Думал, что бак на трубе лучше всех греет воду, но тест показал другое | Баня на 5+
Установил бак на трубе, буду пробовать греть водуУстановил бак на трубе, буду пробовать греть воду
Сегодня проводил очередной тест по нагреву воды и получил неожиданный для себя результат…
В моей бане появился бак самоварного типа — бак на трубе. Я уже тестировал различные варианты нагрева воды в бане, но любимый многими ещё не пробовал.
На самом деле, я не сторонник баков самоварного типа из-за их существенных, на мой взгляд, недостатков:
- Бак на трубе в паре с печью Ферингер не даёт возможности хорошо прогреть баню. Печь вся обложена камнями и греет камни, а первый метр дымохода окружён водой и греет воду. А кто же будет греть баню?
- Но после того, как вода прогрелась, она начинает кипеть, и если мы будем продолжать топить печь, то бак будет бурлить, наполняя парную тяжёлым сырым паром.
Однако, бак самоварного типа обладает хорошей эффективностью нагрева воды. Во всяком случае, должен был обладать…
И я подумал, что для начала сравню скорость нагрева с другими вариантами, а потом проведу несколько тестов с целью избежать недостатков бака на трубе.
Есть у меня пара идей, которые могут быть полезны обладателям таких баков, но надо их проверить на практике (в следующих тестах)
И вот я установил бак на 70 литров производства Феррум на свою банную печь Ферингер, заполнил его водой и начал топку. И, конечно, заснял всё на видео!
Каково же было моё удивление, когда в течении 2 часов бак не закипел! Я был уверен, что вода закипит даже раньше, часа за 1,5.
.. но нет.
Не смотря на большой контакт воды с трубой, за 2 часа удалось достичь только 75 градусов, что уступает небольшому пароиспарителю, вскипятившему тот же объём за то же время.
Всё-таки, 2 рассекателя в пароиспарителе делают своё дело.
Справедливости ради, стоит уточнить, что воды в баке оказалось несколько больше, чем 70 литров. Когда сливал воду с бака, то вынес 8 вёдер воды — видимо бак с запасом!))
Ставьте 👍, если понравилось, и подписывайтесь на мой Ютуб-канал, где каждую неделю выходят новые видео о бане и печах!
виды баков и какой лучше
У людей разных национальностей и племен естественное намерение быть чистым, свежим и вымытым подталкивало на создание для купания особо удобных и комфортных условий, в которых столь ценную для здоровья процедуру можно провести максимально приятно и плодотворно. Невозмутимые японцы придумали для себя семейные фуро, воинственные турки – хамам, в античных термах издревле приводили себя в порядок строгие римляне, а финские сауны стали давно известными в любых странах.
У простого русского народа поход с дубовым или березовым веником в парилку становился любимым праздником для всей семьи.
Названий у бань много, но как бы устроители не изощрялись в своей фантазии и желании быть оригинальными при их нестандартном обустройстве, ни один из них не смог обойтись без доминирующего компонента в приятной и необходимой церемонии – чистой воды. Ее накапливали в бочках, бассейнах и любых подходящих для этого резервуарах и емкостях, где она прогревалась.
Для современных бань знатоки этого дела придумали баки специальной формы и особой конструкции, в которых вода не только аккумулируется, но и относительно быстро нагревается до удобной и привычной для организма температуры. Чтобы водяные емкости полностью соответствовали своему естественному назначению, нужно ответственно и грамотно отнестись к выбору их размеров и способу, с помощью которого вода будет в них нагреваться.
Бак для бани : какой объём выбрать?
Прикинув с небольшим запасом, сколько человек одновременно будет париться и мыться одновременно, исходя из 20 -25 литров на одного взрослого человека (в среднем), легко просчитать желательный наименьший объем бака для бани .
Натрубный бак или выносной бак для бани ?
Модель бака, которая устанавливается сразу на дымовую трубу банной печи, так называемый бак на трубе, лучше использовать, если высота потолков в бане позволяет установить такой бак . Вода в такой ёмкости, максимально «обнимая» дымоход по всей протяженности, очень быстро нагреется, долго не будет остывать даже при неработающей топке и под собственным давлением легко сольется в моечную комнату.
Если помещение бани небольшое, практичнее выбрать выносной бак для бани и разместить его на любом удобном месте. Можно расположить такой бак как в парильном помещении, недалеко от установленного источника нагрева, так и в моечном помещении.
Для конструкции с выносным баком обязательно должен использоваться теплообменник. Некоторые печи для бани уже имеют теплообменник, он может быть интегрирован в печь, либо его можно приобрести и установить самостоятельно. Кстати теплообменники могут закреплятся непосредственно на стенке печи и нагреваться от неё, или же устанавливается натрубный тепллобменник для бани, чем то похожий на натрубный бак , но онимеет закрытую конструкцию. Вода в теплообменнике, соединённом трубами с выносным баком , нагреваясь заставляет воду циркулировать. Холодная вода которую мы налили в бак попадает в теплообменник, там она нагревается, и возвращается обратно в выносной бак, но уже нагретой. Поэтому обязательно выносной бак должен располагаться выше теплообменника!
Бак из нержавейки AISI 430 или AISI 304?
Бак для воды устанавливается не на один день и поэтому материал его корпуса не должен быстро ржаветь, в идеальном случае – вообще не окисляться, и толщина его стен обеспечивать жесткость и прочность всей конструкции.
Лучше всего приобрести бак из нержавеющей стали AISI 304, в состав которой, кроме классического хрома, для усиления стойкости и надежности добавлен страхующий никель. Конечно, можно приобрести бак из нержавеющей стали марки aisi 430, но каким образом она будет реагировать на вашу воду и как долго такой бак прослужит, сказать сложно.
Баки в баню: особенности, разновидности и правильная установка — Везувий
Издревле баня на Руси ценилась намного больше, нежели просто специальное место для очищения тела. Она собой представляла целый ритуал, который ассоциировался с полным освобождением человека от лишнего духовно и физически. Во многом именно благодаря бане с березовым веником Русь славилась красными девицами и богатырями. Баня помогала славянам быть здоровыми и сильными, защищала от многих болезней, бодрила тело и дух.
Популярность банных процедур не падает, она лишь увеличивается с каждым годом. Причем это касается всего мира.
Ведь, тот человек, который посетил баню, вбирает в себя всю целебную и оздоровительную силу пара, и выходит оттуда с отличным настроением и помолодевшим.
Какая баня без нормальной горячей воды? А чтобы ее нагреть, совсем не надо бойлер, так как есть печь и полноценный огонь в печи. Ну а вода будет греться посредством специального теплообменника.
Однако вначале необходимо определить, какой именно бак для бани будет лучше: выносной, встроенный или на трубу, из какого он будет выполнен материала. В общем, каким именно он быть должен для того, чтобы в момент использования бани его точно не пришлось менять на еще какой-нибудь бак.
Можно, разумеется, найти печи для бани уже с баком, однако что же делать, когда печь есть, но специальной емкости для нагрева – нет? В таком случае можно найти специальные баки для бани на рынке или же сделать их самостоятельно, применив для этого вполне обычный сварочный аппарат.
Банные баки бывают различных видов.
Наиболее известные — это встроенные, выносные и на трубе. К каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Сравнивайте и оценивайте — какой подойдет именно для вашей бани.
Достоинства бака, который встроен в печь
Когда-то давно баки для воды в баню всегда встраивались в печь – таким образом, чтобы вся нижняя часть котла была в верхней части топки – наиболее горячей. Днище бака в таком случае контактирует с печным огнем напрямую. Воду из данной емкости можно либо черпать напрямую, либо выводить через специальный встроенный кран.
Благодаря отличной возможности установить в печь специальный теплообменник, бак к определенному месту можно не привязывать – его вполне можно установить даже в моечной. По всем известным законам физики холодная вода опускаться будет в теплообменник, ну а горячая подниматься назад.
Банный бак на трубе
Разумеется, бывает и такое, что баня используется вовсе не пару часов, а целый день – к примеру, когда моются, но уже прошло время после топки.
Есть также еще одно преимущество подобной конструкции – в данной бане утечка дыма сквозь трещину в трубе абсолютно невозможно, поскольку бак в таком случае служит полноценным предохранителем.
Сталь, чугун или нержавейка?
От строительного материала, из которого был выполнен бак, зависит очень много – и долговечность самого бака, и скорость нагрева и остывания воды в нем.
Издавна бак в бане делали исключительно из тяжелого чугуна – вода в нем грелась долго, а дров уходило довольно много, зато горячей вода была до вечера и могла мыться весь день вся семья. Вдобавок, чугуну не страшны ни высокие температуры, ни коррозия.
А вот его большой недостаток, разумеется, явный.
Баки для бани из нержавейки: долговечные и легкие
Тем не менее, сегодня все более популярным становится бак для бани из нержавеющей стали. От него не надо изолировать влагу, его теплопроводность просто превосходна, а показатель деформации из-за очень резких колебаний температур крайне мал и не идет ни в какое сравнение с качествами черных металлов.
Самые лучшие марки для этих баков — 08X17 (430) и 8-12X18h20 (304), которые применяются еще и для создания посуды. Они абсолютно устойчивы к запредельным температурам, полностью гигиеничны и не поддаются деформации или коррозии.
Такие баки делаются для бани из тонкой и прочной нержавеющей листовой стали, куда устанавливаются для подачи воды специальные шаровые краны. Уход за этими баками крайне прост. Поэтому если вы точно не желаете тратить на уход за баками для воды в баню свое время, смело выбирайте данную разновидность.
Эмалированные баки полностью избавят вас от неприятной ржавчины.
Их единственный недостаток – возможные сколы, которые способны привести к коррозии. Правда их можно всегда обработать особой термостойкой краской – если сам бак в печь не будет вставляться.
Схема подогрева: от печи или тэна?
Выгоднее ли печь топить для того, чтобы воду подогреть или в данном плане гораздо эффективнее тэн зависит лишь от того, сколько именно человек в будущем будут одновременно париться в бане и насколько быстро необходима будет ему горячая вода для моечной. Например, для одного человека вполне достаточно емкости приблизительно в 50 л, а для всей компании – не меньше 70 л.
Способность бака достаточно быстро прогреваться зависит также и от его стенок – чем толще они, тем дольше он будет греться и весить будет тоже больше. У бака для бани объемом до 50 л — это 0,8-1 мм, у более габаритного – стены тоньше 1,5 мм точно не бывают.
Как установить бак для воды правильно?
Итак, как же грамотно установить в бане бак? Если вода в моечной идти будет из-под крана, под давлением, нужна закрытая система водоснабжения.
Самым идеальным вариантом для этого считается печь со змеевиком внутри, к нему подключится бак. Тем не менее, можно реализовать и следующий способ: бак подвешен будет на саму печь. Подойдет для этого простейшая конструкция приблизительно на 50-120 л, которую не трудно сварить самостоятельно. Самый лучший вариант – это бак где-то на 80 л из специального неоцинкованного железа, который приобрести можно в любом специализированном строительном магазине ли же на рынке.
Грамотно подключенный банный бак будет выглядеть в бане так: вода в регистре греется и поднимается в бак, где понемногу остывает и вскоре опускается вниз, в регистр. Именно таким образом возникает циркуляция, а для того, чтобы несколько ее улучшить, делать забор воды лучше из обратки – хотя это и не очень удобно, так как в таком случае придется долго ждать, пока бак нормально нагреется. Зато водой можно пользоваться, как только печь протопится. Однако более продумано и эффективно, если продумана полноценная возможность переключать забор воды с прямого на обратки – это гораздо удобнее.
В случае же если вход и выход в бак выполнить снизу, то тогда циркуляция будет осуществляться несколько медленнее.
А сама схема такого процесса выглядеть будет так:
Бак монтируется в парилке, именно под полками, подключается трубами к змеевику печки.
У бака для стабильной циркуляции верхний отвод соединяется с верхним отводом змеевика, ну а нижний – с нижним. Отвод горячей воды идти будет сверху, а холодной будет идти снизу.
На входе же холодной воды монтируется предохранительный и обратный клапан – он еще называется взрывником.
Устанавливается давление автоматического срабатывания взрывника.
Работать вся данная конструкция будет таким образом: заполненный бак будет греться через змеевик, при потреблении теплой воды он станет автоматически наполняться через подвод холодной воды. По мере нагрева холодной воды, если ее пока что не использовать, данное давление будет постоянно расти, и при достижении своей критической точки автоматически сработает взрывник, который сбросит все давление.
Если сделать все грамотно, то горячая вода в бане тогда будет в количестве, сколько необходимо – и под напором, под каким будет удобно мыться после парилки.
Напоследок следует запомнить, что самое основное при монтаже и использовании бака — это соблюдать все особенности установки, описанные в инструкции для бака. Кроме того, нужно придерживаться мер безопасности при самостоятельном создании бака. При соблюдении инструкций эксплуатации банный бак вам будет служить безупречно и долго.
Просмотров: 5188
Дата: Пятница, 13 Января 2017
Бесконтактные водонагреватели или водонагреватели по требованию
Водонагреватели без резервуаров, также известные как водонагреватели по запросу или проточные водонагреватели, обеспечивают горячую воду только по мере необходимости. Они не вызывают потерь энергии в режиме ожидания, связанных с накопительными водонагревателями, что позволяет сэкономить деньги. Здесь вы найдете основную информацию о том, как они работают, подходит ли безрезервуарный водонагреватель для вашего дома и какие критерии следует использовать при выборе подходящей модели.
Ознакомьтесь с инфографикой Energy Saver 101: Water Heating, чтобы узнать, подходит ли вам безрезервуарный водонагреватель, и с нашим обсуждением #AskEnergySaver о водяном нагреве, чтобы узнать больше об эффективном водяном нагреве.
Как они работают
Бесконтактные водонагреватели мгновенно нагревают воду без использования накопительного бака. Когда кран горячей воды открыт, холодная вода течет через теплообменник в агрегате, и ее нагревает либо газовая горелка, либо электрический элемент. В результате безбаквальные водонагреватели обеспечивают постоянную подачу горячей воды. Вам не нужно ждать, пока резервуар наполнится достаточным количеством горячей воды. Однако мощность водонагревателя без резервуара ограничивает расход.
Как правило, водонагреватели без бака обеспечивают горячую воду со скоростью 2–5 галлонов (7,6–15,2 литра) в минуту. Газовые безбаквальные водонагреватели производят более высокий расход, чем электрические. Иногда, однако, даже самая большая газовая модель не может обеспечить достаточно горячей воды для одновременного многократного использования в больших домах.
Например, одновременное принятие душа и включение посудомоечной машины может максимально растянуть безбаковый водонагреватель. Чтобы преодолеть эту проблему, вы можете установить два или более безбаквальных водонагревателя.Вы также можете установить отдельные водонагреватели без резервуара для бытовых приборов, таких как стиральная машина или посудомоечная машина, которые потребляют много горячей воды в вашем доме. Однако дополнительные водонагреватели будут стоить дороже и могут не оправдывать дополнительных затрат.
К другим областям применения водонагревателей по требованию относятся:
- Удаленные ванные комнаты или гидромассажные ванны
- Бустер для бытовой техники, такой как посудомоечные машины или стиральные машины
- Бустер для солнечной системы водяного отопления.
Преимущества и недостатки
Для домов, которые ежедневно потребляют 41 галлон горячей воды или меньше, водонагреватели по требованию могут быть на 24–34% более энергоэффективными, чем обычные водонагреватели с накопительными баками.
Они могут быть на 8–14% более энергоэффективными для домов, в которых используется много горячей воды — около 86 галлонов в день. В некоторых случаях можно добиться еще большей экономии энергии, если установить водонагреватель по запросу на каждом выходе горячей воды.
Начальная стоимость безбаквального водонагревателя выше, чем у обычного накопительного водонагревателя, но безбакерные водонагреватели обычно служат дольше и имеют более низкие эксплуатационные и энергетические затраты, что может компенсировать их более высокую закупочную цену.Срок службы большинства водонагревателей без резервуаров составляет более 20 лет. У них также есть легко заменяемые детали, которые могут продлить срок их службы на много лет. Напротив, накопительные водонагреватели служат 10–15 лет.
Бесконтактные водонагреватели позволяют избежать потерь тепла в режиме ожидания, связанных с накопительными водонагревателями. Однако, хотя газовые водонагреватели без резервуаров обычно имеют более высокую скорость потока, чем электрические, они могут тратить энергию, если у них есть контрольная лампа.
Иногда это может компенсировать устранение потерь энергии в режиме ожидания по сравнению с накопительным водонагревателем.В накопительном водонагревателе, работающем на газе, пилотная лампа нагревает воду в баке, поэтому энергия не тратится.
Стоимость эксплуатации контрольной лампы в безбаквальном водонагревателе варьируется от модели к модели. Изучите литературу производителя, чтобы определить, сколько газа использует пилотный фонарь для рассматриваемой модели. Ищите модели, у которых есть устройство прерывистого зажигания (IID) вместо стоячей контрольной лампы. Это устройство напоминает устройство искрового зажигания в некоторых газовых печах, кухонных плитах и духовках.
Выбор водонагревателя по требованию
Перед покупкой водонагревателя по требованию также необходимо учесть следующее:
Установка и обслуживание
Правильная установка и обслуживание водонагревателя по требованию может повысить его энергоэффективность.
Правильная установка зависит от многих факторов.
Эти факторы включают тип топлива, климат, местные строительные нормы и правила и вопросы безопасности, особенно в отношении сжигания газовых водонагревателей.Поэтому для установки водонагревателя по требованию лучше обратиться к квалифицированному специалисту по сантехнике и отоплению. При выборе подрядчика необходимо сделать следующее:
- Письменный запрос сметы
- Спросите ссылки
- Свяжитесь с местным бюро Better Business Bureau для уточнения информации о компании
- Посмотрите, получит ли компания местное разрешение, если необходимо, и понимает ли она местные строительные нормы и правила.
Если вы решили установить водонагреватель самостоятельно, сначала проконсультируйтесь с производителем.У производителей обычно есть необходимые инструкции по установке и эксплуатации. Кроме того, свяжитесь с вашим городом или поселком для получения информации о получении разрешения, если необходимо, и о местных правилах установки водонагревателя.
Периодическое обслуживание водонагревателя может значительно продлить срок его службы и минимизировать потерю эффективности. Прочтите руководство пользователя для получения конкретных рекомендаций по обслуживанию.
Повышение энергоэффективности
После того, как ваш водонагреватель будет правильно установлен и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные энергосберегающие опции, которые помогут снизить ваши счета за нагрев воды.Некоторые энергосберегающие устройства и системы дешевле устанавливать вместе с водонагревателем.
Бак для горячей воды для бытового потребления Советы по качеству HVAC 101
Теплообменник и бак для хранения горячей воды
Теплообменник и бак для хранения горячей воды — Спереди находится коммерческий теплообменник. За коммерческим теплообменником находится резервуар для горячей воды для бытового потребления.
Вся система контролируется прямыми цифровыми контроллерами для управления температурой воды, бойлерами, приводами клапанов и теплообменниками.
Важно следить за температурой в любой системе водоснабжения. Следует избегать температур выше 130 ° F, так как они могут ошпарить людей. Это может привести к юридическим проблемам, поэтому важно точно контролировать это. Direct Digital Control может предложить сигналы тревоги для этой проблемы, если что-то пойдет не так или что-то не так.
Теплообменник и резервуар для хранения горячей воды
Подающая вода из города направляется через теплообменник , где она нагревается до заданной температуры.Обычно это от 120 до 130 градусов по Фаренгейту. Вода из котлов под углом 180 градусов течет по трубам внутри теплообменника, а холодная вода проходит через внутреннюю часть теплообменника по отдельным каналам за пределами труб, где находится горячая котловая вода. Вода нагревается, а затем доставляется в общину, где ее используют для душа, мытья посуды и других видов горячей воды.
Перед тем, как городская вода поступает в теплообменник, городская вода отводится через экономайзер коммерческого водогрейного котла, так что более холодная городская вода предварительно нагревается до температуры выше 55 градусов по Фаренгейту.
которые представляют собой температуру воды в городе, подаваемой из городского источника воды. В экономайзере или подогревателе дымовые газы котла используются для предварительного нагрева воды, подаваемой в теплообменник, для нагрева до комфортных температур. Теплообменник представляет собой кожухотрубный теплообменник, в котором котловая вода под углом 180 градусов проходит через некоторые трубы в теплообменнике, а городская вода поступает в другую трубу рядом с водопроводной трубой котла.
Происходит процесс теплообмена, и прохладная городская вода нагревается до более высокой температуры, достаточно теплой, чтобы принять ванну, но не слишком теплой, чтобы обжечься.После того, как вода проходит через все, что хранится в резервуаре для горячей воды для бытового потребления , вы видите за теплообменником.
Теплообменник и резервуар для хранения горячей воды
Ресурс: Основы прямого цифрового управления HVAC
СвязанныеТеплообменники: медь против нержавеющей стали
Многие приборы HVAC имеют компонент, известный как «теплообменник».
«Они бывают разных форм, но именно металл, из которого состоит теплообменник, часто оказывает самое сильное влияние.
Этот кусок металла передает тепло от одной жидкости (например, горячей воды в водонагревателе) к другой (например, от бытовой воды, поступающей в ваш кран). Существует хороший выбор металла, который вы можете использовать для этого теплообменника, от бронзы и титана до латуни и углеродистой стали.
Однако теплообменники из меди и нержавеющей стали используются чаще всего, поскольку они менее дороги и все же очень эффективны.Один из наиболее частых вопросов, которые нам задают наши клиенты, — это некоторые варианты: что лучше: водонагреватель, водонагреватель, бойлер или другой прибор для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха из меди или нержавеющей стали?
Основными проблемами домовладельца при выборе между медью и нержавеющей сталью должны быть теплопроводность, долговечность и цена.
В этом руководстве мы рассмотрим плюсы и минусы теплообменников из меди и нержавеющей стали.
Что лучше: теплообменники из меди или нержавеющей стали?
Теплопроводность
Теплопроводность теплообменника определяет, насколько быстро он передает тепло от источника нагрева распределительной жидкости.В этом отношении теплообменник с медью намного быстрее передает тепло, чем теплообменник из нержавеющей стали.
Вот основные уровни теплопроводности двух разных металлов, измеренные в ваттах на метр до Кельвина [1]:
- Медь: до 401
- Нержавеющая сталь: ниже 20
В среднем теплопроводность меди в 20 раз больше, чем у нержавеющей стали. На практике это означает, что медь может передавать тепло в 20 раз быстрее.Так что, если вам нужен быстрый нагрев, медь будет работать вам на пользу.
Зачем нужно что-то быстро нагревать? Это важный вопрос, который следует задать, если вы выбираете между, скажем, проточный водонагреватель из меди или нержавеющей стали.
Например, если у вас есть бассейн и вы планируете купаться в осенний день, водонагреватель с медным теплообменником поможет вам подготовить бассейн намного быстрее.
С теплообменником из нержавеющей стали вы можете ждать до 72 часов, прежде чем ваш бассейн нагреется до 10 градусов по Цельсию.
Даже если вам не нужно быстро нагревать предметы, более высокая теплопроводность, обеспечиваемая медью, также приводит к более высокой эффективности. В результате использование теплообменника с медью приведет к снижению затрат на электроэнергию. В конце концов, обогреватель или бойлер, который должен работать дольше для обогрева вашего дома, бассейна или водопроводной воды, будет стоить вам дороже.
Прочность
Долговечность — это большая проблема для теплообменников, когда речь идет о таких приборах, как бойлер. Это связано с тем, что конденсационные котлы (самый популярный тип в настоящее время) выделяют коррозионный конденсат, который может разъедать металл в теплообменнике.
Теплообменник, который не может противостоять конденсату, быстро подвергнется коррозии, что потребует длительной и дорогостоящей замены. В результате вы, вероятно, захотите выбрать теплообменник, который сможет противостоять коррозии в течение длительного времени.
В данном случае явным победителем является нержавеющая сталь. В отличие от стандартной стали, нержавеющая сталь обладает свойством, известным как «пассивация». Это относится к его способности образовывать на себе слой оксида в ответ на контакт с воздухом. [2]
Этот слой оксида защищает нержавеющую сталь от коррозии и ржавчины, обеспечивая более длительный срок службы по сравнению с обычной сталью.По сути, он идеально подходит для использования в любом теплообменнике, который будет контактировать с агрессивными элементами.
С другой стороны, медь гораздо более уязвима к коррозии. Конденсат превращает атомы меди в ионы меди, эффективно растворяя металл со временем. Это большая проблема по двум причинам. Во-первых, из-за меньшей продолжительности жизни; затем, потому что корродированный медный теплообменник теряет эффективность.
Принимая во внимание, что более высокий КПД и теплопроводность были преимуществом для меди, уменьшение баланса в противном случае.
Цена
Медь, как правило, дешевле нержавеющей стали при покупке в том же количестве, и это справедливо при использовании в теплообменниках. Хотя это может побудить вас приобрести медь для теплообменника, помните, что она гораздо менее долговечна. Вам придется покупать больше заменителей меди, чтобы поддерживать уровень ее эффективности. В результате медь может оказаться более дорогой в долгосрочной перспективе.
Как правило, вы обнаружите, что производители теплообменников будут предлагать медь в качестве выбора по умолчанию, потому что они дешевле.Эти компании осознают необходимость компромисса между стоимостью и продолжительностью жизни, когда стоимость является вопросом «плати сейчас или плати позже». Вы либо платите больше за теплообменник из нержавеющей стали, который прослужит дольше, либо платите позже, чтобы раньше заменить медный.
Всего
Окончательный выбор сводится к тому, думаете ли вы о долгосрочной или краткосрочной перспективе.
Если вы планируете повысить ценность своего дома за счет установки высококачественного оборудования HVAC, выберите вариант с долгосрочным обслуживанием. (например., газовые котлы и теплообменники из нержавеющей стали). Долгосрочный вариант сэкономит ваши деньги и снизит потребность в обслуживании и замене систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Таким образом, должно быть очевидно, что нержавеющая сталь, более дорогой из двух металлов, лучше подходит для тех, кто думает долгое время. Однако если вам действительно нужен теплообменник с самой высокой проводимостью для быстрого нагрева больших водоемов (например, бассейна) или больших домов, то лучшим выбором может быть медь.
Конечно, нержавеющая сталь может делать все, что может медь, только медленнее и немного дороже.
Решились и готовы приступить к работе? Щелкните здесь, чтобы начать!
Водонагреватели без резервуаров и водонагреватели с резервуаром
Водонагреватели могут стать дорогостоящим вложением для владельцев дома, с которым вы будете жить более десяти лет.
Вот почему, когда пришло время оборудовать ваш новый дом или заменить старый водонагреватель, важно учитывать стоимость, эффективность и долговечность вашего нового водонагревателя. Мы собрали это сравнение накопительных водонагревателей и безбаквальных водонагревателей, чтобы помочь домовладельцам и подрядчикам выбрать тип водонагревателя, который лучше всего подходит для вас.Мы рассмотрим плюсы и минусы безрезервуарных и традиционных водонагревателей, чтобы вы могли принять обоснованное решение.
Что такое безбаковый водонагреватель?
Водонагреватели без резервуаров, также известные как водонагреватели по требованию, используют мощные горелки для быстрого нагрева воды, когда она проходит через теплообменник, и подачи ее непосредственно в смесители или душ, не храня ее в резервуаре. Бесконтактные водонагреватели обычно работают от электричества или газа.
Согласно результатам испытаний, проведенных Consumer Reports, эти типы водонагревателей в среднем на 22 процента более энергоэффективны, чем модели газовых резервуаров.
Чем отличаются «традиционные» водонагреватели для хранения воды в резервуарах?
Водонагреватели с накопительным баком обычно встречаются в большинстве домов. Их компоненты представляют собой изолированный резервуар, обычно вмещающий 30-50 галлонов воды, для нагрева и хранения воды до тех пор, пока она не понадобится. Сверху выходит труба для подачи горячей воды к месту назначения, на кухню, в ванную комнату или в другую раковину.
Как правило, существуют водонагреватели с накопительными резервуарами, которые используют в качестве топлива природный газ или электричество.Водонагреватели с резервуарами для хранения природного газа потребляют почти на 50 процентов меньше энергии и дешевле в эксплуатации, чем электрические. Однако стоят они немного дороже электрических моделей. Они также оснащены клапаном сброса температуры и давления, который открывается, когда температура или давление превышают заданные уровни.
Энергетическая эффективность водонагревателя без резервуаров
Домовладельцы, использующие водонагреватели по требованию (без резервуаров), которые потребляют менее 41 галлона или меньше горячей воды каждый день, получают на 24–34% больше энергоэффективности, чем водонагреватели с накопительными резервуарами.Если вы ежедневно используете много горячей воды (около 86 галлонов), вы можете получить дополнительную энергоэффективность на 8–14 процентов.
Покупка безбаквального водонагревателя обойдется вам немного дороже, чем традиционный водонагреватель с накопительным резервуаром, но безбакерные варианты служат дольше, чем обычные модели водонагревателей, что означает срок полезного использования 20+ лет по сравнению с типами накопительных резервуаров, которые служат дольше. всего за 10–15 лет до самоуничтожения, возможно, затопления вашего подвала или дома, в зависимости от их местоположения. Если вы хотите «добиться успеха», установите безбаковый водонагреватель на каждом выходе горячей воды.
Почему? Вы можете сэкономить от 27 до 50 процентов энергии, если поставите водонагреватели по запросу на все точки горячего водоснабжения в доме.
Плюсы и минусы бесконтактных водонагревателей
Поскольку не существует идеальных продуктов (безбаквальные водонагреватели не являются исключением), у водонагревателей по требованию есть как положительные, так и отрицательные стороны.
Бесконтактный водонагреватель Преимущества:
- Со временем вы сэкономите деньги.
- Согласно Energy.gov: «Для домов, которые ежедневно потребляют 41 галлон горячей воды или меньше, водонагреватели по требованию (или без резервуаров) могут быть на 24–34% более энергоэффективными, чем обычные водонагреватели с накопительными резервуарами.Бесконтактные водонагреватели (если они работают на газе) сэкономят домовладельцам более 100 долларов в год, чем дольше они остаются в эксплуатации. По данным Министерства энергетики США, электрические водонагреватели без резервуаров по-прежнему экономят домовладельцам около 44 долларов в год.
- Более длительный срок службы, чем у водонагревателей накопительного бака.
- Бесконтактные водонагреватели обычно служат от 20 до 30 лет, что вдвое превышает прогнозируемый срок службы водонагревателя с накопительным баком. Имейте в виду, что участки с «жесткой водой» могут сократить срок службы обоих типов водонагревателей.
- Не занимает пространство водонагревателя накопительного бака.
- Водонагреватели по запросу имеют небольшие размеры и могут быть установлены в «тесных помещениях». Их даже можно установить на наружных стенах, если в вашем доме постоянно не хватает места.
- Горячая вода всегда под рукой.
- Вам не придется ждать даже 15–25 секунд, чтобы вода нагрелась, поскольку водонагреватели без бака подают от двух до трех галлонов горячей воды в минуту. Многим водонагревателям с накопительным баком требуется больше времени для нагрева воды из-за большего объема воды, который они должны нагреть, чем у большинства безбакерных водонагревателей.
Недостатки безбаквальных водонагревателей:
- Более высокая стоимость покупки, чем у водонагревателей накопительного бака.
- Установка водонагревателя без резервуара может быть дорогостоящей, если вы заменяете водонагреватель резервуара для воды на водонагреватель без резервуара.
- Когда вы решите переоборудовать водонагреватель без резервуара вместо резервуара для хранения, вашему водопроводчику-установщику потребуется больше времени, что увеличивает стоимость установки, на замену водонагревателя резервуара-хранилища из-за сложности перемещения существующего трубопровода.
- Их можно «оспорить».
- Одновременное принятие душа и стирка может привести к тому, что водонагреватель без резервуара не сможет удовлетворить потребность в горячей воде. Если в вашем доме используется несколько душевых, у вас часто бывает, что один из принимающих душ испытывает «холода».
Плюсы и минусы водонагревателей резервуаров для хранения
(резервуар) Водонагреватель Преимущества:
- Водонагреватели с накопительным баком имеют более низкую начальную стоимость, но значительно ниже.
- Водонагреватели с накопительным баком работают проще, чем безбаковые, что снижает затраты на техническое обслуживание и ремонт.
- Их простота позволяет легко и недорого ремонтировать эти водонагреватели, если они не работают должным образом. Бесконтактные водонагреватели сложнее и дороже ремонтировать и, разумеется, заменять.
Недостатки накопительных (резервуарных) водонагревателей:
- Несколько выше коммунальные платежи.
- Поскольку водонагреватели в накопительном баке нагревают, а затем повторно нагревают воду до заданной температуры, независимо от того, какая у вас горячая вода, они увеличивают ваши счета за коммунальные услуги.Если эти водонагреватели работают в прохладной окружающей среде (месте), они будут работать усерднее в зимние месяцы, в результате чего ваши счета за газ или электроэнергию будут еще выше в холодную зиму.
- Занимают больше места из-за своего размера, чем водонагреватели по запросу.
- , если в вашем доме мало места, вам будет сложно найти достаточно места для размещения водонагревателей в накопительном баке. Кроме того, их нельзя размещать за пределами вашего дома, как водонагреватели без резервуаров.
- Вы же не хотите быть последним членом семьи, принимающим душ.
- Если у вас есть обычный домашний водонагреватель, возможно, вы захотите приобрести водонагреватель большего размера, если вы часто принимаете душ несколько раз. Хотя этот вариант может уменьшить нехватку горячей воды, но ваши счета за электроэнергию увеличатся вместе с доступностью горячей воды. Водонагреватели среднего накопительного бака могут поддерживать только три душа подряд. Вам не понравится быть четвертым, принимающим душ, если только вы не предпочитаете холодный, а не горячий душ
- Менять нужно чаще, чем безбаквальные водонагреватели.
- Поскольку типы накопительных резервуаров имеют более короткий срок полезного использования (примерно ½ срока службы водонагревателей по запросу), обычно от 10 до 15 лет, вам может потребоваться покупать и устанавливать их почти в два раза чаще, чем водонагреватели без резервуаров, что снижает экономию на покупке. .
.Если ваш банковский счет может выдержать более высокую начальную стоимость безрезервуарного водонагревателя, вы со временем сэкономите больше денег, выбрав безрезервуарный. Но если у вас фиксированный скромный доход, водонагреватель накопительного бака может иметь для вас больше смысла.Обсудите два типа водонагревателей со своим водопроводчиком, чтобы взвесить возможные варианты.
Теперь, когда вы знаете «хороший, плохой и уродливый» обоих вариантов основного водонагревателя, вы можете позвонить в ведущую фирму, например, Petro Home Services (1-888-735-5651), чтобы поможет вам определиться с типом, размером и маркой водонагревателя, который вам следует рассмотреть.
Если вам нужна помощь в навигации по часто сбивающим с толку водоемам (без каламбура), чтобы сделать лучший выбор водонагревателя для вашего дома, вы будете рады, что сегодня связались с профессионалами в Petro Home Services .
Зачем ждать? Petro профессионалы предоставят вам объективную информацию, необходимую для того, чтобы сделать правильный выбор для вас и вашей семьи.
Ссылки по теме
Попадание в горячую воду: Практическое руководство по системам водяного отопления
Одним из положительных результатов недавнего энергетического кризиса стало развитие и совершенствование технологий использования альтернативных форм энергии.Нигде эти усилия не были более очевидными, чем рост использования древесины в качестве источника топлива. Многие односемейные дома, построенные в последние годы, предусматривают хотя бы частичное отопление дровами. Некоторые коммерческие, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, которым требуется большое количество тепла, также либо перешли на древесину, либо рассмотрели ее.
Один из наиболее удобных, эффективных и рентабельных способов, с помощью которых жилые, сельскохозяйственные и мелкие коммерческие пользователи могут пользоваться преимуществами энергии на базе древесины, — это использование системы водяного отопления (часто называемой гидравлической).
Системы горячего водоснабжения, работающие на древесном топливе, особенно подходят для малых и средних предприятий. Основным преимуществом этих систем является то, что они обеспечивают постоянный нагрев при относительно нечастой загрузке. Они также безопасны и могут сжигать недорогое древесное топливо во многих различных формах. Хотя этой технологии как минимум 200 лет, сегодня стоит подумать о ней.
Расширение биологической и сельскохозяйственной инженерии в Государственном университете Северной Каролины спроектировало и протестировало ряд гидравлических систем различных размеров за последние годы.Планы для этих систем доступны за небольшую плату. В настоящее время в Северной Каролине действует несколько тысяч жилых систем горячего водоснабжения, работающих на дровах. Кроме того, около 60 единиц используются для сушки табака и около 300 — для обогрева теплиц. Хотя многие из этих систем были построены на основе проверенных планов, некоторые из них — нет. Когда в системе возникают проблемы, это часто происходит из-за того, что некоторые важные конструктивные или эксплуатационные требования были упущены.
Для эффективной работы важно понимать и соблюдать определенные основные правила.Эта публикация предоставляет оператору системы водяного отопления важную базовую информацию об этом типе системы и ее работе. В первых двух разделах описывается система горячего водоснабжения и ее части, объясняются функции каждой части и даются некоторые простые расчеты конструкции для тех, кто хочет построить свою собственную систему. Третий раздел поможет читателю развить понимание древесного топлива, а четвертый описывает и объясняет экономику систем горячего водоснабжения.
В системе водяного отопления вода используется для хранения тепловой энергии и передачи ее от горящего топлива к месту, где будет использоваться тепло.Все системы горячего водоснабжения (гидроники) состоят из пяти основных частей:
- Топка , камера, в которой сжигается топливо;
- A резервуар для воды , в котором тепло поглощается и хранится;
- Насос и трубопроводная система для транспортировки нагретой воды;
- Теплообменник для отвода тепла там, где оно необходимо;
- Система управления для управления скоростью использования тепла.
При проектировании водонагревателя на дровах важны три фактора:
- Горение . Система должна быть спроектирована так, чтобы топливо сгорало максимально полно.
- Теплообмен . Конструкция должна позволять как можно большему количеству выделяемого тепла попадать в воду.
- Сохранение тепла . Система должна позволять как можно меньше тепла уходить неиспользованным.
Самая важная часть любой системы горячего водоснабжения — топка или камера сгорания.Если он неправильного размера или плохо спроектирован, производительность всей системы пострадает. Самая частая проблема домашних систем горячего водоснабжения — это плохо спроектированная топка. К сожалению, это также одна из самых сложных проблем, которую можно решить без изменения конструкции и восстановления топки.
Как горит древесина
Чтобы оценить необходимость правильно спроектированной топки, необходимо понимать, как горит дрова.
Горение (горение) — это процесс, в котором кислород химически соединяется с топливом, выделяя тепло.Тепло также необходимо для запуска процесса. Однако, однажды начавшись, реакция может быть самоподдерживающейся.
Большинство людей знают, что для сжигания необходимы топливо и кислород. Однако многие не осознают, что тепло также необходимо. Многие проблемы в системах водяного отопления связаны с недостаточным количеством тепла в камере сгорания.
Двумя основными компонентами древесины являются целлюлоза и лигнин. Эти два химических вещества состоят в основном из углерода, водорода и кислорода.При повышении температуры древесины некоторые летучие вещества, содержащиеся в ней, — вода, воск и масла — начинают выкипать. При температуре около 540 ° F тепловая энергия приведет к разрыву атомных связей в некоторых молекулах древесины. Когда тепловая энергия разрывает связи, которые удерживают вместе атомы, составляющие лигнин или целлюлозу, образуются новые соединения — соединения, которых изначально не было в древесине.
Этот процесс известен как пиролиз. Эти новые соединения могут быть газами, такими как водород, окись углерода, двуокись углерода и метан, или они могут быть жидкостями и полутвердыми веществами, такими как смолы, пиролитовые кислоты и креозот.Эти жидкости в виде мелких капель и полутвердых частиц вместе с водяным паром образуют дым. Дым, который выходит из трубы (дымохода) несгоревшим, является потраченным топливом.
По мере того, как температура продолжает расти, производство пиролитических соединений резко возрастает. При температуре от 700 до 1100 ° F (в зависимости от присутствующих пропорций) кислород соединяется с газами и смолами с выделением тепла. Когда это происходит, происходит самоподдерживающееся горение.
В какой-то момент во время горения куска дерева все смолы и газы улетучатся.Остается в основном древесный уголь. В обиходе мы говорим, что древесина сгорела дотла. Эти угли медленно горят снаружи и почти без огня. Количество углей или древесного угля, которое остается после того, как другие части древесины выкипят, зависит в первую очередь от породы древесины, а также от того, как быстро и при какой температуре она была сожжена. Как правило, чем быстрее и горячее сгорает кусок дерева, тем меньше древесного угля остается в виде углей.
Лучше всего быстро обжечь дрова, чтобы получить от них как можно больше тепла.Медленный дымный огонь может тратить до трети тепловой энергии топлива. Для эффективного горения огонь должен получать достаточно кислорода. Высокая дымовая труба, механический вытяжной вентилятор или и то, и другое обычно используются для обеспечения достаточной тяги (потока воздуха в топку).
Однако существуют пределы того, насколько быстро можно заставить дрова гореть. Если воздух нагнетается в камеру сгорания слишком быстро, он имеет тенденцию «задуть» огонь. Результат почти такой же, как недостаток воздуха.
Слишком большое количество воздуха в камере сгорания также может привести к вздутию воздуха.Дыхание на самом деле представляет собой серию взрывов, возникающих в результате резкого смешивания воздуха и древесных газов. Чаще всего это происходит, когда свежее топливо добавляется в слой очень горячих углей. Сильное тепло от углей может отогнать большие объемы горючих газов, которые периодически воспламеняются по мере поступления кислорода. Эти взрывы редко вызывают какое-либо повреждение системы, но возникающий в результате обратный огонь может вызвать ожоги и летящий пепел.
Многие соединения образуются при горении древесины. Только в дыме было идентифицировано более 160 различных видов.В наибольшем объеме выделяются окись углерода, метан, метанол и водород. Хотя эти соединения будут гореть при относительно низких температурах, большая часть оставшихся выделенных соединений, таких как дым и смола, не сгорит полностью, пока температура не достигнет более 1000 ° F. Таким образом, для полного сгорания необходима горячая топка.
В большинстве хорошо спроектированных систем горячего водоснабжения топка окружена водой. По этой причине эти системы иногда называют «водяными плитами».«В агрегатах этого типа стенки топки поглощают большую часть выделяемого тепла. Вода сохраняет стенки топки относительно прохладными, что приводит к хорошей теплопередаче, но не способствует хорошему сгоранию. В большинстве случаев необходимо изолировать стены и пол топки из огнеупорного кирпича. Огнеупорный кирпич замедляет отвод тепла от огня и, таким образом, увеличивает эффективность сгорания.
Обычный красный строительный кирпич, особенно с отверстиями, работает так же хорошо, как белый огнеупорный кирпич для облицовки топки.Хотя красный кирпич не так эффективен, он стоит примерно в пятую часть стоимости белого огнеупорного кирпича.
Конструкция топки
На рис. 1 показано поперечное сечение типичного водонагревательного агрегата. Очень важно, чтобы камера сгорания с водяной рубашкой была достаточно большой. Он должен быть такого размера, чтобы он не только принимал заряд топлива, но и позволял полностью сгореть расширяющимся газам сгорания, прежде чем они потеряют слишком много тепла и перейдут в дымовые трубы.
Одна из наиболее распространенных проблем домашних систем горячего водоснабжения заключается в том, что камера сгорания слишком мала для нормального сгорания. В этом случае трудно разжечь огонь достаточно горячим; он имеет тенденцию курить, даже когда ему дают много воздуха. Если топка еще не слишком мала, добавление облицовки из огнеупорного кирпича может помочь, потому что это сделает огонь более горячим. Однако иногда единственным выходом является замена топки на более крупную.
Мощность системы горячего водоснабжения можно описать двумя способами: с точки зрения ее мощности горелки или сгорания и с точки зрения ее способности аккумулировать тепло.(Последнее будет обсуждаться в другом разделе.) Мощность горелки системы определяется как наибольшее количество тепла, которое горелка может выделить из топлива за заданный период времени. Мощность горелки можно рассматривать как практический предел устойчивой мощности системы. Если вы продолжите увеличивать скорость подачи топлива в камеру сгорания, в конечном итоге будет достигнута точка, в которой топливо будет потребляться с той же скоростью, с которой оно добавляется. В этот момент горелка работает с номинальной мощностью.Более быстрое добавление топлива может фактически помешать процессу горения.
С практической точки зрения мощность горелки системы определяется размером топки и тем, насколько хорошо воздух может подаваться и распределяться по топливу. В общем, вы можете рассчитывать получить около 40 000 БТЕ в час на каждый квадратный фут площади решетки при условии, что глубина достаточна. Это означает, что вы можете ожидать около 800000 БТЕ в час от топки 5 футов в длину и 4 фута в ширину.
Между площадью колосниковой решетки и глубиной топки существует более чем случайная зависимость.Топка должна быть максимально глубокой. Большая глубина позволяет большему перемещению пламени и лучшему перемешиванию поднимающихся горячих газов для улучшения сгорания. В общем, глубина должна быть равна или больше наименьшего размера решетки. Например, если размер колосниковой решетки составляет 5 на 8 футов, глубина топки должна быть не менее 5 футов. В таблице 1 показано предполагаемое соотношение между объемом топки и емкостью системы. Размеры не указаны, потому что размер и форма резервуара для хранения воды и свободное пространство, необходимое для пожарных труб, ограничивают глубину топки.Важно помнить, что высокие тонкие топки лучше, чем короткие толстые.
| Производительность системы (БТЕ / ч) | Объем камеры сгорания (кубические футы) |
| 50 000 | 2 |
| 100 000 | 5 |
| 200 000 | 9 |
| 300 000 | 27 |
| 400 000 | 40 |
| 500 000 | 75 |
| 750 000 | 100 |
| 1 000 000 | 200 |
| 2 000 000 | 400 |
| 3 000 000 | 500 |
Выбор вытяжного вентилятора
Практические ограничения размеров топки и конструкции дымовой трубы обычно требуют создания тяги с помощью вентилятора.Были использованы следующие схемы и их комбинации:
- Вентилятор для подачи свежего воздуха под решетку;
- Баллончик для нагнетания свежего воздуха в топку над решеткой;
- Вытяжной вентилятор для подачи свежего воздуха в топку и через систему.
Использование вентиляторов для подачи воздуха в камеру сгорания имеет то преимущество, что вентиляторы остаются чистыми и охлаждаются воздухом, который они перемещают. Недостатком является то, что дым и искры могут выходить из любой трещины в топке, потому что давление внутри топки выше, чем снаружи.Если используется вытяжной вентилятор, любые утечки происходят внутрь. Недостатком является то, что тепло и копоть в дымовой трубе сильно воздействуют на систему вентиляторов, хотя существуют вентиляторы, специально разработанные для этой цели.
Скорострельность зависит от тяги. Вентилятор или вентиляторы с принудительной тягой должны подавать достаточно кислорода для максимальной ожидаемой скорости горения, но не должны обеспечивать больше этого количества. Слишком много воздуха охладит огонь и выбросит пепел в дымовые трубы. Например, чтобы определить размер стекового вентилятора, предположим, что максимальная скорость работы системы составляет 2 миллиона БТЕ в час.
2000000 БТЕ / час ÷ 6680 БТЕ / фунт древесины = 300 фунтов древесины / час
Для сжигания 1 фунта дров требуется около 6 фунтов воздуха. Следовательно, потребность в воздухе составляет:
.6 фунтов воздуха / фунт древесины x 300 фунтов древесины / час = 1800 фунтов воздуха / час
Один фунт воздуха эквивалентен примерно 13,5 кубическим футам. Таким образом, необходимый объем воздуха составляет:
.1800 фунтов воздуха / час x 13,5 кубических футов / фунт воздуха = 24 300 кубических футов воздуха / час или 405 кубических футов / мин (куб. Футов / мин)
Обычно для эффективного сгорания требуется около 50 процентов избыточного воздуха.Следовательно, требуемый объем:
405 кубических футов в минуту x 1,5 = 608 кубических футов в минуту
Поскольку мы определяем объем воздуха и газов, перемещаемых вытяжным вентилятором, мы должны учитывать добавление продуктов сгорания и влажности древесины к дымовым газам. Для древесины с влажностью 20 процентов, влажная основа (w.b.), отношение объема дымовой трубы к входящему воздуху составляет 1,16 моль дымовых газов на моль свежего воздуха.
Это соотношение рассчитано исходя из 100-процентного сгорания. Таким образом, объем выходящих продуктов сгорания составляет:
608 кубических футов в минуту входящего воздуха x 1.16 = 705 куб. Футов в минуту
Наконец, объем необходимо отрегулировать в соответствии с температурой. Закон Чарльза гласит, что объем газа линейно увеличивается с его температурой. Чтобы использовать закон Чарльза, температуры по Фаренгейту должны быть преобразованы в температуры по шкале Ренкина (R), что достигается добавлением 460 ° к температуре по Фаренгейту.
При температуре входящего воздуха 510 ° R (50 ° F) и температуре дымовой трубы 760 ° R (300 ° F) скорректированный объем дымового газа составляет:
760/510 x 705 кубических футов в минуту = 1050 кубических футов в минуту
Таким образом, 608 кубических футов в минуту входящего воздуха соответствует общему объему 1050 кубических футов в минуту, выходящему через дымовую трубу.Подойдет типичный вентилятор мощностью 1100 кубических футов в минуту при статическом давлении воды 1 дюйм. Статического давления воды в 1 дюйм было бы более чем достаточно для компенсации газового трения в системе.
Вышеприведенные расчеты можно применить к системам самых разных размеров. Размеры вентиляторов указаны в таблице 2 для различных систем.
| Производительность системы (БТЕ / ч) | Размер вентилятора стека (куб. Фут / мин при 1 дюйм.давление воды) |
| 50 000 | 40 |
| 100 000 | 75 |
| 200 000 | 140 |
| 300 000 | 180 |
| 400 000 | 240 |
| 500 000 | 300 |
| 750 000 | 425 |
| 1 000 000 | 550 |
| 2 000 000 | 1,100 |
| 3 000 000 | 1,650 |
Двери с водяным охлаждением
Одной из наиболее часто встречающихся проблем в системах водяного отопления является коробление дверок топки.Двери должны быть большими для удобной топки. Одна сторона подвержена сильному нагреву камеры сгорания, а другая часто окружена зимними температурами. Возникающие в результате сильные термические нагрузки могут деформировать двери. Хотя дверь, показанная на рисунке 2, была сделана из стали 1 ⁄ 2 дюймов с существенным усилением, вскоре она так сильно покоробилась, что ее нельзя было закрыть.
Опыт показал, что полностью решить эту проблему невозможно, хотя ее можно существенно уменьшить, охладив двери водой.Водяное охлаждение не только предотвращает коробление, но и позволяет рекуперировать больше тепла.
Двери с водяным охлаждением обычно имеют внутреннюю и внешнюю металлические поверхности, разделенные 2- или 3-дюймовыми полостями, через которые может циркулировать вода. Часть мощности циркуляционного насоса воды отводится в полость двери. В полость обычно устанавливаются перегородки для обеспечения хорошей циркуляции и равномерного охлаждения.
Конструкция решетки
Для максимального удобства и эффективности в нижней части топки необходимо предусмотреть решетку.Идеальная решетка позволяет золе просачиваться сквозь нее, но удерживает большую часть древесины и древесного угля и обеспечивает непрерывный поток воздуха через всю площадь решетки без периодического перемешивания или встряхивания. На каждые 1000 БТЕ номинальной мощности требуется не менее 5 квадратных дюймов площади решетки. Например, для системы мощностью 200000 БТЕ / час потребуется:
200 x 5 = 1000 квадратных дюймов
Одна тысяча квадратных дюймов равна примерно 7 квадратным футам. Следовательно, решетки шириной 2 фута и длиной 3 1 ⁄ 2 футов будет достаточно для системы с номинальной производительностью 200 000 БТЕ / час.
Создать удовлетворительную решетку сложно. Лучше всего подходят чугунные решетки, но их трудно найти, они дороги и имеют тенденцию со временем треснуть и выгореть. Пластина из мягкой стали толщиной от 1 ⁄ 2 от дюймов до 1 дюйма будет деформироваться при нагревании, если она не будет хорошо поддерживаться снизу. Однако решетчатые опоры затрудняют удаление золы. Использованные железнодорожные рельсы, перевернутые вверх ногами, с умеренным успехом использовались для формирования решеток. Стандартные 80-фунтовые рельсы, расположенные на расстоянии 1 ⁄ 2 на расстоянии 1 дюйма друг от друга, будут охватывать 6 футов без поддержки.Рельсы изготовлены из марганцевой легированной стали, их трудно сваривать и резать. Однако они умеренно устойчивы к высокотемпературной эрозии и относительно недороги, если их покупать на свалке металлолома.
Накопление древесного угля во время непрерывного обжига может привести к закупорке решеток и нарушению циркуляции воздуха. Установка вентилятора высокого давления под решеткой гарантирует поддержание минимального потока воздуха и ускоряет сжигание древесного угля. Остальной воздух для горения может подаваться через вентиляционное отверстие или дополнительный вентилятор над решеткой.
Рисунок 1. Типовая система водяного отопления.
Рисунок 2.Двери должны иметь водяное охлаждение, чтобы они не коробились от сильного жара.
Самая заметная часть системы горячего водоснабжения — это бак для воды. Стандартные резервуары, подходящие для систем водяного отопления, доступны в различных размерах, объемах и толщинах стенок.Подземные резервуары имеют более толстые стенки, чем надземные, что делает их намного лучше для сварки. Если у вас есть выбор, лучше использовать короткий резервуар большого диаметра, чем длинный и тонкий, потому что более короткий резервуар имеет меньшую площадь поверхности, что снижает потери тепла и стоимость изоляции. В таблице 3 приведены размеры и вместимость широкого диапазона стандартных резервуаров для хранения нефти.
| Вместимость (галлонов) | Диаметр | Длина |
| 500 | 48 из | 64 в |
| 560 | 42 из | 92 из |
| 1000 | 49 1 ⁄ 2 дюйм | 10 футов |
| 2 000 | 64 в | 12 футов |
| 4 000 | 64 в | 24 фута |
| 6 000 | 8 футов | 16 футов 1 дюйм |
| 8,000 | 8 футов | 21 фут 4 дюйма |
| 10 000 | 8 футов 10 1 ⁄ 2 футов | 26 футов 1 дюйм 15 футов 8 дюймов |
| 12 000 | 8 футов 10 1 ⁄ 2 футов | 31 футов 11 дюймов 18 футов 7 дюймов |
| 15 000 | 8 футов 10 1 ⁄ 2 футов | 39 футов 11 дюймов 23 фута 4 дюйма |
| 20 000 | 10 1 ⁄ 2 футов | 31 фут |
| 25 000 | 10 1 ⁄ 2 футов | 38 футов 9 дюймов |
| 30 000 | 10 1 ⁄ 2 футов | 46 футов 6 дюймов |
Хотя лучше всего использовать новый резервуар, многие успешные системы были созданы с использованными резервуарами.Резервуары для хранения отработанного масла часто можно получить просто по запросу. Если вы решили попробовать использованный резервуар, внимательно осмотрите его на предмет дырок или тонких пятен. Также узнайте, какая жидкость хранилась в резервуаре. Внимание: Никогда не сваривайте и не резайте резервуар, который, как вы подозреваете, содержит легковоспламеняющиеся материалы, если он не будет тщательно очищен и провентилирован. Один из методов удаления остатков масла или бензина из большого бака — смешать примерно 2 фунта моющего средства на тысячу галлонов емкости с достаточным количеством воды, чтобы растворить его, и вылить этот раствор в бак.Затем полностью наполните резервуар водой и дайте ему постоять несколько дней, прежде чем слить его и приступить к работе.
Теплоемкость
Как упоминалось в предыдущем разделе, одним из показателей емкости системы является ее способность аккумулировать тепло. Вода — одно из наименее дорогих и наиболее легко перемещаемых и контролируемых веществ. Это также один из лучших известных носителей тепла. Вода может хранить в четыре или пять раз больше тепла, чем камень, в десять раз больше, чем большинство металлов, и примерно в четыре раза больше, чем воздух на единицу веса.Его единственный недостаток — то, что он не может сохранять тепло при температуре выше 212 ° F, если он не находится под давлением. Это ограничивает его пригодность для высокотемпературных применений. Однако для систем отопления помещений в теплицах и других сельскохозяйственных, коммерческих или жилых помещениях это ограничение обычно не является проблемой.
По определению, одна британская тепловая единица (BTU) — это количество тепла, необходимое для повышения температуры фунта воды на 1 ° F. Галлон воды весит примерно 8.3 фунта, поэтому тепловая энергия, необходимая для повышения температуры галлона на 100 ° F, составляет:
8,3 фунта x 100 ° F = 830 БТЕ
Для сравнения, для повышения температуры 8,3 фунта гравия на 100 ° F потребуется всего около 166 БТЕ.
Как указывалось ранее, воду нельзя нагревать до температуры выше 212 ° F при атмосферном давлении. Эта температура определяет верхний предел количества тепла, которое может хранить безнапорная вода. Нижний предел устанавливается желаемой температурой нагрузки.Например, если в теплице должна поддерживаться температура 65 ° F, то эта температура является нижним пределом. Разница между верхним и нижним пределом,
212 ° F — 65 ° F = 147 ° F
указывает, сколько тепла может удержать данный объем воды.
На самом деле, снижать температуру хранения до нижнего предела непрактично. Скорость передачи тепла нагрузке (например, от радиаторов к воздуху внутри теплицы) значительно снижается, поскольку температура нагретой поступающей воды приближается к температуре воздуха нагрузки.По этой причине желательно поддерживать нижнюю температуру хранения воды, по крайней мере, на 35 ° F выше желаемой температуры загрузки. Следовательно, в предыдущем примере нижний предел температуры будет 100 ° F, а разница температур будет не 147 ° F, а
.212 ° F — (65 ° F + 35 ° F) = 112 ° F
Следовательно, диапазон температур хранения воды ограничен 112 ° F. Используя эту информацию в качестве руководства, теперь мы можем определить, какой объем памяти необходим.
Если заданная тепловая нагрузка определена как 200000 БТЕ в час и желательно иметь 6 часов нагрева после тушения пожара, количество воды должно быть достаточным для хранения:
200000 БТЕ / час x 6 часов = 1200000 БТЕ
Для подъема одного фунта воды на 1 ° F требуется 1 БТЕ.В каждом фунте воды может храниться только 112 БТЕ. Следовательно, необходимое количество воды составляет:
.1,200,000 БТЕ ÷ 112 БТЕ / фунт = 10714 фунтов
Поскольку вода весит 8,3 фунта на галлон, 10 714 фунтов воды равны 1291 галлону.
На практике максимальная температура воды редко превышает 200 ° F; следовательно, требуется емкость, немного превышающая 1291 галлон.
Эти расчеты предполагают, что тепло не теряется из резервуара или из труб, по которым вода подается к загрузке и от нее.Эти потери могут быть значительными в зависимости от того, насколько хорошо изолирована труба, расстояния от резервуара до груза и температуры наружного воздуха.
Очень хорошая идея — установить термометр на выпускной линии резервуара. Это даст точную индикацию температуры воды внутри резервуара. Падение температуры воды более чем на 20 ° F в час является хорошим признаком того, что резервуар для воды слишком мал, поскольку цель системы горячего водоснабжения — обеспечить постоянный источник тепла без необходимости постоянно разжигать огонь.
Также хорошей идеей является установка термометра на линиях с обеих сторон нагрузки — например, на впускной и выпускной линиях радиатора или ряда радиаторов. Это позволяет определить не только, сколько энергии теряется между баком и грузом, но и насколько эффективно радиаторы извлекают тепло из воды.
Для оптимальной конструкции системы емкость накопителя должна основываться на максимальной номинальной мощности горелки, требуемой тепловой нагрузке и максимальном промежутке времени между загрузками топлива.Следующее обсуждение показывает, как взаимодействуют эти три фактора.
Предположим, как в приведенном выше примере, что требуемая средняя тепловая нагрузка составляет 200 000 БТЕ в час. Это означает, что в течение обычного часа работы требуется 200 000 БТЕ тепла. Вероятно, что посреди очень холодной ночи количество необходимого тепла превысит это количество. Но для того, чтобы иметь достаточно тепла, мощность горелки должна как минимум равняться средней нагрузке плюс потери. С практической точки зрения желательно, чтобы горелка была рассчитана на 1,5–2-кратную среднюю тепловую нагрузку.Горелка большего размера может производить тепло для хранения, а также для немедленного использования в периоды средней нагрузки.
Помимо энергии, хранящейся в горячей воде (накопительный бак), в системе также можно хранить тепловую энергию в виде несгоревшей древесины. Это называется хранилищем топки. В ожидании очень холодной ночи оператор теплицы может топить систему в течение дня, чтобы постепенно поднять температуру воды примерно до 212 ° F. Несмотря на то, что вода уже удерживает количество тепла, близкое к максимальному, оператор может снова заполнить топку непосредственно перед тем, как уйти на ночь.Это дополнительное топливо добавляет энергии системе. Горящее топливо может просто заменить уходящее тепло и, таким образом, поддерживать высокую температуру воды. Однако, если дополнительное топливо слишком быстро добавляет слишком много тепла, вода в баке закипит, и энергия будет потрачена впустую в виде пара.
Маловероятно, что система горячего водоснабжения во время реальной эксплуатации будет подвергаться очень большим колебаниям нагрузки. Другими словами, не требуется производить максимальную производительность один час и никакой в последующие.Скорее, постепенное увеличение и уменьшение обычно происходит в течение дня по мере изменения наружной температуры и многих других факторов. С другой стороны, тепло, подаваемое в систему от огня, обычно бывает довольно спорадическим, в зависимости от того, сколько и как часто добавляется топливо. Ценность системы горячего водоснабжения частично основана на ее способности быстро накапливать тепловую энергию, но медленно выделять ее с контролируемой скоростью.
Если горелка вырабатывает больше тепла, чем используется системой, дополнительное тепло будет сохраняться при условии, что емкость хранения не была превышена.При превышении емкости вода закипает. Когда это происходит, избыточное тепло уходит из системы в виде пара. Энергия, необходимая для кипячения воды, просто тратится зря. Частое кипение в системе горячего водоснабжения указывает на то, что горелка слишком велика, или она слишком часто зажигается, или что емкость аккумулирования тепла в системе слишком мала.
Если емкость аккумулирования тепла недостаточна, одно решение — добавить еще один резервуар. Тандемный резервуар обычно располагается как можно ближе к основному резервуару и соединяется впускной и выпускной трубой и насосом (Рисунок 3).Таким образом, емкость хранилища может быть легко увеличена без нарушения работы остальной системы. Между двумя баками всегда необходимо непрерывно перекачивать воду, чтобы тепло распределялось равномерно. Это можно сделать, добавив дополнительный насос или используя часть потока от существующего насоса, если он имеет избыточную производительность.
Система горячего водоснабжения не является паровой; то есть в системе никогда не бывает другого давления, кроме давления, создаваемого насосами. Из бака для горячей воды необходимо удалить воздух, чтобы предотвратить повышение давления, когда вода нагревается и расширяется или превращается в пар.Невентилируемый резервуар для хранения чрезвычайно опасен . В верхней части бака требуется как минимум два вентиляционных отверстия. Более того, люк, который обычно вырезается в верхней части резервуара во время строительства, можно оставить открытым, но накрыть куском листового металла.
Изоляция
Необходимо изолировать бак и все трубы, чтобы предотвратить утечку тепла. Для наружных резервуаров подходит полиуретановая изоляция, напыляемая напылением, особенно если она окрашена и защищена от прямого воздействия огня и солнечных лучей.Покрытие толщиной 1 дюйм, обеспечивающее степень изоляции R-7, стоит около 1 доллара за квадратный фут. Например, для резервуара емкостью 2000 галлонов диаметром 64 дюйма и длиной 12 футов изоляция будет стоить приблизительно 250 долларов. В таблице 4 приведены расчетные значения теплоизоляции резервуаров различной толщины из полиуретана.
| Толщина изоляции (дюймы) | Значение «R» | Потери тепла (БТЕ / ч) 1 | Ежемесячная стоимость потерянной энергии 2 | Стоимость изоляции 3 |
| 0.0 | 0,5 | 200 000 | 384,00 $ | $ 0 |
| 0,5 | 4,0 | 25 000 | 48,00 | 500 |
| 1,0 | 7,5 | 13 300 | 25,54 | 1 000 |
| 2,0 | 14,5 | 6 900 | 13.25 | 2 000 |
| Примечание. Данные в этой таблице основаны на емкости резервуара 15 000 галлонов и площади поверхности 1 000 квадратных футов. 1 При разнице температур воды и окружающей среды 100 ° F. 2 При условии, что древесина стоит 40 долларов за шнур. 3 Предполагается, что прикладная стоимость составляет 1 доллар США за квадратный фут на дюйм толщины. | ||||
Эта таблица показывает, что затраты на нанесение минимального количества изоляции можно легко оправдать за счет экономии затрат на электроэнергию.Однако дополнительные затраты на изоляцию толщиной более 1 ⁄ 2 дюймов трудно оправдать.
Один из вариантов — разместить систему под односкатной крышей, где ее можно изолировать относительно недорогими войлоками из стекловолокна. Стекловолокно, которое может иметь основу из алюминиевой фольги, может удерживаться на месте проволочной сеткой с крупными ячейками. Стоимость навеса, изоляции, пленки, провода и рабочей силы может быть больше, чем стоимость напыляемой полиуретановой изоляции, но этот тип изоляции, вероятно, прослужит намного дольше и даст лучшее значение R.
Защита от ржавчины
Рекомендуется использовать какие-либо меры по предотвращению ржавчины для защиты внутренней части резервуара и труб от коррозии. Доступен ряд коммерческих химикатов, предназначенных в основном для использования в высокотемпературных котлах. Некоторые из них были бы довольно дорогими в количестве, необходимом для защиты системы горячего водоснабжения среднего размера.
Один метод, который был признан подходящим для систем горячего водоснабжения, — это добавление некоторых относительно недорогих химикатов для повышения pH воды.Среди них карбонат калия, карбонат натрия (стиральная сода) и гексаметафосфат натрия (Calgon). Эти химические вещества предотвращают коррозию, покрывая металлические стенки систем. Из упомянутых выше химикатов лучше всего работает Калгон. Его можно купить в большинстве продуктовых магазинов. Используйте 5 фунтов на каждые 1000 галлонов воды. В нормальных условиях ни один из этих химикатов не разлагается и, следовательно, остается активным в системе в течение длительного времени.
Пожарные трубы
Хотя некоторое количество тепла проходит к воде через стенки топки, основной путь тепла от огня к воде проходит через дымовые трубы.Большинство систем спроектировано так, что горячие газы, выделяемые при пожаре, проходят через серию пожарных труб, которые проходят от одного конца резервуара для хранения к другому. Во многих системах газы проходят через резервуар более одного раза.
Очень важно, чтобы количество и размер трубок были достаточными, чтобы большая часть тепла передавалась от горячих газов воде до выхода газов. Как показывает практика, на каждые 2000 БТЕ номинальной мощности требуется около 1 квадратного фута площади теплообмена.Например, если система рассчитана на производство 200 000 БТЕ в час, потребуется около 100 квадратных футов площади теплообмена. Эта область может включать охлаждаемую водой поверхность топки, а также сами дымовые трубы. Обе эти области часто называют поверхностью очага.
Наружный диаметр трубок используется для расчета площади. В таблице 5 перечислены несколько часто используемых размеров стандартных труб с указанием их фактического внешнего диаметра и количества ходовых футов, необходимых для получения 1 квадратного фута площади поверхности.
| Номинальный размер трубы (дюймы) | Внешний диаметр (дюймы) | Линейных футов на квадратный фут внешней площади |
| 1/2 | 0,840 | 4,55 |
| 3/4 | 1.050 | 3.64 |
| 1 | 1,315 | 2,90 |
| 1 1/4 | 1,660 | 2,30 |
| 1 1/2 | 1.900 | 2,01 |
| 2 | 2,375 | 1,61 |
| 2 1/2 | 2,875 | 1,33 |
| 3 | 3.500 | 1,09 |
| 3 1/2 | 4.000 | 0,95 |
| 4 | 4.500 | 0,85 |
| 4 1/2 | 5.000 | 0,76 |
| 5 | 5,563 | 0,67 |
| 6 | 6,625 | 0,58 |
Правильный размер трубы зависит от ряда факторов.В примере системы с производительностью 200 000 БТЕ в час требуется 100 квадратных футов площади теплообмена. Из таблицы 1 рекомендуемый объем топки составляет 9 кубических футов. Подходящей топкой такого объема может быть топка 1 1 ⁄ 2 футов в длину, 2 фута в ширину и 3 фута в высоту. Площадь топки составляет 27 квадратных футов (включая дверь с водяным охлаждением). Таким образом, топка обеспечит 27 квадратных футов необходимых 100 квадратных футов. Остальные 73 квадратных фута должны обеспечивать пожарные трубы.
Чтобы найти длину трубы заданного диаметра, необходимую для обеспечения желаемой площади поверхности, умножьте числа в третьем столбце Таблицы 5. Например, если вы выбрали 1 1 ⁄ 2 -дюймовая труба, умножьте 73 погонных футов на 2,01:
73 фута x 2,01 фут / кв. Фут = 146,72 фута
Около 147 погонных футов 1 1 ⁄ 2 -дюймовой трубы требуется для получения 73 квадратных футов площади теплообмена. С другой стороны, если вы используете 3-дюймовую трубу, вам понадобится всего около 80 футов:
73 фута x 1.09 фут / кв фут = 79,73 фут
Какой размер лучше? Если рассматривать строго с точки зрения затрат, нет большой разницы между 147 футами трубы 1 1 ⁄ 2 дюймов и 80 футами трубы 3 дюйма. Однако большую трубу сваривать намного проще. Кроме того, время от времени необходимо будет очищать внутреннюю часть трубы от золы, сажи и других отложений. Очистить меньшую длину и большую трубу проще. Однако большее количество труб меньшего размера будет несколько более эффективным в передаче тепла.Опыт показал, что в целом лучше всего подходят трубы диаметром от 2 до 3 дюймов.
Отложения золы в дымовых трубах значительно снизят скорость теплопередачи. Хорошо иметь способ определить, насколько хорошо они работают. Один из лучших и наименее дорогих методов — разместить высокотемпературный термометр в точке, где газы покидают пожарные трубы и запускают дымовую трубу. Чем ближе температура воды, тем эффективнее отвод тепла от пожарных труб. Температура газа от 300 до 350 ° F указывает на эффективную теплопередачу.Температура газа более 450 ° F указывает на то, что площадь теплообмена слишком мала или на пожарные трубы нанесено покрытие.
Стратификация
Любопытное состояние иногда возникает в средних и больших системах. Несмотря на то, что топка постоянно топится, и видно, как вода кипит из верхней части резервуара, температура воды, забираемой из резервуара для распределения, составляет всего 170–180 ° F. Такая ситуация возникает в системах, где вход и выход находятся около дна резервуара и нет вспомогательного циркуляционного насоса, поддерживающего движение воды.Это состояние называется стратификацией и возникает, когда вода при разных температурах разделяется на отдельные слои, причем самая теплая вода остается наверху. Стратификация может происходить в любой системе, но обычно более выражена в крупных.
Плотность воды при 100 ° F примерно на 3,5 процента больше, чем при 200 ° F. Как и воздух, горячая вода поднимается, а холодная опускается. Чтобы предотвратить расслоение, воду необходимо поддерживать в движении. Один из способов — подсоединить возвратные трубы в верхней части бака над топкой (самая горячая часть системы) и забрать воду из нижней части бака с другого конца.Проблема с этим подходом заключается в том, что распределительные насосы могут не работать все время, и при выключении насосов может происходить расслоение.
Лучшее решение — установить непрерывно работающий вспомогательный циркуляционный насос для перемещения воды из самой холодной в самую горячую часть резервуара. Постоянное перемешивание воды предотвратит расслоение. Циркуляционный насос не обязательно должен быть большим, так как необходимо преодолеть очень небольшой напор. Он должен быть способен перекачивать от 0,2 до 0,5 производительности системы в час.Например, система на 2000 галлонов должна иметь насос, способный перекачивать от 400 до 1000 галлонов в час. Обычно достаточно электрического насоса мощностью 1 ⁄ 6 от до 1 ⁄ 2 лошадиных сил.
Рисунок 3. Дополнительный резервуар увеличит емкость хранилища.
Трубопровод
Вода не только сохраняет тепло, но и передает тепло туда, где оно используется.Распределительный насос должен иметь подходящий размер для работы. Если насос слишком мал, он не будет перекачивать достаточно тепла к нагрузке. Если он слишком большой, это приведет к потере энергии. Подбор насоса — довольно сложный вопрос, поскольку он зависит от ряда взаимосвязанных факторов. К ним относятся размер груза, расстояние между баком и грузом, количество различных теплообменников в системе и размер используемой трубы. В таблице 6 приведены размеры труб для различных тепловых нагрузок. Эти скорости потока и размеры труб рассчитаны с учетом нормального падения температуры на 25 ° F при прохождении воды через теплообменник.
| Нагрузка (БТЕ / ч) | Расход (галлон / мин) | Диаметр стальной трубы (дюймы) 1 | |
| 100 футов | 300 футов | ||
| 100 000 | 8 | 1 1/4 | 1 1/2 |
| 200 000 | 16 | 1 1/2 | 2 |
| 300 000 | 24 | 2 | 2 1/2 |
| 400 000 | 32 | 2 1/2 | 2 1/2 |
| 500 000 | 40 | 2 1/2 | 3 |
| 750 000 | 60 | 3 | 3 |
| 1 000 000 | 80 | 3 | 4 |
| 1 500 000 | 120 | 4 | 4 |
| 2 000 000 | 160 | 4 | 4 |
| 1 Для трубы из ХПВХ подходит следующий меньший размер | |||
За исключением жилых помещений, большинство систем горячего водоснабжения поставляют тепло более чем в одно место.Например, несколько отдельных теплиц или помещений для выдержки могут потреблять тепло от одной и той же системы. Горячая вода подается к каждой нагрузке по большим магистральным распределительным и обратным линиям. Каждая нагрузка имеет свой собственный насос и подключена к основным линиям параллельно, что делает ее управляемой независимо (Рисунок 4). Каждое параллельное соединение должно иметь обратный клапан для предотвращения обратного потока, когда тепло не требуется.
Насосыобычно оцениваются по количеству галлонов в минуту, которые они могут подавать при определенном напоре или общем сопротивлении.Это полное сопротивление является суммой сопротивлений каждой отдельной части системы, через которую вода проходит в своем контуре к насосу и от него. Сопротивление обычно выражается в количестве футов «головы», хотя с таким же успехом оно может быть выражено в фунтах на квадратный дюйм. Напор — это гипотетическая высота воды, против которой должен работать насос; чем больше голова, тем больше сопротивление.
По мере увеличения сопротивления расход уменьшается. Например, определенный насос может быть рассчитан на 50 галлонов в минуту на высоте 10 футов, но только 15 галлонов в минуту на высоте 30 футов.Один фут напора эквивалентен 0,43 фунта на квадратный дюйм (psi). При выборе насоса важно выбрать насос, рассчитанный на работу с горячей водой при температурах до максимально ожидаемых.
Во многих системах используются стандартные стальные трубы и резьбовые соединения. Они относительно недорогие и подходят для горячего водоснабжения. В некоторых новых системах используются пластиковые трубы. Полиэтилен (черный пластик) и трубы из ПВХ не выдержат длительного использования горячей воды при умеренном давлении. Однако два типа пластиковых труб — ХПВХ и полибутилен — предназначены для горячего водоснабжения.ХПВХ — это жесткая пластиковая труба, похожая на ПВХ. Если используется труба из ХПВХ, все фитинги, такие как соединители, переходники и колена, также должны быть изготовлены из ХПВХ. Полибутиленовая труба также требует специальных соединителей, но она гибкая и с ней значительно легче работать. Однако он еще не доступен в размерах более 1 дюйма.
Изоляция труб
Для повышения эффективности важно, чтобы распределительные трубы, идущие к нагрузке и от нее, были изолированы. Количество тепла, которое может быть потеряно из-за длины трубы, является значительным и зависит от ряда факторов.К ним относятся температура воды, проходящей через трубу, температуру и движение воздуха, окружающего трубу, тип материала трубы, а также состояние поверхности и толщину стенки трубы. Неизолированная распределительная труба горячей воды может терять от нескольких сотен до нескольких тысяч БТЕ в час, в зависимости от условий и длины.
Если трубы должны быть проложены над землей, будет достаточно покрытия из стекловолокна, защищенного от дождя несколькими слоями устойчивой к солнечному свету пластиковой пленки.Любая изоляция, особенно стекловолокно, пропитанная водой, теряет почти все свои изоляционные свойства. Изоляция труб из пенопласта в виде разъемных трубок также хорошо работает, если она защищена от солнечных лучей.
Гораздо труднее изолировать трубу, когда она проложена под землей. просто закапывать трубу в землю без изоляции — очень плохая практика, потому что влажная холодная почва является очень хорошим проводником тепла. Большинство утеплителей из пенопласта, например, из пенопласта, изготовлено из пенопласта с закрытыми порами, что означает, что он не пропитается водой и, следовательно, сохранит свои изоляционные свойства под землей.Если вам необходимо проложить трубу под землей, убедитесь, что земля остается как можно более сухой.
Напыляемая полиуретановая изоляция, обычно используемая на резервуарах, также может использоваться для изоляции подземных трубопроводов, поскольку она относится к типу с закрытыми ячейками. Чтобы использовать этот метод, вырывается траншея шириной от 4 до 6 дюймов и глубиной от 12 до 14 дюймов. Трубы поддерживаются на расстоянии 2 или 3 дюймов от дна, а в траншею распыляется от 4 до 5 дюймов изоляции, которая полностью окружает и покрывает трубы. После схватывания изоляции траншея засыпается грунтом.
Независимо от того, какой метод используется для изоляции трубы, важно не забыть изолировать обратную трубу, а также трубу, идущую к нагрузке. Несмотря на то, что большая часть тепла была удалена из возвратной воды, любая энергия, потерянная в трубе, должна быть восполнена. Для повышения температуры 1 фунта воды с 80 до 85 ° F требуется такое же количество тепла, как и для повышения температуры с 200 до 205 ° F.
Рисунок 4.Типовая схема мультизагрузочной системы.
Важной частью любой системы горячего водоснабжения является теплообменник или радиатор. Если его размер неверен или поток воздуха через него недостаточен, производительность системы может сильно пострадать.К счастью, теплообменники бывают разных размеров. Доступен широкий ассортимент коммерческих радиаторов, разработанных специально для систем горячего водоснабжения. Большинство из них могут работать при давлении воды от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм и имеют резьбовые фитинги для подключения к распределительной системе.
Очень подходящей альтернативой коммерческому радиатору является новый или подержанный автомобильный радиатор. Они доступны во многих различных размерах и могут быть куплены на большинстве складов и в пунктах снабжения запчастями.У многих дилеров есть новые радиаторы для старых автомобилей, которые они могут продать по сниженным ценам. Однако автомобильные радиаторы обычно не подходят для воды с давлением выше 15-20 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничение не должно быть проблемой, если насос и распределительные трубы имеют правильный размер. Однако автомобильные радиаторы потребуют некоторых модификаций, включая закрытие заливных и переливных отверстий и изменение перехода от резинового шлангового фитинга к распределительной трубе.
Характеристики теплопередачи любого радиатора зависят от ряда факторов.Наиболее важными являются скорость потока и температура водяных и воздушных потоков. Как правило, чем больше разница температур между водой и воздухом, тем быстрее передается тепло. Кроме того, чем больше воды и воздуха проходит через радиатор, тем больше передается тепла. Также важны такие факторы, как конструкция радиатора, количество и расположение ребер, а также материал, из которого изготовлен радиатор. Например, 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 их физический размер. Испытания показали, что автомобильные радиаторы могут передавать от 16 000 до 20 000 БТЕ в час на квадратный фут поверхности лица (от 140 ° F воды до 70 ° F воздуха). Например, радиатор размером 1 1 ⁄ 2 футов шириной и высотой 2 фута имеет площадь 3 квадратных фута. Таким образом, он может передавать от 48 000 до 60 000 БТЕ в час.
Управление системой горячего водоснабжения довольно простое.Обычно они состоят из термостата, подключенного к реле, которое управляет отдельным насосом для каждой нагрузки. Электродвигатель вентилятора, который продувает воздух через радиатор, также может быть подключен к тому же реле, поскольку он не должен работать при выключенном насосе. Такое расположение позволяет управлять каждой нагрузкой независимо. В некоторых системах насосу разрешается работать непрерывно, а вентилятор управляется термостатом.
Для большинства крупных систем требуется вытяжной вентилятор, как описано ранее, для обеспечения надлежащего сгорания.Вытяжной вентилятор обычно работает всякий раз, когда в топке возникает пожар. Когда нет огня, он не должен работать, и его можно отключить вручную. Однако этот механизм не работает, когда систему топят, а затем оставляют без присмотра на длительное время, например, на ночь. Когда поле израсходовано, вентилятор продолжит работу, втягивая холодный воздух через пожарные трубы и, таким образом, охлаждая воду. Важно помнить, что дымовые трубы являются теплообменниками, и что тепло будет течь от горячей воды к охлаждающим трубам, а также наоборот.Одним из решений является установка термостата в дымовой трубе, чтобы останавливать вентилятор, когда температура падает примерно до 200 ° F, то есть когда в воду больше не поступает тепло. Может потребоваться ручное управление, чтобы разжечь огонь, когда система остыла.
Древесина — отличное топливо. По сравнению с большинством других видов топлива оно недорогое, его довольно легко хранить, его можно использовать в различных формах и размерах, и оно широко распространено в Северной Каролине.По оценкам, в этом штате в качестве топлива доступно более 14 миллионов тонн древесины в год.
Древесина, хотя и является хорошим топливом, имеет недостатки. Он содержит меньше энергии на фунт, чем большинство других видов топлива. Количество полезной энергии в образце древесины может широко варьироваться в зависимости от содержания влаги и породы.
Растущее дерево обычно наполовину состоит из воды. Когда дерево спиливается, древесина начинает терять влагу в окружающий воздух. Древесина, которая была свежесрезана и содержит высокий процент влаги, часто называется древесиной зеленая .После того, как древесина высохла в течение определенного периода времени (обычно несколько месяцев или более, ее называют выдержанной или сухой древесиной. По мере того, как древесина теряет влагу, ее влажность постепенно приближается к содержанию влаги от 12 до 15 процентов. Это значение называется равновесное содержание влаги (EMC). Фактическое процентное содержание определяется долгосрочным усреднением температуры и относительной влажности воздуха, окружающего древесину. Хотя было бы желательно, но нецелесообразно удалять всю воду из дрова.
Влажность топливной древесины обычно выражается в процентах от общей сырой массы. Например, если определенный кусок дерева весит 7 фунтов 6 унций (118 унций), но после сушки кости весит всего 5 фунтов 4 унции (84 унции), исходное содержание влаги в древесине выражается следующим образом:
118-84 = 34 унции воды
34 ÷ 118 = 0,288 или 28,8 процента
Это означает, что вода составляла 28,8% от веса влажной древесины.Содержание влаги, выраженное в процентах от сырого веса, часто обозначается сокращенно m.c.w.b. (влажность, влажная основа).
Эффективное теплосодержание древесного топлива снижается за счет содержащейся в нем влаги двумя способами. Во-первых, чем больше воды в данном куске дерева, тем меньше в нем древесины. Во-вторых, часть топлива, содержащегося в древесине, используется для испарения воды при сжигании древесины. Приблизительно 1000 БТЕ тепловой энергии требуется для испарения каждого фунта воды в древесине.Кусок дерева содержит одинаковое количество энергии, независимо от того, является ли он зеленым или сухим. Однако зеленая древесина плохо горит, потому что часть энергии уходит на испарение лишней воды. В таблице 7 приведена чистая энергетическая ценность (теплотворная способность) древесины при различной влажности.
| Влагосодержание во влажном состоянии (в процентах) | Теплотворная способность (БТЕ на фунт) | Вес (фунтов на шнур) |
| 0 | 8,600 | 2,960 |
| 5 | 8,120 | 3,116 |
| 10 | 7,640 | 3 289 |
| 15 (правильно приправленный) | 7,160 | 3 482 |
| 20 | 6 680 | 3,700 |
| 25 | 6 200 | 3947 |
| 30 | 5,720 | 4 229 |
| 40 | 4,760 | 4 933 |
| 50 (зеленый) | 3,800 | 5 920 |
Обратите внимание, что правильно выдержанная древесина имеет на 88 процентов более высокую теплотворную способность (по весу), чем зеленая древесина.Также обратите внимание, что зеленая древесина весит почти вдвое больше, чем выдержанная древесина. Кусок зеленого дерева весом в 1 фунт весит всего 0,59 фунта после выдержки. Кусок дерева, сгоревший в «зеленом» состоянии, дает примерно половину тепла, чем при правильной выдержке. Вот почему очень важно правильно выдерживать дрова. Для древесины, оставленной в виде цельного бревна, диаметром 12 дюймов или меньше, может потребоваться целый год, чтобы приправить ее должным образом. В идеале древесину, которая будет использоваться зимой, следует заготавливать предыдущим летом и дать ей высохнуть.Таким образом, древесина сушится за счет летнего тепла, а не за счет части энергии, содержащейся в самой древесине. Конечно, древесина, которой разрешили сезон, высохнет намного быстрее, если ее расколоть и хранить под навесом.
Плотность
Опыт показал, что дуб лучше для обогрева древесины, чем сосна, потому что дуб намного плотнее. Кубический фут сушеного на воздухе дуба весит около 42 фунтов, тогда как кубический фут сушеного на воздухе сосны лоблолли весит около 32 фунтов. Таким образом, дуб примерно на 32 процента плотнее сосны, а дубовый шнур обычно содержит на треть больше энергии, чем сосновый шнур.Это важное соображение, поскольку дрова обычно покупаются и продаются за шнур, который является мерой объема, а не веса. Важно помнить, что почти все породы древесины содержат примерно одинаковое количество энергии. Вы получаете больше фунтов древесины — и, следовательно, больше тепловой энергии — в веревке из более плотной древесины.
Другие виды топлива
Очень широко распространено мнение, что некоторые мягкие породы древесины, такие как сосна, производят больше смолы или креозота, чем лиственные породы.Многочисленные тесты показали, что это не так. Фактически, недавние испытания не показали заметной разницы в выходе смолы между сосной и дубом. При правильном обжиге древесины не должно образовываться смолы.
Помимо более традиционных форм древесного топлива, таких как щепа и дрова, колотые или круглые, могут быть доступны древесные отходы. Это могут быть древесные отходы мебельных заводов или обрезки пиломатериалов со стройплощадок или сносов. Все эти породы дерева подходят для использования. Однако следует помнить одну очень важную вещь: ни в коем случае нельзя сжигать обработанную древесину.Древесина, обработанная креозотом из каменноугольной смолы, например железнодорожные шпалы или опоры, сильно горит и выделяет густой черный токсичный дым. Древесина, обработанная такими соединениями, как хромированный арсенат меди (CCA), обычно имеет зеленовато-желтый или коричневый цвет и при горении выделяет очень токсичный дым. Обработка или вдыхание золы пиломатериалов, обработанных CCA, может вызвать острое отравление. Даже относительно небольшое количество обработанной древесины, смешанной с необработанной древесиной, может вызвать серьезные проблемы. Будьте осторожны и знайте, какой вид топлива вы используете.
Сравнение стоимости топлива
Сравнение древесины и мазута № 2 показывает, что энергосодержание различных видов топлива, обычно называемое удельной энергией, может широко варьироваться. Например, мазут номер 2 содержит около 19 000 БТЕ на фунт, тогда как сухая древесина содержит около 8 600 БТЕ на фунт. В пересчете на фунт за фунт мазут имеет более чем в два раза больше энергии, чем древесина. Однако сравнение удельной энергии древесины и мазута говорит только об этом.
При цене 1 доллар за галлон фунт мазута стоит около 13 центов. При цене 40 долларов за шнур фунт древесины белого дуба стоит менее одного цента. Таблица 7 показывает, что фунт правильно выдержанной древесины содержит около 7 160 БТЕ.
Следующие расчеты сравнивают эти виды топлива на основе стоимости на миллион БТЕ:
Мазут: 0,13 доллара за фунт ÷ 9000 БТЕ / фунт x 1000000 = 6,84 доллара за миллион БТЕ
Древесина: 0,008 долл. США / фунт ÷ 7 160 БТЕ / фунт x 1000000 = 1,12 долл. США за миллион БТЕ
Эти расчеты показывают, что стоимость мазута более чем в шесть раз превышает стоимость древесины, необходимой для производства того же количества тепла.Таким образом, древесина имеет большое преимущество в стоимости по сравнению с большинством других видов топлива.
Возражения против использования древесины в качестве источника энергии обычно связаны с удобством. В очень холодную погоду большинство систем горячего водоснабжения, работающих на древесном топливе, необходимо топить хотя бы один раз за ночь. Конечно, есть недостатки в том, чтобы вставать в 2 часа ночи, чтобы запустить систему. С другой стороны, использование дерева определенно дает преимущество в стоимости.
При рассмотрении системы горячего водоснабжения, работающей на древесном топливе, не следует упускать из виду два других важных сравнения.Один из них — системные затраты, а другой — эффективность. Стоимость установки системы правильного размера зависит от индивидуальных потребностей. Например, большинство нефтегазовых систем рассчитаны на индивидуальные теплицы и устанавливаются в них, тогда как одна большая система горячего водоснабжения может вместить множество теплиц или несколько помещений для сушки табака вместе с другими зданиями и жилым помещением.
Второй аспект, который следует учитывать, — это эффективность системы. Эффективность, которая обычно выражается в процентах, является мерой того, насколько хорошо система преобразует и доставляет химическую энергию, хранящуюся в топливе, в полезную тепловую энергию.Процентное соотношение описывает долю потребляемой энергии, которая фактически преобразуется и используется в качестве полезного тепла. Важно понимать, что общая эффективность также зависит от того, насколько хорошо система отводит тепло. Другими словами, для системы недостаточно эффективно сжигать топливо, но тепло также должно доставляться с минимальными потерями к месту, где оно должно использоваться. В следующем примере показано, как рассчитывается общая эффективность:
Система водяного отопления на древесном топливе, как известно, сжигает 200 фунтов высушенной на воздухе древесины в час, за это время 2300 галлонов нагретой воды проходит через теплообменники теплицы с понижением температуры на 45 ° F.Температура воды в накопительном баке остается постоянной.
Энергетическая ценность высушенной на воздухе древесины составляет 7 160 БТЕ на фунт. Таким образом, энергия, выделяемая при сжигании 200 фунтов в час, составляет:
7160 БТЕ / фунт x 200 фунтов / час = 1432000 БТЕ / час
По определению 1 БТЕ — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F. Один галлон воды весит 8,3 фунта; следовательно, тепловая энергия, отдаваемая системой, составляет:
2300 галлонов / час x 8.3 фунта / галлон x 45 ° = 859 050 БТЕ / час
Эффективность системы — это отношение выходной энергии к вложенной энергии:
Общий КПД, E = выход энергии системы ÷ вход энергии в систему
E = 859 050 / 1,432 000
E = 0,60 или 60%
Эти расчеты предполагают, что температура воды в резервуаре для хранения остается постоянной и что падение температуры на 45 ° F включает потери в трубопроводах, по которым вода идет в теплицу и из нее.
Без некоторых довольно сложных тестов очень сложно определить точную эффективность нагревательного устройства. Однако таблица 8 показывает, что типичная эффективность обычных систем отопления сильно различается.
При исследовании общей стоимости отопления с использованием различных видов топлива очень важно сравнивать эффективность системы, особенно если разница в стоимости на миллион БТЕ между двумя альтернативными видами топлива очень мала. Эффективность системы в меньшей степени влияет на то, какой выбор лучше, поскольку разница в стоимости между видами топлива увеличивается.В настоящее время существует значительная разница в стоимости между древесным топливом и другими широко используемыми видами топлива, чтобы сделать древесные системы рентабельными даже при довольно низкой эффективности. Очевидно, что при правильном проектировании для обеспечения максимальной эффективности использование деревянных систем будет дешевле.
| Тип системы | КПД (в процентах) |
| Электрический резистивный нагреватель | 98 |
| Обогреватель сжиженного или природного газа | 75 |
| Масляная печь | 65 |
| Система горячего водоснабжения на древесном топливе | 60 |
Значения в Таблице 9 основаны на эффективности, показанной в Таблице 8, и на предположениях, что корд из выдержанной древесины весит 3492 фунта и содержит 7,160 БТЕ на фунт, мазут содержит 138000 БТЕ на галлон и что Сжиженный нефтяной газ содержит 86 000 БТЕ на галлон.Стоимость владения и эксплуатации различных систем не включена.
| Расходы на топливо | ||
| Дерево (на шнур) | Мазут (на галлон) | Сжиженный газ (на галлон) |
| $ 10 | 0 руб.06 | $ 0,043 |
| 20 | 0,12 | 0,086 |
| 30 | 0,18 | 0,129 |
| 40 | 0,24 | 0,172 |
| 50 | 0,30 | 0,215 |
| 60 | 0,36 | 0,258 |
| 70 | 0.42 | 0,301 |
| 80 | 0,48 | 0,344 |
| 100 | 0.60 | 0,430 |
| 140 | 0,84 | 0.602 |
| 180 | 1,08 | 0,774 |
| 200 | 1,20 | 0,860 |
| 250 | 1.50 | 1,075 |
| 300 | 1,80 | 1,290 |
| 400 | 2,40 | 1,720 |
| 500 | 3,00 | 2,150 |
Надеемся, что эта публикация помогла вам лучше понять, как работает правильно спроектированная система горячего водоснабжения, и определить, можете ли вы получить выгоду от ее установки.Если вы решите построить свою собственную систему, как это сделали многие, применение рекомендаций и процедур, приведенных в этой публикации, должно помочь вам построить высокоэффективную систему. Если вместо этого вы решите приобрести одно из имеющихся в продаже устройств, эта информация должна помочь вам выбрать лучшую систему для вашего приложения и эффективно управлять ею.
Для получения дополнительной информации о применении энергии на базе древесины см. Дополнительную публикацию AG-363, Руководство по энергии на базе древесины для сельского хозяйства и малых коммерческих предприятий .Кроме того, вам могут быть полезны следующие публикации:
Информационное руководство по энергии древесины. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1982 г.
Энергия древесины для малой энергетики в Северной Каролине. Роли, Северная Каролина: Отдел энергетики, Министерство торговли Северной Каролины, 1978 год.
Руководство для лиц, принимающих решения по древесному топливу для малых промышленных потребителей энергии. Голден, Колорадо: Исследовательский институт солнечной энергии, 1980.
Древесина как энергия, Обзор вопросов сельского хозяйства № 5.Вашингтон, округ Колумбия: Национальная сельскохозяйственная библиотека, Министерство сельского хозяйства США, 1984.
Водонагреватель на дровах — 1 000 000 БТЕ в час.
Водонагреватель на дровах — 2 000 000 БТЕ в час.
- Майк Бойет
- Филип Моррис Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия
- р.В. Уоткинс
- Профессор
Биологическая и сельскохозяйственная инженерия
Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах NC State Extension:
Дата публикации: янв.1, 1995
AG-398
N.C. Cooperative Extension запрещает дискриминацию и домогательства независимо от возраста, цвета кожи, инвалидности, семейного и семейного положения, гендерной идентичности, национального происхождения, политических убеждений, расы, религии, пола (включая беременность), сексуальной ориентации и статуса ветерана.
Домашний энергосберегающий прибор
Вернуться к без сожалений Индекс ремоделирования
- Труба горячей воды (к кранам)
- Тепловая ловушка
- Вход холодной воды
- Бак для горячей воды
- Теплообменник (заполненный котловой водой)
- Накопленная горячая вода из-под крана
- Насос
- Труба водяного отопления (к радиаторам дома)
- Котел для домашнего отопления
| Источник энергии | Газовый котел | Масляный котел |
|---|---|---|
| Рекомендуемая минимальная эффективность | .83 EF | .85 EF |
| Максимально возможный КПД | .90 EF | .88 EF |
| Ожидаемый срок службы | 30 лет | 30 лет |
| Приблизительная стоимость установки (помимо затрат на водяной котел) | 600–900 долл. США | 600–900 долл. США |
Если у вас есть бойлер или тепловой насос для отопления дома, вы можете использовать его для подачи горячей воды в так называемой комбинированной или косвенной системе.Эти системы более эффективны, чем отдельные системы, поскольку они исключают дополнительные потери в режиме ожидания другого резервуара или агрегата.
Котлы
Срок службы бойлера почти в три раза превышает срок службы стандартного водонагревателя. Резервуары для хранения горячей воды в этих системах также имеют тенденцию хорошо стоять; они обычно изготавливаются из прочных материалов (например, нержавеющей стали) и не подвергаются прямому сгоранию.
Все компоненты косвенной системы очень просты, поэтому обслуживание несложно.Основная механическая часть — это насос, который перекачивает воду между накопительным баком и теплообменником. Отдельной горелки для горячей воды нет, что снижает теплопотери в доме и повышает безопасность.
Особенности
Водонагреватель косвенного действия может быть добавлен к существующему бойлеру. Однако лучше всего установить ее одновременно с заменой системы отопления, поскольку новую систему можно покупать с учетом нагрева воды.
Меры предосторожности
Обратитесь к местным властям.В некоторых областях требуется теплообменник с двойными стенками между водопроводной водой и котловой водой, чтобы обеспечить безопасную водопроводную воду.
Если вы строите систему из компонентов, убедитесь, что вы работаете с подрядчиком, имеющим опыт проектирования. Очень легко получить слишком горячую воду, если система не соответствует размеру.
Убедитесь, что все компоненты косвенной системы хорошо изолированы, включая резервуар для хранения, теплообменник (если он находится вне резервуара для хранения) и все трубы, по которым вода подается к котлу и резервуару и из них.Если вы заменяете котел в процессе установки, см. Главу 8: Отопление.
Калибровка
Для определения размера комбинированной системы вам необходимо будет работать с вашим подрядчиком и представителем производителя. Обычно для водопроводной воды можно использовать резервуар меньшего размера, потому что котел для отопления помещений нагревает воду очень быстро и требует меньших запасов.
Тепловые насосы и рекуператоры тепла
Другой тип комбинированной системы отопления и нагрева воды — это кондиционеры и тепловые насосы.Реклаймер или пароохладитель может перемещать отработанное тепло от кондиционера, воздушного теплового насоса или грунтового теплового насоса в резервуар для воды.
Рекламерылучше всего работают в домах, в которых много используется кондиционер (или охлаждающая функция теплового насоса), поэтому выделяется достаточно тепла, чтобы оправдать установку рекуператора. Но тепловые насосы также могут обеспечить нагрев воды зимой, когда потребности в отоплении дома не так велики.
В среднем экономия составляет около 25% по сравнению с водонагревателями с электрическим сопротивлением, но в некоторых случаях она может достигать 60%.Однако тепловые насосы с рекуператорами тепла не имеют рейтинга Energy Factors, поэтому их сложно сравнивать с другими типами водонагревателей.
Вентиляционные системы рекуперации тепла
Вентиляционные системы рекуперации тепла основаны на технологии тепловых насосов. Они полезны в домах с центральной механической вентиляцией (см. Главу 6: Вентиляция и контроль влажности). Теплый влажный воздух поступает из кухни, ванной комнаты или прачечной. Тепловой насос отбирает тепло и влагу из этого воздушного потока и передает тепло горячей воде для бытового потребления.Эта система обеспечивает механическую вентиляцию, а также горячую воду. Энергопотребление обычного электрического водонагревателя можно сократить на 40%, если дополнить его системой рекуперации тепла вентиляции.
Системы рекуперации тепла сточных вод
Система рекуперации тепла сточных вод утилизирует часть тепла от горячей воды, которая стекает в канализацию. В некоторых системах горячие сточные воды хранятся в накопительном баке, где тепловой насос может отводить тепло. Затем тепло повторно вводится в поток горячей воды для бытового потребления.Хотя это позволяет сэкономить много энергии для нагрева воды, стоимость этих систем в целом была непомерно высокой.
Новое поколение систем рекуперации тепла сточных вод избавляется от теплового насоса. Вместо этого входящая холодная вода проходит по змеевику трубы вокруг канализации. По мере стекания теплой воды она передает свое тепло через стенки трубы воде, идущей к водонагревателю. Это сокращает объем работы водонагревателя, экономя до 40% энергии водонагревателя.
Отопление дома водонагревателем
В то время как большинство комбинированных систем начинаются с домашнего бойлера или теплового насоса, другие используют водонагреватель для производства тепла как для водопроводной воды, так и для дома. Это вариант, только если ваш дом очень хорошо герметичен и хорошо изолирован, или если вы живете в мягком климате. Горячая вода используется для нагрева фанкойлов системы отопления вашего дома, а затем тепло распределяется по каналам, как в стандартной печи.
Этот тип системы требует наличия высокоэффективного водонагревателя и фанкойла. Он может работать, если вам требуется менее 75 000 БТЕ / ч теплопроизводительности вашего дома. (Чтобы узнать это, попросите вашего подрядчика по отоплению произвести расчет тепловой нагрузки.) См. Главу 8: Отопление для получения дополнительной информации.
Выдержка с разрешения компании Home Energy по ремонту без сожаления (1997)
Солнечные теплообменники для горячей воды в баке
Практически каждая установка солнечного отопления, которую я завершил за последние годы, включала в себя бак для горячей воды для бытового потребления (SDHW), нагреваемый солнечными батареями.Самые маленькие системы иногда не включают в себя никакой другой солнечной тепловой нагрузки. В то время как более крупные солнечные комбинированные системы могут включать в себя теплые полы с подогревом, плинтусы с горячей водой, бассейны и другие виды обогрева, бак SDHW практически всегда включен.
На рис. 38-0 показана принципиальная схема трубопроводов новой стандартной солнечной гидронной системы отопления, типичной для большинства систем для всего дома, установленных для наших клиентов. Рекомендуемое размещение резервуара горячей воды бытового потребления показано синим цветом. Вы заметите, что это косвенный резервуар с внутренним змеевиком теплообменника.
Я стараюсь избегать внешних солнечных теплообменников в открытых водных системах (например, в этом примере с питьевой водой), потому что в моем регионе на севере Нью-Мексико жесткая вода — это реальность. Я потерял счет, сколько раз разбирал старый солнечный водонагреватель и обнаруживал, что сторона с питьевой водой исходного внешнего теплообменника полностью забита минералами. По той же причине вышел из строя циркуляционный насос. Теплообменник выглядит так, как будто кто-то залил его бетоном, и в некоторых случаях это происходит примерно через несколько лет после установки.
Эти потенциально опасные внешние теплообменники были (и до сих пор продаются) как экономичный способ преобразования обычного резервуара для горячей воды в воду в резервуар для солнечной энергии. Но когда это оборудование забивается и преждевременно выходит из строя, где на этом экономия?
В ситуациях, когда качество воды в долгосрочной перспективе может быть сомнительным, решение, которое я считаю надежным и эффективным, — это внутрибаковый теплообменник. Этот тип теплообменника продолжает производить солнечную горячую воду год за годом, даже когда внутренние поверхности покрываются минералами.И нет необходимости в циркуляционном насосе со стороны воды, поскольку теплообменник погружен в питьевую воду внутри резервуара. Моя цель, как проектировщика солнечной гидроники, всегда заключалась в том, чтобы солнечное оборудование прослужило столько же, сколько и обычное оборудование, или дольше. Установленный в баке теплообменник оправдал эти ожидания, как правило, с очень низкими затратами на техническое обслуживание в течение длительного срока службы.
Я не возражаю против использования внешних теплообменников в закрытых системах, где жидкость остается чистой, потому что она герметизирована и рециркулирует на протяжении всей своей нормальной работы.Фактически, вы можете увидеть внешний теплообменник на рис. 38-0, отделяющий солнечный гликоль от внутренней котловой жидкости (воды), где оба водопроводных контура являются замкнутыми системами.
Одностенная или двустеннаяМногие производители внутрибаковых теплообменников предлагают на выбор конструкцию змеевика с одной или двумя стенками. Одностенные теплообменники стали более популярными в последние годы, поскольку нетоксичный жидкий теплоноситель стал обычным стандартом в солнечных гидронных системах.Одностенные конструкции обычно дешевле и имеют более высокие тепловые характеристики. Эти теплообменники обычно допускаются, если они отвечают этим трем требованиям:
- Средой теплопередачи является питьевая вода или она содержит только вещества, признанные безопасными Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (например, пропиленгликоль).
- Давление теплоносителя поддерживается ниже нормального минимального рабочего давления в системе питьевой воды.
- Оборудование имеет постоянную маркировку, указывающую, что в теплоносителе должны использоваться только добавки, признанные FDA безопасными.
Утечка в одностенном теплообменнике приведет к смешиванию воды с более высоким давлением с жидкостью с более низким давлением, что обычно приводит к выпуску клапана сброса давления в гидросистеме и разбавлению текучей среды с водой. Когда токсичность жидкости ставится под сомнение или если администрация запрещает использование одностенных жидкостей по какой-либо другой причине, теплообменник с двойными стенками обычно проходит проверку.Лучше всего подтвердить эту деталь в соответствующем органе перед заказом цистерны.
Водонагреватели с двустенными теплообменниками соответствуют Единым правилам водоснабжения для установки во всех системах питьевого водоснабжения. Конструкция с двойными стенками обеспечивает защиту в случае проникновения через поверхность питьевого или водяного теплообменника. Жидкость будет перемещаться по интегрированному каналу утечки между стенками теплообменника, покидая теплообменник через дренажное отверстие, расположенное в фитингах на внешней поверхности резервуара.Таким образом, любая утечка станет видимой в механическом помещении на водопроводных соединениях резервуара.
Змеевик с оребрениемКогда большинство людей думают о теплообменнике, они обычно думают о трубах с ребрами. Ребристые змеевики хорошо известны, поскольку они уже много десятилетий используются внутри резервуаров с боковыми рукавами котлов (также известные как косвенные водонагреватели бойлеров). К трубке малого диаметра добавляются ребра для увеличения ее внешней поверхности. Теплопередача погруженной трубки обеспечивается только естественной конвекцией воды, окружающей змеевик.Добавление ребер позволяет большему количеству жидкости контактировать с трубкой, увеличивая конвекцию в любой момент времени. Ребристые трубы свернуты в спираль и сложены в компактную форму, которая проходит через небольшое отверстие для доступа.
На рис. 38-1 показаны два примера резервуаров с ребристыми трубами, которые в прошлом успешно использовались в солнечных установках. Примеры Amtrol слева — это резервуары с боковыми рукавами для бойлеров, которые сделали простой переход в мир SDHW. Пример Вона справа позволяет немного легче снимать катушки через боковую часть резервуара, а не через верх и низ.
При контакте с жесткой водой на пластинах и между ними будут накапливаться минеральные отложения. Хотя ребра могут быть полностью покрыты минералами, теплопередача значительно замедлится, но система по-прежнему будет производить горячую воду, поскольку ребристые трубки нагревают минеральное покрытие за счет теплопроводности, которая, в свою очередь, нагревает воду, окружающую его.
Во многих случаях, обнаруженных в полевых условиях, техническое обслуживание не выполнялось в течение десяти или более лет из-за значительного накопления минералов. Однако можно снять змеевики и окунуть их в чистящий раствор для удаления минеральных отложений.Эта процедура может быть менее частой и менее затратной, чем ремонт или замена забитых трубок и вышедшего из строя насоса от внешнего теплообменника SDHW.
Гладкотрубные змеевикиДругой способ увеличить площадь поверхности погруженной катушки — использовать гладкую трубу большего диаметра без ребер. Пример показан на рисунке 38-2. В последние годы на рынке появляется все больше таких резервуаров, включая различные высококачественные версии из нержавеющей стали.Например, HTP, Caleffi, Viessmann, Stiebel Eltron и Heat-Flo предлагают резервуары с гладкой спиралью. Эти резервуары имеют большие перспективы как с точки зрения долговечности, так и с точки зрения тепловых характеристик.
По мере того, как трубки большего диаметра нагреваются и охлаждаются в повседневной работе, металлическая поверхность расширяется и сжимается. Гладкая поверхность имеет тенденцию отламываться от минеральных отложений, которые фактически могут выпасть из трубки. Таким образом, гладкая трубка с большей вероятностью будет «самоочищаться», чем ребристая трубка во время термоциклирования.Однако даже при покрытии минералами большие гладкие поверхности будут продолжать обеспечивать тепло окружающей воде.