Автоматизированный узел управления системой отопления с наружным датчиком температуры

Доля расходов на отопление является преобладающей в коммунальных платежах на всей территории нашей страны. При этом в северных районах, а также там, где в качестве топлива используется привозной мазут, тепловая энергия стоит особенно дорого. По этой причине вопрос экономного потребления и разумного расходования тепловой энергии является на сегодняшний день одним из самых актуальных.
Как известно, экономия начинается с учета. Сегодня практически повсеместно установлены счетчики тепловой энергии, поступающей в многоквартирный дом. Статистические данные свидетельствуют, что эта простая мера позволила сократить расходы на отопление на 20, а порой и на 30%. Но этого недостаточно, нужно двигаться дальше и вектор этого движения должен быть направлен в сторону поквартирного учета тепла и снижения потребления энергии в зависимости от уменьшения потребностей в ней.
Для этого потребуется провести реконструкцию элеваторного ввода и установить узел управления системой обеспечения тепла с автоматическим регулированием его работы в зависимости от температуры наружного воздуха. Также необходима установка насосов с частотным регулированием их работы. Наиболее эффективной система будет при установке на каждый радиатор отопления датчика регулировки температуры и счетчика учета потребления тепловой энергии.
Разумеется, для этого потребуются денежные средства, которые, по предварительным расчетам, должны окупиться в течение двух лет эксплуатации системы. Можно воспользоваться средствами из федеральной программы повышения эффективности использования энергетических ресурсов, взять кредит и погасить его за счет ежемесячных поступлений денег от жильцов, выделив отдельно графу расходов на реконструкцию системы отопления. Можно просто «скинуться» и тем самым прекратить выбрасывать собственные деньги в окружающую среду вместе с нерационально используемой тепловой энергией.
Главное, это понять, что существующая сегодня система отопления, особенно в период межсезонья, подобно костру, разведенному на балконе: греет, только не то, что нужно.

Идеальный вариант
Идеальным вариантом отопительной системы для потребителя является тепловая сеть, автоматически поддерживающая заданный температурный режим в каждой комнате. При этом для жильцов мотивацией ее установки и использования должны стать не только комфортные условия проживания (регулировать температуру можно просто, открыв балконную дверь или окно на улицу), но и снижение платы за отопление.
Для этого нужна поквартирная система учета потребления тепловой энергии. Сбытовые компании настаивают, что в нашей стране с ее традиционной вертикальной разводкой системы отопления, установить счетчик тепла на каждую квартиру невозможно, но при этом упускается из виду ( или просто нет желания это видеть и принимать во внимание), что счетчики тепла можно установить на каждый радиатор отопления, при этом не меняя двухтрубную или однотрубную вертикальную разводку тепла на горизонтальную.
При расчете за тепло достаточно суммировать показания всех счетчиков. С этим справится даже ученик начальной школы.
Индивидуальный учет тепловой энергии позволит осознанно экономить тепло, прекращаю его подачу в те помещения, где временно никто не живет или просто предпочитая находиться в прохладной комнате. Для этого можно перекрывать краны, установленные на каждом радиаторе.
Но есть и другой способ регулирования расхода тепла: использование радиаторного терморегулятора, состоящего из клапана и термостатической головки. Принцип действия системы прост: движением врезанного в трубу клапана, управляет термостатическая головка, реагирующая на изменение температуры в помещении: жарко, клапан перекрывает трубу, холодно, наоборот, открывает. При этом с помощью ручного регулирования можно настроить устройство по своему желанию: любите, чтобы было жарко, поставьте максимальную температуру на регуляторе, которую хотите получить в помещении.
Есть терморегуляторы, с помощью которых можно регулировать температуру в помещении в зависимости от времени суток: днем дома никого нет, отопление можно выключить, вечером включить.
Казалось бы все просто: счетчики можно установить в каждой квартире, количество тепловой энергии можно увеличивать или уменьшать, а плату за отопление можно экономить. Но при этом упускается из виду система регулирования распределения тепловой энергии по всему дому, то есть традиционный элеваторный ввод.

Принцип работы гидроэлеватора
В гидроэлеватор подается теплоноситель из магистрального трубопровода. Его давление регулируется с помощью обычной задвижки. При этом температура сетевой воды столь высока, что подавать ее напрямую потребителям нельзя, поэтому сетевую воду в гидроэлеваторе смешивают с уже остывшей обраткой.
Если теплоноситель совершит цикл движения по отопительной системе и при этом не расходует запас тепловой энергии, что произойдет непременно при выключенных отопительных приборах, в элеватор поступит горячая вода из сети и горячая вода из обратного трубопровода.
Гидроэлеватор не имеет обратной связи с магистральным трубопроводом и не может уменьшать давление сетевой воды. В результате потребителям, у которых отопительные приборы не перекрыты и работают на полную мощь, будет направлена слишком горячая вода, что приведет к порче оборудования.
При этом прибор учета тепловой энергии уменьшение потребления тепла не зафиксирует, а сбытовая компания отметит перегрев и выставит штрафные санкции. Выходит, что все усилия по сокращению расходов на отопление предпринимались зря.

Что делать
Нужен тепловой пункт с автоматической системой регулирования подачи сетевой воды

В нем используется теплообменник, в котором смешивается сетевая вода и вода из магистрального трубопровода. В отопительную систему подается именно эта «смесь». Ее температура измеряется и при превышении допустимого значения перекрывается подача магистральной воды, что ведет к уменьшению расхода тепловой энергии.
В итоге потреблением тепловой энергии можно управлять.

Геотермальное отопление своими руками – рекомендации по выбору типа наружного контура и инструкция по изготовлению

Значительные первоначальные затраты пока не дают геотермальному отоплению превратиться у нас в «товар широкого потребления».

Но идея получать тепло бесплатно оказалась настолько заманчивой, что многие наши соотечественники стараются осваивать ее всеми силами, минимизируя расходы где только возможно.

Наиболее эффективный способ снизить стоимость системы – изготовить все ее компоненты самостоятельно.

Далее мы посмотрим, как можно организовать геотермальное отопление своими руками, и с какой суммой придется при этом расстаться.

Как работает геотермальное отопление?

Это просто новый способ применения старого доброго теплового насоса, который имеется в каждом холодильнике.

Родным братом системы геотермального отопления можно считать кондиционер, работающий в режиме «зима». Ведь это устройство греет воздух вовсе не с помощью ТЭНов, как думают некоторые.

Кондиционер, так сказать, перекачивает тепло, добываемое им из промозглого осеннего воздуха снаружи помещения. Ту же задачу выполняет тепловой насос в геотермальной установке, только в качестве источника тепла используется грунт или вода с температурой +5 – +7 градусов.

Как же получается, что ледяная на ощупь среда выступает в роли источника тепла? Это становится возможным благодаря замечательной способности газов нагреваться при сжатии и остывать при расширении.

Если порции газа дать нагреться от одной среды, а затем перенести в другую и там сжать, он станет еще более горячим и будет отдавать тепловую энергию этой второй среде, даже если она имеет более высокую температуру, чем первая. Теперь снова вернем газ к первоначальному давлению, одновременно перенеся его в первую среду.

Геотермальное отопления – принцип работы

Его температура упадет ниже первоначальной, ведь часть внутренней энергии была отдана в виде тепла на этапе сжатия. Следовательно, газ снова начнет нагреваться от первой среды.

Повторяя операцию снова и снова, мы будем «перекачивать» тепло из одной среды в другую в противоположном естественному теплообмену направлении. Этот процесс называется «циклом Карно» и именно на нем основан принцип работы теплового насоса в системе геотермального отопления.

Классификация по конструкционному типу

Если в случае с кондиционером газ-хладагент сам проходит через среду-источник, то в системе геотермального отопления он получает тепло от посредника – воды или антифриза.

Последний циркулирует по так называемому наружному контуру, представляющему собой длинную трубу.

Именно эта труба и помещается в среду источник.

По виду наружного контура различают три исполнения систем геотермального отопления:

1. С горизонтальным контуром: труба укладывается «змейкой» (в грунте) или в виде спирали (на дне водоема) ниже глубины промерзания, то есть примерно в паре метров от поверхности земли. Такой контур занимает большую площадь, но зато его может соорудить сам владелец.
2. С вертикальным контуром: трубы опускаются в глубокие скважины. Более удобный вариант, так как не требует значительного пространства, но для строительства скважины придется нанимать специалистов с особым оборудованием.
3. Комбинированный вариант: еще один тип контура, который можно построить самостоятельно, при этом он занимает меньше места, чем горизонтальный. Используется полимерная труба, которая укладывается в грунт в виде цилиндрической пружины. Получается нечто среднее между вертикальным и горизонтальным контурами с уклоном в сторону последнего.

Не всегда есть возможность проложить трубы ниже глубины промерзания почвы. Утеплитель для труб в земле поможет защитить отопительную систему от мороза.

Об альтернативных источниках энергии расскажем в этой теме. Энергия ветра и солнца, а также тепло земли в качестве источников тепла.

Что такое биогаз и как получить такое альтернативное топливо своими руками, читайте здесь: https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/alternativnoe-otoplenie/biogaz-svoimi-rukami.html. Виды сырья, конструкция биогазовой установки и много другой полезной информации, читайте внимательно.

Особенности отопительной системы

В отличие от газового котла, тепловому насосу не требуется нагревать теплоноситель системы отопления до высокой температуры, так как образование конденсата при холодной «обратке» ему не грозит. К тому же работа в низкотемпературном режиме потребует меньших энергозатрат.

Чтобы компенсировать низкую температуру теплоносителя, поверхность радиаторов пришлось бы сильно увеличивать, поэтому вместо них лучше использовать систему «теплый пол». Этот вид отопления является и наиболее рациональным, так как нагреваемый воздух в первую очередь поступает, так сказать, в зону обитания, а не под потолок.

Еще один аргумент в пользу «теплого пола» – минимальные теплопотери. Ведь их величина зависит, в первую очередь, от перепада температур, а он при низкотемпературном режиме является наименьшим. Второй фактор – площадь контакта нагретого воздуха с наружными стенами. Поднимающийся от «теплого пола» воздух наружных стен не касается (при использовании обычных радиаторов он буквально омывает остекление окна и прилегающие участки наружной стены).

Основной недостаток «теплого пола» – энергозависимость – в данном случае неактуален, так как тепловой насос тоже не сможет работать без электричества.

Достоинства и недостатки системы

Внедряя геотермальное отопление, мы выигрываем в следующем:

1. Получаем дармовое тепло: 1 кВт затраченной электроэнергии приносит в среднем 3, а иногда и 5 кВт тепла.
2. Обходимся без строительства дымохода и утомительных работ по его обслуживанию.
3. Не загрязняем атмосферу и экономим невозобновляемые ресурсы.

Теперь о недостатках:

1. Система без электропитания неработоспособна.
2. Наружный контур имеет очень большие размеры.

Безопасная геотермальная система

Производительность системы по теплу ограничена. Во-первых, наружный контур не может иметь сколь угодно большую длину, так как с увеличением продолжительности значительно возрастает его гидравлическое сопротивление. Во-вторых, при интенсивной выкачке тепла грунт будет перемерзать, что при вертикальном расположении наружного контура (в скважинах) может привести к негативным последствиям для местной экологии.

Геотермальная система отопления своими руками – пошаговая инструкция

Рассмотрим сооружение геотермального отопления дома своими руками с горизонтальным наружным контуром (укладка в грунте). Работы разобьем на два этапа.

Изготовление теплового насоса

На стене следует закрепить компрессор от кондиционера или холодильника.

При наличии слабой проводки используйте два компрессора с меньшей мощностью – это позволит уменьшить пусковой ток (компрессоры будут включаться последовательно).

Конденсатор, в котором будет сжиматься хладагент, изготавливаем из сантехнической медной трубы наружным диаметром около 12 мм и толщиной стенки 1 – 1,2 мм. Она наматывается на цилиндрическую болванку, так чтобы получился змеевик.

Испаритель делается из того же материала.

Самодельный тепловой насос

В качестве теплообменников следует использовать две емкости: для системы отопления – нержавеющую (здесь устанавливается конденсатор), для наружного контура – пластиковую (в ней установим испаритель).

Конденсатор устанавливаем так, чтобы фреон в нем двигался сверху вниз. Благодаря этому при его конденсации не будут образовываться пузырьки. В испарителе газ должен двигаться в противоположном направлении.

Один конец конденсатора присоединяется к выходу компрессора, на другом – устанавливается редукционный клапан. К выходному отверстию этого клапана присоединяется испаритель, второй конец которого следует подключить ко входу компрессора.

Каждую емкость при помощи штуцеров следует врезать в соответствующий контур.

Строительство наружного контура

Контур представляет собой пластиковую трубу, уложенную в траншею ниже глубины промерзания грунта в виде «змейки». Расстояние между соседними участками должно составлять около 70 см.

Длина контура будет зависеть от влажности грунта. При сухом грунте с каждого метра трубы удается снять 10 Вт тепла, во влажных глинистых почвах этот показатель возрастает до 35 Вт. Таким образом, на каждый кВт тепловой мощности понадобится контур площадью от 25 до 50 кв. м.

Затраты

• на изделия и материалы для конденсатора: 163 доллара;
• для испарителя: 206 долларов;
• на б/у компрессор и фреон: около 50 долларов.

При наличии автоматики общая стоимость самодельного теплового насоса составит примерно 500 долларов.

Полипропиленовая труба марки PN10 диаметром 50 мм для наружного контура будет стоить по 193 руб. за погонный метр.

Знаете ли вы, что отопить дом совершенно бесплатно можно, используя тепло земли? Геотермальное отопление: принцип работы, достоинства и недостатки технологии.

Принцип действия теплового насоса для отопления дома разберем в этой статье.

Видео на тему