Водяное отопление без насоса: Отопление дома без насоса. Два проверенных временем варианта

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!

Существующие варианты отопления частного дома

Если проект строительства только разрабатывается, то выбрать подходящий вариант отопления дома легче. Конечно, нужно учитывать регион, наличие самого доступного топлива, этажность дома, степень утепления и некоторые другие факторы, которые конкретизируются после проведения тепловых расчетов. А вот выбрать варианты отопления частного дома уже существующего, немного сложнее. В данном случае чаще идет речь о замене устаревшего, или нерентабельного отопления на другой тип обогрева. При этом возможны следующие виды систем отопления частного дома и их популярные варианты:

• водяное отопление с применением котлов на различном топливе;
• газовыми или электрическими конвекторами;
• воздушное отопление;
• трубное отопление без радиаторов.

Применяемые для обогрева воздушное отопление проектируется и устанавливается при строительстве дома. Вариант очень дорогостоящий, а для существующих помещений его сложно смонтировать. Не будем углубляться в рассмотрение дорогостоящих экзотических систем и рассмотрим доступные и популярные виды отопления частных жилищ.

Популярные схемы отопления

При наличии газовой магистрали схема газового отопления частного дома самая оптимальная. В этой схеме в качестве генератора тепла устанавливается газовый котел, который нагревает теплоноситель. Движение теплоносителя происходит или под действием гравитации (самотечные системы) или с помощью циркуляционного насоса. Для небольших частных домов с успехом применяют схемы отопления частного дома с настенным котлом, если отсутствует отдельное помещение для котельной, а габариты кухни ограничены.

Сами схемы разводки трубопроводов стандартные:

1. однотрубная;
2. двухтрубная.

Однотрубная схема

Однотрубная система с последовательным соединением радиаторов применяется только в небольших домах или дачах. Эта схема разводки имеет существенных недостаток – неравномерный прогрев батарей, который особенно ощущается, если смонтирована схема отопления частного дома без насоса, которая называется «самотечной». Если протяженность контура небольшая, то циркуляционный насос практически полностью компенсирует этот недостаток. При большом количестве батарей и значительной длине контура применяется модернизированная однотрубная система – «ленинградка». Она была изобретена в Ленинграде — нынешний Санкт-Петербург.

Двухтрубная схема

Двухтрубная схема подключения газового котла в частном доме самая оптимальная по равномерности нагрева даже при использовании «самотечной системы», но более материалоемкая. В этой схеме теплоноситель поступает к батареям по подающей трубе, а возвращается по другой, которую называют «обраткой» Все приборы отопления подключены к этим двум трубам параллельно, что облегчает ремонт и регулировку температуры в различных помещениях.

Система отопления безрадиаторная

Существует, пока еще редко используемое из-за высокой цены, трубное отопление без радиаторов в частном доме применяемое при реконструкции или строительстве дома. В полы укладываются трубы контуров теплого пола и заливаются стяжкой.

Для создания безрадиаторной системы устанавливается интегрированный коллектор, который представляет одно целое со смесительным узлом.

В подобной системе температура регулируется автоматически и есть возможность дистанционного управления. Распределительных коллекторов может быть несколько, на каждую комнату. Для небольших помещений – ванна, туалет и т. п. применяют компактный насосный узел, например, Thermotech MINI350 с встроенным нагревателем мощностью 350 вт. С помощью этого устройства реализуются теплые полы в небольших помещениях. Такое индивидуальное газовое отопление в частном доме чрезвычайно комфортное, но требующее значительных финансовых затрат.

Какие трубы лучше

Выбрана схема, приобретен котел и неизбежно нужно принять решение — какие трубы выбрать для отопления частного дома, пластмассовые или металлические. Трубы могут быть изготовлены из любого материала, но для отопления чаще всего используются либо металлические, либо полипропиленовые армированные трубы. Металлические и пластиковые трубы имеют преимущества и недостатки.

Металлические трубы

С помощью металлических труб объединяется все оборудование для газового отопления частного дома – котел, радиаторы, расширительный бак и т.д. Трубы из стали прочные, но для монтажа необходимо применение сварки. Иногда владельцы используют резьбовые соединения, но это очень трудоемкий метод. Металлические трубы подвержены коррозии и внутри постепенно накапливается осадок, состоящий из ржавчины и различных загрязнений.

Но они имеют и неоспоримые достоинства:

• высокая жесткость, что позволяет установить любой уклон с минимумом крепежа;
• незначительное линейное расширение;
• устойчивость к высоким температурам, давлению и гидроударам;

Металлопластиковые трубы

Металлопластиковые трубы изготовлены из полиэтилена. Они состоят из трех слоев. Средний слой сделан из алюминия, а все три слоя прочно склеены. Алюминий увеличивает жесткость и уменьшает линейное расширение трубы. Недостатком можно считать высокую стоимость. Чтобы в процессе эксплуатации не появились течи, но нужно использовать качественные металлические фитинги.

Полипропиленовые трубы

Для отопления рекомендуется применение только армированные полипропиленовые трубы. Для монтажа нужен специальный сварочный аппарат и фитинги.

Котлы для индивидуального отопления

Любая газовая система отопления частного дома предполагает установку котла, который для нагрева теплоносителя использует газ. Если отсутствует природный газ, то контур обогрева обеспечит горячим теплоносителем газовый котел на пропане, который в сжиженном виде закачивается в баллоны. Продукция крупнейшего в мире производителя газового оборудования японской корпорации “Rinnai” появилась на рынке.

Уникальные котлы газовые Rinnai созданы с использованием самых современных технологий. Это настенные турбированные двухконтурные котлы с КПД 96% работают при низком давлении газа, а сам процесс горения управляется электроникой по специальному алгоритму.

Производитель котлов Arderia компания Daesung Inductry co. LTD в Южной Корее выпускает газовый котел Ардерия цена его в рублях зависит от курса доллара и равна приблизительно 570 – 580 у.е. Котел двухконтурный, турбированный, КПД – 91.1%. Компания выпускает одноконтурные и двухконтурные газовые котлы отличие которых заключается в том, что двухконтурный котел обеспечит потребителя горячей водой.

Электрические котлы для отопления

Котел любой системы является генератором тепла, он нагревает теплоноситель и подает его в контур. В принципе любая схема отопления может работать с любым типом котла.

Очень удобными считаются электрокотлы для отопления бытовые, но они требуют наличие электропитания достаточной мощности.

Подводку сети к котлу обычно делают отдельно, кабелем с сечением проводов обеспечивающих надежность и безопасность. Известная немецкая компания VAILLANT выпускает не только высококачественные газовые котлы, но и одноименные электрические котлы различной мощности. Например, настенный, одноконтурный от 560 у.е. его цена котёл Вайлант выпускается с различными мощностями.

Преимущества монтажа электрических котлов для частных домов:

1. Простая установка котлов отопления, значительно проще, чем газовых. Для установки не требуется отдельное помещение.
2. Не нужен дымоход и отдельное помещение. Электрический котел можно расположить в любом помещении.
3. Небольшие габариты и вес, следовательно, их легко закрепить.
4. Экологическая безопасность, не выделяются вредные газы.
5. Высокий КПД — 95-98%.

Вытяжка в частном доме

Для настенных газовых котлов, которые оборудованы открытой камерой сгорания, воздух в камеру поступает из помещения. Поэтому такие приборы требуют оборудования эффективной системы вентиляции. Для безопасности кухня в частном доме с газовым котлом должна оборудоваться вытяжкой. Циркуляция воздуха в вытяжке может быть естественной или принудительной. Для принудительной вытяжки устанавливают специальный вентилятор.

Установленная вытяжка для газового котла в частном доме создает хороший воздухообмен и своевременное удаление вредных испарений.

Если котел настенный, то вытяжка имеет настенное расположение, а для напольных котлов она располагается вблизи пола. Диаметр трубы вытяжки должен соответствовать размеру выходной трубы котла. Соединение трубы дымохода и вытяжки должно быть плотным и надежным. Верхний край дымохода должен располагаться выше конька крыши. А параллельно дымоходу идет вентиляционный канал.

Батареи отопления в частном доме

Для автономного отопления применяют все известные типы батарей. Применение того или иного типа радиаторов определяется требованиями к дизайну помещения и в значительной степени зависит от финансовых возможностей.

Батареи, если их расположить в порядке увеличения цены, расположатся так:

Для дач и загородных домов, если в них никто постоянно не живет, нужно обязательно сливать теплоноситель, чтобы избежать размораживания системы. Это обстоятельство ограничивает применение стальных батарей, которые при отсутствии воды будут активно коррозировать.

Каждый владелец должен знать, какие батареи отопления лучше для загородного дома или дачи. Установить можно любые, но с учетом недостатков стальных батарей. Если же владелец постоянно живет в загородном доме, то он может установить радиаторы какие ему подойдут по цене и дизайну.

Отопление без газа: решения, цены, с чего лучше начать?

  Скажем так – совершенно не выгодно. Потому что вам придется дополнительно потратиться на бойлер, чтобы нагревать воду летом, и кондиционер, чтобы создать в одной из комнат дома приемлемую для вас температуру воздуха в летний период. 

   Можно развести по комнатам электрические теплые полы с кабелем. А это во много раз дороже, чем сам электрокотел. И в обоих вариантах трехфазный счетчик «намотает» на сумму с многими нулями. 
 

  Не станьте жертвой не очень дорогих PR-компаний, ведясь на лозунги вроде этого: «Экономные электрические обогреватели!».  У любого строения зимой существуют теплопотери, их нужно перекрыть, чтобы поддерживать плюсовую температуру в доме. И, если нужно для обогрева расчетных 10 или 15 кВт тепла в час, то их и предстоит вытянуть из сети. Никакие 0,5 кВт электрообогреватели этого не обеспечат. 
 
 

  У современных тепловых насосов – коэффициенты эффективности COP до 5 и выше, сезонной энергоэффективности SCOP — до 6,7!  Существенный и пока еще иногда непреодолимый недостаток – за высокие технологии нужно дорого заплатить. Но, потом в пользовании, тепловой насос намного дешевле альтернативных систем отопления. Имеет смысл изыскать средства для такого агрегата. 

  Гелиоколлектор (1), булерьян (2), камин (3) и печь для отопления (4)

  Рис. 2 — Для непрерывной работы булерьяна необходимо переодически подкидывать дрова, которые сегодня не так уж и дешевы. К тому же, чтобы добиться нужного результата обогрева помещения с помощью этой разработки канадских ученых, нужно учесть ряд факторов: тип булерьяна, выбор подходящего размера, местарезмещения в доме/гараже/другом помещении.

  Рис. 3 — Камин опять же отапливает помещения, если переодически подкладывать в него дрова. Да, это красиво. И мы не поспорим с тем, что камин создает дополнительный уют в доме, особенно в зимнее время. Но, как самостоятельное оборудования для отопления он не подходит.

  Рис. 4 — Громоздкая конструкция печи для отопления впишется не в любой проект дома. К тому же в процессе горения дров более чем вероятна угроза возникновения обратной тяги — дым начинает поступать в помещение. 

Отопление частного дома без газа, стоимость решений

  Электрокотел — минимум 18кВт мощностью стоит до 400-500 у.е. Плюс бойлер для нагрева воды. Обвязка, система распределения с радиаторами или теплыми полами, щит управления и автоматики, в сумме — свыше  85 тыс грн. Переход с газового котла на электрокотел потребует согласований с электросетями, поскольку нужен проект под электроотопление и, главное, – выделение для дома  до 20 лишних киловатт электроэнергии от подстанции.

  Твердотопливный котел для такого дома вместо газового котла стоит намного дороже – до 30 000 грн (дровяной) и 75-100000 грн (пеллетный), в зависимости от комплектации, а также требует наличия высококачественного дымохода для отвода продуктов сгорания. Состояние его нужно контролировать, поскольку  от него  зависит качественный и безопасный отвод продуктов сгорания в атмосферу.  Стоимость дымохода может превышать стоимость котла, плюс разводка под высокотемпературную систему отопления, скорее всего под радиаторы, плюс система подготовка горячей воды. Не забудем о стоимости отдельной котельной для размещения такого котла и склада для топлива. Плюс  множество забот по обслуживанию котла.

Опять же учтем, стоимость капиталовложений зависит от типа теплового насоса. Он может работать, используя в качестве альтернативного источника тепла наружный воздух, тепло уходящего воздуха вентиляции, тепло грунта, неглубокого водоносного слоя или водоема. 
 

  По анализу вкладываемых первоначальных инвестиций и текущих расходов на протяжении только пяти лет, можно прийти к неоспоримому выводу: эксплуатационные затраты для систем с  тепловыми насосами минимальны. Это доказывает их перспективность и выгодность в работе при дальнейшей долговременной эксплуатации, а также быструю окупаемость.

• экономия до 80% затрачиваемых на отопление средств;
• автоматически поддерживаемые комфортные условия на протяжении всего года;
• достаточное горячее водоснабжение круглый год; 
• дополнительная возможность кондиционирования и нагрева воды в бассейне;
• интеграция в любые существующие системы теплоснабжения, а также в солнечные системы нагрева воды и энергоснабжения;
• теплонасосное оборудование наиболее экономичное  в работе, перспективное и приоритетное по внедрению  в системах теплоснабжения. 

Максимально выгодное отопление в доме без газа тепловым насосом

Мы хотим проконсультировать Вас

  Рекомендация №2. При меньшей температуре теплоносителя требуется меньше электроэнергии на его нагрев, а следовательно, меньше максимальная мощность теплового наоса. Поэтому наиболее выгодными являются низкотемпературные системы распределения тепла с контурами теплых полов / стен или фанкойлами, где теплоноситель нагревается максимум до 40 … 45°C.

  Рек омендация №3. Фанкойлы, которые могут заменить устаревшие радиаторы, прекрасно работают и на обогрев, и на охлаждение комнат. Получается полностью функционально достаточная система для обогрева, кондиционирования и нагрева бытовой воды. 

   Схема низкотемпературной системы отопления и кондиционирования представлена на рисунке.

Обогрев дома без газа — экономно и комфортно

  Разнообразие представленных на рынке Украины брендов позволяет подобрать наиболее подходящее по цене, функциям и особенностям модели тепловых насосов.
 

     Премиум. Ведущие мировые теплотехнические бренды давно представляют на рынок уникальные передовые технологии в теплонасосном оборудовании. Тепловые насосы представлены мощной и производительной группой для коммерческого, промышленного и бытового применения. В эту группу достаточно дорогого, но очень надежного и эффективного оборудования, можно отнести тепловые насосы Vaillant.

VAILLANT flexoTHERM exclusive VWF 197/4                    NIBE SPLIT
                                            

Как отопить дом без газа с минимальными затратами

  Среди вариантов: дрова, уголь, пеллеты, газ, электричество или мазут, — каждый выбирает более доступный для него способ отопления.  Имеют также значение и требуемый уровень комфорта, и доступные средства для реализации задачи по модернизации системы отопления или оснащения нового дома оборудованием.  На сегодня многие вынуждены сами искать наиболее приемлемый вариант, чтобы снизить затраты на отопление. 

Выводы

Похожие статьи:

Q&A: Резервная горячая вода без насоса

A. Джозеф Стоддард отвечает: В описанной вами ситуации вы можете получить приемлемые результаты без помпы. Контур «пассивной рециркуляции» горячей воды — это метод, которому я научился у старого водопроводчика много лет назад. Я неоднократно успешно использовал эту технику, когда ванная комната располагалась над водонагревателем. Обеспечивая обратный трубопровод к резервуару для горячей воды, создается естественная циркуляция (называемая термосифоном).Более холодная вода в ванне наверху опускается обратно к водонагревателю, а горячая вода из водонагревателя поднимается вверх и заменяет ее.

У меня были приемлемые результаты, используя медные возвратные трубопроводы диаметром 1/2 дюйма, но я бы предостерегал от использования возвратных труб меньшего диаметра: они могут не позволить достаточному количеству воды циркулировать через петлю.

Для установки пассивной рециркуляционной системы:

1. Отключите питание электрического водонагревателя и закройте кран подачи газа на газовый водонагреватель.Перекрыть подачу воды к водонагревателю.

2. Слейте воду из водонагревателя и соответствующих линий горячей воды и снимите сливной кран в нижней части водонагревателя.

3. Установите тройник с резьбой между баком и сливным краном (см. Рисунок слева). Чтобы предотвратить биметаллическую коррозию, шпильку тройника следует изготавливать из того же материала труб, который используется для соединения сливного крана с резервуаром. Замените сливной кран на конце узла тройника.

4. Установить тройник в линию горячего водоснабжения мойки. Этот тройник следует устанавливать на подающей магистрали как можно выше.

5. Протяните обратную трубу от тройника в верхней точке обратно к тройнику в резервуаре для горячей воды и проверьте герметичность.

Изолируйте как можно большую часть трубопровода на стороне подачи, но оставьте обратный контур неизолированным. Это снизит потери тепла в режиме ожидания, а также поможет поддерживать перепад температур, который «подпитывает» этот пассивный контур рециркуляции.

Бывший строитель Джозеф Стоддард проектирует и продает системы отопления для компании Bailey Co. в Эльмире, штат Нью-Йорк

Простая резервная горячая вода

Рециркуляция горячей воды без насоса

Горячая вода менее плотная, чем холодная, что делает ее более плавучей. В этом смысле он будет плавать в более прохладной воде. Он вытеснит более холодную воду, которая затем опускается, потому что она более плотная. Это может стать бесконечной петлей, управляемой горячей водой в водонагревателе.Все, что требуется для работы этого контура, — это чтобы водонагреватель располагался под светильниками, в которые вы хотите подавать горячую воду, и чтобы там была небольшая «помощь» для увеличения производительности контура. Эта помощь состоит в том, что обратная труба из удаленного места меньше, чем подающая труба. Таким образом, если вы проложите трубу диаметром ¾ дюйма к удаленному месту, вы затем проложите ½-дюймовую трубу обратно к водонагревателю. Сторона подачи отходит от верхней горячей стороны резервуара и возвращается на дно резервуара к тройнику, установленному на выпускном отверстии резервуара.

Несколько лет назад я нашел некоторую информацию о том, что последние 10 футов или около того должны быть неизолированы, чтобы петля работала. Теперь вы можете забыть эту информацию. Цикл перезапускается полностью (немедленно), даже если все линии сильно изолированы. Я почти уверен, что это связано с перепадами давления, создаваемыми большими и меньшими трубами. Вероятно, есть способы еще больше настроить систему, но для практических целей нам не обязательно вдаваться в подробности.Я оставлю нюансы на усмотрение гиков.

Эта «термосифонная система» идеальна, когда у вас есть водонагреватель в подвале и у вас есть удаленная раковина, в которую вы хотите «немедленно» подать горячую воду. Раковины и другие приспособления, расположенные далеко от водонагревателя, могут привести к потере большого количества воды, пока вы ждете, пока туда придет горячая вода. Конечно, сразу получить там горячую воду придется немало. Бесплатных обедов нет.

В прошлом я писал в блоге о том, насколько просто это можно сделать, но этот пост прояснит некоторую информацию в этом посте.Он также покажет, как можно настроить систему для подачи горячей воды, в то же время поддерживая достаточно высокую температуру воды в контуре, чтобы препятствовать росту бактерий.

Поскольку потребность в горячей воде во время сна минимальна, не было бы неплохо установить таймер в системе, чтобы мы могли периодически останавливать циркуляцию? Если вода не застаивается, бактерии обычно не являются проблемой. Большинство систем с реальным насосом имеют таймеры, которые можно настроить так, чтобы насос работал только тогда, когда вы этого хотите.То же самое можно сделать с пассивной или термосифонной системой. Это можно сделать, установив электронный клапан, управляемый таймером — конечно, тогда он не так пассивен, как был. Эти низковольтные клапаны могут работать за гроши в год и очень эффективны. Клапан обычно закрыт, и для его открытия требуется питание. Уменьшая количество «открытого времени», мы можем еще больше сократить количество пенсов.

Одна из сложных проблем термосифонной системы — это когда в доме есть приспособления, которые не включены в петля.Это может произойти с оборудованием, расположенным на том же уровне, что и водонагреватель (ванные комнаты, прачечные на цокольном уровне и т. Д.). Когда вы запускаете горячую воду в эти приспособления, вы не только останавливаете работу термосифонной петли, которая обслуживает удаленное место, но вы даже можете запустить поток в обратном направлении. Когда он меняет направление, вы можете получить очень горячую воду со дна резервуара, идущую в удаленное место, а затем очень холодную воду, поскольку холодная вода подается на дно резервуара. Эту проблему можно решить, установив датчик, который может определить, когда горячая вода забирается другими приборами.Датчик представляет собой переключатель «открывается при повышении», который замыкается, когда температура снова падает. Когда датчик закрывается (поскольку температура воды начинает снижаться после использования), клапан открывается и позволяет термосифону снова работать.

Следует также отметить, что на петле не должно быть никаких приспособлений ни до, ни после самой дальней точки. Все, что находится в контуре, должно оторваться от конца контура, иначе упомянутые мной перепады давления снова станут проблемой.

Еще одним ключевым компонентом успешной работы термосифонного контура является сверхизоляция труб, идущих в удаленное место, чтобы трубы удерживали тепло в течение значительного времени, в то время как другие точки использования могут держать клапан закрытым, или когда таймер запрограммирован на закрытие клапана (например, ночью). (Подробнее о моем обучении с помощью суперизоляции труб позже.) Это также будет очень полезно для систем с насосами. Это также означает, что цикл не обязательно должен работать все время в течение дня — возможно, работает ½ раза — еще раз, что еще больше снижает эти копейки.Чем выше температура в этих трубах, тем меньше возвратная вода вызовет возгорание водонагревателя, чтобы нагреть его до температуры.

Любая система рециркуляции воды заставит ваш водонагреватель работать чаще, но из-за большего количества воды при более высокой температуре водонагреватель вряд ли будет работать так долго, даже если он будет работать немного чаще. Насколько эффективна будет система, зависит от затрат на воду, энергозатрат, типа водонагревателя и от того, насколько хорошо вы можете изолировать все необходимое.У газовых водонагревателей есть преимущества из-за более быстрой скорости восстановления, но это можно легко компенсировать с помощью электрического водонагревателя, который намного легче изолировать. На самом деле невозможно изолировать газовый водонагреватель до уровня, который может сделать электрический водонагреватель. Я не говорю о добавлении тонкой и бессмысленной изоляции из стекловолокна вокруг резервуара, я говорю о добавлении значительных от 3 до 6 дюймов пены с высоким R вокруг нагревателя. Несколько лет назад я добавил к своему 2 ″ — следующий обогреватель получит больше.

Что касается аргумента, что некоторые производители аннулируют гарантию, если вы добавляете изоляцию, это может быть риском, на который стоит пойти. Кого волнует, сокращает ли добавление изоляции срок службы водонагревателя, если изоляция сэкономила вам сотни долларов на расходах на электроэнергию. Я, например, хотел бы узнать, почему добавление изоляции сокращает срок службы обогревателя. Я предполагаю, что все точки доступа, таблички с данными, предупреждающие таблички, слив, TPRV и т. Д. Останутся доступными.Отсутствие изоляции резервуаров, вероятно, больше связано с этими более поздними проблемами, чем с сроком службы резервуара.

Большинство водонагревателей, даже отвечающих современным требованиям к энергии, на самом деле имеют незначительное количество изоляции вокруг них — обычно не более R-8 — R-14.

Здесь все становится еще сложнее. Мы хотим, чтобы температура воды в кранах была ниже 120 градусов по Фаренгейту, чтобы предотвратить ожоги. Проблема с такой температурой в том, что она идеально подходит для роста бактерий, в том числе бактерий Legionella.Обычно рекомендуется поддерживать температуру в баке на уровне 140 градусов по Фаренгейту, чтобы контролировать рост бактерий в нагревателе. Если температура вашего аквариума составляет 120 градусов по Фаренгейту в течение недели, когда вы уезжаете в отпуск, вы фактически создали потенциальный инкубатор. Некоторые власти считают, что о бактериальных инфекциях, вызванных водонагревателями, не сообщают.

Решением является установка термостатического смесительного клапана.

Я думаю, что было бы неплохо установить его на водонагревателе, чтобы вся подаваемая вода после этого момента имела безопасную температуру.Клапан разбавляет горячую воду в зависимости от того, что вы настраиваете регулирующим клапаном — в любом случае, от 112 до 120 градусов по Фаренгейту, как правило, будет удовлетворительным. Некоторые люди настаивают на том, чтобы вода была горячее, чем в посудомоечной машине, и в этом случае вы можете захотеть подлить горячую воду до смесительного клапана для этого устройства. Однако большинство современных посудомоечных машин повышают температуру воды в посудомоечной машине, и поэтому это может быть не так необходимо, как можно было бы подумать.

В моем собственном доме у меня есть смесительный клапан на водонагревателе, который покрывает обе ванные (верхняя и нижняя) и прачечная (нижняя).Еще один смесительный клапан находится в конце длинного рециркуляционного контура для кухни.

В некотором смысле вы можете думать о контуре рециркуляции как о продолжении водонагревателя — оба являются очень горячей водой, чтобы контролировать рост бактерий, в то время как два смесительных клапана сохраняют воду в безопасности, чтобы предотвратить ошпаривание.

Но как насчет затрат на хранение всей этой воды при таких высоких температурах?

Помните то, что я сказал ранее о том, что бесплатных обедов не будет. Дополнительные затраты, связанные с потреблением энергии для поддержания нагревателей при более высокой температуре, можно легко компенсировать за счет сверхизоляции резервуаров для хранения, возможно, даже уменьшения размера необходимого резервуара или, по крайней мере, наличия большего количества доступной горячей воды для разбавления для использования в светильниках.Является ли более затратным содержание резервуара на 80 галлонов при температуре 112–120 градусов по Фаренгейту или резервуара на 50 галлонов при температуре 135–140 градусов по Фаренгейту? Опять же, я позволю фанатам разобраться в этом вопросе. Но суть в том, что резервуар защищен от роста бактерий, а соответствующая температура в приспособлениях достигается за счет смесительных клапанов.

Ожидание экономии энергии и наличие безопасного горячего водоснабжения в наших домах в лучшем случае может быть компромиссом.

Примечание по сверхизоляции труб горячей воды контура рециркуляции.

В моем случае я решил проложить подающий и обратный контуры близко друг к другу, при этом каждая линия условно обернута изоляцией из пенопласта — около R-4. Две трубы были проложены внутри 7-дюймового металлического канала, который я затем заполнил аэрозольной пеной — как «Great Stuff». Я собрал трубу секциями по 3 фута и распылял пену внутри трубы, когда собирал ее. На каждой длине трубы просверлено четыре отверстия диаметром ¼ дюйма для распыления пены в трубу. Я мог смотреть в открытый конец трубы, чтобы следить за тем, как она наполняется.Мой пробег трубы составляет 44 фута. ДЛЯ ЭТОГО МНОГО БАНКОВ ПЕНЫ! И теперь мы находимся на «кривой обучения». По сути, это означает незнание, что для затвердевания аэрозольной пены в баллончике требуется воздух и влажность — без этих ингредиентов аэрозольная пена ВОЗВРАЩАЕТСЯ В ЖИДКОСТЬ!

Труба открылась, обнаружив беспорядок

Whodathunkit! Итак, теперь у меня было 44 фута воздуховода с жидким беспорядком на дне, и мне пришлось начинать все сначала. Используя все эти ¼-дюймовые отверстия в качестве пилотных, я просверлил 2-1 / 8-дюймовые отверстия кольцевой пилой по всей длине.Через эти большие отверстия я мог бы нанести пену для спрея по всей длине, добавляя понемногу каждый день. Это дало пене возможность застыть в воздухе. Это заставляет меня задаться вопросом, как часто это случалось с другими людьми, когда они думали, что успешно изолируют внутри полости, когда на самом деле она просто снова превращается в жидкость.

Если бы мне пришлось делать это снова и снова, я бы построил большую коробку вокруг труб и изолировал ее целлюлозным волокном за небольшую часть стоимости.

Чарльз Буэлл, Инспекция недвижимости в Сиэтле

Если вам понравился этот пост и вы хотите получать уведомления о новых сообщениях в моем блоге, подпишитесь по электронной почте в маленьком поле справа. Я обещаю НЕ распространять спам в вашей электронной почте.

Циркуляционные насосы: почему вы должны установить один

Когда установлен циркуляционный насос водонагревателя, горячая вода будет подаваться почти мгновенно каждый раз, когда открывается кран горячей воды.Это происходит потому, что насос поддерживает движение горячей воды по водопроводной системе, поэтому горячая вода всегда доступна.

В домах без циркуляционного насоса из крана горячей воды будет течь холодная вода до тех пор, пока горячая вода из водонагревателя не достигнет крана. В течение года сотни и даже тысячи галлонов воды могут быть потрачены впустую в ожидании горячей воды. Это может привести не только к потере времени и воды, но и к деньгам!

Для чего нужен циркуляционный насос?

Если в вашем доме нет циркуляционного насоса, когда кран закрыт, горячая вода остается в трубах и в конечном итоге охлаждается.Когда кран снова открывается, холодную воду нужно протолкнуть через водопроводную систему. Поток воды не будет горячим до тех пор, пока холодная вода в трубах не будет заменена горячей водой из водонагревателя. В результате в канализацию уходит много потраченной впустую воды!

Циркуляционный насос горячей воды, также известный как циркуляционный насос, решает эту проблему. Эти насосы обеспечивают непрерывную циркуляцию горячей воды по всему дому, поддерживая постоянную горячую воду в ваших трубах и готовую к использованию.При открытии крана горячей воды горячая вода подается сразу. Однако, как бы хорошо это ни звучало, есть некоторые вещи, которые следует учесть перед установкой циркуляционного насоса на ваш водонагреватель.

Преимущества установки циркуляционного насоса

Циркуляционные насосы для горячей воды существуют уже много лет. Многие элитные отели и рестораны предоставляют своим гостям горячую воду по запросу в качестве стандартного удобства. Однако в последнее время все больше домовладельцев начинают пользоваться многими преимуществами, которые может предоставить циркуляционный насос.

Вот несколько преимуществ:

Удобство: Циркуляционный насос подает горячую воду почти сразу после открытия крана. Возможность иметь доступ к почти мгновенной горячей воде, вероятно, является преимуществом номер один.

Использование воды: Поскольку горячая вода подается почти сразу, тратится меньше воды. При установке отпадает необходимость ждать, пока поток воды достигнет желаемой температуры. Это особенно полезно в районах, где не хватает воды.Огромным преимуществом использования циркуляционного насоса является возможность экономии значительного количества воды, что приводит к экономии денег и времени.

Простота установки: Установить циркуляционный насос относительно легко, и, скорее всего, у вас уже есть необходимые инструменты. Большинство моделей насосов рассчитаны на средний домашний водопровод. Кроме того, на установку насоса в водонагреватель не требуется специальных разрешений.

Простота эксплуатации: Как правило, циркуляционные насосы очень просты и просты в эксплуатации.

Выбор: Циркуляционные насосы для водонагревателей можно найти почти повсюду, у них есть широкий выбор производителей и опций.

Недостатки установки циркуляционного насоса

За удобство почти мгновенной подачи горячей воды приходится платить, но даже в этом случае у установки циркуляционного насоса очень мало недостатков.

Начальная стоимость: Существует широкий диапазон цен на выбор, но лучше купить дорогую модель.Покупка качественного насоса поможет вам в будущем максимально сэкономить.

Потребляемая мощность: Многие из более ранних циркуляционных насосов работали без остановок и были более дорогими в эксплуатации, потому что они постоянно потребляли электричество. Кроме того, они также потребовали, чтобы ваш водонагреватель работал усерднее, чтобы вода оставалась горячей круглосуточно. К счастью, многие из текущих моделей сделаны с учетом энергосбережения и предназначены для подачи горячей воды по запросу, а не для постоянной работы.

Тепловые потери: Поскольку водопровод будет постоянно наполняться горячей водой, вы испытаете тепловые потери из самих труб. Однако, изолировав трубы с горячей водой, вы можете свести потери тепла к минимуму.

Bokywox производит циркуляционный насос, цена которого соответствует почти любому бюджету.

Типы циркуляционных насосов

В простейшей системе (здесь не рассматривается) используется небольшой насос, который работает непрерывно. Он медленно циркулирует воду по основным водопроводам (магистральным трубопроводам) дома и возвращает воду обратно в водонагреватель, если она не используется.Мы не рекомендуем этот тип системы, потому что он приводит к ненужному износу водонагревателя, потому что система постоянно работает.

Для вашего водонагревателя мы рекомендуем 2 основных типа циркуляционных насосов. Оба они очень энергоэффективны и эффективны.

Циркуляционные насосы по запросу

Эти системы сконструированы таким образом, что насос работает только тогда, когда есть потребность в горячей воде, например, при открытии крана или наполнении ванны. Они оснащены либо дистанционным переключателем, либо датчиком движения, который запускает насос для включения при обнаружении движения в трубопроводе горячей воды.

После активации вода циркулирует, пока не достигнет заданной температуры; или насос выключен вручную; или таймер истек. В зависимости от размера вашего дома эти единицы обычно стоят от 300 до 600 долларов.

Pros

• При правильной настройке циркуляционный насос по требованию может снизить количество энергии, потребляемой вашим водонагревателем.
• При необходимости горячая вода доставляется быстро. Это значительно сократит расход воды и время ожидания подачи горячей воды из крана.
• В домах, в которых водопроводная система была модернизирована с помощью циркуляционного насоса по требованию, будет уменьшено попадание горячей воды в трубы с холодной водой.
• Возможность обходить датчик движения и вручную активировать помпу.

Минусы

• В модернизированных водопроводных системах необходимо будет иметь источник питания и насос на каждом контуре горячего водоснабжения.
• Горячая вода подается быстро, но не мгновенно, так как насос необходимо активировать.
• Время, необходимое для подачи горячей воды, зависит от конфигурации водопровода в вашем доме.

Циркуляционные насосы по времени и температуре

Этот тип системы автоматически закачивает горячую воду в контур подачи в заданное время. Насос изготовлен с регулируемым таймером и регулируемым аквастатом, который контролирует температуру воды, а также включает и выключает насос. Эти устройства обычно стоят около 300 долларов.

Pros

• Возможность переопределить настройки, если вы выберете.
• Горячая вода подается почти мгновенно, что значительно сокращает потери воды и время.
• Эти настройки можно легко изменить в соответствии с потребностями домашнего горячего водоснабжения.
• Горячая вода циркулирует по водопроводу только при соблюдении установленных значений температуры и времени.

Минусы

• Перегрузка системы может негативно повлиять на потребление энергии.
• Хотя это и не является обычным явлением, если вы модернизируете сантехнику с помощью этого типа насоса, существует вероятность того, что трубопроводы холодной воды могут нагреваться в кране, наиболее удаленном от водонагревателя.

Этот циркуляционный насос производства Grundfos даже имеет резервную батарею на случай отключения электроэнергии.

Модернизация водопровода с помощью циркуляционного насоса

Когда дом построен с циркуляционным насосом, он снабжен специальной возвратной линией, по которой горячая вода циркулирует обратно в водонагреватель. Даже если у вас нет такой роскоши, как выделенная обратная линия, есть простой способ модернизировать водопровод, который позволит вам установить насос в существующем доме с помощью циркуляционного насоса по времени и температуре.

Перепускной клапан обычно устанавливается под раковиной, на самом дальнем расстоянии от водонагревателя. Когда циркуляционный насос работает, горячая вода будет течь по магистральным трубопроводам вашего водопровода. Перепускной клапан управляется температурой и открывается, когда вода в линии горячей воды опускается ниже 95 ° по Фаренгейту.

Как только клапан открывается, это позволяет «охлаждающей горячей воде» течь в линию холодной воды. По мере того, как «охлаждающая горячая вода» направляется в линию холодной воды, температура в линии горячей воды будет повышаться до тех пор, пока не будет достигнута заданная температура (обычно около 105 ° по Фаренгейту).Как только вода достигнет заданной температуры, перепускной клапан закроется.

Стоит отметить, что когда перепускной клапан открыт и позволяет теплой воде течь в линию холодной воды, холодная вода может быть теплее, чем ожидалось. Особенно при работающем циркуляционном насосе.

Трудно отрицать удобство системы времени и температуры, однако система по требованию имеет много преимуществ при модернизации вашего дома. Фактически, его может быть немного проще установить, и при правильном использовании он может быть чрезвычайно энергоэффективным.

Поиск и устранение неисправностей в системе распределения горячей воды / пара: Советы

Ниже приведены ключевые факторы, которые следует учитывать при обслуживании системы горячего водоснабжения и пара.

Уклон

Системы горячего водоснабжения зависят от правильного уклона. Все трубы и радиаторы должны иметь уклон в сторону котла. Шум от ударов и отсутствие нагрева указывают на неправильный уклон. Чтобы исправить эти неисправности, проверьте наклон радиаторов и труб, а также установите радиаторы или закрепите трубы так, чтобы все компоненты были правильно наклонены.

Уровень воды

Уровень воды в бойлере системы горячего водоснабжения должен поддерживаться примерно наполовину. Между поверхностью воды и верхней частью резервуара должно быть воздушное пространство. Слишком низкий уровень воды может вызвать недостаточный нагрев.

В большинстве случаев автоматическая система наполнения поддерживает наполнение бойлера необходимым количеством воды. Однако, если уровень воды в системе постоянно низкий, проверьте трубы на герметичность. Закройте кран подачи воды и отметьте уровень воды в течение двух-трех дней.Если уровень резко упадет, вызовите специалиста по обслуживанию.

Расширительный бак

Для эффективного нагрева вода в системе горячего водоснабжения нагревается намного выше точки кипения, но не превращается в пар, потому что расширительный бак и редукционный клапан удерживают воду под давлением. Обычно расширительный бак подвешивают к потолку подвала, недалеко от котла.

В старых системах ищите расширительный бачок на чердаке. Если в расширительном баке недостаточно воздуха, повышение давления вытеснит воду из предохранительного клапана, расположенного над котлом.Если в баке недостаточно воздуха, бак наполняется водой. Вода расширяется при нагревании и затем выходит через предохранительный клапан.

Проверьте наличие воздуха в расширительном бачке, слегка прикоснувшись к нему. Обычно нижняя половина резервуара кажется более теплой, чем верхняя; Если кажется, что весь резервуар горячий, значит он заполнен водой и его необходимо слить. Вот как слить воду из расширительного бачка:

1. Отключить питание котла. Закройте запорный кран подачи воды и дайте баку остыть.
2. Комбинированный сливной клапан пропускает воду и воздух, когда он открыт.Если есть комбинированный клапан, подсоедините садовый шланг к клапану и слейте 2 или 3 галлона воды. Если нет комбинированного клапана, перекройте вентиль между расширительным баком и котлом и полностью слейте воду из расширительного бака.
3. Включите подачу воды. Затем включите питание котла, чтобы система снова заработала. Доливать расширительный бачок не нужно; он заполнится как часть нормальной работы системы.

Радиаторы системы горячего водоснабжения и пара требуют регулярного обслуживания и ремонта.В следующем разделе вы узнаете все, что вам нужно об этом знать.

4 факта о бытовых солнечных водонагревательных системах

Системы ICS иногда называют системами периодического действия. Черные трубы или резервуары находятся в водонепроницаемом боксе для предварительного нагрева воды солнечной энергией. Нагретая вода выходит из коллектора АСУ ТП и поступает в резервный водонагреватель.

В солнечных коллекторах с вакуумными трубками используются специальные стеклянные трубки, металлические трубки и ребра для поглощения солнечной энергии и уменьшения потерь тепла. Система коллектора с вакуумированными трубками основана на вакууме, создаваемом между стеклянными и металлическими трубками для удержания тепла.

Все три типа солнечных коллекторов полагаются на накопление воды. Системы солнечной энергии бывают активными или пассивными, независимо от типа коллектора.

2 . Активные солнечные системы используют насосы

В активной системе солнечного водонагревателя насосы перемещают воду или жидкий теплообменник из зоны хранения воды через коллектор и обратно в домашнюю водопроводную систему. Ваш резервуар для воды находится внутри вашего дома.

Жидкости для теплообмена лучше всего, если вы живете в районе с морозными зимами.Пропиленгликоль или другая одобренная жидкость поднимается к коллектору тепла на крыше, а затем спускается по трубам в баке с горячей водой для нагрева воды.

Если вы живете в районе, где замерзание не является проблемой, бытовая вода направляется прямо в коллектор и напрямую обратно в резервуар для горячей воды или ваши водопроводные трубы. Некоторые строительные нормы и правила требуют, чтобы вы использовали обычный водонагреватель в качестве резервного устройства и устройства для хранения воды.

Вам необходим источник питания для обеспечения энергией вашего водонагревательного насоса в активной системе.Солнечные панели могут производить достаточно энергии для работы большинства типов бытовых насосных систем.

3. Пассивным солнечным обогревателям не нужны насосы

Самый простой тип солнечной системы водонагревателя — это пассивная система. Для работы системы не требуется энергии, электрических компонентов или дополнительных солнечных батарей.

Пассивная система горячего водоснабжения основана на большом резервуаре, который находится на крыше. Солнце нагревает воду напрямую, а сила тяжести направляет воду в резервуар для горячей воды.Как и в случае с активной солнечной системой отопления, местные правила и нормы могут потребовать от вас наличия обычного водонагревателя для дополнительного горячего водоснабжения.

Активная солнечная система водонагревателя дороже пассивной солнечной системы горячего водоснабжения. Однако активные системы более надежны, чем пассивные. Возможно, вам также придется вложить средства в структурные улучшения вашей крыши, чтобы удерживать тяжелый пассивный резервуар для воды.

4. Солнечные водонагреватели предлагают множество преимуществ

Независимо от типа вашего солнечного водонагревателя, вы можете сэкономить от 50 до 80 процентов расходов на нагрев горячей воды.Ваш поставщик солнечных батарей может помочь вам рассчитать фактические эксплуатационные расходы вашей системы, которые будут варьироваться в зависимости от того, использует ли ваша вспомогательная система газ или электричество для нагрева воды.

Одним из показателей, определяющих эффективность вашей солнечной водонагревательной системы, является ее коэффициент солнечной энергии. Чтобы найти эту цифру, разделите газовую и / или электрическую энергию, используемую системой, на общую энергию, поставляемую солнечными компонентами. Чем выше число, тем эффективнее солнечный водонагреватель.

Установка солнечных водонагревателей стоит от 2000 до 6000 долларов. Хотя изначально солнечный нагреватель дороже обычного водонагревателя, эффективная пассивная или активная солнечная система окупается со временем. Между тем, вы сами производите горячую воду с помощью чистой экологически чистой энергии.

Солнечные системы горячего водоснабжения обеспечивают защиту от роста цен на энергию и нехватки топлива. Пассивные системы производят и поставляют воду в ваш дом даже при отключении электроэнергии из-за шторма.Некоторые системы имеют право на скидки или налоговые льготы.

Запланируйте установку вашей новой солнечной системы водонагревателя в Ларго, Флорида, связавшись с компанией Solar Source сегодня. Мы предлагаем множество индивидуальных солнечных водонагревательных систем для жилых домов по всему региону Тампа-Бэй. Если у вас есть какие-либо вопросы или опасения по поводу солнечных водонагревателей, мы будем более чем рады их решить. Мы также можем предоставить ответы о том, какой солнечный водонагреватель подходит именно вам.

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 используется 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:

• Топка , камера, в которой сжигается топливо;
• Резервуар для воды , в котором тепло поглощается и хранится;
• Насос и трубопроводная система для транспортировки нагретой воды;
• Теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
• Система управления для управления скоростью использования тепла.

При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:

1. Сжигание . 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, оксид углерода, диоксид 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 улетят.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество угля 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 дрова гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.

Слишком большое количество воздуха в камере 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 стоимости 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 он не только принимал заряд топлива, но и позволял полностью сгореть расширяющимся газам 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.

Выбор вытяжного вентилятора

Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие аранжировки 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 куб. Футов в минуту x 1,5 = 608 куб. 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 куб. Футов в минуту = 1050 куб. 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 было бы 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.

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 рис. 2, была сделана из стали ^1, ⁄ ₂ дюйма 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 выхода 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 200 000 БТЕ / час потребуется:

200 x 5 = 1000 квадратных дюймов

Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетка шириной 2 фута и длиной 3 ¹ ⁄ ₂ фут будет достаточной 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 тенденцию со временем треснуть и выгореть. Пластина из мягкой стали толщиной от ¹ ⁄ _{2 от} дюйма 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 горения 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.

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 около 2 фунтов 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 в том, 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

Поскольку 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.

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 дюйм 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, может удерживаться на месте проволочной сеткой 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.

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. Подходящей топкой такого объема может быть топка 1 ¹ ⁄ ₂ фут в длину, 2 фута в ширину и 3 фута в высоту. 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 затрат, нет большой разницы между 147 футами трубы 1 ¹ ⁄ ₂ дюйма и 80 футами трубы 3 дюйма. Однако сваривать большую трубу 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 перекачки воды из самой холодной части резервуара в самую горячую. 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.

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.

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 недороги 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, идущие к нагрузке 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 должны быть проложены 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 трубу 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 опираются на 2 или 3 дюйма от дна, а в траншею распыляется от 4 до 5 дюймов изоляции, полностью окружая и покрывая трубы. После схватывания изоляции 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 соединения 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 фут в ширину и 2 фута в высоту 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 останавливать вентилятор, когда температура падает 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 значение 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 как:

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.

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 лоблолли 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 форм 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, для системы недостаточно эффективно сжигать 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.

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.

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 использованию 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.

Домашний энергосберегающий прибор

Вернуться к без сожалений Индекс ремоделирования

1. Труба горячей воды (к кранам)
2. Тепловая ловушка
3. Вход холодной воды
4. Бак для хранения горячей воды
5. Теплообменник (заполненный котловой водой)
6. Накопленная горячая вода из-под крана
7. Насос
8. Труба водяного отопления (к радиаторам дома)
9. Котел для домашнего отопления

Если у вас есть бойлер или тепловой насос для отопления дома, вы можете использовать его для подачи горячей воды в так называемой комбинированной или косвенной системе.Эти системы более эффективны, чем отдельные системы, поскольку они исключают дополнительные потери в режиме ожидания другого резервуара или агрегата.

Котлы

Срок службы бойлера почти в три раза превышает срок службы стандартного водонагревателя. Резервуары для хранения горячей воды в этих системах также имеют тенденцию хорошо стоять; они обычно изготавливаются из прочных материалов (например, из нержавеющей стали) и не подвергаются прямому сгоранию.

Все компоненты косвенной системы очень просты, поэтому обслуживание несложно.Основная механическая часть — это насос, который перекачивает воду между накопительным баком и теплообменником. Отдельной горелки для горячей воды нет, что снижает теплопотери в доме и повышает безопасность.

Особенности

Водонагреватель косвенного действия может быть добавлен к существующему бойлеру. Однако лучше всего установить ее одновременно с заменой системы отопления, поскольку новую систему можно покупать с учетом нагрева воды.

Меры предосторожности

Обратитесь к местным властям.В некоторых областях требуется теплообменник с двойными стенками между водопроводной водой и котловой водой, чтобы обеспечить безопасную водопроводную воду.

Если вы строите систему из компонентов, убедитесь, что вы работаете с подрядчиком, имеющим опыт проектирования. Очень легко получить слишком горячую воду, если система не соответствует размеру.

Убедитесь, что все компоненты косвенной системы хорошо изолированы, включая накопительный бак, теплообменник (если он находится за пределами накопительного бака) и все трубы, по которым вода идет к котлу и накопительному резервуару и из них.Если вы заменяете котел в процессе установки, см. Главу 8: Отопление.

Калибр

Для определения размера комбинированной системы вам необходимо будет работать с вашим подрядчиком и представителем производителя. Обычно для водопроводной воды можно использовать резервуар меньшего размера, потому что котел для отопления помещений нагревает воду очень быстро и требует меньших запасов.

Тепловые насосы и рекуператоры тепла

Другой тип комбинированной системы отопления и нагрева воды — это кондиционеры и тепловые насосы.Реклаймер или пароохладитель может перемещать отработанное тепло от кондиционера, воздушного теплового насоса или грунтового теплового насоса в резервуар для воды.

лучше всего работает в домах, в которых много используется кондиционер (или охлаждающая функция теплового насоса), так что выделяется достаточно тепла, чтобы оправдать установку рекуператора. Но тепловые насосы также могут обеспечить нагрев воды зимой, когда потребности в отоплении дома не так велики.

В среднем экономия составляет около 25% по сравнению с водонагревателями с электрическим сопротивлением, но в некоторых случаях она может достигать 60%.Однако тепловые насосы с рекуператорами тепла не имеют рейтинга Energy Factors, поэтому их сложно сравнивать с другими типами водонагревателей.

Вентиляционные системы рекуперации тепла

Вентиляционные системы рекуперации тепла основаны на технологии тепловых насосов. Они полезны в домах с центральной механической вентиляцией (см. Главу 6: Вентиляция и контроль влажности). Теплый влажный воздух поступает из кухни, ванной комнаты или прачечной. Тепловой насос отбирает тепло и влагу из этого воздушного потока и передает тепло горячей воде для бытового потребления.Эта система обеспечивает механическую вентиляцию, а также горячую воду. Энергопотребление обычного электрического водонагревателя можно сократить на 40%, если к нему добавить систему рекуперации тепла вентиляции.

Системы рекуперации тепла сточных вод

Система рекуперации тепла сточных вод утилизирует часть тепла от горячей воды, которая стекает в канализацию. В некоторых системах горячие сточные воды хранятся в накопительном баке, где тепловой насос может отводить тепло. Затем тепло повторно вводится в поток горячей воды для бытового потребления.Хотя это позволяет сэкономить много энергии для нагрева воды, стоимость этих систем в целом была непомерно высокой.

Новое поколение систем рекуперации тепла сточных вод избавляется от теплового насоса. Вместо этого входящая холодная вода проходит по змеевику трубы вокруг сточной канализации. По мере стекания теплой воды она передает свое тепло через стенки трубы воде, идущей к водонагревателю. Это сокращает объем работы водонагревателя, экономя до 40% энергии водонагревателя.

Отопление дома водонагревателем

В то время как большинство комбинированных систем начинаются с домашнего бойлера или теплового насоса, другие используют водонагреватель для производства тепла как для водопроводной воды, так и для дома. Это вариант, только если ваш дом очень хорошо герметичен и хорошо изолирован, или если вы живете в мягком климате. Горячая вода используется для нагрева фанкойлов системы отопления вашего дома, а затем тепло распределяется по каналам, как в стандартной печи.

Для этого типа системы требуется высокоэффективный водонагреватель и фанкойл.