Экономия при отоплении — мифы и реальность

Автор: Дмитрий Белкин

Мне пришло письмо с вопросом. Как вопрос звучит полностью, вы можете посмотреть, пройдя по ссылке. Здесь я приведу сокращенный его вариант.

Система отопления классическая, открытого типа, двухтрубная с чугунными батареями и газовым котлом «Данко». Мастера поставили циркуляционный насос «Грундфос», для того, чтоб лучше грелись батареи. Я соглашусь, что при запуске отопления насос незаменим — действительно в разы ускоряет прогревание. Но вот далее я не заметил экономии газа по сравнению с системой с естественной циркуляцией воды.

Как вы, наверное, понимаете, циркуляционный насос — не волшебный агрегат, после установки которого в доме становится тепло даже при выключенном котле. Циркуляционный насос — всего лишь крохотная часть в огромной системе частного дома. И, притом, это крохотная часть. Есть куда более важные и большие части от которых зависит экономия газа и комфорт.

Наглядный пример с экономией бензина в автомобиле

Вот возьму распространенный пример. Уверен, он многим будет понятнее. Возьмем автомобиль. У него огромное количество систем. Есть огромная система — двигатель. В двигателе есть большая система питания, то есть та, что бензин подает в камеры сгорания. Были у нас всю жизнь автомобили, в которых для этой цели использовался карбюратор. Это была довольно технологичная штука, отлаженная годами, и которая в общем-то неплохо работала и всем устраивала.

Но ни с того ни с сего, по какой-то мне непонятной причине, карбюраторы перестали ставить на автомобили и стали ставить инжекторы. И что, скажите пожалуйста, при этом увеличилась экономия бензина? Стал автомобиль меньше кушать топлива на 100 км? А вот тут вопрос остается открытым. Лично я никакой экономии не заметил. Заметил только, что система в целом стала сложнее и теперь мне компьютер выдает пропуски зажигания и я не знаю, что с этим делать и откуда они взялись. А главное, не знаю как это починить и что поменять. Аналогия с вашим вопросом, мне кажется, очень близкая.

Но давайте разберемся с холодной, так сказать, головой. От чего зависит расход бензина в автомобиле? От технологичности системы впрыска? Да! Но в очень малой степени. Есть другие вещи, от которых экономия зависит значительно сильнее. Например, качество самого бензина, система газораспределения, Состояние трансмиссии, кстати, опять же состояние дороги, ее уклон, направление ветра, стиль езды и еще очень, очень много других факторов.

Как добиться экономии бензина? Полагаю, надо начинать с чего-нибудь очень существенного. Например, с коррекции стиля езды. Потом заменить кузов на более обтекаемый. Потом переходить к мерам по снижению трения в трансмиссии, потом к увеличению КПД двигателя с одновременным снижением объема цилиндров, потом к уменьшению общей массы.

Инжектор же делает смесь бензина с воздухом. Причем и в случае с карбюратором, и в случае с инжектором, эта смесь абсолютно одинакова. Кажется на 1 килограмм бензина 14 килограммов воздуха. И тот и другой аппарат делает эту смесь и вполне с задачей справляется. Ну конечно непосредственный впрыск более эффективен, но на такую крошечную долю, что о ней и говорить не стоит.

А о чем стоит говорить? Говорить в этом случае стоит о большей экологичности автомобиля и потребительском удобстве, которые дает использование инжектора по сравнению с карбюратором.

Основные факторы экономии газа при отоплении частного дома

Вернемся теперь к системе отопления. Самый главный фактор, от которого зависит экономия газа — это теплопотери дома. Если, скажем, дом у вас распыляет тепла через стены и потолок значительно больше, чем это положено, то нам же надо это тепло точно в том же объеме восполнить! Для этого нужно сжечь газ, то есть превратить его в тепло. Если теплопотери нашего дома исчисляются, например, 20 киловаттами в час (условно), а все меры по увеличению эффективности отопления дают выигрыш 1 киловатт в час, вы думаете мы это заметим? Я лично думаю, что нет.

Так что же делать? Как увидеть экономию?

Полагаю, нужно стрелять не по воробьям, а по индюкам или страусам. Например, уничтожать действительно крупные потери тепла, то есть действовать по той же схеме, что я описал для увеличения экономии бензина в автомобиле.

Кинули лишний слой ваты на потолок — и уже заметили улучшение. Поменяли окна — ого — сразу на сколько лучше стало! И так далее. А вот когда все крупные утечки тепла мы устранили и уже ну просто голову сломаешь, где бы еще теплу утечку перекрыть, вот тогда и стоит подумать, а насколько у вас эффективная система отопления, на сколько высок КПД котла, на сколько хороши радиаторы и помогает ли в экономии циркуляционный насос.

А без этого циркуляционный насос дает только дополнительное удобство и косвенную экономию. Попробую перечислить все основные факторы удобства и экономии, которые дает циркуляционный насос.

Так зачем же нужен циркуляционный насос?

Использование труб уменьшенного диаметра

Циркуляционный насос позволяет нам использовать в нашем отоплении трубы малого диаметра и при этом значительно сэкономить — металл нынче дорог, да и цены на полипропиленовые трубы тоже здорово зависят от проходного диаметра. Опять же под трубы малого диаметра нужно и дыры сверлить малого диаметра, что дешевле. Прокладывать такие трубы тоже легче, а значит дешевле. И так далее.

Использование радиаторов меньшей мощности

Циркуляционный насос позволяет использовать радиаторы меньшей мощности. Каким образом? Объясняю. Общеизвестно, что в системе отопления с естественной циркуляцией, эта самая циркуляция довольно неспешная. Она такая неспешная, что пока вода двигается по радиатору, она успевает остыть и низ радиатора в таких системах обычно имеет более низкую температуру, чем его верх.

Предположим, что мы купили радиатор мощностью 2 киловатта. Эти самые 2 киловатта радиатор отдаст только в одном случае — когда весь радиатор, то есть и верх, и низ будет иметь строго одинаковую температуру, скажем, 60 градусов Цельсия. Если очень упрощенно предположить, что верхняя половина радиатора имеет температуру 60 градусов. а нижняя имеет температуру комнаты. Сколько ватт такой радиатор отдаст? Похоже, только 1 киловатт. При этом в нашем доме будет холодно, поскольку нам нужно 2 киловатта распылять, а мы распыляем только один. При таких условиях нам нужно покупать радиатор не на 2 киловатта, а на 4. Тогда, при условии, что будет греться только его половина, мы получим нормальную температуру в комнате.

Что происходит в действительности? В действительности все еще хуже. При действительно слабой циркуляции у нас температура плавно снижается к низу. Таким образом, расчет действительной мощности, отдаваемой радиатором, очень усложняется и перетекает в сферу математического анализа. Это, по большому счету задачка для хорошего физ-мат института первого или второго курса.

Всем понятно, что в таких условиях мы не можем покупать радиаторы из расчета 1 киловатт на 10 квадратных метров наших комнат и вынуждены значительно повышать мощность радиаторов? И наконец не требует доказательства тот факт. что радиатор на 2 киловатта примерно в 2 раза дешевле радиатора на 4 киловатта?

Управление температурой в доме

Циркуляционный насос позволяет путем переключения скоростей, а это можно сделать и автоматически и дистанционно, регулировать температуру в доме.

Это свойство напрямую следует из предыдущего описания процесса нагрева радиаторов. Уменьшая скорость циркуляции воды, мы уменьшаем температуру низа радиаторов. Это равноценно выключению их части. Радиаторы, таким образом, нагреваются меньше и меньше греют комнату. Температура в помещении плавно снижается. Мы можем добиться экономии газа таким образом. Для этого достаточно поставить на насос таймер и ночью переключать его на первую скорость, а утром на третью. Таким образом можно действительно сэкономить газ.

Заключение

Вот как циркуляционный насос позволяет сэкономить на отоплении и увеличить комфорт проживания в частном доме. В вопросе названо в числе преимуществ ускорение прогрева. Лично я считаю это преимущество следствием более важных преимуществ. Конечно, не для этого циркуляционные насосы выдумывали. Какая нам разница в скорости прогрева, если нормальное отопление осенью включается и весной выключается? А совсем нормальное — вообще не выключается никогда. За температуру в доме отвечает автоматика.

Надеюсь, многие узнали из этого материала что-то новое и открыли для себя новые горизонты.
Ваш автор Дмитрий Белкин.

Циркуляционный насос — как работает и сколько экономит

Циркуляционные насосы устанавливаются в помещениях различной специфики. Оборудование используется в системах отопления для создания комфортной температуры в комнатах и строении в целом.

Как работает циркуляционный насос

Устройство устанавливается непосредственно на трубопровод, по которому перемещается теплоноситель. Насос имеет корпус, выполненный из надежных, не подверженных коррозии материалов. Внутри размещается ротор и вал из керамики, который оснащен лопастями.

Ротор приводит в движение двигатель. Лопасти при вращении продвигают воду по системе.

Конструкция предполагает забор воды с одной стороны и ее нагнетание с другой. Центробежный насос преодолевает сопротивление, которое невольно возникает на определенных участках системы.

Механизм работы насоса достаточно прост. При этом оборудование отличается высокой эффективностью. При его использовании помещение прогревается всего за несколько минут.

Циркуляционные насосы выпускаются двух видов:

• Мокрые. В оборудовании вал, крыльчатка и ротор находятся в постоянном контакте с жидкостью, циркулирующей внутри системы. Благодаря этому происходит охлаждение электродвигателя и смазывание поверхности.
• Сухие. В таких насосах ротор не соприкасается с жидкостью. Устройства бывают нескольких типов: вертикальные, консольные и блочные. Оборудование отличается высокой эффективностью. КПД наноса 80%. При этом подобные модели более шумные, нежели мокрые.

Выбор насоса зависит от области применения. Для жилых помещений рекомендуется использовать мокрый насос. Для промышленных – сухого типа.

Сколько экономит циркуляционный насос

По заверению специалистов, современные циркуляционные насосы экономят энергоносители. Так, установка позволяет сэкономить:

• Электроэнергию. Качественные модели потребляют гораздо меньше электроэнергии, нежели устаревшее оборудование. При этом важно, чтобы устройство было правильно установлено.
• Газ. Установка циркуляционного насоса в систему, где для обогрева применяется газовый котел, позволяет сэкономить на потреблении газа. Это обусловлено сокращением разницы в температуре, а также повышением коэффициента теплопередачи. Тепло от стенки котла к воде и от воды к стенке радиатора отдается гораздо быстрее.
• Оборудование. При использовании циркуляционного насоса повышается КПД самого котла. Это позволяет продлить срок службы оборудования и повысить его эффективность. То есть при меньших затратах обеспечивается необходимая температура теплоносителя и, как следствие, комфорт в помещении. Благодаря этому не приходится тратить средства на покупку нового котла.

В системах, где установлен циркуляционный насос, для нагрева помещения требуется меньшее количество теплоносителя. Благодаря этому можно использовать трубы меньшего диаметра, нежели обычно. Это также приводит к экономии.

Циркуляционные насосы – это экономичные и при этом эффективные устройства.

Интернет-магазин инженерного оборудования. Котлы, горелки Lamborghini, насосы Wilo, автоматика Siemens.

Что лучше — насос или естественная циркуляция в системе отопления частного дома

Вы здесь

Движение теплоносителя (воды или антифриза) в системе отопления является основой ее работоспособности. Кроме этого прослеживается определенная тенденция зависимости качества обогрева помещений от скорости движения:

— сравнительно небольшая скорость не дает возможности равномерного прогревания всех установленных батарей (удаленные участки будут прогреваться меньше, так как основное тепло будет уходить на первых по ходу движения теплообменниках);

— слишком быстрый поток резко снижает эффект теплопередачи материала радиаторов, отчего нагрев оказывается некачественным и экономически необоснованным (вода будет проходить слишком быстро и не успевать остывать, в итоге расход топлива будет нецелесообразно увеличен на подогрев и без того горячей воды).

Принципиальные методы движения теплоносителя

Существует всего два метода движения теплоносителя – естественная и принудительная циркуляция. Использование насоса увеличивает общую стоимость системы на 2-3 миллиона рублей или 200-300 рублей после деноминации (стоимость самого насоса и работа по врезке). Если сравнивать эффективность, то здесь лучше всего скажут цифры (за основу берем типовую двухтрубную схему с объемом 100 литров и 5-ю радиаторами по 8 секций).

Считаем условное энергопотребление:

— каждая секция соответствует 0,2 кВт мощности, то есть суммарно мы имеем 0,2*40=8 кВт, добавим 25% на технологический запас и получим — 10 кВт;

— при расчете естественной циркуляции необходима «игра» с диаметрами труб (минимум 3 размера на уменьшение от котла к последней батарее и на увеличение от первой батарей к котлу) и соблюдение уклонов 1-5 мм на метр длины (стандартно принимают 2-3 мм).

Совет:

Выбирая трубы для системы отопления, не пытайтесь угадать и взять дешевле. Лучше всего присмотритесь к полимерным изделиям, так как они гораздо лучше сохраняют тепло, перенося его непосредственно на батареи. При этом они существенно дешевле, надежнее, долговечнее и легче в монтаже. Главная их особенность – абсолютная гладкость внутренних поверхностей, что практически исключает трение (уменьшает удельное сопротивление системы), практически полностью исключает образование засоров вместе с потерей скорости движения.

Расходуемая мощность распределяется неравномерно, а в обратной геометрической прогрессии (в процентах) — 50, 25, 12,5, 6,75 и 3,375 (оставшиеся 2,42 попадают под технологические потери). Сложность в том, что температура теплоносителя падает с такой же силой, но в прямом порядке. То есть — на обратном трубопроводе мы имеем при начальном нагреве чуть более 2-х процентов (температурный коридор берется от температуры нагрева и до Н.У. (нормальные условия) – всего-то 20 градусов.

Примечание:

Здесь нет формулы как таковой. При различных расстояниях между батареями и при установке разного количества секций радиаторов цифры будут меняться. Физический смысл зависимости заключается в формировании скорости потока теплоносителя (каждая батарея отбирает определенный объем, поэтому скорость падает). Естественно, что с этим можно бороться, вкладываясь в покупку дорогостоящих кранов, но общий смысл не изменится – не получится выровнять скорость и объем воды на протяжении всей системы. Сравнительно постоянно нагнетаемое давление не дает температуре падать быстро, так как полный круг прохождения системы происходит быстрее, чем при естественном движении.

Принудительная циркуляция дает скорость и более равномерный нагрев с потерей тепла по арифметической прогрессии (в процентах) — 20, 18, 16, 14, 12 (оставшиеся 20% возвращаются в котел на догрев).

При равной температуре нагрева расход топлива для принудительной системы снижается почти на 18%.

Работа котельного агрегата

При любом виде топлива снижение расхода приводит к более длинному циклу работы оборудования. Так называемая технологическая пауза при естественном движении короче, поэтому меньше суммарный коэффициент температурного расширения материала теплообменника:

— при естественной циркуляции он составляет от 0 до 25%;

При этом быстрее сгорает запальник, есть вариант задувания (при сильном порывистом ветре) или выхода из строя датчика тяги. Проблемы с автоматикой можно не рассматривать, так как экономия топлива практически на нее не влияет.

Основные риски и зависимости

Естественное движение теплоносителя автономно, но в основе своей имеет структуру перепада давления за счет введения в конструкцию расширительного бака (1/10 часть от общего объема системы). Формально можно говорить, что 100-литровая система на самом деле работает со 110-ю литрами, соответственно можно пересчитать все заявленные показатели на 10%.

В то же время насос потребляет электричество для питания электродвигателя в пределах 22-50 кВт/часов в месяц. Являясь зависимой от электроснабжения, такая система не может гарантировать бесперебойную работу, особенно в местах с возможными зимними перебоями (в том числе и кратковременными из-за погодных аномалий, как зимой 2015/2016 года). При выборе энергозависимой схемы работы теплоснабжения обязательно нужно резервировать имеющийся источник питания (электрическую сеть) дополнительными аккумуляторными батареями – ИБП. Их стоимость достаточно велика, но безопасность оправдывает эти траты.

Золотая середина

Наиболее приемлемым вариантом является разработанный компромисс – система изготавливается по канонам традиционного движения теплоносителя, но в самой нижней точке магистрали в нее делается обводная врезка с насосом (магистраль при этом комплектуется шаровым краном «внутри» врезки на магистрали).

Таким образом скорость разогрева батарей и его равномерность значительно увеличиваются. После достижения рабочего ритма насос отключают, открывая кран на прямоток. Замедление движения теплоносителя можно обозначить как 1 градус в минуту, но при условии уже нагретого трубопровода, батарей и самого котла этот показатель сокращается до 0,4 градуса (для систем на стальных или биметаллических радиаторах) и 0,26 градуса (для чугунных батарей).