Autonómne vykurovacie systémy: skúmanie zdrojov tepla
Témou tohto článku sú autonómne vykurovacie systémy. Pokúsime sa zistiť, aké sú a čo môže byť pre nich zdrojom tepelnej energie. Okrem toho musíme vykonať komparatívnu analýzu nákladovej efektívnosti a jednoduchosti použitia určitých riešení.

klasifikácia
Najprv z akých dôvodov možno klasifikovať nezávislé vykurovanie.
Podľa zdroja tepelnej energie.
Tu je zoznam možných riešení:
- Plyn (hlavný a skvapalnený plyn - v držiakoch na plyn a valcoch).
- Coal.
- Palivové drevo.
- Pelety (granulovaný odpad z dreva).
- Palivo nafty.
- Elektrina.
Podľa spôsobu prenosu tepla z kotla do periférnych priestorov.
Existujú len dva z nich.
- Ohrev vody je najpopulárnejší kvôli vysokej tepelnej kapacite vody.
Upozornenie: spolu s vodou môžu byť použité aj chladiace kvapaliny s nižšou kryštalizačnou teplotou, takže sa nemusíte obávať rozmrazovania pri zastavení kúrenia a cirkulácie. Vo veľkom množstve ide o zmes vody s etylénom a propylénglykolom.
- Ohrievanie vzduchu je často spojené s vetraním.. Vykurovanie miestnosti sa používa na vykurovanie miestnosti.

hospodárstvo
Porovnajme náklady, ktoré každý z týchto zdrojov tepla sľubuje majiteľovi.
Zdroj tepla | Cena kilowatthodiny tepla, rubľov |
Plyn (hlavný) | 0.7 |
palivové drevo | 1.1 |
uhlie | 1.3 |
Pellets | 1.4 |
Plyn (nádrž na plyn) | 1.8 |
Plyn (valce) | 2.8 |
Palivo nafty | 3.2 |
elektrickej energie | 3.6 |

Nuance: v niektorých regiónoch krajiny sa môžu jednotlivé ceny líšiť. Avšak ich pomer bude pokračovať.
Špeciálny prípad
Štúdium prevádzkových nákladov nám prinieslo neočakávaný objav: v 21. storočí je palivové drevo stále najlacnejším zdrojom tepla bez prítomnosti hlavného plynu. Nielen to: pre obyvateľov vidieckych oblastí ich náklady môžu byť úplne znížené na nulu - vyzdvihnutie mŕtveho dreva a prerezávanie stromov v oblasti znamená pokryť potrebu paliva. Najviac zdanlivo progresívny zdroj tepla - elektriny - bol na konci zoznamu.
Toto zarovnanie však bude platiť len pre zariadenia na priame vykurovanie, ktoré konvertujú kilowatty elektrickej energie na kilowatt tepla. Pre tepelné čerpadlo je obraz podstatne odlišný: jeho prístroj umožňuje 2 až 5 kilowatthodín tepla na každú kilowatthodinu spotrebovanej elektriny.
Kvôli čo?
Tajomstvo je jednoduché: energia sa nevyužíva na výrobu tepla, ale na presun z nízkonapäťového zdroja na zdroj s vysokým potenciálom. Jednoducho povedané, zariadenie tepelného čerpadla vám umožní ochladiť ešte chladnejšie prostredie ešte viac a vykurovať dom s výsledným teplom.
Ako sa dosiahne tento účinok?

- Prchavé chladivo je stlačené kompresorom a prechádza do kvapalnej fázy s veľkým množstvom tepla.
- Toto teplo sa dodáva tepelnému výmenníku a používa sa na vykurovanie miestnosti.
- Po výmenníku tepla chladiaca kvapalina, ktorá stratila teplo, prechádza cez expanzný ventil a prechádza do plynného stavu a prudko sa ochladzuje počas expanzie.
- Potom ide na druhý výmenník tepla. Pretože sa ochladzuje na teplotu nižšiu ako je teplota počas prechodu chladiaceho média, vzniká konštantný tok tepla: chladivo sa zahrieva a pri zahriatí sa vráti do kompresora na opakovaný cyklus.
Tepelné čerpadlá s najvyšším COP (výkonový koeficient, parameter označujúci pomer tepla a elektrického výkonu čerpadla v režime vykurovania) znižujú náklady na kilowatthodinu tepla na 3,6 / 5 = 0,72 rubľov, čo prakticky vyrovnáva ich ziskovosť plynom vybavenie a necháva ďaleko za konkurenčnými riešeniami.
Mimochodom: pre väčšinu tepelných čerpadiel je priemerná COP v priebehu sezóny realistickejší a rovná sa 3 - 3,5.
jednoduché použitie
Pokiaľ ide o ekonomiku, zoznam dôležitých kvalít pre spotrebiteľa nekončí. Aspoň jeden parameter nie je menej dôležitý - použiteľnosť.
A z tohto hľadiska sa stavia úplne iná tabuľka.
- Všetky elektrické zariadenia (ako priame vykurovacie zariadenia, tak aj tepelné čerpadlá) sú úplne nezávislé a nevyžadujú starostlivosť ani údržbu. Zo zrejmých dôvodov je odstránenie spaľovacích produktov tiež zbytočné.

- Plynové a solárne vykurovacie kotly sú tiež schopné dlhodobej autonómnej prevádzky. Z hľadiska jednoduchosti používania sú však o niečo nižšie ako elektrické spotrebiče: všetky vyžadujú odstránenie produktov spaľovania; pre solárium sa pridáva potreba vybaviť pre ňu kapacitu niekoľkých kociek a tolerovať hluk horáka, ktorý je mierne nižší ako hukot lietadla počas vzletu.
Použitie fľaškového plynu si vyžaduje dodatočnú pozornosť: balón sa bude musieť meniť z jedného dňa na niekoľko krát týždenne.
- Životnosť batérie kotla na pelety môže dosiahnuť týždeň v dôsledku automatického dodávania paliva z bunkra. Avšak, rovnako ako všetky zariadenia na tuhé palivo, vyžaduje pravidelné čistenie popolníka.

- Napokon, drevo a uhoľné kotly a sporáky vyžadujú neustálu pozornosť: musia byť vypálené niekoľkokrát denne.
Ohrev vody
Pozrime sa bližšie na to, ktoré zdroje tepla môžu využívať autonómne vykurovacie systémy.
Plynové a solárne kotly
Ich zariadenie je úplne zrozumiteľné: plynový horák ohrieva výmenník tepla a prenáša teplo na cirkulujúci chladiaci prostriedok.
Čo iného pomôže potenciálnemu kupujúcemu poznať plynové zariadenia?
- Nezákavé zariadenia sú vybavené piezoelektrickým zapaľovaním a používajú sa na zapálenie hlavného horáka, keď teplota chladiacej kvapaliny klesne na takzvaný pilot. Elektrické zapaľovacie kotly nemajú, a preto poskytujú približne 20% úsporu plynu.
Vezmite prosím na vedomie: elektrické zapaľovanie sa nezhoduje s nestabilitou dodávky elektrickej energie vo vidieckych oblastiach. Čiastočne je však tento problém riešený inštaláciou neprerušiteľných zdrojov napájania, ktoré môžu kotol podporovať 4-6 hodín.
- Atmosférický horák čerpá vnútorný vzduch a odstraňuje produkty spaľovania do ventilačného kanála alebo komína. Uzavretý horák znamená odvádzanie vzduchu z ulice a vypúšťanie produktov spaľovania pozdĺž rovnakej koaxiálnej (dvojstennej) rúry.

- Kondenzačné kotly poskytujú 9-11% úsporu plynu v porovnaní s klasickými. Nielenže odoberajú teplo zo spaľovacích produktov, ale aj ich kondenzujú na prídavnom výmenníku tepla. Mimochodom, teplota spiatočky pri 30 ° C, charakteristická pre systémy podlahového vykurovania, je pre ne optimálna; v bežnom kotle spôsobuje kondenzáciu na výmenníku tepla, ktorý nie je prispôsobený na tento a jeho skoré zlyhanie.
- Plynové kotly sú často spojené so solárnym systémom. Existuje mnoho návrhov, ktoré vám umožnia zmeniť typ paliva jednoduchou výmenou horáka.
Kotly na tuhé palivá
Klasické zariadenie tohto typu pozostáva z ohrievača s plášťom a výmenníkom tepla, vstupných a výstupných dýz, popolníka s dúchadlom a nekomplikovaného automatizačného systému. Keď sa chladiaca kvapalina prehrieva, najjednoduchší mechanický termostat pokrýva dúchadlo, obmedzuje prístup vzduchu a znižuje tepelnú energiu zariadenia.

Táto schéma je jednoduchá, výnimočne tolerantná voči chybám, ale má niekoľko vážnych nedostatkov:
- Nakladanie sa vyžaduje každé 2 až 4 hodiny.
- Obmedzenie prietoku vzduchu vedie k katastrofickému poklesu účinnosti v dôsledku toho, že komínom dochádza k odparovaniu produktov neúplného spaľovania. Pri obmedzenom prístupe kyslíka tvoria palivové drevo a uhlie oxid uhoľnatý (mimochodom toxický) a prchavé uhľovodíky.
Pri pokuse o vyriešenie týchto problémov vzniklo niekoľko veľmi zvedavých návrhov.
Generátor plynu
Kotol na generovanie plynu (pyrolýza) preruší proces spaľovania paliva na dva stupne.
- Zmäkčuje s obmedzeným prúdom vzduchu, spaluje až do stavu popola a vytvára pyrolýzny plyn - veľmi prchavé uhľovodíky.
- Potom pyrolýzny plyn vstupuje do spal'ovacej komory, umiestnenej pod hlavnou pecou, kde dostáva vstrekovaním novú časť vzduchu. Pri vysokých teplotách dochádza k okamžitému vznieteniu zmesi plynu a vzduchu.
Aký je výsledok?
- Flexibilné ovládanie výkonu bez straty účinnosti.
- Dlhé (až do 12 hodín) pálenie na jednom výčnelku paliva.

Najvyššie horiace
Ešte zaujímavejšia je úprava plynového generátora - hornej spaľovacej pece. Princíp jeho práce sa znižuje na prenos tlejúceho dreva alebo uhlia zo spodnej strany na hornú plochu záložky.
Ako to funguje?
- Pohyblivé vzduchové potrubie je spúšťané do ohrievacieho boxu naplneného a vystreľovaného zhora, končiaceho masívnym rozdeľovačom diskov a vzduchu.
- Prívod vzduchu je zabezpečený po celom povrchu palivovej vrstvy. Je dávkovaný ručne alebo automaticky nastaviteľný ventil.
- Komora nad diskom distribútora vzduchu sa používa na dodatočné spaľovanie výrobkov s neúplným spaľovaním. V tomto prípade vzostupný prúd vzduchu úplne nesie popol, ktorý môže zabrániť rozkladu.

Maximálna životnosť batérie, ktorú uvádza horný spaľovací kotol od litovskej spoločnosti Stropuva, je 31 hodín.
Elektrické kotly
Priame vykurovacie zariadenia sú tiež rozdelené do niekoľkých kategórií. Tenovye používa na ohrev rúrkových ohrievačov umiestnených v prietokovej nádrži. Napájanie sa reguluje v krokoch. Konštrukcia je dostatočne tolerantná voči chybám, lacná a nemá žiadne vážne chyby, s výnimkou nízkej účinnosti, ktorá je typická pre všetky prístroje na priame vykurovanie.
Elektródové kotly používajú striedavý prúd prechádzajúci priamo cez vodu. Ich hlavnou výhodou je kompaktnosť. Nevýhody - postupné rozpustenie elektród a schopnosť pracovať iba vo vode s určitou zložkou minerálnej soli.

Indukčný kotol je feromagnetické jadro a vinutie je umiestnené v dielektrickej rúrke, ktorá vyvoláva vírivé prúdy, ktoré ohrievajú kov v ňom. Hlavnou výhodou indukčného kotla je jeho fenomenálna odolnosť a neobmedzená životnosť: jednoducho nie sú žiadne súčasti, ktoré sa časom opotrebujú.
Dôležité: všetky tvrdenia, že určitý druh elektrického kotla je hospodárnejší ako konkurenčné riešenia, sú prvou ložou. Akékoľvek priame vykurovanie zariadenia prechádza do tepla 100% spotrebovanej elektriny. Dokonca aj v prípade, že kvôli konštrukčným vlastnostiam tepelná energia nie je úplne prenesená do chladiacej kvapaliny, ale čiastočne rozptýlená vo vzduchu, stále ohrieva váš domov.
Tepelné čerpadlá
Môžu používať niekoľko typov nízkonákladových zdrojov tepla.
geotermálnej
Výmenníky tepla sú umiestnené pod úrovňou mrazu a odoberajú teplo zo zeme. Hlavným problémom s týmito čerpadlami je nákladná inštalácia.
Existujú dve možnosti.
- Sondy sa zaraďujú do zvislých vrtov s hĺbkou 30 až 100 metrov.

- Zberač je položený horizontálne.
Druhá možnosť je príťažlivá, pretože výkop pod horizontálnym kolektorom je možné vykopať vlastnými rukami, čo výrazne znižuje náklady na inštaláciu. Oblasť pod kanálom by však mala byť približne trikrát vyššia; ale nemôže byť použitý na výsadbu - rastliny nebudú tolerovať teplotný režim kolektora.
voda
Môžu byť implementované dvoma spôsobmi:
- Zberač je umiestnený na dne zásobníka bez ľadu.

- Dve jamky sa používajú na výmenu tepla - prietok a drenáž. Vydarené teplo je vypúšťané späť do zvodnenej vrstvy.
ovzdušia
Môžu byť ideálne pre teplé podnebie. Nízke náklady na riešenie, lacná a jednoduchá inštalácia z neho robia veľmi atraktívny zdroj tepla pri absencii hlavného plynu.
Stojí za to však zvážiť niekoľko jemností.
- Dokonca aj najlepšie zariadenia tohto typu si zachovajú výkon pri teplotách vonkajšieho vzduchu až do -25 ° C.
- Pri poklese teploty klesá hodnota COP nástroja. Ak sa pri +10 rovná päť, potom pri -25є sa zníži na dve.
Dôležitý bod, ktorý je relevantný pre všetky typy tepelných čerpadiel: čím nižšia je teplota chladiacej kvapaliny, tým menšia je delta medzi ňou a okolím, čo znamená, že je vyššia hodnota COP zariadenia. Preto sa pri tepelných čerpadlách všetkých typov používajú radiátory s veľkým počtom častí a teplota chladiacej kvapaliny sa nezvyšuje nad + 45С.

Vykurovanie vzduchu
Kotly na plyn, solárne a na pevné palivá vykurovacie zariadenia úplne duplikujú vlastnosti ich náprotivkov, ktoré sú určené na ohrev vody. Samostatne je potrebné prideliť len pár návrhov.
Buleryan
Pod týmto názvom, odobratý od jedného z prvých výrobcov, sa skrýva generátor konvekčnej pece a plynu. Jeho hlavnou črtou je, že je ohrievač obklopený otvorenými spodnými a hornými oceľovými rúrami s veľkým priemerom, v ktorých počas vykurovania vznikajú stabilné konvekčné prúdy. Krivnatosť rúr prispieva k efektívnemu miešaniu vzduchu v miestnosti.

Upozornenie: ohriaty vzduch môže byť zriedený potrubným systémom. Konvenčné ventilátory môžu byť použité na vynútenie.
Inverter klimatizácia
Každá klimatizačná jednotka je špeciálnym prípadom tepelného čerpadla vzduch-vzduch. Invertor sa líši v tom, že používa konverziu AC-DC, čo umožňuje flexibilné riadenie výkonu kompresora. Keď sa vzduch ohreje na požadovanú teplotu, kompresor sa nezastaví, ale znižuje rýchlosť.
Vedľajší účinok skutočnosti, že kompresor je neustále v prevádzke, je schopnosť meniča vykonávať svoje funkcie pri nízkych (až do -25 ° C) teplotách. V skutočnosti mnohé modely umiestňujú výrobcovia ako domáce tepelné čerpadlá.
Vykurovanie invertorov je nepochybne najlepším riešením v regiónoch, kde zimné teploty neklesnú pod -10 - -20 stupňov. Aby inštrukcia na výber vykurovacieho systému nebola opodstatnená, autor sa bude podeliť o vlastnú skúsenosť s používaním invertorového klimatizátora na vykurovanie podkrovia v zime.
parameter | hodnota |
Model klimatizácie | debnár&Hunter CH-S12FTXN |
Cena za inštaláciu | 27 000 rubľov |
Tepelný výkon v režime vykurovania | 4,12 kW |
COP | 4.2 |
Spotreba energie v režime vykurovania | 0,22 - 1,55 |
Vyhrievaná oblasť | 60 m2 |
Udržiavaná teplota | +22C |
Priemerná teplota v mesiaci | +2C |
Nižšia špičková teplota | -21C |
Aktuálna spotreba elektrickej energie klimatizácie za mesiac | 400 KWh |
umiestnenia | Sevastopol, Krym |

záver
Dúfame, že naša miniatúrna recenzia pomôže čitateľovi vybrať optimálne riešenie pre jeho podmienky. Ďalšie informácie o tom, čo môže byť samostatný systém vykurovania, budú ponúkať pripojené video. Veľa šťastia!