Схема системы отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома: Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией

Одна из сложных проблем термосифонной системы — это когда в доме есть приспособления, которые не включены в комплект поставки. петля. Это может произойти с оборудованием, расположенным на том же уровне, что и водонагреватель (ванные комнаты, прачечные на цокольном уровне и т. Д.).Когда вы запускаете горячую воду в эти приспособления, вы не только останавливаете работу термосифонной петли, которая обслуживает удаленное место, но вы даже можете запустить поток в обратном направлении. Когда он меняет направление, вы можете получить очень горячую воду со дна резервуара, идущую в удаленное место, а затем очень холодную воду, поскольку холодная вода подается на дно резервуара. Эту проблему можно решить, установив датчик, который может определить, когда горячая вода забирается другими приборами. Датчик представляет собой переключатель «открывается при повышении», который замыкается, когда температура снова падает.Когда датчик закрывается (поскольку температура воды начинает снижаться после использования), клапан открывается и позволяет термосифону снова работать.

Следует также отметить, что на петле не должно быть никаких приспособлений ни до, ни после самой дальней точки. Все, что находится в контуре, должно оторваться от конца контура, иначе упомянутые мной перепады давления снова станут проблемой.

Еще одним ключевым компонентом успешной работы термосифонного контура является сверхизоляция труб, идущих в удаленное место, чтобы трубы удерживали тепло в течение значительного времени, в то время как другие точки использования могут держать клапан закрытым, или когда таймер запрограммирован на закрытие клапана (например, ночью). (Подробнее о моем обучении с помощью суперизоляции труб позже.) Это также будет очень полезно для систем с насосами. Это также означает, что цикл не обязательно должен работать все время в течение дня — возможно, работает ½ раза — еще раз, что еще больше снижает эти копейки. Чем более горячими могут быть эти трубы, тем меньше возвратная вода вызовет возгорание водонагревателя, чтобы довести его до температуры.

Любая система рециркуляции воды заставит ваш водонагреватель работать чаще, но из-за большего количества воды при более высокой температуре водонагреватель вряд ли будет работать так долго, даже если он будет работать немного чаще.Насколько эффективна будет система, зависит от затрат на воду, энергозатрат, типа водонагревателя и от того, насколько хорошо вы можете изолировать все. У газовых водонагревателей есть преимущества из-за более быстрой скорости восстановления, но это можно легко компенсировать с помощью электрического водонагревателя, который намного легче изолировать. На самом деле невозможно изолировать газовый водонагреватель до уровня, который может сделать электрический водонагреватель. Я не говорю о добавлении тонкой и бессмысленной теплоизоляции из стекловолокна вокруг резервуара, я говорю о добавлении значительного количества пены с высоким сопротивлением от 3 до 6 дюймов вокруг нагревателя.Несколько лет назад я добавил к своему 2 ″ — следующий обогреватель получит больше.

Что касается аргумента, что некоторые производители аннулируют гарантию, если вы добавляете изоляцию, это может быть риском, на который стоит пойти. Кого волнует, сокращает ли добавление изоляции срок службы водонагревателя, если изоляция сэкономила вам сотни долларов на энергозатратах. Я, например, хотел бы узнать, почему добавление изоляции сокращает срок службы обогревателя.Я предполагаю, что все точки доступа, таблички с данными, предупреждающие таблички, слив, TPRV и т. Д. Останутся доступными. Отсутствие изоляции резервуаров, вероятно, больше связано с этими более поздними проблемами, чем с сроком службы резервуара.

Большинство водонагревателей, даже отвечающих современным требованиям к энергии, на самом деле имеют незначительное количество изоляции вокруг них — обычно не более R-8 — R-14.

Здесь все становится еще сложнее. Мы хотим, чтобы температура воды в кранах была ниже 120 градусов по Фаренгейту, чтобы предотвратить ожоги.Проблема с такой температурой в том, что она идеально подходит для роста бактерий, в том числе бактерий Legionella. Обычно рекомендуется поддерживать температуру в баке на уровне 140 градусов по Фаренгейту, чтобы контролировать рост бактерий в нагревателе. Если температура вашего аквариума составляет 120 градусов по Фаренгейту в течение недели, когда вы уезжаете в отпуск, вы фактически создали потенциальный инкубатор. Некоторые власти считают, что о бактериальных инфекциях, вызванных водонагревателями, не сообщают.

Решением является установка термостатического смесительного клапана.

Я считаю хорошей идеей установить его на водонагревателе, чтобы вся подаваемая вода после этого момента имела безопасную температуру. Клапан разбавляет горячую воду в зависимости от того, что вы регулируете регулирующим клапаном — обычно будет удовлетворительно температура от 112 до 120 градусов по Фаренгейту. Некоторые люди настаивают на том, чтобы вода была горячее, чем в посудомоечной машине, и в этом случае вы можете захотеть подлить горячую воду до смесительного клапана для этого устройства. Однако большинство современных посудомоечных машин повышают температуру воды в посудомоечной машине, и поэтому это может быть не так необходимо, как можно было бы подумать.

В моем собственном доме у меня есть смесительный клапан на водонагревателе, который покрывает обе ванные (верхняя и нижняя) и прачечная (нижняя). Еще один смесительный клапан находится в конце длинного рециркуляционного контура для кухни.

В некотором смысле вы можете думать о контуре рециркуляции как о продолжении водонагревателя — оба являются очень горячей водой, чтобы контролировать рост бактерий, в то время как два смесительных клапана сохраняют воду в безопасности, чтобы предотвратить ошпаривание.

Но как насчет затрат на хранение всей этой воды при таких высоких температурах?

Не забывайте, что я сказал раньше о том, что бесплатных обедов не будет. Дополнительные затраты, связанные с потреблением энергии для поддержания нагревателей при более высокой температуре, можно легко компенсировать за счет сверхизоляции резервуаров для хранения, возможно, даже уменьшения размера необходимого резервуара или, по крайней мере, наличия большего количества доступной горячей воды для разбавления для использования в светильниках. Является ли более затратным содержание емкости на 80 галлонов при температуре 112–120 градусов по Фаренгейту или емкости на 50 галлонов при температуре 135–140 градусов по Фаренгейту? Опять же, я позволю фанатам разобраться в этом вопросе.Но суть в том, что резервуар защищен от роста бактерий, а соответствующая температура в приспособлениях достигается за счет смесительных клапанов.

Ожидание экономии энергии и наличие безопасного горячего водоснабжения в наших домах в лучшем случае может быть компромиссом.

Примечание по сверхизоляции труб горячей воды контура рециркуляции.

В моем случае я решил проложить подающий и обратный контуры близко друг к другу, при этом каждая линия условно обернута изоляцией из пенопласта — примерно R-4.Две трубы были проложены внутри 7-дюймового металлического канала, который я затем заполнил аэрозольной пеной — как «Great Stuff». Я собрал трубу секциями по 3 фута и распылял пену внутри трубы, когда собирал ее. На каждой длине трубы просверлено четыре отверстия диаметром ¼ дюйма для распыления пены в трубу. Я мог смотреть в открытый конец трубы, чтобы следить за тем, как она наполняется. Мой пробег трубы составляет 44 фута. ДЛЯ ЭТОГО МНОГО БАНКОВ ПЕНЫ! И теперь мы находимся на «кривой обучения». В основном это означает незнание, что для затвердевания аэрозольной пены в баллончике требуется воздух и влажность — без этих ингредиентов аэрозольная пена ВОЗВРАЩАЕТСЯ В ЖИДКИЕ!

Труба открылась, обнаружив беспорядок

Whodathunkit! Итак, теперь у меня было 44 фута воздуховода с жидкостью на дне, и мне пришлось начинать все сначала.Используя все эти ¼-дюймовые отверстия в качестве пилотных, я просверлил 2-1 / 8-дюймовые отверстия кольцевой пилой по всей длине. Через эти большие отверстия я мог бы нанести пену для спрея по всей длине, добавляя понемногу каждый день. Это дало пене возможность застыть в воздухе. Это заставляет меня задаться вопросом, как часто это случается с другими людьми, когда они думают, что успешно изолируют внутри полости, когда на самом деле она снова снова превращается в жидкость.

Если бы мне пришлось делать это снова и снова, я бы построил большую коробку вокруг труб и изолировал ее целлюлозным волокном за небольшую часть стоимости.

Чарльз Буэлл, Инспекция недвижимости в Сиэтле

Если вам понравился этот пост и вы хотите получать уведомления о новых сообщениях в моем блоге, пожалуйста, подпишитесь по электронной почте в маленьком поле справа. Я обещаю НЕ рассылать спам на вашу электронную почту

Конвекция | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Обсудите метод передачи тепла конвекцией.

Конвекция вызывается крупномасштабным потоком вещества. В случае с Землей атмосферная циркуляция вызвана потоком горячего воздуха от тропиков к полюсам и потоком холодного воздуха от полюсов к тропикам. (Обратите внимание, что вращение Земли вызывает наблюдаемый восточный поток воздуха в северном полушарии). Автомобильные двигатели охлаждаются потоком воды в системе охлаждения, а водяной насос поддерживает поток холодной воды к поршням. Система кровообращения используется телом: когда тело перегревается, кровеносные сосуды в коже расширяются (расширяются), что увеличивает приток крови к коже, где ее можно охладить за счет потоотделения.Эти сосуды становятся меньше, когда на улице холодно, и больше, когда жарко (поэтому течет больше жидкости и передается больше энергии).

Тело также теряет значительную часть своего тепла в процессе дыхания.

Хотя конвекция обычно сложнее, чем проводимость, мы можем описать конвекцию и сделать несколько простых, реалистичных расчетов ее эффектов. Естественная конвекция вызывается выталкивающими силами: горячий воздух поднимается вверх, потому что плотность уменьшается с увеличением температуры.Таким образом, дом на Рисунке 1 поддерживается в тепле, как и горшок с водой на плите на Рисунке 2. Океанские течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция передают энергию из одной части земного шара в другую. Оба являются примерами естественной конвекции.

Рис. 1. Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается вверх, образуя конвективную петлю, которая передает энергию другим частям комнаты. По мере того, как воздух охлаждается у потолка и внешних стен, он сжимается, в конечном итоге становится плотнее воздуха в помещении и опускается на пол.Правильно спроектированная система отопления с использованием естественной конвекции, подобная этой, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 2. Конвекция играет важную роль в теплопередаче внутри этого котла с водой. Попадая внутрь, передача тепла другим частям кастрюли происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, уменьшается по плотности и поднимается, передавая тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется.

Эксперимент на вынос: конвекционные ролики в подогреваемой сковороде

Возьмите две маленькие горшки с водой и с помощью пипетки нанесите каплю пищевого красителя на дно каждой из них. Оставьте один на скамейке, а другой нагрейте на плите. Наблюдайте, как цвет распространяется и сколько времени требуется, чтобы достичь вершины. Наблюдайте, как образуются конвективные петли.

Пример 1. Расчет теплопередачи путем конвекции: конвекция воздуха через стены дома

Большинство домов не герметичны: воздух входит и выходит через двери и окна, через трещины и щели, по проводке к выключателям и розеткам и так далее.Воздух в типичном доме полностью заменяется менее чем за час. Предположим, что дом среднего размера имеет внутренние размеры 12,0 м × 18,0 м × 3,00 м в высоту, и что весь воздух заменяется за 30,0 мин. Рассчитайте теплопередачу в ваттах за единицу времени, необходимую для нагрева входящего холодного воздуха на 10,0 ° C, заменяя тем самым тепло, передаваемое только конвекцией.

Стратегия

Тепло используется для повышения температуры воздуха так, чтобы Q = mc Δ T .Скорость теплопередачи тогда равна [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex], где t — время оборота воздуха. Нам дано, что Δ T составляет 10,0 ° C, но мы все равно должны найти значения массы воздуха и его удельной теплоемкости, прежде чем мы сможем вычислить Q . Удельная теплоемкость воздуха представляет собой средневзвешенное значение удельной теплоты азота и кислорода, что дает c = c _p 1000 Дж / кг · ºC из таблицы 1 (обратите внимание, что удельная теплоемкость при постоянном давлении должна использоваться для этого процесса).

Решение

1. Определите массу воздуха по его плотности и данному объему дома. Плотность определяется из плотности ρ и объема м = ρV = (1,29 кг / м ³ ) (12,0 м × 18,0 м × 3,00 м) = 836 кг.
2. Рассчитайте теплопередачу при изменении температуры воздуха: Q = мc Δ T так, чтобы Q = (836 кг) (1000 Дж / кг · ºC) (10,0ºC) = 8.{6} \ text {J}} {1800 \ text {s}} = 4,64 \ text {кВт} \\ [/ latex].

Обсуждение

Эта скорость передачи тепла равна мощности, потребляемой примерно сорока шестью лампочками мощностью 100 Вт. Вновь построенные дома рассчитаны на время оборота 2 часа или более, а не 30 минут для дома в этом примере. Обычно используются погодоустойчивые уплотнения, уплотнения и улучшенные оконные уплотнения. В очень холодном (или жарком) климате иногда принимаются более крайние меры для достижения жесткого стандарта, превышающего 6 часов на один оборот воздуха.Еще более продолжительное время оборота вредно для здоровья, потому что требуется минимальное количество свежего воздуха для подачи кислорода для дыхания и разбавления бытовых загрязнителей. Термин, используемый для процесса проникновения наружного воздуха в дом из трещин вокруг окон, дверей и фундамента, называется «проникновение воздуха».

Холодный ветер более холодный, чем неподвижный холодный воздух, потому что конвекция в сочетании с проводимостью в теле увеличивает скорость передачи энергии от тела.В таблице ниже приведены приблизительные коэффициенты охлаждения ветром, которые представляют собой температуры неподвижного воздуха, обеспечивающие такую ​​же скорость охлаждения, как и воздух с заданной температурой и скоростью. Факторы охлаждения ветром являются ярким напоминанием о способности конвекции передавать тепло быстрее, чем теплопроводность. Например, ветер со скоростью 15,0 м / с при 0ºC имеет холодный эквивалент неподвижного воздуха при температуре около -18ºC.

Хотя воздух может быстро передавать тепло за счет конвекции, он является плохим проводником и, следовательно, хорошим изолятором.Количество доступного пространства для воздушного потока определяет, действует ли воздух как изолятор или проводник. Например, расстояние между внутренней и внешней стенами дома составляет около 9 см (3,5 дюйма) — достаточно для эффективной работы конвекции. Дополнительная изоляция стен препятствует воздушному потоку, поэтому потери (или приток) тепла уменьшаются. Точно так же зазор между двумя стеклами окна с двойным остеклением составляет около 1 см, что предотвращает конвекцию и использует низкую проводимость воздуха для предотвращения больших потерь.Мех, волокна и стекловолокно также используют преимущества низкой проводимости воздуха, удерживая его в пространствах, слишком малых для поддержания конвекции, как показано на рисунке. Мех и перья легкие и поэтому идеально подходят для защиты животных.

Рис. 3. Мех наполнен воздухом, который разбивается на множество мелких карманов. Конвекция здесь очень медленная, потому что петли такие маленькие. Низкая проводимость воздуха делает мех очень хорошим легким изолятором.

Некоторые интересные явления происходят , когда конвекция сопровождается фазовым переходом .Это позволяет нам охладиться потоотделением, даже если температура окружающего воздуха превышает температуру тела. Тепло от кожи требуется для испарения пота с кожи, но без воздушного потока воздух становится насыщенным и испарение прекращается. Воздушный поток, вызванный конвекцией, заменяет насыщенный воздух сухим, и испарение продолжается.

Пример 2. Расчет потока массы во время конвекции: передача тепла от пота от тела

Средний человек в состоянии покоя выделяет тепло мощностью около 120 Вт.С какой скоростью должна испаряться вода из тела, чтобы избавиться от всей этой энергии? (Это испарение может происходить, когда человек сидит в тени и температура окружающей среды такая же, как температура кожи, что исключает передачу тепла другими методами.)

Стратегия

Энергия необходима для фазового перехода ( Q = мл _v ). Таким образом, потеря энергии в единицу времени составляет

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {mL _ {\ text {v}}} {t} = 120 \ text {W} = 120 \ text {J / s} \\ [/ латекс].

Разделим обе части уравнения на L _v и найдем, что масса, испарившаяся за единицу времени, равна [латекс] \ frac {m} {t} = \ frac {120 \ text {Дж / с}} { L _ {\ text {v}}} \\ [/ latex].

Решение

Вставьте значение скрытой теплоты из таблицы 1 в раздел «Фазовый переход и скрытая теплота», L _v = 2430 кДж / кг = 2430 Дж / г. Это дает

[латекс] \ displaystyle \ frac {m} {t} = \ frac {120 \ text {J / s}} {2430 \ text {J / g}} = 0,0494 \ text {g / s} = 2,96 \ text {г / мин} \\ [/ латекс]

Обсуждение

Испарение около 3 г / мин кажется разумным.Это будет около 180 г (около 7 унций) в час. Если воздух очень сухой, пот может испаряться незаметно. Значительное количество испарений также происходит в легких и дыхательных путях.

Рис. 4. Кучевые облака создаются водяным паром, поднимающимся из-за конвекции. Возникновение облаков происходит за счет механизма положительной обратной связи. (кредит: Майк Лав)

Другой важный пример сочетания фазового перехода и конвекции происходит при испарении воды из океанов.При испарении воды тепло уходит из океана. Если водяной пар конденсируется в жидкие капли при образовании облаков, в атмосферу выделяется тепло. Таким образом, происходит общий перенос тепла от океана в атмосферу. Этот процесс является движущей силой грозовых облаков, тех огромных кучевых облаков, которые поднимаются на 20 км в стратосферу. Водяной пар, переносимый конвекцией, конденсируется, высвобождая огромное количество энергии. Эта энергия заставляет воздух расширяться и подниматься там, где он холоднее.В этих более холодных регионах происходит больше конденсации, что, в свою очередь, поднимает облако еще выше. Такой механизм называется положительной обратной связью, поскольку процесс усиливается и ускоряется.

Рис. 5. Конвекция, сопровождающаяся фазовым переходом, высвобождает энергию, необходимую для того, чтобы загнать этот гром в стратосферу. (кредит: Херардо Гарсиа Моретти)

Эти системы иногда вызывают сильные штормы с молниями и градом и представляют собой механизм, вызывающий ураганы (рис. 5).

Движение айсбергов (рис. 6) — еще один пример конвекции, сопровождающейся фазовым переходом. Предположим, айсберг дрейфует из Гренландии в более теплые воды Атлантики. Тепло удаляется из теплой океанской воды, когда лед тает, и тепло передается на сушу, когда айсберг формируется на Гренландии.

Рис. 6. Фазовое изменение, которое происходит при таянии айсберга, связано с огромной теплопередачей. (Источник: Доминик Алвес)

Проверьте свое понимание

Объясните, почему использование вентилятора летом дает ощущение свежести!

Решение

Использование вентилятора увеличивает поток воздуха: теплый воздух рядом с вашим телом заменяется более холодным воздухом из других мест.Конвекция увеличивает скорость теплопередачи, поэтому движущийся воздух «кажется» холоднее, чем неподвижный.

Сводка раздела

Конвекция — это передача тепла за счет макроскопического движения массы. Конвекция может быть естественной или принудительной и обычно передает тепловую энергию быстрее, чем теплопроводность. В таблице 1 приведены коэффициенты охлаждения ветром, указывающие на то, что движущийся воздух имеет такой же охлаждающий эффект, как и гораздо более холодный стационарный воздух. Конвекция, возникающая вместе с фазовым переходом, может передавать энергию из холодных областей в теплые.

Концептуальные вопросы

1. Один из способов сделать камин более энергоэффективным — это использовать внешний воздух для сжигания топлива. Другой — обеспечить циркуляцию комнатного воздуха вокруг топки и обратно в комнату. Подробно опишите методы передачи тепла в каждом из них.
2. Холодными ясными ночами лошади будут спать под покровом больших деревьев. Как это помогает им согреться?

Задачи и упражнения

1. При какой скорости ветра -10ºC воздух вызывает такой же коэффициент охлаждения, как и неподвижный воздух при -29ºC?
2. При какой температуре неподвижный воздух вызывает такой же коэффициент охлаждения, как −5ºC, движущийся со скоростью 15 м / с?
3. «Пар» над чашкой свежеприготовленного растворимого кофе — это на самом деле капли водяного пара, конденсирующиеся после испарения горячего кофе.Какова конечная температура 250 г горячего кофе при начальной температуре 90,0 ° C, если из него испаряется 2,00 г? Кофе находится в чашке из пенополистирола, поэтому другими методами передачи тепла можно пренебречь.
4. (a) Сколько килограммов воды должно испариться женщиной с весом 60,0 кг, чтобы температура ее тела снизилась на 0,750ºC? (б) Достаточно ли это количества воды для испарения в виде потоотделения, если относительная влажность окружающего воздуха низкая?
5. В жаркий засушливый день испарение из озера имеет достаточно теплопередачи, чтобы уравновесить 1.00 кВт / м ² поступающего тепла от Солнца. Какая масса воды испаряется за 1,00 ч с каждого квадратного метра?
6. Однажды зимним днем ​​система климат-контроля в большом здании университетской аудитории вышла из строя. В результате каждую минуту вводится 500 м ³ лишнего холодного воздуха. С какой скоростью в киловаттах должна происходить теплопередача, чтобы нагреть этот воздух на 10,0ºC (то есть довести воздух до комнатной температуры)?
7. Вулкан Килауэа на Гавайях — самый активный в мире, извергающий около 5 × 10 ⁵ м ³ лавы с температурой 1200ºC в день.Какова скорость передачи тепла от Земли за счет конвекции, если эта лава имеет плотность 2700 кг / м ³ и в конечном итоге остывает до 30ºC? Предположим, что удельная теплоемкость лавы такая же, как у гранита.

   Рис. 7. Лавовый поток на вулкане Килауэа на Гавайях. (Источник: Дж. П. Итон, Геологическая служба США)

8. Во время тяжелых упражнений тело перекачивает 2,00 л крови в минуту на поверхность, где она охлаждается до 2,00 ° C. Какова скорость теплопередачи от одной только этой принудительной конвекции, если предположить, что кровь имеет такую ​​же удельную теплоемкость, что и вода, и ее плотность составляет 1050 кг / м ³ ?
9. Человек вдыхает и выдыхает 2.00 л воздуха 37,0ºC, испаряя 4,00 × 10 ⁻² г воды из легких и дыхательных путей при каждом вдохе. а) Сколько тепла происходит за счет испарения при каждом вдохе? б) Какова скорость теплопередачи в ваттах, если человек дышит со средней скоростью 18,0 вдохов в минуту? (c) Если вдыхаемый воздух имел температуру 20,0 ° C, какова скорость теплопередачи для нагрева воздуха? (г) Обсудите общую скорость теплопередачи, поскольку она соотносится с типичной скоростью метаболизма.Будет ли это дыхание основной формой передачи тепла для этого человека?
10. Стеклянный кофейник имеет круглое дно диаметром 9,00 см, контактирующее с нагревательным элементом, который поддерживает кофе в тепле с постоянной скоростью теплопередачи 50,0 Вт. (A) Какова температура дна кофейника, если он имеет толщину 3,00 мм и внутренняя температура 60,0ºC? (б) Если температура кофе остается постоянной и вся теплопередача устраняется испарением, сколько граммов в минуту испаряется? Принять теплоту испарения 2340 кДж / кг.

Избранные решения проблем и упражнения

1. 10 м / с

3. 85,7ºC

5. 1,48 кг

7. 2 × 10 ⁴ МВт

9. (а) 97,2 Дж; (б) 29,2 Вт; (c) 9,49 Вт; (г) Общая скорость потери тепла составит 29,2 Вт + 9,49 Вт = 38,7 Вт. Во время сна наше тело потребляет 83 Вт энергии, в то время как сидя оно потребляет от 120 до 210 Вт. Следовательно, общая скорость потери тепла от дыхания не будет серьезной формой потери тепла для этого человека.

Passive Solar Design — устойчивость

Под пассивным солнечным дизайном понимается использование солнечной энергии для обогрева и охлаждения жилых помещений за счет воздействия солнца. Когда солнечный свет падает на здание, строительные материалы могут отражать, пропускать или поглощать солнечное излучение. Кроме того, тепло, производимое солнцем, вызывает движение воздуха, которое можно предсказать в спроектированных помещениях. Эти основные реакции на солнечное тепло приводят к элементам дизайна, выбору материалов и размещению, которые могут обеспечить эффекты нагрева и охлаждения в доме.

В отличие от активных систем солнечного отопления, пассивные системы просты и не требуют значительного использования механических и электрических устройств, таких как насосы, вентиляторы или электрические средства управления для перемещения солнечной энергии.

Основы проектирования пассивных солнечных батарей

Полная пассивная солнечная конструкция состоит из пяти элементов:
Изображение предоставлено EERE

• Диафрагма / коллектор: Большая стеклянная поверхность, через которую солнечный свет проникает в здание. Проемы должны быть обращены в пределах 30 градусов от истинного юга и не должны быть затенены другими зданиями или деревьями со стороны 9а.м. до 15:00 ежедневно в отопительный сезон.
• Абсорбер: Твердая потемневшая поверхность накопительного элемента. Поверхность, которая может быть кирпичной стеной, полом или емкостью для воды, находится на прямом пути солнечного света. Солнечный свет, падающий на поверхность, поглощается в виде тепла.
• Тепловая масса: Материалы, которые удерживают или накапливают тепло, выделяемое солнечным светом. В то время как поглотитель представляет собой открытую поверхность, термическая масса — это материал под этой поверхностью и за ней.
• Распределение: Способ, с помощью которого солнечное тепло циркулирует от точек сбора и хранения к различным областям дома. Строго пассивная конструкция будет использовать исключительно три естественных режима теплопередачи — теплопроводность, конвекцию и излучение. В некоторых случаях для распределения тепла по дому могут использоваться вентиляторы, воздуховоды и воздуходувки.
• Контроль: Свесы крыши можно использовать для затенения области проема в летние месяцы. Другие элементы, которые контролируют недостаточный и / или перегрев, включают электронные датчики, такие как дифференциальный термостат, который сигнализирует вентилятору о включении; работающие форточки и заслонки, разрешающие или ограничивающие тепловой поток; жалюзи с низким коэффициентом излучения; и навесы.

Пассивное солнечное отопление

Цель систем пассивного солнечного отопления — улавливать солнечное тепло в элементах здания и выделять это тепло в периоды, когда солнце отсутствует, а также поддерживать комфортную температуру в помещении. Два основных элемента пассивного солнечного отопления — это стекло, обращенное на юг, и термальная масса для поглощения, хранения и распределения тепла. Есть несколько разных подходов к реализации этих элементов.

Прямое усиление

Фактическая жилая площадь представляет собой солнечный коллектор, поглотитель тепла и систему распределения.Стекло, выходящее на юг, пропускает солнечную энергию в дом, где она ударяет по каменным полам и стенам, которые поглощают и накапливают солнечное тепло, которое излучается обратно в комнату в ночное время. Эти термомассы обычно имеют темный цвет, чтобы поглощать как можно больше тепла. Тепловая масса также снижает интенсивность жары в течение дня, поглощая энергию. Емкости с водой внутри жилого помещения можно использовать для хранения тепла. Однако, в отличие от кирпичной кладки, вода требует тщательно спроектированной структурной опоры, и поэтому ее сложнее интегрировать в дизайн дома.Система прямого усиления использует 60-75% солнечной энергии, падающей на окна. Чтобы система прямого усиления работала хорошо, тепловая масса должна быть изолирована от внешней температуры, чтобы предотвратить рассеивание накопленного солнечного тепла. Потеря тепла особенно вероятна, когда тепловая масса находится в прямом контакте с землей или с наружным воздухом, температура которого ниже желаемой температуры массы.

Indirect Gain
Тепловая масса расположена между солнцем и жилым пространством.Тепловая масса поглощает падающий на нее солнечный свет и переносит его в жилое пространство за счет теплопроводности. Система косвенного усиления будет использовать 30-45% солнечной энергии, падающей на стекло, прилегающее к тепловой массе.

Наиболее распространенной системой непрямого усиления является стена тромба. Тепловая масса, кирпичная стена толщиной 6-18 дюймов, расположена сразу за однослойным или двухслойным стеклом, обращенным на юг, которое устанавливается на расстоянии примерно 1 дюйма или меньше перед поверхностью стены.Солнечное тепло поглощается темной внешней поверхностью стены и сохраняется в массе стены, откуда излучается в жилое пространство. Солнечное тепло проникает сквозь стену, достигая ее задней поверхности ближе к вечеру или ранним вечером. Когда температура в помещении падает ниже температуры поверхности стены, в комнату излучается тепло.

Управляемые вентиляционные отверстия в верхней и нижней части стены аккумулирования тепла позволяют теплу конвекционно проходить между стеной и стеклом в жилое пространство. Когда форточки закрываются на ночь, жилое пространство нагревается лучистым теплом от стены.

Пассивное солнечное охлаждение

Пассивные солнечные системы охлаждения работают за счет снижения нежелательного притока тепла в течение дня, обеспечения немеханической вентиляции, обмена теплого внутреннего воздуха на более прохладный внешний воздух, когда это возможно, и сохранения прохлады ночи до умеренных теплых дневных температур. Самые простые системы пассивного солнечного охлаждения включают выступы или шторы на окнах, выходящих на южную сторону, тени деревьев, тепловую массу и поперечную вентиляцию.

Оттенок

Чтобы уменьшить нежелательное поступление тепла летом, все окна должны быть затенены навесом или другими устройствами, такими как навесы, ставни и решетки. Если навес на окне, выходящем на южную сторону, выступает на половину высоты окна, солнечные лучи будут блокироваться летом, но все равно будут проникать в дом зимой.Во время восхода и заката солнце находится низко над горизонтом, поэтому выступы на окнах, выходящих на восток и запад, не так эффективны. Постарайтесь минимизировать количество окон, выходящих на восток и запад, если охлаждение является серьезной проблемой. Для затенения таких окон можно использовать растительность. Ландшафтный дизайн в целом можно использовать для уменьшения нежелательного поступления тепла летом.

Тепловая масса
Тепловая масса используется в конструкции с пассивным охлаждением для поглощения тепла и умеренного повышения внутренней температуры в жаркие дни.Ночью тепловую массу можно охладить с помощью вентиляции, чтобы на следующий день она была готова снова поглотить тепло. Можно использовать одну и ту же тепловую массу для охлаждения в жаркое время года и обогрева в холодное время года.

Вентиляция
Естественная вентиляция поддерживает температуру в помещении, близкую к температуре наружного воздуха, поэтому это эффективный метод охлаждения только тогда, когда температура в помещении равна или выше температуры наружного воздуха. Климат определяет лучшую стратегию естественной вентиляции.

В местах, где дует дневной ветерок и днем ​​требуется вентиляция, открывайте окна на той стороне здания, которая обращена к ветру, и на противоположной стороне, чтобы создать поперечную вентиляцию. При проектировании разместите окна в стенах, выходящие на преобладающий ветер и противоположные стены. Стены крыльев также можно использовать для создания вентиляции через окна в стенах, перпендикулярных преобладающим ветрам. Сплошная вертикальная панель размещается перпендикулярно стене между двумя окнами. Он ускоряет естественную скорость ветра за счет разницы давлений, создаваемой стенкой крыла.

В таком климате, как Новая Англия, где ночные температуры обычно ниже, чем дневные, сосредоточьтесь на том, чтобы приносить прохладный ночной воздух, а затем закрывать дом для горячего наружного воздуха днем. Механическая вентиляция — это один из способов поступления прохладного воздуха в ночное время, но конвективное охлаждение — другой вариант.

Конвективное охлаждение
Самая старая и простая форма конвективного охлаждения предназначена для подачи холодного ночного воздуха извне и вытеснения горячего внутреннего воздуха.Если преобладают ночные бризы, то высокое вентиляционное отверстие или открытое отверстие с подветренной стороны (сторона, противоположная ветру) позволят горячему воздуху улетать под потолок. Низкие вентиляционные отверстия на противоположной стороне (сторона, обращенная к ветру) будут пропускать прохладный ночной воздух, чтобы заменить горячий воздух.

В местах, где нет сильных бризов, все еще можно использовать конвективное охлаждение путем создания тепловых труб. Тепловые дымоходы спроектированы с учетом того, что теплый воздух поднимается вверх; они создают теплую или горячую зону воздуха (часто за счет солнечной энергии) и имеют высокое выходное отверстие для выхлопных газов.Горячий воздух выходит из здания через высокое вентиляционное отверстие, а более холодный воздух втягивается через нижнее вентиляционное отверстие.

Есть много разных подходов к созданию эффекта теплового дымохода. Один из них — солярий, выходящий на юг, с вентиляцией наверху. Воздух забирается из жилого помещения через соединительные нижние вентиляционные отверстия и выводится через верхние вентиляционные отверстия солярия (верхние вентиляционные отверстия из солярия в жилое пространство и все работающие окна должны быть закрыты, а тепловая стена солярия должна быть затемнена).

Закрытая система | | Теплый пол своими руками

Введение

В этом подходе для излучающего пола используется специальный источник тепла. Жидкость в замкнутой системе повторно циркулирует вокруг и вокруг в полностью замкнутом контуре. Нет подключения к бытовому водопроводу. Основное преимущество этой системы заключается в том, что в закрытом состоянии в качестве теплоносителя можно использовать незамерзающий продукт вместо воды. Процент антифриза (пропиленгликоль) определяется типом источника тепла (нагреватель по запросу или резервуар) и указаниями, указанными на контейнере для незамерзания.

КАЖДЫЙ нагревательный элемент, который рекомендует и предлагает компания Radiant Floor, «РАЗРАБОТАН И НАЗНАЧЕН ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ»! Эти устройства не являются вашими «типичными» водонагревателями, так что пусть вас не обманет компактный размер! Все наши нагревательные элементы производятся в соответствии с отраслевыми стандартами качества и надежности.

Эти высокоэффективные обогреватели созданы для лучистого отопления. Мы предлагаем устройства, которые будут нагревать как вашу лучистую (отопление), так и горячую воду.

Независимо от того, какую систему лучистого отопления вы выберете, будь то открытая, закрытая или теплообменник, или тип необходимого вам источника топлива, пропан, природный газ, электрическая или масляная … Компания Radiant Floor позаботится о вас !!!

Двухзонная закрытая система с блоком по запросу

Пример 3-х зонного индивидуального дизайна с сохранением пространства

3 зона закрытая с электрическим блоком

Закрытые системы часто используются во вторых домах или основных жилых домах в районах, подверженных длительным отключениям электроэнергии.Если проблема заключается в защите от замерзания, то хорошей идеей будет закрытая система с антифризом.

Нижняя сторона — два источника тепла. Все водонагреватели расходуют тепловую энергию, даже когда горелка выключена, а агрегат простаивает между циклами нагрева. Конечно, установка, предназначенная для обогрева пола, расходует тепло только зимой. Но потери в режиме ожидания в течение шести месяцев из года в год могут складываться. Другое соображение — эффективность. Два водонагревателя с низким или средним КПД намного дороже в эксплуатации, чем один высокоэффективный агрегат.

Полезные советы:

Когда воздух покидает систему, давление падает. Когда система лучистого отопления нагревается, давление возрастает, но когда она остывает, давление падает … Мы рекомендуем поддерживать давление не менее 15 фунтов на квадратный дюйм, когда система холодная. Когда давление в нагретой системе приближается к 0,… а затем охлаждается,… создается ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ давление… Таким образом, создавая ВАКУУМ, он засасывает воздух в систему! Расширительный бак закрытой системы предварительно заправлен и не требует давления.Если давление падает ниже 15 фунтов на квадратный дюйм, это означает, что в вашей системе все еще остается воздух,… Воздух — это ХУДШЕЕ, что может случиться с любой (гидронной) системой лучистого отопления. Перейдите по этой ссылке https://www.radiantcompany.com/details/fill/ для получения информации о заполнении и продувке вашей закрытой водяной системы отопления. Мы рекомендуем антифриз на основе пропиленгликоля (не автомобильный, этиленгликоль).

Колпачок на воздухоотделителе закрывается, когда он затягивается (по часовой стрелке), и открывается, когда колпачок откручивается (против часовой стрелки) на несколько оборотов, так что дневной свет виден через прорезь в колпачке … Колпачок воздухоотделителя может быть если хотите, удалите, но это не обязательно.При заполнении системы жидкостью крышка воздухоотделителя может находиться как в открытом, так и в закрытом положении. Для испытания системы под давлением воздухом необходимо, чтобы крышка была закрыта, чтобы воздух не выпускался… в этом и состоит цель. Очень важно, чтобы крышка была открыта на время работы системы.

Системный объем:

Определите, сколько антифриза требуется вашей системе, добавив общее количество жидкости в трубку (2,7 галлона на 100 футов.7/8 ″ Pex… 1,9 галлона на 100 футов 3/4 ″ Pex… 1,3 галлона на 100 футов 1/2 ″ Pex) плюс объем воды в источнике тепла (водонагреватель или бойлер). Radiant Floor Company включает эту информацию в свой рабочий лист.

Определите, какое процентное соотношение незамерзающей смеси к воде рекомендуется производителем источника тепла. Соотношения могут быть разными. Некоторые производители рекомендуют от 20% до 30% антифриза, другие — 50%. На правильное смешивание также влияет степень низкой температуры, от которой вы хотите защитить.Некоторые антифризы поставляются «предварительно разведенными». Обязательно проверьте перед покупкой. «ВСЕГДА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ЗАМЕШАЙТЕ АНТИФРИЗ ПЕРЕД ЗАКАЧИВАНИЕМ ЕГО В СИСТЕМУ»!

Схема закрытой котельной системы

Красивая закрытая шестизонная система Polaris

Четырехзонная закрытая система с использованием котла «Электро».

Источником тепла, таким как электрический бойлер («Электрокотел», показанный выше), можно управлять термостатически так же, как обычным водонагревателем резервуарного типа, чтобы направлять воду низкой температуры (120–135 градусов) на пол.Однако, если вы используете обычный бойлер (температура воды 185 градусов) в качестве источника тепла, потребуется смесительный клапан. См. Ниже.

Заполнение однозонной закрытой системы Электрокотлом

Пример вертикального нестандартного дизайна

Закрытая система «Radiant Ready»

Схема закрытой системы «Radiant Ready»

Однозонная система с петлевым (pex) коллектором для настенного монтажа

На фото выше наша закрытая система с одной зоной «Radiant Ready A / T» для использования с водонагревателем по запросу.Эта предварительно собранная панельная система поставляется прямо из коробки, как вы ее видите здесь, включая насос, предварительно смонтированный контроллер, расширительный бак, воздухоотделитель, линейные термометры, а также различные манометры и клапаны. Весь комплект проходит испытания на герметичность, и всего четыре паяных соединения могут привязать его к вашей системе.

Закрытая система Такаги

Этот заказчик решил использовать канал Unistrut для установки своей «закрытой» системы Radiant Ready вместо фанерной плиты, входящей в комплект, но результат тот же — чистая, компактная, красивая установка своими руками.Обратите внимание на добавление к этой системе смесительного клапана (серебристый трехходовой клапан с серой ручкой). Это дает заказчику более точный контроль температуры воды в системе.

Многозонная система, использующая нагреватель по запросу, сконфигурирована в соответствии со схемой ниже.

Поскольку большинство обычных котлов спроектированы для производства сверхгорячей воды (185 градусов), компания Radiant Floor Company строит так называемые «раздельные» коллекторы для многозонных «закрытых» систем, которые используют излучающее тепло пола в сочетании со стандартными радиаторами плинтуса и фанкойлами. , чугунные радиаторы или любое другое водяное отопительное устройство, требующее сверхвысоких температур.

В коллекторе этого типа предварительно установлен смесительный клапан. Например, плинтус или чугунные радиаторные зоны получают сверхгорячую воду прямо от источника тепла. В более прохладные зоны лучистого пола поступает вода из смесительного клапана. Схема ниже иллюстрирует этот подход.

Коллектор с разделением на четыре зоны

Разделение на три зоны

Другой пример нестандартного разделенного коллектора

Более горячий радиатор плинтуса возвращается в коллектор ПОСЛЕ «холодной» подающей трубы к смесительному клапану.Таким образом, более прохладная возвратная вода из лучистого пола может обеспечить идеальную воду для закалки. Компания Radiant Floor может настроить зонный коллектор для любого применения. В этом случае одна ножка на левой стороне коллектора питает зону плинтуса прямой 180-градусной котловой водой. Две ножки справа от смесительного клапана подают в лучистую трубку котловую воду, которая была доведена возвратной водой до температуры 125 градусов.

Radiant Ready J

Для одной излучающей зоны, выходящей из существующего обычного бойлера, эта модель «Radiant Ready J» включает смесительный клапан для регулирования температуры воды в котле на 180 градусов до гораздо более низкого диапазона 120–135 градусов, что идеально для внутрипольных систем .

Несколько лет назад, когда Grundfos представила на рынке США революционную серию циркуляционных насосов ALPHA, мы были поражены двумя вещами: 1) невероятной эффективностью и потенциалом энергосбережения ALPHA и 2) их высокой стоимостью.

Удивительный насос Alpha

Тем не менее, мы были достаточно взволнованы, чтобы инвестировать в несколько насосов ALPHA для целей тестирования, и мы убеждены, что во всяком случае, оценки Grundfos относительно экономии затрат консервативны.Теперь, четыре года спустя, стоимость насосов серии ALPHA резко упала, и теперь цена находится в пределах диапазона многих обычных радиационных циркуляционных насосов. В результате мы по возможности включаем циркуляционные насосы ALPHA в конструкции наших излучающих систем, чтобы наши клиенты могли сэкономить от 50 до 75% затрат при эксплуатации своих насосов.

Вот ссылка для тех из вас, кто желает узнать больше о технических деталях удивительного циркуляционного насоса ALPHA.

Очень большие излучающие системы требуют первичного / вторичного водопровода.Если вас интересуют мелкие детали этого подхода к водопроводу, вы можете найти дополнительную информацию в разделе «Источники тепла / Водонагреватели по требованию» / Первичная / Вторичная сантехника на этом веб-сайте. Фотография ниже иллюстрирует красивое реальное применение этого метода.

Многие клиенты, особенно в сельской местности, устанавливают уличные дровяные котлы и используют их в сочетании с лучистым напольным отоплением.Обычно эти котлы через теплообменник подключаются к накопительному / резервному резервуару, который может взять на себя задачу нагрева воды, когда утомленный зимой домовладелец улетает в Карибское море и становится недоступным, чтобы бросить дрова в котел.

Если у вас есть уличный дровяной котел и по какой-либо причине вам необходимо использовать антифриз в системе теплого пола, следующая схема может оказаться очень полезной.

Открытый дровяной котел с отдельным накопительным / резервным баком

Некоторые наружные дровяные котлы являются многотопливными системами (т.е. они могут сжигать древесину и на газе или масле) или у них есть встроенный теплообменник для подачи горячей воды. В этом типе котла отдельный накопительный / резервный бак не требуется, и теплый пол можно запускать непосредственно от котла.

Эта схема относится к вышеупомянутым типам уличных дровяных котлов. Только не забудьте прокладывать подводящую и обратную линии от вашего котла ниже линии замерзания. Вот почему…

Обычно дровяной котел подсоединяется к теплообменнику (см. Рисунок выше).Как видите, это позволяет котлу нагревать резервуар с питьевой водой, который, в свою очередь, может обеспечивать ГВС И подогрев пола (в «открытой» или «закрытой» конфигурации).

Вода из котла в этот теплообменник течет 24 часа в сутки по замкнутому контуру, что делает теплообменник «постоянно активным» (т.е. всегда горячим). При необходимости накопительный бак забирает тепло из теплообменника и поддерживает постоянную температуру в баке. У непрерывно активного контура теплообменника два преимущества:

1) трубу от дровяного котла к дому можно проложить в неглубокой траншее (обычно около 1 фута.), экономя много труда и / или дорогостоящих затрат на земляные работы (очевидно, что при постоянной циркуляции горячей воды в подающей и обратной линиях замораживание невозможно даже в траншее значительно выше линии промерзания), и

2) за счет постоянной циркуляции воды в котле исключается расслоение. Другими словами, без постоянного потока через бойлер вода в верхней части водяной рубашки становится ОЧЕНЬ горячей, а вода в нижней части остается намного холоднее. А поскольку у большинства котлов есть водяные рубашки, содержащие несколько сотен галлонов воды, 50% воды в котле может иметь температуру 185 градусов (температура, при которой заслонка котла перекрывает подачу воздуха и переводит котел в режим покоя), а другая 50% могло бы быть значительно круче.

По сути, это означает, что котел, рассчитанный на X единиц тепловой мощности, теперь обеспечивает значительно меньшую номинальную мощность, чем проектная. Поскольку, когда одна из зон нагрева требует тепла, включается циркуляционный насос, вода снова течет через бойлер, перемешивая более горячую и более холодную воду вместе, и внезапно температура воды при 185 градусах становится равной 145 градусам воды. Это действительно может иметь значение в системе небольшого размера.

Итак, суть в том, что если вы хотите запустить излучающую систему непосредственно от вашего дровяного котла, всегда закапывайте подающую и обратную трубы ниже линии замерзания.Как объяснялось выше, вода в ваш дом и из него будет течь только тогда, когда лучистая зона требует тепла. А поскольку многие наружные дровяные котлы находятся на расстоянии от 30 до 100 футов от дома, много воды может оставаться в холодной (хотя, по общему признанию, изолированной) траншеи в течение длительного времени. Если эта траншея будет выше линии промерзания, у вас могут быть серьезные проблемы.

Многотопливный дровяной котел или котел со встроенным теплообменником для ГВС. Линии к котлу и от котла должны быть проложены ниже линии замерзания.

Подключение EPK к зонному коллектору

На следующем рисунке показаны медные фитинги, необходимые для подключения комплектов расширения и продувки различных размеров к коллектору зоны . Эти фитинги и печатная копия этого чертежа включены в каждую систему Closed и Heat Exchanger .

Однажды нам позвонил подрядчик по вентиляции и кондиционированию воздуха, компания DC Cheek Heating and Cooling, из Камминга, штат Джорджия.Будучи компанией, приверженной принципам целостности и качества, они приняли вызов преобразовать существующее шоу ужасов с деталями сантехники (чья-то ошибочная версия «закрытой / теплообменной системы») в «открытую систему» ​​компании Radiant Floor Company с использованием Takagi , по запросу водонагреватель. Они были достаточно любезны, чтобы прислать нам фотографии «до» и «после».

Самодельный проект лучистого тепла в домашних условиях

Давайте будем честными. В английском языке недостаточно слов, чтобы описать проблемы с вышеуказанной установкой или шок от столкновения с ней.Если ребятам из Cheek’s Heating повезло, он не укусил их, когда они к нему прикоснулись.

Такой же проект после установки конструкции у нас!

К счастью, нужно несколько слов, чтобы описать эту заменяющую систему — простую и элегантную. В руках таких искусных профессионалов, как DC Cheek Heating and Cooling, не говоря уже о тех, кто занимается своими руками в собственном доме, системы отопления Radiant Floor Company становятся искусством.

Бесконтактные водонагреватели: руководство для покупателя

Подумайте об этом: большинство домашних хозяйств в этой стране нагревают воду до абсурда расточительно.Мы наполняем большие резервуары для хранения на 40-50 галлонов, а затем вливаем в них энергию 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, из года в год, чтобы всегда иметь под рукой горячую воду.

Но часто так не получается. Если подросток принимает длительный душ или его супруг (а) устраивается принять ванну, может потребоваться долгое ожидание, пока опустошенный резервуар нагреется. Кроме того, есть беспокойство: наполнен ли он осадком, отнимающим энергию? Будет ли утечка? И то и другое вызывает разумные опасения, поскольку резервуары обычно выходят из строя через 8–12 лет.

Установка бесконтактного водонагревателя: стоит ли оно того?

Это аргументы в пользу покупки безбаквального водонагревателя. Он генерирует горячую воду только тогда, когда она вам нужна — и столько, сколько вам нужно, — экономя от 27 до 50 процентов затрат на топливо по сравнению с нагревателями резервуарного типа. (Типичный газовый бак выбрасывает от 40 до 50 процентов сжигаемого топлива.)

А поскольку нет резервуара, который может выйти из строя, почти нет шансов на катастрофическую утечку. Более того, с момента их появления в Соединенных Штатах в 1990-х годах безбаквальные обогреватели становятся все более сложными, с такими функциями, как встроенные рециркуляционные насосы (для «мгновенной» горячей воды) и возможность беспроводной связи, которая сообщает вам через смартфон, когда именно устройство необходимо обслуживание.

Ниже приведено наше руководство по безрезервуарным водонагревателям. В нем мы объясним, как работает безрезервуарный водонагреватель, расскажем, что вам нужно знать, прежде чем покупать его — и до того, как приедет установщик — и расскажем вам об особенностях работы агрегатов, чтобы не было никаких проблем. сюрпризы, если вы пойдете без танка.

Как работает безбаковый водонагреватель?

1. Все начинается с открытия крана горячей воды (1) .
2. Датчик расхода (2) определяет поступление воды в нагреватель и отправляет сигнал на панель управления о начале производства горячей воды.
3. В газовом агрегате панель управления (3) включает вентилятор (4) , который втягивает наружный воздух, открывает газовый клапан (5) , который впускает газ, и зажигает Горелка (6) .
4. Теплообменник (7) улавливает тепло от пламени и передает его воде, движущейся по трубке теплообменника.
5. Смесительный клапан (8) удерживает перегретую воду на выходе из теплообменника.
6. Если датчик температуры (9) обнаруживает, что вода превышает или не соответствует желаемой настройке, панель отрегулирует газовый клапан, смесительный клапан и регулирующий поток водяной клапан (10) соответственно.
7. Герметичный вентиль (11) (или пара вентиляционных отверстий) через крышу или внешнюю стену отводит выхлопные газы и подает воздух для горения к горелке.

Выражаем благодарность: Филиппу Максвеллу, менеджеру по жилым продуктам, Rheem; Эрик Манзано, супервайзер по обучению работе с продуктами, Noritz; Джо Холлидей, старший директор по развитию продуктов и бизнеса, Rinnai; Фред Молина, менеджер по продукции для водонагревателей, Bosch Thermotechnology

Что нужно знать о безрезервуарных водонагревателях

Цены варьируются от 170 долларов за небольшие газовые установки до более чем 2000 долларов за обогреватели большой мощности, которые могут одновременно снабжать два душа; 1000 долларов — это примерно в среднем.

Бесконтактные электрические обогреватели стоят от 90 до 900 долларов. Затраты на первоначальную установку включают больше, чем простую замену резервуара. (См. Подраздел ниже, озаглавленный «Установка электрического безбаквального водонагревателя».)

Это определенно работа для профессионала, так как она включает в себя герметичные соединения для воды, вентиляции и газа в случае газовых или пропановых агрегатов или модернизацию электропроводки и панели автоматического выключателя в случае электрических агрегатов. .

Зарегистрируйтесь, чтобы получить ежегодное обслуживание у профессионального специалиста, включая чистку или замену водяных и воздушных фильтров и проверку горелки. В районах с жесткой водой промывка уксусом каждые 500 часов предотвращает засорение теплообменника отложениями минералов — накипью. Эту 20-минутную задачу может выполнить как профессионал, так и домовладелец.

Газовые безбаквальные водонагреватели должны работать 20 и более лет, что в два-три раза дольше, чем баковые водонагреватели.Бесконтактные электрические агрегаты имеют более короткий срок службы, порядка 7-10 лет.

Магазины сантехники, биг-боксы и интернет-магазины продают эти обогреватели. Или закажите у сантехника.

Бесконтактные водонагреватели за и против

Более новые водонагреватели резервуарного типа стали больше, поскольку федеральные правила теперь требуют более толстой изоляции для уменьшения потерь тепла в режиме ожидания.

Таким образом, они могут не поместиться в места, где мог бы разместиться старый обогреватель той же мощности. Бензобак-газовые обогреватели размером с чемодан висят на стене.

В отличие от нагревателя резервуарного типа, они не проливают галлоны воды, если из них вытекает течь, в них обитают бактерии легионеллы, или если они опрокидываются во время землетрясения. А поскольку вентиляционные и вытяжные отверстия закрыты, угарный газ не может проникнуть в дом из-за обратной тяги.

Владельцы загородных домов хорошо знают, сколько времени нужно, чтобы слить воду из бака водонагревателя перед тем, как закрыть дом на зиму. С помощью компрессора вы можете слить воду из бака-обогревателя за несколько секунд; тогда вы просто отключаете его.

Если в трубах образовалось слишком много накипи, или если смеситель и аэраторы для душа забиты, или если кран отклонен вниз, поток воды снижается примерно до нуля.3 галлона в минуту, эти устройства автоматически отключаются.

По сравнению с нагревателем резервуарного типа стоимостью около 400 долларов, газовый нагреватель без резервуара стоимостью 1000 долларов может сэкономить семье всего около 100 долларов в год, в зависимости от того, насколько он эффективен и сколько горячей воды используется.

Но поскольку эти газобаллонные агрегаты служат дольше, экономия начинается через шесть лет, когда многие резервуары близки к концу.

Новая технология бесконтактного водонагревателя

Технология Tankless постоянно совершенствуется.Вот некоторые из последних усовершенствований:

Подогреватели конденсационного газа могут отводить до 96 процентов тепла топлива — на 17 процентов лучше по сравнению с безбаклевыми установками первого поколения — благодаря второму теплообменнику, который улавливает большую часть тепла выхлопных газов до того, как оно уйдет в вентиляционное отверстие.

Они примерно на 25 процентов дороже, чем нагреватели без конденсации, и образуют кислый конденсат, который необходимо нейтрализовать. Если обогреватель не оборудован встроенным нейтрализующим картриджем, установщик должен его добавить.

Бесконтактным агрегатам требуется около 15 секунд, чтобы довести воду до температуры, но вам все равно придется ждать, пока эта горячая вода поступит в душевую лейку или смеситель, как и в случае с нагревателем резервуарного типа.

Когда расстояние между нагревателем и приспособлением превышает 50 футов, ищите агрегаты со встроенным рециркуляционным насосом, который экономит воду и сокращает время ожидания. Насос, который можно включить таймером, кнопкой, датчиком движения, умным динамиком или смартфоном (вверху), проталкивает холодную воду в трубах обратно через нагреватель.

Примерно через минуту насос отключается, и через несколько секунд после открытия крана вы получаете горячую воду.

без резервуаров с цифровым подключением позволяют регулировать температуру и контролировать потребление газа и горячей воды на вашем телефоне.

Что еще более важно, устройство может определить источник проблемы. Передайте эту информацию своему сантехнику, и он или она сможет появиться, точно зная, что нужно делать. Эта функция также устраняет любые догадки о том, когда пора удалять накипь.

Скидки на бесконтактный водонагреватель: отличный способ сэкономить

Водонагреватель какого размера мне нужен?

Вот как профессионалы обеспечивают подачу горячей воды достаточным количеством горячей воды.

Для безрезервуарного нагревателя требуется большая мощность в БТЕ, чтобы превратить холодную воду в горячую всего за несколько секунд.Но если мощность нагревателя в BTU не может удовлетворить спрос, он сократит поток или, в худшем случае, подаст теплую воду.

Чтобы определить, сможет ли обогреватель удовлетворить потребности домашнего хозяйства, сантехник учитывает три фактора: температура воды, , поступающей в обогреватель, пиковая потребность в горячей воде галлонов в минуту (галлонов в минуту), и КПД нагревателя, о чем свидетельствует его унифицированный коэффициент энергии , указанный в технических характеристиках продукта.

1. Первый шаг: профессионал выясняет, сколько британских тепловых единиц на галлон необходимо обогревателю, чтобы поднять входящую воду до 120 градусов (см. Карту на следующем слайде).
2. Далее идет пиковое потребление , сумма расходов для каждого прибора и приспособления, которые могут одновременно использовать горячую воду. (Эти показатели перечислены на следующем слайде.) Общая сумма снижается на 20 процентов, поскольку мы не принимаем ванну и не стираем в воде с температурой 120 градусов. Вы можете снизить пиковую нагрузку, установив приспособления с низким расходом воды и водосберегающие приборы или отложив стирку во время использования душа.
3. Общий объем производства в британских тепловых единицах рассчитывается путем включения в формулу значений Btus на галлон и пиковой нагрузки.Если этот результат находится между двумя моделями, выберите модель с более высоким рейтингом в британских тепловых единицах. А если мощность превысит 198 000 БТЕ, максимум для бытовых газовых обогревателей, вам понадобятся два небольших агрегата, которые будут работать в тандеме.

Расчетный выход Btus

Не хотите заниматься математикой? Используйте эти цифры, чтобы оценить, какая мощность нагревателя вам понадобится.

1 ванная, 1–2 человека:

140 000 британских британских фунтов

2 санузла, 2–3 человека:

190 000 британских британских фунтов

3 санузла, 3–5 человек:

380 000 британских тепловых единиц

британских тепловых единиц на галлон по регионам

Расход на приспособление

Душевая лейка

1.25–2,5 галлона в минуту

Cмеситель для кухни или ванны

1,5–2,2 галлона в минуту

Смеситель для заливной горловины

4 галлона в минуту

Посудомоечная машина

1–2,5 галлона в минуту

Стиральная машина

1,5–3 галлона в минуту

Чтобы найти фактическое значение в галлонах в минуту для прибора, определите, сколько секунд требуется, чтобы заполнить ведро до отметки в 1 кварту. Разделив 15 на это количество секунд, получится галлонов в минуту.

Электрический водонагреватель без резервуара

Дома без газопровода или пропанового бака также могут пользоваться преимуществами горячего водоснабжения по требованию, установив безбаковые агрегаты, работающие от электричества.Эти агрегаты, которые нагревают воду с помощью толстых медных стержней, тише и примерно на треть меньше, чем газовые или пропановые безбаковые обогреватели. А поскольку им не нужны вентиляционные отверстия, их можно установить практически где угодно, в том числе под раковинами и в небольших шкафах.

Одним из недостатков электрических агрегатов является их ограниченная мощность, которая составляет 36 киловатт, или около 123 000 британских тепловых единиц. Этого может быть достаточно для снабжения всего дома теплыми грунтовыми водами, но в более холодном климате они лучше подходят для обслуживания на месте, где потребность в горячей воде не слишком высока.Какой бы тип вы ни выбрали, для него потребуется достаточная сила тока на главной панели и провода большого сечения.

Кроме того, срок службы электрических обогревателей составляет лишь половину срока службы газовых агрегатов: типовая гарантия составляет от трех до пяти лет. Как только нагревательные элементы жарятся, замена всего нагревателя обычно стоит примерно столько же, сколько и замена новых элементов.

Установка бесконтактного водонагревателя

Что вам и вашему сантехнику необходимо оценить перед установкой:

1.ГАЗОПРОВОД: Для правильной работы горелки безбаквального обогревателя ее необходимо подключить к линии подачи газа, которая обеспечивает достаточный объем при достаточном давлении. Во многих случаях это означает, что диаметр подающей трубы необходимо увеличить до 3⁄4 дюйма. А если давление упадет, газовой компании придется настраивать регулятор на счетчике.

FYI: Некоторые безбаковые установки, например, произведенные Rheem, могут работать со стандартной ½-дюймовой линией газа, при условии, что она не длиннее 24 футов.

2. ВЕНТИЛЯЦИЯ: В газовых обогревателях без конденсации используются вентиляционные отверстия из нержавеющей стали, способные выдерживать высокую температуру выхлопных газов. Конденсаторные агрегаты имеют более холодный выхлоп и используют менее дорогие трубы из ПВХ. Концентрическое вентиляционное отверстие, которое имеет выхлопную трубу внутри большей воздухозаборной трубы, упрощает установку, поскольку в стене нужно вырезать только одно отверстие.

FYI: Обычно длина вентиляционного участка ограничивается 10 футами. Но более мощные вентиляторы, такие как в серии Сенсей Риннаи, теперь позволяют вентиляционным отверстиям выходить на высоту до 150 футов.

3. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ: Накипные отложения, образующиеся в теплообменнике (или на электрических нагревательных элементах), замедляют теплопередачу и ограничивают поток воды. Накипь не будет проблемой, если у вас уже есть умягчение воды в доме. Но если ваша вода не умягчается и ее жесткость превышает 120 миллиграммов на литр, то стоит инвестировать в систему очистки.

FYI: Специальный картридж для использования в месте использования, такой как кондиционер для воды TAC-ler (Stiebel Eltron), изменяет жесткость без добавления соли или других химикатов.

Открытый водонагреватель без резервуаров

Рассмотрите преимущества подвешивания обогревателя на открытом воздухе, если это позволяют климатические условия и местные нормы.

• Экономия места: Это на один прибор меньше, чтобы освободить место для внутреннего пространства.
• Простота установки: Встроенное вытяжное отверстие устраняет необходимость проделывать большое отверстие (или два) в стене дома.
• Простота обслуживания: Слесарь может подъехать к нему в любое время, дома вы или нет. Но учтите …
• Строительные нормы и правила: Вам может потребоваться разрешение местного строительного управления, чтобы разместить его снаружи.
• Холодная погода: Внутренние обогреватели сохраняют компоненты поджаренными до −22 градусов по Фаренгейту, но открытые водяные трубы должны быть изолированы и обернуты тепловой лентой, которая автоматически включается при отрицательных температурах.К югу от линии Мейсон-Диксон замерзшие трубы вызывают меньшую озабоченность.

Вентиляция водонагревателя Tankless

Ищете помощь с ремонтом дома? Гарантия на дом может помочь.Ознакомьтесь с этими подробными руководствами от команды обзора этого старого дома:

Контуры циркуляции горячей воды — Fine Homebuilding

Мы все знакомы с долгим ожиданием: вы включаете кран с горячей водой и должны ждать полные две минуты, пока не подойдет горячая вода. В последние годы эта проблема усугубилась несколькими факторами: наши дома стали больше, мы устанавливаем больше сантехники и приборов, использующих горячую воду, а водопроводный кодекс требует использования труб большего диаметра.В довершение ко всему, новые приспособления с низким расходом гарантируют, что время ожидания дольше, чем когда-либо.

Если вы живете в компактном доме и водонагреватель расположен в центре подвала, у вас может не быть этой проблемы. Однако, если вы живете в просторном одноэтажном доме, а водонагреватель находится в пристроенном гараже, ваша ванная может находиться в 50 футах от водонагревателя — планировка, которая в основном гарантирует долгое ожидание.

Сколько тратится горячая вода?

Джеймс Лутц, младший научный руководитель Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, заключает, что из-за проблемы долгого ожидания «около 20% от общего количества горячей воды, потребляемой в одноквартирных домах, тратится впустую.Стоимость растраченной воды и энергии, необходимой для ее нагрева, колеблется от 33 до 193 долларов на семью в год; нижняя граница диапазона относится к семьям, которые не используют много горячей воды (особенно с водонагревателями, работающими на природном газе), а верхняя граница относится к семьям с интенсивным использованием горячей воды с электрическими водонагревателями.

Решение проблемы в существующем доме

Вы можете сократить время ожидания горячей воды несколькими способами. Первым делом необходимо изолировать все трубы с горячей водой.Второй шаг — уменьшить диаметр трубы от водонагревателя до арматуры. (Если это разрешено правилами, трубка 3/8 дюйма может использоваться для обслуживания одного туалета, а трубка 1/2 дюйма — для одного душа. Однако предупреждение: если вы слишком сильно уменьшите размер трубки, скорость потока может пострадать.) Как отмечает Гэри Кляйн, консультант по вопросам энергетики и специалист по горячей воде, «по сравнению со временем, которое требуется для подачи горячей воды диаметром 3⁄8 дюйма. трубы при заданном расходе, она занимает примерно в 1-1⁄2 раза больше длины в 1⁄2 дюйма.-диа. труба диаметром 3⁄4 дюйма в три раза длиннее трубы и в шесть раз длиннее при диаметре 1 дюйм. трубка.»

Другое возможное решение — установка второго водонагревателя ближе к дальним приборам — либо большой автономный водонагреватель, либо небольшой буферный резервуар, чтобы выдерживать ограниченную нагрузку до тех пор, пока не прибудет вода из удаленного водонагревателя. В последнем случае буферная емкость обычно устанавливается последовательно с существующим водонагревателем.

Наконец, если вам не нравится мысль о двух водонагревателях, вы можете установить насос для циркуляции горячей воды от водонагревателя к ближайшему прибору.Хотя это решение недешево, хорошо продуманная система циркуляции горячей воды позволит сэкономить энергию, воду и сделать вашу жизнь немного удобнее.

Различные типы циркуляционных систем

В контуре горячего водоснабжения используется небольшой насос для циркуляции горячей воды между водонагревателем и удаленной ванной или кухней. Создать петлю довольно просто; однако сделать это так, чтобы не тратить много энергии, немного сложнее.

Постоянно работающий насос явно расточителен.Насос потребляет много электроэнергии, а тепловые потери из трубы увеличивают нагрузку на водонагреватель. (Вариант постоянно работающего насоса, термосифонная система, которая побуждает горячую воду течь по кругу без помощи насоса, почти так же плохо.) Трудно предсказать, когда кому-то понадобится горячая вода, поэтому включите насос. таймер — это простое и расточительное решение, а слишком многочасовая работа насоса приводит к потере энергии.

Единственный тип контура циркуляции горячей воды, который стоит рассмотреть, — это система с регулируемым потреблением, в которой используется насос, активируемый переключателем рядом с устройством, с наибольшим временем ожидания.Системы управления спросом были разработаны ACT Metlund, компанией, которая продает необходимые насосы (называемые насосами D’Mand) и лицензирует другие компании (включая Taco и Uponor) на продажу комплектов D’Mand. Стоимость такого комплекта около 520 долларов.

Насос D’Mand обычно устанавливается в туалетном столике под унитазом в ванной. Требуемый переключатель (входит в комплект) — это кнопочный переключатель, который активирует электронное управление, которое включает насос. В большинстве модернизированных установок насос использует линию подачи холодной воды в качестве обратной линии к водонагревателю.В комплект D’Mand входит обратный клапан для предотвращения случайного термосифонирования, а также датчик температуры на линии горячей воды. Как только этот датчик обнаруживает, что горячая вода поступила в конец контура, электронное управление выключает насос. В большинстве домов насос работает всего от 20 до 45 секунд за один розыгрыш. Также возможно управление насосом D’Mand с помощью датчика движения; однако такой подход несколько расточителен, потому что насос будет включаться каждый раз, когда кто-то входит в ванную комнату, независимо от того, нужна ли этому человеку горячая вода.Если в доме более одной ванной комнаты вдали от водонагревателя, можно установить отдельные переключатели в каждой ванной комнате, при этом каждый переключатель управляет одним и тем же насосом.

Новые дома получают выделенную обратную линию

В новом доме система циркуляции горячей воды обычно включает выделенную обратную линию, соединяющую наиболее удаленную арматуру с насосом рядом с водонагревателем. Еще лучше: убедите своего дизайнера создать водопроводный стержень, который объединяет все ванные комнаты дома рядом с кухней, и установите самодельные трубы PEX, подключенные к центральному коллектору.Если вы будете следовать этим принципам проектирования, циркуляционный насос вам не понадобится.

Модернизация завода

Система циркуляции горячей воды с насосом, регулируемым по потребности, позволяет экономить воду и электроэнергию. Эти системы лучше всего работают в старых домах с разветвленной сантехникой. В модернизированных установках циркуляционный насос использует линию подачи холодной воды в качестве временной линии возврата горячей воды.

Магистраль или домохозяйство?

Подводящие трубы в большинстве старых домов следуют по схеме «магистраль и ответвление», а не по схеме домашнего хозяйства.В системе «ствол-ответвление» от водонагревателя до удаленного санузла идет магистральный трубопровод большого диаметра. В этот момент отходят трубы меньшего размера, обслуживающие умывальник, душ и (возможно) стиральную машину.

По сравнению с домашней системой, то есть системой с отдельными холодными и горячими линиями, соединяющими каждое приспособление с центральным коллектором рядом с водонагревателем, система магистралей и ответвлений имеет как преимущества, так и недостатки. Один недостаток: ствол большого диаметра гарантирует, что вам придется долго ждать поступления горячей воды.Одно преимущество: если вам нужно установить насос D’Mand, один насос может обслуживать все приспособления в удаленной ванной комнате.

Если у вашего дома домашняя планировка, вам, вероятно, не понадобится насос D’Mand, потому что объем воды в трубке малого диаметра, по которой подается одно приспособление, невелик, что сокращает время ожидания.

Советы по эффективному дизайну

Если вы проектируете новый дом, вам повезло. Соблюдайте следующие принципы, и вы, вероятно, сможете предотвратить долгое ожидание горячей воды.

• Если возможно, сгруппируйте кухню и все ванные комнаты рядом друг с другом, расположив их вплотную друг к другу или поставив их друг на друга. Это создает водопроводную основу, которая сокращает длину трубопровода.
• Установите водонагреватель в центре рядом с водопроводной трубой.
• Если ваша конструкция предусматривает удаленную ванную комнату вдали от водонагревателя, подумайте об установке второго обогревателя для обслуживания удаленных светильников.
• Установить домашнюю систему трубопроводов, подключенную к центральному коллектору.Коллектор должен располагаться возле водонагревателя.
• Изолируйте все трубы с горячей водой.

Подробнее на сайте

Некоторые из этих деталей являются новыми в коллекции energysmart советника по экологическому строительству. Члены GBA Pro получают полный доступ к библиотеке деталей, которая содержит почти 2500 деталей о строительстве лучших, более плотных и энергоэффективных домов. Перейдите на сайт GreenBuildingAdvisor.com/detail-drawings, чтобы просмотреть коллекции.

Рисунки: Дэн Торнтон

Подпишитесь на участие в голосовании сегодня и получите последние инструкции от Fine Homebuilding, а также специальные предложения.

Получайте советы, предложения и советы экспертов по строительству дома на свой почтовый ящик

Как работает отопление в моем доме? — Виды отопления дома

Независимо от того, где вы живете в Северной Америке, велика вероятность, что вам понадобится какое-то домашнее отопление, чтобы в нем было комфортно. Теперь, хотя некоторые люди в самом южном Техасе могут не согласиться, неудивительно, что практически в каждом доме от Хьюстона до Далласа есть печь.Конечно, не во всех регионах США используются системы отопления одного и того же типа. Например, на большей части Среднего Запада отдается предпочтение природному газу или пропану, в то время как во многих северных городах по-прежнему сохраняются бойлеры и радиаторы.

Два основных типа тепловых систем

Поскольку мы знаем, что наши клиенты экономят больше денег, понимая, как они используют энергию, мы составили это базовое руководство по различным типам систем отопления дома, чтобы домовладельцы могли узнать о том, какая у них система отопления и как она работает.

В основном, существует два вида систем отопления: приточно-воздушные и лучистые.

Системы принудительной подачи воздуха используют нагнетатель или вентилятор для втягивания воздуха в систему, где он нагревается и циркулирует по всему дому. Они могут издавать шум из-за металлических скрипов из-за неплотных соединений и требовать регулярной замены воздушного фильтра для нормальной работы. Но поскольку они нагревают воздух, они быстро нагревают дом. Система принудительной подачи воздуха состоит из воздуховодов для возврата воздуха, воздуходувки, блока нагрева или охлаждения с теплообменниками, размещенными внутри шкафа кондиционера, камеры статического давления, в которой воздух выходит из устройства обработки воздуха, и воздуховодов подачи.Приточные воздуховоды переносят воздух во все комнаты дома, а обратные воздуховоды переносят весь воздух из комнат обратно к нагнетателю и воздухообрабатывающему устройству.

Излучающие системы полагаются на использование тепла для перемещения воздуха за счет конвекции. То есть нагретый воздух поднимается вверх и заменяется более холодным воздухом, который нагревается, поднимается и так далее. Поскольку эти системы работают пассивно, они имеют тенденцию медленно нагревать комнаты. Кроме того, они не фильтруют пыль и аллергены из воздуха, а в некоторых случаях не так энергоэффективны.Однако большинство из них стоит недорого купить, установить и поддерживать.

Системы принудительной подачи воздуха

Электрический нагреватель сопротивления на 100% энергоэффективен, потому что все электричество преобразуется в тепло. А поскольку нагревательные элементы в электропечи находятся в прямом контакте с воздухом, воздух нагревается очень быстро. Это делает их очень эффективными, но дорогими в эксплуатации в продолжительные холода.

Другие типы систем нагнетания воздуха

• В системах природный газ / пропан , вы хотите, чтобы тепло от серии пламени нагревали воздух, но вы также хотите, чтобы выхлопные газы выходили из дома.Газ горит на нескольких длинных ленточных горелках (от 12 до 18 дюймов). Теплообменник напоминает высокий полый гребень для волос, который окружает каждую ленточную горелку с трех сторон. Горячие газы поднимаются в теплообменник и в конечном итоге выходят в вентиляционную трубу. В высокоэффективных конденсационных газовых печах из выхлопа отводится так много тепла, что оно не поднимается достаточно хорошо, чтобы уйти. Вот почему система использует вентилятор для выдува выхлопных газов наружу.
• Тепловые насосы включают как воздушные конденсаторы, установленные снаружи, так и геотермальные конденсаторы, которые находятся под землей или в близлежащей воде.Оба используют хладагент R-410A, который также используется в системах кондиционирования воздуха, но процесс протекает в обратном порядке, так что вместо того, чтобы выбрасывать теплый воздух наружу в качестве отработанного тепла, он выдувается внутрь для обеспечения тепла. В тепловых насосах используются компрессорные / конденсационные системы, аналогичные обычным системам кондиционирования воздуха, за исключением того, что они реверсивные. Геотермальные системы делают в основном то же самое, но вместо того, чтобы полагаться на температуру окружающего воздуха для выработки тепла, они используют температуру подземного грунта, которая составляет около 50 ° F, что делает их очень надежными и энергоэффективными.
• Бесканальные системы с тепловым насосом / кондиционированием воздуха представляют собой системы с принудительной подачей воздуха, в которых не используются воздуховоды. Внутренний блок обработки воздуха и теплообмена, который иногда называют «сплит-системами», напрямую соединен через внешнюю стену с внешним блоком. Из-за своего небольшого размера и того факта, что в них не используются воздуховоды, сплит-системы, подобные этим, лучше всего подходят для обогрева и охлаждения небольших помещений.

Стоимость систем нагнетания

Стоимость установки этих систем значительно варьируется в зависимости от обстоятельств.Системы электрического сопротивления, природного газа и пропана часто являются наиболее доступным вариантом в новом строительстве и в домах с существующими сетями воздуховодов. Но если вам необходимо установить систему воздуховодов в уже существующем доме, стоимость воздуховодов может в несколько раз превышать стоимость самого обогревателя.

Стоимость установки и оборудования воздушных тепловых насосов часто в два раза выше или выше, чем затраты на установку электрических, газовых или пропановых печей. Геотермальные тепловые насосы, как правило, являются самыми дорогими в установке, при этом стоимость установки зависит от сложности прокладки подземных трубопроводов.Некоторые геотермальные системы могут стоить более 20 000 долларов, включая оборудование и установку.

без воздуховодов могут быть самым дешевым вариантом, если вы отапливаете только одну комнату, но поскольку вам нужна отдельная система для каждого отапливаемого помещения, стоимость установки и оборудования возрастает с увеличением количества систем.

Что касается эксплуатационных расходов, геотермальные тепловые насосы являются наиболее доступными, за ними следуют воздушные тепловые насосы и бесканальные системы. Среди систем электрического сопротивления, природного газа и пропана природный газ обычно является наиболее доступным, но эксплуатационные расходы связаны с колебаниями стоимости их источников энергии: электричества, природного газа и пропана.

Техническое обслуживание систем нагнетания воздуха

Воздушный поток — это жизненная сила любой системы принудительной подачи воздуха, а точкой заслонки для этого воздушного потока является фильтр. Каждая система принудительной подачи воздуха имеет фильтр, который необходимо заменять или очищать по определенному графику, и пренебрежение своевременным выполнением этого технического обслуживания может привести к более высоким эксплуатационным расходам и увеличению износа системы.

Любая система с наружным конденсатором, установленным на уровне земли (за исключением геотермальных тепловых насосов и бесканальных систем), требует дополнительного технического обслуживания своими руками.В конденсаторе не должно быть сорняков и мусора, а иногда его следует осторожно промывать из шланга, чтобы удалить грязь.

Все остальные виды обслуживания должны выполняться лицензированным специалистом по HVAC один раз в год, в идеале до начала отопительного сезона. Это обслуживание следует проводить ежегодно, независимо от того, насколько хорошо работает система. Ежегодное обслуживание продлевает срок службы системы, оптимизирует энергоэффективность и обеспечивает безопасность системы.

Радиант Системы

В случае всех систем излучения тепла они работают бесшумно и не обрушивают на жителей комнаты потоки горячего воздуха.Однако они, как правило, медленнее нагревают комнату по сравнению с системами принудительной подачи воздуха. Во многом это связано с тем, что они полагаются на конвекцию, чтобы нагреть воздух и заставить его циркулировать по комнате. Тем не менее, некоторые типы излучающих систем работают быстрее, чем другие.

Лучистое тепло может быть более эффективным, чем системы с принудительной вентиляцией, с проблемами потери в воздуховодах, и некоторые люди с аллергией предпочитают его, потому что отсутствие циркуляции воздуха не вызывает аллергенов. Однако, поскольку в этих системах вода циркулирует в виде пара или жидкости, радиаторные системы могут быть подвержены таким проблемам, как засоры и утечки.

Типы излучающих систем

• Пассивные солнечные батареи являются наиболее экологичными и наименее дорогими в эксплуатации, поскольку солнечное тепло хранится в тепловой массе дома. Солнечное тепло излучает и согревает пространство. Тем не менее, ваш дом должен быть очень хорошо изолирован от воздуха и иметь достаточную южную экспозицию, чтобы солнечный свет проникал в окна и согревал дом. К сожалению, чем дальше на север, тем дороже может быть строительство дома с пассивной солнечной батареей, и вам вполне может потребоваться резервное отопление во время похолодания.
• Котельные системы включают лучистое отопление для пола, использующее горячую воду, устаревшие радиаторы, использующие пар или горячую воду, а также некоторые гидравлические (жидкостные) системы плинтусов (см. Ниже). В этих системах центральный котел нагревает воду (или другую жидкость) до пара или горячей воды и перекачивает ее по трубам по всему дому к радиаторам или змеевикам труб, встроенным в стены или пол.
• Лучистое отопление пола использует тепловую массу пола.Когда вы возьмете шланг с горячей водой и разместите его петлями на полу, а затем окружите его заливным бетоном (мокрая установка) или сэндвичем из плитки и фанеры (сухой монтаж), пол будет дольше оставаться теплым и дольше излучать тепло. который сохраняет тепло в комнате дольше и более равномерно. Чем больше площадь пола, тем больше ее можно отапливать и тем больше тепла она сохранит.

Отопление плинтуса: электрические (или «конвективные») и водяные обогреватели

Эти системы отопления работают лучше всего, когда они установлены на высоте не менее 3/4 дюйма от пола или ковра.Это позволяет более холодному воздуху на полу проходить через ребра обогревателя и нагреваться. Одним из недостатков является то, что мех от линяющих домашних животных может попасть в такие обогреватели и заблокировать поток воздуха.

• Электрические обогреватели плинтуса (в которых используются электрические резистивные нагреватели) в основном являются зональными обогревателями, поэтому каждый из них управляется встроенным термостатом. Доступны длины от 3 до 6 футов, каждая ступня потребляет около 250 Вт. Электрические обогреватели для плинтусов, как правило, являются наименее дорогими и простыми в установке системами отопления.Их нужно только подключить (с проводкой 120 или 240) и прикрепить к стене.
• Hydronic (на жидкой основе) плинтусные системы используют воду или масло вместо электрического сопротивления и, как правило, немного дороже. В системах электрического сопротивления при отключении тока нагревательный элемент остывает всего за несколько минут. Но в гидравлических системах, когда жидкость становится горячей, она остается горячей дольше, что делает их работу немного более эффективной, чем электрические резистивные плинтусы.Гидравлические системы могут быть установлены как отдельные блоки или как единая система для всего дома, в которой используется один обогреватель, как в излучающей или радиаторной системе.

Стоимость излучающих систем

Стоимость установки излучающих систем, как правило, еще сложнее оценить, чем у систем с принудительной подачей воздуха. Например, при пассивном солнечном отоплении нагревательные элементы являются неотъемлемой частью конструкции дома и могут добавить от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч долларов к общей стоимости проектирования и строительства нового здания.

Для котельных систем стоимость установки котла колеблется от нескольких тысяч долларов (сопоставимых с электрическими, газовыми или пропановыми печами) для небольших котлов до пятизначных сумм для более крупных. Если необходимо установить радиаторы, гидронные плинтусы или теплопроводы для пола, стоимость напрямую зависит от количества единиц или квадратных футов пола. Таким образом, стоимость котла и оборудования для распределения тепла увеличивается с увеличением размера дома.

Точно так же стоимость установки электрического лучистого теплого пола обычно сводится к цене за квадратный фут, поэтому общая стоимость зависит от размера дома.

В обычном доме эксплуатационные расходы этих излучающих систем обычно ниже, чем у электрических, газовых и пропановых печей, но выше, чем у тепловых насосов. Однако, как и в случае с установкой, это может варьироваться в зависимости от размера дома. Например, электрические лучистые полы с подогревом дороги в эксплуатации. В очень маленьком доме это может быть дешевле, чем установка печи и воздуховодов или серии мини-сплит-систем. Но в огромном доме отопление полностью электрическими лучистыми полами может стать дорогостоящей ошибкой.

Техническое обслуживание излучающих систем

По сравнению с системами с принудительной подачей воздуха, излучающие системы намного проще и обычно дешевле в обслуживании. Ежегодная проверка и настройка котла обычно являются единственными текущими расходами на техническое обслуживание, связанными с системами на базе котла.

Пассивные солнечные дома не требуют обслуживания внутри, но могут потребовать обычного внешнего обслуживания, такого как очистка желобов, обрезка деревьев и мытье окон, чтобы обеспечить достаточное воздействие солнечных лучей.Электрические лучистые полы также практически не требуют ухода; Если система не работает должным образом, вы можете запланировать электрическую проверку только каждые несколько лет, как и в случае с другой электрической инфраструктурой вашего дома.

Электрические обогреватели плинтуса требуют регулярной чистки вентиляционных отверстий, особенно если у вас пыльный дом или у вас есть домашние животные.

Какой тип отопительной системы лучше всего?

Это действительно зависит от того, как построен ваш дом, что вы можете себе позволить и что предпочитаете.Например, если вы строите пристройку или модернизируете систему отопления, вентиляции и кондиционирования в своем доме, вы можете обнаружить, что прокладка новых воздуховодов в разные части вашего дома может оказаться невозможной. В этом случае вам может потребоваться рассмотреть вариант системы плинтусов в сочетании с бесканальной мини-системой для летнего охлаждения.