Autonome heizsysteme: erkundung von wärmequellen

Das Thema dieses Artikels sind autonome Heizsysteme. Wir werden versuchen herauszufinden, was sie sind und was für sie als Wärmequelle genutzt werden kann. Darüber hinaus müssen wir eine vergleichende Analyse der Wirtschaftlichkeit und Benutzerfreundlichkeit bestimmter Lösungen durchführen.

Klassifizierung

Zunächst, aus welchen Gründen kann die unabhängige Heizung klassifiziert werden.

Entsprechend der Wärmeenergiequelle.

Hier ist eine Liste möglicher Lösungen:

• Gas (Hauptgas und Flüssiggas - in Gasspeichern und Flaschen).
• Kohle
• Brennholz
• Pellets (granulierte Holzabfälle).
• Dieselkraftstoff.
• Strom

Nach der Methode der Wärmeübertragung vom Kessel in die Außenräume.

Es gibt nur zwei davon.

1. Die Warmwasserbereitung ist aufgrund der hohen Wärmekapazität des Wassers am beliebtesten.

Hinweis: Neben Wasser können Kühlmittel mit niedrigerer Kristallisationstemperatur verwendet werden, so dass Sie beim Abschalten der Heizung und Zirkulation keine Angst vor dem Abtauen haben. In der Masse handelt es sich um eine Mischung aus Wasser mit Ethylen und Propylenglykol.

1. Luftheizung wird oft mit Belüftung kombiniert.. Luftheizung wird verwendet, um den Raum zu heizen.

Effizienz

Vergleichen wir die Kosten, die jede dieser Wärmequellen dem Eigentümer verspricht.

Nuance: In einigen Regionen des Landes können spezifische Preise variieren. Ihr Verhältnis wird jedoch fortbestehen.

Sonderfall

Die Untersuchung der Betriebskosten brachte uns eine unerwartete Entdeckung: Im 21. Jahrhundert ist Brennholz nach wie vor die billigste Wärmequelle ohne Hauptgas. Nicht nur das: Für die Bewohner ländlicher Gebiete können die Kosten insgesamt auf null gesenkt werden. Das Ernten von Totholz und das Beschneiden von Bäumen in der Region bedeutet, dass der Kraftstoffbedarf gedeckt werden muss. Die scheinbar progressivste Wärmequelle - Elektrizität - stand jedoch ganz unten auf der Liste.

Diese Ausrichtung gilt jedoch nur für Vorrichtungen zum direkten Heizen, die elektrische Leistung in Kilowatt in Kilowatt Wärmeenergie umwandeln. Bei einer Wärmepumpe sieht das Bild grundsätzlich anders aus: Das Gerät ermöglicht pro Kilowattstunde Stromverbrauch 2 bis 5 Kilowattstunden Wärme.

Wegen was?

Das Geheimnis ist einfach: Energie wird nicht für die Erzeugung von Wärme aufgewendet, sondern für den Übergang von einer Quelle mit niedrigem Potenzial zu einer Quelle mit hohem Potenzial. Einfach ausgedrückt: Mit dem Gerät der Wärmepumpe können Sie die ohnehin schon kalte Umgebung noch mehr kühlen und das Haus mit der entstehenden Wärme erwärmen.

Wie wird dieser Effekt erreicht?

• Das flüchtige Kältemittel wird vom Kompressor komprimiert und geht mit großer Wärme in die flüssige Phase.
• Diese Wärme wird an den Wärmetauscher abgegeben und zur Raumheizung verwendet.
• Nach dem Wärmetauscher durchläuft das Kühlmittel, das Wärme verloren hat, das Expansionsventil und geht in einen gasförmigen Zustand über, der während der Expansion stark abkühlt.
• Dann geht es zum zweiten Wärmetauscher. Da es während des Durchlaufens des Kältemittels auf eine Temperatur gekühlt wird, die niedriger ist als die Umgebungstemperatur, entsteht ein konstanter Wärmefluss: Das Kältemittel erwärmt sich und kehrt bei Erwärmung für einen wiederholten Zyklus zum Verdichter zurück.

Wärmepumpen mit dem höchsten COP (Leistungskoeffizient, Parameter, der das Verhältnis von Wärme und elektrischer Leistung der Pumpe im Heizmodus angibt) senken die Kosten pro Kilowattstunde Wärme auf 3,6 / 5 = 0,72 Rubel, was ihre Rentabilität praktisch mit Gas vergleichbar macht Ausrüstung und lässt weit hinter konkurrierenden Lösungen.

Übrigens: Für die meisten Wärmepumpen ist der durchschnittliche COP während der Saison realistischer und liegt zwischen 3 und 3,5.

Verwendbarkeit

In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit endet die Liste der für den Verbraucher wichtigen Qualitäten nicht. Mindestens ein weiterer Parameter ist nicht weniger wichtig - die Benutzerfreundlichkeit.

Und von diesem Standpunkt aus wird eine völlig andere Rangliste erstellt.

1. Alle elektrischen Geräte (sowohl Direktheizgeräte als auch Wärmepumpen) sind vollkommen autonom und erfordern keine Pflege oder Wartung. Aus naheliegenden Gründen ist die Entfernung von Verbrennungsprodukten auch unbrauchbar.

1. Gas- und Solarthermiekessel können auch langfristig autonom betrieben werden. In Bezug auf die Benutzerfreundlichkeit sind sie jedoch elektrischen Geräten etwas unterlegen: Sie alle erfordern die Entfernung von Verbrennungsprodukten; Für ein Solarium wird die Notwendigkeit hinzugefügt, eine Kapazität von mehreren Würfeln auszustatten und das Geräusch des Brenners zu tolerieren, das dem Startgeräusch des Flugzeugs etwas nachsteht.

Die Verwendung von Flaschengas erfordert zusätzliche Aufmerksamkeit: Der Ballon muss einmal täglich oder mehrmals wöchentlich gewechselt werden.

1. Die Batterielebensdauer eines Pelletkessels kann aufgrund der automatisierten Brennstoffzufuhr aus dem Bunker eine Woche erreichen. Wie bei allen Festbrennstoffgeräten muss die Aschelade jedoch regelmäßig gereinigt werden.

1. Schließlich erfordern Holz- und Kohlekessel und -öfen ständige Aufmerksamkeit: Sie müssen mehrmals am Tag gebrannt werden.

Warmwasserbereitung

Schauen wir uns genauer an, welche Wärmequellen autonome Heizsysteme verwenden können.

Gas- und Solarkessel

Ihr Gerät ist durchaus verständlich: Ein Gasbrenner heizt den Wärmetauscher auf und überträgt Wärme auf das Kühlmittel, das durch ihn zirkuliert.

Was kann ein potenzieller Käufer noch über Gasgeräte wissen?

• Nichtflüchtige Geräte sind mit einer Piezozündung ausgestattet und dienen zum Zünden des Hauptbrenners, wenn die Temperatur des Kühlmittels den sogenannten Pilot abfällt. Elektrische Zündkessel haben es nicht und deshalb sparen sie rund 20% Gas.

Bitte beachten Sie: Die elektrische Zündung passt nicht gut zur instabilen Stromversorgung in ländlichen Gebieten. Zum Teil wird das Problem jedoch gelöst, indem unterbrechungsfreie Stromversorgungen installiert werden, die den Kessel 4-6 Stunden unterstützen können.

• Ein atmosphärischer Brenner saugt Raumluft an und führt Verbrennungsprodukte zum Lüftungskanal oder Kamin. Ein geschlossener Brenner bedeutet, Luft von der Straße zu nehmen und die Verbrennungsprodukte entlang derselben koaxialen (doppelwandigen) Leitung abzuführen.

• Kondensationskessel bieten 9-11% Gaseinsparung im Vergleich zu klassischen. Sie nehmen den Verbrennungsprodukten nicht nur Wärme ab, sondern kondensieren diese auch auf einem zusätzlichen Wärmetauscher. Übrigens ist die für Fußbodenheizungssysteme typische Rücklauftemperatur in 30 ° C optimal für sie; Bei einem konventionellen Kessel bildet sich auf dem Wärmetauscher Kondensation, die nicht dafür und zu einem frühen Ausfall geeignet ist.
• Gaskessel werden oft mit Sonnenenergie vereinigt. Es gibt viele Konstruktionen, mit denen Sie den Brennstoff durch einfaches Austauschen des Brenners ändern können.

Festbrennstoffkessel

Das klassische Gerät dieser Art besteht aus einem Feuerraum mit Mantel-Wärmetauscher, Ein- und Auslassdüsen, einem Aschekasten mit Gebläse und einem unkomplizierten Automatisierungssystem. Wenn das Kühlmittel überhitzt, deckt der einfachste mechanische Thermostat das Gebläse ab, begrenzt den Luftzugang und verringert die Wärmeleistung des Geräts.

Dieses Schema ist einfach und außergewöhnlich fehlertolerant, weist jedoch einige schwerwiegende Mängel auf:

1. Das Laden der Feuerbox ist alle 2-4 Stunden erforderlich.
2. Die Einschränkung des Luftstroms führt zu einem katastrophalen Wirkungsgradeinbruch, da unvollständige Verbrennungsprodukte durch den Kamin verdunsten. Bei einem begrenzten Zugang von Sauerstoff bilden Brennholz und Kohle Kohlenmonoxid (übrigens giftig) und flüchtige Kohlenwasserstoffe.

Um diese Probleme zu lösen, wurden einige sehr merkwürdige Designs erstellt.

Gasgenerator

Der Gasheizkessel (Pyrolysekessel) unterbricht die Verbrennung des Brennstoffs in zwei Stufen.

1. Es glimmert mit einem begrenzten Luftstrom, verbrennt bis zum Zustand der Asche und erzeugt Pyrolysegas - die sehr flüchtigen Kohlenwasserstoffe.
2. Dann tritt das Pyrolysegas in die Nachbrennkammer ein, die sich unter dem Hauptofen befindet, wo es durch die Injektoren einen neuen Luftanteil erhält. Bei hohen Temperaturen führt dies zu einer sofortigen Zündung des Gas-Luft-Gemisches.

Was ist das ergebnis

• Flexible Leistungssteuerung ohne Effizienzverlust.
• Lange Verbrennung (bis zu 12 Stunden) auf einer Brennstoffflasche.

Top brennen

Noch merkwürdiger ist die Modifikation des Gasgenerators - des oberen Brennofens. Das Prinzip seiner Arbeit beschränkt sich auf die Übertragung von schwelendem Holz oder Kohle von der Unterseite auf die Oberfläche des Lesezeichens.

Wie funktioniert das?

1. Ein beweglicher Luftkanal wird in die von oben beladene Feuerkammer abgesenkt und mit einem massiven Scheibenluftverteiler abgeschlossen.
2. Der Luftzustrom ist auf der gesamten Oberfläche der Brennstoffschicht vorgesehen. Es wird manuell oder automatisch einstellbares Ventil dosiert.
3. Die Kammer über der Luftverteilerscheibe dient zur Nachverbrennung von Produkten mit unvollständiger Verbrennung. In diesem Fall trägt der aufsteigende Luftstrom vollständig Asche, wodurch ein Zerfall verhindert werden kann.

Die maximale Lebensdauer der Batterie des oberen Verbrennungskessels der litauischen Firma Stropuva beträgt 31 Stunden.

Elektrische kessel

Direktheizgeräte sind ebenfalls in mehrere Kategorien unterteilt. Tenovye für die Beheizung von Rohrheizkörpern in einem Vorratsbehälter. Die Leistung wird stufenweise geregelt. Die Konstruktion ist ausreichend fehlertolerant, kostengünstig und weist keine gravierenden Mängel auf, außer dem niedrigen Wirkungsgrad, der für alle Geräte zum direkten Heizen typisch ist.

Elektrodenkessel verwenden Wechselstrom, der direkt durch das Wasser fließt. Ihr Hauptvorteil ist Kompaktheit. Nachteile - die allmähliche Auflösung der Elektroden und die Fähigkeit, nur in Wasser mit einer bestimmten Mineralsalzzusammensetzung zu arbeiten.

Ein Induktionskessel ist ein ferromagnetischer Kern und eine Wicklung, die in einem dielektrischen Rohr angeordnet ist und Wirbelströme anregt, die das Metall darin erwärmen. Der Hauptvorteil eines Induktionskessels ist seine phänomenale Elastizität und unbegrenzte Lebensdauer: Es gibt einfach keine Teile, die sich im Laufe der Zeit abnutzen.

Wichtig: Jede Behauptung, ein Elektrokessel sei wirtschaftlicher als Lösungen anderer Anbieter, ist die erste Lüge. Jedes Gerät, das direkt beheizt wird, wird zu 100% in die Wärme umgewandelt. Selbst wenn die Wärmeenergie aufgrund von Konstruktionsmerkmalen nicht vollständig auf das Kühlmittel übertragen wird, sondern teilweise in der Luft verteilt ist, heizt sie trotzdem Ihr Zuhause auf.

Wärmepumpen

Sie können verschiedene Arten von minderwertigen Wärmequellen verwenden.

Geothermie

Wärmetauscher befinden sich unter dem Gefrierpunkt und beziehen die Wärmeenergie aus dem Boden. Das Hauptproblem bei diesen Pumpen ist die kostspielige Installation.

Es gibt zwei mögliche Optionen.

1. Die Sonden steigen in 30 bis 100 Meter tiefe vertikale Vertiefungen ab.

1. Der Sammler wird horizontal verlegt.

Die zweite Option ist attraktiv, da der Graben unter dem horizontalen Kollektor mit den eigenen Händen ausgehoben werden kann, was die Installationskosten erheblich senkt. Der Bereich unter dem Abwasserkanal sollte jedoch etwa dreimal so groß sein wie der beheizte; Es kann jedoch nicht zum Anpflanzen verwendet werden - die Pflanzen tolerieren das Temperaturregime des Kollektors nicht.

Wasser

Sie können auf zwei Arten implementiert werden:

1. Der Sammler wird auf dem Boden des eisfreien Behälters platziert.

1. Für den Wärmeaustausch werden zwei Schächte verwendet - Durchflussmenge und Entwässerung. Die abgegebene Wärme wird in den Aquifer zurückgeleitet.

Luftbild

Sie können ideal für warme Klimazonen sein. Die niedrigen Kosten der Lösung, die kostengünstige und einfache Installation machen sie zu einer sehr attraktiven Wärmequelle ohne Hauptgas.

Es lohnt sich jedoch, ein paar Feinheiten in Betracht zu ziehen.

• Selbst die besten Geräte dieses Typs behalten ihre Leistung bei Außentemperaturen bis -25 ° C.
• Wenn die Temperatur fällt, sinkt der COP des Instruments. Wenn es bei +10 gleich fünf ist, sinkt es bei -25 ° auf zwei.

Ein wichtiger Punkt, der für alle Arten von Wärmepumpen relevant ist: Je niedriger die Kühlmitteltemperatur, desto kleiner ist das Delta zwischen der Wärmepumpe und der Umgebung, dh der COP des Geräts ist höher. Deshalb werden bei Wärmepumpen aller Art Kühler mit einer großen Anzahl von Abschnitten verwendet, und die Kühlmitteltemperatur steigt nicht über + 45 ° C.

Luftheizung

Durch die Luftheizung von Gas-, Solar- und Festbrennstoffkesseln werden die Eigenschaften ihrer Gegenstücke, die zum Erhitzen von Wasser vorgesehen sind, vollständig übernommen. Separat muss nur ein paar Designs zugeordnet werden.

Buleryan

Unter diesem Namen, der einem der ersten Hersteller entnommen wurde, verbirgt sich der Konvektionsofen-Gasgenerator. Sein Hauptmerkmal ist, dass die Feuerbox von offenen unteren und oberen Stahlrohren mit großem Durchmesser umgeben ist, in denen während des Erhitzens stabile Konvektionsströme auftreten. Die Krümmung der Rohre trägt zur effektiven Durchmischung der Raumluft bei.

Hinweis: Erwärmte Luft kann mit einem Kanalsystem verdünnt werden. Es können herkömmliche Kanalventilatoren verwendet werden, um dies zu erzwingen.

Inverter-Klimaanlage

Jede Klimaanlage ist ein Sonderfall einer Luft-Luft-Wärmepumpe. Der Wechselrichter unterscheidet sich dadurch, dass er eine Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlung verwendet, wodurch die Kompressorleistung flexibel gesteuert werden kann. Wenn Luft auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird, stoppt der Kompressor nicht, sondern reduziert die Geschwindigkeit.

Ein Nebeneffekt der Tatsache, dass der Kompressor ständig in Betrieb ist, ist die Fähigkeit des Umrichters, seine Funktionen bei niedrigen Temperaturen (bis zu -25 ° C) auszuführen. Tatsächlich werden viele Modelle von den Herstellern als Haushaltswärmepumpen positioniert.

Das Heizen mit Wechselrichtern ist zweifellos die beste Lösung in Regionen, in denen die Wintertemperaturen nicht unter -10 bis -20 Grad liegen. Damit die Anweisung für die Auswahl eines Heizungssystems nicht unbegründet ist, wird der Autor seine eigenen Erfahrungen mit der Verwendung einer Inverter-Klimaanlage zum Heizen eines Dachbodens im letzten Winter mitteilen.

Fazit

Wir hoffen, dass unsere Miniaturüberprüfung dem Leser helfen wird, die optimale Lösung für seine Bedingungen auszuwählen. Zusätzliche Informationen darüber, was eine autonome Heizungsanlage sein kann, enthalten ein angefügtes Video. Erfolge!