Система отопления естественная: Системы отопления с естественной циркуляцией

Системы отопления с естественной циркуляцией

Системы водяного отопления частного дома может быть реализовано с естественной или принудительной циркуляцией. От выбранного режима движения теплоносителя по трубам и радиаторам в значительной мере зависят характеристики и особенности эксплуатации системы. Традиционным вариантом, который используется уже в течение многих десятилетий, является система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.

Такие системы применяются еще с тех пор, когда единственным доступным вариантом котельного оборудования для частного дома был простой твердотопливный котел. Достаточно широко самотечные системы распространены и сегодня.

В каталоге ТМ Ogint представлены эффективные радиаторы, комплектующие и дополнительные устройства для создания систем с естественной циркуляцией. Предлагаемая продукция позволит обеспечить максимально эффективную и надежную работу отопления.

Состав системы

Отопительная система с естественной циркуляцией (или система гравитационного типа) состоит из следующих основных компонентов:

• котел. Возможно применение любых типов котлов за исключением электрических;
• трубопровод;
• радиаторы. В качестве отопительных приборов могут использоваться все виды радиаторов Ogint, которые обеспечат максимальную теплоотдачу и эффективную работу системы;
• расширительный бак открытого типа.

Принцип действия

Принцип работы основан на разнице термодинамических характеристик нагретого и остывшего теплоносителя. Движение теплоносителя обеспечивается за счет его нагрева котлом.

При нагреве теплоноситель расширяется. Таким образом, горячая вода на выходе из котла имеет низкую плотность, а значит и меньший вес. При прохождении через систему радиаторов вода отдает свое тепло и охлаждается. Плотность холодной воды выше, а значит и выше ее вес. В результате создается разница давления в подающей и обратной магистралях, достаточная для циркуляции теплоносителя.

Более тяжелая вода из обратки вытесняет нагретую котлом воду. В свою очередь, горячий теплоноситель, обладающий меньшей плотностью, легко поднимается вверх по центральному стояку. Подающий трубопровод располагается в верхней части помещения. Вода распределяется по радиаторам, остывает и направляется в обратную магистраль. Так обеспечивается цикл движения теплоносителя.

Очень важно соблюсти уклон при монтаже трубопроводов. Это необходимо для нормальной гравитационной циркуляции теплоносителя. Наклон труб должен иметь величину не менее 0,005 м на погонный метр. Наклон подающего трубопровода должен иметь направления от котла, а обратного трубопровода — к котлу.

Чтобы теплоноситель эффективно циркулировал в системе, его расширение должно быть довольно значительным. Поэтому обязательным является использование расширительного бака достаточно большого объема, в который поднимаются излишки разогретого теплоносителя.

Бак размещается, как правило, на неотапливаемом чердаке и не закрывается крышкой. В связи с этим самотечную систему также называют открытой. Размещение бака вверху дает создает дополнительное давление, что улучшает движение теплоносителя.

Для монтажа трубопроводов могут использоваться различные схемы разводки. В том числе может применяться однотрубная система «ленинградка» и традиционная двухтрубная система. Отопление работает лучше при использовании двухтрубной схемы. Что касается выбора батарей, то оптимальным решением будут чугунные радиаторы Ogint за счет небольшого гидравлического сопротивления. Также можно использовать биметаллические радиаторы Ogint.

Преимущества и недостатки систем с естественной циркуляцией

По сравнению с закрытой системой с принудительной циркуляцией, самотечная система является более простой и надежной. Для нее характерны следующие преимущества:

• простота в эксплуатации, обслуживании и ремонте;
• бесшумная работа;
• повышенная надежность. В системе отсутствует циркуляционный насос, который может изнашиваться и выходить из строя;
• движение теплоносителя за счет разницы температур обеспечивает способность к саморегуляции системы, что дает равномерный прогрев помещений;
• энергонезависимость. В отличие от закрытых систем, а также от таких альтернативных решений, как теплые полы или электрические конвекторы, самотечная система может работать без электроснабжения.

Однако имеют такие системы и ряд серьезных недостатков. Даже небольшая ошибка в расчете может привести к тому, что теплоноситель не будет нормально циркулировать. Также необходимость соблюдения уклона обуславливает достаточно сложный монтаж. Для циркуляции теплоносителя необходимо использовать трубы большого диаметра, что приводит к повышению затрат.

Вода в расширительном баке испаряется, поэтому необходимо регулярно контролировать ее уровень. Также за счет открытого бака теплоноситель поглощает атмосферный воздух. Это может привести к завоздушиванию системы. Решить эту проблему позволяют комплектующие ТМ Ogint (краны Маевского для сброса воздуха и другие воздухоотводчики). Кроме того, открытый бак не дает возможности применять в качестве теплоносителя антифриз.

Характерной проблемой самотечных систем является то, что даже кратковременные перерывы в работе котла могут приводить к замерзанию воды в расширительном бачке и трубопроводах, что становится причиной аварии. Для предотвращения таких ситуаций может использоваться термоаккумулятор.

Система с естественной циркуляцией может использоваться только при ограниченной длине трубопроводов. Она подходит для обогрева только небольшого одноэтажного здания. Если необходимо обогреть двухэтажный дом с большим количеством помещений, то самотечная система с этой задачей не справится.

VALTEC | Мифы «гравитационки»

Несмотря на то что отопительная техника с каждым годом совершенствуется и дополняется новыми прогрессивными техническими решениями и высокоэффективным оборудованием, системы водяного отопления с естественной циркуляции теплоносителя продолжают занимать весьма существенную долю в теплоснабжении. Они широко и успешно применяются как в индивидуальном жилищном и коттеджном строительстве, так и при сооружении объектов в районах, где электроснабжение либо отсутствует, либо осуществляется с перебоями.

Гравитационная система водяного отопления, принцип действия которой показан на рис. 1,  была изобретена еще в 1777 г. французским физиком Боннеманом (Bonneman) для обогрева инкубатора.

Рис. 1.  Принцип действия гравитационной системы отопления.

Начиная с 1818 г., системы отопления Боннемана стали широко применяться в Европе, правда, в основном для теплиц и оранжерей. Основы методики теплового и гидравлического расчета систем с естественной циркуляцией были разработаны англичанином Гудом (Hood) в 1841 г. Именно он теоретически доказал пропорциональность скоростей циркуляции теплоносителя квадратным корням из разницы высот центра нагрева и центра охлаждения, то есть перепада высот междукотлом и радиатором. Естественная циркуляция воды в системах отопления была достаточно хорошо изучена и имела мощную теоретическую поддержку. Однако споявлением насосных отопительных систем интерес ученых к «гравитационке» постепенно угасал. Теорию естественной циркуляции бегло и поверхностно освещаютв институтских курсах. При устройстве таких систем монтажники в основном пользуются советами «бывалых» да теми скупыми требованиями, которые изложены внормативных документах. Но нормативные документы лишь диктуют требования, но не дают объяснения причин появления того или иного «постулата». В связи с этим в кругу специалистов циркулирует достаточно много мифов, которые и хотелось бы немного развеять.

Рис. 2. Пример двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией

Для этого используем пример классической двухтрубной гравитационной системы отопления (рис. 2), со следующими исходными данными: первоначальный объем теплоносителя в системе – 100 л; высота от центра котла до поверхности нагретого теплоносителя в баке Н = 7 м; расстояние от поверхности нагретого теплоносителя в баке до центра радиатора второго яруса h₁ = 3 м, расстояние до центра радиатора первого яруса h₂ = 6 м.

Температура на выходе из котла – 90 °С, на входе в котел – 70 °C. Действующее циркуляционное давление для радиатора второго яруса можно определить поформуле:

Δp₂ = (ρ_{2–ρ1) · g · (H – h1) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 3) = 470,4 Па.}

Для радиатора первого яруса оно составит:

Δp₁ = (ρ₂ –_{ρ1) · g · (H – h1) = (977 – 965) · 9,8 · (7 – 6) =117,6 Па.}

При более точных расчетах учитывается также остывание воды в трубопроводах.

Миф 1. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном по направлению движения теплоносителя. Не спорим, так было бы не плохо, но на практике это требование не всегда удается выполнить. Где-то балка покрытия мешает, где-то потолки устроены в разных уровнях и т.п. Что же будет, если выполнить подающий трубопровод с контруклоном (рис. 3)?

Рис. 3. Пример выполнения верхнего розлива с контруклоном

Если грамотно подойти к решению этого вопроса, то ничего страшного не произойдет. Циркуляционное давление если и снизится, то на ничтожно малую величину (несколько паскалей), за счет паразитного влияния остывающего в верхнем розливе теплоносителя. Воздух из системы придется удалять с помощью проточного воздухосборника и воздухоотводчика. Пример этого устройства показан на рис. 4. Дренажный кран служит для выпуска воздуха в момент заполнения системы теплоносителем. В «крейсерском» режиме этот кран закрыт. Такая система останется полностью работоспособной.

Рис. 4. Пример устройства для выпуска воздуха из верхнего розлива

Миф 2. В системах с естественной циркуляцией охлажденный теплоноситель вверх двигаться не может. Это вовсе не так. Для циркуляционной системы понятие «верха» и «низа» очень условны. Если обратный трубопровод на каком-то участке поднимается, то где-то он на эту же высоту и опускается. То есть гравитационные силы уравновешиваются.Все дело лишь в преодолении дополнительных местных сопротивлений на поворотах и линейных участках трубопровода. Все это, а также возможное остываниетеплоносителя на участках подъема должно учитываться в расчетах. Если система грамотно рассчитана, то схема, представленная на рис. 5, вполне имеет право на существование. Мало того, в начале прошлого века такие схемы достаточно широко применялись, несмотря на свою слабую гидравлическую устойчивость.

Рис. 5. Схема с верхним расположением обратного трубопровода

Рис. 6. Схема с нижним расположением подающей линии

g · [H  · (ρ₂ –_{ρ1)  – h1 · (ρ2–ρ1)  – h2 · (ρ2–ρ3)] = 9,9 · [ 7· (977 – 965) – 3 · (973 – 965) – 6 · (977 – 973)] = 352,8 Па.}

Здесь: ρ₁ = 965 кг/м³ – плотность воды при 90 °С; ρ₂ = 977 кг/м³ – плотность воды при 70 °С; ρ₃ = 973 кг/м³ – плотность воды при 80 °С.

Циркуляционного давления вполне достаточно для работоспособности такой системы.

Рис. 7. Однотрубная гравитационная система с расположением радиаторов ниже котла

Миф 5. Гравитационную систему отопления, рассчитанную на водяной теплоноситель, можно безболезненно перевести на незамерзающий теплоноситель. Без расчета такая замена может привести к полному отказу системы отопления. Дело в том, что этилен- и полипропиленгликолевые растворы обладают значительно большей вязкостью, чем вода. Кроме того, удельная теплоемкость этих смесей несколько ниже, чем у воды, что требует, при прочих равных условиях, ускоренной циркуляции теплоносителя. Эти два фактора вместе взятые существенно увеличивают расчетное гидравлическое сопротивление системы, заполненной теплоносителями с низкой температурой замерзания.

Миф 6. В открытый расширительный бак необходимо постоянно доливать теплоноситель, т.к. он интенсивно испаряется. Да, это действительно большое неудобство, но его можно легко устранить. Для этого используется воздушная трубка и гидравлический затвор, устанавливаемый, как правило, ближе к нижней точке системы, рядом с котлом (рис. 8). Такая трубка служит воздушным демпфером между гидравлическим затвором и уровнем теплоносителя в баке, поэтому, чем больше ее диаметр, тем лучше. Тем меньше будет уровень колебаний уровня в бачке гидрозатвора. Некоторые умельцы умудряются закачивать в воздушную трубку азот или инертные газы, тем самым предохраняя систему от проникновения кислорода.

Миф 7. Насос, установленный на байпасе главного стояка, не создаст эффекта циркуляции, т.к. установка запорной арматуры на главном стояке междукотлом и расширительным баком запрещена. Можно поставить насос на байпасе обратной линии, а между врезками насоса установить шаровой кран. Такое решение не очень удобно, т.к. каждый раз перед включением насоса надо не забыть перекрыть кран, а после выключения насоса – открыть. Установка обычного пружинного обратного клапана невозможна из-за его значительного гидравлического сопротивления. Домашние мастера пытаются препарировать обратные клапаны, снимая с них пружинки совсем или устанавливая их «наоборот» (превращая клапан в нормально открытый). Такие переделанные клапаны создадут в системе неповторимые звуковые эффекты из-за постоянного «хлюпанья» с периодом, пропорциональным скорости теплоносителя.Есть гораздо более эффективное решение: на главном стояке между врезками байпаса устанавливается поплавковый обратный клапан для гравитационных систем VT.202 (рис. 9), который скоро появится в ассортименте VALTEC. Поплавок клапана в режиме естественной циркуляции открыт и не мешает движению теплоносителя. При включении насоса на байпасе клапан перекрывает главный стояк, направляя весь поток через байпас с насосом.

Рис. 9. Установка поплавкового нормально отрытого обратного клапана

Водяные системы отопления с естественной циркуляцией окутаны еще многими мифами, которые предлагаем вам развеять самостоятельно:

• расширительный бак можно врезать только над главным стояком;
• в таких системах нельзя ставить мембранный расширительныйбак;
• регулировать тепловой поток от радиаторов в гравитационных системах нельзя;
• естественная циркуляция не работает в межсезонье;
• байпасы перед радиаторами в таких системах недопустимы;
• водяные теплые полы в гравитационных системах работать не будут.

Автор: В.И. Поляков

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Схему выполняют четырьмя различными способами.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

• Простой монтаж и обслуживание.
• Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
• Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм., на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм., в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

• Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
• Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

• При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
• Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
• При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
2. Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

1. Подача и обратка проходят по разным трубам.
2. Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
3. Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

1. Равномерное распределение тепла.
2. Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
3. Проще выполнить регулировку системы.
4. Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
5. Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

1. Минимальный угол уклонов.
2. Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.
3. Особенности подачи и вид теплоносителя.

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре.

Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

• Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
• Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
• Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
• Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

• Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
• СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
• Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Если расчеты диаметра были выполнены верно, и соблюдены уклоны трубопроводов при проектировании и выполнении монтажных работ системы отопления с самотечной циркуляцией, проблемы в работе встречаются крайне редко и в основном происходят по причине неправильной эксплуатации.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:

• Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.
• Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного оборудования.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

1. Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
2. Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя.

Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

• Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
• Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
• Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
• Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
• Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.

Система отопления с естественной циркуляцией: принцип работы

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (гравитационная система отопления

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя (гравитационная система отопления) была изобретена и запатентована в 1832 г. русским инженером-металлургом, членом-корреспондентом Российской академии наук П. Г. Соболевским.

Принципиальная схема гравитационной системы отопления состоит из теплогенератора (отопительного котла), подающего и обратного магистральных трубопроводов, расширительного бака, и отопительных приборов (радиаторов).

Нагретый в теплогенераторе теплоноситель поступает по подающему и горизонтальным трубопроводам в нагревательные приборы (радиаторы), где происходит отдача им части своего тепла, в свою очередь элементы радиатора передают тепло в помещение. Затем по обратке (обратному трубопроводу) теплоноситель возвращается в теплогенератор, где снова подогревается до требуемой температуры, и далее цикл повторяется.

Естественная циркуляция теплоносителя (воды) по замкнутой системе трубопроводов обусловлена изменением веса и плотности жидкости, при повышении и понижении температуры. При нагреве теплоносителя в теплогенераторе снижается его масса и плотность в подающем трубопроводе. В тоже время в обратном трубопроводе находится уже отдавший свое тепло более холодный теплоноситель, имеющий большую массу и плотность. В системе возникает давление под действием сил гравитации – горячий теплоноситель поднимается вверх по подающей магистрали и растекается по горизонтальным трубопроводам самотеком, замещая холодный теплоноситель, который также самотеком поступает обратно в теплогенератор (котел). Расширительный бак принимает в себя теплоноситель, объём которого увеличивается с повышением температуры, создаёт и поддерживает постоянное давление.

Гравитационное давление вызывает движение теплоносителя, однако оно также расходуется на преодоление сопротивлений в трубах. Сопротивления вызываются в основном трением теплоносителя о стенки труб, а всевозможные разветвления, угловые повороты, присутствующие в системе являются дополнительными источниками сопротивлений. При проектировании отопления одной из главных задач является свести к минимуму сопротивления в трубопроводе. Для снижения сопротивления применяются трубы с большим сечением, также немалое значение имеет материал из которого изготовлены трубы.

Важным условием, обеспечивающим естественную циркуляцию теплоносителя, является наличие уклона в горизонтальных магистралях трубопроводов в сторону движения воды – уклон от подающего стояка к радиаторам, и уклон обратной магистрали от радиаторов к отопительному котлу. Если уклон будет выполнен в другую сторону, от система работать не будет.

Уклон трубопровода должен составлять как минимум 0,005 м на 1 метр погонный трубы.

Помимо обеспечения циркуляции теплоносителя уклон в трубах позволяет эффективно бороться с «завоздушиванием» системы. Пузырьки воздуха, образующиеся в процессе нагрева теплоносителя в системе, устремляется вверх по трубам и поступают в расширительный бак, а затем, соответственно, удаляются в атмосферу.

Проектируя систему отопления, необходимое гравитационное давление (циркуляционный напор) следует обязательно просчитывать по специальной формуле. Оно зависит от разности высот расположения котла и самого нижнего радиатора – чем больше эта разница (h), тем больше давление. Увеличению циркуляционного напора способствует также увеличение угла наклона подающей магистрали трубопровода, направленной в сторону радиаторов, и уклон обратной магистрали, направленной к теплогенератору (котлу).

Такая схема позволяет теплоносителю легче преодолеть местные сопротивления в трубах. Возникающий циркуляционный напор также напрямую зависит от высоты установки радиаторов. Выполняя проектирование и последующий монтаж системы отопления с естественной циркуляцией, котёл размещают в самой нижней точке так, чтобы все теплообменники (радиаторы) находились выше него.

Трубопроводы систем отопления по виду монтажа подразделяются на одно- и двухтрубные. (Не следует путать понятия «двухпоточная», «однотрубная», «двухтрубная»: первое характеризует направление потоков теплоносителя, «цикличность» их в системе, а два последних – только способы соединения трубопроводов с отопительными приборами при соблюдении цикличности).

Естественная циркуляция в системе отопления дома

В большинстве отопительных систем движение теплоносителя по трубам под определенным напором обеспечивается за счет работы циркуляционных насосов. Но наличие такого насоса не является обязательным: даже без него можно обеспечить перемещение теплоносителя от котла к отопительным приборам (конвекторам или радиаторам).

Системы, которые функционируют без использования насосов, называют самотёчными или гравитационными. У них есть свои особенности, кроме того, для таких систем характерен уникальный набор преимуществ и недостатков. Их мы и проанализируем в нашей статье.

Принцип работы систем с естественной циркуляцией

Функционирует система с естественной циркуляцией теплоносителя довольно просто. В основу ее работы положен физический принцип расширения жидкости при нагревании.

Алгоритм работы отопительной системы:

• Котел отопительной системы выполняет нагрев определенного количества воды. Теплоноситель увеличивается в объеме, и за счет меньшей плотности вытесняется вверх более холодной водой.
• В процессе циркуляции теплоноситель с высокой температурой постепенно двигается по трубам, постепенно отдавая энергию помещениям посредством радиаторов либо конвекторов.
• После того как теплоноситель достигает наиболее высоко расположенной точки отопительной системы, он уже достаточно остывает. После этого остывшая вода продолжает циркуляцию, в итоге возвращаясь к котлу.

Регуляция работы отопительной системы

Ключевой особенностью самотечных систем специалисты считают их саморегуляцию. Проще говоря, чем ниже опускается температура в доме, тем интенсивнее циркулирует теплоноситель, и тем больше тепла передается от котла к радиаторам отопления.

Работает система таким образом:

• За движение теплоносителя отвечает так называемый циркуляционный напор. Он обеспечивается вытеснением более плотной холодной жидкостью менее плотной горячей воды в участки трубопровода, расположенные выше.
• Чем больше разница в температурах (а значит, и плотностях) жидкостей, тем интенсивнее будет вытеснение, и тем выше будет циркуляционный напор. Таким образом, при быстром остывании воды в радиаторах циркуляция будет ускоряться – а это значит, что температура в помещениях довольно быстро поднимется, ив вода будет остывать уже не так быстро.
• Кроме того, играет роль и разница в высоте расположения радиаторов относительно котла. Чем больше этот вертикальный зазор (перепад высоты между выходом из последнего радиатора и входом в котел), тем интенсивнее будет циркулировать теплоноситель.

Чтоб влияет на скорость циркуляции?

Интенсивность, с которой теплоноситель будет циркулировать в самотёчной отопительной системе, зависит не только от циркуляционного напора. На скорость движения горячей воды также влияют:

• Диаметр элементов трубной разводки. Чем меньше диаметр труб, тем больше будет гидравлическое сопротивление, а значит, тем ниже будет интенсивность движения теплоносителя. Чтобы избежать потерь тепла, для формирования отопительных контуров используют трубы достаточно большого диаметра. Если же необходимо встроить в систему коллекторный узел – используют Valtec VT,VAR30.G 1 1/4″  или аналогичное изделие с диаметром выходов в дюйм с четвертью.
• Материал, из которого изготовлены трубы. Здесь все очевидно: со временем на стальных трубах внутри формируются отложения, которые повышают гидравлическое сопротивление. Полипропиленовые трубы для отопительных систем лишены этого недостатка.
• Конфигурация системы. Чем больше в контурах отводов и поворотов, чем больше запорной арматуры и обособленных веток – тем сложнее теплоносителю перемещаться по ней. В идеале монтируется кольцевая разводка (одно- или двухтрубная) с общей длиной контуров не более 30м.

Плюсы и минусы самотечных систем отопления

Плюсы

Системы отопления, работающие по принципу естественной циркуляции, пользуются определенной популярностью. Эта популярность объясняется их преимуществами:

• Энергонезависимость. Отопительная система эффективно работает даже при отключении электричества, поскольку циркуляционный насос для ее функционирования не обязателен. Так что если у вас твердотопливный или газовый котел, то вы получаете практически полную автономность.
• Простота в обустройстве. Если правильно рассчитать основные параметры системы, то смонтировать ее будет относительно несложно.
• Отсутствие шума и вибрации. Работающий насос может создавать определенный дискомфорт, но здесь этот недостаток отсутствует.
• Саморегуляция, о которой мы говорили выше.

Минусы

К сожалению, самотечную систему нельзя назвать универсальной ввиду ее недостатков:

• Суммарная длина отопительных контуров ограничена, потому монтировать такую систему можно только в небольших домах.
• При монтаже нужно строго соблюдать уклон труб, облегчая циркуляцию теплоносителя.
• В системе должен обязательно присутствовать расширительный бак достаточного объема.
• КПД отопительной системы относительно невысок, потому экономия на электроэнергии оборачивается повышенным расходом энергоносителей, которые используются для нагрева воды.
• Наконец, трубопроводы с медленно движущимся теплоносителем могут промерзать.

Впрочем, несмотря на эти минусы, в ряде случаев самотечная система отопления будет оптимальным решением. Естественно, ее эффективность будет зависеть и от того, насколько правильно будет выполнен монтаж, и от того, какие комплектующие вы подберете. В обоих случаях вам помогут специалисты компании «Альфатэп» — для получения консультации или оформления заказа достаточно позвонить по контактному номеру 8 (495) 109-00-95.

Система отопления с естественной и принудительной циркуляцией

Водяные отопительные системы по принципу циркуляции теплоносителя можно разделить на два вида: 

• с естественной циркуляцией,
• с принудительной циркуляцией.

Ниже рассмотрено, в чем разница между данными видами отопительных систем, а также, какие есть достоинства и недостатки.

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя

Плотность воды при различной температуре:

при 40⁰С — 992кг/м3

при 70⁰С — 978 кг/м3

при 95⁰С -962 кг/м3

Благодаря этому, при нагревании в котле, вода с меньшей плотностью поднимается вверх по главному стояку и поступает в разводящие трубопроводы, а из них в радиаторы, где отдавая тепло, вода остывает, становится тяжелее и через трубы обратной разводки, опускается вниз, в котел.

Цикл повторяется пока котел работает.

Как следствие, в системе присутствует циркуляционный напор, величина которого зависит от следующих факторов:

• разности температур нагретой и охлажденной воды (тут следует заметить, что для исключения падения температуры воды, главный стояк закрывают теплоизоляционным материалом, а обратные трубопроводы монтируют без утеплителя, чтобы вода охлаждалась)
• места расположения отопительных приборов относительно теплогенератора (чем выше расположены отопительные приборы над котлом, тем лучше будет прогреваться воздух в помещении)

Твердотопливный котел длительного горения — сутки на одной закладке дров!

Достоинства системы отопления с естественной циркуляцией:

• простота устройства и обслуживания
• отсутствие вибрации и шума
• достаточно длительный срок службы

Недостатки:

• медленное включение системы в действие
• повышение затрат в связи с использованием труб большего диаметра
• ограничение радиуса действия системы по горизонтали до 30 метров из-за небольшого циркуляционного давления
• возможность замерзания воды в трубопроводах, смонтированных в неотапливаемых помещениях

Отопительные системы с принудительной циркуляцией

В данных системах отопления движение теплоносителя обеспечивается за счет работы насоса. Отопительные системы с принудительной циркуляцией используются в многоэтажных коттеджах, наличие насоса позволяет увеличивать длину трубопровода, а также применять различные схемы отопительной системы.

При монтаже следует придерживаться следующего правила, насосы устанавливаются в трубопровод обратной линии, что исключает взаимодействие с горячей водой и увеличивая его срок службы.

Достоинства:

• независимость от температуры теплоносителя
• увеличение протяженность трубопровода
• возможность применение различных схемных решений при монтаже системы отопления
• возможность регулировка режима работы

Недостатки:

• зависимости от электричества
• расходы на насос и его эксплуатацию

Также рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:

Как выбрать котел отопления?

Как рассчитать мощность системы отопления?

Как рассчитать объем системы отопления?

Система отопления с естественной циркуляцией: виды, особенности построения

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно.  Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах.

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Все представленные выше схемы однотрубных  разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметаллические, но нужно смотреть, чтобы их внутренний диаметр был не менее 3/4”. Можно использовать стальные трубчатые батареи, однозначно не рекомендуются стальные панельные или любые другие с маленьким сечением и высоким гидравлическим сопротивлением – через них или не будет протекать вода или будет очень слабо, что, например, при однотрубной системе может привести к отсутствию циркуляции вообще.

Есть в подключении радиаторов свои тонкости. Особенно большое значение способ монтажа играет в однотрубной системе: только при помощи разных  типов подключения можно добиться лучшей работы отопительных элементов.

На рисунке, расположенном ниже показаны схемы подключения радиаторов. Первое – нерегулируемое последовательное подключение. При таком способе будут проявляться все недостатки «ленинградки»: разная теплоотдача радиаторов без возможности компенсирования (регулирования). Чуть лучше дело обстоит, если поставить обычную перемычку из трубы. При такой схеме возможность регулирования также отсутствует, но при завоздушивании радиатора система функционирует, так как теплоноситель проходит через байпас (перемычку). Установив дополнительно за перемычкой два шаровых крана (на рисунке нет) мы получаем возможность при перекрытом потоке снять/отключить радиатор без останова системы.

Два последних способа монтажа позволяют регулировать поток теплоносителя через радиатор и байпас — в них стоят устройства регулировки температуры радиатора. При таком включении схема уже может быть компенсирована (на каждом отопительном приборе выставляется теплоотдача).

Не менее важным является и тип подключения: боковой, диагональный или нижний. Оперируя этими подключениями можно облегчить/улучшить компенсацию системы.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70^оС, пиковая – 95^оС. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95^оС, пиковая – до 110^оС. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка. Подробнее о полипропиленовых трубах читайте тут.

Но если предполагается установка твердотопливного котла, то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают). Подойдет и медь (о медных трубах написано тут), но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются).

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются.  Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

• поднять как можно выше точку разгона;
• не заузить трубы подачи;
• поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д.  Отбратку собирают  от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно). Например, в литовских твердотопливных котлах Stropuva, при определенных условиях дрова горят до 30 часов, а уголь (антрацит) до нескольких суток.  На котлы Сandle заявлены чуть хуже характеристики: минимальное время горения дров 7 часов, угля – 34 часа. Есть котлы без автоматики и насосов и у немецкой кампании Buderus, чешских Viadrus и у польско-украинских Wikchlach, а также у российских производителей: «Энергия», «Огонек».

Есть газовые энергонезависимые котлы российского производства, например «Конорд», которые производят в Ростове-на-Дону. Их можно использовать в системах с естественной циркуляцией. На том же заводе выпускают энергонезависимые универсальные котлы «Дон», которые также подходят для работы без электричества. Работают в системах с естественной циркуляцией напольные газовые котлы итальянской фирмы Bertta – модель Novella Autonom и некоторые другие агрегаты евопейских и азиатских производителей.

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон  требуется намного больше. Правда, и отдается тепло  дольше. В общем, решать вам.

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Нужно учесть, что в системах отопления можно использовать только специализированные составы. Общего назначения или автомобильные абсолютно непригодны, особенно для схем открытого типа, которые контактируют с атмосферой. Планируя использовать антифризы, при выборе материалов обращайте внимание на их совместимость с незамерзающими жидкостями. Далеко не все котлы и трубы «дружат» с ними. О возможности использования незамерзающих жидкостей сообщается обычно в паспортных данных, если такой записи нет, нужно уточнить у продавца, а лучше – у производителя.

Заключение

Система с естественной циркуляцией не самый лучший по эффективности метод отопления, но иногда – единственно возможный – в тех местностях, где нет электроснабжения. В тех же регионах, где электроэнергия есть, на случай перебоев,  схему можно создавать как самотечную, но встраивать при этом насос для штатной работы. Правда и такое решение не самое лучшее: увеличивается объем системы, она становится более инерционной и требует больших затрат на нагрев теплоносителя. Если перебои – исключение из правил, можно обезопасить себя установив резервное электропитание (блок бесперебойного питания и/или генератор). Если же перебои случаются часто – тогда ваш выход – системы с естественной циркуляцией.

5 альтернативных источников тепла для вашего дома

В большинстве домов в Северной Америке используется воздушное отопление, причем наиболее распространенной альтернативой являются бойлеры и радиаторы. Естественно, что новые печи и котлы более эффективны, чем их старые аналоги. По данным Министерства энергетики США (DOE), новейшие высокоэффективные печи имеют годовую эффективность использования топлива (AFUE) не менее 90 процентов, что означает, что 90 процентов используемого топлива преобразуется в тепло.Напротив, более старые системы центрального отопления имеют значение AFUE от 56 до 70 процентов.

Из-за потенциального повышения эффективности домовладельцы могут претендовать на специальное финансирование через PACE с Ygrene, чтобы покрыть первоначальные затраты на переход на более эффективный метод отопления. PACE или программы чистой энергии с оценкой собственности могут также помочь с затратами на установку или модернизацию энергоэффективных альтернатив традиционным источникам центрального отопления. Хотите узнать, подходит ли ваш дом для финансирования через Ygrene? Нажмите ниже, чтобы получить одобрение менее чем за 30 минут, а это значит, что вы могли бы отапливать свой дом более эффективно раньше, чем позже.

Получите разрешение на оплату вашего нового обогревателя сегодня

Чтобы помочь вам решить, что лучше всего подходит для вас и вашей семьи, вот пять альтернативных источников тепла, которые следует рассмотреть для вашего дома.

Геотермальные тепловые насосы полагаются на постоянную температуру под землей для эффективного обогрева дома зимой. В зависимости от местоположения дома температура под землей составляет от 45 ° F (7 ° C) до 75 ° F (21 ° C) в течение всего года — часто выше, чем температура поверхности зимой.Более высокая температура под землей может сделать геотермальные насосы более эффективными, чем тепловые насосы с воздушным источником, которые должны сначала нагреть холодный воздух снаружи.

Цена геотермальной системы отопления выше, чем сопоставимая система источника воздуха, потому что процесс установки включает просверливание отверстия в земле или размещение теплообменников в близлежащем водоеме. Однако Министерство энергетики утверждает, что геотермальная система покроет разницу в стоимости за 5-10 лет. Срок службы геотермального оборудования составляет 25 лет.

Финансирование вашего следующего проекта по благоустройству дома

Готовы ли вы к следующему ремонту дома?

Природный газ — распространенный источник энергии для домашних систем центрального отопления. Для сельских районов с ограниченным доступом к природному газу альтернативой являются котельные и печи, работающие на жидком топливе. Масляные печи дешевле, чем их аналоги, работающие на природном газе, но газовые модели в среднем немного эффективнее. Газовые печи имеют AFUE 90 процентов или более, в то время как масляные печи имеют AFUE от 80 до 90 процентов.Нефть также требует резервуара для хранения на месте. Однако у масляных печей есть несколько существенных преимуществ в дополнение к их более низкой начальной цене.

Домовладельцы могут сжигать смесь биотоплива в своих масляных отопительных системах, что снижает как уровень загрязнения, так и стоимость. Кроме того, нефть дает больше тепла на БТЕ (единица измерения энергии, необходимой для производства тепла), чем другие источники энергии.

Дровяные печи, когда-то использовавшиеся для отопления дома, возвращаются благодаря более эффективным и экологически чистым пеллетным печам.Некоторые из этих агрегатов даже достаточно мощны, чтобы обогреть весь дом. «Гранулы», которые дали название этому прибору, обычно изготавливаются из древесной смеси, которая включает другие органические материалы, такие как кукурузная шелуха или даже скорлупа орехов. Согласно Министерству энергетики, пеллетные печи являются самым чистым вариантом отопления на твердом топливе на рынке. Эти печи также легче установить, чем традиционные камины или дровяные печи. При покупке печи на гранулах важно выбрать печь правильного размера для дома.

Пеллетные печи бывают разных размеров, которые могут производить тепло со скоростью от 8 000 до 90 000 БТЕ в час (достаточно для обогрева всего дома). Недостатком пеллетных печей является необходимость их обслуживания: возможно, вам придется наполнять печь ежедневно, чистить ее еженедельно и ежегодно проводить профессиональную чистку.

Существует два вида солнечного нагрева: активный и пассивный. Пассивное солнечное отопление зависит от солнечного тепла, когда солнечное тепло проходит через окна и / или световые люки и обеспечивает тепло для дома.Удерживать тепло можно с помощью поглотителя и тепловой массы. В доме поглотитель — это просто напольное покрытие, такое как плитка, а термическая масса — это пол под ним (и / или стены), которые удерживают тепло (цемент или кладка). Пассивное солнечное отопление может работать как дополнение к стандартным системам отопления. Установка мансардных окон и окон, выходящих на южную сторону, может улучшить получение солнечной энергии и, в свою очередь, снизить затраты на отопление.

Активное солнечное отопление встречается реже и обычно используется в качестве дополнения к стандартному центральному отоплению.Солнечный коллектор использует солнечное тепло для нагрева жидкости, а иногда и воздуха. Затем нагретый материал хранится или переносится непосредственно в жилую зону с помощью воздуходувки или системы лучистого тепла.

Лучистое тепло не всегда требует солнечной энергии. Системы лучистого обогрева пола с электроприводом или котлом могут сэкономить на расходах на электроэнергию за счет устранения потерь тепла, которые часто возникают при прохождении горячего воздуха через воздуховоды. По оценкам Scientific American, подпольные системы на 15 процентов эффективнее стандартных радиаторов с котлом.Полы с подогревом также могут оказаться полезными для людей, страдающих аллергией, потому что они не пропускают воздух по дому, как это делает система с принудительной подачей воздуха. Главный недостаток теплого пола заключается в том, что для его установки необходимо удалить и, возможно, заменить любые напольные покрытия (например, плитку или твердую древесину). Это делает его лучшим вариантом для нового строительства или домов, подвергающихся капитальному ремонту.

Лучший вариант отопления зависит от существующей инфраструктуры вашего дома и от того, хотите ли вы использовать альтернативный источник тепла в качестве дополнения к существующей системе или вместо нее.Еще одна переменная в решении — это стоимость энергии, используемой для производства тепла. Если вы планируете использовать финансирование PACE для своего дома, эксперт PACE в Ygrene может помочь вам взвесить ваши варианты и выбрать систему отопления с хорошими шансами окупиться со временем за счет денег, сэкономленных на расходах на отопление. Чтобы начать свой проект, нажмите ниже, чтобы получить одобрение менее чем за 30 минут.

Получите разрешение на оплату вашего нового обогревателя прямо сейчас

PACE может помочь вам профинансировать альтернативное отопление, сделав ваш дом более комфортным и энергоэффективным.Свяжитесь с Ygrene по телефону (855) 901-3999; [email protected], чтобы узнать, доступен ли PACE в вашем регионе.

Большинство американских домов по-прежнему отапливаются ископаемым топливом. Пора электрифицировать.

Около пяти лет назад мы с женой решили сразу заняться кучей более скучных работ по обслуживанию дома, просто чтобы убрать их с дороги. Мы оснастили наш домик новой сантехникой, улучшенной изоляцией, новой электрической коробкой, новым водонагревателем и новой печью. (Да, мы все еще расплачиваемся.)

Печь, которую мы заменили, представляла собой оригинальную масляную печь, установленную при строительстве дома в 1954 году, питающуюся от масляного бака, заложенного во дворе. Он был гигантским, больше, чем я мог бы обнять, и намного выше меня, и имел тот неудачный цвет лосося, который был популярен в то время. Когда он включился, это звучало так, как будто из туалета взлетела струя. Дом задрожал.

Итак, мы хотели отказаться от нефти.И я живу в Сиэтле, где электричество и чистое (в основном гидро), и дешевое, поэтому я хотел перейти на электричество. Конечно, последнее, что я хотел сделать, это принести в свой дом нового ископаемого топлива .

Но вот в чем дело. Здесь есть скидки за переход с нефти на природный газ, благодаря нашей газовой компании Puget Sound Energy. Но несмотря на то, что были доступны скидки на электрические тепловые насосы «без воздуховодов, мини-сплит» — не подходящие как для моего дома, так и для моего бюджета — на обычный электрический тепловой насос, который я хотел, не было ничего.(Насколько я могу судить, скидка на переход с нефти на электричество до сих пор отсутствует, вероятно, потому, что задействованы две отдельные компании.)

[ Correction, 20 июня: Я заговорил слишком рано. Несколько проницательных читателей Сиэтла написали, чтобы сообщить мне, что город Сиэтл (не, что интересно, ни одно коммунальное предприятие) предлагает скидку в размере 2000 долларов в партнерстве с Mitsubishi специально для людей, переходящих с масла на тепловой насос. Хотелось бы, чтобы это было лет пять назад!]

Я избавлю вас от месяцев размышлений и мучений, но, в конце концов, даже в нашем умеренном климате, даже с нашей дешевой электроэнергией, продление газопровода до нашего дома и покупка газовой печи обошлось примерно на 7000 долларов дешевле, чем приобретение электрического теплового насоса.

Тепловому насосу потребовалось бы 20 с лишним лет, чтобы окупить разницу, а ставка дисконтирования моей жены, даже с учетом корректировок во имя гармонии в браке, несколько выше.

Итак, теперь моя семья согревается холодной зимой Сиэтла с помощью ископаемого топлива. Мы остаемся частью проблемы. Меня это раздражает по сей день.

Я обнаружил, что в своем стремлении отказаться от нефти в пользу электричества практически не было поддержки, помощи или указаний со стороны какого-либо агентства или организации.И это похоже на то, что многие семьи пытаются электрифицировать. В апреле Джастин Гердес написал фантастический материал для Greentech Media о попытках защитника окружающей среды из Калифорнии и его семьи полностью перейти на электричество. Они столкнулись с некоторыми из тех же извращенных стимулов, того же лабиринта бюрократических хлопот и сбитых с толку подрядчиков (даже в левом Калифорнии!), Но они были менее ленивы, чем я, и в конце концов победили. Тем не менее, это была сага.

Их и мой опыт иллюстрируют одну из наиболее сложных задач декарбонизации экономики: в настоящее время большинство домов отапливаются и охлаждаются с помощью ископаемого топлива, и изменить это будет сложно и кропотливо.В новом отчете цифры разбиваются (подробнее об этом чуть позже), но сначала давайте быстро разберемся, почему это вообще должно происходить.

Обезуглероживание означает электризацию — да, включая вашу печь

Мы знаем, что со временем нам нужно все электрифицировать! Иными словами, важнейшей частью сокращения выбросов углерода является переключение видов использования энергии, которые в настоящее время работают на сжигаемом ископаемом топливе, в частности, транспорт, отопление и охлаждение, а также тяжелая промышленность, на электричество, насколько это возможно, чтобы они могли работать. на безуглеродной энергии.

На отопление и охлаждение зданий приходится около 10 процентов выбросов в США. Хотя это не такая большая проблема выбросов углекислого газа, как, скажем, транспорт (28 процентов), во многих отношениях электрификация жилого сектора сложнее.

В настоящее время около 37 процентов домов в США электрифицированы, в основном на юге, в основном с использованием неэффективного отопления плинтусов, а не эффективных тепловых насосов. (Только около 1 процента американских домов в настоящее время имеют тепловые насосы.) Около 48 процентов домов используют природный газ, который преобладает во всех регионах, кроме Юга.А 14 процентов используют «прочее», то есть мазут или керосин, почти полностью на Северо-Востоке. (У Climate Central в США большой дефицит топлива для отопления, как и у Министерства энергетики.)

В сумме миллионы и миллионы печей, работающих на ископаемом топливе, нуждаются в замене. А новые газовые печи по-прежнему появляются каждый день. До недавнего времени считалось, что высокоэффективные печи на природном газе были более предпочтительным вариантом с экологической точки зрения, учитывая, что электрические приборы часто потребляют энергию из энергосистемы с большим содержанием угля (а мазут просто грязный).Отопление на природном газе по-прежнему считается более дешевым вариантом (хотя, как мы увидим ниже, это не всегда так).

Короче говоря, за расширением сети природного газа по-прежнему стоит большой импульс. Общепринятая мудрость в отрасли и среди политиков отстает от последних достижений в области декарбонизации.

Итак, как мы можем запустить электрификацию в американских домах? Забавно, что вы спросите.

Экономика электрификации дома сильна и крепнет

Ранее в этом месяце Институт Скалистых гор выпустил отчет «Экономика электрификации зданий». Это пристальный взгляд на текущую экономику перехода с ископаемого топлива на электрические тепловые насосы в жилищном секторе, а также ряд рекомендаций по ускорению этого процесса.

Для начала, RMI рассчитывает затраты на электрификацию при различных тарифах на коммунальные услуги, как для нового строительства, так и для модернизации, на четырех рынках: Окленд, Калифорния; Хьюстон, Техас; Провиденс, Род-Айленд; и Чикаго, штат Иллинойс.

Есть три важных фактора, которые определяют разницу в стоимости электрификации для индивидуальных домовладельцев. Первый — это новое строительство дома (с новой бытовой техникой) или модернизация, т. Е. Замена существующей бытовой техники. Второй — хочет ли домовладелец купить / заменить только печь или печь и кондиционер одновременно (тепловые насосы служат обеим целям, поэтому они могут заменить оба прибора).

Третье связано с тарифами на электроэнергию и их структурой — являются ли они фиксированными или меняются в зависимости от времени суток.Различные ставки, как правило, повышают экономичность электроприборов.

Вот краткое изложение общих результатов:

Во многих сценариях, особенно при строительстве большинства новых домов, мы обнаруживаем, что электрификация снижает затраты в течение всего срока службы приборов по сравнению с ископаемым топливом. Однако для многих существующих домов, которые в настоящее время отапливаются природным газом, электрификация приведет к увеличению затрат по нынешним ценам по сравнению с заменой газовых печей и водонагревателей новыми газовыми приборами.

Другими словами, тепловые насосы превосходят природный газ во всех крайних случаях. Вот краткая информация о том, кто может получить финансовую выгоду от электрификации :

Мы считаем, что электрификация является рентабельной для клиентов, переходящих с пропана или топочного мазута, для тех потребителей газа, которым в противном случае пришлось бы заменять и печь, и кондиционер одновременно, для клиентов, которые связывают солнечную батарею на крыше с электрификацией, а также для большинства новых жилищное строительство, особенно с учетом избежания затрат на газопровод, услуги и счетчики, которые не нужны в полностью электрических кварталах.

То, что тепловые насосы во всех этих случаях превосходят природный газ, является хорошей новостью, и нуждается в более широкой известности, но на самом деле это еще не все из тех миллионов газовых печей, которые уже установлены и работают.

Нам тоже нужно заменить их, но сейчас у нас есть классическая проблема коллективных действий. Выбросы этих приборов не учитываются в их цене, поэтому они кажутся обманчиво дешевыми. И есть даже некоторые оставшиеся случаи в местах с большим количеством угля в сети, где природный газ содержит меньше углерода, чем электрическое тепло, по крайней мере, на данный момент (например, Чикаго).А строители и подрядчики все еще придерживаются мнения , что природный газ — лучший выбор; многие не знакомы с тепловыми насосами и не знают о них.

Неоднозначная текущая экономика и недостаточная осведомленность делают задачу замены ископаемого топлива в домашних условиях особенно сложной.

Электрификация системы отопления и охлаждения способствует гибкости энергосистемы

Но в долгосрочной перспективе нам нужно, чтобы наши дома были электрифицированы. Дело не только в том, что угольные электростанции повсеместно закрываются, а электросеть становится чище, что повышает экологические преимущества тепловых насосов.И дело не только в том, что в какой-то момент, вероятно, будет цена на углерод, которая сделает всю эту газовую инфраструктуру и эти газовые приборы более дорогими.

Кроме того, подключение большего количества приборов к электрической сети может предложить менеджерам энергосистем гибкость, позволяющую интегрировать больше возобновляемых источников энергии. По мере роста возобновляемых источников энергии такая гибкость будет цениться все больше и больше.

Поскольку ветровую и солнечную энергию нельзя напрямую контролировать — они приходят и уходят по своему собственному графику — объединяющая их сеть требует других источников гибкости, и одним из них является гибкий спрос, т.е.е., спрос на электроэнергию, который можно менять во времени, чтобы лучше соответствовать графикам возобновляемой генерации.

Электрические устройства могут служить этой цели, пишет RMI, «применяя автоматическое управление для непрерывного изменения профиля спроса клиента способами, которые либо невидимы для клиента, либо минимально влияют на него, а также за счет использования более детализированных структур тарифов, которые монетизируют гибкость спроса для снизить затраты как для потребителей, так и для сети ». Проще говоря: они могут изменить свое потребление.

Водонагреватели, в частности, можно запланировать для нагрева воды ночью, когда электричество дешево, или в полдень, когда в сети больше солнечной энергии. Они также могут предоставлять энергосистеме «вспомогательные услуги», такие как регулирование частоты.

Вот график изменения спроса на водонагреватели на Гавайях:

Но в настоящее время только 1 процент водонагревателей в США участвует в программах реагирования на спрос.

Кстати, как можно ускорить электрификацию систем отопления и охлаждения жилых помещений?

Рекомендации по усилению электрификации

Прямо сейчас электрифицировать жилой сектор путем замены топок на ископаемом топливе тепловыми насосами практически … нигде. Это даже не началось. Уровень понимания электрификации как среди строителей, так и среди населения в целом остается крайне низким. А природный газ по-прежнему набирает обороты и свою долю на рынке.Политики — штаты, города, коммунальные предприятия, федеральные органы — должны вмешаться.

Удивительно поразмыслив над этим вопросом (вам действительно стоит ознакомиться с отчетом), RMI предлагает пять конкретных рекомендаций о том, как может развиться шар в области электрификации жилых домов.

1) Сделать приоритетом быструю электрификацию зданий, которые в настоящее время используют пропан и мазут в помещениях и водяное отопление.

Пропан и топочный мазут — опять же, в основном сосредоточенные на северо-востоке — обеспечивают только 10 процентов отопления жилых домов в стране, но они производят 20 процентов его выбросов.А электрификация их всех к черту по экономике. Таким образом, они — низко висящие плоды для политиков, которые могут нацелить их на них с помощью программ стимулирования, образовательных программ через коммунальные службы или с помощью специальных положений в мандатах на возобновляемые источники энергии.

2) Прекратить поддержку расширения системы распределения природного газа, в том числе для новых домов.

Коммунальные предприятия и комиссии коммунальных предприятий часто поддерживают расширение сети природного газа. То же самое и в штатах, которые по-прежнему часто продвигают переход на натуральное сырье как экологически чистый вариант.Но, как показывает отчет RMI, для домов нового строительства электрификация является более низкоуглеродной и более дешевой. Строительство новой газовой инфраструктуры — особенно в штатах с амбициозными целями по выбросам углерода — рискует потерять активы, вероятно, за счет налогоплательщиков. По крайней мере, штаты должны оценить варианта электрификации, когда они рассматривают возможность расширения природного газа. Еще лучше, они должны просто прекратить строительство новой газовой инфраструктуры, точка.

3) Объедините программы гибкости спроса, новые тарифные планы и энергоэффективность с инициативами по электрификации.

Электрификация будет означать больший спрос на электроэнергию и большее внимание к гибкости сети. Необходимо хорошо управлять новым спросом на электроэнергию; например, в некоторых климатических условиях, особенно в более холодных, более электрифицированное отопление будет означать более высокие всплески спроса в более холодные недели и месяцы. Новые и более изменчивые модели спроса потребуют дополнительных усилий со стороны коммунальных предприятий и государственных регулирующих органов, чтобы повысить гибкость и стимулировать сокращение спроса, чтобы сгладить всплески.

4) Расширьте возможности гибкости спроса для существующих электрических нагрузок и нагрева воды.

Сырье для программ реагирования на спрос уже есть, то есть в стране уже есть много приборов для обогрева помещений и воды. Давайте подключим их к сети! (Вот забавный отчет Brattle Group о водонагревателях для гибкого спроса, если вы так же одержимы этой темой, как я.)

5) Обновление стандартов энергоэффективности ресурсов и связанных с ними целей.

Это немного неясное, но важное.Часто политика, поощряющая энергоэффективность , наказывает электрификацию по той простой причине, что электрификация — перенос энергопотребления в сеть — иногда приводит к увеличению энергопотребления, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Надлежащее вознаграждение за энергоэффективность Электрификация и требует координации между органами, определяющими политику (штаты, округа, города, коммунальные предприятия), которые не всегда хорошо взаимодействуют.

Больше образования в области электрификации принесет назидание

Итак, вот где обстоят дела с электрификацией американских домов: во многих случаях экономика уже благоприятна, но при небольшой политической координации, о которой можно говорить, и очень слабой осведомленности общественности, это остается чем-то вроде неприятного приключения для индивидуальных домовладельцев.Для этого пока нет социальной или политической поддержки.

Это нужно изменить. Хотя я обычно скептически отношусь к кампаниям по «повышению осведомленности» (непроизвольное закатывание глаз), это действительно похоже на тот случай, когда небольшое общественное просвещение и хороший брендинг могут помочь.

Поскольку нет мощной индустрии, которая могла бы лоббировать такую ​​образовательную кампанию (Big Heat Pump не совсем приносит прибыль), это дело штатов и коммунальных предприятий, которые понимают необходимость, некоммерческих групп по климату и декарбонизации, а также вас, читатели, путем обсуждения с друзьями-домовладельцами.

Пора снова охладить тепловые насосы. Или … круто в первый раз.

А пока, если у вас были свои собственные приключения в области электрификации дома, хорошие или плохие, я хотел бы о них услышать. Напишите мне письмо: [email protected].

Системы отопления на природном газе | Американская газовая ассоциация

Системы отопления на природном газе

Потребители сильно отдают предпочтение теплу природного газа, потому что это комфортно, удобно, надежно и эффективно.Сегодняшние системы отопления предлагают подрядчикам, строителям и домовладельцам невероятный выбор: от топовых печей, которые достигают уровня эффективности более 90 процентов, до устройств по умеренной цене, которые соответствуют минимальному стандарту эффективности в 78 процентов или немного превышают его, поэтому что клиентам не нужно платить за большую эффективность, чем им нужно.

Тепло природного газа на ощупь теплее, чем тепло, производимое электрическим тепловым насосом. Тепло природного газа доставляется из систем с принудительной подачей воздуха при температуре от 120 до 140 градусов по Фаренгейту.Напротив, воздух от электрического теплового насоса обычно подается с температурой 85-95 градусов по Фаренгейту, достаточно теплым, чтобы обогреть комнату, но холоднее, чем средняя температура кожи человека, составляющая 98,6 градусов по Фаренгейту.

Виды систем отопления

Системы принудительной подачи воздуха

Самая распространенная печь — это система центрального отопления с принудительной подачей воздуха, в которой для нагрева воздуха используется горелка, работающая на природном газе. Холодный воздух втягивается в систему, перемещается в теплообменник, где он нагревается газовой горелкой, а затем циркулирует с помощью воздуходувки или вентилятора по воздуховодам дома.Система принудительной подачи воздуха может также включать в себя такие элементы, как электронные воздушные фильтры, электрическое охлаждающее оборудование и увлажнитель или осушитель.

При сгорании природного газа образуются побочные продукты в виде водяного пара и углекислого газа, которые являются теми же элементами, которые выделяются при дыхании человека. Эти дымовые газы необходимо отводить наружу. Вентиляционные отверстия в стене могут использоваться для печей с принудительной подачей воздуха на природный газ со средней и высокой эффективностью, что устраняет необходимость в стандартной дымовой трубе и / или футеровке.

Водяные лучистые или водяные системы отопления

Гидравлические системы или системы горячего водоснабжения имеют газовый котел, который создает пар или горячую воду, которая затем циркулирует по дому по трубам.Эти системы отопления могут включать радиаторы, теплые полы или плинтусы. В котлах или гидравлических системах используется тот же тип вентиляции, что и в системах с принудительной подачей воздуха.

Комбинированные системы водяного отопления и отопления помещений

Комбинированные системы предназначены в первую очередь для использования в качестве системы принудительного воздушного отопления, но также могут быть адаптированы для некоторых гидравлических систем плинтусов. Горелка на природном газе нагревает воду и хранит ее в резервуаре, как обычный водонагреватель.Для обогрева помещения насос пропускает часть горячей воды через нагреваемый металлический змеевик. Вентилятор обдувает нагретый змеевик и воздуховоды в доме.

Обогреватели космоса

Обогреватели, работающие на природном газе, являются хорошим выбором для комнат, которые не используются часто, для тех частей дома, где требуется дополнительный нагрев, а также для дополнительных помещений. Эти компактные, энергоэффективные блоки можно закрепить на стене, разместить в плинтусах или разместить как камин или печь. Они рассчитаны на обогрев только одной комнаты или нескольких.Часто они напрямую выводятся наружу через обычные дымоходы или дымоходы, но также доступны и невентилируемые модели.

Излучающий комнатный обогреватель имеет светящуюся панель, которая согревает людей и поверхности на своем прямом пути. Конвективный обогреватель нагревает воздух в помещении. Некоторые конвективные обогреватели используют естественную циркуляцию, создаваемую в комнате, для распределения нагретого воздуха, а другие используют небольшой вентилятор или нагнетатель для распределения теплого воздуха.

Эффективность и эксплуатационные расходы

Энергоэффективность любой системы отопления измеряется ее годовой эффективностью использования топлива (AFUE).Это соотношение между количеством энергии, поступающей в систему, и количеством энергии, выделяемой в виде полезного тепла. При этом учитываются потери тепла при запуске и охлаждении, а также КПД агрегата во время его работы. Чем выше AFUE, тем эффективнее печь. Новые печи должны работать с КПД 78% или выше; некоторые высокоэффективные системы отопления на природном газе потребляют 98 процентов потребляемой энергии.

Сравнение затрат

Чтобы определить, какая модель является наиболее подходящей, строители и потребители должны сравнить как начальную стоимость покупки и установки системы, так и среднегодовые эксплуатационные расходы.Система отопления, работающая на природном газе, может стоить дороже, чем электрическая система, но часто она стоит дешевле в эксплуатации. В 2001 году, например, было дешевле эксплуатировать даже низкоэффективную печь на природном газе, чем эксплуатировать электрический тепловой насос, и почти в три раза дороже обогревать дом с помощью печи электрического сопротивления, чем использовать высокопроизводительную печь сопротивления. -эффективность печи на природном газе.

Как обогреть и охладить дом без электричества

Электричество, проходящее через огромную медную паутину, в конце концов проникает в наши дома, обеспечивая бесконечный запас энергии, необходимый для контроля температуры.Это дорого, и в некоторых местах кондиционер может легко покрыть половину счета за электричество. Оплата этого содержания может даже иметь значение между жизнью и смертью в экстремальных климатических условиях. К счастью, есть и другие варианты. Используя альтернативные методы строительства, можно спроектировать дома, которые пассивно обогревают и охлаждают себя в течение всего года — без электричества!

Земля и Солнце обеспечивают всю необходимую нам энергию, предлагая множество преимуществ по сравнению с традиционной системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха:

• Отсутствие покупки, установки или ремонта HVAC
• Потребление электроэнергии снижено наполовину
• Неограниченный источник отопления и охлаждения
• Экологически чистый
• Отсутствие зависимости от обширных сетевых систем
• Снижает шумовое загрязнение в помещении

Все в этой статье написано с точки зрения северного полушария. Если вы находитесь в южном полушарии, замените юг на север во всем.

Solar Gain

Солнечная энергия — это наш хлеб с маслом, определяемый как повышение температуры объекта из-за солнечного излучения. На эту температуру влияет время, в течение которого происходит воздействие солнечного света, сила излучения и теплопроводность контактирующего вещества. Это касается не только предметов, но и самого пустого пространства. Как только объект или пространство нагревается, становится доступно гораздо больше инструментов: тепловая масса для хранения, изоляция для улавливания, конвекция для циркуляции и даже методы для предотвращения этого в другом месте.

Тепловая масса

Если объект имеет большую тепловую массу, он способен сохранять тепло в течение длительных периодов времени. Хотя он не будет хранить его вечно, изменение будет медленным. Это явление напрямую коррелирует с плотностью материала, проводимостью, размером и любыми перепадами температур в нескольких областях всего объекта.

При проектировании системы пассивного отопления наиболее важными являются две тепловые массы:
1.) Земля
и 2.) Сам дом.

Температура земли ниже линии замерзания остается постоянной в течение года и колеблется в пределах 50–60 градусов по Фаренгейту. Летом существует потенциальный охлаждающий эффект, а зимой — нагревательный эффект. Закапывая конструкцию в землю или закладывая ее в землю, вы можете зафиксировать базовую температуру менее суровую, чем температура атмосферы.

Используя материалы с высокой тепловой массой в сочетании с прямыми солнечными лучами, вы можете «зарядить» конструкцию.Солнечная энергия будет зафиксирована, а затем медленно выпущена обратно в соседние пространства. Тепловая энергия может храниться в полу, стенах или в любом другом месте, где достаточно солнечного света.

Изоляция

Изоляция — тактика, которую широко используют традиционные дома. Именно воздушные карманы, заключенные в термостойком материале, делают его наиболее эффективным. При максимально возможном количестве захваченного газа и минимальной плотности процесс естественной конвекции затрудняется, замедляя теплопередачу.Во многих отношениях изоляция противоположна тепловой массе. Хотя такие материалы, как камень, обладают высокой плотностью и сохраняют тепло, они не обязательно обеспечивают изоляцию. Между камнем и прилегающими к нему материалами возникает теплопроводность, температура меняется до тех пор, пока они не сравняются. Материалы, которые эффективны для изоляции, замедлят или остановят этот процесс.

Совместное использование тепловой массы и изоляции создает новые возможности для пассивного контроля тепла, особенно если вы изолируете участки тепловой массы внутри толстых стен и земляных валов.Такой подход удерживает большие запасы температуры, но в то же время излучает тепло обратно в дом в ночное время. (Или даже в течение нескольких месяцев, как описано в разделе «Годовое геосолнечное отопление»). Пример эффективной тепловой массы и совместных усилий по изоляции можно увидеть в методе «теплового обертывания» :

Ориентация

Дом с оптимальным расположением будет учитывать сезонную арку солнца. Исполнение будет отличаться в зависимости от вашего климата и того, является ли обогрев более приоритетным, чем охлаждение.Наклоните окна дома под прямым углом к ​​югу, чтобы использовать как можно больше солнечной энергии в интерьере. С другой стороны, северная сторона должна иметь как можно меньше окон и щелей, чтобы воздух не выходил.

Чтобы получить больше тепла, подумайте о строительстве теплицы (или теплицы), которая соединяется с остальной частью вашего дома окнами, выходящими на юг. Солнечная энергия в этом пространстве будет намного больше, чем в остальной части дома. Для обогрева других комнат, прилегающих к теплице, откройте соединительные фрамуги или вентиляционные отверстия, пока температура не станет удовлетворительной.

В нашем регионе летнее солнце изгибается над землей под углом примерно 70˚. Зимой этот угол резко уменьшается до почти 30˚. При проектировании системы пассивного отопления окна можно наклонять, чтобы максимально улавливать солнечный свет зимой. Свесы также могут быть спроектированы так, чтобы предотвращать проникновение солнечного света в летние месяцы, не мешая зимним лучам.

Конвекция

При повышении температуры воздуха его молекулы начинают двигаться быстрее.Эта увеличенная кинетическая энергия заставляет атом занимать больше места, уменьшая его плотность. Это можно наблюдать, когда горячий воздух поднимается вверх, а холодный опускается. И если горячий воздух выходит из пространства, он создает давление или всасывание для втягивания замещающего воздуха. Управляя входами и выходами, вы можете создавать контролируемые конвекционные потоки. Конвекцию можно использовать не только для управления потоком воздуха, но и для жидкостей.

Простые методы вентиляции могут помочь в циркуляции холодного воздуха при использовании открытых окон и световых люков с противоположной высотой.

Охлаждающие трубки

При сочетании конвекции с термической массой открываются новые возможности пассивного охлаждения. Проложите длинные отрезки труб снаружи, закопанные под землей, а другой конец подсоедините к внутренней части дома. Применяя конвекцию, воздух охлаждающей трубки будет всасываться по мере выхода горячего воздуха. Проводимость между землей и воздухом внутри трубок значительно снижает их температуру. Также можно включить небольшой вентилятор, чтобы нагнетать прохладный воздух внутрь без конвекции.

Прогиб

Солнечное излучение можно отклонить с помощью определенных материалов. Вы можете увидеть это с большим эффектом на установке концентрированной солнечной энергии (CSP). Солнечный свет фокусируется с помощью большого массива зеркал в единую камеру, предназначенную для нагрева теплоносителя. Жидкость в конечном итоге превращается в пар для вращения турбин через замкнутую систему.

Полезный трюк для дополнительного отопления зимой — это разместить пруд к югу от дома, по возможности ниже по высоте.Это обеспечивает дополнительное проникновение солнечного света и увеличивает проникновение солнечного света в пространство.

Чтобы смягчить отражения пруда в летние месяцы, вы можете вырастить лиственные деревья между домом и прудом. Пышные летние листья будут блокировать отражение, а голые зимние деревья вряд ли будут препятствовать лучам. Имейте в виду, что летние лучи будут приближаться под углом около 70 градусов, а зимние — ближе к 30 градусам.

Ветер

Ветер — это мощная сила для переноса тепла по территории.Его можно уменьшить с помощью ветряных блоков или увеличить с помощью ветряных воронок. В большинстве мест будет два основных направления ветра, которые будут вести себя предсказуемо и часто сезонно. Основную силу можно обнаружить, просто наблюдая за деревьями, которые наклоняются вместе в одном направлении. Для получения более точных показаний запишите ориентацию флюгера за определенный период времени.

Если здание выровнено с учетом преобладающих ветров летом, можно использовать сквозняк, открыв вход и выход на противоположных концах здания.Воронка отводит теплый воздух, исходящий от вашего тела и близлежащих тепловых масс, заменяя его прохладным воздухом. Это также увеличивает скорость испарения, поскольку водяной пар уносится, оставляя после себя относительно более прохладную влагу.

Улавливатели ветра можно управлять в определенных направлениях, что дает нам большую гибкость в ориентации нашей конструкции. Тогда стратегия состоит в том, чтобы обеспечить возможность улавливания и перераспределения ветра с помощью вентиляции.

Теплые полы и охлаждение

Лучистое отопление пола — это процесс закачки горячей жидкости под пол вашего дома по замкнутой системе.Тепло излучается из труб с горячей водой обратно в пол в процессе теплообмена. Это нагревает пол для немедленного комфорта, а в сочетании с термомассой будет продолжать излучать тепло в течение некоторого времени даже после прекращения циркуляции.

Жидкость можно нагревать разными способами. Внешняя панель солнечного коллектора — отличный способ получить солнечную энергию и вернуть ее в систему. Однако для работы в ночное время может потребоваться более традиционный источник нагрева горячей водой.Эти системы требуют немного электричества, поскольку для циркуляции жидкости используется насос.

Если снижение температуры является более важным приоритетом, можно установить аналогичную систему с циркуляцией охлаждающей жидкости. Лучистая охлаждающая поверхность используется для поглощения избыточного тепла в отсутствие влаги. Скрытая нагрузка, тепло, удерживаемое влагой воздуха, в противном случае вызовет конденсацию и может нанести вред, если ваша конструкция не подготовлена ​​к этому. Таким образом, этот подход наиболее эффективен как в сухих помещениях, так и в конструкциях, способных выдерживать высокую влажность, например в теплице.

Геотермальное отопление

Технология, известная как геотермальное отопление (или «сезонное хранение тепловой энергии»), в последнее время становится все популярнее. Он включает в себя циркуляцию воздуха или жидкости через землю глубоко под землей, используя сезонную термальную температуру земной коры. Земля, по сути, действует как теплообменник. Зимой откачанный холодный воздух возвращается внутрь в виде теплого воздуха. Летом горячий воздух будет возвращаться холодным. Для работы этих систем обычно требуются дорогие механические компоненты, а также электричество.

Если ваш дом является энергоэффективным и оптимизирован для тепловой массы, альтернативой, которую следует рассмотреть, будет годовое геосолнечное отопление.

Годовое гео солнечное отопление

Есть два важных различия между геотермальным отоплением и геотермальным отоплением в годовом исчислении:

1.) Под конструкцией устанавливается блок изолирующей земли. На 4 или 5 футов ниже фундамента изоляционная плита заглубляется внутри дома, чтобы создать гигантскую тепловую массу, способную сохранять температуру в течение нескольких месяцев.

2.) Вместо того, чтобы направлять воздух вниз и обратно через систему, воздух закачивается прямо в землю. В течение лета вы отправляете горячий воздух в изотермический бокс и постоянно заряжаете тепловую массу теплом. Когда наступает зима, подземный бокс будет сохранять свою температуру в течение нескольких месяцев, медленно излучая тепло обратно в дом без каких-либо ручных или механических действий.

Эксплуатационные расходы включают электричество для питания вентилятора, который направляет воздух в землю.Вентилятор не должен работать все время, от нескольких раз в день до одного раза в час. Теплица идеальна, поскольку летний воздух, вероятно, будет более горячим, чем наружный воздух, добавляя дополнительное тепло в коробку, помогая снизить температуру внутри теплицы.

Sarooj — Термостойкий початок

Древняя Персидская империя хранила лед посреди пустыни в глинобитных сооружениях, известных как Яхчалы. Одним из применявшихся методов был сверхтермостойкий початок под названием Sarooj.Он сделан как обычный початок с добавлением золы, яичных белков и животных волокон. Из-за отсутствия доступной информации проверенный рецепт еще не выпущен, и необходимы дополнительные научные исследования.

Теоретически применение саруджа может быть полезным благом для более жаркого климата. В сочетании с традиционным початком, учитывая сезонную ориентацию солнца, возможно, стоит нанести его на части дома, которые открыты в летние месяцы. Традиционный саман можно использовать в областях, подверженных воздействию солнечной энергии в зимние месяцы.

Если у вас есть рецепт или опыт с Sarooj, мы будем рады услышать об этом!

Подогреватель компоста

Еще одно прекрасное применение насадки для теплицы — это размещение компостной кучи в помещении. При внутренней температуре около 160 ° F они будут излучать часть этого тепла в комнату. Также вы можете пропустить систему лучистого теплого пола через компостную кучу, чтобы нагреть жидкость бесплатно! Однако он требует замены после завершения процесса нагрева.

Поступали сообщения об аммиаке, поступающем из кучи компоста в помещении, который повреждает растения и саженцы в непосредственной близости. Низкое количество азота и большое количество углерода помогают снизить этот риск. После того, как вы начнете собирать компост, подождите пару дней, а затем насыпьте сверху один-два дюйма почвы. Это также помогает поглощать излишки аммиака и распределять тепло более равномерно.

Эко-охладитель

Новый подход к охлаждению воздуха без электричества появился в Бангладеш, а теперь и в Пакистане, где почти 70% жителей живут без электричества.Этот метод включает создание панели воронок (с использованием переработанных пластиковых бутылок, хотя могут использоваться другие материалы), которые сжимают входящий ветерок перед его отправкой в ​​помещение. Именно это первоначальное сжатие теплого воздуха, а затем его внезапное высвобождение создает охлаждающий эффект. Вход в эти воронки должен быть расположен за пределами конструкции, так как именно через него может выходить теплый воздух. Сообщения об этом подходе указывают на падение температуры до 5˚ Цельсия, хотя технология все еще находится в зачаточном состоянии.

Нагреватель биотопливного газа

Септические системы для биотоплива и варочные котлы для компоста распространяются по всей Индии и другим частям мира. Это анаэробный процесс, который разрушает органические отходы с образованием метанового газа. Затем этот газ собирается и дезодорируется, после чего его можно отправлять по газопроводам вашего дома для самых разных целей. Если требуется дополнительное отопление, это топливо можно использовать для питания небольшого газового обогревателя в вашем доме.

Подогреватель реактивной печи

Массовый обогреватель ракетной печи работает аналогично традиционному камину.Однако вместо сжигания большого количества древесины для обогрева воздуха обогреватели ракетных печей предназначены для быстрого сжигания небольших веток и быстрой чистки при очень высоких температурах. Вместо того, чтобы нагревать воздух, воздуховоды сплетены между компонентами тепловой массы (например, основанием кушетки или платформы из глинобитной глыбы), где тепло улавливается и сохраняется в течение длительных периодов времени. Есть отзывы многих людей, которые утверждают, что один раунд сжигания веток обеспечит тепло более чем на 24 часа! При правильной конструкции выхлоп также будет производить чистый пар без дыма.Это простая и недорогая конструкция, которую можно построить из переработанных материалов и почвы / глины прямо из вашего ландшафта.

Что вам подойдет?

Были ли у вас успехи (или страшилки) с помощью других методов? Мы хотели бы услышать о вашем опыте, пожалуйста, поделитесь в комментариях ниже и оставайтесь там комфортно!

Использование Земли для охлаждения и обогрева вашего дома

Большинство людей удивляются, узнав, что независимо от погоды в том месте, где вы живете, температура под землей всегда остается между 45 и 75 градусами по Фаренгейту.Эксперты в области систем отопления и охлаждения разработали способ задействовать это природное явление с помощью систем геотермальных или наземных тепловых насосов (GSHP). Результат не только невероятно эффективен, но и экологически безопасен.

Геотермальные системы / системы GSHP используют преимущества подземных температур за счет обмена теплом с землей с использованием подземной сети труб, заполненных водой (или хладагентом). Зимой жидкость забирает тепло из земли и передает его в дом через теплообменник.Летом система забирает тепло из дома и отводит его обратно в землю. Это невероятная технология, которую может использовать почти любой дом, даже на небольших участках.

Хотя многие люди только сейчас слышат о системах GHP, эта технология не нова. По словам Джима Боуза, исполнительного директора Международной ассоциации наземных тепловых насосов (IGSHPA): «Многие люди думают, что геотермальная энергия — это новая технология, из-за которой строители и домовладельцы не хотят ее использовать». «На самом деле, — сказал он, — этой идее более 150 лет.”

Системы GHP имеют ряд преимуществ перед традиционными системами отопления и охлаждения. Не в последнюю очередь это экономическая эффективность. После первоначальных инвестиций в установку системы геотермальное отопление и охлаждение становится значительно дешевле, чем другие системы. Вот как это измеряется с точки зрения затрат на миллион БТЕ (БТЕ — это количество тепла, выделяемого свечой):

Геотермальная энергия = 2,99 доллара США (0,05 доллара США за кВт)

Источник воздуха = 5,23 доллара США (@ 0,05 доллара США за кВт). 05 за кВт)

Электричество = 14 $.73 (0,05 доллара США за кВт)

Природный газ = 10,20 доллара США (1 доллар США за термометр)

Пропан = 13,92 доллара США (1,90 доллара США за галлон)

Мазут = 40,15 доллара США (4,50 доллара США за галлон)

Геотермальная энергия, руки вниз, наименее дорогое. Есть и другие преимущества, в том числе:

• Эффективность и экологичность — Системы GHP передают тепло, а не создают его, поэтому они не полагаются на ископаемое топливо.
• Durable — система GHP устанавливается и защищается под землей.Расчетный срок службы труб составляет около 50 лет.
• На полу не требуется — вам не нужен большой блок отопления / охлаждения или даже радиатор для работы системы GHP.
• Комфортно — влажность не проблема.
• В системах Quiet-GHP не используются внешние компрессоры , поэтому шума действительно нет.

Как видите, у системы GHP много преимуществ. Минусов немного. Самым большим препятствием для большинства людей является начальная стоимость и отсутствие знаний о том, как работает система GHP.

Если вы хотите получить бесплатную смету на установку системы GSHP в вашем доме, свяжитесь с Unique Indoor Comfort сегодня. Мы оценим ваши тепловые и охлаждающие нагрузки, тип почвы, размер вашей земли по сравнению с тем, что вам нужно, а также рассмотрим другие подземные инженерные сети и спринклерные системы, среди прочего. Когда у вас будет полная информация, вы можете решить — как и многие другие — что инвестиции в систему GHP окупятся за несколько лет.Это также повысит стоимость вашего дома. И это то, из-за чего ты можешь чувствовать себя хорошо.

ЕСТЕСТВЕННОЕ ОТОПЛЕНИЕ И ОХЛАЖДЕНИЕ

T Первым шагом в проектировании естественного отопления и охлаждения (иногда называемого пассивным солнечным дизайном) является улучшение тепловых характеристик здания. Повышение энергоэффективности здания сверх стандартного уровня необычайно просто. В большинстве областей разумно ожидать, по крайней мере, удвоения энергоэффективности при лишь небольшом увеличении затрат.Должны быть включены следующие этапы:

A) ориентация, B) изоляция, C) утепление, D) затенение и E) ландшафтный дизайн.

Дополнительная информация: PassiveSpace Conditioning, SixRules for Low Cost Natural Heating, SixRules for Natural Cooling, Simple PassiveHomes, Water Wall House, TrombeWall House, Solar Greenhouse, RoofPond.

A. Ориентация

Хорошая ориентация важна для энергоэффективной конструкции. Последствия неправильной ориентации можно до некоторой степени исправить, но это может быть дорогостоящим.Лучше всего, если здание будет длиннее с востока на запад, чем с севера на юг, с большим двором на юг, и большинство окон выходят на юг, а некоторые — на север, восток или запад. Такая ориентация максимизирует солнечное отопление зимой и минимизирует летний перегрев за счет лучшего использования сезонной разницы в пути солнца. Это хорошо понимали в Древней Греции и Риме, где дома были ориентированы на солнечную энергию, и даже сообщества планировались для обеспечения хорошего доступа к солнечной энергии. В последние дни Romelegal можно было подать в суд, чтобы сохранить доступ к солнечной энергии, чтобы поддерживать тепло в доме зимой.

Конструкция не идеальной формы может хорошо работать, если часть остекления находится на южной стороне, а другие окна спроектированы должным образом.

B.Изоляция

Второй шаг в строительстве или реконструкции с целью повышения энергоэффективности — снижение нежелательных кондуктивных потерь (или усиления) тепла. Изоляция является ключевым фактором не только для стен и потолка, но и для периметра фундамента или плиты, окон, дверей и людей внутри. Большинство домов ужасно недостаточно изолированы.Типичный уровень изоляции стен по-прежнему составляет от R-13 до R-19 во многих районах страны, но они должны быть как минимум R-30, а R-50 + намного лучше. Здания из соломенных тюков предлагают стены с R-50 по той же цене, что и обычные здания с R-19. Изоляция потолка или крыши также должна быть R-50 + в большинстве мест. Окна с двойным остеклением — это минимум, а окна с высокими эксплуатационными характеристиками или окна с двойным остеклением плюс штормовые окна обычно являются рентабельными. Изолированные шторы и ставни очень эффективны на окнах и мансардных окнах.

С.Атмосферостойкость

Инфильтрационные потери так же важны, как и кондуктивные потери, и необходима тщательная атмосферная обработка. Сюда входят как очевидные проблемы, связанные с герметизацией дверей и окон, так и более общие проблемы конопатки и герметизации стыков зданий, отверстий для доступа и других областей, где происходит нежелательная инфильтрация. Инфильтрация может легко составлять половину потерь тепла в хорошо изолированном, но плохо изолированном помещении. утепленный дом. Скорость инфильтрации в типичном доме составляет около 1.5 воздухообменов в час, но может быть значительно выше, если дует ветер. При тщательном внимании к деталям воздухообмен можно уменьшить до 0,2 воздухообмена в час. Цель состоит в том, чтобы обеспечить контролируемую вентиляцию, чтобы воздух поступал туда, когда и где вы этого хотите, и был свежим и полезным. Солярий с суперизоляцией будет работать настолько хорошо, что часто можно держать несколько окон приоткрытыми почти всю зиму. В очень холодных регионах для вентиляции в самые холодные периоды рекомендуется использовать теплообменник воздух-воздух.Теплообменник нагревает поступающий свежий воздух теплым отработанным воздухом.

D.Shading

Затенение и контроль солнечного света очень важны для предотвращения перегрева летом. Важность затенения лучше всего проиллюстрировать на примере. В Центральной долине недалеко от Сакраменто, Калифорния, всего 55 квадратных футов стекла, выходящего на запад, добавят к дому около 55 000 БТЕ в летний полдень. Потребуется мощный кондиционер, чтобы компенсировать это приток тепла. Для работы кондиционера в этот период пиковой нагрузки на электроэнергию может потребоваться почти 2 кВт дополнительной генерирующей мощности, что будет стоить коммунальному предприятию более 2000 долларов.Домовладелец также должен платить за кондиционер и электроэнергию для его работы в течение всего срока службы дома, которая также может превышать 2000 долларов. Всей этой стоимости можно было полностью избежать за счет правильной ориентации дома или в значительной степени избежать использования внешнего оттенка стоимостью менее 100 долларов.

Затенение или защита от солнечного излучения относительно просты, если дом правильно ориентирован. Свесы и стены флигеля могут затенять южные окна. Остальные окна можно затенить навесами, боковыми стенками, широкими свесами, наружными шторами, шторами, беседками или деревьями.

E. Ландшафтный дизайн

Очень существенная экономия в использовании энергии для отопления или охлаждения может быть достигнута путем изменения окружающей среды, в которой находится дом. Ландшафтный дизайн может обеспечить тень летом и защиту от ветра зимой. Ландшафтный дизайн также может пропускать прохладный ветерок летом. Наиболее важные области для контроля — восточные и западные окна и стены.

PassiveSpace Conditioning

После повышения энергоэффективности здания мы можем применить следующие принципы простого солнечного проектирования, чтобы сделать его дом с естественным обогревом и охлаждением.Эти простые солнечные системы очень эффективны для обогрева помещений.

Пассивные солнечные системы отопления сильно различаются по конфигурации, производительности и стоимости, но имеют несколько общих черт. К ним относятся: окна или остекление, пропускающее солнечную энергию, контроль остекления (изолированные шторы или ставни) для уменьшения нежелательных потерь тепла или притока тепла и тепловая масса для хранения солнечной энергии.

Шесть правил для недорогого естественного отопления:

1.Убедитесь, что здание очень хорошо изолировано и непроницаемо для погодных условий.

2.Убедитесь, что строение ориентировано правильно, с несколькими окнами на южной стороне. Лучше всего подойдет прямоугольная форма, которая шире с востока на запад, чем с севера на юг.

3. Используйте минимальную площадь южного окна, необходимую для обогрева (часто только 5-8% площади пола). В большинстве ранних домов на солнечных батареях было слишком много окон и недостаточно изоляции.

4. Купите лучшие окна, которые вы можете себе позволить, и сделайте изолированные шторы или ставни для окон простыми, надежными, эффективными и удобными в использовании.

5. Используйте самый простой, самый маленький и самый экономичный метод обеспечения необходимой тепловой массы. Это часто будет двойной листовой камень в южных комнатах, более толстый штукатурный, бетонный или плиточный пол и резервуары для воды.

6. Учитывайте также потребность в охлаждении и интегрируйте дизайн для достижения минимальных затрат на отопление и охлаждение.

SixRules for Natural Cooling

1. Убедитесь, что здание ориентировано правильно: большинство окон выходит на юг и север, а некоторые — на восток и запад.

2. Обеспечьте затенение для всех окон летом (навесы, навесы и т. Д.) Используйте ландшафтный дизайн для улучшения охлаждения.

3. Используйте светлые цвета крыши и светлые цвета стен.

4. Выберите и разместите окна и форточки для хорошей вентиляции и конвективного охлаждения. Подрезайте двери или используйте открытые планки, чтобы обеспечить хорошую вентиляцию. Используйте лопастные вентиляторы для циркуляции воздуха, используйте ночную вентиляцию (рассмотрите весь домашний вентилятор), если ночная температура воздуха низкая.

5. Используйте термальную массу (резервуары для воды, сдвоенный листовой камень, гипс, камень, черепица или бетон) для хранения ночной прохлады для использования в течение дня.

6. Учитывайте также потребность в отоплении и интегрируйте дизайн для достижения минимально возможных затрат.

Следование этим правилам может значительно повысить комфорт и безопасность. Хорошо спроектированный дом с естественным отоплением и охлаждением будет работать даже при отключении электроэнергии. Это также снизит потребность в энергии на обогрев и охлаждение на 50% и более. Во многих случаях потребность в энергии можно снизить на 90%.

Пять из лучших естественных систем солнечного нагрева и охлаждения — это простой пассивный солнечный дом, водяной стеновой дом, дом с тромбовой стенкой, солнечная теплица и дом с прудом на крыше.

SimplePassive House

Каждый стандартный каркасный дом может быть пассивным солнечным домом, если он правильно спроектирован и подвергается воздействию солнца. Рабочий колодец должен быть ориентирован так, чтобы большая стена и многие окна выходили на юг. Желательны дополнительные утеплители и улучшенные (двойные + стеклопакеты) окна. Требуется утепление кромок плиты. Открытие плиточного пола увеличит аккумулирование тепла. Использованные материалы, цельный цвет, линолеум или паркет (не ковер) для увеличения теплоотдачи. Окна на восток и запад должны быть полностью затенены в жарких местах.Южные окна можно затенить более широким свесом или беседкой, увитой виноградной лозой. Полезны внутренние изолированные шторы или ставни.

WaterWall House

Добавление большей тепловой массы к простому пассивному дому может значительно улучшить его характеристики как для обогрева, так и для охлаждения. Изготовленный на заказ стальной резервуар для воды — хороший способ обеспечить эту тепловую массу, потому что вода намного эффективнее собирает и повторно излучает тепло, чем бетон или штукатурка. В резервуаре для воды накапливается энергия солнца для ночного обогрева зимой и ночная прохлада для использования в жаркие летние дни.Дома с водяными стенами очень удобны и экономичны. Желательно хорошо освещать резервуары на солнце, и их обычно ставят прямо перед южными окнами, возможно, чтобы противостоять высоте или высоте скамейки с подушками сверху. Толщина резервуара менее одного фута является оптимальной для большинства умеренных климатических условий.

TrombeWall House

Бетон, камни или кирпичная кладка также могут использоваться для хранения солнечной энергии. Поскольку они менее чем на треть эффективны, поскольку вода сохраняет энергию, требуется гораздо больше массы.Толщина массивных стен обычно не превышает одного фута. Типичная установка будет использовать бетонную стену на большей части южной стороны дома с окнами по всей стене. Этот тип солнечной системы был использован в очень холодных областях со значительным успехом . Вентиляция и затенение имеют решающее значение для предотвращения нежелательного увеличения тепла летом.

SolarGreenhouse

Солнечная теплица или солярий хорошо подходят для более холодных мест, где отопление важнее охлаждения.Энергия солнца улавливается теплицей, а затем отводится в дом. В большинстве случаев солнечная теплица должна иметь внутреннюю тепловую массу, чтобы уменьшить перепады температур. Помещение также должно быть очень хорошо проветриваемым и затененным летом, чтобы предотвратить перегрев.

Пруд на крыше

Накопление тепла также может быть предусмотрено в пруду на крыше над домом. Этот тип дома обеспечивает более гибкую внутреннюю планировку и является лучшим вариантом, когда преобладающим требованием является охлаждение.Вода должна быть помещена на теплопроводящую основу (обычно металлический настил) и выставлена ​​на солнце в зимние дни и на прохладное ночное небо летними ночами. В районах, где необходимо отопление зимой, необходимо использовать на ночь изолированные крышки, наиболее эффективный поворот на гидроцилиндрах вверх. Крышки областей, предназначенных только для охлаждения, могут быть заменены на полное затемнение, а пруды могут быть открыты для добавления испарительного охлаждения. В качестве альтернативы воду можно переместить в изолированное пространство и при необходимости закачать в пруд.

Простые методы естественного обогрева и охлаждения позволяют повысить комфорт дома в любом климате.Во многих районах их можно построить по стоимости, равной стоимости обычных домов, требующих дорогостоящих систем кондиционирования и отопления. Естественное отопление и охлаждение будут работать от жарких пустынь юго-запада до ледяных зим на севере Миннесоты.

Поскольку пиковый спрос на электроэнергию в большинстве районов страны обусловлен отоплением (январь) и охлаждением (август), настоящая экономия намного больше, поскольку эти дома с естественным обогревом и охлаждением не требуют дополнительной генерирующей мощности или не требуют ее. Энергетическая и финансовая экономия в течение всего срока службы этих домов с естественным обогревом и охлаждением имеет огромное значение и имеет большое значение для будущего Америки.

Какая система отопления будет самой эффективной в 2021 году

В этой теме рассматриваются только системы центрального отопления. Если вы ищете высокоэффективные обогреватели, вы можете прочитать наше Руководство по покупке самых эффективных обогревателей.

Самая эффективная система отопления для вашего дома — это система, которая сокращает потребление энергии наиболее экономичным и реалистичным способом.