Как нагревают горячую воду: Статьи — Откуда берется горячая вода

Горячее водоснабжение в частном доме – вещь вполне обыденная. Тем не менее, его устройство до сих пор остается тайной, которая известна немногим. Поэтому стоит разобраться и понять преимущества и недостатки той или иной системы горячего водоснабжения.

Что вы узнаете

Основные виды ГВС

По принципу своего действия систему горячего водоснабжения делят на:

1. Проточнуя систему.
2. Систему с накопительным бойлером.

Они отличаются накоплением горячей воды. В первом случае оно не происходит, вода нагревается по мере необходимости, во втором система ГВС содержит специальную емкость с горячей водой.

Горячее водоснабжение: Проточная система

Видов проточного водонагревателя много, это может быть газовая колонка, двойной контур системы отопления, электрический нагреватель или теплообменник, подключенный к общей сети отопления. В момент начала потребления система включается и начинает нагревать воду. Соответственно, как только потребности в ней нет, система перестает работать. Соответственно, достоинства и недостатки у такой системы следующие:

1. Малый объем нагреваемой воды. Подогревается только та вода, которая используется для работы, а остальная остается холодной. Это позволяет экономить на расходах и является одним из неоспоримых плюсов.
2. Постепенное включение. Горячая вода потечет из крана только после того, как из трубы вся холодная вода. При большом расстоянии между краном и нагревателем это может быть значительный объем. При этом она уже была нагрета при прошлом использовании, но остыла. Это нерациональный расход теплоэнергии.
3. Неполное включение. Проточные водонагреватели обладают нижним порогом включения. То есть, если расход горячей воды меньше определенного минимума, они просто не включаются. Поэтому расход воды возрастает, что опять приводит к дополнительным потерям.
4. При максимальном потреблении вода нагревается лишь на определенное значение. Каждый проточный нагреватель обладает показателем нагрева, он обычно указывается как +20, +25 или например +40. Это означает, что за время прохождения водой через прибор, её температура вырастает на указанную температуру. То есть, если в системе холодного водоснабжения температура была 10 градусов, а показания нагревателя +45, то горячая вода будет иметь температуру в 55 градусов.
5. Высокое потребление энергии. Для быстрого нагревания воды требуется большая потребляемая мощность. Обеспечение водой душа требует мощность водонагревания в 18 КВт, а параллельное использования душа и мойки на кухне требует уже 28 КВт нагревателя. Не каждая система частного дома рассчитана на такие нагрузки, а учитывая стоимость электроэнергии, и не каждый кошелек выдержит.

Чтобы снизить влияние недостатков, стоит рассмотреть следующую схему: практически каждое место расхода горячей воды должно быть оборудовано собственным проточным нагревателем, чтобы минимизировать время его включения и объем оставляемой воды. Кроме этого, такая мера позволит не зависеть пользователям друг от друга при совместном пользовании горячей водой.

Выбор проточного водонагревателя

Прежде чем приступить к выбору модели следует узнать о следующих показателях: душ или ванная расходует примерно 9 л горячей воды в минуту, а мойка примерно 4,2. Дальнейший расчет прост – суммируются показатели всех точек расхода воды, которые обеспечивает данный водонагреватель и получаем его мощность.

Например. Если водонагреватель обеспечивает санузел, то ему требуется вод для душа и умывальника. Соответственно, его показатели должны быть 9+4,2=13,2 л/мин.

При выборе конкретной модели необходимо смотреть не только на производительность, но и на разность температур. Она должна обеспечивать нагрев до 55 градусов. Этот момент часто умалчивается продавцами, и акцент делается на производительности, поэтому узнать про него требуется отдельно.

Кроме рабочего объема необходимо знать еще и минимальный размер включения – показателем, обозначающим минимальное проходящее количество воды, при котором нагреватель включится. Оптимально, если он будет всего 1,1 литра.

Система с накопительным бойлером

Все большую популярность в настоящее время получает система с накопительным баком. Он представляет собой дополнительный бак, служащий хранилищем горячей воды и содержит внутри нагревательный элемент. Кроме этого, обычно он дополнительно подключается к системе отопления в качестве второго контура нагрева и получает дополнительно тепло оттуда. Это позволяет экономить на прямых расхода подогрева воды и уменьшать потери тепла. Такая система называется бойлером косвенного подогрева.

Вода забирается из верхней части бойлера, на смену ей приходит новая вода, поступающая из водопровода. Так как плотность холодной воды выше, то она располагается внизу емкости, которая соединена с теплообменником. Попадая в него, холодная вода нагревается и уменьшает свою плотность. За счет этого она поднимается и перетекает в верхнюю часть бойлера, а на смену её приходит новая порция холодной воды. Такая естественная циркуляция позволяет обходиться без использования дополнительных насосов.

Кроме этого, есть различные системы водоснабжения, использующие накопительный бак в качестве основного элемента.

Бойлер с проточным нагревателем

Такая система содержит три основных элемента: бойлер, проточный водонагреватель и насос. При расходе горячей воды в бойлер подается холодная, из водопровода. С помощью насоса она забирается из нижней части бойлера, прогоняется через проточный водонагреватель и возвращается обратно, но уже в верхнюю часть емкости. Это позволяет всегда иметь запас горячей воды и не зависеть от колебаний потребления. Поэтому такая схема набирает все большую популярность в современном мире.

К положительным качествам также относится возможность быстро получить горячую воду сразу после включения системы и пользоваться её на протяжении долгого времени. Быстрое нагревание позволяет уменьшить объем бака, по сравнению с системой косвенного нагрева, а запас горячей воды в баке дает возможность долгое время пользоваться горячей водой в случае отключения электроэнергии. Также стоит отметить возможность использовать водонагреватель малой мощности – накопительный бак компенсирует этот недостаток.

Газовые бойлеры

В домах с центральным отоплением или квартирах выгодно устанавливать газовые котлы. В этих условиях они обеспечивают экономию, при таком же уровне производительности. Газовые бойлеры бывают двух видов – с открытой камерой сгорания и с закрытой. Это позволяет использовать их в квартире без использования дополнительных коммуникаций, так как мощность сопоставима с мощностью газовой плиты. А она не требует устройство дополнительного дымоотвода.

Так же как и в газовом котле, поджог газа обеспечивается дежурным фитилем, который горит все время и бесполезно сжигает газ, электронным поджигом, использующим батарейки или же, гидродинамическим поджигом. Он срабатывает при открытии крана холодной воды. Течение вращает маленькую турбину, которая зажигает газ в горелке.

Размер бойлера

При выборе бойлера обычно руководствуются следующими цифрами – минимальный уровень комфорта пользования горячей водой обеспечивает 20 -30 литров горячей воды в сутки на одного человека. Нормальный уровень комфорта обеспечивается 30 – 60 литрами, а повышенный 60 – 100. Это нормы на одного, для семьи из нескольких человек эти цифры умножаем на количество членов. Например, семья из четырех человек должна быть обеспечена минимум 80 – 120 литрами горячей воды в сутки. Этого хватит, чтобы проводить минимальные гигиенические процедуры.

При этом необязательно чтобы сам объем бойлера был таким. Достаточно чтобы его производительность перекрывала потребности в семьи в горячей воде.

Система с циркуляцией

При больших размерах дома протяженность труб от бойлера до точки потребления может быть больше 10 метров. В этом случае ждать пока стечет холодная вода и начнет идти горячая не очень удобно, поэтому используется система с циркуляцией горячей воды.

Для этого монтируется замкнутый контур горячей воды, который обеспечивает доступ к нему из любой точки дома. Все точки расхода подключены к нему и располагаются не более чем за 1,5 – 2 метра от трубопровода.

В кольцевой контур врезается циркуляционный насос, который обеспечивает движение горячей воды. Проходя полностью весь круг, вода остывает и возвращается обратно в бойлер, где вновь нагревается. Это позволяет сократить время ожидания горячей воды до одной-двух секунд и уменьшает потери в напоре воды.

Недостатком такой системы является наличие дополнительных трат на функционирование насоса и компенсацию потерь тепла. Но их можно сократить, дополнительно утеплив бойлер и трубы кольцевого контура и используя автоматику для регулировки работы насоса.

Система с рекуператором и солнечным коллектором

Для уменьшения расходов на обогрев дома и нагрев воды в Европе давно используют различные сберегающие технологии. К ним можно отнести систему рекуператора и солнечного коллектора.

Так как горячая вода не успевает остыть во время её использования и стекает в канализацию горячей, то это неоправданные потери тепла. Чтобы их снизить, на точки расхода воды устанавливается система рекуперации. Она представляет собой теплообменник, часто выполненный в виде змеевика, устанавливаемый на канализационную трубу. Стекающая горячая вода нагревает окружающую среду и как следствие теплообменник. К этому теплообменнику подключена холодная вода из водопровода, которая затем попадает в бойлер.

Благодаря такой схеме работы, горячая вода забираемая из системы горячего водоснабжения частично нагревает холодную, приходящую ей на замену и этим компенсирует расходы.

Дополнительную экономию позволит получить использование солнечного коллектора. Несмотря на кажущуюся малую эффективность, он дает значительную экономия в перспективе. В солнечном коллекторе вода нагревается на 5-7 градусов, затем нагревается на 5-7 градусов в рекуператоре. Имея в водопроводе температуру воды в 10 градусов, на входе в бойлер она уже будет 20 – 25 градусов. То есть нагревать необходимо не на 45, а всего на 30 – 35 градусов, что дает до 25% экономии энергии на нагрев. В перспективе такая экономия позволяет не только окупить расходы по установке дополнительного оборудования, но и снизить расходы в целом.

Полезные советы

При возведении нового здания имеет смысл сразу установить накопительный бойлер емкостью свыше 100 литров. Он обеспечит комфорт проживания без необходимости переделок в дальнейшем.

Если домом пользуются нечасто, например дачей, то устанавливать накопительную систему нет смысла, достаточно проточного нагревателя. При этом компактное расположение точек расхода в таких зданиях обеспечит удобство в процессе эксплуатации.

При большой семье можно установить дополнительную емкость в системе накопительного водоснабжения. Бак на 30 литров с дополнительным электроподогревом, служащим для компенсации теплопотерь позволит компенсировать перепады расхода воды при большом количестве домочадцев.

При покупке газового бойлера предпочтение стоит отдавать уже готовым комплектам котел – бойлер. Их параметры уже подобраны друг для друга, такая связка будет оптимально расходовать тепло.

При твердотопливном обогреве дома, имеет смысл использовать теплонакопительный бак для создания вторичного контура горячего водоснабжения. Это позволит существенно сократить расходы электроэнергии.

При температуре в 55 градусов и выше, из воды начинают активно выпадать соли. Они забивают просвет труб и ухудшают ток воды. Это особенно важно для проточных нагревателей, которые нагревают большие объемы на маленькой протяженности трубы. Если вода содержит больше 140 мг примесей на литр воды, то проточные водонагреватели нельзя использовать – они слишком быстро выходят из строя и перестают нагревать воду.

Видео «Как сделать горячее водоснабжение в частном доме»

Как работает водонагреватель? Давайте объясним!

Руководство по основам работы с газовыми, электрическими и безбаковыми водонагревателями

Как и в случае большинства удобств в доме, чем меньше вам нужно думать о водонагревателе, тем лучше. Единственная действительно важная вещь, которую нужно знать, это то, что он работает, чтобы снабжать ваш дом горячей водой, в которой вы нуждаетесь. Тем не менее, всегда полезно иметь базовые знания о том, как работает ваш водонагреватель. Это особенно актуально для машины, которая используется ежедневно.

Каждый раз, когда вы принимаете душ, моете посуду или стираете белье, ваш водонагреватель отвечает за то, чтобы вода по трубам доставлялась по назначению с нужной температурой.

Так как именно работает водонагреватель в вашем доме?  

Компоненты водонагревателя

Во-первых, мы рассмотрим различные части, работающие вместе для производства необходимой вам горячей воды. Эти детали одинаковы как для электрических, так и для газовых водонагревателей, с небольшими отличиями.Возможно, это ответит на ваш вопрос «как работает водонагреватель?».

Большинство водонагревателей, установленных в домах по всей территории США, имеют большие изолированные баки, в которых хранится горячая вода. Эти баки водонагревателя бывают разных размеров, обычно от 20 до 80 галлонов. Размер резервуара должен соответствовать количеству людей в доме, нуждающихся в горячей воде, а средний бытовой резервуар имеет емкость 40-60 галлонов.

Погружная трубка — это место, где холодная вода из городского водопровода вашего дома, колодца или другого источника воды поступает в резервуар. Ваш основной водопровод разрывается прямо перед водонагревателем. Когда вы открываете кран холодной воды, вода подается от главного клапана через служебную линию холодной воды. Вода, поступающая из крана горячей воды, проходит через погружную трубку в бак. Это происходит до того, как вода пойдет по линии горячего водоснабжения. Погружная трубка расположена в верхней части бака.Сюда поступает холодная вода, которая затем нагревается со дна бака.

В электрическом водонагревателе вода нагревается внутри бака с помощью электрического нагревательного элемента. В газовой колонке нагревательным механизмом является газовая горелка. Оба расположены на дне бака.

Анодный стержень – еще одна мера безопасности. Это предотвращает ржавчину бака из-за электролиза.Это означает, что стальной стержень с металлическим покрытием (обычно покрытый алюминием, цинком или магнием) ржавеет вместо стальной облицовки внутренней части резервуара.

имеют снаружи термостат, который позволяет измерять и регулировать температуру воды.

Это труба, которая подает горячую воду из бака в магистраль горячего водоснабжения. Он расположен наверху. Поскольку горячая вода имеет меньшую плотность, чем холодная вода (и тепло поднимается по своей природе), самая горячая вода поднимается наверх резервуара.

Клапаны

• Сливной клапан – Сливной клапан расположен в нижней части бака снаружи. Как следует из названия, сливной клапан используется для слива осадка, который накапливается внутри резервуара.
• Запорный клапан – Снаружи водонагревателя находится запорный клапан. Это перекрывает подачу воды в бак.
• Клапан сброса давления – Вода внутри бака находится под высоким давлением. Клапан сброса давления предотвращает опасное повышение давления.

Как работает водонагреватель?

Итак, как эти части работают вместе? Как работает водонагреватель ? Ну вот и развязка. Путь вашей горячей воды начинается от магистрального водопровода до душа, стиральной машины, раковины, посудомоечной машины и т. д.

Газовые и электрические водонагреватели являются водонагревателями резервуарного типа. Это наиболее распространенные типы водонагревателей, которые можно найти в жилых домах. Они работают в основном по одному и тому же принципу, различаясь главным образом своими соответствующими источниками тепла.Следующий процесс применяется независимо от механизма нагрева.

Вот как работает водонагреватель:

Вода поступает в ваш дом по водопроводу. Непосредственно перед водонагревателем линия разделяется на два отдельных пути, которые составляют систему водозабора вашего дома.

Вы открываете кран горячей воды. Холодная (но скоро станет горячей) вода проходит через запорный клапан, проходит через погружную трубу и поступает в бак водонагревателя.

Нагревательный механизм на дне бака нагревает воду в соответствии с настройками термостата. Только что поступившая вода вытесняется на дно бака, а самая горячая вода поднимается наверх.

Итак, вы открыли кран горячей воды, и через погружную трубку в бак поступило больше воды. Под огромным давлением горячая вода в верхней части бака вытесняется новой холодной водой. Эта горячая вода поднимается по трубе отвода тепла к крану горячей воды.

Проточные водонагреватели

Другой вариант, менее распространенный, но набирающий популярность, — водонагреватель без резервуара. Вместо того, чтобы хранить горячую воду в резервуаре с постоянным подогревом, водонагреватели без резервуара нагревают воду только тогда, когда это необходимо.

При открытии крана горячей воды срабатывает датчик протока в безбаковом водонагревателе. Если безбаковый агрегат работает на газе, этот датчик включает вентилятор внутри агрегата, всасывая воздух, открывает газовый клапан и зажигает горелку.

В безбаковом электрическом агрегате датчик активирует электрический нагревательный элемент. В любом случае нагревается теплообменник внутри агрегата, который нагревает воду до заданной температуры. Вода проходит через агрегат к крану. Это позволяет избежать процесса хранения бака, полного горячей воды, и энергии, необходимой для поддержания высокой температуры на постоянной основе.

Безбаковые водонагреватели экономят энергию, снижают риск утечек и не ограничиваются ограниченным запасом, когда горячая вода пользуется большим спросом.У вас не может закончиться горячая вода с безбаковым агрегатом, так как нет бака, который нужно опустошить. Безбаковые водонагреватели также более безопасны и долговечны. Однако эти преимущества связаны с более высокой ценой, чем у обычного водонагревателя.

Горячая вода, когда вам это нужно

Когда вы знаете основные принципы работы водонагревателя, вам будет несложно разобраться. Если у вас возникла проблема с водонагревателем, вам требуется общее техническое обслуживание или вы хотите изучить варианты замены, вам нужен надежный сантехник, на которого вы можете положиться.

Если вы находитесь в Южном Джерси, свяжитесь с Laury Heating Cooling & Plumbing для получения сантехнических услуг высочайшего качества!

Доступ к горячей воде: Практическое руководство по системам водяного отопления

Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологии использования альтернативных форм энергии.Нигде это усилие не было более очевидным, чем в более широком использовании древесины в качестве источника топлива. Многие частные дома, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами. Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные операторы, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассматривали ее.

Один из наиболее удобных, эффективных и экономичных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и мелкие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, — это использование водяной (часто называемой водяной) системы отопления.Системы горячего водоснабжения на древесном топливе особенно подходят для малых и средних предприятий. Основное преимущество этих систем заключается в том, что они обеспечивают постоянное тепло при относительно редкой подпитке. Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо в различных формах. Хотя этой технологии не менее 200 лет, сегодня она заслуживает внимания.

Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии Университета штата Северная Каролина за последние годы спроектировало и испытало ряд гидравлических систем различных размеров.Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч систем горячего водоснабжения, работающих на дровах. Кроме того, около 60 единиц используются для сушки табака и около 300 единиц для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены по проверенным планам, некоторые из них — нет. Когда в системе возникают проблемы, это часто происходит из-за того, что не учитываются некоторые важные проектные или эксплуатационные требования.

Для эффективной работы важно понимать и соблюдать некоторые основные правила.Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее эксплуатации. В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и приводятся простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю лучше понять древесное топливо, а четвертый описывает и объясняет экономические аспекты систем горячего водоснабжения.

В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и ее переноса от сжигаемого топлива к месту, где тепло будет использоваться.Все водогрейные (водяные) системы состоят из пяти основных частей:

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

При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:

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

Важнейшей частью любой системы горячего водоснабжения является топка или камера сгорания.Если он имеет неправильный размер или плохо спроектирован, пострадает производительность всей системы. Самая распространенная проблема с самодельными системами горячего водоснабжения — это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которую можно решить без перепроектирования и перестройки топки.

Как горит древесина

Чтобы оценить необходимость правильно спроектированной топки, необходимо понимать, как горят 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 горения необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что также требуется тепло. 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 из летучих веществ, содержащихся в древесине, — вода, воски и масла — начинают испаряться. При температуре около 540°F тепловая энергия вызовет разрыв атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, удерживающие вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения — соединения, изначально не встречавшиеся в древесине. Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, окись углерода, двуокись углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром составляют дым. Дым, который выходит из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным впустую топливом.

При дальнейшем повышении температуры производство пиролитических соединений резко возрастает. При температурах от 700 до 1100°F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород будет объединяться с газами и смолами для производства тепла. При этом происходит самоподдерживающееся горение.

В какой-то момент во время сжигания куска дерева все смолы и газы будут удалены.То, что осталось, это в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что дрова сгорели до углей. Эти угли горят медленно снаружи внутрь и почти без пламени. Количество углей или древесного угля, оставшихся после выкипания остальных частей древесины, зависит в первую очередь от породы древесины и от того, насколько быстро и при какой температуре она была сожжена. В целом, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.

Лучше всего сжигать дрова быстро, чтобы получить от них максимум тепла.Медленный дымный огонь может растратить 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 ограничения на то, насколько быстро дрова можно заставить гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задувать» огонь. Результат почти такой же, как при слишком малом количестве воздуха.

Подача слишком большого количества воздуха в камеру сгорания также может привести к вздутию.Пыхтение на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате сильного смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит при добавлении свежего топлива в слой очень горячих углей. Интенсивный жар от углей может отогнать большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются, когда кислород становится доступным. Эти взрывы редко вызывают какие-либо повреждения системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и разлетающийся пепел.

Многие соединения образуются при сгорании древесины. Только в дыму 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, большинство оставшихся выделяющихся соединений, таких как дым и смола, не сгорят полностью, пока температура не превысит 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 печами».» В этом типе топки стенки топки поглощают большую часть производимого тепла. Вода поддерживает стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топки с шамотным кирпичом.Шаммоблок замедляет отвод тепла от огня и тем самым увеличивает полноту сгорания

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

Конструкция топки

На рис. 1 показано поперечное сечение типичного водогрейного агрегата. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была построена достаточно большой. Он должен быть рассчитан не только на прием топлива, но и на то, чтобы оставить место для полного сгорания расширяющихся дымовых газов до того, как они потеряют слишком много тепла и попадут в жаровые трубы.

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

Производительность системы горячего водоснабжения может быть описана 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 производительности системы. Если вы продолжаете увеличивать скорость, с которой топливо подается в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, когда топливо будет потребляться с той же скоростью, с которой оно добавляется. В этот момент горелка работает на своей номинальной мощности.Более быстрое добавление топлива может фактически затруднить процесс горения.

С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В целом, вы можете рассчитывать на получение около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки, при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800 000 БТЕ в час от топки длиной 5 футов и шириной 4 фута.

Существует более чем случайная зависимость между площадью колосника и глубиной топки.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина обеспечивает большее распространение пламени и лучшее смешивание поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. Как правило, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер решетки составляет 5 футов 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, а также пространство над головой, необходимое для дымовых труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие узкие топки лучше, чем короткие толстые.

Выбор вытяжного вентилятора

Практические ограничения размеров топки и конструкции топки обычно делают необходимым создание тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие устройства и их комбинации:

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

Использование вентиляторов для нагнетания 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 быть выброшены из любой щели топки, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вентилятор стека, все утечки внутрь. Недостатком является то, что тепло и сажа в дымовой трубе сильно влияют на систему вентиляторов, хотя доступны вентиляторы, специально предназначенные для этой цели.

Скорострельность контролируется скоростью тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточное количество кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны подавать больше этого количества. Слишком много воздуха будет охлаждать огонь и выдувать пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер вентилятора стека, предположим, что максимальная производительность системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.

2 000 000 БТЕ/час ÷ 6 680 БТЕ/фунт древесины = 300 фунтов древесины/ч

Для сжигания 1 фунта дерева требуется около 6 фунтов воздуха. Таким образом, потребность в воздухе составляет:

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

Один фунт воздуха эквивалентен приблизительно 13,5 кубическим футам. Таким образом, требуемый объем воздуха составляет:

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

Обычно для эффективного сгорания требуется около 50% избытка воздуха.Таким образом, требуемый объем:

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

Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, которые должны быть перемещены дымовым вентилятором, мы должны учесть добавление продуктов сгорания и влаги древесины в дымовые газы. Для древесины 20-процентной влажности на сырую основу (w.b.) отношение объема дымовой трубы к поступающему воздуху составляет 1,16 моль дымового газа на моль свежего воздуха.

Это соотношение рассчитано для 100-процентного сгорания. Таким образом, количество уходящих продуктов сгорания составляет:

608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 кубических футов в минуту

Наконец, громкость должна быть отрегулирована по температуре. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуру по Фаренгейту необходимо преобразовать в температуру по шкале Рэнкина (R), что делается путем добавления 460 ° к температуре по Фаренгейту.

При температуре входящего воздуха 510°R (50°F) и температуре дымовой трубы 760°R (300°F) скорректированный объем дымовых газов:

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

Таким образом, 608 кубических футов воздуха на входе соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет типичный вентилятор, рассчитанный на подачу 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды в 1 дюйм. Допущение статического давления воды в 1 дюйм было бы более чем достаточным для компенсации трения газа в системе.

Расчеты, приведенные выше, могут быть применены к широкому диапазону размеров систем. Размеры вентиляторов для различных систем приведены в таблице 2.

Двери с водяным охлаждением

Одной из наиболее часто встречающихся проблем систем водяного отопления является коробление дверок топки.Двери должны быть большими для удобной загрузки. Одна сторона подвергается сильному нагреву камеры сгорания, а другая часто окружена зимними температурами. Возникающие при этом интенсивные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на рис. 2, была изготовлена ​​из стали ¹ ⁄ ₂ дюймов с существенным усилением, вскоре она настолько деформировалась, что ее нельзя было закрыть.

Опыт показал, что полностью устранить эту проблему невозможно, хотя ее можно существенно уменьшить путем охлаждения дверей 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-дюймовой полостью, через которую может циркулировать вода. Часть выхода водяного циркуляционного насоса отводится через дверную полость. В полость обычно включают перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.

Конструкция решетки

Для максимального удобства и эффективности необходимо предусмотреть решетку в нижней части топки.Идеальная решетка пропускает золу, 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 с производительностью 200 000 БТЕ/час потребуется:

200 х 5 = 1000 квадратных дюймов

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

Трудно разработать удовлетворительную решетку. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют тенденцию со временем трескаться и выгорать. Пластины из мягкой стали толщиной от ¹ ⁄ ₂ дюймов до 1 дюйма деформируются при нагревании, если они не поддерживаются снизу. Однако опоры решетки затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх дном, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии от ¹ ⁄ ₂ до 1 дюйма, будут иметь длину 6 футов без опоры.Рельсы изготовлены из стали, легированной марганцем, и их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если их покупать на свалке.

Скопления древесного угля во время непрерывного горения могут закупоривать решетки и препятствовать надлежащей циркуляции воздуха. Установка вентилятора высокого давления под колосниковой решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускорение горения угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.

Рис. 1. Типичная система водяного отопления.

Рис. 2.Двери должны охлаждаться водой, чтобы предотвратить их деформацию от сильного тепла.

Наиболее заметной частью системы горячего водоснабжения является бак для воды. Стандартные баки, подходящие для систем водяного отопления, доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их гораздо более пригодными для сварки. При наличии выбора лучше использовать короткий бак большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий бак имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и затраты на изоляцию. В таблице 3 приведены размеры и объемы для широкого спектра стандартных резервуаров для хранения нефти.

Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были построены с использованием бывших в употреблении резервуаров.Резервуары для хранения использованного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решите попробовать подержанный бак, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких мест. Также узнайте, какая жидкость хранилась в баке. Предостережение: Никогда не сваривайте и не режьте резервуар, который, как вы подозреваете, содержит какой-либо легковоспламеняющийся материал, если он не был тщательно очищен и не проветрен. Один из методов удаления остатков масла или бензина из большого резервуара состоит в том, чтобы смешать примерно 2 фунта моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и залить этот раствор в резервуар.Затем полностью заполните бак водой и оставьте на несколько дней, прежде чем слить воду и приступить к работе.

Теплоемкость

Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей мощности системы является ее теплоаккумулирующая способность. Вода является одним из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных теплоаккумуляторов. 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 заключается в том, что он не может накапливать тепло при температурах выше 212°F, если только он не находится под давлением. Это ограничивает его полезность для высокотемпературных применений. Однако для обогрева помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.

По определению, одна британская тепловая единица (БТЕ) ​​– 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 до 100°F потребуется всего около 166 БТЕ.

Как было сказано ранее, воду нельзя нагреть выше 212°F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может хранить вода без давления. Нижний предел определяется 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

показывает, сколько полезного тепла может удерживать данный объем воды.

На самом деле нецелесообразно снижать температуру хранения до нижнего предела. Скорость передачи тепла в нагрузку (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) сильно снижается, когда температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха в нагрузке.По этой причине желательно поддерживать более низкую температуру хранения воды, по крайней мере, на 35°F выше желаемой температуры загрузки. Таким образом, в предыдущем примере нижняя предельная температура будет равна 100°F, а разница температур составит не 147°F, а

212°F — (65°F + 35°F) = 112°F

Поэтому диапазон температур хранения воды ограничен 112°F. Используя эту информацию в качестве ориентира, теперь мы можем определить, какая емкость хранилища необходима.

Если желаемая тепловая нагрузка определена как 200 000 БТЕ в час и желательно иметь 6 часов отопления после тушения пожара, количество воды должно быть достаточным для хранения:

200 000 БТЕ/час x 6 часов = 1 200 000 БТЕ

Для поднятия одного фунта воды на 1°F требуется 1 БТЕ.Каждый фунт воды может хранить только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды:

1 200 000 БТЕ ÷ 112 БТЕ/фунт = 10 714 фунтов

Так как вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1 291 галлону.

На практике максимальная температура воды редко превышает 200°F; поэтому требуется емкость для хранения чуть больше 1291 галлона.

В этих расчетах предполагается отсутствие потерь тепла из резервуара или из труб, по которым вода поступает к потребителю и от него.Эти потери могут быть значительными в зависимости от того, насколько хорошо изолирована труба, расстояния от резервуара до нагрузки и температуры наружного воздуха.

Рекомендуется установить термометр на выпускном трубопроводе бака. 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 состоит в том, чтобы обеспечить постоянный источник тепла без необходимости постоянно разжигать огонь.

Также рекомендуется установить термометр на линиях с обеих сторон нагрузки – например, на входных и выходных линиях радиатора или группы радиаторов. Это позволяет определить не только, сколько энергии теряется между баком и нагрузкой, 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 желаемом максимальном интервале времени между загрузками топлива.Следующее обсуждение иллюстрирует, как взаимодействуют эти три фактора.

Предположим, как и в примере выше, требуемая средняя тепловая нагрузка составляет 200 000 БТЕ в час. Это означает, что в течение обычного часа работы требуется 200 000 БТЕ тепла. Вполне вероятно, что посреди очень холодной ночи количество требуемого тепла превысит это количество. Но для того, чтобы иметь достаточно тепла, мощность горелки должна быть как минимум равна средней нагрузке плюс потери. С практической точки зрения рекомендуется, чтобы горелка была рассчитана на полутора-двухкратную среднюю тепловую нагрузку.Большая горелка может производить тепло для хранения, а также для немедленного использования в периоды средней нагрузки.

Помимо энергии, хранящейся в горячей воде (бак-аккумулятор), в системе также возможно хранить тепловую энергию в виде несгоревшей древесины. Это называется хранением в топке. В ожидании очень холодной ночи оператор теплицы может включать систему в течение дня, чтобы постепенно поднять температуру воды до 212°F. Несмотря на то, что вода уже держит близко к максимальному количеству тепла, оператор может снова заполнить топку непосредственно перед уходом на ночь.Это дополнительное топливо добавляет энергии в систему. 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 фактической эксплуатации будет подвергаться очень большим колебаниям нагрузки. Другими словами, не требуется производить максимальную продукцию в один час и не производить в следующий.Скорее, постепенное увеличение и уменьшение обычно происходит в течение дня по мере изменения наружной температуры и многих других факторов. С другой стороны, тепло, поступающее в систему от огня, обычно довольно спорадическое, 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 отдавать ее с контролируемой скоростью.

Если горелка вырабатывает больше тепла, чем потребляет система, избыточное тепло будет аккумулироваться при условии, что емкость аккумулирования не превышена.Превышение емкости хранения приводит к закипанию воды. Когда это происходит, избыточное тепло выходит из системы в виде пара. Энергия, необходимая для кипячения воды, просто тратится впустую. Частое кипение в системе горячего водоснабжения указывает на то, что горелка слишком велика, или слишком часто зажигается, или что теплоемкость системы слишком мала.

Если емкости для хранения тепла недостаточно, одним из решений является добавление еще одного бака. Тандемный резервуар обычно располагается как можно ближе к основному резервуару и соединяется впускной и выпускной трубой и насосом (рис. 3).Таким образом, емкость хранилища может быть легко увеличена без нарушения остальной части системы. Между двумя баками всегда должна непрерывно качать воду для равномерного распределения тепла. Это можно сделать, добавив дополнительный насос или используя часть потока от существующего насоса, если он имеет избыточную мощность.

Системы горячего водоснабжения не являются паровыми системами; то есть в системе никогда не бывает другого давления, кроме давления, создаваемого насосами. Резервуар для горячей воды должен иметь вентиляцию, чтобы предотвратить повышение давления, когда вода нагревается и расширяется или превращается в пар.Невентилируемый резервуар для хранения чрезвычайно опасен . В верхней части бака требуется как минимум два вентиляционных отверстия. Еще лучше, если люк, который обычно прорезают в верхней части резервуара во время строительства, можно оставить открытым, но прикрыть его куском листового металла.

Изоляция

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

Эта таблица показывает, что стоимость применения минимального количества изоляции может быть легко оправдана экономией затрат на электроэнергию.Однако дополнительные затраты на изоляцию толщиной более ¹ ⁄ ₂ дюймов трудно оправдать.

Одним из вариантов является размещение системы под односкатной крышей, где ее можно изолировать относительно недорогими стекловолоконными плитами. Стекловолокно, которое может иметь подложку из алюминиевой фольги, можно удерживать на месте с помощью проволочной сетки с крупными ячейками. Стоимость навеса, изоляции, пленки, провода и рабочей силы может быть больше, чем у напыляемой полиуретановой изоляции, но этот тип изоляции, вероятно, прослужит намного дольше и даст лучшее значение R.

Защита от ржавчины

Рекомендуется использовать некоторые меры по предотвращению ржавчины для защиты внутренней части бака и труб от коррозии. Существует ряд коммерческих химикатов, предназначенных для использования в основном в высокотемпературных котлах. Некоторые из них было бы довольно дорого приобрести в количестве, необходимом для защиты системы горячего водоснабжения среднего размера.

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

Жаровые трубы

Хотя часть тепла переходит к воде через стенки топки, основной путь тепла от огня к воде проходит через жаровые трубы.Большинство систем спроектированы таким образом, что горячие газы, выделяемые при пожаре, проходят через ряд дымовых труб, которые проходят от одного конца резервуара для хранения до другого. Во многих системах газы проходят через резервуар более одного раза.

Очень важно, чтобы количество и размер дымогарных труб были достаточными для того, чтобы большая часть тепла передавалась от горячих газов к воде до того, как газы улетучиваются. Как правило, 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 приблизительно 100 квадратных футов площади теплообмена. Эта область может включать охлаждаемую водой поверхность топки, а также сами жаровые трубы. Обе эти области часто называют поверхностью камина.

Внешний диаметр жаровых труб используется для расчета площади. В таблице 5 перечислены несколько часто используемых размеров стандартных труб, а также их фактический внешний диаметр и количество погонных 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. Подходящая топка такого объема будет иметь длину 1 ¹ ⁄ ₂ футов, ширину 2 фута и высоту 3 фута. Площадь поверхности этой топки составляет 27 квадратных футов (включая дверцу с водяным охлаждением). Следовательно, топка обеспечит 27 квадратных футов из необходимых 100 квадратных футов. Остальные 73 квадратных фута должны обеспечивать дымовые трубы.

Чтобы найти длину трубы заданного диаметра, необходимую для обеспечения желаемой площади поверхности, умножьте числа в третьем столбце Таблицы 5. Например, если вы выберете 1 ¹ ⁄ ₂ -дюймовая труба, умножьте 73 погонных футов на 2.01:

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

Около 147 погонных футов 1 ¹ ⁄ ₂ -дюймовых труб 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 фута

Какой размер лучше? Если рассматривать строго с точки зрения стоимости, нет большой разницы между 147 футами 1 ¹ ⁄ ₂ -дюймовых труб и 80 футами 3-дюймовых труб. Однако гораздо проще сварить большую трубу. Также необходимо будет время от времени очищать внутреннюю часть трубы от пепла, сажи и других отложений. Очистка более короткой длины трубы большего размера легче. Однако большее количество труб меньшего размера будет несколько более эффективным для передачи тепла.Опыт показал, что в целом лучше всего работает труба диаметром от 2 до 3 дюймов.

Отложения золы в дымовых трубах значительно снижают скорость теплопередачи. Хорошо иметь какой-то способ определить, насколько хорошо они работают. Один из лучших и наименее дорогих методов — установить высокотемпературный термометр в точке, где газы выходят из дымовых труб и запускают дымовую трубу. Чем ближе температура воды, тем эффективнее жаровые трубы передают тепло. Температура газа от 300 до 350°F указывает на эффективную теплопередачу.Температура газа выше 450°F указывает на то, что площадь теплообмена слишком мала или на дымогарных трубах образовался налет.

Стратификация

Любопытное состояние иногда возникает в средних и больших системах. Несмотря на то, что топка постоянно топится, и видно, как вода кипит в верхней части бака, температура воды, забираемой из бака для раздачи, составляет всего 170–180°F. Такая ситуация возникает в системах, в которых вход и выход находятся вблизи дна бака, и нет вспомогательного циркуляционного насоса, поддерживающего движение воды.Это состояние называется стратификацией и возникает, когда вода разной температуры разделяется на отдельные слои, при этом самая теплая вода остается наверху. Расслоение может происходить в любой системе, но обычно более выражено в больших.

Плотность воды при 100°F примерно на 3,5% больше, чем при 200°F. Как и воздух, горячая вода поднимается вверх, а холодная опускается. Во избежание расслоения воду необходимо поддерживать в движении. Один из способов заключается в подсоединении обратных труб в верхней части бака над топкой (самая горячая часть системы) и заборе воды из нижней части бака на другом конце.Проблема с этим подходом заключается в том, что распределительные насосы могут работать не постоянно, а при отключении насосов может происходить расслоение.

Лучшим решением является установка постоянно работающего вспомогательного циркуляционного насоса для перемещения воды из самой холодной части бака в самую горячую. Постоянное перемешивание воды предотвратит расслоение. Циркуляционный насос не обязательно должен быть большим, так как нужно 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. A ¹ ⁄ ₆ — ¹ ⁄ ₂ — Электрический насос мощностью л.с. обычно достаточен.

Рисунок 3. Дополнительный резервуар увеличит емкость хранилища.

Трубопровод

Помимо хранения тепла, вода используется для транспортировки тепла к месту его использования.Распределительный насос должен быть подходящего размера для работы. Если насос слишком мал, он не будет подавать достаточно тепла в нагрузку. Если он слишком большой, он будет тратить энергию. Выбор размера насоса — дело довольно сложное, так как зависит от ряда взаимосвязанных факторов. К ним относятся размер загрузки, расстояние между резервуаром и нагрузкой, 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 подают тепло более чем в одно место.Например, несколько отдельных теплиц или теплиц могут получать тепло от одной и той же системы. Горячая вода подается к каждому потребителю по крупным основным распределительным и обратным линиям. Каждая нагрузка имеет собственный насос и подключена к основным линиям параллельно, что обеспечивает независимое управление (рис. 4). Каждое параллельное соединение должно иметь обратный клапан для предотвращения обратного потока, когда тепло не требуется.

Насосы обычно оцениваются по количеству галлонов в минуту, которые они будут подавать при определенном напоре или полном сопротивлении.Это общее сопротивление представляет собой сумму сопротивлений каждой отдельной части системы, через которую проходит вода в своем контуре к насосу и от него. Сопротивление обычно выражается количеством футов «напора», хотя с тем же успехом его можно было бы выразить и в фунтах на квадратный дюйм. Напор — это гипотетическая высота воды, против которой должен работать насос; чем больше напор, тем больше сопротивление.

По мере увеличения сопротивления скорость потока уменьшается. Например, определенный насос может иметь производительность 50 галлонов в минуту при напоре 10 футов, но только 15 галлонов в минуту при напоре 30 футов.Один фут головы эквивалентен 0,43 фунта на квадратный дюйм (psi). При выборе насоса важно выбрать насос, рассчитанный на работу с горячей водой при температурах вплоть 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. Трубы из полиэтилена (черный пластик) и ПВХ не выдерживают длительного использования горячей воды при умеренном давлении. Однако два типа пластиковых труб – ХПВХ и полибутилен – предназначены для использования с горячей водой.ХПВХ представляет собой жесткую пластиковую трубу, похожую на ПВХ. Если используется труба из ХПВХ, все фитинги, такие как соединители, переходники и колена, также должны быть изготовлены из ХПВХ. Полибутиленовая труба также требует специальных соединителей, но она гибкая и с ней значительно легче работать. Однако он еще не доступен в размерах более 1 дюйма.

Изоляция труб

Для повышения эффективности важно, чтобы распределительные трубы как к потребителю, так и от него были изолированы. Количество тепла, которое может быть потеряно на длине трубы, существенно и зависит от ряда факторов.К ним относятся температура воды, проходящей через трубу, температура и движение воздуха, окружающего трубу, тип материала трубы, состояние поверхности и толщина стенки трубы. Неизолированный распределительный трубопровод 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, достаточно покрытия из стекловолокна, защищенного от дождя несколькими слоями светонепроницаемой пластиковой пленки.Любой утеплитель, особенно стекловолокно, пропитанный водой, потеряет почти все свои теплоизоляционные свойства. Изоляция труб из пенопласта в виде разрезных труб также хорошо работает, если они защищены от солнечного света.

Гораздо труднее изолировать трубу, если она проложена под землей. просто закапывать трубу в землю без изоляции – очень плохая практика, потому что влажная холодная почва является чрезвычайно хорошим проводником тепла. Большинство изоляционных материалов из пенопласта, таких как сплит-трубки, изготовлены из пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он не будет пропитываться 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 для резервуаров, также может использоваться для изоляции подземных труб, поскольку она относится к типу с закрытыми порами. Чтобы использовать этот метод, выкапывается траншея шириной от 4 до 6 дюймов и глубиной от 12 до 14 дюймов. Трубы поддерживаются на расстоянии 2 или 3 дюйма от дна, и в траншею распыляется изоляция толщиной от 4 до 5 дюймов, которая полностью окружает и покрывает трубы. После того, как утеплитель схватится, траншея засыпается грунтом.

Независимо от того, какой метод используется для изоляции трубы, важно помнить об изоляции обратной трубы, а также трубы, идущей к потребителю. Несмотря на то, что большая часть тепла была удалена из возвращающейся воды, любая энергия, потерянная из трубы, должна быть заменена. Чтобы поднять 1 фунт воды с 80 до 85°F, требуется такое же количество тепла, как и с 200 до 205°F.

Рис. 4.Типовая компоновка многозагрузочной системы.

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

Весьма подходящей альтернативой промышленному радиатору является новый или бывший в употреблении автомобильный радиатор. Они доступны во многих различных размерах и могут быть куплены на большинстве свалок и в магазинах запчастей.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 размеры насоса и распределительных труб подобраны правильно. Автомобильные радиаторы, однако, потребуют некоторых модификаций, включая заглушку заливного и переливного отверстий и модификацию перехода от резинового штуцера шланга к распределительной трубе.

Характеристики теплопередачи любого радиатора зависят от ряда факторов.Наиболее важными являются расход и температура водяных и воздушных потоков. В общем, 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. Немаловажное значение имеют и такие факторы, как конструкция радиатора, количество и расположение ребер, а также материал, из которого изготовлен радиатор. Например, при 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 физический размер. Испытания показали, что автомобильные радиаторы могут передавать от 16 000 до 20 000 БТЕ в час на квадратный фут площади лица (от 140°F воды до 70°F воздуха). Например, радиатор шириной 1 ¹ ⁄ ₂ футов и высотой 2 фута имеет площадь 3 квадратных фута. Таким образом, он мог передавать от 48 000 до 60 000 БТЕ в час.

Управление системой горячего водоснабжения очень 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 насос может работать непрерывно, а вентилятор включается термостатом.

Для большинства более крупных систем требуется вытяжной вентилятор, как описано выше, для обеспечения правильного сгорания.Вытяжной вентилятор обычно работает всякий раз, когда в топке есть огонь. Когда нет огня, ему нельзя позволять работать, и его можно отключить вручную. Однако эта схема не работает, когда система загружается, а затем остается без присмотра в течение длительного времени, например, на ночь. Когда поле будет израсходовано, вентилятор будет продолжать работать, втягивая холодный воздух через дымовые трубы и тем самым охлаждая воду. Важно помнить, что дымогарные трубы являются теплообменниками и что тепло будет передаваться от горячей воды к более холодным трубам, а также наоборот.Одним из решений является установка термостата в дымовой трубе, чтобы остановить вентилятор, когда температура упадет примерно до 200 ° F, то есть когда тепло больше не передается в воду. Может потребоваться ручное управление, чтобы разжечь огонь, когда система холодная.

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

Несмотря на то, что это хорошее топливо, древесина 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 рубят, древесина начинает отдавать влагу окружающему воздуху. Древесина, которая была свежесрублена и содержит высокий процент влаги, часто называют зеленой древесиной .После высыхания в течение определенного периода времени (обычно несколько месяцев или более) она называется выдержанной или сухой древесиной. По мере того, как древесина теряет влагу, ее содержание влаги постепенно приближается к 12–15 процентам. Это значение называется равновесное содержание влаги (ЭМС).Фактическое процентное содержание определяется долгосрочным средним значением температуры и относительной влажности воздуха, окружающего древесину.Хотя это и желательно, но нецелесообразно удалять всю воду из топливная древесина.

Содержание влаги в топливной древесине обычно выражается в процентах от общего сырого веса. Например, если определенный кусок дерева весит 7 фунтов и 6 унций (118 унций), но после сушки кости весит всего 5 фунтов 4 унции (84 унции), исходное содержание влаги в дереве выражается как:

118 — 84 = 34 унции воды

34 ÷ 118 = 0,288 или 28,8 процента

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

Эффективное теплосодержание древесного топлива снижается из-за содержащейся в нем влаги двумя способами. Во-первых, чем больше воды в данном куске дерева, тем меньше в нем древесины. Во-вторых, часть топливной ценности, содержащейся 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, зеленое оно или сухое. 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 различном содержании влаги.

Обратите внимание, что правильно выдержанная древесина имеет теплотворную способность на 88% выше (по весу), чем сырая древесина.Обратите также внимание на то, что зеленая древесина весит почти в два раза больше, чем выдержанная древесина. Кусок сырого дерева весом 1 фунт весит всего 0,59 фунта в выдержанном виде. Кусок дерева, сгоревший в «зеленом» состоянии, дает примерно половину тепла, по сравнению с правильно выдержанным. Вот почему очень важно, чтобы дрова были правильно выдержаны. Для древесины, оставленной в виде цельного бревна, диаметром 12 дюймов или меньше, может потребоваться целый год, чтобы правильно выдержать ее. В идеале, древесину, которая будет использоваться зимой, следует заготовить предыдущим летом и дать высохнуть.Таким образом, древесина сушится за счет летнего зноя, а не за счет части энергии, содержащейся в самой древесине. Конечно, древесина, прошедшая сезон, высохнет намного быстрее, если ее расколоть и хранить под навесом.

Плотность

Опыт показал, что дуб является лучшей древесиной для отопления, чем сосна, потому что дуб намного плотнее. Кубический фут высушенного на воздухе дуба весит около 42 фунтов, тогда как кубический фут высушенной на воздухе сосны весит около 32 фунтов. Таким образом, дуб примерно на 32 % плотнее сосны, а дубовая корда обычно содержит примерно на треть больше энергии, чем сосновая.Это важное соображение, поскольку топливная древесина обычно покупается и продается шнуром, который является мерой объема, а не веса. Важно помнить, что фунт за фунтом почти все породы дерева содержат примерно одинаковое количество энергии. Вы получаете больше килограммов древесины и, следовательно, больше тепловой энергии в корде из более плотной древесины.

Прочие аспекты топлива

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

Помимо более традиционных форм древесного топлива, таких как щепа и дрова, могут быть доступны расколотые или круглые деревянные отходы. Это могут быть древесные отходы мебельных фабрик или обрезки пиломатериалов со строительных или сносных площадок. Все эти породы дерева пригодны для использования. Однако следует помнить одну очень важную вещь: вы никогда не должны сжигать обработанную древесину.Древесина, обработанная креозотом каменноугольной смолы, например шпалы или столбы электропередач, горит энергично и выделяет густой черный ядовитый дым. Древесина, обработанная такими соединениями, как хромированный арсенат меди (ХАМ), обычно имеет зеленовато-желтый или желтовато-коричневый цвет и при горении выделяет очень ядовитый дым. Обработка или вдыхание пепла обработанных CCA пиломатериалов может вызвать острое отравление. Даже относительно небольшое количество обработанной древесины, смешанной с необработанной древесиной, может вызвать серьезные проблемы. Будьте осторожны и знайте тип топлива, которое вы используете.

Сравнение стоимости топлива

Сравнение древесины и мазута номер 2 показывает, что энергоемкость различных видов топлива, обычно называемая удельной энергией, может сильно различаться. Например, мазут номер 2 содержит около 19 000 БТЕ на фунт, тогда как сухая древесина содержит примерно 8 600 БТЕ на фунт. В пересчете на фунт на фунт мазут имеет более чем в два раза большую энергию, чем древесина. Однако сравнение удельной энергии древесины и мазута дает лишь часть информации.

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 надлежащим образом выдержанной древесины содержит около 7160 БТЕ.

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

Мазут: 0,13 доллара США/фунт ÷ 9 000 БТЕ/фунт x 1 000 000 = 6,84 доллара США за миллион БТЕ

Древесина: 0,008 долл. США/фунт ÷ 7 160 БТЕ/фунт x 1 000 000 = 1,12 долл. США за миллион БТЕ

Эти расчеты показывают, что стоимость мазута более чем в шесть раз превышает стоимость древесины, необходимой для производства такого 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 в течение ночи. Конечно, есть недостатки в том, чтобы вставать в 2 часа ночи, чтобы растопить систему. С другой стороны, использование дерева определенно дает преимущество в стоимости.

При рассмотрении системы горячего водоснабжения, работающей на дровах, нельзя 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 нефтяных или газовых систем рассчитаны на отдельные теплицы и устанавливаются в них, тогда как одна большая система горячего водоснабжения может вместить несколько теплиц или несколько амбаров для сушки табака вместе с другими зданиями и жилым домом.

Вторым аспектом, который следует учитывать, является эффективность системы. КПД, который обычно выражается в процентах, является мерой того, насколько хорошо система преобразует и доставляет химическую энергию, хранящуюся в топливе, в полезную тепловую энергию.Процент описывает долю подводимой энергии, которая фактически преобразуется и используется в виде полезного тепла. Важно понимать, что на общую эффективность также влияет то, насколько хорошо система отдает тепло. Иными словами, для системы недостаточно эффективно сжигать топливо, необходимо также доставить тепло с минимальными потерями к месту его использования. В следующем примере показано, как рассчитывается общая эффективность:

Известно, что водогрейная система отопления, работающая на древесном топливе, сжигает 200 фунтов высушенной на воздухе древесины в час, за это время через теплообменники теплицы проходит 2300 галлонов нагретой воды с падением температуры на 45°F.Температура воды в накопительном баке остается постоянной.

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

7 160 БТЕ/фунт x 200 фунтов/ч = 1 432 000 БТЕ/ч

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, поставляемая системой, составляет:

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

КПД системы представляет собой отношение выходной энергии к подводимой энергии:

Общий КПД, E = выход энергии системы ÷ энергия, подводимая к системе

Е = 859 050/1 432 000

Е = 0,60 или 60 %

В этих расчетах предполагается, что температура воды в резервуаре для хранения остается постоянной и что падение температуры на 45°F включает потери в трубопроводах, по которым вода поступает в теплицу и из нее.

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

При изучении общей стоимости отопления с использованием различных видов топлива очень важно сравнить эффективность системы, особенно если существует очень небольшая разница в стоимости на миллион БТЕ между двумя альтернативными видами топлива. Эффективность системы меньше влияет на то, какой выбор лучше, поскольку разница в стоимости между видами топлива увеличивается.В настоящее время существует достаточная разница в стоимости между древесным топливом и другими обычно используемыми видами топлива, чтобы сделать древесные системы экономически эффективными даже при довольно низкой эффективности. При правильном проектировании для максимальной эффективности деревянные системы явно менее затратны в эксплуатации.

Значения в Таблице 9 основаны на КПД, показанном в Таблице 8, и на предположениях, что корд из выдержанной древесины весит 3 492 фунта и содержит 7 160 БТЕ на фунт, что мазут содержит 138 000 БТЕ на галлон и что Сжиженный нефтяной газ содержит 86 000 БТЕ на галлон.Затраты на владение и эксплуатацию различных систем не включены.

Мы надеемся, что эта публикация помогла вам лучше понять, как работает правильно спроектированная система горячего водоснабжения, и определить, принесете ли вы пользу, установив ее.Если вы решите построить свою собственную систему, как это сделали многие, применение рекомендаций и процедур, приведенных в этой публикации, должно помочь вам создать высокоэффективную систему. Если вместо этого вы решите приобрести одно из имеющихся в продаже устройств, эта информация должна помочь вам выбрать наилучшую систему для вашего приложения и эффективно ее эксплуатировать.

Для получения дополнительной информации об использовании 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:

Информационный справочник по энергии на базе древесины. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1982.

Энергия на базе древесины для маломасштабного производства электроэнергии в Северной Каролине. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1978.

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

Древесина как источник энергии, Обзор вопросов сельского хозяйства, номер 5.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная сельскохозяйственная библиотека, Министерство сельского хозяйства США, 1984.

Водогрейный водонагреватель на дровах — 1 000 000 БТЕ в час.

Водонагреватель на дровах — 2 000 000 БТЕ в час.

Майк Бойетт

Филип Моррис Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия

р.В. Уоткинс

Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия

Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах расширения штата Северная Каролина:

Дата публикации: янв.1, 1995
АГ-398

NC 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.

ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ ИМЕЕТ ПЛЮСЫ И ПРОТИВ – Chicago Tribune

Система отопления классифицируется по среде, которая передает тепло от печи через дом.Принудительный воздух, горячая вода и пар являются наиболее распространенными системами отопления в Соединенных Штатах.

Водяное отопление обеспечивает лучистое тепло, которое многие люди считают более комфортным, чем принудительный горячий воздух. Системы горячего водоснабжения занимают меньше места, поскольку вода циркулирует по трубам малого диаметра.

Однако у систем горячего водоснабжения есть свои проблемы. Например, их установка обычно дороже, чем установка с принудительной подачей воздуха; и их нелегко адаптировать для кондиционирования воздуха или охлаждения. Утечки воды случаются редко, но могут привести к серьезным повреждениям.

Сердцем системы горячего водоснабжения является центральный котел. Горячая вода циркулирует по трубам к радиаторам или нагревательным панелям, которые излучают тепло в комнаты. Ранние системы горячего водоснабжения полагались на силу тяжести для циркуляции воды.

Одним из недостатков гравитационной системы было то, что воде требовалось время, чтобы достаточно расшириться для циркуляции. Стремясь сделать систему более отзывчивой, разработчики гидротехники добавили циркуляционный насос для перемещения воды по системе.

Помимо котла, труб, радиаторов и циркуляционного насоса, в системах горячего водоснабжения есть еще и расширительный бак, просто металлическая емкость, наполненная водой и воздухом.Это позволяет воде в системе расширяться или конденсироваться без разрыва труб или фитингов в сети.

Наладка печи — это работа для профессионалов, но есть и более простые задачи по техническому обслуживанию, которые может выполнить каждый домовладелец. Водные системы часто накапливают ил в виде минеральных отложений и ржавчины. Если ил собирается, он может затруднить циркуляцию воды и в конечном итоге повредить систему. Чтобы удалить шлам, просто слейте из котла ведро или два воды. Сначала выключите горелку, затем закройте кран подачи воды в котел.

Теперь поместите ведро под сливной клапан котла. Вода в бойлере будет горячей, чтобы не обжечься, лучше подождать час-два, прежде чем открывать сливной кран. Сливайте воду до тех пор, пока она не станет прозрачной, затем закройте сливной кран, откройте кран подачи и включите печь. Новые системы следует опорожнять ежегодно, но старые системы собирают осадок быстрее. При такой системе может потребоваться более частый слив.

После слива котла проверьте расширительный бачок.В зависимости от возраста вашей системы у вас может быть один из двух типов. Более новые системы имеют мембранный бак. Этот тип резервуара герметичен, поэтому его не нужно сливать. В старых системах есть резервуары, которые необходимо промывать ежегодно. Вы можете легко узнать этот тип бака, потому что он имеет два клапана; запорный вентиль, идущий в топку, и сливной вентиль на дне бака.

Чтобы слить бак, сначала закройте запорный вентиль. Поместите ведро под слив, затем откройте вентиль.Вода должна вытечь, но если этого не происходит, может потребоваться открыть заглушку вакуумного прерывателя (не все баки имеют эту заглушку) на сливном клапане. Вы можете открыть заглушку с помощью разводного ключа. После опорожнения резервуара закройте сливной клапан и заглушку вакуумного прерывателя, затем откройте запорный клапан. Если все это кажется большой проблемой, вы можете проконсультироваться со специалистом по отопительной технике по поводу замены вашего старого расширительного бака на более новую модель с диафрагмой.

Далее следует прокачать радиаторы.Воздух часто попадает внутрь, и это может препятствовать попаданию горячей воды в радиаторы. Кровотечение высвобождает захваченный воздух. Чтобы прокачать радиатор, сначала поместите поддон под выпускной клапан. Затем откройте вентиль. В зависимости от типа выпускного клапана вы можете использовать либо отвертку, либо ключ от радиатора (продается в хозяйственных магазинах или магазинах сантехники), чтобы открыть клапан. Сначала из клапана будет выходить воздух, затем вода. В этот момент закройте вентиль. Вы должны прокачивать каждый радиатор один или два раза в год.

Слив воды и удаление воздуха из радиаторов — простые задачи, которые по силам среднему домовладельцу. Они могут помочь системе работать эффективно.

Система горячего водоснабжения – обзор

E Горячая вода по сравнению с паровыми системами централизованного теплоснабжения

На этом этапе важно обсудить преимущества централизованного водяного отопления, используемого в Европе, по сравнению с существующими паровыми системами США. Система централизованного теплоснабжения с горячей водой имеет два основных преимущества: улучшенный контроль системы (включая выравнивание нагрузки) и повышенная эффективность использования топлива (для комбинированного производства тепла и электроэнергии).

Контроль количества тепла, поступающего к потребителю в системе горячего водоснабжения, достигается за счет контроля расхода и температуры. Эти два параметра регулярно контролируются и контролируются на центральной тепловой станции в соответствии с потребностью потребителя в тепле (в зависимости от температуры окружающей среды) и электрической нагрузкой. Система горячего водоснабжения обеспечивает большую гибкость в согласовании электрической нагрузки с генерирующей мощностью. Тепловая энергия может храниться в резервуарах для горячей воды в периоды высокого спроса на электроэнергию и отдаваться в периоды низкого спроса.Система с такими возможностями может выравнивать потребность системы в тепле, постоянно следуя за электрической нагрузкой (Muir, 1973, 1975).

Чтобы проиллюстрировать экономию топлива, достигаемую за счет использования системы распределения горячей воды, а не паровой системы, были выполнены расчеты для систем, показанных на рис. 10 и 11. Схема комбинированной системы производства тепла и электроэнергии с использованием горячей воды представлена ​​на рис. 10. На рисунке 11 представлена ​​наша модель системы комбинированного производства тепла и электроэнергии с использованием пара.Расчетные данные для двух моделей приведены в табл. II. Каждая система поставляет 1 000 000 БТЕ полезной тепловой энергии и 110,02 кВт·ч электроэнергии. Столбец 1 в Таблице II показывает, что паровой системе требуется на 24% больше топлива для обеспечения той же потребности в энергии, что и системе горячей воды.

Рис. 10. Схема водяной системы для сравнения водяной и паровой систем (см. рис. 11).

Рис. 11. Схема паровой системы для сравнения водяной и паровой систем, (а) Паровая система с противодавлением, (б) Подогрев питательной воды для (а).(c) Условные единицы для дополнения (a) и (b).

ТАБЛИЦА II. Сравнение систем воды и паровой сети

Модель системы горячего водоснабжения, используемая здесь, представляет собой прямое применение технологии комбинированного производства тепла и электроэнергии к схеме турбины с противодавлением (см. столбцы 1–11, которые относятся к рис. 10 в разделе Система водоснабжения , таблица II). Однако модель паровой системы усложняется необходимостью подогрева питательной воды (конденсат не возвращается в паровую теплоэлектроцентраль) и необходимостью дополнительной выработки электроэнергии для соответствия мощности системы горячего водоснабжения.(Эта разница в выходной мощности компенсируется обычной электростанцией конденсационного типа.) Таким образом, рис. 11 состоит из следующего: полезное тепло в распределительную систему при выработке электроэнергии (но существенно меньшей мощности, чем система горячего водоснабжения, поставляющая такое же количество тепла) (IIA в Таблице II).

Данные, связанные с каждым компонентом этой модели паровой системы, отображаются в Таблице II под соответствующими номерами столбцов (которые относятся к схеме на Рис. 11). Обобщая схему нумерации таблицы II, имеем:

1.

Подача топлива в котел.

2.

Подача воды на подпитку питательной воды котла

3.

Пар с выхода котла.

4.

Пар, выходящий из турбины противодавления.

5.

Питательная вода котла.

6.

Подпитка питательной воды котла.

7.

Потери тепла в системе распределения централизованного теплоснабжения.

8.

Подвод тепла в систему отопления заказчика.

9.

Конденсат сбрасывается в канализацию.

10.

Тепло, используемое в системе отопления заказчика.

11.

Производство электроэнергии.

В расчетах для Таблицы II использован КПД котла 85%. Коэффициент полезного действия турбины по электроэнергии был принят равным 80% от максимального, теоретически достижимого при расширении до указанного давления, при этом остальная часть тепла выделяется в выхлопном паре. Для простоты расчета принят только одноступенчатый нагрев питательной воды, подогрев горячей воды в системе I принят одноступенчатым, а потребности в вспомогательной мощности не учитываются.

Можно отметить, что в приведенном выше примере водяная и паровая системы приведены к равным выходам для целей сравнения путем добавления производства электроэнергии в традиционной системе (IIC). Это означает, что тепловая нагрузка ограничена по величине, а электрическая нагрузка никогда не будет ограничена. Так будет всегда, когда есть подключение к сети достаточной мощности. Для изолированных систем (без подключения к сети) большее количество топлива, используемого паровой системой, составляет всего около 10%.

Основными причинами более высокого расхода топлива для паровой системы являются (1) необходимость выработки большего количества электроэнергии в обычных установках, (2) более высокие потери при распределении (10% против 3%) и (3) потери тепла заказчиком в конденсате.

Существуют и другие, менее существенные преимущества системы горячего водоснабжения, в том числе следующие:

1.

Экономичная подача горячей воды при постоянном давлении на расстояние до 60 км (37 миль) с требуемой мощностью насоса только из 0.от 5% до 3% тепловой мощности системы. Это позволяет более гибко планировать отпуск тепла от наиболее экономичных станций в периоды низкой нагрузки. Напротив, распределение пара возможно только на расстоянии одной или двух миль от паровой установки.

2.

Простота интегрированной системы горячего водоснабжения низкого давления обеспечивает высокую надежность системы.

3.

Учет пара намного сложнее, чем учет горячей воды, что приводит к большему количеству неучтенного пара.

Эти факторы обусловили долговечность и непрерывный рост европейских систем горячего водоснабжения. Более высокая топливная эффективность систем горячего водоснабжения может обратить вспять неблагоприятную экономическую ситуацию для централизованного теплоснабжения в Соединенных Штатах, учитывая рост стоимости топлива. Заинтересованный читатель найдет более подробное сравнение паровых и водяных систем централизованного теплоснабжения у Muir (1975).

Не устанавливайте слишком горячую воду

Если ваша температура горячей воды  установлена ​​на 140 градусов по Фаренгейту , потребуется три секунды, чтобы обжечь кожу достаточно серьезно, чтобы потребовалась операция.Три секунды — это совсем немного. Более того, Американская ассоциация ожогов обнаружила, что 41% проверенных ими домов находились на небезопасном уровне, способном вызвать такие серьезные ожоги кожи. Представьте, если бы у вас была установлена ​​температура горячей воды на 150 градусов или больше.

Слишком высокая температура бака для горячей воды может повлиять на срок его службы. Однако при слишком низкой температуре может развиться болезнь легионеров.

Эмпирическое правило – безопасно принимать ванну и душ при температуре 100 градусов по Фаренгейту.Это означает, что температура горячей воды вашего нагревателя должна быть установлена ​​на уровне или ниже 120 градусов по Фаренгейту. Иногда термометры водонагревателя различаются в зависимости от марки, возраста или продолжительности использования водонагревателя.

Это означает, что вы должны отрегулировать водонагреватель до 120 градусов по Фаренгейту или ниже, а затем повторно протестировать его через 24 часа.

Температура нагревателя воды

Центры по контролю и профилактике заболеваний рекомендуют устанавливать температуру нагревателя воды на уровне 120 градусов по Фаренгейту или ниже.Младенцам и маленьким детям он может понадобиться немного меньше, поскольку их кожа более чувствительна, чем у взрослых. Если вы постоянно поддерживаете температуру воды на уровне 120 градусов по Фаренгейту, вы устраняете большую часть риска серьезных ожогов и травм.

Когда вы проверяете температуру воды, вы можете использовать термометр для мяса у водопроводного крана с включенной горячей водой. Непрерывная работа водонагревателей дает вам горячую воду, даже когда вы ими не пользуетесь. Если вы живете в более холодном климате, ваш водонагреватель неустанно работает, чтобы поддерживать температуру воды на уровне 120 градусов по Фаренгейту.

В более прохладные месяцы года вы можете заметить увеличение счета за электроэнергию. Это факторы, которые влияют на то, как нагревается ваша вода и сколько времени требуется, чтобы поддерживать температуру воды на уровне 120 градусов по Фаренгейту.

Температура горячей воды

Факторы, влияющие на вашу температуру горячей воды , различны. Они идут от того, какой водопровод у вас есть, до того, какой тип энергии вы используете. Энергия определяется как газовая или электрическая. Приведенные ниже факторы представляют особенности того, какие типы вещей влияют на температуру вашего водонагревателя.

1. Если краны в вашем доме находятся на значительном расстоянии от водонагревателя, тепло теряется по пути от водонагревателя к крану. Если ваши трубы не изолированы, вы потеряете еще больше тепла по пути. Бывают случаи, когда вам нужно установить водонагреватель выше рекомендуемых 120 градусов по Фаренгейту.
2. Если вы настроили водонагреватель на температуру выше 120 градусов по Фаренгейту, вам необходимо регулярно проверять температуру в кране, поэтому постарайтесь включить их в свой график.
3. CDC рекомендует установить температуру водонагревателя на уровне 120 градусов по Фаренгейту.OSHA имеет другую рекомендацию по температуре горячей воды. OSHA рекомендует поддерживать температуру водонагревателя на уровне 140 градусов по Фаренгейту, чтобы снизить риск заражения микроорганизмами и легионеллой.
4. Различные рекомендации по безопасной температуре воды не только варьируются от агентства по безопасности к агентству здравоохранения.

Различные рекомендации по температуре воды могут вас немного смутить. Но если вы будете поддерживать температуру горячей воды на уровне от 120 до 140 градусов по Фаренгейту, вы будете в приемлемом и безопасном диапазоне.Вам также необходимо обеспечить плановый мониторинг воды из крана, чтобы измерить ее температуру.

Изменение температуры горячей воды водонагревателя

Каждый водонагреватель имеет разные панели, которые контролируют температуру горячей воды. Большинство панелей одинаковы и даже расположены в одних и тех же местах, независимо от того, какой тип водонагревателя у вас есть. Большинство электрических водонагревателей имеют два термостата. Если вы хотите узнать, как отрегулировать температуру, посетите страницу: Изменение температуры воды в водонагревателе

Увеличьте температуру, чтобы устранить запах серы

Многие люди повышают температуру воды, чтобы убить бактерии в воде.Иногда люди хотят повысить температуру воды до такой степени, чтобы она убивает бактерии и устраняет запах тухлых яиц.

Чтобы убить бактерии в горячей воде, вам необходимо поднять температуру водонагревателя до 160 градусов по Фаренгейту (71 градус Цельсия) или выше. Помимо того, что опасна , такая высокая температура принесет средние и долгосрочные проблемы в вашем доме и может сократить срок службы вашего водонагревателя.

Есть много более безопасных способов удалить запах серы из горячей воды. Анод Corro-Protec остановит запах тухлых яиц всего за 24 часа, и вам не нужно повышать температуру водонагревателя.

Замена нагревателя горячей воды и компонентов нагревателя

Некоторые компании предлагают запасные части для таких вещей, как аноды водонагревателей и другие компоненты водонагревателей. Некоторые из этих компаний соответствуют лучшим отраслевым стандартам и практикам и превосходят их.Более того, они будут делать это каждый раз с каждой работой, потому что хотят улучшить отраслевые правила.

Некоторые компоненты водонагревателя, которые могут время от времени нуждаться в замене, состоят из таких элементов, как тепловые ловушки, воспламенители, анодные стержни с питанием, защита от сухого возгорания и многое другое. Другие просто помогают вам улучшить нагрев и безопасность вашего водонагревателя или его частей. Когда вам нужна замена анодного стержня, вы заменяете то, что защищает стальной металлический бак.

Экономьте деньги с помощью Easy DIY

Если вы хотите сохранить энергоэффективность вашего водонагревателя и предотвратить ошпаривание или холодный душ, вы должны сливать воду из водонагревателя не реже одного раза в год.Это предотвратит накопление отложений, что снизит энергоэффективность вашего резервуара, что приведет к увеличению затрат на нагрев того же количества воды.

видов систем отопления | Умный дом

Центральное отопление

Печи

Большинство домохозяйств в Северной Америке зависят от центральной печи для обеспечения тепла. Печь работает, продувая нагретый воздух через воздуховоды, которые доставляют теплый воздух в комнаты по всему дому через воздушные регистры или решетки. Этот тип системы отопления называется канальной или принудительной системой распределения теплого воздуха.Он может работать на электричестве, природном газе или мазуте.

Внутри печи, работающей на газе или жидком топливе, топливо смешивается с воздухом и сжигается. Пламя нагревает металлический теплообменник, в котором тепло передается воздуху. Воздух проталкивается через теплообменник вентилятором печи «обработчика воздуха», а затем нагнетается по воздуховоду после теплообменника. В топке продукты сгорания выводятся из здания через дымоход. Старые «атмосферные» печи выбрасывали воздух прямо в атмосферу и тратили впустую около 30% энергии топлива только на то, чтобы выхлоп оставался достаточно горячим, чтобы безопасно подниматься по дымоходу.Современные печи с минимальной эффективностью значительно сокращают эти потери за счет использования «нагнетательного» вентилятора для протягивания выхлопных газов через теплообменник и создания тяги в дымоходе. «Конденсационные» печи предназначены для рекуперации большей части уходящего тепла путем охлаждения выхлопных газов до температуры ниже 140°F, когда водяной пар в выхлопе конденсируется в воду. Это основная характеристика высокоэффективной печи (или котла). Обычно они вентилируются через боковую стенку с пластиковой трубой.

Новые стандарты для печей в настоящее время находятся в стадии разработки в США.S. Министерство энергетики, и должны быть завершены весной 2016 г. Действующие стандарты для печей не обновлялись с 1987 г.

Органы управления системой отопления регулируют, когда различные компоненты системы отопления включаются и выключаются. С вашей точки зрения, самым важным элементом управления является термостат, который включает и выключает систему или, по крайней мере, систему распределения, чтобы вам было комфортно. Типичная система с принудительной подачей воздуха будет иметь один термостат. Но в системе отопления есть и другие внутренние элементы управления, такие как выключатели «верхнего предела», которые являются частью невидимого, но критического набора средств управления безопасностью.

Лучшие газовые печи и котлы на сегодняшний день имеют КПД более 90%

КПД печи или котла, работающего на ископаемом топливе, является мерой количества полезного тепла, произведенного на единицу подводимой энергии (топлива). Эффективность сгорания — простейшая мера; это просто эффективность системы во время ее работы. Эффективность сгорания подобна количеству миль на галлон, которое ваш автомобиль проезжает со скоростью 55 миль в час по шоссе.

В США эффективность печи регулируется минимальным AFUE (годовая эффективность использования топлива).AFUE оценивает сезонную эффективность, усредняя пиковые и частичные нагрузки. AFUE учитывает потери при запуске, охлаждении и другие эксплуатационные потери, возникающие в реальных условиях эксплуатации, и включает оценку электроэнергии, используемой системой обработки воздуха, нагнетательным вентилятором и органами управления. AFUE похож на пробег вашего автомобиля между заправками, включая как движение по шоссе, так и движение с частыми остановками. Чем выше AFUE, тем эффективнее печь или котел.

Котлы

Котлы водонагревательные специальные.В то время как печи переносят тепло в теплом воздухе, котельные системы распределяют тепло в горячей воде, которая отдает тепло, проходя через радиаторы или другие устройства в комнатах по всему дому. Затем более холодная вода возвращается в котел для повторного нагрева. Системы горячего водоснабжения часто называют гидравлическими системами. Бытовые котлы обычно используют в качестве топлива природный газ или мазут.

В паровых котлах, которые сегодня встречаются в домах гораздо реже, вода кипятится, и пар переносит тепло по дому, конденсируясь в воду в радиаторах по мере охлаждения.Обычно используются нефть и природный газ.

Вместо вентилятора и системы воздуховодов в котле используется насос для циркуляции горячей воды по трубам к радиаторам. В некоторых системах горячего водоснабжения вода циркулирует по пластиковым трубам в полу. Такая система называется лучистым подогревом пола (см. «Современное отопление»). Важные элементы управления котлом включают термостаты, аквастаты и клапаны, которые регулируют циркуляцию и температуру воды. Хотя стоимость не является тривиальной, как правило, гораздо проще установить «зональные» термостаты и элементы управления для отдельных помещений с водяной системой, чем с принудительной вентиляцией.Некоторые элементы управления входят в стандартную комплектацию новых котлов, в то время как другие могут быть добавлены для экономии энергии (см. раздел «Модификации специалистами по системам отопления» на странице обслуживания систем отопления).

Как и в случае с печами, конденсационные газовые котлы относительно распространены и значительно более эффективны, чем неконденсационные котлы (если только не используются очень сложные средства управления). Конденсационные котлы, работающие на жидком топливе, не распространены в США по нескольким причинам, связанным с более низким потенциалом скрытой теплоты и возможностью большего загрязнения обычным мазутом.

Тепловые насосы

Тепловые насосы – это просто кондиционеры двухстороннего действия (см. подробное описание в разделе «Системы охлаждения»). Летом кондиционер работает, перемещая тепло из относительно прохладного помещения в относительно теплое снаружи. Зимой тепловой насос меняет этот трюк, забирая тепло из холода снаружи с помощью электрической системы и отводя это тепло внутрь дома. Почти все тепловые насосы используют системы принудительной подачи теплого воздуха для перемещения нагретого воздуха по всему дому.

Геотермальный тепловой насос нагревает и охлаждает в любом климате, обмениваясь теплом с землей, температура которой более постоянна.

Существует два относительно распространенных типа тепловых насосов. Воздушные тепловые насосы используют наружный воздух в качестве источника тепла зимой и радиатора летом. Тепловые насосы с наземным источником (также называемые геотермальными, GeoExchange или GX) получают тепло из-под земли, где температура более постоянна круглый год. Воздушные тепловые насосы гораздо более распространены, чем геотермальные, потому что они дешевле и проще в установке.Однако геотермальные тепловые насосы гораздо более эффективны, и их часто выбирают потребители, которые планируют оставаться в одном доме в течение длительного времени или имеют сильное желание жить более устойчиво. Как определить, подходит ли тепловой насос для вашего климата, обсуждается далее в разделе «Варианты топлива».

В то время как тепловой насос с воздушным источником устанавливается так же, как центральный кондиционер, для тепловых насосов с использованием грунта требуется, чтобы «контур» был зарыт в землю, как правило, в длинных неглубоких (глубиной 3–6 футов) траншеях или в одной или более вертикальных скважин.Конкретный используемый метод будет зависеть от опыта установщика, размера вашего участка, недр и ландшафта. В качестве альтернативы некоторые системы всасывают грунтовые воды и пропускают их через теплообменник вместо использования хладагента. Затем грунтовые воды возвращаются в водоносный горизонт.

Поскольку электричество в тепловом насосе используется для перемещения тепла, а не для его производства, тепловой насос может производить больше энергии, чем потребляет. Отношение поставленной тепловой энергии к потребленной энергии называется коэффициентом полезного действия или КПД, его типичные значения варьируются от 1.от 5 до 3,5. Это «установившийся» показатель, который нельзя напрямую сравнивать с коэффициентом эффективности отопительного сезона (HSPF), сезонным показателем, обязательным для оценки тепловой эффективности воздушных тепловых насосов. Преобразование между мерами не является простым, но блоки с наземным источником обычно более эффективны, чем тепловые насосы с воздушным источником.

Прямой нагрев

Газовые обогреватели

В некоторых районах популярно газовое оборудование прямого нагрева. Сюда входят настенные, отдельно стоящие и напольные печи, все они характеризуются отсутствием воздуховодов и относительно небольшой тепловой мощностью.Поскольку в них нет воздуховодов, они наиболее полезны для обогрева одной комнаты. Если требуется обогрев нескольких помещений, необходимо либо оставить открытыми двери между помещениями, либо необходим другой способ обогрева. В лучших моделях используются системы «герметичного воздуха для горения» с трубами, проложенными через стену как для подачи воздуха для горения, так и для отвода продуктов сгорания. Эти блоки могут обеспечить приемлемую производительность, особенно для кают и других зданий, где допустима большая разница температур между спальнями и главными помещениями.Модели могут работать на природном газе или пропане, а некоторые — на керосине.

Газовые обогреватели без вентиляции: плохая идея

Газовые или керосиновые обогреватели, которые не имеют выпускного отверстия, продавались десятилетиями, но мы настоятельно не рекомендуем их использование по соображениям здоровья и безопасности. Известные производителями как «безвентиляционные» газовые отопительные приборы, они включают в себя настенные и отдельно стоящие обогреватели, а также газовые камины с открытым пламенем с керамическими бревнами, которые фактически не подключены к дымоходу.Производители утверждают, что, поскольку эффективность сгорания продуктов очень высока, они безопасны для жильцов здания. Однако это утверждение справедливо только в том случае, если вы держите ближайшее окно открытым для достаточного количества свежего воздуха, что противоречит цели дополнительного тепла. Опасности включают воздействие побочных продуктов сгорания, как описано в разделе «Вентиляция», и кислородное истощение (эти обогреватели должны быть оснащены датчиками кислородного истощения). Из-за этих опасностей по крайней мере в пяти штатах (Калифорния, Миннесота, Массачусетс, Монтана и Аляска) их использование в домах запрещено, и во многих городах США и Канады они также запрещены.

Электрические обогреватели

Портативные (подключаемые) электронагреватели недороги в покупке, но дороги в эксплуатации. К таким резистивным нагревателям относятся «маслонаполненные» и «кварцевые инфракрасные» нагреватели. Они преобразуют электрический ток из розетки прямо в тепло, как тостер или утюг. Как поясняется далее в разделе «Выбор новой системы», требуется много электроэнергии для производства того же количества полезного тепла, которое может дать природный газ или нефть на месте. Подключаемый нагреватель мощностью 1500 Вт будет использовать почти всю мощность 15-амперной ответвленной цепи; таким образом, добавление большой дополнительной нагрузки приведет к срабатыванию автоматического выключателя или перегоранию предохранителя.Стоимость эксплуатации 1500-ваттной установки в час вычислить просто: она в 1,5 раза превышает стоимость электроэнергии в центах за киловатт-час. При средних расценках по стране — 12 центов за кВт/ч за электроэнергию — этот нагреватель будет стоить 18 центов в час, и его стоимость быстро превысит его покупную цену. С другой стороны, для периодического использования это «наименее плохое» решение, когда альтернативы потребуют крупных инвестиций, например, для улучшения воздуховодов в определенной области. Просто помните, что нагрев электрическим сопротивлением обычно является самой дорогой формой нагрева, и поэтому его редко рекомендуют.

«Электрический плинтусный обогрев» — это еще один вид резистивного обогрева, аналогичный подключаемому обогревателю, за исключением того, что он жестко подключен. Он имеет два основных преимущества: низкая стоимость установки и простота установки индивидуальных комнатных термостатов, позволяющих отключать отопление в неиспользуемых помещениях. Эксплуатационные расходы, как и для всех резистивных систем, как правило, очень высоки, если только дом не «сверхизолирован».

Дровяные печи и печи на пеллетах

Отопление дровами может иметь большое значение в сельской местности, если вам нравится складывать дрова и топить печь или печь.Цены на древесину, как правило, ниже, чем на газ, нефть или электричество. Если вы сами рубите дрова, экономия может быть большой. Загрязнители от сжигания древесины были проблемой в некоторых частях страны, в результате чего Агентство по охране окружающей среды США (EPA) ввело правила, регулирующие выбросы загрязняющих веществ из дровяных печей. В результате новые модели довольно чисто горят. Пеллетные печи имеют ряд преимуществ перед дровяными печами. Они меньше загрязняют окружающую среду, чем дровяные печи, и предлагают пользователям большее удобство, контроль температуры и качество воздуха в помещении.

Камины

Газовые (и большинство дровяных) камины в основном являются частью декора комнаты, обеспечивая теплое свечение (и способ избавиться от секретных документов), но, как правило, не являются эффективным источником тепла. В обычных установках, которые полагаются на воздух, поступающий из комнаты в камин для сжигания и разбавления, камин, как правило, теряет больше тепла, чем дает, потому что через устройство проходит так много теплого воздуха, который должен быть заменен холодным наружным воздухом. С другой стороны, если у камина есть плотно закрывающаяся стеклянная дверца, источник наружного воздуха и хороший дымоходный клапан, он может обеспечить полезное тепло.

Современное отопление

Лучистое отопление пола  обычно относится к системам, которые циркулируют теплую воду в трубах под полом. Это нагревает пол, который, в свою очередь, согревает людей, использующих помещение. Он легко поддается контролю, его сторонники считают его эффективным, и его установка стоит дорого. Это также требует очень опытного системного проектировщика и установщика и ограничивает выбор ковров и другой отделки пола: вы не хотите «закрывать» свой источник тепла.

Обратитесь в ассоциацию Radiant Panel

Без воздуховодов, мини-сплит, мульти-сплит .Жилые воздуховоды относительно редко встречаются за пределами Северной Америки. Широко используются «бесканальные» тепловые насосы, которые распределяют энергию по линиям хладагента вместо воды или воздуха. Крупные полевые испытания на северо-западе Тихого океана показывают, что они могут иметь хорошие характеристики в холодную погоду и быть очень рентабельными при замене электрического нагрева сопротивления. Как и в случае с наземными системами, относительная незрелость рынка помогает гарантировать, что мульти-сплит-системы для всего дома продаются по премиальным ценам.

Комбинированное производство тепла и электроэнергии  (ТЭЦ) или когенерация для жилых домов серьезно изучается в некоторых странах.Основная предпосылка заключается в использовании небольшого генератора для удовлетворения некоторой потребности дома в электроэнергии и рекуперации отработанного тепла (обычно более 70% теплотворной способности топлива) для обогрева дома (водяной или водяной). воздушные системы) и производить горячую воду для бытовых нужд. Эти системы еще не получили широкого распространения. Они, вероятно, будут иметь наилучшие экономические показатели в домах с высокими счетами за отопление, потому что дом невозможно изолировать, например, дома из цельного камня или кирпича.

Какая оптимальная настройка температуры водонагревателя?

Горячий душ может получить плохую репутацию от дерматолога за то, что он сушит кожу, но многим нравится его успокаивающее действие! Если конкуренция за горячую воду в вашем доме между членами семьи или даже между вашей стиральной или посудомоечной машиной является жесткой, у вас может возникнуть соблазн повысить температуру нагревателя горячей воды.Но насколько жарко слишком жарко?

У Министерства энергетики и производителей разные мнения. 120 градусов по Фаренгейту является рекомендацией по безопасности от ожогов, но 140 ° является общей настройкой по умолчанию. Большинство экспертов сходятся во мнении, что все, что ниже 120 градусов, создает риск развития бактерий внутри водонагревателя из застойной воды, таких как легионелла, вызывающая болезнь легионеров.

Какими бы ни были ваши настройки, важно отметить, что тип трубы, способ нагрева воды (газовый или электрический) и является ли ваша система резервуарной или безрезервуарной, не влияют на настройку температуры.Однако существует множество факторов, которые следует учитывать при установке температуры:

• Придерживайтесь 120°F, если в вашем доме есть: маленьких детей и/или пожилых людей, которые могут получить ожоги третьей степени в течение нескольких секунд, один человек из-за более низкой потребности в горячей воде
• Учитывайте 140°F, если в вашем доме есть: человек с ослабленным иммунитетом, посудомоечная машина без предварительного нагрева, многоквартирный дом из-за повышенного спроса на горячую воду

Но как насчет затрат на электроэнергию? Мы слышим вас! В среднем на водонагреватели приходится около 14-18% энергопотребления дома.И может возникнуть соблазн снизить температуру для экономии. Обратите внимание, что снижение температуры на 10°F связано с экономией энергии примерно на 3-5%. Однако легионелла может выжить при температуре до 122°F. Итак, сбалансируйте свое принятие риска с вашими целями по потреблению энергии!

Если вы еще не определились, поиграйте. Многие водонагреватели имеют шкалу температуры. Если у вас нет, дайте воде стечь в течение нескольких минут и измерьте температуру с помощью термометра. Начните с 120 ° F и постепенно повышайте температуру до своего удовлетворения.

В общем, ваш дом может быть не таким простым, как «просто» выбрать температуру и забыть о ней. В домах, уравновешивающих необходимость поддерживать более высокую температуру горячей воды для безопасности здоровья и снижения риска ожогов, решением может быть усилитель резервуара для воды. Он поддерживает температуру вашего аквариума на уровне 140 ° F, чтобы избежать патогенов, но смешивается с холодной водой, чтобы обеспечить более низкую температуру в кране.