Sistemi di riscaldamento autonomi: esplorazione delle fonti

L'argomento di questo articolo sono i sistemi di riscaldamento autonomi. Cercheremo di scoprire cosa sono e cosa può essere utilizzato come fonte di energia termica per loro. Inoltre, dobbiamo condurre un'analisi comparativa del rapporto costo-efficacia e della facilità d'uso di alcune soluzioni.

classificazione

Per cominciare, su quali basi si può classificare il riscaldamento autonomo.

Secondo la fonte di energia termica.

Ecco un elenco di possibili soluzioni:

• Gas (gas principale e gas liquefatto - nei serbatoi e nei cilindri del gas).
• Carbone.
• Legna da ardere.
• Pellet (rifiuti di legno granulato).
• Carburante diesel
• Elettricità.

Secondo il metodo del trasferimento di calore dalla caldaia ai locali periferici.

Ce ne sono solo due.

1. Il riscaldamento dell'acqua è il più popolare a causa dell'elevata capacità termica dell'acqua.

Nota: insieme all'acqua, è possibile utilizzare refrigeranti con una temperatura di cristallizzazione inferiore, che consente di non avere paura dello scongelamento quando si interrompono il riscaldamento e la circolazione. Nella maggior parte è una miscela di acqua con etilene e glicole propilenico.

1. Il riscaldamento dell'aria è spesso combinato con la ventilazione.. Il riscaldamento ad aria viene utilizzato per riscaldare la stanza.

economia

Confrontiamo i costi che ciascuna di queste fonti di calore promette al proprietario.

Nuance: in alcune regioni del paese i prezzi specifici possono variare. Tuttavia, il loro rapporto continuerà.

Caso speciale

Lo studio dei costi operativi ci ha portato una scoperta inaspettata: nel XXI secolo, la legna da ardere è ancora la fonte di calore più economica in assenza di gas principale. Non solo: per i residenti delle aree rurali, il loro costo può essere ridotto a zero - la raccolta di alberi morti e alberi da potatura nella zona significa coprire il fabbisogno di carburante. Ma la fonte apparentemente più progressiva di calore - l'elettricità - era in fondo alla lista.

Tuttavia, questo allineamento sarà vero solo per i dispositivi di riscaldamento diretto, che convertono i kilowatt di potenza elettrica in kilowatt di potenza termica. Per una pompa di calore, l'immagine è fondamentalmente diversa: il suo dispositivo consente da 2 a 5 kilowattora di calore per ogni chilowattora di elettricità consumata.

A causa di cosa?

Il segreto è semplice: l'energia viene spesa non per generare calore, ma per spostarlo da una fonte a basso potenziale a una fonte ad alto potenziale. In poche parole, il dispositivo della pompa di calore consente di raffreddare ancora di più l'ambiente già freddo e riscaldare la casa con il calore risultante.

Come si ottiene questo effetto?

• Il refrigerante volatile viene compresso dal compressore e entra nella fase liquida con una grande quantità di calore.
• Questo calore viene dato allo scambiatore di calore e viene utilizzato per riscaldare la stanza.
• Dopo lo scambiatore di calore, il refrigerante che ha perso calore passa attraverso la valvola di espansione e si trasforma in uno stato gassoso, raffreddandosi bruscamente durante l'espansione.
• Quindi passa al secondo scambiatore di calore. Poiché viene raffreddato a una temperatura inferiore a quella dell'ambiente durante il passaggio del refrigerante, si verifica un flusso di calore costante: il refrigerante si riscalda e, quando riscaldato, ritorna al compressore per un ciclo ripetuto.

Le pompe di calore con il COP massimo (coefficiente di prestazione, parametro che indica il rapporto tra calore ed energia elettrica della pompa in modalità riscaldamento) riducono il costo per kilowattora di calore a 3,6 / 5 = 0,72 rubli, il che equivale praticamente alla redditività con il gas attrezzature e lascia molto indietro rispetto alle soluzioni concorrenti.

A proposito: per la maggior parte delle pompe di calore, il COP medio durante la stagione è più realistico, pari a 3 - 3,5.

Facilità d'uso

In termini di economia, l'elenco di qualità importanti per il consumatore non finisce. Almeno un altro parametro non è meno importante: l'usabilità.

E da questo punto di vista, si sta costruendo un tavolo di ranghi completamente diverso.

1. Tutte le apparecchiature elettriche (sia i dispositivi di riscaldamento diretto che le pompe di calore) sono completamente autonome e non richiedono alcuna cura o manutenzione. Per ovvi motivi, anche la rimozione dei prodotti di combustione è inutile.

1. Le caldaie a gas e solare sono anche in grado di funzionare autonomamente a lungo termine. Tuttavia, in termini di facilità d'uso, sono alquanto inferiori agli apparecchi elettrici: richiedono tutti la rimozione dei prodotti di combustione; per un solarium, viene aggiunta la necessità di dotare per esso una capacità di diversi cubi e di tollerare il rumore del bruciatore, che è un po 'inferiore al ruggito dell'aereo durante il decollo.

L'uso del gas in bottiglia richiede un'attenzione supplementare: il pallone dovrà essere cambiato da una volta al giorno a un paio di volte a settimana.

1. La durata della batteria di una caldaia a pellet può arrivare a una settimana a causa della fornitura automatica di carburante dal bunker. Tuttavia, come tutti i dispositivi a combustibile solido, ha bisogno di una pulizia periodica del cassetto cenere.

1. Infine, caldaie e stufe a legna e carbone richiedono un'attenzione costante: devono essere licenziate più volte al giorno.

Riscaldamento dell'acqua

Diamo uno sguardo più da vicino a quali fonti di calore possono utilizzare sistemi di riscaldamento autonomi.

Caldaie a gas e solari

Il loro dispositivo è abbastanza comprensibile: un bruciatore a gas riscalda lo scambiatore di calore e trasferisce il calore al refrigerante che circola attraverso di esso.

Che altro è utile per un potenziale acquirente conoscere l'equipaggiamento del gas?

• I dispositivi non volatili sono dotati di accensione piezoelettrica e vengono utilizzati per accendere il bruciatore principale quando la temperatura del liquido di raffreddamento si abbassa sul cosiddetto pilota. Le caldaie ad accensione elettrica non ce l'hanno e grazie a questo forniscono circa il 20% di risparmio di gas.

Nota: l'accensione elettrica non si adatta bene all'instabilità della fornitura elettrica nelle aree rurali. In parte, tuttavia, il problema viene risolto installando gruppi di continuità che possono supportare la caldaia per 4-6 ore.

• Un bruciatore atmosferico aspira l'aria interna e rimuove i prodotti della combustione verso il condotto di ventilazione o il camino. Un bruciatore chiuso significa prendere aria dalla strada e scaricare i prodotti della combustione lungo lo stesso tubo coassiale (a doppia parete).

• Le caldaie a condensazione forniscono un risparmio di gas del 9-11% rispetto a quelle classiche. Non solo eliminano il calore dai prodotti di combustione, ma li condensano anche su uno scambiatore di calore aggiuntivo. A proposito, la temperatura di ritorno in 30 ° C, caratteristica degli impianti di riscaldamento a pavimento, è ottimale per loro; in una caldaia convenzionale, provoca la formazione di condensa sullo scambiatore di calore che non è adatto per questo e il suo fallimento precoce.
• Le caldaie a gas sono spesso unificate con il solare. Ci sono molti design che ti permettono di cambiare il tipo di carburante semplicemente sostituendo il bruciatore.

Caldaie a combustibile solido

Il classico dispositivo di questo tipo è costituito da un focolare con uno scambiatore di calore giacca, ugelli di ingresso e uscita, un cassetto cenere con un soffiatore e un sistema di automazione semplice. Quando il liquido di raffreddamento si surriscalda, il termostato meccanico più semplice copre il ventilatore, limitando l'accesso all'aria e riducendo la potenza termica del dispositivo.

Questo schema è semplice, eccezionalmente tollerante ai guasti, ma presenta un paio di gravi difetti:

1. Il caricamento del focolare è richiesto ogni 2-4 ore.
2. La limitazione del flusso d'aria porta a un calo catastrofico dell'efficienza dovuto al fatto che i prodotti di combustione incompleta evaporano attraverso il camino. Con un accesso limitato di ossigeno, legna da ardere e carbone formano monossido di carbonio (a proposito, tossico) e idrocarburi volatili.

Nel tentativo di risolvere questi problemi, sono stati creati un paio di disegni molto curiosi.

Generatore di gas

La caldaia a gas (pirolisi) rompe il processo di combustione del carburante in due fasi.

1. Soffia con un flusso d'aria limitato, brucia fino allo stato di cenere e produce gas di pirolisi - gli idrocarburi molto volatili.
2. Quindi il gas di pirolisi entra nella camera di postcombustione situata sotto il forno principale, dove riceve una nuova porzione di aria attraverso gli iniettori. A temperature elevate, ciò comporta un'accensione istantanea della miscela gas-aria.

Qual è il risultato?

• Controllo della potenza flessibile senza perdita di efficienza.
• Brucia lunghe (fino a 12 ore) in una sola scheda di carburante.

Bruciore superiore

Ancora più curiosa è la modifica del generatore di gas: il forno di combustione superiore. Il principio del suo lavoro è ridotto al trasferimento di legna o carbone fumante dalla parte inferiore alla superficie superiore del segnalibro.

Come funziona?

1. Un condotto dell'aria mobile è abbassato nel focolare caricato e sparato dall'alto, finendo con un enorme distributore di dischi.
2. L'afflusso d'aria è fornito su tutta la superficie dello strato di combustibile. Viene dosata manualmente o automaticamente dalla valvola regolabile.
3. La camera sopra il disco del distributore d'aria viene utilizzata per postcombustione di prodotti di combustione incompleta. In questo caso, il flusso d'aria ascendente porta completamente la cenere, che può impedire il decadimento.

La durata massima della batteria indicata dalla caldaia a combustione superiore della società lituana Stropuva è di 31 ore.

Caldaie elettriche

Gli apparecchi di riscaldamento diretto sono inoltre suddivisi in diverse categorie. Uso di Tenovye per riscaldare riscaldatori tubolari collocati in un serbatoio di flusso. Il potere è regolato a passi. Il design è sufficientemente tollerante ai guasti, poco costoso e non presenta seri difetti, ad eccezione della bassa efficienza tipica di tutti i dispositivi per il riscaldamento diretto.

Le caldaie ad elettrodo utilizzano corrente alternata che passa direttamente attraverso l'acqua. Il loro principale vantaggio è la compattezza. Svantaggi: la graduale dissoluzione degli elettrodi e la capacità di lavorare solo in acqua con una certa composizione di sali minerali.

Una caldaia a induzione è un nucleo ferromagnetico e un avvolgimento posto in un tubo dielettrico che eccita le correnti parassite che riscaldano il metallo in esso. Il vantaggio principale di una caldaia a induzione è la sua fenomenale resilienza e durata illimitata: semplicemente non ci sono parti che si consumano nel tempo.

Importante: qualsiasi affermazione secondo cui un tipo di caldaia elettrica è più economica rispetto alle soluzioni concorrenti è la prima menzogna. Qualsiasi dispositivo di riscaldamento diretto trasforma in calore il 100% dell'elettricità consumata. Anche se, a causa delle caratteristiche del design, l'energia termica non viene completamente trasferita al liquido di raffreddamento, ma parzialmente dispersa nell'aria, continua a riscaldare la tua casa.

Pompe di calore

Possono utilizzare diversi tipi di fonti di calore di bassa qualità.

geotermico

Gli scambiatori di calore sono posizionati sotto il livello di congelamento e assorbono energia termica dal terreno. Il problema principale di queste pompe è l'installazione costosa.

Ci sono due opzioni possibili.

1. Le sonde scendono in pozzi verticali da 30 a 100 metri di profondità.

1. Il raccoglitore è posato orizzontalmente.

La seconda opzione è interessante perché la trincea sotto il raccoglitore orizzontale può essere scavata con le proprie mani, il che riduce significativamente i costi di installazione. Tuttavia, l'area sotto la fogna dovrebbe essere circa tre volte quella riscaldata; tuttavia, non può essere utilizzato per la semina - le piante non tollerano il regime di temperatura del collettore.

acqua

Possono essere implementati in due modi:

1. Il collettore è posto sul fondo del serbatoio privo di ghiaccio.

1. Due pozzi sono usati per lo scambio di calore - portata e drenaggio. Il calore che ha emesso viene drenato nuovamente nella falda acquifera.

aria

Possono essere ideali per climi caldi. Il basso costo della soluzione, l'installazione economica e facile ne fanno una fonte di calore molto interessante in assenza di gas principale.

Vale la pena considerare, tuttavia, un paio di sottigliezze.

• Anche i migliori dispositivi di questo tipo mantengono le loro prestazioni a temperature dell'aria esterna fino a -25 ° C.
• Quando la temperatura scende, il COP dello strumento si abbassa. Se a +10 è uguale a cinque, allora a -25С diminuirà fino a due.

Un punto importante che è rilevante per tutti i tipi di pompe di calore: minore è la temperatura del liquido di raffreddamento, minore è il delta tra esso e l'ambiente, il che significa che maggiore è il COP del dispositivo. Per questo motivo, con le pompe di calore di tutti i tipi, vengono utilizzati radiatori con un numero elevato di sezioni e la temperatura del liquido di raffreddamento non supera + 45С.

Riscaldamento ad aria

Le caldaie a gas, solare e combustibile solido duplicano completamente le caratteristiche delle loro controparti, progettate per riscaldare l'acqua. Separatamente è necessario assegnare solo un paio di disegni.

Buleryan

Sotto questo nome, preso da uno dei primi produttori, si nasconde il generatore di gas-forno a convezione. La sua caratteristica principale è che il focolaio è circondato da tubi in acciaio aperto di fondo e superiore di grande diametro, in cui si formano correnti di convezione stabili durante il riscaldamento. La curvilinea dei tubi contribuisce all'effettiva miscelazione dell'aria nella stanza.

Nota: l'aria riscaldata può essere diluita con un sistema di canali. I ventilatori per condotti convenzionali possono essere utilizzati per forzarlo.

Climatizzatore inverter

Qualsiasi condizionatore d'aria è un caso speciale di una pompa di calore aria-aria. È l'inverter che differisce dal fatto che utilizza la conversione da AC a CC, che consente di controllare la potenza del compressore in modo flessibile. Quando l'aria viene riscaldata alla temperatura desiderata, il compressore non si arresta, ma riduce la velocità.

Un effetto collaterale del fatto che il compressore è costantemente in funzione è la capacità dell'inverter di svolgere le sue funzioni a temperature basse (fino a -25 ° C). In realtà, molti modelli sono posizionati dai produttori come pompe di calore domestiche.

Il riscaldamento tramite inverter è senza dubbio la soluzione migliore nelle regioni in cui le temperature invernali non scendono sotto i -10 - -20 gradi. In modo che le istruzioni per la scelta di un sistema di riscaldamento non è infondata, l'autore condividerà la sua esperienza di utilizzare un condizionatore d'aria inverter per il riscaldamento di un piano attico lo scorso inverno.

conclusione

Speriamo che la nostra recensione in miniatura aiuti il ​​lettore a scegliere la soluzione ottimale per le sue condizioni. Ulteriori informazioni su ciò che può essere un sistema di riscaldamento autonomo, offriranno un video allegato. Buona fortuna!