Схема отопления с электрокотлом и насосом: Схема отопления с электрокотлом и насосом

Схема отопления дома с электрическим котлом + видео + фото

Перед нами двухэтажный дачный дом 6х8.
Двухэтажный дачный дом 6х8
Дом рассчитан в основном на постоянное проживание с середины весны по конец осени. К дому нет возможности подключить газ, поэтому в данном случаи будем устанавливать электрический котел.
Однотрубное отопление двухэтажного дома
Первый этаж состоит из прихожей, котельной и двух помещений, имеет общую площадь 40м2.
Второй этаж представляет из себя одно помещение площадью 30 м2.
Электрический котел
Устанавливать мы будем электрический котел мощностью 7,5 кВт. Для дома общей площадью 70 м2, это мало. Так как для комфортного проживание в загородном доме, нужно рассчитывать мощность в 170 Вт/м2. Многие рассчитывают мощность из 100 Вт на м2, но как показывает практика этого недостаточно. Дело в том, что брать за основу 100 Вт/м2 можно для городских квартирах, так как там соседние стены, пол и потолок не контактируют с улицей и вследствие этого имеют значительно меньше теплопотерь.
Также желательно чтобы котел имел запас по мощности равной 30%, это нужно для быстрого разогрева холодного дома или для комфортного проживания во время сильных морозов.
С учетом всех этих расчетов наш котел должен был бы иметь мощность в 15,5 кВт. Но для выделения того объема количества электроэнергии нужно разрешение + каждый кВт превышающий норму будет стоить дороже. Поэтому мы останавливаемся на экономичном варианте в 7,5 кВт. Этой мощности хватит для комфортного отопления первого этажа. Отопление на втором этаже будет резервным и будет подключаться, когда дом уже будет натоплен или когда на улице нет сильных морозов.
Подключение котла
Теперь давайте рассмотрим узлы и детали необходимые для подключения. Наш котел имеет выходы размером 1 1/4 дюйм с наружной резьбой. Для подключения к котлу мы используем соединение 1 1/4 х 1 вн-нр, затем подключаем шаровой кран 1” со сгоном и пресс фитинг 32х1”.

Так как в нашем котле не установлена группа безопасности, расширительный бак, насос, то мы ставим все это самостоятельно.
Чтобы подключить группу безопасности мы используем тройник 32х26х32, металлопластиковую трубу 26 мм и пресс фитинг 26х1” нр.
Разводка магистральных труб
В качестве магистральной трубы мы используем металлопласик 32 мм, который потом делится на 2 магистральные трубы 26 мм (для первого и второго этажа). Перед трубой на второй этаж ставим шаровой кран, необходимый для того чтобы иметь возможность отключать/включать отопление на втором этаже.
Подключение котла к обратке выполняется аналогичной подающей трубе.
Затем ставим в нижнюю точку системы отопления узел слива/залива теплоносителя.
Устанавливаем фильтр и циркуляционный насос.
Подключаем расширительный бак объемом от 18 до 25л. На трубу идущую на второй этаж ставим отсекающий кран.Монтаж радиатора
Затем прокладываем магистральные трубы и монтируем радиаторы. В данном случаи мы не стали устанавливать на радиаторы терморегуляторы и в качестве примера установили ручные регулировочные краны. Температуру в каждом отдельном радиаторе вы устанавливаете самостоятельно.

Остальные радиаторы устанавливаются аналогично.

У нас получилась простая система отопления с возможностью отключения линии второго этажа.

Схема подключения электрокотла к системе отопления своими руками

Электрический котел отопления состоит из теплообменника, металлической емкости и контроллера. Его особенность – преобразование электричества в нагрев теплоносителя (воды, масла или антифриза).

Такие приборы широко используются для обогрева офисов, складов, гаражей, магазинов и частных домов. Их плюсы:

1. Система регулирования мощности позволяет максимально точно скорректировать температурный режим в доме.
2. Бесшумны.
3. Работают только на электричестве, экологичны.
4. Безопасны ввиду отсутствия открытого огня.
5. Такие котлы лишены механизмов, непосредственно воздействующих друг на друга, а значит, устойчивы к износу.
6. Компактны.
7. Не требуют постоянного внимания.
8. Эффективны (КПД равен 100%).
9. Не требуют особого разрешения для самостоятельной установки.

Единственный минус – сбои в работе во время отключения или перепадов электричества.

С чего начать

Для того чтобы подключить электрокотел,  нужно составить схему обвязки. Ее вид определяется мощностью устройства и типом системы (одно- или двухконтурной).

Необходимое условие для установки такого теплогенератора – бесперебойное электроснабжение.

Где установить и как

Подключение электрического котла к системе отопления простое. Большое значение имеет напряжение, ориентируясь на которое, нужно правильно рассчитать схему установки и выбрать подходящую модель.

По мощности выделяется два вида: напольные и настенные. У первого мощность выше –  более 60 кВт.

Для электрогенератора любого типа мощностью более 12 кВт необходима трехфазная сеть. В остальных случаях достаточно двухфазной. При установке нижний патрубок должен располагаться ниже радиатора, чтобы вода (масло или антифриз) не задерживалась в системе.

Для установки чаще всего выбирают кухню либо какое-то нежилое помещение. Важно отсутствие на стене, где будет висеть котел, горючих материалов.

Подготовка электрокотла

Нужно проверить:

1. Наличие повреждений корпуса (вмятин, царапин).
2. Состояние электропроводки. При обнаружении каких-то повреждений допускается временная скрутка проводов.
3. Отсутствие скоплений пыли.
4. Работу УЗО, которое необходимо на случай скачков напряжения. Возле котла в стену дома монтируется выключатель. К нему должен быть обеспечен открытый доступ.

Нюансы монтажа

Существует два типа систем с электрическим теплогенератором:

1. С естественным давлением на теплоноситель (электрокотел располагается внизу цепи).
2. С принудительной циркуляцией. Возможно расположение прибора в любой точке цепи (за исключением самой высокой).

Многие устанавливают не один, а два электрокотла. Если резервное устройство работает не на всю мощность, то монтаж прибора производится параллельно, так, чтобы оба генератора работали с одинаковой силой.

Схема обвязки («классический» вариант)

Для обвязки нужны:

1. Кронштейны.
2. Фильтры.
3. Запорная арматура.
4. Клапаны (обратные и предохранения).
5. Бак расширения.
6. Насос (если требуется).
7. Термометр и манометр.

Выделяют следующие типы обвязки:

1. С установкой контура горячей воды (масла или антифриза): перед тем, как поступить в кран, теплоноситель проходит через электрокотел.
2. С подключением к системе теплого пола.
3. Обычное подключение к электросети.

Заключение

Подключение электрокотла к системе отопления должно проходить по отдельной электролинии от счетчика.
С особым вниманием следует отнестись к установке заземления: неопытные владельцы часто присоединяют его к нулевой фазе проводки. Это запрещено техникой безопасности, а УЗО воспримет это, как короткое замыкание в генераторе.

При установке электрического котла (особенно двухконтурного) и составлении электросхемы лучше обратиться к профессионалам.

устройство и принцип работы, схемы отопления с его применением, советы по выбору

Как устроен котел с насосом

В конструкции электрических помповых котлов нет ничего сложного. Главным их отличием от других подобных приборов является наличие насосного оборудования.

Основные блоки котла:

• Теплообменник. Выступает в качестве сердцевины конструкции электрического отопительного котла. В его состав входит емкость и внутренний нагревательный элемент.
• ТЭН. Обычно речь идет о нагревательных элементах трубчатого типа, хотя последние модели котлов с принудительной циркуляцией иногда оснащаются электродными нагревателями.
• Расширительный бак отопления. Внутри него хранится теплоноситель перед подачей в систему трубопроводов.
• Клапан. Следит за тем, чтобы вода не пошла по трубам в обратном направлении.
• Фильтр. Способствует извлечению из воды различных примесей.
• Электронный блок. Выполняет функцию управления, регулируя температурный режим работы котла, включая и выключая оборудование в нужное время.
• Циркуляционный насос. Обязательный элемент всей системы, поддерживающий стабильную скорость движения теплоносителя в контуре. Этим самым обеспечивается максимально эффективный теплообмен и прогрев жилища.

Устройство и технические характеристики электродного котла

Устройство электродного котла может показаться на первый взгляд весьма сложным. Но на самом деле конструкция довольно проста. Внешне ионный котел выглядит как цельная стальная труба, покрытая полиамидным электроизоляционным слоем. Корпус должен быть полностью герметичен во избежание опасных прорывов, поражения током и утечек электроэнергии. Именно по этой причине сделать электродный котел своими руками – весьма опасное мероприятие.

Также электродный котел состоит из следующих деталей:

• выполненный из специальных сплавов электрод, который удерживается защищенными гайками из полиамида. Стоит отметить, что в трехфазных ионных котлах используется сразу три рабочих электрода;
• клеммы питания;
• клеммы заземления;
• вводящие и выводящие патрубки теплоносителя;
• изоляционные резиновые прокладки.

Классическая форма электродных котлов – цилиндрическая. Средние размеры бытового ионного котла обычно колеблются в следующих пределах:

• диаметр изделия – до 30-35 см;
• длина – около 60 см;
• вес – 10-12 кг;
• мощность от 2 до 50 кВт.

Как правило, для отопления небольших домов до 100 м². используются однофазные модели мощностью около 6 кВт. Для промышленных помещений большой площади обычно применяют 3-фазные электродные котлы. Вариант мощностью 50 кВт может обеспечить теплом помещение до 1600 м². Эти цифры приблизительные, поскольку при выборе мощности котла стоит опираться на необходимую температуру помещения, степень его теплопотерь, а также на предпочтительный тип радиаторов и других элементов отопления.

Чтобы повысить эффективность системы отопления ионного типа, необходимо использовать управляющую автоматику, которая включает в себя следующие элементы:

• блок пускателя;
• контроллер управления;
• защита от скачков напряжения.

По желанию в помещение могут быть установлены GSM-модули для удаленного включения или отключения котла.

Неотъемлемым элементом систем отопления ионного типа является теплоноситель – специальная жидкость, используемая для осуществления теплообмена. Она в обязательном порядке должна соответствовать требованиям, указанным в технической документации электрокотла. В качестве теплоносителя используют соленую воду либо антифриз специальной марки. Применение дистиллированной воды не даст никакого эффекта – она не содержит никаких солей и поэтому между электродами не возникнет среда для создания электрической цепи.

Специальный антифриз – незамерзающая жидкость, в составе которой числятся: вода, пропилен – или этиленгликоль, специальные добавки, имеет следующие особенности:

• не опасен для человека;
• такой теплоноситель уменьшает возможность возникновения протечек, поскольку не оказывает негативного влияния на пластик, резину, металлопластик и другие материалы;
• предотвращает появления накипи в электрокотле и радиаторах.

Подключение электрокотла к системе отопления

обвязки электрического котла отопленияКонвекторы отопления электрические: как выбрать — маленькие хитрости

Чтобы уменьшить количество потребляемой электроэнергии, желательно прибегнуть к следующей схеме:

• обустроить систему теплого пола, которая равномерно распределяет тепло по всему помещению;
• установить теплоаккумулятор – теплоизолированный накопительный бак. В нем вода будет нагреваться в ночное время, когда действует более низкий тариф на электричество, а днем – медленно остывать, отдавая тепло в помещение (подробнее: «Правильная схема отопления с теплоаккумулятором»).

Подключение электрокотла к системе отопления: инструкция

Электродные котлы: основные особенности

Электродные котлы имеют модификации для однофазной или трехфазной сети.

Перед тем как отдать свой выбор в пользу электродного котла, обязательно изучите его особенности и принципиальные отличия от оборудования других типов. Главным отличием в данном случае является то, как нагревается теплоноситель. Функции элементов, разогревающих агрегат, выполняют электроды, которые передают силу электрической энергии тепловому носителю, нагревающемуся от своего же сопротивления в момент, когда по ней проходит электрический ток. При помощи этого метода можно расщепить молекулы воды на ионы, которые затем направляются в сторону соответствующих электродов.

Нельзя оставить без внимания и тот факт, что перемещение ионов никак не провоцирует образование накипи на электродах, так как полярность данных элементов корректируется исходя из частоты, характерной для этой сети.

Среди главных преимуществ, на основании которых можно отдать выбор в пользу такого оборудования, можно отметить такие качества, как компактность, безопасность, небольшая стоимость и постепенный выход на основную мощность.

Среди недостатков, ограничивающих выбор подобного оборудования, нужно отметить обязательную водоподготовку. Помимо этого, здесь нельзя использовать незамерзающие жидкости как теплоноситель. Помимо этого, нужно поддерживать нормальную циркуляцию жидкости. В случае ее снижения вода в котле начнет попросту кипеть, а в случае увеличения агрегат может не запуститься.

Электрокотлы с ТЭНами

Тепловой электрический нагреватель (ТЭН) представляет собой металлическую трубку, заполненную кварцевым песком или другим керамическим изоляционным материалом. Внутри проходит спираль из вольфрама либо нихрома, концы которой приварены к металлическим контактам для подключения проводов. Классический ТЭН выполнен в форме латинской U, провода присоединяются к двум контактам на концах устройства. Более современные изделия производятся в виде стержня с одним контактом, материал трубки – нержавеющая сталь. Вторым контактом служит корпус самого ТЭНа.

ТЭН для электрического котла

Рабочая часть котла представляет собой бак для теплоносителя, в который погружены несколько ТЭНов, их количество зависит от расчетной мощности установки. Бак может располагаться в горизонтальном или вертикальном положении, принцип работы электрического котла отопления от этого не меняется. Главное, чтобы ТЭНы были полностью покрыты водой, иначе они быстро перегреются и выйдут из строя. Как правило, современные котлы укомплектованы блоком управления, следящим за температурой и давлением воды в баке с помощью датчиков. Дополнительно установка может быть оснащена собственным циркуляционным насосом. Все это оборудование находится в металлическом ящике, имеющем привлекательный эстетический вид.

Устройство электрического котла отопления

При запуске и прогреве системы контроллер включает все ТЭНы одновременно, потребление энергии в это время самое высокое. При достижении температуры, выставленной термостатом или на дисплее, нагрев прекращается и дальше температура воды может поддерживаться включением одного или двух ТЭНов. Чтобы продлить их ресурс, в системе отопления лучше использовать обессоленную или дистиллированную воду. Тогда на рабочей поверхности трубок будет меньше отложений.

Бытовой электрический отопительный котел для дома с ТЭНами имеет такие недостатки:

1. Длительный нагрев воды обусловлен тем, что тепло от спирали поступает не напрямую к воде, а через материал изоляции и стенки трубок.
2. Слой солевых отложений на трубках еще больше замедляет процесс нагрева. Отложения рекомендуется удалять не реже 1 раза в год, если конструкция котла позволяет это сделать.
3. Раскаленная вольфрамовая проволока достаточно быстро уменьшается в диаметре и перегорает. Долговечность работы таких котлов невелика (до 10 лет).
4. Самые дешевые модели агрегатов представляют собой бак, покрытый теплоизоляцией и имеющий минимум автоматики. Его придется доукомплектовать самостоятельно.
5. Среди всех электрических котлов данный вид имеет наибольшие габариты.

Достоинства отопительного агрегата заключаются в доступной стоимости и высокой ремонтопригодности. По этой причине его часто используют как электрический котел для отопления дачи. Если в конструкции применены нагреватели стержневого типа, то они прослужат дольше обычных, а заменить сгоревший ТЭН не представляет большой сложности.

Принцип работы электрокотлов

Схема обвязки котла отопления.

Электрокотел можно подключить везде, он нормально работает там, где есть электропитание, для него не нужно закупать и хранить топливо или обустраивать специальное помещение. Достаточно просто подключиться к электросети и вывести трубопровод. Для многих людей такие котлы стали незаменимым помощником. Благодаря компактным размерам электродный котел можно установить даже в очень маленьком помещении, при этом современный дизайн оборудования позволит органично вписать его в любой интерьер. Базовая комплектация включает расширительный бак, нагревательный элемент, элементы для регулирования и управления работой теплогенератора.

Принцип работы оборудования предельно прост: в расширительный бак подается теплоноситель, который нагревается за счет электроэнергии и далее распространяется по радиаторам и трубам. Отопительные электрокотлы отличаются высоким КПД, который зачастую достигает 100%, простота в эксплуатации, доступная стоимость агрегатов, бесшумная работа, безопасность и экологичность тоже являются неоспоримыми преимуществами такого отопительного оборудования. Конечно, помимо преимуществ, отопительные котлы, работающие от электроэнергии, имеют и определенные недостатки, которые связаны по большому счету с отечественной организацией электрической системы. Нужно обязательно помнить и о стоимости электроэнергии, которая все время увеличивается, о нередких перебоях в подаче электричества, скачках напряжения, которые отрицательно воздействуют на функциональную часть оборудования и на срок его эксплуатации.

Электрокотлы для отопления наделены стильным и современным дизайном, простотой в обслуживании и ступенчатым включением мощности. Оборудование может быть подключено в каскад для создания мощной установки.
Электрокотел: преимущества и недостатки

Схема устройства электрокотла.

Как и любое другое оборудование, электрокотел имеет свои преимущества и недостатки. Среди неоспоримых преимуществ можно выделить, прежде всего, компактность. Это оборудование действительно очень компактно и практически незаметно в общей конструкции системы. Такие котлы отличаются низкой стоимостью, имеют плавный выход на номинальную мощность и, помимо всего прочего, особенность их работы исключает возможность возникновения аварийной ситуации при утечке воды. В случае если в системе вдруг исчезнет вода, то оборудование попросту не будет работать.

Среди недостатков можно выделить следующие моменты:

• необходимость водоподготовки. Оборудование будет эффективно работать только при обеспечении определенных значений удельного сопротивления воды, которые очень часто невозможно самостоятельно измерить и привести в соответствие с нормами;
• обеспечение оптимальной циркуляции теплоносителя. При условии слабой циркуляции вода в электрокотле может закипать. В случае слишком быстрой принудительной циркуляции оборудование может не запуститься;
• в качестве теплоносителя нельзя использовать незамерзающие жидкости.

Принцип работы электродного (ионного) котла

Механизм работы ионного котла достаточно прост: теплоноситель, который циркулирует по трубам, попадает в рабочее поле котла. Далее он подвергается контакту с электрическим током. Под воздействием тока, молекулы теплоносителя расщепляются на положительно и отрицательно заряженные ионы, которые затем в хаотичном движении начинают соударяться. Ионы устремляются к положительному и отрицательному электродам, при этом выделяя тепловую энергию и передавая ее теплоносителю.

В результате этого теплоноситель нагревается напрямую, а не с помощью «посредников» вроде ТЭНов.

При этом скорость ионов очень высокая – в течение одной секунды каждый из них сталкивается с другими до 50 раз, при этом изменяя свой знак на противоположный. Вследствие воздействия переменного тока, жидкость не распадается на водород и кислород, тем самым сохраняя свою структуру. А увеличение температуры, в свою очередь, влечет рост давления внутри котла, которое и заставляет циркулировать жидкость.

Для оптимальной работы электрокотла необходимо внимательно отслеживать омическое сопротивление жидкости. Для средней температуры помещения 20-25 °C сопротивление должно быть не более 3 кОм

Особенности ТЭНового электрокотла

ТЭНовый котел содержит всю пускорегулирующую аппаратуру и не занимает много места.

Данный электрокотел для отопления дома работает по принципу электрочайника. Разогрев воды осуществляется с помощью ТЭНов. Этот нагревательный элемент имеет свою отличительную особенность: нагревание теплоносителя осуществляется при помощи проточного режима. С его же помощью обеспечивается нормальная циркуляция воды в системе отопления дома.

Многие специалисты будут советовать вам выбрать именно такой электрокотел, так как он обладает множеством преимуществ. Прежде всего выбрать такое оборудование стоит из-за его великолепного дизайна, благодаря которому агрегат можно повесить на стену и он не будет занимать много места. ТЭНовый электрокотел достаточно просто монтировать, он имеет в своем арсенале пусковую и терморегулирующую арматуру, которая дает возможность поддерживать нужную вам температуру воды в желаемом режиме.

В зависимости от конструкции, на этом оборудовании используются сразу 2 типа датчиков. Один из них позволяет поддерживать в помещении изначально заданный температурный режим, на основании того, до какой температуры нагрет системный теплоноситель. А при помощи другого датчика вы сможете сами выбрать и установить желаемую температуру воздуха в комнате.

Если вы ищете недорогое, качественное и универсальное оборудование, отдайте свой выбор в пользу ТЭНового электрокотла. Вы сможете отключать и включать определенные ТЭНы, регулируя тем самым употребляемую мощность.

Конечно же, у такой системы есть и определенные недостатки. Самый главный — появление накипи на нагревательных элементах, что приводит к постепенному уменьшению тепловой отдачи и увеличению употребления электроэнергии.

Для чего нужен встроенный насос?

Устройство электрического отопительного котла с циркуляционным насосом

В электрических котлах отсутствуют габаритные или массивные элементы, являющиеся неотъемлемой частью конструкции других источников тепла. Поэтому отопительные электроустановки изготавливают, как правило, в настенном исполнении. При этом они максимально комплектуются дополнительными элементами с целью упрощения монтажа и обвязки котла на месте. Один из важнейших элементов обвязки, встраиваемый в конструкцию отопителя – циркуляционный насос. Его присутствие в электрическом котле более чем уместно, в особенности если в последнем предусмотрен вторичный контур для ГВС. Циркуляционные насосы для котлов решают две задачи:

1.  Принуждают теплоноситель протекать по трубопроводам системы отопления с определенной скоростью.
2. В двухконтурных электроустановках они прогоняют теплоноситель через проточный теплообменник для приготовления воды на ГВС.

В одноконтурных котлах насос решает только задачу принудительной циркуляции воды по всей системе отопления. Тут возникает один нюанс: завод – изготовитель снабжает свое изделие насосом, параметры которого приблизительно соответствуют мощности электроустановки — принимается усредненное значение гидравлического сопротивления, которым должна обладать система данной тепловой мощности.

Циркуляционный насос Wilo для отопительных систем

Но существует бесконечное множество вариантов схем отопления, некоторые из них имеют большее гидравлическое сопротивление, нежели может преодолеть стандартный перекачивающий аппарат теплогенератора. Тогда электрический котел с насосом не сможет обеспечить подачу теплоносителя во все ветви системы.

Простой пример: стандартный перекачивающий агрегат WILO-STAR-RS способен обеспечить производительность 6 м3/ч теплоносителя, развивая давление 0.8 Бар или 8 м водного столба. Если источник тепла находится в цокольном помещении трехэтажного коттеджа, то только на преодоление высоты подъема понадобится давление порядка 0.6 Бар. А еще нужно доставить теплоноситель по горизонтальным ветвям, сопротивление которых укрупненно принимается по такому соотношению: 10 м длины горизонтальной трубы считается как 1 м стояка. И в результате подсчета получится, что электрокотел с встроенным циркуляционным насосом не справится со своей задачей, схема не будет функционировать.

Возможна ситуация, когда электрокотел с циркуляционным насосом уже приобретен, смонтирован, а после этого выяснилось, что давления штатного нагнетателя недостаточно. В этом случае дополнительные затраты неизбежны, а проблему решить можно так:

1. Произвести укрупненный расчет гидравлического сопротивления системы самостоятельно либо с привлечением специалиста.
2. По результатам расчета приобрести отдельный циркуляционный насос.
3. Ввести в схему гидравлический разделитель (гидрострелку), тогда нагнетатель отопителя будет работать в малом контуре.
4. Отдельный насос установить на большой контур системы отопления, как показано на схеме:

Система отопления с гидравлическим разделителем

Достоинства и недостатки

Электрический котел с расширительным баком и насосом имеет ряд достоинств:

1. Стопроцентная интеграция насоса с другими приборами, его показатели с точностью соответствует мощности котла, температуре теплоносителя, автоматике и блоку управления. Поэтому, каждый сможет подобрать оптимальный вариант без особых усилий.
2. Благодаря циркуляционному насосу, воздух будет прогреваться быстро и равномерно.
3. У электрокотлов с насосом высокий КПД, 90 % и выше.
4. Производятся и выпускаются агрегаты настенного и напольного исполнения. Котлы, размещаемые на стене, отличаются небольшими показателями мощности. Поэтому их обычно выбирают для отопления загородных домов, небольших площадей или квартир. Напольные варианты — это мощные агрегаты, которые способны обогреть большие дома,
5. Устройства просты и удобны в обслуживании, т.к. все процессы функционирования полностью автоматизированы.
6. Отличаются безопасностью.
7. Экологичны, не образуются угарные газы и дым.
8. Монтаж не сложный, т.к. в конструкции не предусмотрен дымоход, а это значительно облегчает установку.

Несмотря на множество положительных моментов в работе электрокотлов с циркуляционным насосом, как и любое другое отопительное оборудование, они имеют и ряд недостатков:

Большие затраты на энергоноситель, поскольку электричество является самым дорогостоящим видом топлива.
Производительность работы электрических котлов находится в непосредственной зависимости от напряжения в подающей сети. Поэтому осуществляя выбор между электрокотлом и другими видами отопительных устройств, следует учесть работу электрических сетей в вашей местности.
Мощность агрегата с насосом возрастает

Исходя из этого, особое внимание следует уделить проводке.

Достоинства

Постоянно растущий спрос на этот вид обогревателей обусловлен массой достоинств:

1. Широкий ряд моделей, что позволяет выбрать именно то оборудование, которое идеально подойдет для ваших условий. Независимо от того, какое именно необходимо обогреть помещение – промышленный цех или небольшой дачный домик – вы всегда сможете найти агрегат с подходящими условиями.
2. Экономический аспект. Эффективность моделей, выпускаемых в последнее время считается максимально высокой – КПД доходит до 99%.
3. Встроенный насос также способствует улучшению качества работы. Нагнетатель обладает экономным потреблением энергоресурсов. Циркуляция жидкости осуществляется по контурам с необходимой скоростью. Это обеспечивает не только быстрый прогрев помещения, но и позволяет в экономном варианте поддерживать нужную температуру.
4. При работе системы не выделяется никаких продуктов горения, что делает весь агрегат безопасным для природы и человека. Вместе с тем нет необходимости устанавливать дымоход.
5. Управление оптимизировано и удобно. Это позволяет контролировать и менять температуру в помещении обычному обывателю. При этом в большинстве случаев предлагаются модели, которые укомплектованы дополнительно элементами, автоматизирующими работу системы. Поэтому настройка проводится редко.

Преимущества

Популярность электрокотлов с насосом для отопления объясняется следующими положительными характеристиками:

Богатство ассортимента. В продаже представлены модели различной мощности, что дает возможность обзавестись именно той маркой, которая более всего соответствует условиям эксплуатации. Таким образом можно подобрать обогревающий прибор как для дачного дома, так и для промышленного помещения: в наличии всегда есть варианты с подходящими параметрами.

Экономичность. Благодаря высокой энергетической эффективности современных отопительных котлов электрического типа (их КПД приближается к 99%) их использование позволяет сэкономить значительные финансы. Дополнительному экономическому эффекту способствует применение циркуляционной помпы, являющейся частью самой конструкции. Имея небольшое потребление энергии, она, тем не менее, заметно увеличивает скорость прохождения теплоносителя по всем трубам. Как результат, помещения прогреваются в разы быстрее.

Экологичность. Подобная отопительная система во время своей работы не выделяет продукты сгорания. Поэтому нет необходимости тратить деньги на организацию дымохода и обеспечение дополнительного притока воздуха. По этой причине электрические котлы нашли широкое применение в городских квартирах и офисных помещениях

Важно помнить, что отсутствие дыма не означает, что вентиляция в доме может быть плохой.

Удобство управления. Этому способствует максимальная оптимизация контролирующих и управляющих приборов

Как результат, следить за работой отопительного оборудования может даже дилетант.  Большая часть представленных на рынке моделей оснащаются автоматическими управляющими блоками: это позволяет прибегать к настройке работы системы в очень редких случаях.

Выбор и монтаж

Приобретая электрический котел с насосом, нужно подобрать подходящие параметры устройства:

• Мощность — этот параметр описывает мощность ТЭНов в теплообменнике, она может составлять от 2 до 70 кВт. Котлы, мощность которых более 50 кВт, применяются в промышленных производствах.
• Объем — вместимость теплоаккумулирующей емкости, наиболее оптимальный вариант: от 20 л на 1 кВт мощности ТЭНа.

Формула расчёта мощности электрокотла

W= S * Wy / 10 м²

W — мощность отопления (кВт).
S — площадь всех отапливаемых комнат (м²).
Wy — удельная мощность на 10 м².

Таким образом, подобрав оптимальный вариант и правильно его установив, в вашем доме будет обеспечен качественный прогрев.

Осуществить установку и подключение электрокотла с насосом своими руками — не сложно. Главное правило — соблюдение всех требований, предписанных инструкцией.

Если это агрегат настенного исполнения, то для начала на стену нужно закрепить кронштейны, а после на них навесить котел. Следующий этап — подсоединение контуров системы отопления. На входящем и выходящем патрубках надо установить отсекающие вентили, они понадобятся в случае ремонта или замены котла. После всех выполненных манипуляций, агрегат подключается к электрической подающей сети.

https://youtube.com/watch?v=p7hWDX-lYfg

https://youtube.com/watch?v=p7hWDX-lYfg

Электрокотлы бывают ТЭНовыми, электродными и индукционными.

Источники

• https://cotlix.com/elektricheskij-kotel-s-cirkulyacionnym-nasosom
• https://teplofan.ru/kotly/elektricheskie/s-rasshiritelnym-bakom-i-nasosom
• https://teplospec.com/elektricheskoe-otoplenie/kak-vybrat-elektricheskiy-kotel-s-nasosom-i-rasshiritelnym-bakom-vybor-i-ustanovka.html
• https://tavago.ru/kotly-otopleniya/elektricheskie-kotly.html/filter/komplektatsiya_elektricheskogo_kotla-is-s_nasosom_i_rasshiritelnym_bakom/apply
• http://ThermoMir.ru/doc/recomend/help_electro_kotly/jelektricheskij_otopitelnyj_kotjol_s_nasosom_i_rasshiritelnym_bakom

Кто придумал отопительный агрегат на индукции

Маркетинговый аргумент про инновацию индукционного котла не выдерживает никакой критики. Принцип индукции был открыт ещё в первой трети XIX века Майклом Фарадеем — исследователем, известным нам по школьному курсу физики.

А в самом начале XX века в Швеции была выпущена в мир первая плавильная индукционная печь для металлургической промышленности.

Конечно же, инженеры и учёные ещё тогда рассматривали индукцию для отопительных котлов в быту. Но, изучив за и против, сочли этот вариант нерациональным.

Индукционным нагревателем для дома и быта начали пользоваться на просторах СНГ в середине 90-х годов. До этого индукционные котлы высокой мощности применялись в СССР только в тяжёлой промышленности для плавки металлов.

Установка электрического отопителя

Монтаж такого устройства не представляет особых трудностей. Его вполне под силу выполнить своими руками.

Если мы имеем дело с настенным прибором, то для его установки необходимо будет произвести сверление отверстий в стене под дюбели.

Сверлим отверстия в стене

Напольный котел обычно ставят на подставки. После чего его нужно присоединить к системе отопления с помощью муфт и переходников.

Схема подключения электрического котла

Закончив эту работу, надо набрать воду в систему и включить аппарат. Если трубы стали нагреваться, значит все сделано верно. Более подробное описание процесса установки вы сможете посмотреть на видео, которое есть на нашем сайте.

Мы надеемся, что вышеприведенные аргументы убедили вас в том, что электрическое отопление может быть вполне уместным и удобным вариантом для обогрева дачи. Причем убедиться в этом вы сможете на собственном опыте, установив электрокотел.

Процедура установки

Чаще всего монтажные мероприятия осуществляются профессиональными установщиками, т.к. для этого требуется специальное разрешение. Однако знание последовательность операций не помешает: как минимум, это позволит осуществлять контроль проводимых работ, следя за правильностью реализации каждого этапа.

Последовательность установки:

1. Сложнее всего при подключении электрической отопительной установки обеспечить ее необходимым питанием. Если имеющаяся проводка в состоянии поддержать мощность прибора, тогда никакое переустройство не потребуется. В противном случае приходится прокладывать дополнительную линию.
2. После решения вопроса с питанием проводится монтаж счетчика, электрощитка и УЗО (минимум на 25 А).
3. Котлы бывают настенными и напольными. Обычно все необходимые крепежи входят в комплект системы. После того, как установка электрокотла завершена, он присоединяется к счетчику кабелем оптимального сечения.
4. Датчики температуры коммутируются отдельной проводкой. В их задачу входит автоматическое регулирование включения и выключения нагревательных элементов.
5. Для установки теплового аккумулятора используется отдельный сантехнический шкафчик.
6. Некоторые модели не имеют встроенного циркуляционного насоса: в таком случае его нужно установить отдельно. Для этого потребуется наличие дополнительного провода для подачи питания на двигатель насоса.

Выбор и особенности электрического котла

В процессе нужно руководствоваться тем, какая площадь нуждается в обогреве, поэтому мощность электрокотла выбирается в зависимости от площади обогреваемого помещения примерно 1 кВт на 10 м² хорошо утепленного дома с высотой потолка не более 3 м.

Наибольшей популярностью пользуются двухконтурные приборы мощностью 6-15 кВт, а среди бытовых напольных электрокотлов, большая часть которых применяется при строительстве коттеджей, наиболее популярными являются модели, чья мощность оставляет 20-30 кВт.

Схема монтажа электроводонагревателя.

Суть такова, что энергия электрического тока напрямую передается молекулам теплоносителя, в результате чего его температура мгновенно возрастает. В свою очередь, отопительный прибор рассматриваемого типа весьма быстро достигает уровня своей номинальной мощности. При прекращении поступления воды по каким-либо причинам отопительный агрегат тоже сразу же прекращает работать. Благодаря этому вероятность взрыва, пожара или термического повреждения системы сводится к минимуму. Котлы рассматриваемого типа имеют разборную конструкцию, что дает возможность без особых проблем заменить старый электрод, который по каким-то причинам уже не работает, на новый.

Одним из наиболее эффективных способов снижения финансовых затрат на отопление при использовании электрокотла является принцип многотарифного учета электроэнергии. Вполне очевидным является тот факт, что потребность пользователей различных электроприборов в электроэнергии в течение суток постоянно меняется. Так, максимум потребления, когда работает множество различных приборов, приходится на периоды с 08:00 до 11:00 и с 20:00 до 22:00, полупиковые периоды – с 07:00 до 08:00 и с 11:00 до 20:00. Как раз на эти временные промежутки суток и приходится основная часть работы бытовых электроприборов и максимум промышленного потребления электрической энергии. Минимальное же потребление электроэнергии происходит ночью, т.е. с 23:00 до 06:00. Поэтому целесообразно использовать данную электроэнергию в бытовых целях, а конкретно – на отопление электрокотлом. Такой принцип распределения энергии дает возможность сэкономить до 30% в результате поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении на протяжении суток.

Весьма эффективным и экономически оправданным является принцип комбинированного использования «ночного» тарифа при эксплуатации электродных котлов и прочих устройств. Широко практикуется использование таких комбинированных отопительных систем, как: электрокотел и газовый котел, электрокотел и твердотопливный котел. Это дает пользователям возможность минимизировать затраты природного газа и обеспечить максимальное удобство эксплуатации твердотопливных котлов.

Недостатки

Наряду с множеством положительных характеристик, имеются у электрических котлов отопления с циркуляционным насосом и отдельные слабые стороны:

• Затраты на эксплуатацию подобного оборудования находятся в прямой зависимости от цен на электроэнергию. Это объясняет тот факт, что большинство стран признали электрические отопительные установки не такими эффективными, как газовые и твердотопливные аналоги. Для снижения затрат на эксплуатацию рекомендуется использование теплоаккумулирующего бака. Это позволят существенно снизить теплопотери и расход электроэнергии на подготовку теплой воды.
• Зависимость от исправной подачи электрической энергии. Двухконтурный электрический котел и циркуляционная помпа относятся к энергозависимым приборам. Поэтому, если в регионе случаются перебои с электроэнергией, то желательно выбрать другую разновидность обогрева для своего дома. Один из вариантов – установить резервный источник тепла, на случай «аварийной» ситуации. Чаще всего речь идет о твердотопливной печи или камине. До полноценных обогревателей им далеко, но подстраховать во время кратковременного выключения основного котла они, безусловно, смогут.
• Необходимость в качественной электропроводке. Это является обязательным условием для того, чтобы электрический котел в комбинации с циркуляционным насосом работал без всяких перебоев. Часто бывает так, что проводка в доме не соответствует предъявляемым требованием, и ее приходится полностью менять. Это в любом случае влечет за собой дополнительные расходы.

Естественно, что людей волнует также вопрос о стоимости эл котла с насосом. На ее размер во многом влияет то, какая именно модель была выбрана: чем мощнее прибор, тем дороже он стоит

Также следует обращать внимание на производителей, среди которых есть несколько проверенных отечественных компаний. В любом случае, не стоит обольщаться на дешевые образцы сомнительного качества.

Электрокотлы с насосом и расширительным баком

Электрокотел с насосом для отопления

В каждом доме должно быть тепло. Для этого люди изобретают все новые и новые способы отопления, модернизируют привычные агрегаты и всё для того, чтобы в доме было уютно и тепло. Одним из плодов прогресса является электрический отопительный котел с насосом и встроенным расширительным баком. Преимущества сразу очевидны, компактность, так как бак для воды встроен, насос – он заставляет принудительно циркулировать теплоноситель по системе, работа от электричества, особенно удобно там, где нет газификации. В статье будет рассмотрен принцип работы отопительного котла, и нюансы, связанные с выбором, подключением и эксплуатацией устройства.

Принципы работы отопительного котла

Для более понятной работы устройства рассмотрим его конструктивные особенности. Конструкция не отличается сложными механизмами, в ней все просто и понятно, наверное, поэтому и хорошо работает.

Основная часть — это теплообменник. П о внешнему виду емкость напоминает бак, внутри которого встроен нагревательный элемент – тэн. Рядом расположен расширительный бак, меньшего объема, он оснащен клапаном обратки и фильтром для очистки воды. Главная особенность конструкции — это циркуляционный насос, он обеспечивает скорость движения теплоносителя. Для двухконтурных электрокотлов насос выполняет функцию и прогона горячего водоснабжения. Вся схема работает от блока управления, на нем расположены клавиши включения и выключения прибора, контроль за температурой и другие режимы работы.

Все части электрокотла изолированы специальным теплозащитным материалом. это снижает теплопотери и экономит электричество. Все элементы имеют компактные габариты, поэтому расположение таких котлов чаще всего настенное, что экономит полезное пространство в помещении. Также настенное расположение позволяет максимально быстро и эффективно выполнить обвязку электрического котла. При достаточной мощности насоса существует множество схем обвязки. предусматривающих несколько контуров с циркуляцией горячей воды. Стандартная мощность не способна обеспечить несколько контуров одновременно, или подъем теплоносителя допустим на 3-й этаж.

В любом случае проблемы с малой мощностью штатного нагревателя решаемы, но для этого придется увеличить бюджет, выделенный на систему отопления.

Для обеспечения работы второго контура горячего водоснабжения возникает потребность периодически снабжать теплообменник теплоносителем. В этом случае контроллер переключает двухходовый клапан, и нагнетатель поочередно работает на контур отопления и контур ГВС. Контроллер дает сигнал при открытии крана для подачи воды.

Подключение и обвязка котла

Подключение и обвязка электрокотла не составит много хлопот, но и расслабляться не стоит. При монтаже и обвязке нужно соблюдать все тонкости и правила установки, иначе это может привести к порче котла или снижению КПД. Несомненным преимуществом является тот факт, что котел можно установить в любом месте системы отопления. Котел работает как с естественной, так и принудительной циркуляцией теплоносителя. Для достижения более высокой отдачи его лучше устанавливать в самой нижней точке системы с низким подключением подающей трубы.

Для обеспечения безопасности электрический котел необходимо заземлить, ни в коем случае не занулять! В последнем случае фазы могут быть перепутаны, может произойти короткое замыкание, и авария может нанести серьезный вред здоровью. Любая схема отопления должна быть максимально безопасна.

Схема обвязки котла отопления должна быть правильно выполнена, так как функция обвязки заключается в контроле температурного режима на входе и выходе из котла отопления, изначально теплоноситель проходит через малый контур, далее отправляется по системе. Следовательно, чтобы достичь нужной температуры в системе отопления нужно, чтобы функционировали несколько контуров. Для обвязки потребуется:

• насос циркуляционный;
• распределительный клапан;
• кран балансировки;
• фильтр проточный;
• манометр;
• радиаторы отопления;
• трубы;
• соединительные детали и инструменты;

Существует четыре схемы обвязки. Схема с принудительной и естественной циркуляцией, классическая разводка или на первично-вторичных кольцах.

При выполнении обвязки следует предусмотреть запасной источник энергии, на случай аварийного отключения от сети.

Как определиться с выбором электрокотла

После того, как определено количество контуров, высчитана протяженность системы отопления и выбрано место для установки котла, необходимо правильно выбрать параметры электрического отопительного котла с насосом и встроенным расширительным баком.

Мощность – этот параметр описывает мощность ТЭНов в теплообменнике. мощность может варьироваться от 2 до 70 кВт. Причем агрегаты мощнее 50 кВт уже предназначены для промышленных производств.

Объем – подразумевается вместимости теплоаккумулирующей емкости. оптимальным является не менее двадцати литров на один кВт мощности ТЭНа.

Расчет мощности можно произвести в салоне вместе со специалистом. Воспользоваться онлайн калькуляторами или самому рассчитать по формуле:

где: W — мощность отопления (кВт) .

S – площадь всех отапливаемых комнат (метр в квадрате).

W у – удельная мощность на 10 кв. метров (равна примерно от одного до двух, в зависимости от региона)

Таким образом, при правильном выборе, установке и обвязке использование котла принесет тепло в дом, независимо от его размеров, будь то уютная дача или двухэтажный коттедж.

Электрокотел с насосом для отопления

Изучаем самые главные дополнения для электрического котла и их подключение. Работа электрокотла с насосом и расширительным баком.

Источник: poluchi-teplo.ru

Электрокотел с насосом – принцип работы, основные нюансы

Современные компании, занимающиеся выпуском оборудования для отопления, постоянно стараются предлагать все новые более совершенные системы. Одной из таких технологий является электрокотел с расширительным бачком, насосом и дополнительным контуром для горячего водоснабжения. В этом агрегате по факту собрана миниатюрная котельная.

Особенности

Электрический отопительный котел не имеет крупных или массивных компонентов, которые обычно встречаются в конструкциях подобных приборов, работающих на других энергоносителях. Именно в связи с этим большей популярностью пользуются настенные агрегаты. При этом чаще всего для упрощения монтажа они комплектуются дополнительными компонентами. И одним из них является циркуляционный насос. Он считается полезным элементом, особенно если в котле предусмотрен второй контур для ГВС. С помощью этой детали решается две главные задачи:

1. Придают теплоносителю в системе отопления определенную инерцию, сохраняя скорость во время работы.
2. В двухконтурных агрегатах жидкость проходит через проточный теплообменник для подогрева воды на хозяйственные нужды.

При этом важно уточнить, что различные производители снабжают свои установки насосами, которые примерно соответствуют мощности самого агрегата. При этом рассчитывается среднее значение для сопротивления воды.

Вместе с тем существует масса схем отопительной системы. Часть из них обладает большим гидравлическим сопротивлением, с которым не может справиться стандартная циркуляционная установка. В этом случае аппарат со встроенным насосом не обеспечит подачу разогретой жидкости по всем компонентам системы.

Стоит только подсчитать. Так, представьте, есть помпа, способная нагнетать давление до 0,8 Бар. Источник расположен в нижнем помещении трехэтажного дома. Чтобы теплоноситель доставить до самого верха, необходимо давление в 0,6 Бар. Кроме того, нужно придавать жидкости и горизонтальную инерцию. Последняя рассчитывается так: 10 м длины трубы, параллельной полу, считается как 1 м вертикальной. В результате простых математических действий мы приходим к выводу, что встроенного компонента явно не хватит для правильной работы всей отопительной системы.

Важно! Если задумывается покупка аппарата с циркуляционным насосом для многоэтажного дома или разветвленной системы, необходимо заранее произвести все расчеты. После этого сверить результаты с параметрами агрегата, выяснив все необходимое у специалиста, занимающегося реализацией оборудования. Это поможет в будущем избежать необходимости покупки дополнительных компонентов.

Иногда встречаются ситуации, когда все же котел был куплен и установлен, а только после этого выяснилось о недостаточной работе нагнетателя. В таком случае дополнительных затрат точно не избежать. Проблема решается следующим образом:

1. Проводится детальный расчет водного сопротивления. Лучше всего это сделать с привлечением соответствующего специалиста.
2. Исходя из полученных данных покупается соответствующий дополнительный насос.
3. Кроме того, в систему обязательно вводится гидрострелка, что позволяет нагнетателю работать только в малом контуре.
4. Отдельный насос ставится на большое кольцо. Схема отопления будет выглядеть таким образом:

Работа двухконтурных котлов

Электрокотлы двухконтурные с насосом имеют усложненный принцип работы. Так, например, они нуждаются в периодическом снабжении жидкостью теплообменника, который поднимает температуру воды для ГВС. Здесь происходит поочередное действие нагнетателя в два контура. Переключение осуществляется с помощью двухходового клапана, который имеет электропривод. Команды приходят от соответствующего контроллера. Это осуществляется, когда открывается кран горячей воды. Факт фиксируется датчиком протока и передает сигнал дальше на контроллер.

После того, как переключается поток, насос начинает качать жидкость в теплообменник, пока кран не будет закрыт. В большинстве случаев двухконтурные агрегаты выглядят следующим образом:

1. Колба с ТЭНами и отводчиком воздуха.
2. Корпус, имеющий крепежные отверстия.
3. Контроллер.
4. Расширительный бачок.
5. Насос с двухходовым клапаном и теплообменник.

Проточный нагреватель обладает узкими каналами. Поэтому нагнетатель подбирается с учетом преодоления водного сопротивления, в случае возникновения накипи.

Важно! Система автоматики в большей части установок запрограммирована на периодический запуск насоса даже летом. Это предусмотрено специально, чтобы за время простоя ротор не вышел из строя.

Достоинства

Постоянно растущий спрос на этот вид обогревателей обусловлен массой достоинств:

1. Широкий ряд моделей, что позволяет выбрать именно то оборудование, которое идеально подойдет для ваших условий. Независимо от того, какое именно необходимо обогреть помещение – промышленный цех или небольшой дачный домик – вы всегда сможете найти агрегат с подходящими условиями.
2. Экономический аспект. Эффективность моделей, выпускаемых в последнее время считается максимально высокой – КПД доходит до 99%.
3. Встроенный насос также способствует улучшению качества работы. Нагнетатель обладает экономным потреблением энергоресурсов. Циркуляция жидкости осуществляется по контурам с необходимой скоростью. Это обеспечивает не только быстрый прогрев помещения, но и позволяет в экономном варианте поддерживать нужную температуру.
4. При работе системы не выделяется никаких продуктов горения, что делает весь агрегат безопасным для природы и человека. Вместе с тем нет необходимости устанавливать дымоход.
5. Управление оптимизировано и удобно. Это позволяет контролировать и менять температуру в помещении обычному обывателю. При этом в большинстве случаев предлагаются модели, которые укомплектованы дополнительно элементами, автоматизирующими работу системы. Поэтому настройка проводится редко.

Недостатки

Несмотря на очевидные положительные стороны, этот вид установок обладает всего несколькими, но важными недостатками:

1. Стоимость электроэнергии выше, чем многих других энергоресурсов.
2. Полная зависимость от тока. В случае появления перебоев, система может вовсе промерзнуть, что полностью выведет ее из строя. А ремонт обойдет недешево. При этом понадобится какое-то время. А оно есть не всегда, особенно при отрицательной температуре за окном. Чтобы подобных ситуаций не появлялось, нужно иметь альтернативный источник обогрева.
3. Важно точно понимать, какой именно мощности будет агрегат. При этом также необходимо учитывать возможности насоса. В противном случае в будущем может появиться необходимость приобретения и установки дополнительных элементов.

Сегодня многие электрические котлы обладают встроенным насосом. Кроме того, в них предусмотрены и дополнительные детали. С одной стороны, такие агрегаты имеют цену выше, чем простые. Но с другой – встроенные элементы являются обязательными. В итоге, покупая установки с нагнетателем, владелец даже экономит свои средства.

Электрокотел с насосом – принцип работы, основные нюансы

Статья на тему: «Электрокотел с насосом – принцип работы, основные нюансы» — энциклопедия отопления ZnatokTepla.ru

Источник: znatoktepla.ru

Схема отопления тепловым насосом | ГрейПей

Тепловой отопительный насос реализует в работе классическую схему холодильной установки. Схема работы теплового насоса для отопления основана на двух базовых процессах, реализующих теплопередачу – испарении и конденсации. Альтернативное отопление этого вида актуально для регионов с ограниченным доступом к топливу и энергоносителям.

Принцип работы устройства теплового насоса

В своей работе комплекс реализует отбор и передачу тепла от следующих сторонних источников теплоты малого теплосодержания и потенциала:

1. Слои почвы;
2. Водоемы;
3. Потоки, пласты грунтовых вод;
4. Окружающий воздух.

Перечисленные источники приобретают теплоту от излучения Солнца и раскаленного внутреннего ядра планеты. Солнечное тепло частично отражается и рассеивается, но до 45 % лучистой энергии поглощается поверхностью Земли. При низких температурах воздуха в зимний период года поверхностный слой теряет свое тепло, но расположенные немного глубже пласты грунта и воды сохраняют приобретенное тепло.

Для климатических зон России глубина точки промерзания (потери теплоты) имеет следующие средние значения:

1. Южные регионы: 0,6 – 1,0 м;
2. Средняя полоса: 1,0 – 1,8 м;
3. Северные регионы и Заполярье – от 1,8 до 2,5 метров.

Наружная сеть теплового насоса собирает тепло от источников, передает его в устройство теплового насоса, где за счет использования физических процессов увеличивает его потенциал. Полученный с помощью процессов испарения, конденсации, сжатия хладагента объем теплоты передается на нужды отопления и горячего водоснабжения.

На реализацию процесса затрачивается некоторое количество электрической энергии. Она необходима для циркуляции теплоносителя, работы компрессора, вентилятора.

В летнее время тепловой насос, реализуя свой принцип работы, может забирать тепло из помещений и отдавать его в окружающую среду.

Конструкция теплового насоса

В состав комплекса теплового насоса отопления входят следующие основные устройства и элементы:

1. Наружная сеть сбора тепла;
2. Испарительный теплообменный аппарат;
3. Компрессорная установка;
4. Теплообменник конденсатор;
5. Дроссельный клапан;
6. Внутренний комплекс передачи тепла.

Наружная сеть погружена в источник теплоты и заполнена незамерзающим теплоносителем. В его качестве чаще всего используется раствор поваренной соли. Теплоноситель циркулирует по обширной сети контура, приобретает тепло, перемещает его в испаритель. В испарителе он разогревает хладагент на 5 – 8 градусов Цельсия. Хладагент в силу своих физических свойств (низкая величина температуры кипения) испаряется и покидает теплообменный аппарат.

Далее газообразный хладагент сжимается компрессорной установкой, температура его повышается пропорционально давлению. Затем газ поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется теплоносителем внутренней системы отопления и ГВС. При этом выделяется большое количество теплоты конденсации, теплоноситель нагревается и поступает в радиаторы отопления, бойлер горячего водоснабжения.

Сконденсировавшийся хладагент стекает в нижнюю часть теплообменника конденсатора, проходит дроссельную заслонку. В процессе дросселирования хладагент сильно расширяется, снижается его температура и избыточное давление.

В итоге цикл замыкается в испарительном аппарате – хладагент вновь нагревается и транспортирует тепло в конденсатор.

Виды тепловых насосов

По источнику сбора тепла выделяют следующие виды тепловых насосных агрегатов;

1. Грунт – вода;
2. Вода – вода;
3. Вода – воздух;
4. Воздух – воздух.

 Первый вариант  устройства – наиболее распространенный. Это обусловлено отсутствием водоемов, глубоким залеганием грунтовых вод, грунт же присутствует везде. Внешний контур выполняется из полимерных труб, укладывается двумя способами. При горизонтальном размещении сеть трубопроводов укладывают на площади до 50 квадратных метров на глубину, превышающую точку промерзания грунта. При вертикальном расположении труб они монтируются в шурфы до 100 метров глубиной. Собранное тепло передается теплоносителю водяного отопления.

 Второй вариан т реализуется расположением контура сбора тепла в водоемах или скважинах грунтовых вод. Эффективность его несколько ниже, применение обусловлено наличием водного источника теплоты сниженного потенциала.

Конфигурацией теплового насоса типа «вода источника – вода системы отопления» является модель «вода – воздух». В этом случае тепловой поток передается системе воздушного отопления объекта – воздух нагревается в калорифере приточной установки вентиляции, распределяется по отдельным помещениям через воздуховоды.

 Последний вид  насоса отопления – система «воздух – воздух». Эта конфигурация встречается реже других. Причиной этого является низкая температура окружающего воздуха, модель может реализовать свой принцип работы в южных регионах в весенний (осенний) период.

Анализ эффективности теплового насоса

Конструкция теплового насоса для обогрева помещений – перспективный вид альтернативного отопления. Способ отопления обладает следующими достоинствами:

1. Энергетическая эффективность;
2. Экологическая и пожарная безопасность;
3. Возможность применения в любой климатической зоне;
4. Относительная экономическая эффективность;
5. Многофункциональность.

Энергетическая эффективность устройства характеризует показатель затрат энергоносителя на получение единицы теплоты. Он составляет 1 кВт электрической мощности на 4,5 – 5,5 кВт тепловой мощности. Таким показателем не могут похвалиться другие модификации отопления.

Экологическая безопасность обусловлена полной нейтральностью для здоровья человека веществ, используемых в процессе – фреона, водного раствора поваренной соли, воды. Высокая пожарная безопасность гарантируется отсутствием огня, раскаленных поверхностей, взрывоопасных смесей веществ.

Строительство теплового насоса возможно в любых широтах, при этом будет варьироваться коэффициент полезного действия комплекса.

Экономическая эффективность вызвана минимальными затратами на получение тепла реализуемым принципом работы теплового насоса. Тепловой насосный агрегат зимой может выполнять функции комплекса отопления, летом – системы кондиционирования.

Наряду с преимуществами система отопления с теплым насосом в качестве источника теплоты имеет следующие недостатки:

1. Высокая стоимость;
2. Большой срок окупаемости;
3. Сложность управления;
4. Трудности самостоятельного изготовления.

Высокая стоимость оборудования и материалов обусловлена большим объемом трубопроводов, дороговизной компрессора, теплообменных аппаратов. При укладке и обустройстве внешних контуров сбора тепла потребуются значительные по объему монтажные и строительные работы.

Срок окупаемости финансовых затрат составляет период в 9 – 11 лет. За это время оборудование уже достигает высокой степени износа. Самостоятельное изготовление отдельных высокотехнологических компонентов системы теплового насоса – компрессора, испарителя, конденсатора, заполнение системы фреоном – произвести практически невозможно. Самодельные устройства не дают гарантии эффективности и функционирования комплекса в целом.

Для сооружения комплекса и реализации принципа теплового насоса отопления предварительно нужно произвести оценку эффективности и необходимости применения. В пользу строительства насоса выступают условия недостатка источников энергии классического вида – природного газа, электрической энергии, твердого и жидкого топлива. Сложность устройства, высокая стоимость, длительный срок окупаемости заставляют задуматься, провести качественный анализ перед внедрением этого вида альтернативного источника тепла.

(Просмотров 810 , 1 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

Модернизация системы отопления для частного дома 200м2

Тепловий насос Нitachi купити стало не лише престижно, а й економічно вигідно за всіма параметрами.

• Основними перевагами обладнання є його універсальність: працює на опалення, кондиціювання та гаряче водопостачання будь-якого будинку і квартири за низьких експлуатаційних витрат.
• У новій лінійці теплових насосів Yutaki від Hitachi представлено 70 моделей продуктивністю від 7 до 32 кВт.
• Тепловий насос для опалення будинку за ціною впевнено конкурує з іншим опалювальними агрегатами.
• Устаткування повністю вдосконалили, щоб вигідно виокремлюватися серед конкурентів.
• Насос для системи опалення з лінійки Yutaki Hitachi відрізняється від попередніх моделей потужністю установок, збільшенням коефіцієнта ефективності СОР, а також наявністю спеціального комплекту для кондиціювання.
• Новий білий дизайн установок робить їх максимально підходящими навіть для найвишуканішого інтер’єру.
• Купити тепловий насос цього бренду – економія коштів на опаленні, охолодженні і ГВП житла, очевидна вигода у зв’язку з постійним підвищенням всіх тарифів на опалення.

Де замовити теплові насоси в Києві?

Щоб обладнання радувало вас тривалим терміном служби й ефективною безперебійною роботою, замовте теплові насоси в Україні від перевіреного бренду. Компанія Hitachi на українському ринку представляє свою продукцію вже більше 20 років. Наш тепловий насос за ціною в Києві впевнено конкурує з іншими провідними виробниками і дозволяє стати володарем функціонального агрегату без зайвих фінансових витрат.

Ми пропонуємо теплові насоси Нitachi в Києві за цінами виробника

У нас представлена офіційна продукція бренду, що дозволяє пропонувати клієнтам теплові насоси за ціною без накруток. Пряма співпраця з японською корпорацією гарантує доступну вартість теплового насосу всіх моделей, своєчасні постачання та регулярне оновлення асортименту.
У нас також можна замовити тепловий насос під ключ — ми візьмемо на себе всі турботи про доставку, встановлення та запуск обладнання.

Отопление частного дома воздушным тепловым насосом и электрокотлом.

Отопление частного дома из газосиликатного блока, утепленного пенопластом 100 мм, площадью 300 кв.м. Установка воздушного теплового насоса с тепловой мощностью 21 кВт. Модернизация существующей системы отопления с электрическим котлом. Снижение затрат на отопление.

Построить большой дом для загородной жизни — это дорогое удовольствие, а отопить площадь в 300 кв.м. также удовольствие не из дешевых. Если нет возможности подключить магистральный газ, то, чаще всего, для отопления владельцы частных домов выбирают электрический котел, т. к. его монтаж и стоимость относительно невысоки. Но, когда начинается отопительный сезон, который составляет, примерно, 8-9 месяцев в году, и расходы на электроэнергию возрастают до больших сумм, владельцы частных домов ищут лучшее и экономичное отопление частного дома.

Главная задача у каждого человека, который выбрал загородную жизнь — это снижение затрат на отопление. При обращении владельцев частных домов с просьбой снизить затраты на отопление, мы предлагаем различные решения проблемы. Каждый проект рассчитывается индивидуально.

Обычно, мы предлагаем два вида отопления: отопление с помощью геотермального теплового насоса
или отопление с помощью воздушного теплового насоса.

На данном объекте уже была смонтирована система отопления «тёплый пол», а также установлено два радиатора в цокольном этаже; ранее источником тепла являлся электрокотёл.

Котельная до модернизации

После согласования с заказчиком проекта по модернизации источника тепла частного дома, был установлен тепловой насос типа воздух-вода тепловой мощностью 21 кВт для отопления и приготовления горячей воды.

Немного расскажем об установке теплового насоса и его особенностях.

Производитель теплового насоса Hiseer, тепловая мощность 21.1 кВт.

Установлен тепловой насос на отмостку дома, чтобы избежать вибрации внутри дома. Заранее по размерам теплового насоса был сварен каркас из металла под нашу установку. Данный каркас прикреплен к отмостке, трубы подачи и «обратки» утеплены теплоизоляцией для уменьшения теплопотерь; электрические коммуникации помещены в пластиковые трубы.

Особенность данной модели в том, что для управления электронным расширительным вентилем снимаются показания не с накладного датчика температуры перегретого пара, а с датчика давления. Данный метод считывания фактической температуры перегретого пара более эффективен, т.к. электронный расширительный вентиль моментально реагирует на давление и, в пересчете на температуру фреона, поддерживает заданный перегрев, что также положительно влияет на энергоэффективность.

В данной модели пластинчатый теплообменник-конденсатор и контроллер с широкими возможностями. Контроллер может управлять вспомогательным электронагревателем, трехходовым клапаном на ГВС, электротеном на бойлер косвенного нагрева для обеззараживания бактерий в нем. В данной модели встроенная погодозависимая автоматика.

Котельная после модернизации.

Теперь расскажем, как работает тепловой насос типа воздух-вода в паре с электрокотлом и бойлером косвенного нагрева и также затронем вопрос по обвязке теплового насоса.

Вся автоматика в данном тепловом насосе уже встроена. В котельную, которая расположена на цокольном этаже, входят две трубы — одна из них подача, другая — «обратка».

На «обратке» установлен циркуляционный насос. Подача идет последовательно через электрокотел, затем входит в «обратку» электрокотла, далее на подаче из электрокотла стоит трехходовой клапан ГВС.

Как работает тепловой насос в паре с электрокотлом?

На пульте управления тепловым насосом выставляется температура, при которой включается электрокотел (обычно при наружной температуре около — 15°C). Электрокотел управляется по клеммам термостата через реле со свободными контактами. Реле замыкается и включатся электрокотел. Обычно, мощность на электрокотле мы устанавливаем на догрев около 2-4 кВт.

Почему нужен вспомогательный нагревательный элемент для теплового насоса типа воздух-вода?

У теплового насоса воздух-вода снижается мощность пропорционально снижению уличной температуры и в связи с этим при больших морозах (примерно от -15 °C), если сказать простыми словами, тепловому насосу нужен «помощник» на догрев теплоносителя в системе отопления.

Контроллер теплового насоса свободно-програмируемый; с помощью него можно задать температуру подачи, температуру бойлера косвенного нагрева и разницу включения теплового насоса, периодичность включения электротена для прогрева (обеззараживания бойлера косвенного нагрева). На пульт управления от теплового насоса выводятся все параметры — информация с цифровых и аналоговых выходов — датчика протока, датчика подачи, датчика «обратки», уличной температуры, температуры в бойлере косвенного нагрева, температуры конденсатора, температуры испарителя.

Также цифровые датчики установлены на фреоновую линию: всасывания, нагнетания, давления, датчик низкого давления по фреону, высокого давления по фреону. Также сохраняется история ошибок теплового насоса, имеются показания о включении компрессора, циркуляционного насоса, четырехходового клапана, который включается на процесс «оттаивания», либо на режим охлаждения.

В завершении статьи необходимо добавить, что тепловой насос — это отличное решение по экономии денежных средств на отоплении не только частного дома, а любого другого объекта, где требуется тепло для поддержания жизнедеятельности.

(PDF) Термоэлектрические модели электрических котлов и тепловых насосов для анализа управления спросом в сетях низкого напряжения

Икер Диас де Серио Мендаса и др .: Термоэлектрические модели электрических котлов и тепловых насосов… 59

В этом виде В системах, где блок высокого давления подключается непосредственно к верхней и нижней части резервуара хранения

, можно заметить, что на COP очень сильно влияет температура в нижней части резервуара. Поскольку

ГХ охлаждается водой, поступающей из нижней части резервуара, чем выше температура, тем ниже будет COP

.Это тем заметнее, чем дольше находится в эксплуатации HP.

В месяцы с более низким потреблением энергии гибкость, предлагаемая этими устройствами, может быть выше.

Из рис. 6 можно заметить уменьшение количества запусков и более высокое достижение COP по сравнению с

с предыдущим сценарием. Причиной этого последнего состояния является повышение температуры воздуха и низкие температурные условия

в нижнем слое резервуара. В этом контексте большое значение приобретает правильный размер накопителя тепла

, поскольку это напрямую влияет на способ работы и потребляемую мощность системы

.Следовательно, для будущего участия в стратегиях DSM, эти единицы

должны иметь размеры в соответствии со спросом, который они должны предоставить, и возможными будущими услугами

, для которых они могут быть запрошены.

5. Заключение

В данной статье представлены две простые термоэлектрические модели EB и CO2 HP, которые будут использоваться в исследованиях управления спросом и анализе низковольтных сетей. Были смоделированы два различных сценария энергопотребления

, при этом было замечено, что в условиях высокого энергопотребления способность действовать как гибкие нагрузки

этих блоков может быть резко снижена из-за их непрерывной работы.

Благодарность

Авторы хотели бы поблагодарить Датский совет по стратегическим исследованиям за финансовую поддержку проекта

«Разработка безопасных, экономичных и экологически чистых современных энергосистем

» (DSF 09-067255) .

Ссылки

[1] Кнопф Б., Кондзиелла Х., Пале М., Гётц М., Брукнер Т., Эденхофер О. Сценарии прекращения использования ядерной энергии в Германии.

Отчет об исследовании. Friedrich-Ebert-Stiftung, 2011.

[2] Поблоцка А., Брюкманн А., Пирия Р., Франк Р., Баукнехт Д. Интеграция электроэнергии из возобновляемых источников в электрическую сеть

и на рынок электроэнергии — ВИЭ-ИНТЕГРАЦИЯ. Исследовательский отчет. Eclareon и Öko-Institut, 2011.

[3] Дальновидная энергетическая политика Дании до 2025 года. Отчет об исследовании. Датское энергетическое агентство, 2007.

[4] 50% энергии ветра в Дании к 2025 году. Отчет об исследовании. Ea Energy Analyses, 2007.

[5] Итон М. Автоматическая работа электрокотлов.Труды Американского института инженеров-электриков, 1947 г .;

66 (1): 1061-1069.

[6] Дарьян Б, Бон Р.Э., Таборс Р.Д. Контроль электрического накопителя тепла по ценам в реальном времени. В: Proc. достижений в области управления, эксплуатации и управления энергетической системой

, 1991: 397-403.

[7] Педерсен Т.С., Андерсен П., Нильсен К.М., Стармоз Х.Л., Педерсен П.Д. Использование накопителей энергии теплового насоса в электросети. В:

Proc. Международной конференции IEEE по приложениям управления (CCA), 2011: 1106-1111.

[8] Акмал М., Флинн Д., Кеннеди Дж., Фокс Б. Гибкая тепловая нагрузка для управления изменчивостью ветра в энергосистеме Ирландии. В:

Труды 44-й Международной университетской энергетической конференции (UPEC), 2009: 1-5.

[9] Halvgaard R, Poulsen NK, Madsen H, Jørgensen JB. Прогнозирующее управление экономической моделью для управления климатом в интеллектуальной сети

. В: IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (ISGT). 2012: 1-6.

[10] Мейбом П., Кивилуома Дж., Барт Р., Брэнд Х, Вебер С., Ларсен Х.Стоимость электрокотлов и тепловых насосов для ветроэнергетики

Энергетическая интеграция. Энергия ветра, 2007 г .; 10 (4): 321-337.

[11] Национальный институт стандартов и технологий (NIST). Министерство торговли США. [Онлайн] Доступно:

http://webbook.nist.gov/.

[12] Саркар Дж. Транскритические тепловые насосы на диоксиде углерода для одновременного охлаждения и нагрева. Кандидатская диссертация. Индийский институт

Технологии. Харагпур, Индия; 2005.

[13] Stoecker WF.Проектирование тепловых систем. 3-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 1989.

[14] Стене Дж. Жилой дом на CO2 Система теплового насоса для комбинированного отопления помещений и нагрева горячей воды. Кандидатская диссертация. Норвежский

Научно-технический университет (NTNU). Тронхейм, Норвегия; 2004.

[15] Ахмад М. Высокопроизводительные приводы переменного тока: моделирование, анализ и управление (энергетические системы). 1-е изд. Нью-Йорк: Спрингер;

2010.

[16] Эйкер У. Солнечные технологии для зданий.1-е изд. Сан-Франциско: Wiley; 2003.

[17] Korsgaard AR. Проектирование и контроль бытовой системы топливных элементов ТЭЦ. Кандидатская диссертация. Ольборгский университет. 2006.

Энергия | Бесплатный полнотекстовый | Гибкость электрического котла и теплоаккумулятора для взаимодействия нескольких энергетических систем

1. Введение

В 2015 году централизованное теплоснабжение (ЦО) обеспечивало горячей водой 63% частных домов в Дании [1]. Концепция системы централизованного теплоснабжения / охлаждения 4-го поколения, поддерживаемая возобновляемыми источниками энергии, представлена ​​в [2].Чтобы к 2030 году стать углеродно-нейтральным в секторе отопления, возобновляемые источники энергии должны удовлетворить все потребности в отоплении. Таким образом, есть возможность объединить тепловые и электрические сети для поддержки вспомогательных услуг сети с помощью гибких электрических нагрузок, таких как электрические котлы (EB) и тепловые насосы (HP), поддерживающие тепловую систему [2,3]. Электроэнергетическая и тепловая сети соединены вместе как электроэнергия-тепло (P2H), чтобы использовать возобновляемую электроэнергию для централизованного теплоснабжения. Интегрированный накопитель тепла разделяет спрос и выработку, чтобы повысить гибкость и лучшую адаптацию к потребностям в энергии.Концепция P2H в мультиэнергетической системе требует незначительного расширения сети и хранилища [4]. Цель данной статьи — подтвердить гибкость работы теплового блока, состоящего из электрического котла (EB) и накопительного бака, смоделированного с помощью стратифицированного слои, как часть системы P2H. Это в первую очередь реализуется посредством анализа данных по измеренному потреблению тепловой энергии в жилом районе и оценки спроса на тепловую энергию с использованием подбора кривой с последующим составлением оптимального графика EB на основе спотовой цены.Модель многослойного стратифицированного резервуара для хранения тепла подходит для интеграции в электрическую сеть и гибкой работы, чтобы компенсировать ошибку в оценке потребности в тепле. Этот метод также может быть применен к системе с тепловым насосом. Тем не менее, применение ЭБ в настоящее время имеет большое значение для обеспечения гибкости энергопотребления, а также частотных услуг системы [5]. Например, EB 50 кВт используется в качестве гибкой нагрузки на острове Ливо, Дания, для увеличения собственного потребления от ветряных и фотоэлектрических установок, установленных на острове [6].Преимущества централизованного аккумулирования тепла с точки зрения эксплуатационной гибкости ТЭЦ (комбинированного производства тепла и электроэнергии) для централизованного теплоснабжения хорошо изучены в [7]. Гибкость сети централизованного теплоснабжения для рынка резерва автоматического восстановления частоты изучается в [8]. Балансирующие рынки предоставляют возможность для привлечения большего количества ЭБ в ЦТ и увеличения его вклада в гибкость [9]. Важным аспектом здесь является то, как можно эффективно реализовать развертывание системы. Ref. [7] обращается к гибкой работе тепловых насосов с использованием стратегии прогнозирующего управления, пренебрегая потреблением горячей воды из-за его сильно рандомизированного и трудно предсказуемого характера.Прогностическое управление тепловым насосом путем оценки только температуры наружного воздуха было изучено в [10]. Таким образом, существует необходимость в исследовании простых и эффективных методов определения влияющих параметров для прогнозирования спроса на тепловую энергию для управления гибкой работой тепловых блоков в технологии P2H. Перспектива электрификации тепла на рынке с преобладанием ветра с использованием резистивного нагрева и накопления является наиболее углеродоемкий метод [11] с более низкими инвестиционными затратами по сравнению с HP [9,12].Кроме того, большим HP требуется много времени от холодного пуска до достижения оптимальной эффективности. Таким образом, они не очень активны на балансирующих рынках между часами из-за коротких интервалов старт-стоп. Скорее, они в основном используются в качестве базовой нагрузки [9]. Следовательно, гибкость легкого запуска-останова в балансировочных услугах является основным стимулом для введения большего количества EB в систему. Электроэнергетические системы в централизованном теплоснабжении могут иметь отрицательную вторичную регулирующую мощность за счет увеличения потребления и поддержания баланса сети [13].В [14] реализованы преимущества управления спросом и возможность реагирования на спрос для повышения эффективности энергосистемы с помощью интегрированных устройств ветроэнергетики и электрического обогрева с учетом постоянной тепловой нагрузки в течение дня. Более высокий потенциал ТН в системах ЦТ в будущем реализован в [15]. Интеграция ЭП с накопителем в низковольтную бытовую сеть в качестве гибкой потребительской нагрузки была представлена ​​в [16]. Следовательно, существует потенциал хорошей гармонии и гибкости между секторами электрической и тепловой энергии, поддерживающими друг друга в мультиэнергетических системах.Исследование потребностей в отоплении помещений и горячей воде для бытовых нужд представлено в [17] на основе подбора кривой и функций распределения. В [18] индекс коэффициента пиковой нагрузки зданий используется для определения разнообразия тепловых нагрузок с целью создания теплового профиля для жилых зданий. В справочнике [19] рассчитывается вероятность потребления горячей воды для бытового потребления в момент времени (t), который зависит от вероятности в течение дня, буднего дня, сезона и праздничных дней, как функцию времени (t). Ступенчатые функции с большей вероятностью для выходных дней по сравнению с рабочими днями используются для индикации более высокого потребления горячей воды для бытового потребления в выходные дни.Тепловая потребность в отоплении помещения в типичный зимний день исследуется в [20]. Однако схема использования комбинированного эффекта отопления помещений (SH) и горячего водоснабжения (ГВС) все еще остается нереализованной. Надлежащее знание структуры спроса на отопление помещений и бытового использования, представленное в этой статье, является ключевым фактором для разработки хорошего и применимого инструмента оценки спроса на тепловую энергию. Это курсив в основном тексте и уравнениях. Проверьте консистенцию бумаги и измените ее на курсив.Возможность оценки потребности в тепле для отопления помещений всего за несколько часов заранее с использованием нейронной сети на основе потребления тепла в польских зданиях сопоставлена ​​с погодными условиями за 10-летний период в [21]. В [21] метод прогнозирования основан на нейронной сети временных рядов с учетом температуры и потребления тепла в конкретный час, день и предыдущую историю. Данные за один месяц из сети ЦО в Риге были проанализированы для прогнозирования в [22] со сравнением методов с использованием искусственной нейронной сети, модели полиномиальной регрессии и их комбинации.С помощью этих методов прогнозы выполняются путем обновления статистики фактической нагрузки и температуры предыдущего измерения. ЦО из Чехии был проанализирован в [23] в модели прогноза, основанной на временных рядах температуры наружного воздуха и зависимых от времени социальных компонентов, которые могут различаться для разных дней недели и времени года. Для реализации прогноза социальной составляющей используется метод Бокса – Дженкинса. В [24] рассматриваются вопросы выбора соответствующих входных переменных от датчиков систем управления энергопотреблением.Температура окружающей среды и относительная влажность наряду с солнечной радиацией являются преобладающими факторами для прогнозной модели [24,25]. В [26] прогнозирование, основанное на методе аналогичного дня, хорошо представлено для выходной мощности на сутки вперед для маломасштабной солнечной фотоэлектрической системы. Тем не менее, ни одна из литературы не обсуждалась относительно централизованного теплоснабжения летом и зимой, а также прогноза тепловой нагрузки, основанного на совокупном влиянии фактора времени и переменных окружающей среды (таких как температура наружного воздуха, влажность и скорость ветра) вместе.Эти аспекты важны для изучения в комплексной структуре, чтобы четко понять эффективный потенциал тепловых устройств, таких как электрические блоки. Таким образом, такие гибкие блоки могут обеспечивать энергетическую гибкость, необходимую для поддержки интеграции возобновляемых источников энергии в будущие энергетические системы. В этой статье предложенная методология для получения гибкости с EB в P2H резюмирована на блок-схеме, как показано на Рис. 1. Существенным вкладом в этот документ является определение модели тепловой нагрузки, оценка тепловой нагрузки с использованием инструмента построения кривой и использование стратифицированного резервуара для хранения для проверки гибкости работы EB.Фактические тепловые данные от оператора ЦО анализируются, чтобы раскрыть конкретную модель потребления жилых районов, связанных с использованием, на основе различных временных факторов, таких как почасовые, будние, выходные и сезонные. Эта информация полезна при обучении инструмента построения кривой для оценки тепловой нагрузки. Со ссылкой на [21,22,23], оценка потребности в тепловой энергии основана на прошлом и ее текущем состоянии на зиму. Простой, но эффективный метод построения кривой для оценки потребности в тепле в жилом районе на основе зависимых параметров, таких как временной фактор (на основе профиля потребления) и переменные среды (кажущаяся температура), был исследован и также сравнен с фактическими данными. как следствие существующей литературы.Анализ выполняется для оценки тепловой нагрузки как зимой, так и летом. Подгонка кривой проста и решает проблему, возникающую при обновлении измеренных данных (из-за отказа измерительного оборудования), как при оценке временных рядов. Расчетный спрос используется для определения оптимального графика работы ЭБ в P2H, для планирования мощностей для одновременного хранения и удовлетворения спроса на тепловую энергию на основе спотовой цены на электроэнергию. Использование многослойного накопительного бака в сочетании с EB имитирует реальные условия эксплуатации, при которых температура подаваемой горячей воды более реалистична по сравнению со средней моделью накопительного бака, где температура горячей воды постепенно снижается.Результат подтверждается фактическим потреблением тепла, чтобы проиллюстрировать, как накопитель тепла справляется с ошибкой прогнозирования, и вносит свой вклад в качестве примера гибкой нагрузки в концепции P2H. Документ структурирован следующим образом. Анализ потребления тепловой нагрузки, основанный на фактических измерениях на одном конкретном жилом участке в Дании, снабженном пятью фидерами, анализируется для раскрытия конкретной модели использования и описывается в Разделе 2. Выбор параметров для эффективной оценки тепловой нагрузки с использованием различных инструментов, таких как нейронные сеточная подгонка и аналогичный дневной метод обсуждаются в Разделе 3.Обзор подхода к моделированию стратифицированного резервуара для хранения горячей воды и EB представлен в разделе 4 вместе с проверкой модели. В Разделе 5 представлена ​​методология оптимизированного графика работы ЭБ вместе со стратегией управления ВКЛ / ВЫКЛ ЭБ. Результаты расчетного спроса обсуждаются в Разделе 6, а затем его применение в гибком графике EB для реагирования на спрос. Наконец, статья завершается результатами исследовательской работы в Разделе 7.

2.Анализ тепловых данных

Тепловые данные, измеренные на терминале пяти тепловых распределительных фидеров (F1-F5), снабжающих ряд жилых домов в одном конкретном жилом районе Ольборга, Дания, используются для анализа. Проанализированы имеющиеся измеренные данные о почасовом потреблении тепловой энергии с 21 декабря 2015 года по 4 декабря 2016 года. На рисунке 2 показано общее годовое потребление тепловой энергии (QDHW) для жилых домов в фидерах (F1-F5), снабжающих жилые дома. Годовое потребление колеблется от 723 ед.7 МВтч как самое низкое потребление для F1 до 1278,5 МВтч как самое высокое потребление в F4. Это различие связано с разным количеством жителей в районе и их уровнем комфорта. Общее годовое потребление составило 5195,7 МВтч. На рис. 3а, б показан график почасового потребления QDHW для фидеров (F1-F5) и их общего потребления соответственно в течение года. Рисунок 3a, b ясно показывает, что есть сезонные колебания. Рисунок 3b показывает, что есть внезапный переход в потреблении тепла в определенный период времени, например, ближе к концу января, середине марта и началу мая.Однако между серединой мая и концом сентября наблюдается значительная разница в потреблении тепла, которая составляет менее 35% от пикового зимнего потребления. Таким образом, чтобы упростить дальнейший анализ, тренд потребления тепла условно разделен на два сезона, зимний и летний, независимо от осени и весны. Следовательно, с октября по апрель считается зимним сезоном, а с мая по сентябрь — летним сезоном. Переходный период в начале мая и октябре в данном анализе не рассматривается.Похоже, что в мае спрос на тепловую энергию немного больше, чем в сентябре, из-за перехода с зимы на лето и составляет около 30 ± 5% от пикового зимнего потребления. Интересно увидеть анализ данных с сезонной точки зрения: потребление зимой и летом. В остальной части статьи анализ проводится с учетом совокупного воздействия всех питателей. В результате максимальная потребность в тепле, вероятно, будет меньше суммы пиковой нагрузки отдельного питателя. Это также снижает периодические колебания спроса на отдельные кормушки.

Среднее потребление QDHW в час для всех фидеров с учетом годового потребления составляет 618,5 кВтч. Зимой это 881,8 кВтч, что на 205,8% больше, чем потребление летом 288,4 кВтч.

На рис. 4a, c показан график среднечасового режима потребления тепла в разные дни недели зимой и летом соответственно. Хорошо видно, что существует уникальная картина среднего теплового потребления с пиками. В выходные (суббота и воскресенье) картина отличается от будней (с понедельника по пятницу).Для упрощения графиков, показанных на рис. 4a, c, графики со средним потреблением тепловой энергии в течение недели, будних и выходных дней были построены на рис. 4b, d для зимы и лета соответственно. Отмечается, что существуют определенные закономерности почасового использования среднего QDHW. Есть две вершины и две впадины. Ясно, что величина отклонения в потреблении тепла от минимального потребления выше для выходных, чем для будних дней, что указывает на более высокое потребление горячей воды для бытового потребления, как указано в [19].На рисунке 5 показана структура потребления в будние, будние и выходные дни за период с декабря 2016 года по август 2017 года для зимы и лета соответственно. В отличие от рисунка 4b, d общее потребление в выходные дни ниже, чем в будние дни. Таким образом, количество потребляемой тепловой энергии по выходным и будним дням не очень актуально. Однако почасовая структура потребления в будние и выходные дни сопоставима с аналогичными пиками и спадами в определенные часы, показанными на рис. 4b, d. Следовательно, знание этих моделей потребления тепла в будние и выходные дни очень полезно для обучения инструмента оценки, чтобы компенсировать ошибку из-за факторов, не зависящих от температуры, таких как поведение пользователя.Самый низкий уровень потребления приходится на период 03: 00–04: 59 ч, который постепенно увеличивается до 07: 00–07: 59 ч в обычные будние дни, когда люди готовятся к своей работе (рис. 4b, d). В выходные дни этот пик смещается примерно с 10: 00–12: 59 ч. Сдвиг пика может быть вызван тем, что в выходные люди предпочитают поздно вставать. После утреннего пика потребление тепла снижается до 2: 00–3: 59 ч, когда люди находятся на работе в будние дни. В течение недели вечерний пик приходится на 18: 00–20: 59, который постепенно снижается до 4:59 ранним утром.Однако летом наблюдается сдвиг вечернего пика по сравнению с зимним. Этот анализ показывает актуальность времени, дня и сезона для определения характера использования теплового потребления, и что это важно для прогнозирования, как показано в [21] для тепловой нагрузки, аналогично прогнозированию электрической нагрузки [27].

3. Оценка потребности в тепле

Трудно оценить потребность в тепле для жилого района, поскольку она во многом зависит не только от переменных окружающей среды (погоды), но также от поведения пользователя и геометрии здания.В действительности, анализ занятости и комфорта пользователей затруднен и приводит к проблемам, связанным с проблемами конфиденциальности отдельных лиц. Это приводит к значительным усилиям по поиску компромисса между ошибками в оцениваемых переменных и зависимых параметрах. Анализ тепловых данных в жилых районах дает замечательную информацию о структуре спроса на тепловую энергию без ущерба для частной жизни людей. Эта информация полезна при выборе эффективных переменных для оценки спроса на тепловую энергию с точки зрения поведения пользователя, которое определяет структуру спроса.Время суток и дни недели (будние или выходные) — это два основных параметра, связанных со структурой потребления тепла в зависимости от уровня комфорта пользователя.

Расчетные параметры используются для определения гибкости работы тепловой системы на основе спроса, предложения, мощности и цен на энергию. В этой статье для оценки потребления тепла в жилом районе используются тепловые данные, показанные на Рисунке 5.

3.1. Зависимые переменные для оценки тепловой нагрузки

На тепловую нагрузку сильно влияют переменные окружающей среды, такие как температура воздуха.На рисунке 6а показано почасовое значение тепловой нагрузки и соответствующая средняя внешняя температура окружающей среды. Это показывает, что снижение температуры увеличивает потребность в тепле. Помимо температуры воздуха, холодный воздух с высокой относительной влажностью увеличивает отвод тепла от тела по сравнению с сухим воздухом той же температуры. Чтобы учесть комбинированный эффект относительной влажности, ветра и температуры воздуха, ответственный за потерю тепла телом, учитывается кажущаяся температура.Кажущаяся температура рассчитывается с использованием (1) и (2) [28]. На рисунке 6b показано почасовое значение тепловой нагрузки и соответствующая кажущаяся температура. Коэффициент корреляции тепловой нагрузки по отношению к внешней температуре окружающей среды и кажущейся температуре составляет -0,88 и -0,89 соответственно.

AT = Ta + 0,33e − 0,7v − 4,00

(1)

е = Rh2006.105exp17.27Ta237.7 + Ta

(2)

где AT = видимая температура [° C]. Ta = Температура внешней среды по сухому термометру [° C].e = давление водяного пара [гПа]. v = скорость ветра [м / с]. RH = относительная влажность [%]. На рисунке 7a показан график зависимости видимой температуры от тепловой нагрузки в период с декабря 2016 года по август 2017 года. На рисунке 7b показано распределение тепловой нагрузки по отношению к видимой температуре только летом и зимой. Из рисунка 7b видно, что потребность в тепле зимой обратно пропорциональна кажущейся температуре. Тогда как летом пропорциональная связь между собой очень мала.Это может быть связано с тем, что помимо внешней температуры, потребление тепла в основном используется для бытовых целей, таких как купание, стирка, обогрев туалета / ванной комнаты и потери при передаче. Таким образом, логично заключить, что сезонный эффект необходимо рассматривать как входную переменную в модели для оценки.

Параметры для оценки тепловых нагрузок в жилых районах основаны на таких факторах, как поведение пользователя (часы, рабочие и выходные дни) и условия окружающей среды (видимая температура и время года).

3.2. Метод оценки тепловой нагрузки

Рассмотрены различные подходы к оценке тепловой нагрузки, основанные на методе подбора кривой, такой как подгонка нейронной сети и аналогичный дневной метод, поскольку они широко используются. Встроенные инструменты и функции MATLAB используются для разработки модели оценки с помощью инструмента нейронной сети. Анализируются различные сценарии, основанные на сезонных колебаниях (летом и зимой).

Для инструмента подбора нейронной сети 50% сезонного набора данных используются для обучения, 25% для проверки и 25% для тестирования для разработки модели.Наборы данных делятся случайным образом для обучения, тестирования и проверки модели. После разработки модели для оценки используется 50% оставшегося набора сезонных данных.

Для аналогичного дневного подхода ежечасные данные дня упорядочены по сезону (лето и зима), будням и выходным, как показано на рисунке 8. 50% каждого набора данных (будние и выходные для лета и зимы) используются как исторические данные для построения евклидова расстояния (ED) для измерения сходства. В методе аналогичного дня предполагается, что тепловая нагрузка связана с кажущейся температурой (AT) для аналогичного дня (будние дни и выходные для лета или зимы), что приведет к аналогичной тепловой нагрузке.Значение ED, основанное на записанных нормированных значениях AT (AT˜) в определенный час (h) дня (d), рассчитывается для каждого исторического аналогичного дня (di) с использованием (3) [26]

ED (AT˜, d, di) = ∑h = 124 (AT˜h (d) −AT˜h (di)) 2

(3)

где ED (AT˜, d, di) — ED между днем ​​d и историческими днями di по отношению к значению AT˜. Дни с аналогичным графиком AT будут иметь очень маленькие значения ED, поэтому соответствующее значение тепловой нагрузки выбрано в качестве расчетного значения. Параметры AT могут быть получены из прогнозируемых метеорологических данных.

5. График работы ЭБ для обеспечения гибкости

Чтобы спланировать время работы ЭБ для зарядки резервуара для горячей воды, следует процедура оптимизации, описанная в (11) и (12). Целевая функция — минимизировать затраты на электроэнергию для производства горячей воды для удовлетворения спроса и потребностей в хранении. Ограничения рассчитывают энергию, хранящуюся в резервуаре для хранения, и не позволяют резервуару для хранения заряжаться больше, чем его допустимый максимальный и минимальный предел. Энергия, извлекаемая из сети, равна 0 (когда EB выключен) или равна номинальной мощности нагревателя EB (Pb, когда EB включен).Энергия, извлекаемая из сети, должна быть способна заряжать хранилище, а также удовлетворять спрос. Несмотря на то, что существуют возможности управления мощностью ЭП в несколько этапов, проблема здесь упрощается с помощью только включения и выключения, чтобы продемонстрировать гибкость в работе ЭБ в условиях динамического тарифа с помощью предполагаемого спроса. Кроме того, работа ЭБ в часы пик в вечернее время ограничена, чтобы свести к минимуму проблемы, связанные с перегрузкой сети и пониженным напряжением в низковольтной жилой сети Дании, из-за интеграции и работы электрических котлов (ЭБ) [6].Тепловая энергия, хранящаяся в резервуаре в конце дня, максимизируется, чтобы продемонстрировать, что резервуар для хранения не только обеспечивает гибкость, удовлетворяя потребность в тепловой энергии во время высокой цены на электроэнергию и пикового спроса на электроэнергию, но также сохраняет энергию в течение низкая цена на электроэнергию в течение 24 часов по спотовой цене на рынке электроэнергии.

Minimizet = 124CtPg, т

(11)

Ограничения St + 1 = St − QDHW, t + Pg, tSmin≤St≤SmaxPg, t∈ [0, PbΔt] Pg, t = 0 для 17≤t≤20 (Smax − PbΔt) ≤St≤Smaxfort = 24

(12)

Здесь C = цена энергии [евро / МВтч].Pg = энергия, извлеченная из сети [МВтч]. S = энергия, которая может быть извлечена из хранилища [МВтч]. QDHW = тепловая нагрузка [МВтч]. Pb = номинальная мощность EB [2,4 МВт]. Индексы: t = время [ч], min = минимум, max = максимум, ini = начальное значение. Максимальная энергия, которая может храниться в резервуаре для горячей воды, определяется выражением (13)

Smax = MbCw (Ts-Tr) / (3600 × 106) [МВтч]

(13)

Здесь Mb = Масса воды в хранилище [2 × 105 кг]. Ts = температура подаваемой горячей воды в баке [80 ° C]. Tr = температура возвратной воды в баке [40 ° C].Cw = удельная теплоемкость воды [4190 Дж / кг · K]. Задача оптимизации была решена путем минимизации функции стоимости с помощью оптимизации грубой силы в MATLAB. Все возможные кандидаты в решения генерируются и затем проверяются на соответствие постановке задачи, как указано в (11) и (12). Для более чем одного решения выбирается решение с меньшим количеством операций включения / выключения EB. Решения были проверены с помощью «PuLP», моделлера линейного программирования, написанного на python.

Управление EB

Оптимизированный график работы EB определяется на основе предполагаемой тепловой нагрузки.С другой стороны, фактическая потребность в тепле будет в некоторой степени отличаться от расчетной стоимости. Это приводит к ошибке оценки. Если ошибка велика, это может привести к тому, что температура резервуара-хранилища будет отклоняться от указанного предела (T10≤75 ° C, когда хранилище заряжено, и T7≥46 ° C, чтобы ограничить разрядку хранилища до 70% его емкости). Таким образом, чтобы компенсировать большую ошибку в расчетной потребности по отношению к фактическому значению, оптимизированный график работы EB усилен контроллерами пределов на основе управления гистерезисом, реализованным с помощью RS-триггера, для включения / выключения EB, как показано на рисунке 12.Это гарантирует, что температура горячей воды в накопительном баке находится в пределах указанного предела. На рисунке 12а показано, что при температуре нижнего слоя T10≥75 ° C EB необходимо выключить, как описано в разделе 4.1. Он отключается только на короткий период, пока температура седьмого слоя (T7) не станет ниже 78 ° C, чтобы он мог в дальнейшем следовать графику. Рисунок 12b гарантирует, что если T7 <46 ° C (накопитель разряжается более чем на 70% своей емкости), EB включается до тех пор, пока он не будет полностью заряжен (т.е.е., T10≥75 ° C). Помимо этих двух условий, ЭБ работает по установленному графику. Общая стратегия управления показана в таблице 3, где Ca - управляющий сигнал для включения и выключения EB, а Ca1 - сигнал запланированного включения / выключения EB.

7. Выводы

Этот документ показывает суть ежедневного использования тепловой энергии летом и зимой в жилом районе, а также факторы, влияющие на оценку потребности в тепле, такие как параметры поведения пользователя и параметры внешней среды.На основе этих факторов была реализована модель нейронной сети и аналогичный дневной метод оценки. Используя эту модель, можно получить оценку использования тепла для одной и той же области, но не для других областей. Так что уже имеющуюся модель вряд ли можно будет использовать для новых предметов. Тем не менее, выводы этой статьи об использовании входных параметров для определения потребности в тепле в конкретной области и ее влияния на характер использования были оправданы.

Результаты анализа данных о потреблении тепла (QDHW) позволяют сделать некоторые важные выводы о структуре энергопотребления в зависимости от времени и дня использования, отражая поведение пользователей без ущерба для личной жизни.Эта ценная информация полезна для определения генерации тепловой нагрузки и потребности в хранении. Когда большие ТЭЦ заменяются небольшими тепловыми насосами или электрическими котлами и интегрируются в электросетевую сеть, это увеличивает спрос на электроэнергию с профилем, показанным на Рисунке 4. Таким образом, в непиковые часы, когда спрос на электроэнергию низкий, Блок хранения тепла может использоваться для хранения излишков электроэнергии, вырабатываемой ветряными турбинами и другими возобновляемыми источниками энергии. Это хранилище тепловой энергии можно использовать в часы пик, сокращая выбросы парниковых газов при производстве горячей воды.Кроме того, расчетное значение потребности в тепле помогает в определении диапазона требований к аккумулированию тепла для удовлетворения потребительского спроса, а также реакции спроса на использование модуля аккумулирования тепла в качестве гибкой потребительской нагрузки в многоэнергетической системе.

Нужно ли котлу электричество?

Котлы потребляют минимальное количество электричества, но оно все же необходимо для работы определенных функций. Экраны дисплеев, лампы с подсветкой и умные термостаты будут использовать электричество для обогрева вашего дома и снабжения горячей водой.

Для розжига котла требуется электричество. Если вы когда-нибудь слышали, как ваш котел щелкает при запуске, это зажигание, при котором газ зажигается, создавая пламя. Для этой задачи будет использоваться очень минимальное количество электроэнергии, а это значит, что она не должна стоить очень дорого.

Основными характеристиками газового котла, которые потребляют больше всего электроэнергии, являются насос центрального отопления и вентилятор котла.

Некоторые старые котлы могут использовать самотечную систему. Эти системы полагаются на силу тяжести, чтобы перекачивать воду вокруг радиаторов без необходимости в дополнительном насосе.Однако во многих современных системах отопления используется насос центрального отопления. Эти устройства используют электричество для работы, однако они требуют электричества только при первом включении насоса. Это означает, что им не нужно много электричества, и они не будут использовать энергию все время, пока работают. Это может сэкономить вам деньги и энергию.

Большинство насосов центрального отопления, которые можно найти в бытовых котлах, потребляют около 60 Вт энергии, хотя это может варьироваться в зависимости от размера и скорости вашего насоса.Это меньше энергии, необходимой для кипячения чайника.

Важно, чтобы ваш насос центрального отопления имел размер, подходящий для вашего дома. Слишком маленький насос может не дать достаточно мощности, чтобы протолкнуть воду через радиаторы. Слишком большой насос может потреблять слишком много электроэнергии. Насосы центрального отопления обычно имеют регулируемую скорость. Однако увеличение скорости не обязательно приведет к более быстрому нагреву комнаты. Это приведет к потреблению большего количества электроэнергии и снижению эффективности системы отопления.Лучше оставить насос центрального отопления в покое.

Вентилятор котла — еще одна особенность вашего котла, которая потребляет небольшое количество электроэнергии. Некоторые люди могут подумать, что вентилятор не используется для охлаждения компонентов котла. Фактически он используется для вывода дымовых газов наружу.

Вентилятор должен включиться до того, как ваш котел загорится. Это мера безопасности, гарантирующая, что все газы, образующиеся при сгорании, покидают ваш дом. Если вентилятор не запустится, ваш котел не загорится.Подобные проблемы решаются печатной платой (PCB), которая контролирует все электронные компоненты котла. Именно это устройство может определить, включен ли вентилятор.

Если вентилятор вашего котла не работает должным образом, возможно, неисправен электрический разъем, который обеспечивает вентилятор электропитанием от сети. Для котлов Viessmann это даст код неисправности FC. Это означает, что у вас может быть неисправный газовый клапан или что вентилятор и кабели вентилятора нуждаются в проверке.

Если у вас недавно отключили электричество, и ваш котел не включается, проверьте таймер. Большинство часов, например, на вашей плите, сбрасываются после отключения электроэнергии, и это может быть простой случай перепрограммирования их вручную. Если вы не знаете, как это сделать, обратитесь к инструкции по эксплуатации.

Мы отвечаем на 8 самых распространенных вопросов о тепловых насосах

Тепловой насос Mitsubishi сохраняет на кухне прохладу летом и тепло зимой.

Тепловые насосы — это круто — все так говорят? Но они еще в некотором роде… волшебные? Не совсем, конечно.Но технология, которая приводит в действие тепловые насосы, загадочна, если вы не являетесь экспертом в физике, а также в области отопления и охлаждения. И большая часть литературы в Интернете либо предлагает вам купить тепловой насос, либо хочет, чтобы вы НЕ покупали тепловой насос и использовали масло или пропан для получения тепла. Поэтому мы решили демистифицировать тепловые насосы для всех и прямо ответить на вопросы, чтобы вы могли принимать собственные обоснованные решения о покупке. Вы готовы учиться? Поехали:

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос — это автономное двухкомпонентное устройство, в котором используются холодильная техника и электричество для обогрева и охлаждения домов, предприятий и других приложений.Тепловой насос состоит из двух компонентов — конденсатора, который чаще всего находится вне дома, который производит обогрев или охлаждение, и внутреннего блока, который обычно устанавливается на стене и пропускает горячий или холодный воздух в дом; поскольку конденсатор и воздухообрабатывающий агрегат разделены или «разделены» линией хладагента, тепловые насосы иногда могут называться «мини-разделителями». Тепловые насосы обеспечивают исключительно высокий КПД, а также возможность обеспечивать обогрев и охлаждение без необходимости прокладки воздуховодов в доме; поскольку использование воздуховодов не требуется, вы можете услышать, что тепловые насосы называют «бесканальными».”

Вот пример обычного типа теплового насоса:

Настенная кассета Mitsubishi с тепловым насосом (внутренний блок) вверху и конденсатор (наружный блок) и пульт дистанционного управления внизу. Обратите внимание, что эти изображения непропорциональны, и конденсаторы обычно составляют два или более футов в поперечнике.

Как работает тепловой насос?

Как работает тепловой насос — на этой диаграмме показан процесс охлаждения.

Проще говоря, тепловой насос использует электричество и хладагент для перемещения тепла из одного места в другое.

Для обеспечения тепла тепловой насос работает, отбирая тепло из воздуха за пределами вашего дома и передавая его охлаждающему хладагенту — затем хладагент сжимается, что значительно увеличивает температуру; затем хладагент перемещается во внутренний блок теплового насоса, который затем пропускает воздух над горячим хладагентом, повышая его температуру, чтобы приспособиться к термостатическому запросу тепла внутри дома.

Тепловой насос состоит из двух основных частей — «настенной кассеты», которая устанавливается внутри вашего дома, и конденсаторного блока, который остается снаружи вашего дома.Настенные кассетные и конденсаторные блоки теплового насоса соединены линией хладагента.

Внутренняя настенная кассета с термостатическим управлением обеспечивает как обогрев, так и охлаждение. Когда требуется тепло, тепловой насос включает вентилятор в наружном блоке, чтобы начать процесс отвода тепла из воздуха за пределами вашего дома. Линия хладагента передает это тепло к внутреннему блоку, который затем передает тепло воздуху внутри вашего дома через вентилятор внутри настенной кассеты.В режиме охлаждения процесс обратный: тепло выводится из дома, а холодный воздух возвращается внутрь.

В чем преимущество теплового насоса?

Тепловые насосы действительно экономят ваши деньги на расходах на электроэнергию.

Поскольку тепловой насос использует электричество только для выработки энергии, а не для выработки тепла, он обеспечивает исключительно высокий КПД. При использовании традиционного резистивного электрического нагрева — например, электрического плинтуса или обогревателей — количество выделяемого тепла пропорционально количеству используемой электроэнергии: одна единица тепла на единицу электроэнергии для 100% эффективности.

При использовании теплового насоса коэффициент полезного действия резко возрастает, поскольку потребляемая электроэнергия используется только для питания двух вентиляторов (испарителя и конденсатора), компрессора и насоса, чтобы сконцентрировать тепло снаружи и передать его в ваш дом. Благодаря этому тепловые насосы способны обеспечивать более 3 единиц тепла на каждую единицу электроэнергии, используемой при КПД более 300%. Средняя зимняя температура в штате Мэн составляет 37 градусов, поэтому сезонная эффективность Mitsubishi Hyper Heat составляет около 285%

.

Это означает более низкие счета за электроэнергию для комфортного дома — тепловые насосы очень недороги в эксплуатации, увеличивая ваши счета за электроэнергию в среднем на 75 долларов в месяц за тепловой насос, который постоянно работает в доме.Если вы используете тепловой насос вместе с основной системой отопления, такой как масляная, газовая или электрическая, вы получите дополнительную экономию, используя тепловой насос для компенсации расхода основного топлива: один тепловой насос может компенсировать до 300 галлонов масла. в обычном доме, экономя деньги на дорогих ископаемых видах топлива. Кроме того, тепловые насосы помогут снизить углеродный след вашего дома.

Как тепловой насос влияет на мои счета за отопление и электричество?

Heat Pumps повысит ваши счета за электроэнергию, но снизит ваши затраты на другие виды топлива для отопления.

Каждый отдельный блок (часто называемый индивидуальным) тепловой насос, который используется ежедневно, увеличивает ваш счет за электроэнергию на 50–100 долларов в месяц. Однако тепловой насос соответственно сократит ваши счета на отопительное топливо — для типичного домашнего хозяйства, которое использует 800 галлонов масла в год, тепловой насос может уменьшить количество используемого масла на 300 галлонов. Если нефть стоит 2,75 доллара за галлон, цена за миллион британских тепловых единиц (британских тепловых единиц, стандартная мера тепла в США) составит 28,06 доллара. Чтобы получить такое же количество тепла, 1 миллион БТЕ, от теплового насоса с текущим стандартным тарифом на электроэнергию 14.5 центов за киловатт-час, это будет стоить вам 14,71 доллара. Другими словами, отопление дома с помощью теплового насоса эквивалентно отоплению дома маслом по цене 1,44 доллара за галлон, или на 48% меньше.

Каковы преимущества теплового насоса при использовании солнечной энергии?

Дом с солнечной батареей на крыше

Преимущество солнечных панелей в том, что днем, когда светит солнце, панели на крыше собирают солнечную энергию и преобразуют ее для использования в вашем доме в качестве электричества.Во многих домах электроэнергия, вырабатываемая массивом, которая не используется в доме, возвращается вам вашей электроэнергетической компанией и используется для компенсации вашего счета за электричество в конце каждого месяца. В большинстве домов по-прежнему будет выставляться счет за электроэнергию, использованную в ночное время, во время штормов или в периоды интенсивного использования, например, в очень жаркие периоды лета.

Однако ваш тепловой насос питается от электричества — и когда вы соединяете солнечные панели для электричества с тепловыми насосами для тепла (которые используют электричество для выработки электроэнергии), вы отапливаете свой дом в среднем примерно за 9 центов за кВтч по сравнению14,5 цента за кВтч без солнечной энергии, что эффективно снижает ваши затраты на эксплуатацию теплового насоса почти на 40% в год.

Правда ли, что тепловые насосы перестают работать, когда становится очень холодно?

Сервисный техник True North с конденсаторным агрегатом теплового насоса

Да, но для того, чтобы тепловой насос полностью перестал работать, должно стать очень и очень холодно.

Различные модели тепловых насосов имеют разные характеристики того, насколько холодно может быть, прежде чем они перестанут быть эффективными.Для этого примера мы будем использовать рейтинг теплового насоса Mitsubishi Hyper Heat ™, который рассчитан на обеспечение достаточной тепловой мощности до -13 градусов по Фаренгейту.

Тепловые насосы рассчитаны на «мощность». В этом примере, когда температура составляет 30 градусов, тепловой насос легко будет производить 100% своей мощности с максимальной эффективностью. Однако, когда температура начинает падать, начинает падать и мощность, а когда мощность начинает падать, тепловой насос будет «усерднее» поддерживать температуру в доме.Это похоже на то, как вам приходится нажимать на педаль газа, чтобы поднять машину на крутой холм, именно здесь эффективность тепловых насосов начинает падать — больше энергии используется, чтобы производить меньшую мощность.

При использовании теплового насоса Mitsubishi Hyper Heat ™ КПД начинает падать примерно при 2 градусах по Фаренгейту. При -2 градусах вы получите около 87% мощности устройства. А при -13 градусах вы получите около 76% мощности устройства. Неясно, при какой температуре устройство полностью перестанет работать — у нас еще не было достаточно холодного дня, чтобы продемонстрировать это с тепловыми насосами Hyper Heat ™, хотя в некоторых документах Mitsubishi указывается, что точка остановки составляет -18 градусов.

В старых домах с меньшей теплоизоляцией, большими потерями тепла или сквозняками тепловому насосу также потребуется больше работать, чтобы компенсировать быструю потерю тепла из-за этих проблем. Однако новые дома часто имеют отличную изоляцию и построены для предотвращения потерь тепла — в этих случаях тепло, создаваемое тепловым насосом, сохраняется внутри дома и помогает тепловому насосу работать с большей эффективностью.

Могу ли я отапливать дом с помощью тепловых насосов без других источников тепла?

В некоторых регионах с более теплым климатом тепловые насосы могут быть единственным источником тепла зимой.Однако здесь, в штате Мэн, мы рекомендуем, чтобы в большинстве домов был либо основной, либо резервный источник тепла на очень холодные дни или длительные периоды низких температур, в течение которых тепловые насосы будут иметь проблемы с восстановлением после потери тепла. Этими другими источниками могут быть нефть, газ, пропан, электричество или биомасса. True North предлагает тепло из древесных гранул из биомассы или тепло природного газа для снижения затрат на топливо для отопления и снижения выбросов углерода, которые способствуют изменению климата.

Что такое водонагреватель с тепловым насосом?

Этот водонагреватель с гибридным электрическим тепловым насосом Geospring Pro был установлен в подвале штата Мэн для обеспечения максимальной эффективности

Водонагреватель с тепловым насосом использует ту же технологию теплового насоса, которая описана выше, для нагрева горячей воды в доме.Водонагреватели с тепловым насосом очень хорошо изолированы, и вода может очень хорошо удерживать тепло — как таковые, водонагреватели с тепловым насосом могут обеспечить горячей водой типичную семью из четырех человек при очень низких эксплуатационных расходах, чаще всего 15 долларов или меньше в месяц.

Есть вопросы? Хотите узнать, подходит ли для вашего дома тепловой насос или водонагреватель с тепловым насосом? Позвоните нам в любое время по телефону 207-221-5677 или напишите нам по адресу [email protected]!

Страница 1 из 11

Электрические нагреватели котлов для выработки электроэнергии

В электроэнергетике существует несколько различных обогревателей.Электрические обогреватели играют важную роль, предлагая надежность и производительность.

В паровых электростанциях решающую роль играют нагреватели электрических котлов.

Как электрические нагреватели котлов используются в производстве пара

В энергетических установках, использующих пар, пар приводит в движение турбину. Чем выше давление, тем эффективнее пар может двигать турбину. Для этого в закрытом сосуде используется электрокотел-нагреватель.

Напорный бак начинается с воды, которую нагреватель котла преобразует в пар.Использование закрытого сосуда делает производство пара более эффективным, а также увеличивает давление. Процесс состоит из трех этапов.

Этап 1: Добавление явного тепла

Явное тепло — это энергия, необходимая для изменения температуры, не вызывая фазового перехода. На этапе добавления явного тепла нагреватель котла доводит воду до точки кипения.

На этой стадии подготавливается холодная вода или вода комнатной температуры для производства пара. Это этап предварительного нагрева.Это часто связано с использованием насоса питательной воды для подачи воды в нагреватель котла.

Насос может использовать воду из пара, прошедшего через турбину, чтобы добавить ощутимое тепло перед подачей в нагреватель котла.

Этап 2: Добавление скрытого тепла

Скрытое тепловыделение — это передача тепла, которое изменяет состояние субъекта, но не температуру тела. В этом случае стадия добавления скрытой теплоты превращает кипящую воду в пар.

Эта стадия происходит в большом сосуде или барабане, в котором хранится смесь воды и пара.

Этап 3: Перегрев

На этой третьей стадии пар выходит из барабана для перегрева. Змеевики электрического нагревателя используются для перегрева пара для максимального увеличения доступного давления. Повышенная температура и давление пара обеспечивает большую производительность / эффективность.

Когда это тепло достигается, пар движется к турбинам.

Часть пара возвращается на стадию 2, чтобы начать повторный нагрев и снова поступает в систему. Это снижает количество отходов и помогает свести к минимуму требуемый выход энергии.

Преимущества электрического бойлера

Отопительные котлы выпускаются с разными источниками питания. Самый эффективный вариант — электрическая. Вот почему во всем мире растет спрос на электрические промышленные обогреватели.

К преимуществам электрических бойлеров можно отнести:

Высокотемпературный

Для выработки электроэнергии нагреватели паровых котлов должны обеспечивать высокие температуры. Особенно во время фазы перегрева.Преимущество электричества в том, что оно позволяет достигать более высоких температур практически без потерь энергии.

Это приводит к снижению затрат на питание, несмотря на более высокую производительность.

Более быстрый нагрев

Электрокотловые обогреватели способны быстро достигать заданной температуры. Это повышает эффективность вашего процесса и увеличивает прибыльность.

Контроль и контроль температуры

Еще одно преимущество электрического обогрева заключается в том, что он способен обеспечивать точную температуру.Котлы и нагреватели резервуаров Wattco имеют в наличии термопары и инструменты для контроля температуры для еще более точного контроля.

Котельные нагреватели, сертифицированные ASME

Температурные возможности важны при выборе нагревателей котла. Однако есть и другие важные соображения. В электроэнергетике безопасность является серьезной проблемой. Использование неправильно сконструированного или сконструированного нагревателя или емкости может привести к взрыву или механическому повреждению.

Чтобы обеспечить безопасную и эффективную работу, лучше всего искать производителей, которые могут предоставить нагреватели для бойлеров, сертифицированные ASME.

ASME — Американское общество инженеров-механиков. Они разработали универсальные рекомендации по безопасной конструкции и выбору материалов для котлов и сосудов под давлением. Их нормы и стандарты помогают защитить вас, ваш персонал и ваше оборудование.

Получите расценки на электрический нагреватель котла

Wattco изготавливает нагреватели электрических котлов на заказ в соответствии с вашими потребностями и сферой применения. Наша команда инженеров может помочь определить самые безопасные, наиболее эффективные и наиболее выгодные варианты для ваших нужд в отоплении.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить ценовое предложение для электрического бойлера или дополнительную информацию.

Узнайте о различиях между тепловым насосом, печью и бойлером

По jsg ​​/ in Типы ОВК /

На рынке доступны различные типы систем отопления, и решить, какую из них купить, может быть довольно сложно.

В этом посте мы расскажем о трех самых популярных системах отопления на рынке США — тепловых насосах, печах и котлах — и о том, как они работают.

Тепловые насосы

Эти нагревательные приборы используют электричество для передачи тепла из прохладного помещения в теплое, благодаря чему прохладное пространство становится прохладнее летом, а теплое — теплее зимой. В зависимости от ваших предпочтений тепловые насосы могут понижать или повышать температуру.

Стоимость : Если ваша цель — повысить общую энергоэффективность в вашем доме, установка теплового насоса — отличный способ сделать это.

Он может снизить ваши ежемесячные счета за охлаждение и отопление, заменив существующие кондиционер и печь.Средняя стоимость установки теплового насоса может составлять около 4800 долларов. Средняя стоимость ремонта примерно такая же, как у печи и котла — 300 долларов.

Как это работает?

Тепловой насос забирает воздух из более холодных регионов и перемещает его в более теплые регионы. Для нормальной работы теплового насоса необходима относительно теплая погода, поскольку он сам по себе не выделяет тепло.

Вот почему мы не рекомендуем покупать тепловой насос, если вы живете в районе с очень холодным климатом.

Печи

В печах для выработки тепла используются змеевики. Сначала они используют топливо (газ или масло) для нагрева змеевиков, а затем они используют моторизованный вентилятор, чтобы разносить воздух через змеевики. Это согревает воздух, проходящий через воздуховоды в вашем доме.

Стоимость : Печи бывают двух видов — газовые и электрические. В газовых печах для работы используется природный газ, и вам необходимо регулярно их обслуживать, чтобы не допустить утечки газа. Электропечи меньше по размеру, но обычно не так эффективны, как другие виды печей.

Средняя стоимость установки печи обычно составляет около 3600 долларов, в то время как стоимость обслуживания обычно составляет 255 долларов.

Как это работает?

Большинство печей работают на электричестве, газе или пропане, однако существуют также печи на солнечной энергии, геотермальные и масляные печи.

Чтобы определить, является ли печь энергоэффективной, посмотрите ее рейтинг годовой эффективности использования топлива (AFUE). Чем выше номинальное значение, тем эффективнее печь.

Котлы

Как следует из названия, бойлеры кипятят воду. Как только вода станет достаточно горячей, она течет по трубам к нескольким обогревателям плинтуса или радиаторам в вашем доме. Другими словами, котел обеспечивает теплом весь ваш дом.

Стоимость : Средняя стоимость нового котла начинается от 2000 долларов. Чем больше места придется отапливать котлу, тем он будет дороже. Средняя стоимость установки котла составляет около 4000 долларов.

Как это работает?

Большинство котлов работают на природном газе или масле.Если ваш котел неэффективен или устарел, ваш счет на топливо может стать очень большим.

Помните о счетах за электроэнергию, когда используете обогреватель; он сообщит вам, нуждается ли ваш котел в ремонте или замене. Если вы хотите сэкономить на расходах на электроэнергию, купите котел с электронным розжигом.

---

Типы электрических тепловых насосов и их преимущества

Прежде чем приступить к проектированию систем отопления помещений и горячего водоснабжения здания, ключевым шагом является определение источника энергии для работы этих приборов.Сжигание природного газа или мазута требует меньших эксплуатационных затрат, чем электрическое сопротивление нагреву, но эти виды топлива производят выбросы и требуют наличия выхлопной системы. С другой стороны, электрические обогреватели могут не иметь вредных выбросов, если они работают на солнечной или ветровой энергии.

Нагреватели сопротивления

— это наиболее распространенная конфигурация, работающая от электричества, но их эксплуатационные расходы могут быть чрезвычайно высокими, учитывая тарифы на электроэнергию в Нью-Йорке. Однако электрические тепловые насосы обычно могут доставлять от 2 до 4 единиц тепла на единицу потребляемой электроэнергии, предлагая гораздо более низкие эксплуатационные расходы, чем эквивалентные нагреватели сопротивления.При заданном количестве поставляемой энергии электричество намного дороже, чем газ в Нью-Йорке, но электрические тепловые насосы могут соответствовать эксплуатационным расходам газовых котлов за счет более эффективного использования потребляемой энергии.

В этой статье дается обзор двух основных конфигураций электрических тепловых насосов: системы с воздушным источником и геотермальной системы.

Воздушные тепловые насосы

Как следует из их названия, воздушные тепловые насосы извлекают энергию из окружающего воздуха для передачи тепла. Это в точности похоже на работу кондиционера в обратном направлении: вы заметили, как наружный блок нагревает воздух вокруг себя? Что ж, тепловой насос использует тот же эффект в помещении.

При той же теплопроизводительности тепловой насос с воздушным источником энергии с маркировкой ENERGY STAR потребляет только около 40% энергии, необходимой для электрического резистивного нагревателя. На их эффективность указывает коэффициент сезонной производительности отопления (HSPF), который представляет собой отношение выходной мощности Btu к потребляемой мощности в ватт-часах, аналогичное значению расхода бензина автомобиля. Ищите максимальное значение HSPF, соответствующее вашему бюджету, чтобы добиться максимальной экономии энергии.

Так же, как и системы кондиционирования воздуха, воздушные тепловые насосы доступны в виде комплексных систем или сплит-систем (бесканальных).Если в вашей собственности уже есть воздуховоды, лучше всего подойдет комплектный тепловой насос. С другой стороны, если установка воздуховода нецелесообразна, рекомендуется бесканальная система. Тепловые насосы с воздушным источником энергии ENERGY STAR имеют минимальную HSPF 8,2 в блочной конфигурации и 8,5 в бесканальной конфигурации.

Чиллеры с обратным циклом — это подтип теплового насоса с воздушным источником тепла, который подает тепло в резервуар для воды вместо того, чтобы подавать его непосредственно в воздух в помещении. Такая установка позволяет использовать тепловой насос с трубами излучающего теплого пола или с фанкойлами.

Геотермальные тепловые насосы

Температура наружного воздуха значительно колеблется в течение года, а тепловые насосы с воздушным охлаждением страдают от снижения эффективности в самые холодные дни зимы. Земля намного надежнее как источник тепла; Эта конфигурация системы извлекает тепло непосредственно из земли, грунтовых вод или из близлежащего водоема, например пруда или озера. Геотермальные тепловые насосы часто называют водяными тепловыми насосами, поскольку в большинстве конфигураций систем в качестве теплоносителя между тепловым насосом и землей используется вода с антифризом.

Геотермальные тепловые насосы имеют более высокий КПД, чем тепловые насосы с воздушным источником. Представленные на рынке высокоэффективные модели обеспечивают экономию более 70% по сравнению с электрическими нагревателями сопротивления, а самые эффективные геотермальные тепловые насосы на рынке экономят более 80%.

Геотермальные тепловые насосы можно разделить на системы с обратной и обратной связью.

• Замкнутые системы имеют замкнутый контур трубопровода, который циркулирует между тепловым насосом и землей, но вода внутри никогда не смешивается с грунтовыми водами.
• Разомкнутые системы забирают грунтовые воды из колодца, пропускают их через тепловой насос, а затем сбрасывают. В соответствии с порядком эксплуатации, системы с разомкнутым контуром подпадают под все применимые правила сброса грунтовых вод.

В замкнутых системах могут использоваться как вертикальные, так и горизонтальные водяные контуры, в зависимости от наличия земли. Горизонтальные петли требуют траншей глубиной не менее четырех футов и подходят для участков с большой площадью земли.