Замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией: Системы водяного отопления с принудительной циркуляцией

Двухтрубная система отопления с принудительной и естественной циркуляцией

В настоящее время выделяют 2 основных способа подключения батарей, конвекторов и т.п. оборудования к котлу – последовательный и параллельный. Последовательное подключение достигается с помощью однотрубной разводки, параллельное – с помощью двухтрубной системы отопления.

Оглавление

Одно- и двухтрубная системы отопления

При параллельной разводке (двухтрубная система отопления частного дома) каждая батарея получает нагретый теплоноситель из подающей трубы и отдает в «обратку». Труб для монтажа нужно в два раза больше, зато есть возможность регулировать теплоотдачу на каждой батарее, снижая температуру в нежилых комнатах и тем самым экономя топливо.

Частный случай такого подключения – лучевую схему, здесь рассматривать не будем по причине сложности регулировки и высокого расхода материалов.

Схема 1- и 2х-трубной системы отопления

В последовательной разводке (однотрубная система отопления) теплоноситель из котла проходит последовательно все радиаторы, отдавая в каждом часть энергии.

Это самая простая схема, требующая наименьшего количества материалов. Плохо в ней то, что ближний к котлу радиатор будет самым горячим, дальний, самым холодным.

Кроме того, нет возможности регулировать теплоотдачу отдельных радиаторов. Такая схема сегодня почти не применяется.

Системы отопления с естественной и принудительной циркуляцей

Наиболее широко применяемое в нашей стране – водяное отопление. В трубе теплоноситель может двигаться либо естественно, либо принудительно под действием насоса.

В системе отопления с естественной циркуляцией, теплоноситель, расширяясь от нагревания в котле, создает давление в системе отопления и движется по контуру, постепенно охлаждаясь в радиаторах.

Такому отоплению для функционирования не нужно электричества, оно просто в устройстве, но важен правильный подбор диаметра труб, точное соблюдение углов уклона труб при монтаже.

Система отопления с естественной циркуляцией применяется для маломощных котлов и небольших помещений (квартиры, небольшие загородные домики на 2-3 комнаты). Общая длина контура не должна превышать 30 м. КПД такого принципа обогрева дома ниже, чем схемы с принудительной циркуляцией.

Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя имеет встроенный циркуляционный насос, который всегда монтируется в трубу «обратки». Это исключает контакт с горячим теплоносителем и увеличивает срок службы насоса. Насос может использоваться один или несколько, в зависимости от размеров дома, количества и протяженности контуров разводки.

Характеристики принудительной циркуляции

• независимость от температуры теплоносителя
• увеличение протяженности контуров
• свобода в выборе схемных решений при проектировании отопления
• возможность регулирования режима работы
• зависимость от электричества

Подводящие к котлу трубы могут быть неметаллическими. Это может быть полипропилен, металлопластик, важно чтобы они имели максимальную рабочую температуру от 95⁰ С.

Открытые и закрытые контуры отопления

Открытыми называют разводки отопления, в которых теплоноситель (как правило, это вода) сообщается с атмосферой. Они имеют расширительный бак, в который по необходимости доливается вода. Изменения объема теплоносителя вызванные нагреванием в котле приводят к повышению или понижению уровня воды в расширительном баке. Открытая система требует периодического контроля уровня теплоносителя. Прозевал – вода может закипеть в котле и вывести из строя оборудование.

Мембранный расширительный бак

Более распространенная и экономичная — закрытая двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией. Для её правильного функционирования обязательно устанавливаются дополнительные приборы.

Мембранный расширительный бак

В противоположность открытым, закрытые системы не имеют контакта с атмосферой. Для контроля увеличения и уменьшения объема теплоносителя используется мембранный расширительный бак. Он представляет собой герметичную емкость, внутри поделенную на две части гибкой мембраной. Одна из частей заполнена воздухом или азотом под давлением. Вторая соединена с трубами отопительного контура. Такая конструкция успешно компенсирует внезапное повышение или понижение давления в трубах, предотвращая поломки из-за резких перегрузок. Размер емкости подбирается в объеме, сравнимом с температурным расширением теплоносителя в системе. Ориентировочно около 10 % от общего количества теплоносителя. При этом необходимо контролировать давление в системе отопления в соответствии с конструктивными требованиями котла и насоса.

Мембранный бак для отопления — монтаж

Расширительную емкость перед монтажом необходимо накачать до расчетного давления или проверить, т.к. производители , как правило, поставляют уже накачанные мембранные баки. В бытовых системах давление колеблется в районе 2-2,5 бар, но не превышает 4 бар. Где устанавливать бак? До насоса на обратке, поближе к котлу. На случай аварийного повышения давления в трубах больше, чем выдержит мембранный расширительный бак, обязательно устанавливается предохранительный клапан.

Автоматический воздухоотводчик

Воздухоотводчик spirotop

В системах с принудительной циркуляцией, удаление воздуха особенно важно для предотвращения кавитации в работе насоса и преждевременного выхода его из строя. Как стравливается воздух? В высшей точке системы или контура теплоноситель резко меняет скорость и направление и происходит отделение газовых пузырьков. Именно здесь устанавливается автоматический воздухоотводчик.

Устроен он очень просто. Упрощенно устройство можно описать как колбу с поплавком. Когда в колбе скапливается воздух, поплавок опускается и открывает для воздуха клапан. Теплоноситель под давлением заполняет колбу, поднимая поплавок и запирая клапан. Самые практичные модели — с отсекающим клапаном, который дает возможность свободно прикрутить – выкрутить воздухоотводчик не проливая при этом теплоноситель. Из-за некачественного теплоносителя, воздухоотделитель может выходить из строя чаще других элементов котельной. Все неисправности этого узла проявляются как появление течи и вызываются двумя причинами:

1. Игла засорилась солями жесткости. Устраняется самостоятельно зачисткой иглы и кулисного механизма. Достаточно открутить крышку, после зачистки все собрать.
2. Нарушение целостности уплотнительной прокладки (кольца) под крышкой корпуса. Поменять прокладку, либо на резьбу, которой крепится крышка, сделать несколько витков фум-ленты.

Удаление воздуха необходимо предусмотреть и в других местах контура разводки – на стояках, гребенках и каждом отопительном приборе. В последнее время на радиаторах вместо привычного клапана Маевского стали устанавливать угловые автоматические воздухоотделители. Это актуально для отопительных контуров, смонтированных давно и неправильно. Чтобы не мучиться, регулярно стравливая воздух из труб, лучше поставить автоматический воздухоотводчик. Важная деталь — при установке необходимо следить, чтобы ниппель был направлен вверх, в противном случае поплавок не будет работать.

Все современные технологии и конструктивные решения направлены на снижение эксплуатационных затрат на обогрев помещения – уменьшения потребления топлива, уменьшения стоимости обслуживания. Но самое неприятное, что как бы не снижали потребление топлива, какой бы дешевый вид топлива не нашли, за него надо платить, а сожженное топливо по законам термодинамики отдаст нам меньше половины полученного тепла. Это печально.

Есть решение, когда не нужно платить за топливо и стоимость обслуживания оборудования составит сущий пустяк. Это геотермальный тепловой насос.

Тепловой насос — принцип работы

Тепловой насос — принцип работы

Любой холодильник, забирая тепло из замкнутого объема, отдает его в окружающую среду. Тепловой насос, наоборот, забирает тепло у окружающей среды, охлаждая её, и нагнетает его в замкнутый объем дома. Происходит это так: на участке возле дома пробурена скважина, либо ниже 1 м выкопаны траншеи, куда уложены трубы. На такой глубине температура практически постоянна и равна примерно 10⁰ С. По трубам насосом прокачивается вода и приобретает ту же температуру, что и земля. В доме, в специальном баке теплообменнике вода передает температуру земли фреону. Далее фреон сжимается компрессором и от сжатия нагревается до 60

0С. В другом устройстве – конденсаторе — он отдает эти 60⁰ С в систему обогрева дома. Потом холодный газ снова нагревается до 10⁰ С и цикл повторяется.

Это очень примитивное описание, но суть в том, что энергия (электрическая) тратится только на перекачку воды через подземные трубопроводы, работу компрессора и принудительную циркуляцию теплоносителя. 1 квт затраченной электроэнергии приносит в дом около 3,5-4,5 квт тепла земли. Поэтому говорят, что у теплового насоса кпд выше 100%. У систем отопления на основе теплового насоса масса хороших свойств:

• Они бесшумны как холодильник
• Пожаробезопасны
• Имеют большой срок службы (до 50 лет скважина, до 20 лет оборудование)
• Легко автоматизируются
• Одно и то же оборудование зимой греет, летом кондиционирует
• Нет вредных выбросов

Окупаемость тепловых насосов

Несмотря на дороговизну первоначальных вложений, тепловые насосы уже конкурируют даже с газовым оборудованием, если цена газового проекта достаточно высока. Приведенная ниже таблица дает возможность, пусть грубо, оценить целесообразность установки теплового насоса.

Данные приведены для обогрева коттеджа 240 м2

	Газовый котел	Дизельный котел	Электрический котел	Твердотопливный котел	Тепловой насос
Тепловая мощность (кВт)	24	27	24	24	14
Условная стоимость энергоносителя (грн.)	75 /100 м3	5,5 /л.	0,1872 /кВт	722,26 / тн.	0,1872 /кВт
Стоимость оборудования (€)	3 000,00	1 000,00	800,00	1 677,26	11 600,00
Установка и монтаж* (€)	10 000,00	300,00	300,00		5 500,00
Разрешительная документация	+	+	—	—	—
Эксплуатационные затраты в год (грн.)	3 888,00	31 104,00	9 995,58	15 552,00	1 002,79
Обслуживание (€)	1000	1000	0	100	0
Итого за год (€)	14 516,77	6 434,19	2 428,56	3 844,36	17 233,29
Расходы за 5 лет (€)	7 583,87	25 670,96	6 642,82	10 835,48	667,43
Итого расходы за 5 лет (€)	20 583,87	26 970,96	7 742,82	12 512,74	17 766,43

Итак, срок окупаемости теплового насоса по сравнению с другими вариантами получения тепла составляет 3-7 лет, а с учетом постоянного роста цен на энергоносители может быть ещё меньше. Если получать электричество из возобновляемых источников, полная автономность отопления и нулевые эксплуатационные расходы будут обеспечены.

 Загрузка …

Рекомендуем прочесть!

Что такое закрытая система отопления, как её сделать своими руками

Системы отопления

Обогрев частного дома обеспечивается автономными устройствами, работающими на доступном владельцу топливе. Все большую популярность набирает закрытая система отопления, которая оснащается специальной емкостью, не имеющей сообщения с воздухом. Схема несколько отличается от традиционной открытой, но не настолько сложная, чтобы не сделать самому. С автоматизированным котлом монтаж сводится к подключению.

1

Особенности устройства закрытой системы – достоинства и недостатки

Любое водяное отопление, кроме многоквартирных домов, включает расширительный бак. Он служит для компенсации теплового расширения, значение которого меняется в зависимости от режима работы. Это резервуар с небольшим количеством воды, соединенный с трубами. Конструкция возможна в двух видах: обычная открытая емкость и закрытая от контакта с воздухом. В зависимости от применяемого типа этого устройства схемы получили свое название.

Замкнутая система теплоснабжения считается более удобной из-за ряда преимуществ:

1. 1. Внутренние поверхности оборудования практически не контактируют с несвязным кислородом. Он провоцирует коррозию, сокращая срок службы дорогостоящего современного оборудования.
2. 2. Бачок устанавливается в помещении, обычно рядом с котлом. В открытой системе его выносят на чердак – неудобен сам монтаж, к тому же требуется утеплить, чтобы вода не замерзла зимой.
3. 3. Возможность заливки антифриза. В герметичной схеме он не испаряется.

В закрытой системе устанавливают насос, который активно перемещает теплоноситель, отчего приборы набирают максимальную температуру. Схема с принудительной циркуляцией обладает преимуществами:

• жидкость прогревается быстрее;
• воздушные пробки наблюдаются крайне редко;
• расширительный бак устанавливают на обратной подаче рядом с теплогенератором – проще монтаж и обслуживание;
• нет необходимости в расчетах диаметра и уклона труб, есть возможность использования пластиковых одинакового сечения;
• применяется монтаж магистралей скрытым способом – не требуется доступ для устранения завоздушивания.

Отопительная система с мембранным баком и циркуляционным насосом выигрывает по сравнению с открытой – качество и эффективность обогрева значительно выше. Распространение сдерживает энергозависимость схемы. При отключении электричества принудительное перемещение теплоносителя прекращается. Если трубы проложены без учета уклона, система бездействует. В этом случае требуется автономный источник питания.

Использование гравитационной схемы отопления не зависит от электроэнергии, это ее преимущество. Однако монтаж сложнее – требуются трубы различного диаметра, правильное расположение с уклоном в сторону движения теплоносителя. Это способствует эффективному обогреву помещения, предотвращает образование воздушных пробок. Она работает с естественной циркуляцией за счет земного притяжения без насоса, но при необходимости его легко вмонтировать.

Закрытый резервуар для самотечной системы нежелателен. Имеющаяся в нем мембрана создает значительное сопротивление, которое трудно преодолевать. Правда, если отключат электричество, теплоноситель в гравитационной системе, сделанной с полным соблюдением технологии, все равно будет перемещаться, хотя и не с такой интенсивностью. Классическая схема закрытой системы – мембранный бак плюс циркуляционный насос, самотечной – уклон труб и открытый бачок.

2

Составные элементы замкнутой схемы отопления

Отличие от гравитационной системы заключается в необходимости монтажа специфических узлов. Отдельные из них обязательно используются в закрытой системе, но иногда применяются и при естественной циркуляции. Источник тепловой энергии – котлы. Некоторые из моделей настенных газовых и пеллетных, твердотопливных сразу оснащаются необходимой группой безопасности. Если она отсутствует, приобретается отдельно, устанавливается на трубе с горячей водой.

Герметичный бачок поддерживает давление, компенсирует объем теплоносителя. Его эффективное перемещение обеспечивает циркуляционный насос, который рекомендуется устанавливать на обратной магистрали у самого котла. Такое расположение продиктовано тем, что вода в этом месте довольно прохладная, устройство меньше подвержено перегреву. Остальные элементы те же, что в гравитационной системе: трубопроводы, радиаторы или регистры.

2.1

Выбор котла – какой лучше?

Работать по закрытой схеме может любой теплогенератор, но способность функционировать автономно без человека предполагает установку агрегата, оснащенного автоматикой. После одноразовой настройки параметров к ним незачем возвращаться – все поддерживается контрольными приборами.

Двухконтурный автоматизированный газовый котел не портит интерьер

Самые большие удобства у газовых котлов, в которых подключается термостат. Установленная температура соблюдается с большой точностью, вплоть до градуса. Когда она падает, автоматика подает команду на включение горелки. При достижении необходимого параметра работа прекращается. Такой режим постоянный, обеспечиваются введенные человеком настройки. Некоторые модели предусматривают наружные датчики – происходит корректировка мощности в зависимости от погодных условий.

Схема закрытой системы с индукционным электрокотлом

Не меньшие возможности автоматизации процесса у электрических котлов. Кроме работающих на ТЭНах, потребителям предлагаются индукционные и с электродами. У них меньше габариты и малая инерционность. Считается, что они работают более экономно, возможно, это просто маркетинговый ход, чтобы продвинуть на рынке новый продукт. Используют их в основном как резервный источник тепла, потому что при отключении электроэнергии запитать устройство мощностью до 10 и больше киловатт от генератора накладно.

Схема с твердотопливным котлом

Универсальностью и независимостью обладают котлы твердотопливные, на мазуте, солярке. Последние требуют строгого соблюдения пожарной безопасности, но их можно полностью автоматизировать. Потребляющие уголь и дрова относятся к оборудованию периодической работы, требуют присмотра за топливом, очистки и закладки. Несложная автоматика на современных агрегатах регулирует процесс горения, поддерживая температуру, но не так точно, как на газовых и электрических аппаратах.

Устройство и подключение пеллетного котла

Пеллеты распространены еще мало, хотя относятся к твердому топливу, а котлы на них работают безостановочно. Брикеты подаются в топливник из бункера автоматически, пока не закончится запас. Золы образуется немного, чистить нужно раза два в месяц. Работа полностью контролируется автоматикой, поддерживаются заданные параметры. Агрегаты привлекательные по экономическим и экологическим показателям, но распространение ограничивает высокая стоимость. Производятся преимущественно в Европе, продаются по их ценам.

Важно правильно рассчитать мощность котла. Применяется простая формула для домов со средним утеплением, которая не отличается от используемой для систем с естественной циркуляцией. Считается, что 1 кВт хватает для обогрева 10 м2 помещения. Приобретают с запасом от 30 до 50%. Причины две: аномально холодные зимы, а также износ оборудования. Агрегаты, работающие на пределе, быстрее ломаются.

2.2

Группа безопасности – состав и назначение

Устанавливают ее на трубе с горячей водой непосредственно у самого котла. Приборы контролируют рабочие параметры. Поставляются встроенными в теплогенераторы, а также продаются собранными или по отдельности. В последнем случае подключают самостоятельно трубами, что используются для разводки.

В составе есть манометр, показатели которого позволяют визуально оценить работу системы. Нормальное давление для одноэтажных домов составляет от 1,5 до 2 атмосфер, для двухэтажных выше – до 3 атм. Отклонение от параметров требует вмешательства человека. Причина заниженного давления одна – протечка. Проблема, как ее найти – лужица или пятно после высохшей воды указывают на разгерметизированное место. Осматривают:

• соединения – нет ли трещин;
• автоматический воздухоотводчик – при неисправности пропускает воду;
• краны и предохранительный клапан;
• расширительный бак – от испорченной мембраны понижается давление, появляется воздух, котел чаще отключается.

Устраняя протечку, приходится сливать воду, затем опять наполнять. После запуска системы несколько дней следят за манометром.

Группу безопасности устанавливают на подающем трубопроводе

Повышенное давление чаще не имеет внешних признаков, поэтому обнаружить причину сложнее. Убеждаются в корректности показателей манометра – другого способа, как снять и поставить заведомо исправный в домашних условиях, нет. Проверяют температуру теплоносителя, возможно, котел перегревается. Осматривают предохранительный клапан, который отвечает за сброс повышенного давления. Для постоянного контроля подсоединяют патрубок, который выводят в раковину. Частое срабатывание указывает на неисправность в других местах.

Третье устройство – автомат для отвода воздуха, попавшего в систему. Избавляет от необходимости слежения и ручной процедуры через откручивание вентиля.

2.3

Расширительный бак – устройство и работа

Это герметичное изделие из стали с мембраной внутри, разделяющей пространство на два отсека. Верхняя часть с воздухом, в некоторых моделях инертный газ. Бачок почти пустой, пока вода холодная. Повышение температуры расширяет теплоноситель, он поднимается в резервуар, но занять весь объем не может – мешает газ. Мембрана сжимается до определенного момента. Давление отображается на манометре, если он установлен (практически всегда).

Устройство расширителя

Для защиты бака

Система отопления с принудительной циркуляцией

Устраивая свою жизнь человек издавна стремился создать уютную обстановку в своем жилище. Одним из критериев хорошего самочувствия считается комфортная температура в помещении. Для этих целей люди используют различные варианты обогрева. Водяное отопление по сей день является одним из наиболее востребованных систем. Ею давно и успешно пользуются во многих странах. Наиболее популярная из них – система отопления с принудительной циркуляцией позволяет создавать комфорт и уют в домах различной площади и этажности.

В отопительных системах с естественной циркуляцией нагретый теплоноситель поднимается вверх по трубопроводу. Проходит по отопительным элементам, остывая при этом, и возвращается в нагревательный элемент. Малоэффективность подобной системы заставляет использовать насос для улучшения движения жидкости. Именно поэтому подобный вид отопления называют системой с принудительной циркуляцией.

Насос, принимая теплоноситель с одной стороны, отправляет его к нагревательному элементу и далее по системе, не повышая при этом давления. Поэтому здесь не действует принцип естественного перемещения жидкости разных температур. При помощи насоса теплоноситель движется в нужном направлении без потери тепла. Регулируя скорость работы насоса можно контролировать количество производимого тепла.

Благодаря использованию в работе насоса, система с принудительной циркуляцией имеет ряд преимуществ:

• работа системы отопления с принудительной циркуляцией не зависит от диаметра используемых труб;
• использование при монтаже системы недорогих труб меньшего диаметра позволяет сэкономить на материалах;
• благодаря отсутствию перепада температур возрастает срок службы конструктивных элементов системы;
• возможность независимого регулирования температуры в каждой комнате;

[include title=»РСЯ — в записи»]

Такая система имеет свои недостатки:

• насос во время работы производит небольшой шум;
• из-за использования насоса, питающегося от электричества, работа системы зависит от энергоснабжения.

В зависимости от количества труб и методе их монтажа схема отопления с принудительной циркуляцией бывает: однотрубной и двухтрубной, с верхней и нижней разводкой. Более подробно рассмотрим далее.

Однотрубные системы отопления ↑

Горизонтальные. Однотрубные горизонтальные системы отопления в основном используют для домов небольшой длины или производственных зданий. Теплоноситель, попадая в главный стояк, распределяется между горизонтальными стояками и проходит последовательно по всем радиаторам. Охлаждается и возвращается по обратной магистрали.

Однотрубная горизонтальная проточная система

На каждом радиаторе имеется кран для удаления воздуха. Температура нагревательных элементов регулируется запорной арматурой, которую ставят в начале системы на каждом этаже.

Однотрубная горизонтальная система с замыкающими участками

Вертикальные. В вертикальных однотрубных системах теплоноситель попадает сразу на верхний этаж. Далее по стоякам перетекает в радиаторы верхнего этажа. После чего жидкость по подающим стоякам поступает в нагревательные элементы нижерасположенного этажа. И так далее до самого низа. Недостатком такой схемы является неравномерное прогревание радиаторов на нижних и верхних этажах.

Однотрубная вертикальная система отопления: 1- проточная, 2- с замыкающими участками

Пример устройства однотрубной системы отопления в частном доме:

Двухтрубные системы отопления ↑

Горизонтальные. Горизонтальные системы с принудительной циркуляцией используют в частных домостроениях. Они бывают:

1. тупиковые;
2. попутные;
3. коллекторные.

[include title=»РСЯ — в записи»]

В первых каждый последующий отопительный элемент в направлении движения жидкости находится на более дальнем расстоянии от отопительного элемента. Это ведет к увеличению их циркуляционного контура и затрудняет контроль над работой системы. В попутных системах равенство циркуляционных контуров облегчает регулировку процесса, но увеличивает длину трубопровода. А это в свою очередь ведет к дополнительным растратам при монтаже оборудования.

Двухтрубная горизонтальная система: А — тупиковая,
В — попутная, С – коллекторная

Устройство коллекторных систем подразумевает индивидуальное подключение каждого отопительного элемента. Благодаря этому происходит равномерное нагревание радиаторов. Но такая система связана с большими растратами при монтаже, ввиду большого расхода на трубы.

Вертикальные, с нижней разводкой. В двухтрубных системах с принудительной циркуляцией жидкость при помощи насоса поступает в нагревательный элемент (котел). Затем теплоноситель попадает в подающий трубопровод и распределяется по системе, а далее в отопительные элементы. Отдав тепло, остывшая жидкость по обратному трубопроводу через расширительный бак и насос возвращается в котел.

Двухтрубная вертикальная система с нижней разводкой

Вертикальные, с верхней разводкой. Магистральные трубопроводы двухтрубных систем с верхней разводкой находятся выше отопительных элементов под потолком верхнего этажа или на чердаке. Вода циркулирует при помощи насоса из нагревательного котла вверх и через стояки поступает к отопительным элементам. Отдав тепло, жидкость попадает в обратную магистраль, находящуюся над полом нижнего этажа или в подвале.

Двухтрубная вертикальная система с верхней разводкой

Чтобы система работала долго и бесперебойно необходимо правильно выполнить установку.

1. Из-за отсутствия испарения жидкости в системе, необходима установка расширительного бака. В нем происходит компенсация теплового расширения. Его подключают к обратной магистрали.
2. Циркуляционный насос также подсоединяют к обратному трубопроводу. Именно здесь происходит наименьшее нагревание жидкости. Поэтому горячая жидкость не контактирует с насосом, а это продлевает срок эксплуатации агрегата.
3. Использование в разводке труб меньшего диаметра сокращает объем циркулирующей жидкости. А это не только уменьшает расходы при монтаже, но и увеличивает экономичность и время службы расширительного бака.
4. Современные котлы с автоматическим регулированием температуры помогут экономнее использовать топливо и регулировать температуру в зависимости от времени суток.

Система отопления с принудительной циркуляцией намного эффективнее, чем система с естественной циркуляцией. Они дают возможность быстрее и с меньшими потерями нагревать помещения. Установленные системы с естественной циркуляцией вполне можно переделать, установив в обратную магистраль циркуляционный насос и расширительный бак. Это поможет сохранить комфортную температуру в помещении без потерь даже зимой.

Руководство по замкнутой системе

(2020)

Система с замкнутым контуром

— ведущее решение для геотермального отопления

Вам интересно, какое экологически безопасное решение для обогрева является лучшим? После того, как вы приняли решение перейти на зеленую энергию, следующим шагом будет выбор между различными доступными альтернативными источниками энергии.

Система с замкнутым контуром не требует прямого подключения к источнику грунтовых вод, в отличие от системы с открытым контуром, но использует энергию, выделяемую солнцем, и обменивается теплом с самой землей.Поскольку подземные температуры остаются стабильными круглый год, система замкнутого контура является высокоэффективной с точки зрения энергии . Земляные тепловые насосы (GSHP) могут вам эффективно помочь:

• экономия на счетах за отопление
• обеспечит равномерное распределение тепла в вашем доме
• уменьшить вашу зависимость от ископаемого топлива

Хотя начальная цена замкнутой системы может быть выше, чем теплового насоса с воздушным источником, внутренние компоненты служат до 25 лет , а срок службы контуров заземления оценивается в 50–100 лет .

Чтобы облегчить принятие решения о покупке, GreenMatch подберет для вас надежных поставщиков наземных тепловых насосов в вашем районе. Мы предоставим вам до четырех различных предложений, которые соответствуют вашим потребностям и бюджету. Вы можете избежать исследования, используя наш сервис без каких-либо обязательств и совершенно бесплатно. Просто заполните форму вверху страницы.

Замкнутый контур — правильный выбор для вас?

Система с замкнутым контуром поглощает естественное тепло, содержащееся в земле, и передает его в ваш дом.Система сочетает в себе тепловой насос, который закачивает воду и раствор антифриза через подземный контур (водопроводные трубы), закопанный на небольшой глубине в вашем дворе. Он обеспечивает тепло возобновляемым способом, требуя небольших затрат на обслуживание .

Производительность геотермального теплового насоса зависит от ряда факторов, таких как наличие земли, местоположение, бюджет, а также от ваших собственных предпочтений. Их необходимо точно определить, чтобы добиться максимальной эффективности установки.Плохо спроектированная геотермальная система отопления может привести к снижению эффективности и сокращению срока службы ваших инвестиций. Существует три различных типа замкнутой системы — горизонтальная, вертикальная и система пруд / озеро . Какой из них наиболее подходит для вашего дома, зависит от индивидуальной собственности, а тепловые насосы располагаются в зависимости от доступного пространства.

Горизонтальный наземный тепловой насос

Этот тип установки занимает больше места по ширине по сравнению с вертикальной системой, но не требует прокладки труб глубоко под землей.В наиболее распространенной установке используются две трубы, заложенные бок о бок в горизонтальных траншеях глубиной 1-2 метра. Горизонтальная замкнутая система является наиболее рентабельной , особенно для новых зданий с достаточным пространством.

Вертикальный наземный тепловой насос

Хотя установка вертикальных труб обходится дороже, эта система является прекрасной альтернативой в случае ограниченного пространства . Буровая установка пробуривает скважины малого диаметра на глубину от 50 до 150 метров в землю, куда закладываются две трубы.Чем дальше под поверхностью, тем теплее и стабильнее температура почвы. Следовательно, вертикальные петли, хотя и более дорогие в установке, требуют меньше трубопроводов, чем горизонтальная система.

Система с замкнутым контуром для пруда / озера

Система замкнутого пруда возможна только в том случае, если в вашем доме есть доступ к водоему достаточной глубины и качества. От участка до пруда / озера под землей прокладывают трубу на том уровне, где зимой не замерзает.Хотя ее установка дороже, чем система с открытым контуром, она исключает постоянный забор воды из скважины. Как и в случае любой замкнутой системы, вредное воздействие на окружающую среду отсутствует.

Сколько стоит замкнутая система?

Цены на геотермальный тепловой насос варьируются в зависимости от размера и требуемых дополнительных работ. По данным Energy Saving Trust (EST), установка наземных тепловых насосов может стоить около 13 000–35 000 фунтов стерлингов.

Высокие затраты на установку обычно компенсируются экономией энергии, и то, сколько вы сэкономите, зависит от типа обычной системы отопления, которую вы заменяете.Ваши счета за отопление также меньше зависят от колебаний цен, что дает вам душевное спокойствие.

Стоимость установки — горизонтальные и вертикальные системы

Горизонтальные замкнутые системы дешевле, так как не требуется буровое оборудование. Однако это может варьироваться в зависимости от геологических факторов (например, дополнительные расходы на защиту системы из-за острых подземных камней). Цена геотермального теплового насоса также зависит от того, требуются ли какие-либо новые радиаторы или полностью новая система теплого пола, поэтому приведенная ниже смета не включает модернизацию влажной системы.

Кол-во номеров	Тепловой насос и стоимость установки	Стоимость горизонтальных оснований	Стоимость вертикальных оснований
2	16 000 фунтов стерлингов	£ 3 000	6000 фунтов стерлингов
4	21 000 фунтов стерлингов	£ 5,00	13 000 фунтов стерлингов
6	32 000 фунтов стерлингов	8 000 фунтов стерлингов	20 000 фунтов стерлингов
7+	42 000 фунтов стерлингов	12 000 фунтов стерлингов	30 000 фунтов стерлингов

Стоимость зависит от каждого конкретного случая, и цифры не являются фактическими предложениями.Они предназначены только для общего ознакомления.

Поощрения

Чтобы стимулировать внедрение технологий использования возобновляемых источников энергии, программа вознаграждения за возобновляемое отопление (HTI) оплачивает энергию, производимую вашим тепловым насосом, работающим на земле, в зависимости от конкретного случая. В настоящее время тариф на GSHP составляет 19,64 евро / кВт · ч, оплачиваются ежеквартально в течение семи лет. Количество средств одно из самых высоких после солнечных тепловых панелей.

Как вы можете получить выгоду от установки системы с обратной связью?

Хотя замкнутая система отопления является одним из самых эффективных решений в области отопления, первоначальные затраты могут отпугнуть даже самых крупных защитников окружающей среды.Но по мере роста спроса на энергию в развивающихся странах правительства поощряют рост возобновляемой энергии, предоставляя финансовую поддержку, устраняя ее основной недостаток. Многие клиенты решают установить геотермальные тепловые насосы из-за:

• низкие эксплуатационные и эксплуатационные расходы
• низкое воздействие на окружающую среду
• автоматика
• более длительный срок службы и более низкий уровень шума (по сравнению с воздушными тепловыми насосами)

Для того, чтобы использовать этот мощный источник энергии в полной мере, важно выбрать правильный тип замкнутой системы, которая соответствует всем указанным условиям вашей собственности.

Система	Преимущества	Недостатки
По горизонтали:	Это самая экономичная система. Закапывание глубоких скважин не требуется.	Необходима большая территория, которая позже подходит только для садоводства. Температура на небольшой глубине может варьироваться в зависимости от сезона и глубины траншей. Эффективность снижается, когда почва каменистая.
По вертикали:	Подходит для домов с ограниченным участком земли. Температура почвы выше и стабильнее глубоко под поверхностью. Требуется меньше трубопроводов, чем у Для нее требуется меньше трубопроводов, чем для горизонтальной системы.	Для бурения скважин необходимо специальное оборудование. Сверление делает эту установку самой дорогой.
Пруд / озеро:	Стоимость установки ниже, чем для горизонтальных и вертикальных систем. Для нее требуется меньше трубопроводов, чем для горизонтальной системы.	Доступ к воде корпуса необходим. Используется только для прудов / озер с требуемым качеством воды и глубиной.

Насколько эффективны наземные тепловые насосы с замкнутым контуром?

GSHP используют тепло, выделяемое солнцем и аккумулируемое в земле, для повышения эффективности системы отопления в вашем доме. То же количество электричества, которое используется для работы электрического нагревателя, может производить в 4 раза больше тепла, когда установлена ​​система с замкнутым контуром, что дает вам 400% коэффициент экономической эффективности . Однако эффективность любой системы будет зависеть от каждой установки.Коэффициент производительности (COP) описывает тепловую мощность, произведенную как долю мощности, потребляемой системой.

Другими словами, геотермальное отопление может быть в в 4 раза дешевле, чем обычное отопление , что снижает ваши счета за электроэнергию на 75%. В настоящее время это одна из самых дешевых отопительных систем.

Как повысить эффективность замкнутой системы?

Поиск решений, которые сделают ваш дом более энергоэффективным, не только благоприятен для окружающей среды, но также поможет вам сэкономить много денег.Перед установкой замкнутой системы убедитесь, что произведенное тепло не будет потрачено впустую.

• Для увеличения производительности вашего геотермального теплового насоса рекомендуется использовать полы с подогревом . Из-за равномерного распределения тепла по всему дому COP выше по сравнению с радиаторами. Однако радиаторы имеют более низкую стоимость и высокую производительность.
• Для работы геотермальных тепловых насосов требуется электричество. Чтобы снизить выбросы углерода до нуля, , объединяющий замкнутую систему с солнечными батареями , является идеальным способом сделать ваш дом экологически чистым.
• Если вы хотите сделать вашу систему отопления еще более эффективной, убедитесь, что ваш дом должным образом изолирован и рассмотрите вариант с двойным остеклением . Это может сэкономить сотни на ваших счетах.

Существует множество марок геотермальных тепловых насосов, поэтому не забудьте сравнить предложения от различных поставщиков. GreenMatch может предоставить вам до четырех различных котировок, заполнив форму в верхней части страницы. Услуга предоставляется бесплатно и без обязательств.

10 лучших примеров систем управления с обратной связью [Практическое применение]

Конструкция системы управления с обратной связью сравнительно сложна, чем с открытой. Такая система принимает обратную связь извне и соответственно выполняет требуемые действия. Вся конструкция требует датчика для ввода данных, своего рода контроллера, который выполняет действие, и обратной связи, получаемой с выхода. Ниже приведены 10 примеров систем управления с обратной связью.

Нагреватель термостата

Нагреватель термостата является примером системы управления с обратной связью. Термостат определяет температуру системы и поддерживает ее.

Нагреватель термостата
Ввод	Температура
Завод	Нагреватель
Контроллер	Термостат
Выход	Температура

Солнечная система Sunseeker

Солнечная система

Sunseeker — это автоматический трекер, который использует LDR для определения солнечного света.Микроконтроллер считывает напряжение LDR и сигнализирует подключенному двигателю, который поворачивает панель к солнцу.

Солнечная система Sunseeker
Ввод	Солнечный свет
Завод	Солнечная панель
Контроллер	мкКл
Выход	Смена позиции

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения стабилизирует питающее напряжение при его колебаниях.В современных стабилизаторах напряжения используются твердотельные электронные компоненты, которые измеряют колебания напряжения и снижают / повышают (понижают / повышают) напряжение до желаемого уровня.

Стабилизатор напряжения
Ввод	Напряжение
Завод	Стабилизатор
Контроллер	Электронная схема
Выход	Понижающее / повышающее напряжение

Ракетная установка

Ракетная установка определяет положение самолета с помощью радиолокационного слежения, а затем

Стабилизатор напряжения
Ввод	Позиция
Завод	Пусковая установка
Контроллер	Компьютерная система
Выход	Цель

Автоматический двигатель

Тахометр в автомобильном двигателе генерирует напряжение, пропорциональное скорости вращения вала.Напряжение вычитается из входного напряжения для вычисления напряжения ошибки, которое предоставляет информацию о текущей скорости и желаемой скорости. Затем напряжение ошибки используется для настройки дроссельной заслонки после усиления.

Автоматический двигатель
Ввод	Желаемая скорость
Завод	Авто Двигатель
Контроллер	Круизная система
Выход	Изменение скорости

Инвертор переменного тока

Инверторный кондиционер использует инвертор для управления скоростью компрессора.Датчики измеряют температуру окружающего воздуха и затем регулируют компрессор до необходимого уровня.

Инвертор переменного тока
Ввод	Температура
Завод	AC
Контроллер	Инвертор внутри ЧРП
Выход	Изменение скорости

Автоматический тостер

Автоматический тостер измеряет температуру, влажность и степень сухости тостов и регулирует уровень нагрева тостов.

Автоматический тостер
Ввод	Уровень влажности
Завод	Тостер
Контроллер	Схема нагрева
Выход	Уровень нагрева

Система регулирования турбинной воды на ТЭЦ

На современных гидроэлектростанциях уровень воды, поступающей из форсунок и затвора, регулируется с помощью автоматических регуляторов.

Регулятор подачи воды в турбину
Ввод	Расход воды
Завод	ПЛОЩАДЬ
Контроллер	Наборы губернатора
Выход	Изменение расхода

Утюг для одежды

Автоматический утюг для одежды регулирует необходимую температуру для правильного глажения.

Утюг для одежды
Ввод	Температура
Завод	Утюг
Контроллер	Нагревательные элементы
Выход	Регулировка температуры

Человек, путешествующий по дороге

Само человеческое тело является прекрасным примером систем управления с обратной связью.Он оглядывается на пробки и соответственно меняет свое положение.

Человек, путешествующий по дороге
Ввод	Информация об окрестностях
Завод	Человек
Контроллер	Мозг
Выход	Регулировка положения

Технология охлаждения с возвратно-поступательным механизмом и тепловым контуром (RMDHL) для систем силовой электроники

1.Введение

Управление температурным режимом и связанные с ним проблемы проектирования продолжают определяться в дорожной карте Ассоциации полупроводниковой промышленности [1] как одна из пяти ключевых задач в следующем десятилетии для достижения запланированных производственных целей отрасли. Поиск эффективных тепловых решений станет основным препятствием для снижения стоимости и времени вывода на рынок, двух определяющих факторов между успехом и неудачей в коммерческом развитии технологии [2]. Помимо срочной необходимости, проблема тепловыделения еще больше усугубляется растущей тенденцией к миниатюризации этих микросхем.За прошедшие годы было замечено, что эти микросхемы стали меньше и компактнее, и чем меньше они становятся, тем выше тепловой поток, связанный с их работой. Микроэлектронные микросхемы могут рассеивать тепловые потоки мощностью до 10 Вт через сторону 5 мм x 5 мм (400 Вт / см ² ) [3–5], а тепловые потоки более 1000 Вт / см прогнозировались [6] . В результате возникает необходимость в создании способности эффективно удалять эти высокие тепловые потоки. Эффективная система управления температурой должна также найти решение для неравномерного распределения температуры системы или теплового потока по поверхностям [7].Даже когда высокие температуры не достигаются, высокие термические напряжения из-за колебаний температуры являются основными причинами выхода из строя электронных компонентов, установленных на печатных платах [8]. Неравномерное распределение теплового потока приводит к локальным горячим точкам и повышенным градиентам температуры на кремниевом кристалле, чрезмерным термическим напряжениям на устройстве и, в конечном итоге, к отказу устройства.

Для системы охлаждения существует несколько вариантов конструкции с большей скоростью отвода тепла. Первый вариант — это пассивные двухфазные системы теплообмена [9, 10].Некоторыми типичными пассивными системами теплопередачи являются тепловые трубки, тепловые трубки с гравитационной системой, контуры с капиллярной накачкой и паровые камеры (тепловая трубка с плоской пластиной). Пассивные системы могут работать, не требуя ввода какой-либо механической энергии. Однако тепловая трубка или контур с капиллярной накачкой способны выдерживать максимальный тепловой поток 20 Вт / см ² . В некоторых случаях для более высокого теплового потока специальная конструкция фитиля может лучше справиться с этим, но требование однородности температуры может не соблюдаться, поскольку перепад температуры на тепловой трубке может составлять порядка 5–10 ° C.Контур с капиллярной накачкой имеет преимущество перед тепловой трубкой, поскольку он передает тепло на большее расстояние [11], что также может рассматриваться как особый тип тепловой трубки. Но он также может иметь те же недостатки, что и тепловая труба, — однородность температуры и тепловой поток. Самая серьезная проблема, с которой сталкиваются вышеупомянутые пассивные теплопередающие устройства, — это устойчивость к значительной физической силе. В системе пассивной теплопередачи рабочая жидкость может быть выброшена из испарителя из-за силы инерции, которая приводит к уменьшению количества жидкости в секции испарителя.

Второй вариант — однофазное принудительное конвекционное охлаждение, которое представляет собой активную систему охлаждения. Эта система охлаждения является наиболее популярным методом, в котором используется насосная система для циркуляции жидкого хладагента для отвода тепла от теплогенерирующего устройства.

Третий вариант конструкции — это двухфазный контур охлаждения с насосом, который одновременно удовлетворяет требованиям к однородности температуры и высокому тепловому потоку [9]. В этом случае хладагент по-прежнему циркулирует с помощью насосного устройства, и кипение / испарение могут происходить по нагретой поверхности, что может обеспечить улучшенную способность отводить большее количество тепла и достичь более высокого уровня однородности температуры в течение система.Однако надежность откачки всегда вызывает серьезную озабоченность. Во-первых, проблема большой основной силы (напряжения pΔv из-за фазового перехода хладагента) может возникнуть во время работы, что может стать серьезной проблемой при проектировании системы охлаждения [12]. Во-вторых, пространство внутри холодной пластины должно быть зарезервировано для кипения и испарения, а двухфазный контур не может быть полностью заполнен жидкостью, в результате пар или двухфазная смесь жидкость-пар может попасть в насос, что может вызвать так называемая проблема кавитации и делает насос неэффективным [13].

Существует еще один механизм теплопередачи, отличный от традиционных тепловых трубок, называемый поршневыми тепловыми трубками. Cao et al. [14, 15] разработали поршневую тепловую трубку, так называемый тепловой контур с поршневым механизмом (RMDHL), который работал очень эффективно. Как показывают экспериментальные результаты, он может выдерживать тепловой поток до 300 Вт / см ² в секции испарителя. RMDHL (рис. 1) обычно состоит из полого контура, имеющего внутренний проход для потока, количества рабочей жидкости, заполненного внутри контура, и возвратно-поступательного привода.Полый контур состоит из испарителя, конденсатора и резервуара для жидкости. Возвратно-поступательный привод интегрирован с резервуаром для жидкости и способствует возвратно-поступательному потоку рабочей жидкости внутри контура. Он подает жидкость из конденсатора в испаритель в практически насыщенном состоянии, что позволяет избежать проблемы кавитации, связанной с обычным насосом. Для охлаждения электроники и высокотемпературных применений возвратно-поступательный привод может быть соленоидным возвратно-поступательным приводом (рис. 1a) и поршневым приводом сильфонного типа (рис. 1b) соответственно.RMDHL не только устраняет проблему кавитации, связанную с традиционными двухфазными тепловыми контурами, но также обеспечивает превосходное охлаждение в отношении однородности температуры.

Рис. 1.

Схема (а) поршневого механизма с электромагнитным приводом и теплового контура с приводом и (б) сильфонного возвратно-поступательного механизма с тепловым контуром [12].

Чтобы облегчить сборку сильфона и возвратно-поступательного привода, была сконструирована стойка сильфона, которая схематически показана на рисунке 2а.Как видно на рисунке, два сильфона размещены рядом в корпусе сильфона. Разделительная перегородка между двумя сильфонами удерживает их вместе. Другие стороны двух сильфонов прикреплены к пластинам корпуса, соответственно, на передней и задней сторонах корпуса сильфона. Разделительная пластина соединена с возвратно-поступательным приводом через четырехрычажную стойку и четыре соединительных стержня, которые проходят через переднюю пластину шланга. Во время работы возвратно-поступательное движение приводного рычага вызывает возвратно-поступательное движение разделительной пластины, которое затем создает возвратно-поступательное движение рабочей жидкости, герметично заключенной в RMDHL сильфонного типа.Фотография собранного теплового контура при откачке показана на рис. 2б.

Рис. 2.

(a) Конфигурация спроектированного узла сильфон / привод. (б) Фотография откачиваемого теплового контура сильфонного типа в сборе [9].

На рисунке 3 показан электромагнитный привод с электромагнитным приводом (линия A-A на рисунке 1a), который состоит из поршня из магнитного металла, подвижно расположенного внутри резервуара. Цепь правого соленоида замыкается переключателем, а цепь левого соленоида размыкается переключателем, связанным с ним.В результате магнитное поле, создаваемое соленоидом, притягивает поршень вправо, что обеспечивает поток рабочей жидкости в контуре против часовой стрелки. Когда поршень приближается к правому концу резервуара для жидкости, левый переключатель замыкается, а правый — размыкается. В результате поршень больше не притягивается правым соленоидом, а вместо этого притягивается левым соленоидом влево, что обеспечивает поток рабочей жидкости по часовой стрелке внутри контура.Возвратно-поступательное движение поршня возникает, когда контуры двух соленоидов открываются и закрываются поочередно напротив друг друга, что создает возвратно-поступательный поток рабочей жидкости в тепловом контуре. Поскольку резервуар для жидкости имеет существенно больший внутренний диаметр, чем диаметр петлевой трубки (или объем резервуара велик по сравнению с остальной частью внутреннего объема петли), и что достаточная часть внутреннего объема петли занята жидкостью, при достаточно большом ходе поршня жидкость эффективно подается в секцию испарителя из секции конденсатора.

Рисунок 3.

Схема привода соленоида, интегрированного с резервуаром для жидкости [12].

Рис. 4.

Схематический вид в осевом разрезе поршневого привода сильфонного типа [12].

На рис. 4 показан поршневой тепловой контур сильфонного типа, в котором используется внешний возвратно-поступательный механизм, так как рабочая температура теплового контура высока. Как показано на рисунке, сильфон соединен с возвратно-поступательным механизмом через шатун, который может совершать возвратно-поступательное движение с достаточно большим возвратно-поступательным ходом.На Фиг.1b показано подробное описание вышеупомянутого привода сильфонного типа, в котором часть или практически весь окружной кожух резервуара для жидкости является сильфоном. Возле средней части сильфона расположена перегородка. Перегородка через шатун соединена с внешним возвратно-поступательным механизмом. Внешний возвратно-поступательный механизм может быть электромагнитным приводом с электромагнитным приводом или механическим возвратно-поступательным механизмом, приводимым в действие электродвигателем. Когда внешний возвратно-поступательный механизм работает, он генерирует возвратно-поступательное движение перегородки, которое создает возвратно-поступательный поток теплоносителя, заключенного внутри контура.Возвратно-поступательный тепловой контур сильфонного типа может работать при гораздо более высоких температурах, поскольку он не содержит никаких контактирующих поверхностей, имеющих относительное движение в высокотемпературной области. Кроме того, сильфон может поддерживаться при достаточно низкой температуре для его надежности во время работы, поскольку внешняя поверхность сильфона может быть адекватно охлаждена. Более того, неконденсирующийся газ может быть заполнен внутри сильфона для дальнейшего снижения температуры сильфона.

С точки зрения применения сильфонный контур RMDHL имеет преимущества перед RMDHL на основе соленоидов:

1. Сильфонный RMDHL успешно преодолевает слабость небольшого смещения RMDHL на основе соленоидов, и позволил RMDHL для приложений, требующих больших скоростей теплопередачи и на большой площади поверхности.

2. Испытания показывают, что RMDHL сильфонного типа может поддерживать очень равномерную температуру теплогенерирующей поверхности. Хотя в некоторых случаях максимальная разница температур на холодной пластине превышает 1,5 ° C, эта разница температур может быть значительно уменьшена с помощью более мощного привода, работающего на более высокой частоте.

3. Энергопотребление привода сильфона во всех случаях было менее 5 Вт, в результате чего отношение потребляемой мощности привода к подводимой теплоте охлаждающей пластины было менее 1%, что является десятикратным улучшением. по сравнению с соленоидом RMDHL.

В целом, уникальное преимущество, предлагаемое RMDHL, — отсутствие «утечки охлаждающей жидкости» и отсутствие проблем кавитации для применений, связанных с аэрокосмической отраслью. Однофазный RMDHL также может быть альтернативой обычной жидкостной системе охлаждения (LCS) для электронных систем охлаждения. Мы хотим найти соотношение, которое могло бы описать это критическое требование для работы теплового контура. Параметры, которые должны быть определены, будут включать объем вытеснения жидкости поршня, эффективный объем вытеснения теплового контура и терминологию для описания средних рабочих параметров RMDHL.

2. Характеристики расхода жидкости

Для всех случаев RMDHL смещение поршня x _p ( t ) во времени составляет [16]:

, где ω — частота насоса в радианах на второй. Дифференцируя уравнение (2) относительно времени, мы имеем среднюю скорость для колеблющегося потока:

Частота ходов n (в ходах или циклах в секунду) тогда следует из:

Средний объемный расход q _av равно произведению рабочего объема на частоту насоса [16]:

Градиент давления имеет вид:

Между возвратно-поступательным и непрерывным потоком есть несколько фундаментальных различий.Во-первых, профили скорости совершенно разные. Хотя максимальная осевая скорость для непрерывного потока в центре канала обусловлена ​​так называемым параболическим эффектом, максимальная осевая скорость для быстрого колеблющегося потока, возникающего вблизи стенки, обусловлена ​​так называемым кольцевым эффектом [17]. Также переход от ламинарного к турбулентности в возвратно-поступательном потоке отличается от перехода от непрерывного потока. Несмотря на то, что классификация режима возвратно-поступательного потока как ламинарного или турбулентного основывается на числе Рейнольдса, определение критического числа Рейнольдса для возвратно-поступательного потока в основной трубе дается следующим образом:

В то время как число Рейнольдса для возвратно-поступательного потока в прямоугольные каналы для холодной пластины определяются как:

, где x _макс. представляет максимальное смещение жидкости, определяемое в предположении, что жидкость движется как поршневой поток.В данном случае она равна минимальной теоретической длине канала. Это значение числа Рейнольдса в трубе указывает на то, что поток в трубе является турбулентным. Поскольку гидравлический диаметр холодной пластины меньше диаметра трубы, из этого следует, что поток в прямоугольных каналах в холодной пластине является турбулентным.

Вторыми основными параметрами, определяющими влияние частоты колеблющегося потока жидкости [18], являются число Вимберли (α) и глубина проникновения потока (δ).На низком уровне поток является квазистационарным, т.е. частицы жидкости повсюду мгновенно реагируют на приложенный градиент давления. Когда α велико, как в случае этого исследуемого случая, движение пограничного слоя следует градиенту давления более точно, чем пластинки жидкости в сердцевине трубы, что показывает фазовые запаздывания по отношению к наложенному градиенту давления. Основываясь на потоке жидкости в холодной пластине, эти два члена определяются следующим образом:

δ = 2νω = D2α = глубина проникновения E9

Для данного теплового контура, приводимого в действие поршневым механизмом, объемное смещение поршневого привода должно быть достаточно большим, чтобы жидкость может подаваться из секции конденсатора в секцию испарителя.Мы хотим найти соотношение, которое могло бы описать это критическое требование для работы теплового контура. Рассмотрим тепловой контур, приводимый в действие возвратно-поступательным механизмом, в двухфазных рабочих условиях (жидкость и пар сосуществуют), аналогичных показанным на рисунке 5 (а). Предполагается, что тепловой контур имеет конденсаторную секцию на каждой стороне возвратно-поступательного привода, и контур расположен симметрично относительно линии, соединяющей средние точки испарителя и резервуара. Из-за этой геометрической симметрии мы хотели бы сосредоточиться на правой половине петли, как показано на рисунке 5 (b).Длина и средняя площадь внутреннего поперечного сечения испарителя обозначены как L _e и A _e , соответственно, длина и средняя внутренняя площадь поперечного сечения соединительной трубки между испарителем и конденсатором. составляют L _t и A _t , длина и внутреннее поперечное сечение каждой секции конденсатора составляют L _c и A _c , внутренний объем секции между конец конденсатора и правая мертвая точка поршня составляет V _d /2, а площадь поперечного сечения поршня и ход возвратно-поступательного движения составляют A, , _p, и S , соответственно.

Рисунок 5.

(а) Начальное состояние теплового контура для вывода рабочего критерия и (б) конечное состояние теплового контура для вывода рабочего критерия [12].

2.1. Критическое смещение возвратно-поступательного привода

Рассмотрим сначала, что контуры обоих соленоидов разомкнуты, а поршень расположен в средней части резервуара с жидкостью, а пар, образующийся в секции испарителя, толкает жидкость к секции конденсатора с жидкостью. –Паровая граница, как показано на рисунке.Хотя на внутренней поверхности испарителя могут быть тонкие жидкие пленки, в текущем анализе не учитывается количество связанной жидкости. При выводе критического вытеснения жидкости предполагается, что критическое рабочее состояние достигается, когда жидкость в центре конденсатора, обозначенная буквой A, может просто достигать средней части испарителя, когда правый соленоид включен. и поршень достигает правой мертвой точки в резервуаре. Это условие означает, что жидкость вначале в центре конденсатора будет перемещаться к центру испарителя или проходить его, как показано на рисунке 5b, если тепловой контур, приводимый в действие возвратно-поступательным механизмом, будет работать должным образом.Жидкий баланс между этими двумя состояниями даст следующее соотношение:

Ap.S2 + Vd2 + AcLc + AtLi≥Vd2 + AcLc + AtLt + 12AeLe + 12AcLc + AtLiE10

Удалив общие члены с обеих сторон уравнения и умножив на полученное уравнение на 2, мы имеем

Ap.S≥AcLc + 2AtLt + AeLeE11

Вышеприведенное уравнение можно переписать следующим образом:

Ap.S≥212AcLc + AtLt + 12AeLeE12

Члены в скобках в правой части Уравнение (12) — это внутренний объем от центра конденсатора до центра испарителя с каждой стороны теплового контура, который отражает одну из основных геометрических характеристик теплового контура в связи с расстоянием теплопередачи и вытеснением жидкости. объем.Если эффективный объем вытеснения определяется для всего теплового контура следующим образом:

Veff = 212AcLc + AtLt + 12AeLeE13

Уравнение (12) может быть записано как

Уравнение (5) показывает, что объем вытеснения жидкости поршня, представленный формулой A _p .S должен быть равен или больше, чем эффективный рабочий объем теплового контура, чтобы тепловой контур работал должным образом. Уравнение (5), однако, справедливо только для однофазного режима теплопередачи. Для двухфазного режима теплопередачи критерий, представленный уравнением (4) или (5), является слишком консервативным по нескольким причинам.Поскольку площадь поперечного сечения резервуара обычно намного больше, чем площадь поперечного сечения остальной части теплового контура, скорость жидкости на выходе из резервуара для жидкости должна быть относительно высокой. Даже если после того, как поршень достигнет мертвой точки в резервуаре, жидкость будет продолжать двигаться к испарителю до тех пор, пока связанная с ней кинетическая энергия не будет исчерпана. Кроме того, когда жидкость попадает в секцию испарителя, часть жидкости испаряется в пар. Испарение резко изменит объем потока, и двухфазная смесь жидкость / пар будет интенсивно расширяться в испарительную секцию.В результате участок между правой мертвой точкой поршня и центром испарителя будет заполнен как жидкостью, так и паром, и поток будет находиться в состоянии двухфазного потока. Понятно, что жидкая фракция существенно изменится вдоль контура. Для получения более краткого соотношения используется эффективная жидкая фракция. Принимая во внимание условия двухфазного потока, баланс жидкости, представленный уравнением (1), должен быть изменен следующим образом:

Ap.S2 + Vd2 + ∅AcLc + ∅AtLi≥Vd2 + ∅AcLc + AtLt + 12AeLe + 12AcLc + AtLiE15

Следуя той же процедуре получения, получается следующее соотношение:

Ap.S≥2∅12AcLc + AtLt + 12AeLe16

или значение

по определению больше нуля и меньше единицы. Однако фактическое значение для большинства практических применений необходимо определять экспериментально из-за сложного процесса теплопередачи в тепловом контуре. Тем не менее, уравнение (3) или (7) дает краткий критерий, который можно использовать для проектирования теплового контура.Следует отметить, что при выводе приведенных выше соотношений предполагается, что резервуар с жидкостью содержит чистую жидкость, а обратный поток через зазор между внешней поверхностью поршня и внутренней поверхностью корпуса резервуара не учитывается. Если резервуар будет иметь дело с двухфазной смесью пара и жидкости и будет учтен эффект обратного потока, член A _p .S в приведенных выше уравнениях, возможно, потребуется умножить на коэффициент полезного действия драйвера η, который равен меньше единицы:

ηAp.S≥2∅12AcLc + AtLt + 12AeLeE18

2.2. Профиль скорости

Рассматривая колебательное движение жидкости в трубе, которое приводится в действие синусоидальным изменяющимся градиентом давления, заданным уравнением (6), точное решение профиля осевой скорости для полностью развитого ламинарного возвратно-поступательного потока по кругу в Круглая труба задается как [17]:

urt = AtωAcosωt − 1 − AsinωtE19

A = berλbei2λR + beiλber2λRber2λ + bei2λE20

B = berλbei2λR − beiλber2λRber2λr ¯τ −EE22

и

C1 = berαbei′α − beiαber’αber2α + bei2αE25C2 = berαbei′α + beiαber’αber2α + bei2αE26

ber () , bei () , ber ‘(), и bei’ () — функции Кельвина [19].

2.3. Объемная температура на холодной пластине

Эффективным инструментом для сравнения характеристик обоих RMDHL является значение объемной температуры на холодной пластине. Классическое определение температуры жидкости в объеме дается следующим образом:

Closed Loop Stimulation

Перейти к основному содержанию

• О нас
  • Наша компания
    • Сделано в Германии
    • Наша история
    • Международные контакты
  • Наши ценности
  • Наши инновации
  • Корпоративная ответственность
    • Обучение и образование
    • Социальная активность
    • Партнерские отношения
• Пациенты
  • Приложение для пациентов
  • Кибер-безопасности
  • Контакт с пациентом
  • Сердце
  • ДОМАШНИЙ МОНИТОРИНГ
  • Состояние здоровья
    • Артериосклероз
    • Ишемическая болезнь сердца
    • Диабетическая стопа
    • Острое сердечно-сосудистое заболевание
    • Прерывистая хромота
    • Заболевания периферических артерий
    • Тромбоз
    • Аритмия сердца
      • Сердцебиение
      • Тахикардия
      • Обморок
      • Брадикардия
    • Внезапная сердечная смерть
    • Инсульт
    • Сердечная недостаточность
    • Мерцательная аритмия
  • Варианты лечения
    • Острое сердечно-сосудистое заболевание
    • Заболевание периферических артерий (ЗПА)
    • Аритмия сердца
      • Брадикардия
      • Сердцебиение
      • Тахикардия
      • Необъяснимый обморок
    • Сердечная недостаточность
    • Мерцательная аритмия
    • Инсульт
    • Заболевание коронарной артерии (ИБС)
  • Процедуры

Sea-Doo Closed Loop vs.Система охлаждения с разомкнутым контуром [Видео]

Сравнение систем охлаждения Sea-Doo с замкнутым контуром и разомкнутым контуром, пожалуй, одна из самых интересных основ для обсуждения в мире плавсредств.

По сути, это спор между фанатами Sea-Doo с одной стороны и владельцами гидроциклов WaveRunner и Jet Ski с другой.

Sea-Doo производит гидроциклы (PWC) с системой охлаждения с замкнутым контуром, в то время как два других ведущих производителя имеют систему с открытым контуром в своих гидроциклах.

Соперничество обычно накаляется, когда энтузиасты PWC начинают обсуждать, кто из трех ведущих производителей делает лучшее гидроцикл. Это нелегкое решение, когда вы выходите на улицу, практически ничего не зная о трех брендах.

Таким образом, важно провести исследование, прежде чем принимать какую-либо сторону.

Перед покупкой гидроцикла следует учесть множество других вещей, помимо системы охлаждения. Эти факторы обычно равны:

.

Хотя существует бесчисленное множество различных факторов, которые способствуют тому, что одна компания превосходит другие, теперь мы рассмотрим только системы водяного охлаждения.

История систем охлаждения PWC

Прежде чем углубляться в вопрос о том, какая система охлаждения лучше, давайте посмотрим, когда именно произошло реальное появление двигателей с воздушным и водяным охлаждением.

В 1968-х годах Sea-Doo была первой компанией, у которой был гидроцикл с двигателем объемом 320 куб. См с воздушным охлаждением. (Кавасаки выпустила свой первый гидроцикл не намного позже, в 1972 году).

Этот двигатель дал гидроциклам максимальную скорость всего 25 миль в час.

Вскоре появилось множество жалоб на неэффективность и перегрев двигателя, поэтому в 1969 году его заменили двигателем объемом 367 куб. См с водяным охлаждением.

Вскоре после этого многие производители в отрасли начали использовать систему водяного охлаждения (разомкнутого цикла), и это продолжалось десятилетия, пока в 2002 году Sea-Doo не представила свои 4-тактные двигатели с замкнутой системой охлаждения и нагнетателем. .

С тех пор Sea-Doo является единственным производителем в индустрии PWC, который использует систему с обратной связью, а остальные используют системы с обратной связью.

Однако есть и более старые двухтактные модели Sea-Doo, доступные с системой с открытым контуром, если вы достаточно внимательно присмотритесь к рынку подержанных автомобилей.

Давайте посмотрим краткий, но впечатляющий обзор замкнутой системы охлаждения Sea-Doo:

Потребность в системе охлаждения

Принятие решения о том, какой тип системы охлаждения лучше, может быть упрощено, если мы сначала поймем цель, стоящую за одной из них.

Зачем действительно нужна система охлаждения для PWC?

Это связано с тем, что плавсредства, как и все автомобили, во время движения выделяют большое количество тепла.

Без эффективной системы охлаждения двигатель быстро перегреется и, как следствие, выйдет из строя.Если ваш двигатель перегревается и выходит из строя, с ним связано множество других повреждений и проблем.

Во-первых, чтобы этого не произошло, в гидроцикле необходима система охлаждения.

Существует два основных типа систем охлаждения; с воздушным охлаждением и с водяным охлаждением.

Системы воздушного охлаждения, как объясняется в самом названии, работают путем охлаждения двигателя с помощью вентилятора или просто естественного потока воздуха. Однако системы воздушного потока неэффективны для плавсредств или лодок.

Это в основном из-за того, что PWC не имеют достаточно большой площади поверхности, чтобы их двигатели могли находиться в воздухе.

С другой стороны, в системах водяного охлаждения используется вода для охлаждения двигателей, и они оказались наиболее эффективными на плавсредствах.

В основном существует два типа систем водяного охлаждения: с открытым контуром и с обратной связью.

Система охлаждения с открытым контуром

Как это работает

Системы охлаждения с открытым контуром — это наиболее часто используемые производителями системы водяного охлаждения на плавсредствах.

Они используют воду, по которой движется корабль — озеро или океан — и распределяют ее по двигателю, чтобы охладить его.

Это эффективный способ охлаждения двигателей, поэтому Yamaha, Kawasaki и Krash Industries до сих пор используют эту систему!

Плюсы разомкнутых систем охлаждения

За исключением Sea-Doo, все производители в отрасли используют систему охлаждения с открытым контуром, и даже большинство производителей лодок используют эту систему.

Это делает их легким выбором для любого нового гидроцикла, которое вы, возможно, собираетесь купить, но вы всегда должны знать причины, по которым ведущие производители все еще используют этот тип системы охлаждения.

Одна из главных причин, по которой компании используют охлаждение с открытым контуром, заключается в том, что это старая технология, которая использовалась десятилетиями. Это довольно просто, но при этом доказало свою высокую эффективность.

Кроме того, он также эффективен в морской среде и не представляет угрозы для экосистемы.

Еще одно важное преимущество использования систем охлаждения с открытым контуром заключается в том, что они просты в обслуживании и требуют меньшего обслуживания, чем системы с замкнутым контуром.

Это связано с тем, что в систему охлаждения не требуется добавлять дополнительные жидкости, что значительно упрощает и делает работу более удобной для владельцев.

Кроме того, эти системы охлаждения с открытым контуром просто потрясающие, когда дело касается надежности. Это в сочетании с их эффективной работой делает системы с открытым контуром широко применяемыми 99% производителей в отрасли.

Давайте посмотрим, что Yamaha говорит о своих системах охлаждения с открытым контуром:

Обратите внимание на эти

Удивительно, но основное преимущество охлаждения с открытым контуром одновременно является и недостатком.

Хотя использование свободно доступной воды с поверхности внизу кажется рациональным и экономичным методом охлаждения нагретого двигателя, у него есть определенные недостатки.

Возможно, основная проблема заключается в том, что вода не надежного качества.

Если WaveRunner или водные лыжи работают в озере, реке или океане, вода, используемая для охлаждения двигателя, может быть загрязненной, загрязненной или даже простой соленой водой.

Эти различные условия воды, используемой для охлаждения двигателя, могут повлиять на его долговечность и производительность, особенно агрессивная солоноватая вода.

Техническое обслуживание

Во избежание серьезных повреждений двигателя владельцам рекомендуется время от времени промывать двигатель гидроцикла пресной водой.

Для наилучшей защиты от коррозии, вызванной морской водой, рекомендуется промывать двигатель пресной водой после каждого использования.

Может быть несколько случаев, когда владельцы никогда не промывали двигатели своих гидроциклов и все еще наслаждались их использованием в течение многих лет, всегда лучше перестраховаться, чем сожалеть.

Кроме того, одним из аргументов против использования систем охлаждения с открытым контуром является то, что существует вероятность засасывания мусора из воды в двигатель, создавая потенциальную опасность.Хотя это редкое явление, это, безусловно, возможно, и поэтому промывать двигатель после каждого использования вполне возможно.

Другая потенциальная проблема с системой разомкнутого цикла может быть связана с небрежной зимой.

Система с замкнутым контуром | определение замкнутой системы по Медицинскому словарю

Контроллер с производной обратной связью для стандартных систем с пространством состояний был разработан с помощью техники линейных матричных неравенств, чтобы сделать результирующую замкнутую систему стабильной в [7].В системах с замкнутым контуром теплоноситель в контуре отделен от земли, и насос перекачивает теплоноситель от земли к тепловому насосу. Система с замкнутым контуром, например, вычисляет дозы инсулина и вводит их в соответствии с глюкозой. Уровни, определяемые датчиком. Благодаря непрерывному контролю температуры воды, как только температура достигнет 20 [бар] C, вода может быть отведена обратно в испытательные ячейки в любой точке замкнутой системы. создает безопасный и экономичный метод работы с опасными и неопасными химическими веществами.Продавцы объяснили, что, поскольку система с замкнутым контуром в настоящее время нецелесообразна с финансовой точки зрения, промышленность нашла творческие применения для использованных ковров, включая ковровые подушки, бетонный наполнитель, заменитель пиломатериалов из пластика и автомобильные детали. Поскольку Medicare требует наличия не дополнительной этикетки для компенсации затрат на датчик, в случае одобрения эта маркировка может расширить доступ пациентов, обеспечив покрытие Medicare первой и все еще единственной коммерчески доступной гибридной замкнутой системы. Систему MiniMed 670G используют более 180000 человек, и связанные данные о почти 8 миллионах пациенто-дней показывают среднее время в диапазоне 71% для всех возрастных групп, что отражает основные данные испытаний, опубликованные в Journal of the American Медицинская ассоциация.Ожидается, что компания использует грант для разработки своего патентованного продукта-кандидата глюкагона, оптимизированного для алгоритмической доставки глюкагона как части бигормональной замкнутой системы для смягчения гипогликемических явлений. Он оснащен оптическим пирометром для контроля температуры предварительно нагретой пленки, проходящей через валики для тиснения в замкнутой системе. Быстрое время отклика эмиттеров углерода обеспечивает минимальные потери продукта, так как эмиттеры могут быть отключены практически мгновенно в случае остановки линии.Отопление может быть паровым, масляным или электрическим, и оно спроектировано как замкнутая система с точным и программируемым контролем температуры ». Модернизация контроллеров дроби позволила нам преобразовать старые машины в систему с полным замкнутым контуром за небольшую часть стоимости — сказал Марк Потрац, старший инженер-технолог Mercury.