь это связано с тепловыми характеристиками подложки нагревателя.

Существует несколько традиционных применений толстопленочных нагревателей. Для большинства приложений тепловые характеристики и распределение температуры являются двумя ключевыми проектными параметрами. Чтобы избежать появления горячих точек и поддерживать равномерное распределение температуры, конструкцию схемы можно оптимизировать, изменив удельную мощность цепи резистора.Оптимизированная конструкция нагревателя помогает контролировать мощность нагревателя и изменять температуру. Их можно использовать в вафельницах, термопечатающих головках, водонагревателях, электрическом обогреве плит, отпаривателях для ткани, чайниках, увлажнителях, бойлерах, подогреваемых кроватях, термосвариваемых устройствах, утюжках для одежды, выпрямителях волос, 3D-принтерах, сушилках для одежды, клеевые пистолеты, лабораторное оборудование, устройства для защиты от запотевания, автомобильные зеркала, противообледенительные устройства, подогреватели, теплообменники и т.д. о влиянии повышения температуры на сопротивление элемента.

  • Нагреватели с отрицательным температурным коэффициентом или с отрицательным температурным коэффициентом характеризуются уменьшением сопротивления при повышении температуры нагревателя, что дает более высокую выходную мощность при более высоких температурах для данного входного напряжения. Для нагревателей типа NTC обычно требуется термостат или термопара для контроля разгонной температуры нагревателя. Нагреватели NTC используются там, где требуется быстрое повышение температуры нагревателя до заданного значения.
  • Нагреватели с положительным температурным коэффициентом или положительным температурным коэффициентом ведут себя противоположным образом с увеличением сопротивления и уменьшением мощности нагревателя при повышенных температурах.Эта характеристика нагревателей PTC делает их саморегулирующимися, поскольку их выходная мощность достигает насыщения при фиксированной температуре.

Полимерные нагревательные элементы PTC

Резистивные нагреватели могут быть изготовлены из проводящих резиновых материалов PTC, удельное сопротивление которых экспоненциально возрастает с увеличением температуры. Такие резистивные нагреватели вырабатывают большую мощность, они холодные и быстро нагреваются до постоянной температуры. Из-за экспоненциально увеличивающегося удельного сопротивления при нагревании резистивный нагреватель с PTC-резиной никогда не может нагреться до температуры, превышающей эту температуру.Выше этой температуры резина действует как электрический изолятор. Эта температура может быть выбрана во время производства резины, типичная температура составляет от 0 ° C до 80 ° C.

Полимерные нагревательные элементы PTC представляют собой точечные саморегулирующиеся нагреватели и саморегулирующиеся нагреватели. Саморегулирование означает, что каждая точка нагревателя независимо поддерживает постоянную температуру без необходимости использования регулирующей электроники. Саморегулирующийся означает, что нагреватель никогда не может превышать определенную температуру в любой точке и не требует защиты от перегрева.

Композитные нагревательные элементы


  • Трубчатые нагревательные элементы в оболочке : Трубчатые или защищенные элементы обычно состоят из тонкой катушки из никель-хромового резистивного нагревательного сплава, который расположен внутри металлической трубки из медных или нержавеющих сплавов, таких как сплав NiCrFe. ) и изолирован порошком оксида магния. Чтобы влага не попадала в гигроскопичный изолятор, концы элемента снабжены полосками из изоляционного материала, такого как керамика или силиконовый каучук, или их комбинация.Трубка протягивается через фильеру для сжатия порошка и максимальной теплопередачи. Эти нагревательные элементы могут быть в форме прямого стержня, как в тостерах, или изогнутыми, чтобы охватить нагреваемую область, например, в электрических духовках, электрических плитах и ​​автоматических кофеварках.
  • Нагревательные элементы с трафаретной печатью : Эти нагревательные элементы представляют собой металлокерамические дорожки с трафаретной печатью, нанесенные на керамические изолированные металлические (обычно стальные) пластины.Нагревательные элементы с трафаретной печатью нашли широкое применение в качестве элементов в электрических чайниках и других бытовых приборах с середины 1990-х годов.
  • Радиационные нагревательные элементы : Излучающие нагревательные элементы или тепловые лампы — это мощные лампы накаливания, которые обычно работают с меньшей, чем максимальная мощность, чтобы излучать в основном инфракрасный, а не видимый свет. Обычно они используются в излучающих обогревателях и подогревателях пищи, имеют либо длинную трубчатую форму, либо форму лампы-отражателя.Лампы с отражателем часто окрашиваются в красный цвет, чтобы свести к минимуму производимый видимый свет; трубчатая форма бывает разных форматов:
    • Золотое покрытие — Золотая дихроичная пленка нанесена на внутреннюю часть, которая уменьшает видимый свет и пропускает большую часть коротких и средних волн инфракрасного излучения. В основном для обогрева людей.
    • Рубиновое покрытие — Те же функции, что и лампы с золотым покрытием, но за небольшую плату. Видимые блики намного выше, чем у золотого варианта.
    • Прозрачный — Без покрытия и в основном используется в производственных процессах.
  • Съемные нагревательные элементы с керамическим сердечником : Съемные нагревательные элементы с керамическим сердечником используют спиральную проволоку из резистивного нагревательного сплава, пропущенную через один или несколько цилиндрических керамических сегментов, чтобы обеспечить необходимую длину, которая зависит от выходной мощности нагревателя, с центром или без него. стержень. Этот тип нагревательного элемента, вставленный в металлическую оболочку или герметичную трубку с одного конца, позволяет производить замену или ремонт без нарушения процесса, обычно нагрева жидкости под давлением.

Комбинированные системы нагревательных элементов


Нагревательные элементы для высокотемпературных печей часто изготавливаются из экзотических материалов, включая платину, дисилицид вольфрама, дисилицид молибдена, молибден, используемый в вакуумных печах, и карбид кремния. Воспламенители из карбида кремния обычно используются в газовых печах.

Лазерные нагреватели также используются для достижения высоких температур.

Статья предоставлена ​​Википедией — зарегистрированным товарным знаком Wikimedia Foundation, Inc., некоммерческая организация.

Типичный нагревательный элемент обычно представляет собой катушку, ленту (прямую или гофрированную) или полоску проволоки, которая выделяет тепло так же, как нить накаливания лампы. Когда через него протекает электрический ток, он накаляется докрасна и преобразует проходящую через него электрическую энергию в тепло, которое излучается во всех направлениях.

тепловой насос или печь? Как лучше всего обогреть ваш дом?

Тепловые насосы и печи обогревают ваш дом — но по-разному.Узнайте, как и какая система может вам подойти.

Когда дело доходит до отопления дома, у вас есть выбор. И если вы не опытный профессионал (что маловероятно), понимание того, как выбрать правильную систему отопления, может показаться непосильной задачей. Не волнуйтесь, вот что вам нужно знать, чтобы сделать правильный выбор.

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОВЫЙ НАСОС?

Тепловой насос, как часть системы центрального отопления и охлаждения, использует наружный воздух как для обогрева дома зимой, так и для его охлаждения летом.По сути, это означает, что ваш тепловой насос будет действовать как кондиционер, когда становится жарко, и обогреватель, когда на улице холодно, что делает тепловые насосы одним универсальным продуктом. Тепловые насосы не только гибкие, но и энергоэффективные. Думайте о тепловом насосе как о теплоносителе, постоянно перемещающем теплый воздух из одного места в другое, туда, где он нужен или не нужен, в зависимости от сезона. Зимой насос забирает тепло из наружного воздуха или земли и распределяет его по дому. Летом из вашего дома удаляется горячий воздух, создавая более прохладную атмосферу в помещении.

ЧТО ТАКОЕ ПЕЧЬ?

Печь, как часть системы центрального отопления и охлаждения, преобразует топливо в уютное тепло, которое затем доставляется по всему дому. Все печи состоят из четырех основных компонентов: 1) горелок, которые подают и сжигают топливо, 2) теплообменников, 3) воздуходувки и 4) дымохода, который действует как выхлоп для газообразных побочных продуктов. В зависимости от вашей ситуации, региона и потребностей вы можете выбрать отопительную систему, работающую на газе или мазуте в качестве топлива.

ЧТО ТАКОЕ ДВОЙНАЯ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА?

Двухтопливные системы сочетают в себе лучшие характеристики газовой печи и теплового насоса. Двухтопливная система включает в себя как тепловой насос, так и газовую печь, и будет управлять тепловым насосом при более низких температурах, когда тепловой насос более эффективен, а при понижении температуры наружного воздуха система автоматически переключится на газовую печь. Это не только дает домовладельцу максимальный комфорт в его доме, но и переключается между тепловым насосом и газовой печью в зависимости от того, какая из них наиболее эффективна, экономя домовладельцам большую часть денег.

СТОИМОСТЬ УСТАНОВКИ

Общая стоимость установки вашей печи, теплового насоса или двухтопливной системы в значительной степени зависит от совместимости вашего дома и текущих настроек системы. Например, в некоторых домах может не быть доступа к природному газу, что делает установку кондиционера и печи более дорогой альтернативой системе теплового насоса. В качестве альтернативы дома, которые не подключены к дополнительному отоплению, связанному с системой теплового насоса, могут понести дополнительные расходы.Ваш дилер — отличный ресурс для определения того, какие системы лучше всего подходят для вашего дома, и может помочь объяснить эти затраты на установку.

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

В идеальных условиях тепловой насос может передавать на 300 процентов больше энергии, чем потребляет. Напротив, газовая печь с высоким КПД имеет КПД около 95%. Тепловые насосы работают от электричества, поэтому вы можете существенно сэкономить на расходе топлива. Он более чем на 100 процентов эффективен в различных условиях умеренного климата и может служить как обогревателем, так и кондиционером.

КАЧЕСТВО ВОЗДУХА

Одни и те же соображения по качеству воздуха в помещении (IAQ) могут применяться как для вашего теплового насоса, так и для системы газовой печи. Такие продукты, как очиститель воздуха для всего дома или вентилятор приточного воздуха, — отличные варианты, когда дело доходит до максимального повышения качества воздуха в вашем доме!

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХОЛОДНОЙ ПОГОДЫ

Газовая печь сжигает топливо, поэтому в самые холодные дни оно может выделять тепло. Если температура наружного воздуха обычно опускается ниже нуля, тепловому насосу может быть трудно вырабатывать достаточно тепла для поддержания тепла в вашем доме.Дополнительные системы доступны для работы в тандеме с вашим тепловым насосом и работают в самые холодные дни. К сожалению, эти системы потребляют много энергии, что при слишком частом использовании сводит на нет преимущества с точки зрения энергоэффективности. Двухтопливная система может работать как с умеренными, так и с отрицательными температурами, переключаясь между источниками тепла в зависимости от температуры наружного воздуха и потребностей в отоплении дома.

КОМФОРТ

Как правило, воздух от теплового насоса не такой горячий, как от газовой печи.Дом по-прежнему согревает, но «дует прохладнее». Некоторым это не нравится. В отличие от горячего и сухого воздуха печи, тепловые насосы циркулируют воздух, который от природы влажный, поэтому они не сушат вашу кожу так сильно, как жар печи.

СРОК СЛУЖБЫ И ОБСЛУЖИВАНИЕ

Газовая печь обычно имеет более длительный срок службы, чем тепловой насос. Печи при правильном уходе могут прослужить 20 и более лет. Срок службы теплового насоса, как и кондиционера, обычно составляет 15 лет.Поскольку нагревательные элементы газовой печи используются только несколько месяцев в году, требования к техническому обслуживанию ниже, чем у теплового насоса. Газовая печь также имеет меньше механических частей, чем тепловой насос, что означает меньше вещей, которые могут выйти из строя или выйти из строя.

Где вы живете имеет значение

Понимая, что потребности каждого дома и домовладельца индивидуальны, есть несколько общих рекомендаций, которые помогут вам решить, какой источник тепла вам подходит.

Тепловой насос может подойти вам, если вы живете в мягком климате.

Если ваша зима в среднем составляет около 30-40 градусов по Фаренгейту, тепловые насосы могут идеально подойти для вашего дома. Такой климат, как юго-восток, с более мягкими зимами, хорошо подходит для теплового насоса. Кроме того, места с низкими тарифами на электроэнергию являются основными кандидатами для установки тепловых насосов.

Печь может подойти вам, если вы живете в холодном климате.

Если у вас очень холодные зимы и температура постоянно ниже нуля, печь может быть лучшим выбором для вас.Печи лучше работают в холодном климате, потому что они не зависят от температуры наружного воздуха, чтобы преобразоваться в тепло.

Dual fuel объединяет лучшее из обеих систем.

Двойное топливо — отличный выбор для регионов с мягкой или суровой зимой. Двухтопливные системы выбирают лучший вариант отопления, тепловой насос или печь, в зависимости от ваших потребностей в отоплении, что делает их идеальным вариантом независимо от погоды.

НИЖНЯЯ СТРОКА

Ваш лучший ресурс для выбора идеального отопительного решения для вашего дома — это ваш местный специалист Trane по комфорту.Вы получите индивидуальную рекомендацию, основанную на ваших предпочтениях и конкретных потребностях вашего дома.

3 Отличительные характеристики коммерческих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Коммерческая система кондиционирования воздуха работает в соответствии с теми же основными принципами, что и бытовые системы — обычно охлаждение циркулирует через систему, которая попеременно расширяет и сжимает его, — но заметно отличается по специфике. Коммерческие системы должны поддерживать гораздо большее пространство, чем жилые, а также приспосабливаться к различным предприятиям с разными нагрузками.Соответственно, коммерческое HVAC в Apex, NC имеет ряд уникальных аспектов, для решения которых требуются специальные навыки. Вот 3 отличительные характеристики коммерческих систем HVAC.

  • Модульный . В большинстве коммерческих систем используется несколько отдельных блоков, каждый из которых имеет одинаковый размер и вносит свой вклад в общие потребности в кондиционировании воздуха в здании или офисе. Модульная система позволяет менеджерам здания добавлять или убирать единицы по мере необходимости, и все это без необходимости изменять более крупную структуру систем.
  • Размещение на крыше . Точно так же большинство коммерческих систем размещаются на крышах своих зданий. Во многом это из соображений экономии места. Кондиционеры должны выпускать горячий воздух наружу. Размещение их внутри означает установку громоздких вентиляционных систем по всему зданию, в то время как размещение их на земле может занять место, которое лучше использовать для парковки и транспортировки. Размещение на крыше решает все проблемы, а также позволяет специалистам по ремонту добраться до них с минимумом хлопот и хлопот.
  • Прочность . Таким образом, коммерческие системы кондиционирования воздуха должны быть в состоянии противостоять всевозможным экстремальным метеорологическим явлениям, от высокой жары до метелей. Их отряды, как правило, крепкие и сравнительно простые, что делает их устойчивыми ко всему, что только может придумать мать-природа. Они должны быть из-за расположения на крыше: места, которое делает их уязвимыми для непогоды.

Эти отличные характеристики приводят к очень разным проблемам ремонта, и специалисты по ремонту переменного тока в жилых помещениях могут оказаться не в состоянии справиться с проблемами вашей коммерческой системы.Вот почему ремонт коммерческих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в Апексе, штат Северная Каролина, должен быть доведен до сведения специалистов компании Ideal Services Heating & Cooling. У нас есть обучение и ноу-хау, чтобы справляться с конкретными проблемами этих систем, и мы стремимся делать работу правильно с первого раза, каждый раз. Возьмите трубку сегодня и позвоните нам сегодня!

Попадание в горячую воду: Практическое руководство по системам водяного отопления

Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологий использования альтернативных форм энергии.Нигде эти усилия не были более очевидными, чем рост использования древесины в качестве источника топлива. Многие односемейные дома, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами. Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассмотрели ее.

Один из наиболее удобных, эффективных и рентабельных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и небольшие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, — это использование системы водяного отопления (часто называемой гидравлической).Системы горячего водоснабжения, работающие на древесном топливе, особенно подходят для малых и средних предприятий. Основным преимуществом этих систем является то, что они обеспечивают постоянный нагрев при относительно нечастой загрузке. Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо во многих различных формах. Хотя этой технологии как минимум 200 лет, сегодня стоит подумать о ней.

Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии в Государственном университете Северной Каролины спроектировало и протестировало ряд гидравлических систем различных размеров за последние годы.Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч жилых систем горячего водоснабжения, работающих на дровах. Кроме того, около 60 единиц используются для сушки табака и около 300 — для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены на основе проверенных планов, некоторые из них — нет. Когда в системе возникают проблемы, это часто происходит из-за того, что некоторые важные конструктивные или эксплуатационные требования были упущены.

Для эффективной работы важно понимать и соблюдать определенные основные правила.Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее работе. В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и даются некоторые простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю развить понимание древесного топлива, а четвертый описывает и объясняет экономику систем горячего водоснабжения.

В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и передачи ее от горящего топлива к месту, где будет использоваться тепло.Все системы горячего водоснабжения (гидроники) состоят из пяти основных частей:

  • А топка , камера, в которой сжигается топливо;
  • A резервуар для воды , в котором тепло поглощается и хранится;
  • A насос и система трубопроводов для транспортировки нагретой воды;
  • A теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
  • Система управления для управления скоростью использования тепла.

При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:

  1. Горение . Система должна быть спроектирована так, чтобы топливо сгорало максимально полно.
  2. Теплообмен . Конструкция должна позволять как можно большему количеству выделяемого тепла попадать в воду.
  3. Сохранение тепла . Система должна позволять как можно меньше тепла уходить неиспользованным.

Самая важная часть любой системы горячего водоснабжения — топка или камера сгорания.Если он неправильного размера или плохо спроектирован, производительность всей системы пострадает. Самая частая проблема домашних систем горячего водоснабжения — это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которую можно решить без изменения конструкции и восстановления топки.

Как горит древесина

Чтобы оценить необходимость правильно спроектированной топки, необходимо понимать, как горит дрова. Горение (горение) — это процесс, при котором кислород химически соединяется с топливом, выделяя тепло.Тепло также необходимо для запуска процесса. Однако, однажды начавшись, реакция может быть самоподдерживающейся.

Большинство людей знают, что для сжигания необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что тепло также необходимо. Многие проблемы в системах водяного отопления связаны с недостаточным количеством тепла в камере сгорания.

Двумя основными компонентами древесины являются целлюлоза и лигнин. Эти два химических вещества состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.При повышении температуры древесины некоторые летучие вещества, содержащиеся в ней — вода, воск и масла — начинают выкипать. При температуре около 540 ° F тепловая энергия приведет к разрыву атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, которые удерживают вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения — соединения, которых изначально не было в древесине. Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, окись углерода, двуокись углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром образуют дым. Дым, который выходит из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным топливом.

По мере того, как температура продолжает расти, производство пиролитических соединений резко возрастает. При температуре от 700 до 1100 ° F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород соединяется с газами и смолами с выделением тепла. Когда это происходит, происходит самоподдерживающееся горение.

В какой-то момент во время горения куска дерева все смолы и газы улетучатся.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество углей или древесного угля, которое остается после того, как другие части древесины выкипят, зависит в первую очередь от породы древесины, а также от того, как быстро и при какой температуре она была сожжена. Как правило, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.

Лучше всего быстро обжечь дрова, чтобы получить от них как можно больше тепла.Медленный дымный огонь может тратить до трети тепловой энергии топлива. Для эффективного горения огонь должен получать достаточно кислорода. Высокая дымовая труба, механический вытяжной вентилятор или и то, и другое обычно используются для обеспечения достаточной тяги (потока воздуха в топку).

Однако существуют пределы того, насколько быстро можно заставить дерево гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.

Подача слишком большого количества воздуха в камеру сгорания также может привести к вздутию воздуха.Дыхание на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате резкого смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит, когда свежее топливо добавляется в слой очень горячих углей. Сильное тепло от углей может отогнать большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются по мере поступления кислорода. Эти взрывы редко вызывают какие-либо повреждения системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и летящий пепел.

Многие соединения образуются при горении древесины. Только в дыме было идентифицировано более 160 различных видов.В наибольшем объеме выделяются окись углерода, метан, метанол и водород. Хотя эти соединения будут гореть при относительно низких температурах, большая часть оставшихся выделенных соединений, таких как дым и смола, не сгорит полностью, пока температура не достигнет более 1000 ° F. Таким образом, для полного сгорания необходима горячая топка.

В большинстве хорошо спроектированных систем горячего водоснабжения топка окружена водой. По этой причине эти системы иногда называют водяными плитами.«В этом типе агрегата стенки топки поглощают большую часть выделяемого тепла. Вода сохраняет стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топки из огнеупорного кирпича. Огнеупорный кирпич замедляет отвод тепла от огня и, таким образом, увеличивает эффективность сгорания.

Обычный красный строительный кирпич, особенно с отверстиями, работает так же хорошо, как белый огнеупорный кирпич для облицовки топки.Хотя красный кирпич не так эффективен, он стоит примерно в пятую часть дешевле белого огнеупорного кирпича.

Конструкция топки

На рис. 1 показано поперечное сечение типичного водонагревательного агрегата. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была достаточно большой. Он должен быть такого размера, чтобы не только принимать заряд топлива, но и оставлять место для полного сгорания расширяющихся газов сгорания, прежде чем они потеряют слишком много тепла и перейдут в дымовые трубы.

Одна из наиболее распространенных проблем домашних систем горячего водоснабжения заключается в том, что камера сгорания слишком мала для нормального сгорания. В этом случае трудно разжечь огонь достаточно горячим; он имеет тенденцию курить, даже когда ему дают много воздуха. Если топка еще не слишком мала, добавление облицовки из огнеупорного кирпича может помочь, потому что это сделает огонь более горячим. Однако иногда единственным выходом является замена топки на более крупную.

Мощность системы горячего водоснабжения можно описать двумя способами: с точки зрения ее мощности горелки или сгорания и с точки зрения ее способности аккумулировать тепло.(Последнее будет обсуждаться в другом разделе.) Мощность горелки системы определяется как наибольшее количество тепла, которое горелка может выделить из топлива за заданный период времени. Мощность горелки можно рассматривать как практический предел устойчивой мощности системы. Если вы продолжите увеличивать скорость подачи топлива в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, в которой топливо будет потребляться с той же скоростью, с которой оно добавляется. В этот момент горелка работает с номинальной мощностью.Более быстрое добавление топлива может фактически помешать процессу горения.

С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В общем, вы можете рассчитывать получить около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800000 БТЕ в час от топки 5 футов в длину и 4 фута в ширину.

Между площадью колосниковой решетки и глубиной топки существует более чем случайная зависимость.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина позволяет большему перемещению пламени и лучшему перемешиванию поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. В общем, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер колосниковой решетки составляет 5 на 8 футов, глубина топки должна быть не менее 5 футов. В таблице 1 показано предполагаемое соотношение между объемом топки и емкостью системы. Размеры не указаны, потому что размер и форма резервуара для хранения воды и свободное пространство, необходимое для пожарных труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие тонкие топки лучше, чем короткие толстые.


Таблица 1. Соотношение между производительностью системы и объемом камеры сгорания.
Производительность системы (БТЕ / ч) Объем камеры сгорания (кубические футы)
50 000 2
100 000 5
200 000 9
300 000 27
400 000 40
500 000 75
750 000 100
1000000 200
2 000 000 400
3,000,000 500

Выбор вытяжного вентилятора

Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие схемы и их комбинации:

  • Вентилятор для подачи свежего воздуха под решетку;
  • Баллончик для нагнетания свежего воздуха в топку над решеткой;
  • Вытяжной вентилятор для подачи свежего воздуха в топку и через систему.

Использование вентиляторов для подачи воздуха в камеру сгорания имеет то преимущество, что вентиляторы остаются чистыми и охлаждаются воздухом, который они перемещают. Недостатком является то, что дым и искры могут выходить из любой трещины в топке, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вытяжной вентилятор, любые утечки происходят внутрь. Недостатком является то, что тепло и копоть в дымовой трубе сильно воздействуют на систему вентиляторов, хотя существуют вентиляторы, специально разработанные для этой цели.

Скорострельность зависит от тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточно кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны обеспечивать больше этого количества. Слишком много воздуха охладит огонь и выбросит пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер стекового вентилятора, предположим, что максимальная мощность системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.

2000000 БТЕ / час ÷ 6680 БТЕ / фунт древесины = 300 фунтов древесины / час

Для сжигания 1 фунта дров требуется около 6 фунтов воздуха. Следовательно, потребность в воздухе составляет:

.

6 фунтов воздуха / фунт древесины x 300 фунтов древесины / час = 1800 фунтов воздуха / час

Один фунт воздуха эквивалентен примерно 13,5 кубическим футам. Таким образом, необходимый объем воздуха составляет:

.

1800 фунтов воздуха / час x 13,5 кубических футов / фунт воздуха = 24 300 кубических футов воздуха / час или 405 кубических футов / мин (куб. Футов / мин)

Обычно для эффективного сгорания требуется около 50 процентов избыточного воздуха.Следовательно, требуемый объем:

405 кубических футов в минуту x 1,5 = 608 кубических футов в минуту

Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, перемещаемых вытяжным вентилятором, мы должны учитывать добавление продуктов сгорания и влажности древесины к дымовым газам. Для древесины с влажностью 20 процентов, влажная основа (w.b.), отношение объема дымовой трубы к входящему воздуху составляет 1,16 моль дымовых газов на моль свежего воздуха.

Это соотношение рассчитано исходя из 100-процентного сгорания. Таким образом, объем выходящих продуктов сгорания составляет:

608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 куб. Футов в минуту

Наконец, объем необходимо отрегулировать в соответствии с температурой. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуры по Фаренгейту должны быть преобразованы в температуры по шкале Ренкина (R), что достигается добавлением 460 ° к температуре по Фаренгейту.

При температуре входящего воздуха 510 ° R (50 ° F) и температуре дымовой трубы 760 ° R (300 ° F) скорректированный объем дымового газа составляет:

760/510 x 705 кубических футов в минуту = 1050 кубических футов в минуту

Таким образом, 608 кубических футов в минуту входящего воздуха соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет типичный вентилятор мощностью 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды 1 дюйм. Статического давления воды в 1 дюйм будет более чем достаточно для компенсации газового трения в системе.

Вышеприведенные расчеты можно применить к системам самых разных размеров. Размеры вентиляторов указаны в таблице 2 для различных систем.


Таблица 2. Размеры стеклопакетов для различных систем.
Производительность системы (БТЕ / ч) Размер вентилятора стека (куб. Фут / мин при 1 дюйм.давление воды)
50 000 40
100 000 75
200 000 140
300 000 180
400 000 240
500 000 300
750 000 425
1000000 550
2 000 000 1,100
3,000,000 1,650

Двери с водяным охлаждением

Одной из наиболее часто встречающихся проблем в системах водяного отопления является коробление дверок топки.Двери должны быть большими для удобной топки. Одна сторона подвержена сильному нагреву камеры сгорания, а другая часто окружена зимними температурами. Возникающие в результате сильные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на рисунке 2, была сделана из стали 1 2 дюймов с существенным усилением, вскоре она так сильно покоробилась, что ее нельзя было закрыть.

Опыт показал, что полностью решить эту проблему невозможно, хотя ее можно существенно уменьшить, охладив двери водой.Водяное охлаждение не только предотвращает коробление, но и позволяет рекуперировать больше тепла.

Двери с водяным охлаждением обычно имеют внутреннюю и внешнюю металлические поверхности, разделенные 2- или 3-дюймовыми полостями, через которые может циркулировать вода. Часть мощности циркуляционного насоса воды отводится в полость двери. В полость обычно устанавливаются перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.

Решетка

Для максимального удобства и эффективности в нижней части топки необходимо предусмотреть решетку.Идеальная решетка позволяет золе просачиваться сквозь нее, но удерживает большую часть древесины и древесного угля и обеспечивает непрерывный поток воздуха через всю площадь решетки без периодического перемешивания или встряхивания. На каждые 1000 БТЕ номинальной мощности требуется не менее 5 квадратных дюймов площади решетки. Например, для системы мощностью 200000 БТЕ / час потребуется:

200 x 5 = 1000 квадратных дюймов

Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетки шириной 2 фута и длиной 3 1 2 футов будет достаточно для системы с номинальной производительностью 200 000 БТЕ / час.

Создать удовлетворительную решетку сложно. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют свойство со временем трескаться и выгорать. Пластина из мягкой стали толщиной от 1 2 от дюймов до 1 дюйма будет деформироваться при нагревании, если она не будет хорошо поддерживаться снизу. Однако решетчатые опоры затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх ногами, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии 1 2 на расстоянии 1 дюйма друг от друга, будут охватывать 6 футов без поддержки.Рельсы изготовлены из марганцевой легированной стали, их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если их покупать на свалке металлолома.

Накопление древесного угля во время непрерывного обжига может привести к закупорке решеток и нарушению циркуляции воздуха. Установка вентилятора высокого давления под решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускоряет сжигание древесного угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.

Рисунок 1. Типовая система водяного отопления.

Рисунок 2.Двери должны иметь водяное охлаждение, чтобы они не коробились от сильного жара.

Самая заметная часть системы горячего водоснабжения — это бак для воды. Стандартные резервуары, подходящие для систем водяного отопления, доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их намного лучше для сварки. Если у вас есть выбор, лучше использовать короткий резервуар большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий резервуар имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и стоимость изоляции. В таблице 3 приведены размеры и вместимость широкого диапазона стандартных резервуаров для хранения нефти.


Таблица 3. Типоразмеры металлических резервуаров для хранения.
Вместимость (галлонов) Диаметр Длина
500 48 из 64 из
560 42 из 92 из
1000 49 1 2 дюйм 10 футов
2,000 64 из 12 футов
4,000 64 из 24 фута
6000 8 футов 16 футов 1 дюйм
8,000 8 футов 21 фут 4 дюйма
10 000 8 футов
10 1 2 футов
26 футов 1 дюйм
15 футов 8 дюймов
12 000 8 футов
10 1 2 футов
31 фут 11 дюймов
18 футов 7 дюймов
15 000 8 футов
10 1 2 футов
39 футов 11 дюймов
23 фута 4 дюйма
20,000 10 1 2 футов 31 фут
25 000 10 1 2 футов 38 футов 9 дюймов
30 000 10 1 2 футов 46 футов 6 дюймов

Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были созданы с использованными резервуарами.Резервуары для хранения отработанного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решили попробовать использованный резервуар, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких пятен. Также узнайте, какая жидкость хранилась в резервуаре. Внимание: Никогда не сваривайте и не резайте резервуар, который, как вы подозреваете, содержит легковоспламеняющиеся материалы, если он не будет тщательно очищен и провентилирован. Один из методов удаления остатков масла или бензина из большого бака — смешать примерно 2 фунта моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и вылить этот раствор в бак.Затем полностью наполните резервуар водой и дайте ему постоять несколько дней, прежде чем слить его и приступить к работе.

Теплоемкость

Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей емкости системы является ее способность аккумулировать тепло. Вода — одно из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных носителей тепла. Вода может хранить в четыре или пять раз больше тепла, чем камень, в десять раз больше, чем большинство металлов, и примерно в четыре раза больше, чем воздух на единицу веса.Его единственный недостаток — то, что он не может сохранять тепло при температуре выше 212 ° F, если он не находится под давлением. Это ограничивает его пригодность для высокотемпературных применений. Однако для систем отопления помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.

По определению, одна британская тепловая единица (BTU) — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Галлон воды весит примерно 8.3 фунта, поэтому тепловая энергия, необходимая для повышения температуры галлона на 100 ° F, составляет:

8,3 фунта x 100 ° F = 830 БТЕ

Для сравнения, для повышения температуры 8,3 фунта гравия на 100 ° F потребуется всего около 166 БТЕ.

Как указывалось ранее, воду нельзя нагревать до температуры выше 212 ° F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может хранить безнапорная вода. Нижний предел устанавливается желаемой температурой нагрузки.Например, если в теплице должна поддерживаться температура 65 ° F, то эта температура является нижним пределом. Разница между верхним и нижним пределом,

212 ° F — 65 ° F = 147 ° F

указывает, сколько тепла может удержать данный объем воды.

На самом деле, снижать температуру хранения до нижнего предела непрактично. Скорость передачи тепла нагрузке (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) значительно снижается, поскольку температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха нагрузки.По этой причине желательно поддерживать нижнюю температуру хранения воды, по крайней мере, на 35 ° F выше желаемой температуры загрузки. Следовательно, в предыдущем примере нижний предел температуры будет 100 ° F, а разница температур будет не 147 ° F, а

.

212 ° F — (65 ° F + 35 ° F) = 112 ° F

Следовательно, диапазон температур хранения воды ограничен 112 ° F. Используя эту информацию в качестве руководства, теперь мы можем определить, какой объем памяти необходим.

Если заданная тепловая нагрузка определена как 200000 БТЕ в час и желательно иметь 6 часов нагрева после тушения пожара, количество воды должно быть достаточным для хранения:

200000 БТЕ / час x 6 часов = 1200000 БТЕ

Для подъема одного фунта воды на 1 ° F требуется 1 БТЕ.В каждом фунте воды может храниться только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды составляет:

.

1,200,000 БТЕ ÷ 112 БТЕ / фунт = 10714 фунтов

Так как вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1291 галлону.

На практике максимальная температура воды редко превышает 200 ° F; следовательно, требуется емкость, немного превышающая 1291 галлон.

Эти расчеты предполагают, что тепло не теряется из резервуара или из труб, по которым вода идет к загрузке и от нее.Эти потери могут быть значительными в зависимости от того, насколько хорошо изолирована труба, расстояния от резервуара до груза и температуры наружного воздуха.

Очень хорошая идея — установить термометр на выпускной линии резервуара. Это даст точную индикацию температуры воды внутри резервуара. Падение температуры воды более чем на 20 ° F в час является хорошим признаком того, что резервуар для воды слишком мал, поскольку цель системы горячего водоснабжения — обеспечить постоянный источник тепла без необходимости постоянно разжигать огонь.

Также хорошей идеей является установка термометра на линиях с обеих сторон нагрузки — например, на впускной и выпускной линиях радиатора или ряда радиаторов. Это позволяет определить не только, сколько энергии теряется между баком и грузом, но и насколько эффективно радиаторы извлекают тепло из воды.

Для оптимальной конструкции системы емкость накопителя должна основываться на максимальной номинальной мощности горелки, требуемой тепловой нагрузке и максимальном промежутке времени между загрузками топлива.Следующее обсуждение показывает, как взаимодействуют эти три фактора.

Предположим, как в приведенном выше примере, что требуемая средняя тепловая нагрузка составляет 200 000 БТЕ в час. Это означает, что в течение обычного часа работы требуется 200 000 БТЕ тепла. Вероятно, что посреди очень холодной ночи количество необходимого тепла превысит это количество. Но для того, чтобы иметь достаточно тепла, мощность горелки должна как минимум равняться средней нагрузке плюс потери. С практической точки зрения желательно, чтобы горелка была рассчитана на 1,5–2-кратную среднюю тепловую нагрузку.Горелка большего размера может производить тепло для хранения, а также для немедленного использования в периоды средней нагрузки.

Помимо энергии, хранящейся в горячей воде (накопительный бак), в системе также можно хранить тепловую энергию в виде несгоревшей древесины. Это называется хранилищем топки. В ожидании очень холодной ночи оператор теплицы может топить систему в течение дня, чтобы постепенно поднять температуру воды примерно до 212 ° F. Несмотря на то, что вода уже удерживает количество тепла, близкое к максимальному, оператор может снова заполнить топку непосредственно перед тем, как уйти на ночь.Это дополнительное топливо добавляет энергии системе. Горящее топливо может просто заменить уходящее тепло и, таким образом, поддерживать высокую температуру воды. Однако, если дополнительное топливо слишком быстро добавляет слишком много тепла, вода в баке закипит, и энергия будет потрачена впустую в виде пара.

Маловероятно, что система горячего водоснабжения во время реальной эксплуатации будет подвергаться очень большим колебаниям нагрузки. Другими словами, не требуется производить максимальную производительность один час и никакой в ​​последующие.Скорее, постепенное увеличение и уменьшение обычно происходит в течение дня по мере изменения наружной температуры и многих других факторов. С другой стороны, тепло, подаваемое в систему от огня, обычно бывает довольно спорадическим, в зависимости от того, сколько и как часто добавляется топливо. Ценность системы горячего водоснабжения частично основана на ее способности быстро накапливать тепловую энергию, но медленно выделять ее с контролируемой скоростью.

Если горелка вырабатывает больше тепла, чем используется системой, дополнительное тепло будет сохраняться при условии, что емкость аккумулирования не была превышена.При превышении емкости вода закипает. Когда это происходит, избыточное тепло уходит из системы в виде пара. Энергия, необходимая для кипячения воды, просто тратится зря. Частое кипение в системе горячего водоснабжения указывает на то, что горелка слишком велика, или она слишком часто зажигается, или что емкость аккумулирующей тепло системы слишком мала.

Если емкость аккумулирования тепла недостаточна, одно решение — добавить еще один резервуар. Тандемный резервуар обычно располагается как можно ближе к основному резервуару и соединяется впускной и выпускной трубой и насосом (Рисунок 3).Таким образом, емкость хранилища может быть легко увеличена без нарушения работы остальной системы. Между двумя баками всегда необходимо непрерывно перекачивать воду, чтобы тепло распределялось равномерно. Это можно сделать, добавив дополнительный насос или используя часть потока от существующего насоса, если он имеет избыточную производительность.

Система горячего водоснабжения не является паровой; то есть в системе никогда не бывает другого давления, кроме давления, создаваемого насосами. Из бака для горячей воды необходимо удалить воздух, чтобы предотвратить повышение давления, когда вода нагревается и расширяется или превращается в пар.Невентилируемый накопительный бак чрезвычайно опасен . В верхней части бака требуется как минимум два вентиляционных отверстия. Более того, люк, который обычно вырезается в верхней части резервуара во время строительства, можно оставить открытым, но прикрыть листом листового металла.

Изоляция

Необходимо изолировать бак и все трубы, чтобы предотвратить утечку тепла. Для наружных резервуаров подходит полиуретановая изоляция, напыляемая напылением, особенно если она окрашена и защищена от прямого воздействия огня и солнечных лучей.Покрытие толщиной 1 дюйм, обеспечивающее степень изоляции R-7, стоит около 1 доллара за квадратный фут. Например, для резервуара емкостью 2000 галлонов диаметром 64 дюйма и длиной 12 футов изоляция будет стоить приблизительно 250 долларов. В таблице 4 приведены расчетные значения теплоизоляции резервуаров различной толщины из полиуретана.


Таблица 4. Эффективность изоляции трех толщин на большом резервуаре для горячей воды.
Толщина изоляции (дюймы) Значение «R» Тепловые потери (БТЕ / ч) 1 Ежемесячная стоимость потерянной энергии 2 Стоимость изоляции 3
0.0 0,5 200 000 $ 384,00 $ 0
0,5 4,0 25 000 48,00 500
1,0 7,5 13 300 25,54 1 000 90 531
2,0 14,5 6900 13.25 2 000
Примечание. Данные в этой таблице основаны на емкости резервуара 15 000 галлонов и площади поверхности 1 000 квадратных футов.
1 Предполагается, что разница температур воды и окружающей среды составляет 100 ° F.
2 При условии, что древесина стоит 40 долларов за шнур.
3 Предполагается, что прикладная стоимость составляет 1 доллар США за квадратный фут на дюйм толщины.

Эта таблица показывает, что затраты на нанесение минимального количества изоляции можно легко оправдать за счет экономии затрат на электроэнергию.Однако дополнительные затраты на изоляцию толщиной более 1 2 дюймов трудно оправдать.

Один из вариантов — разместить систему под односкатной крышей, где ее можно изолировать относительно недорогими войлоками из стекловолокна. Стекловолокно, которое может иметь основу из алюминиевой фольги, можно удерживать на месте с помощью проволочной сетки с крупными ячейками. Стоимость навеса, изоляции, пленки, провода и рабочей силы может быть больше, чем стоимость напыляемой полиуретановой изоляции, но этот тип изоляции, вероятно, прослужит намного дольше и даст лучшее значение R.

Защита от ржавчины

Рекомендуется использовать какие-либо меры по предотвращению ржавчины для защиты внутренней части резервуара и труб от коррозии. Доступен ряд коммерческих химикатов, предназначенных в основном для использования в высокотемпературных котлах. Некоторые из них были бы довольно дорогими в количестве, необходимом для защиты системы горячего водоснабжения среднего размера.

Один метод, который был признан подходящим для систем горячего водоснабжения, — это добавление некоторых относительно недорогих химикатов для повышения pH воды.Среди них карбонат калия, карбонат натрия (стиральная сода) и гексаметафосфат натрия (Calgon). Эти химические вещества предотвращают коррозию, покрывая металлические стенки систем. Из упомянутых выше химикатов лучше всего работает Калгон. Его можно купить в большинстве продуктовых магазинов. Используйте 5 фунтов на каждые 1000 галлонов воды. В нормальных условиях ни один из этих химикатов не разлагается и, следовательно, остается активным в системе в течение длительного времени.

Пожарные трубы

Хотя некоторое количество тепла проходит к воде через стенки топки, основной путь тепла от огня к воде проходит через дымовые трубы.Большинство систем спроектировано так, что горячие газы, выделяемые при пожаре, проходят через серию пожарных труб, которые проходят от одного конца резервуара для хранения к другому. Во многих системах газы проходят через резервуар более одного раза.

Очень важно, чтобы количество и размер трубок были достаточными, чтобы большая часть тепла передавалась от горячих газов воде до выхода газов. Как показывает практика, на каждые 2000 БТЕ номинальной мощности требуется около 1 квадратного фута площади теплообмена.Например, если система рассчитана на производство 200 000 БТЕ в час, потребуется около 100 квадратных футов площади теплообмена. Эта область может включать охлаждаемую водой поверхность топки, а также сами дымовые трубы. Обе эти области часто называют поверхностью очага.

Наружный диаметр трубок используется для расчета площади. В таблице 5 перечислены несколько часто используемых размеров стандартных труб с указанием их фактического внешнего диаметра и количества ходовых футов, необходимых для получения 1 квадратного фута площади поверхности.


Таблица 5. Линейные футы на квадратный фут площади поверхности для обычных стальных труб.
Номинальный размер трубы (дюймы) Внешний диаметр (дюймы) Линейных футов на квадратный фут внешней площади
1/2 0,840 4,55
3/4 1.050 3.64
1 1,315 2,90
1 1/4 1,660 2,30
1 1/2 1.900 2,01
2 2,375 1,61
2 1/2 2,875 1,33
3 3.500 1,09
3 1/2 4.000 0,95
4 4.500 0,85
4 1/2 5.000 0,76
5 5,563 0,67
6 6,625 0,58

Правильный размер используемой трубы зависит от ряда факторов.В примере системы с производительностью 200 000 БТЕ в час требуется 100 квадратных футов площади теплообмена. Из таблицы 1 рекомендуемый объем топки составляет 9 кубических футов. Подходящая топка с таким объемом будет иметь длину 1 1 2 футов, ширину 2 фута и высоту 3 фута. Площадь топки составляет 27 квадратных футов (включая дверь с водяным охлаждением). Таким образом, топка обеспечит 27 квадратных футов необходимых 100 квадратных футов. Остальные 73 квадратных фута должны обеспечивать пожарные трубы.

Чтобы найти длину трубы заданного диаметра, необходимую для обеспечения желаемой площади поверхности, умножьте числа в третьем столбце таблицы 5. Например, если вы выбрали 1 1 2 -дюймовая труба, умножьте 73 погонных футов на 2,01:

73 фута x 2,01 фут / кв. Фут = 146,72 фута

Около 147 погонных футов 1 1 2 -дюймовой трубы требуется для получения 73 квадратных футов площади теплообмена. С другой стороны, если вы используете 3-дюймовую трубу, вам понадобится всего около 80 футов:

73 фута x 1.09 фут / кв фут = 79,73 фут

Какой размер лучше? Если рассматривать строго с точки зрения стоимости, нет большой разницы между 147 футами трубы 1 1 2 дюймов и 80 футами трубы 3 дюйма. Однако большую трубу сваривать намного проще. Кроме того, время от времени необходимо будет очищать внутреннюю часть трубы от золы, сажи и других отложений. Очистить меньшую длину и большую трубу проще. Однако большее количество труб меньшего размера будет несколько более эффективным в передаче тепла.Опыт показал, что в целом лучше всего подходят трубы диаметром от 2 до 3 дюймов.

Отложения золы в дымовых трубах значительно снизят скорость теплопередачи. Хорошо иметь способ определить, насколько хорошо они работают. Один из лучших и наименее дорогих методов — разместить высокотемпературный термометр в точке, где газы покидают пожарные трубы и запускают дымовую трубу. Чем ближе температура воды, тем эффективнее отвод тепла от пожарных труб. Температура газа от 300 до 350 ° F указывает на эффективную теплопередачу.Температура газа более 450 ° F указывает на то, что площадь теплообмена слишком мала или на пожарные трубы нанесено покрытие.

Стратификация

Любопытное состояние иногда возникает в средних и больших системах. Несмотря на то, что топка постоянно топится, и видно, как вода кипит из верхней части резервуара, температура воды, забираемой из резервуара для распределения, составляет всего 170–180 ° F. Такая ситуация возникает в системах, где вход и выход находятся около дна резервуара и нет вспомогательного циркуляционного насоса, поддерживающего движение воды.Это состояние называется стратификацией и возникает, когда вода при разных температурах разделяется на отдельные слои, причем самая теплая вода остается наверху. Стратификация может происходить в любой системе, но обычно более выражена в крупных.

Плотность воды при 100 ° F примерно на 3,5 процента больше, чем при 200 ° F. Как и воздух, горячая вода поднимается, а холодная опускается. Чтобы предотвратить расслоение, воду необходимо поддерживать в движении. Один из способов — подсоединить возвратные трубы в верхней части бака над топкой (самая горячая часть системы) и забрать воду из нижней части бака с другого конца.Проблема с этим подходом заключается в том, что распределительные насосы могут не работать все время, и при выключении насосов может происходить расслоение.

Лучшее решение — установить постоянно работающий вспомогательный циркуляционный насос для перемещения воды из самой холодной в самую горячую часть резервуара. Постоянное перемешивание воды предотвратит расслоение. Циркуляционный насос не обязательно должен быть большим, так как необходимо преодолеть очень небольшой напор. Он должен быть способен перекачивать от 0,2 до 0,5 производительности системы в час.Например, система на 2000 галлонов должна иметь насос, способный перекачивать от 400 до 1000 галлонов в час. Обычно достаточно электрического насоса мощностью 1 6 от до 1 2 .

Рисунок 3. Дополнительный резервуар увеличит емкость хранилища.

Трубопровод

Вода не только сохраняет тепло, но и передает тепло туда, где оно используется.Распределительный насос должен иметь подходящий размер для работы. Если насос слишком мал, он не будет перекачивать достаточно тепла к нагрузке. Если он слишком большой, это приведет к потере энергии. Подбор насоса — довольно сложный вопрос, поскольку он зависит от ряда взаимосвязанных факторов. К ним относятся размер груза, расстояние между баком и грузом, количество различных теплообменников в системе и размер используемой трубы. В таблице 6 приведены размеры труб для различных тепловых нагрузок. Эти скорости потока и размеры труб рассчитаны с учетом нормального падения температуры на 25 ° F при прохождении воды через теплообменник.


Таблица 6. Минимальные размеры труб для нагрузок на расстоянии 100 и 300 футов от резервуара.
Нагрузка (БТЕ / ч) Расход (галлон / мин) Диаметр стальной трубы (дюймы) 1
100 футов 300 футов
100 000 8 1 1/4 1 1/2
200 000 16 1 1/2 2
300 000 24 2 2 1/2
400 000 32 2 1/2 2 1/2
500 000 40 2 1/2 3
750 000 60 3 3
1000000 80 3 4
1 500 000 120 4 4
2 000 000 160 4 4
1 Для трубы из ХПВХ подходит следующий меньший размер

За исключением жилых помещений, большинство систем горячего водоснабжения поставляют тепло более чем в одно место.Например, несколько отдельных теплиц или стойл для выдержки могут потреблять тепло от одной и той же системы. Горячая вода подается к каждой нагрузке по большим магистральным распределительным и обратным линиям. Каждая нагрузка имеет свой собственный насос и подключена к основным линиям параллельно, что делает ее управляемой независимо (Рисунок 4). Каждое параллельное соединение должно иметь обратный клапан для предотвращения обратного потока, когда тепло не требуется.

Насосы

обычно оцениваются по количеству галлонов в минуту, которые они могут подавать при определенном напоре или общем сопротивлении.Это полное сопротивление является суммой сопротивлений каждой отдельной части системы, через которую вода проходит в своем контуре к насосу и от него. Сопротивление обычно выражается в количестве футов «головы», хотя с таким же успехом оно может быть выражено в фунтах на квадратный дюйм. Напор — это гипотетическая высота воды, против которой должен работать насос; чем больше голова, тем больше сопротивление.

По мере увеличения сопротивления расход уменьшается. Например, определенный насос может быть рассчитан на 50 галлонов в минуту на высоте 10 футов, но только 15 галлонов в минуту на высоте 30 футов.Один фут напора эквивалентен 0,43 фунта на квадратный дюйм (psi). При выборе насоса важно выбрать насос, рассчитанный на работу с горячей водой при температурах до максимально ожидаемых.

Во многих системах используются стандартные стальные трубы и резьбовые соединения. Они относительно недорогие и подходят для горячего водоснабжения. В некоторых новых системах используются пластиковые трубы. Полиэтилен (черный пластик) и трубы из ПВХ не выдержат длительного использования горячей воды при умеренном давлении. Однако два типа пластиковых труб — ХПВХ и полибутилен — предназначены для горячего водоснабжения.ХПВХ — это жесткая пластиковая труба, похожая на ПВХ. Если используется труба из ХПВХ, все фитинги, такие как соединители, переходники и колена, также должны быть изготовлены из ХПВХ. Полибутиленовая труба также требует специальных соединителей, но она гибкая и с ней значительно легче работать. Однако он еще не доступен в размерах более 1 дюйма.

Изоляция труб

Для повышения эффективности важно, чтобы распределительные трубы как к нагрузке, так и от нее были изолированы. Количество тепла, которое может быть потеряно из-за длины трубы, является значительным и зависит от ряда факторов.К ним относятся температура воды, проходящей через трубу, температуру и движение воздуха, окружающего трубу, тип материала трубы, а также состояние поверхности и толщину стенки трубы. Неизолированная распределительная труба горячей воды может терять от нескольких сотен до нескольких тысяч БТЕ в час, в зависимости от условий и длины.

Если трубы будут прокладываться над землей, будет достаточно покрытия из стекловолокна, защищенного от дождя несколькими слоями устойчивой к солнечному свету пластиковой пленки.Любая изоляция, особенно стекловолокно, пропитанная водой, теряет почти все свои изоляционные свойства. Изоляция труб из пенопласта в виде разъемных трубок также хорошо работает, если она защищена от солнечных лучей.

Гораздо труднее изолировать трубу, когда она проложена под землей. просто закапывать трубы в землю без изоляции — очень плохая практика, потому что влажная холодная почва является очень хорошим проводником тепла. Большинство изоляционных материалов из пенопласта, таких как изоляционные материалы с разъемными трубками, изготовлены из пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он не пропитается водой и, следовательно, сохранит свои изоляционные свойства под землей.Если вам необходимо проложить трубу под землей, убедитесь, что земля остается как можно более сухой.

Напыляемая полиуретановая изоляция, обычно используемая на резервуарах, также может использоваться для изоляции подземных трубопроводов, поскольку она относится к типу с закрытыми ячейками. Чтобы использовать этот метод, вырывается траншея шириной от 4 до 6 дюймов и глубиной от 12 до 14 дюймов. Трубы поддерживаются на расстоянии 2 или 3 дюймов от дна, а в траншею распыляется от 4 до 5 дюймов изоляции, полностью окружая и покрывая трубы. После того, как утеплитель схватится, траншея засыпается грунтом.

Независимо от того, какой метод используется для изоляции трубы, важно не забыть изолировать обратную трубу, а также трубу, идущую к нагрузке. Несмотря на то, что большая часть тепла была удалена из возвратной воды, любая энергия, потерянная в трубе, должна быть восполнена. Для повышения температуры 1 фунта воды с 80 до 85 ° F требуется такое же количество тепла, как и для повышения температуры с 200 до 205 ° F.

Рисунок 4.Типовая схема мультизагрузочной системы.

Важной частью любой системы горячего водоснабжения является теплообменник или радиатор. Если его размер неверен или поток воздуха через него недостаточен, производительность системы может сильно пострадать.К счастью, теплообменники бывают разных размеров. Доступен широкий ассортимент коммерческих радиаторов, разработанных специально для систем горячего водоснабжения. Большинство из них могут работать при давлении воды от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм и имеют резьбовые фитинги для подключения к распределительной системе.

Очень подходящей альтернативой коммерческому радиатору является новый или подержанный автомобильный радиатор. Они доступны во многих различных размерах и могут быть куплены на большинстве складов и в пунктах снабжения запчастями.У многих дилеров есть новые радиаторы для старых автомобилей, которые они могут продать по сниженным ценам. Однако автомобильные радиаторы обычно не подходят для воды с давлением выше 15-20 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничение не должно быть проблемой, если насос и распределительные трубы имеют правильный размер. Однако автомобильные радиаторы потребуют некоторых модификаций, включая закрытие заливных и переливных отверстий и изменение перехода от резинового шлангового фитинга к распределительной трубе.

Характеристики теплопередачи любого радиатора зависят от ряда факторов.Наиболее важными являются скорость потока и температура водяных и воздушных потоков. Как правило, чем больше разница температур между водой и воздухом, тем быстрее передается тепло. Кроме того, чем больше воды и воздуха проходит через радиатор, тем больше передается тепла. Также важны такие факторы, как конструкция радиатора, количество и расположение ребер, а также материал, из которого изготовлен радиатор. Например, в типичных условиях эксплуатации многие коммерческие теплообменники, разработанные специально для горячего водоснабжения, производят около 20 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади поверхности.

Поскольку большинство радиаторов имеют схожие характеристики теплопередачи, решающим фактором при определении мощности является их физический размер. Испытания показали, что автомобильные радиаторы могут передавать от 16 000 до 20 000 БТЕ в час на квадратный фут поверхности лица (от 140 ° F воды до 70 ° F воздуха). Например, радиатор размером 1 1 2 футов шириной и высотой 2 фута имеет площадь 3 квадратных фута. Таким образом, он может передавать от 48 000 до 60 000 БТЕ в час.

Управление системой горячего водоснабжения довольно простое.Обычно они состоят из термостата, подключенного к реле, которое управляет отдельным насосом для каждой нагрузки. Двигатель вентилятора, который продувает воздух через радиатор, также может быть подключен к тому же реле, поскольку он не должен работать, когда насос выключен. Такое расположение позволяет управлять каждой нагрузкой независимо. В некоторых системах насосу разрешается работать непрерывно, а вентилятор управляется термостатом.

Для большинства крупных систем требуется вытяжной вентилятор, как описано ранее, для обеспечения надлежащего сгорания.Вытяжной вентилятор обычно работает всякий раз, когда в топке возникает пожар. Когда нет огня, он не должен работать, и его можно отключить вручную. Однако этот механизм не работает, когда систему топят, а затем оставляют без присмотра на длительное время, например, на ночь. Когда поле израсходовано, вентилятор продолжит работу, втягивая холодный воздух через пожарные трубы и, таким образом, охлаждая воду. Важно помнить, что дымовые трубы являются теплообменниками, и что тепло будет течь от горячей воды к охлаждающим трубам, а также наоборот.Одним из решений является установка термостата в дымовой трубе, чтобы остановить вентилятор, когда температура упадет примерно до 200 ° F, то есть когда в воду больше не поступает тепло. Может потребоваться ручное управление, чтобы разжечь огонь, когда система остыла.

Древесина — отличное топливо. По сравнению с большинством других видов топлива оно недорогое, его довольно легко хранить, его можно использовать в различных формах и размерах, и оно широко распространено в Северной Каролине.По оценкам, в этом штате в качестве топлива доступно более 14 миллионов тонн древесины в год.

Древесина, хотя и является хорошим топливом, имеет недостатки. Он содержит меньше энергии на фунт, чем большинство других видов топлива. Количество полезной энергии в образце древесины может широко варьироваться в зависимости от содержания влаги и породы.

Растущее дерево обычно наполовину состоит из воды. Когда дерево спиливается, древесина начинает терять влагу в окружающий воздух. Древесина, которая была свежесрезана и содержит высокий процент влаги, часто называется древесиной зеленая .После того, как древесина высохла в течение определенного периода времени (обычно несколько месяцев или более, ее называют выдержанной или сухой древесиной. По мере того, как древесина теряет влагу, ее влажность постепенно приближается к содержанию влаги от 12 до 15 процентов. Это значение называется равновесное содержание влаги (EMC). Фактическое процентное содержание определяется долгосрочным усреднением температуры и относительной влажности воздуха, окружающего древесину. Хотя было бы желательно, но нецелесообразно удалять всю воду из дрова.

Влажность топливной древесины обычно выражается в процентах от общей сырой массы. Например, если определенный кусок дерева весит 7 фунтов 6 унций (118 унций), но после сушки кости весит всего 5 фунтов 4 унции (84 унции), исходное содержание влаги в древесине выражается следующим образом:

118-84 = 34 унции воды

34 ÷ 118 = 0,288 или 28,8 процента

Это означает, что вода составляла 28,8% от веса влажной древесины.Содержание влаги, выраженное в процентах от сырого веса, часто обозначается сокращенно m.c.w.b. (влажность, влажная основа).

Эффективное теплосодержание древесного топлива снижается за счет содержащейся в нем влаги двумя способами. Во-первых, чем больше воды в данном куске дерева, тем меньше в нем древесины. Во-вторых, часть топлива, содержащегося в древесине, используется для испарения воды при сжигании древесины. Приблизительно 1000 БТЕ тепловой энергии требуется для испарения каждого фунта воды в древесине.Кусок дерева содержит одинаковое количество энергии, независимо от того, является ли он зеленым или сухим. Однако зеленая древесина плохо горит, потому что часть энергии уходит на испарение лишней воды. В таблице 7 приведена чистая энергетическая ценность (теплотворная способность) древесины при различной влажности.


Таблица 7. Энергетическая ценность древесины при различной влажности.
Влагосодержание во влажном состоянии (в процентах) Теплотворная способность (БТЕ на фунт) Вес (фунтов на шнур)
0 8,600 2,960
5 8,120 3,116
10 7,640 3 289
15 (правильно приправленные) 7,160 3,482
20 6 680 3,700
25 6 200 3947
30 5,720 4,229
40 4,760 4 933 90 531
50 (зеленый) 3,800 5,920

Обратите внимание, что правильно выдержанная древесина имеет на 88 процентов более высокую теплотворную способность (по весу), чем зеленая древесина.Также обратите внимание, что зеленая древесина весит почти вдвое больше, чем выдержанная древесина. Кусок зеленого дерева весом в 1 фунт весит всего 0,59 фунта после выдержки. Кусок дерева, сгоревший в «зеленом» состоянии, дает примерно половину тепла, чем при правильной выдержке. Вот почему очень важно правильно выдерживать дрова. Для древесины, оставленной в виде цельного бревна, диаметром 12 дюймов или меньше, может потребоваться целый год, чтобы приправить ее должным образом. В идеале древесину, которая будет использоваться зимой, следует заготавливать предыдущим летом и дать ей высохнуть.Таким образом, древесина сушится за счет летнего тепла, а не за счет части энергии, содержащейся в самой древесине. Конечно, древесина, которой разрешили сезон, высохнет намного быстрее, если ее расколоть и хранить под навесом.

Плотность

Опыт показал, что дуб лучше для обогрева древесины, чем сосна, потому что дуб намного плотнее. Кубический фут сушеного на воздухе дуба весит около 42 фунтов, тогда как кубический фут сушеного на воздухе сосны лоблоли весит около 32 фунтов. Таким образом, дуб примерно на 32 процента плотнее сосны, а дубовый шнур обычно содержит на треть больше энергии, чем сосновый шнур.Это важное соображение, поскольку дрова обычно покупаются и продаются за шнур, который является мерой объема, а не веса. Важно помнить, что почти все породы древесины содержат примерно одинаковое количество энергии. Вы получаете больше фунтов древесины — и, следовательно, больше тепловой энергии — в веревке из более плотной древесины.

Другие виды топлива

Очень широко распространено мнение, что некоторые мягкие породы древесины, такие как сосна, производят больше смолы или креозота, чем лиственные породы.Многочисленные тесты показали, что это не так. Фактически, недавние испытания не показали заметной разницы в выходе смолы между сосной и дубом. При правильном обжиге древесины не должно образовываться смолы.

Помимо более традиционных видов древесного топлива, таких как щепа и дрова, колотые или круглые, могут быть доступны древесные отходы. Это могут быть древесные отходы мебельных заводов или обрезки пиломатериалов со стройплощадок или сносов. Все эти породы дерева подходят для использования. Однако следует помнить одну очень важную вещь: ни в коем случае нельзя сжигать обработанную древесину.Древесина, обработанная креозотом из каменноугольной смолы, например железнодорожные шпалы или опоры, сильно горит и выделяет густой черный токсичный дым. Древесина, обработанная такими соединениями, как хромированный арсенат меди (CCA), обычно имеет зеленовато-желтый или коричневый цвет и при горении выделяет очень токсичный дым. Обработка или вдыхание золы пиломатериалов, обработанных CCA, может вызвать острое отравление. Даже относительно небольшое количество обработанной древесины, смешанной с необработанной древесиной, может вызвать серьезные проблемы. Будьте осторожны и знайте, какой вид топлива вы используете.

Сравнение стоимости топлива

Сравнение древесины и мазута № 2 показывает, что энергосодержание различных видов топлива, обычно называемое удельной энергией, может широко варьироваться. Например, мазут номер 2 содержит около 19 000 БТЕ на фунт, тогда как сухая древесина содержит около 8 600 БТЕ на фунт. В пересчете на фунт за фунт мазут имеет более чем в два раза больше энергии, чем древесина. Однако сравнение удельной энергии древесины и мазута говорит только об этом.

При цене 1 доллар за галлон фунт мазута стоит около 13 центов. При цене 40 долларов за шнур фунт древесины белого дуба стоит менее одного цента. Таблица 7 показывает, что фунт правильно выдержанной древесины содержит около 7 160 БТЕ.

Следующие расчеты сравнивают эти виды топлива на основе стоимости на миллион БТЕ:

Мазут: 0,13 доллара за фунт ÷ 9000 БТЕ / фунт x 1000000 = 6,84 доллара за миллион БТЕ

Древесина: 0,008 долл. США / фунт ÷ 7 160 БТЕ / фунт x 1000000 = 1,12 долл. США за миллион БТЕ

Эти расчеты показывают, что стоимость мазута более чем в шесть раз превышает стоимость древесины, необходимой для производства того же количества тепла.Таким образом, древесина имеет большое преимущество в стоимости по сравнению с большинством других видов топлива.

Возражения против использования древесины в качестве источника энергии обычно связаны с удобством. В очень холодную погоду большинство систем горячего водоснабжения, работающих на древесном топливе, необходимо топить хотя бы один раз за ночь. Конечно, есть недостатки в том, чтобы вставать в 2 часа ночи, чтобы запустить систему. С другой стороны, использование дерева определенно дает преимущество в стоимости.

При рассмотрении системы горячего водоснабжения, работающей на древесном топливе, не следует упускать из виду два других важных сравнения.Один из них — системные затраты, а другой — эффективность. Стоимость установки системы правильного размера зависит от индивидуальных потребностей. Например, большинство нефтегазовых систем рассчитаны на индивидуальные теплицы и устанавливаются в них, тогда как одна большая система горячего водоснабжения может вместить множество теплиц или несколько помещений для сушки табака вместе с другими зданиями и жилым помещением.

Второй аспект, который следует учитывать, — это эффективность системы. Эффективность, которая обычно выражается в процентах, является мерой того, насколько хорошо система преобразует и доставляет химическую энергию, хранящуюся в топливе, в полезную тепловую энергию.Процентное соотношение описывает долю потребляемой энергии, которая фактически преобразуется и используется в качестве полезного тепла. Важно понимать, что общая эффективность также зависит от того, насколько хорошо система отводит тепло. Другими словами, недостаточно, чтобы система эффективно сжигала топливо, но тепло также должно доставляться с минимальными потерями к месту, где оно должно использоваться. В следующем примере показано, как рассчитывается общая эффективность:

Система водяного отопления на древесном топливе, как известно, сжигает 200 фунтов высушенной на воздухе древесины в час, за это время 2300 галлонов нагретой воды проходит через теплообменники теплицы с понижением температуры на 45 ° F.Температура воды в накопительном баке остается постоянной.

Энергетическая ценность высушенной на воздухе древесины составляет 7 160 БТЕ на фунт. Таким образом, энергия, выделяемая при сжигании 200 фунтов в час, составляет:

7160 БТЕ / фунт x 200 фунтов / час = 1432000 БТЕ / час

По определению 1 БТЕ — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Один галлон воды весит 8,3 фунта; следовательно, тепловая энергия, отдаваемая системой, составляет:

2300 галлонов / час x 8.3 фунта / галлон x 45 ° = 859 050 БТЕ / час

Эффективность системы — это отношение выходной энергии к вложенной энергии:

Общий КПД, E = выход энергии системы ÷ вход энергии в систему

E = 859 050 / 1,432 000

E = 0,60 или 60%

Эти расчеты предполагают, что температура воды в резервуаре для хранения остается постоянной и что падение температуры на 45 ° F включает потери в трубопроводах, по которым вода идет в теплицу и из нее.

Без некоторых довольно сложных тестов очень сложно определить точную эффективность нагревательного устройства. Однако таблица 8 показывает, что типичная эффективность обычных систем отопления сильно различается.

При исследовании общей стоимости отопления с использованием различных видов топлива очень важно сравнивать эффективность системы, особенно если разница в стоимости на миллион БТЕ между двумя альтернативными видами топлива очень мала. Эффективность системы в меньшей степени влияет на то, какой выбор лучше, поскольку разница в стоимости между видами топлива увеличивается.В настоящее время существует значительная разница в стоимости между древесным топливом и другими широко используемыми видами топлива, чтобы сделать древесные системы рентабельными даже при довольно низкой эффективности. Очевидно, что при правильном проектировании для обеспечения максимальной эффективности использование деревянных систем будет дешевле.


Таблица 8. КПД различных типов систем отопления.
Тип системы КПД (в процентах)
Электрический резистивный нагреватель 98
Обогреватель сжиженного или природного газа 75
Масляная печь 65
Система горячего водоснабжения на древесном топливе 60

Значения в Таблице 9 основаны на эффективности, показанной в Таблице 8, и на предположениях, что корд из выдержанной древесины весит 3492 фунта и содержит 7,160 БТЕ на фунт, мазут содержит 138000 БТЕ на галлон и что Сжиженный нефтяной газ содержит 86 000 БТЕ на галлон.Стоимость владения и эксплуатации различных систем не включена.


Таблица 9. Сравнение безубыточной стоимости древесного топлива по сравнению с мазутом и сжиженным нефтяным газом с учетом относительной эффективности системы.
Расходы на топливо
Дерево (на шнур) Мазут (на галлон) Сжиженный газ (на галлон)
$ 10 0 руб.06 0,043 долл. США
20 0,12 0,086
30 0,18 0,129
40 0,24 0,172
50 0,30 0,215
60 0,36 0,258
70 0.42 0,301
80 0,48 0,344
100 0.60 0,430
140 0,84 0.602
180 1,08 0,774
200 1,20 0,860
250 1.50 1,075
300 1,80 1,290
400 2,40 1,720
500 3,00 2,150

Надеемся, что эта публикация помогла вам лучше понять, как работает правильно спроектированная система горячего водоснабжения, и определить, можете ли вы получить выгоду от ее установки.Если вы решите построить свою собственную систему, как это сделали многие, применение рекомендаций и процедур, приведенных в этой публикации, должно помочь вам построить высокоэффективную систему. Если вместо этого вы решите приобрести одно из имеющихся в продаже устройств, эта информация должна помочь вам выбрать лучшую систему для вашего приложения и эффективно управлять ею.

Для получения дополнительной информации о применении энергии на базе древесины см. Дополнительную публикацию AG-363, Руководство по энергии на базе древесины для сельского хозяйства и малых коммерческих предприятий .Кроме того, вам могут быть полезны следующие публикации:

Информационное руководство по энергии древесины. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1982 г.

Энергия древесины для малой энергетики в Северной Каролине. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1978 год.

Руководство для лиц, принимающих решения по древесному топливу для малых промышленных потребителей энергии. Голден, Колорадо: Исследовательский институт солнечной энергии, 1980.

Древесина как энергия, обзор вопросов сельского хозяйства № 5.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная сельскохозяйственная библиотека, Министерство сельского хозяйства США, 1984.

Водонагреватель на дровах — 1 000 000 БТЕ в час.

Водонагреватель на дровах — 2 000 000 БТЕ в час.

Майк Бойет
Philip Morris Professor
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия
р.В. Уоткинс
Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия

Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах NC State Extension:

Дата публикации: янв.1, 1995
AG-398

N.C. Cooperative Extension запрещает дискриминацию и домогательства независимо от возраста, цвета кожи, инвалидности, семейного и семейного положения, гендерной идентичности, национального происхождения, политических убеждений, расы, религии, пола (включая беременность), сексуальной ориентации и статуса ветерана.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *