Расчет теплопотерь и подбор ветряка для отопления

Как можно обеспечить бесперебойное отопление жилища и при этом сэкономить деньги? В этом помогут силы природы. Все нюансы по подбору оборудования, а также необходимые расчеты прилагаются.

Наверняка многие задавались вопросом — как можно добыть дешевую электроэнергию. Ведь в жизни человека она играет очень важную роль. В последнее время все большую популярность начали приобретать альтернативные способы получения электроэнергии. Для этого стали использовать естественные силы природы, одной из которых является ветер.

Ветрогенератор — это установка, которая генерирует электроэнергию за счет движения воздушных масс. Получаемая энергия является полностью бесплатной, денежные затраты требуются только на покупку и ремонт оборудования в следствии износа. Почему же «бесплатная» энергия не используется в каждом доме? Есть несколько причин:

1. Ветрогенератор — это дорогостоящее оборудование;
2. Полная зависимость от погодных условий. Для выработки электроэнергии нужен постоянный ветер;
3. Для обеспечения бесперебойного электроснабжения необходимо установить дорогостоящие аккумуляторы;
4. Высокая стоимость оборудования и ремонтных работ повышают себестоимость получаемой электроэнергии.

Несмотря на наличие весомых отрицательных факторов, рентабельное использование ветрогенератора возможно. Чтобы снизить себестоимость электроэнергии, которую вырабатывает ветряк, нужно снизить стоимость оборудования. Эта возможность предоставляется, если ветрогенератор использовать для отопления частного дома. Несколько причин рентабельности:

1. Электронагреватели не требуют электричества высокого качества, что позволяет установить более дешевое оборудование;
2. Для хранения энергии можно использовать вместо дорогостоящих аккумуляторов обыкновенный резервуар с теплоносителем (бойлер);
3. Отопление — это один из самых крупных потребителей энергии;
4. Широкий диапазон температурного режима (18-24°С) позволяет системе отопления работать без потребления электроэнергии (в безветренную погоду) некоторое время.

к содержанию ↑

В каких случаях устанавливаются ветряки

Если существует проблема подвода традиционного отопления или центральное водоснабжение производит подачу отопления с частыми и длительными перебоями, не обеспечивается достаточный нагрев теплоносителя, то при наличии подходящих условий, ветряк может стать хорошим решением проблемы.

Где можно применять ветрогенератор для отопления

В областях, где существует достаточная активность ветра традиционное отопление можно полностью заменить на альтернативное, используя ветряки. Если сила ветра или ветряная активность не так высоки, чтобы полностью отапливать помещение, то возможно применение отопления с помощью ветрогенератора лишь частично, что обеспечит экономию средств.

Актуальность установки ветряка

Отопление с использованием ветра очень актуально потому, что холодный воздух имеет большую плотность, нежели теплый. Этот фактор имеет положительное влияние на ветрогенератор — его производительность растет, что обеспечивает бесперебойную работу отопления. А также в зимний период интенсивность ветров увеличивается по сравнению с летним.

Хватит ли ветра для отопления

Может оказаться так, что установка ветрогенератора в вашей местности будет невыгодным решением. Поэтому перед приобретением оборудования необходимо осведомиться о средней годовой скорости ветра и сезонных особенностях его активности. Эта информация поможет определить параметры, которым должен соответствовать ветрогенератор для отопления, чтобы с наибольшей эффективностью работать в погодных условиях именно вашего дома. Ведь расположение каждого индивидуального дома имеет свои погодные особенности. Поэтому ветряки подбираются тоже индивидуально.

Первый способ сбора информации о ветрах

Для получения уже готовых замеров можно обратиться в ближайшую метеослужбу. Но информация будет лишь приблизительной, так как все значения будут округлены и увидеть сезонную картину особенностей поведения ветра будет невозможно. Плюсами этого способа получения информации является быстрота и дешевизна.

Второй способ сбора информации о ветрах

Для получения необходимых параметров нужно провести собственные наблюдения. Замеры производятся с помощью портативной метеостанции, которую необходимо установить там, где будет смонтирован ветрогенератор. Исследования желательно проводить в течение одного календарного года, что является явным неудобством, а также придется приобрести или взять в аренду необходимое оборудование, что влечет за собой увеличение расходов. Зато проведенные измерения отразят полную картину поведения ветра в месте, где будут установлены ветряки, что позволит подобрать подходящее оборудование с учетом всех погодных особенностей.

Основные показатели ветряка

Подбор ветроустановки

Общие рекомендации

Выбор ветрогенератора нужно производить в соответствии с погодными условиями местности дислокации оборудования, а также с учетом необходимого количества энергии для отопления дома. Чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию, ветряки необходимо снабжать специальным оборудованием по защите от штормового ветра, а также от обледенения лопастей.

По мощности

Ветрогенератор должен быть достаточной производительности для того, чтобы обеспечить нагрев теплоносителя до нужной температуры. Нагрев и хранение теплоносителя будет осуществляться в аккумуляторном баке с теплоизоляционным покрытием.

Расчет теплопотерь дома:
Q = Vq0(t1 — t2)n.
Q — теплопотери.
V — объем отапливаемого здания.
q0 — теплоёмкость здания, принимается 0,81 для одноэтажных зданий.
t1 — минимальная температура воздуха в отапливаемом помещении, обычно равна 18.
t2 — минимальная температура воздуха (для каждого района индивидуальна).
n — поправочный коэффициент климатических условий. Если t2 больше или равно -10°С, то n=1.2; t2 больше или равно -20°С, то n= 1,1; t2 больше или равно -30°С то n=1,0; t2 больше или равно -40°С то n= 0,9.

Пример расчета

Например: нужно отопить одноэтажный дом в 60 кв. метров. При максимально низкой уличной температуре -30°С.

Если высота комнат = 2.5 м, то объем всего дома вычисляется так: 60*2,5=150, а теплопотери в единицу времени составят: Q=150*0.81*(18-(-30))*1=5832 Вт. Это цифра указывает на теплопотери в наиболее холодное время, следовательно, нужно установить ветрогенератор, который сможет компенсировать все теплопотери. Лучше всего иметь запас по максимальной мощности генератора.

Для нагрева воды можно использовать тэны. Их суммарная мощность не должна превышать максимальную мощность ветрогенератора.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Самой выгодной схемой системы отопления, в которой применяются ветряки, является схема с естественной циркуляцией, так как она не требует дополнительных затрат на установку насоса, который тоже будет потребителем энергии.

Принцип работы естественной циркуляции основан на физических свойствах жидкостей и газов. При нагревании их молекулы всегда стремятся вверх.

Система отопления с естественной циркуляцией состоит из:

1. бойлер, в котором происходит нагрев теплоносителя;
2. прямая линия, по которой подается горячий теплоноситель из бойлера;
3. радиаторы отопления;
4. обратная линия, по которой остывший теплоноситель возвращается в бойлер.

Для осуществления естественной циркуляции нужно установить бойлер так, чтобы вся вода из системы отопления могла самотеком слиться в него, то есть бойлер должен быть самой низкой точкой всей системы отопления.

Прямая линия должна соединять радиаторы отопления с верхней частью бойлера. А обратная линия соединяет радиаторы отопления с нижней частью бойлера. Таким образом, нагретая вода, по законам физики будет подыматься вверх. По прямой линии попадет в первый радиатор отопления, из него в другой, а из последнего радиатора, под действием силы тяжести, сольется обратно в бойлер.

Для обеспечения более интенсивной циркуляции нужно, чтобы все прямые участки труб имели небольшой наклон в сторону движения теплоносителя. А также увеличить высоту между радиаторами отопления и бойлером.

В завершение можно сказать, что отопление дома с помощью ветрогенератора возможно, но имеет ряд своих преимуществ и недостатков.

Преимущества:

• Независимость от центрального отопления;
• Экономия электроэнергии;
• Возможность регулирования температурного режима.

Недостатки:

• Полная зависимость от погоды;
• Высокая стоимость ветряков;
• Необходимость проведения ремонтов и обслуживания оборудования.