Sistemas de calefacción autónomos: explorando las fuentes de

El tema de este artículo es sistemas de calefacción autónomos. Intentaremos descubrir qué son y qué se puede utilizar como fuente de energía térmica para ellos. Además, debemos realizar un análisis comparativo de la rentabilidad y la facilidad de uso de ciertas soluciones.

Clasificación

Para empezar, por qué motivos se puede clasificar calefacción independiente.

Según la fuente de energía térmica.

Aquí hay una lista de posibles soluciones:

• Gas (gas principal y gas licuado - en soportes de gas y cilindros).
• El carbón
• Leña
• Pellets (residuos de madera granulada).
• Combustible diesel
• La electricidad

De acuerdo con el método de transferencia de calor de la caldera a las instalaciones periféricas.

Solo hay dos de ellos.

1. El calentamiento del agua es más popular debido a la alta capacidad de calor del agua.

Nota: junto con el agua, se pueden usar refrigerantes con una temperatura de cristalización más baja, lo que le permite no tener miedo de descongelar al detener el calentamiento y la circulación. En el volumen es una mezcla de agua con etileno y propilenglicol.

1. El calentamiento del aire a menudo se combina con ventilación.. El aire acondicionado se utiliza para calentar la habitación.

Eficiencia

Comparemos los costos que cada una de estas fuentes de calor promete al propietario.

Matiz: en algunas regiones del país los precios específicos pueden variar. Sin embargo, su proporción continuará.

Caso especial

El estudio de los costos operativos nos trajo un descubrimiento inesperado: en el siglo XXI, la leña sigue siendo la fuente más barata de calor en ausencia de gas principal. No solo eso: para los residentes de las áreas rurales, su costo puede reducirse totalmente a cero: recoger una madera muerta y podar árboles en el área significa cubrir la necesidad de combustible. Pero la fuente de calor más aparentemente progresiva, la electricidad, estaba en la parte inferior de la lista.

Sin embargo, esta alineación solo se aplicará a los dispositivos de calentamiento directo, que convierten los kilovatios de energía eléctrica en kilovatios de energía térmica. Para una bomba de calor, la imagen es fundamentalmente diferente: su dispositivo permite de 2 a 5 kilovatios-hora de calor por cada kilovatio-hora de electricidad consumida.

¿Por qué?

El secreto es simple: la energía se gasta no en generar calor, sino en moverla de una fuente de bajo potencial a una fuente de alto potencial. En pocas palabras, el dispositivo de la bomba de calor le permite enfriar aún más el ambiente ya frío y calentar la casa con el calor resultante.

¿Cómo se logra este efecto?

• El refrigerante volátil es comprimido por el compresor y entra en la fase líquida con una gran cantidad de calor.
• Este calor se le da al intercambiador de calor y se utiliza para calentar la habitación.
• Después del intercambiador de calor, el refrigerante que ha perdido calor pasa a través de la válvula de expansión y se convierte en un estado gaseoso, enfriándose bruscamente durante la expansión.
• Luego pasa al segundo intercambiador de calor. Dado que se enfría a una temperatura inferior a la del ambiente durante el paso del refrigerante, surge un flujo de calor constante: el refrigerante se calienta y, cuando se calienta, regresa al compresor durante un ciclo repetido.

Las bombas de calor con el COP más alto (coeficiente de rendimiento, parámetro que denota la relación de calor y energía eléctrica de la bomba en modo de calefacción) reducen el costo por kilovatio-hora de calor a 3.6 / 5 = 0.72 rublos, lo que prácticamente iguala su rentabilidad con gas Equipos y deja muy atrás soluciones competidoras.

Por cierto: para la mayoría de las bombas de calor, el COP promedio durante la temporada es más realista, igual a 3 - 3.5.

Usabilidad

En términos de economía, la lista de cualidades importantes para el consumidor no termina. Al menos un parámetro más no es menos importante: la usabilidad.

Y desde este punto de vista, se está construyendo una tabla de rangos completamente diferente.

1. Todos los equipos eléctricos (tanto los dispositivos de calentamiento directo como las bombas de calor) son completamente autónomos y no requieren cuidado ni mantenimiento. Por razones obvias, la eliminación de productos de combustión también es inútil.

1. Las calderas de gas y de calefacción solar también son capaces de funcionar de forma autónoma a largo plazo. Sin embargo, en términos de facilidad de uso, son algo inferiores a los aparatos eléctricos: todos requieren la eliminación de los productos de combustión; para un solárium, se agrega la necesidad de equiparlo para una capacidad de varios cubos y para tolerar el ruido del quemador, que es un poco inferior al rugido del avión durante el despegue.

El uso de gas embotellado requiere atención adicional: el globo deberá cambiarse de una vez al día a un par de veces a la semana.

1. La vida útil de la batería de una caldera de pellets puede alcanzar una semana debido al suministro automático de combustible desde el búnker. Sin embargo, como todos los dispositivos de combustible sólido, necesita una limpieza periódica del cenicero.

1. Finalmente, las calderas y estufas de leña y carbón requieren atención constante: deben ser encendidas varias veces al día.

Calentamiento de agua

Echemos un vistazo más de cerca a las fuentes de calor que pueden utilizar los sistemas de calefacción autónomos.

Calderas de gas y solares.

Su dispositivo es bastante comprensible: un quemador de gas calienta el intercambiador de calor y transfiere calor al refrigerante que circula a través de él.

¿Qué otra cosa es útil para un comprador potencial saber acerca de los equipos de gas?

• Los dispositivos no volátiles están equipados con encendido piezoeléctrico y se utilizan para encender el quemador principal cuando la temperatura del refrigerante cae, lo que se denomina piloto. Las calderas de encendido eléctrico no lo tienen y, debido a esto, proporcionan aproximadamente un 20% de ahorro de gas.

Tenga en cuenta que: el encendido eléctrico no encaja bien con la inestabilidad del suministro de electricidad en las zonas rurales. Sin embargo, en parte, el problema se resuelve instalando fuentes de alimentación ininterrumpibles que pueden soportar la caldera durante 4-6 horas.

• Un quemador atmosférico extrae el aire interior y extrae los productos de combustión al conducto de ventilación o chimenea. Un quemador cerrado significa sacar aire de la calle y descargar los productos de combustión a lo largo del mismo tubo coaxial (doble pared).

• Las calderas de condensación proporcionan un ahorro de gas del 9-11% en comparación con las clásicas. No solo eliminan el calor de los productos de combustión, sino que también los condensan en un intercambiador de calor adicional. Por cierto, la temperatura de retorno en 30 ° C, característica de los sistemas de calefacción de pisos, es óptima para ellos; en una caldera convencional, hace que se forme condensación en el intercambiador de calor que no está adaptado para esto y su falla temprana.
• Las calderas de gas suelen estar unificadas con energía solar. Hay muchos diseños que le permiten cambiar el tipo de combustible simplemente reemplazando el quemador.

Calderas de combustible sólido

El dispositivo clásico de este tipo consiste en una cámara de combustión con un intercambiador de calor de camisa, boquillas de entrada y salida, un cenicero con un soplador y un sistema de automatización sin complicaciones. Cuando el refrigerante se sobrecalienta, el termostato mecánico más simple cubre el soplador, limitando el acceso de aire y reduciendo la potencia térmica del dispositivo.

Este esquema es simple, excepcionalmente tolerante a fallas, pero tiene un par de fallas graves:

1. La carga de la cámara de combustión se requiere cada 2-4 horas.
2. La restricción del flujo de aire conduce a una caída catastrófica en la eficiencia debido al hecho de que los productos de combustión incompleta se evaporan a través de la chimenea. Con un acceso limitado al oxígeno, la leña y el carbón forman monóxido de carbono (por cierto, tóxicos) e hidrocarburos volátiles.

En un intento por resolver estos problemas, se crearon un par de diseños muy curiosos.

Generador de gas

La caldera del generador de gas (pirólisis) rompe el proceso de quemar combustible en dos etapas.

1. Arde con un flujo limitado de aire, quemando el estado de las cenizas y produciendo gas de pirólisis, los hidrocarburos muy volátiles.
2. Luego, el gas de pirólisis ingresa a la cámara de poscombustión ubicada debajo del horno principal, donde recibe una nueva porción de aire a través de los inyectores. A altas temperaturas, esto conduce a una ignición instantánea de la mezcla de gas y aire.

¿Cuál es el resultado?

• Control flexible de potencia sin pérdida de eficiencia.
• Quemado largo (hasta 12 horas) en una sola lengüeta de combustible.

Quema superior

Aún más curiosa es la modificación del generador de gas, el horno de combustión superior. El principio de su trabajo se reduce a la transferencia de madera en llamas o carbón desde la parte inferior a la superficie superior del marcador.

¿Cómo funciona?

1. Un conducto de aire móvil se introduce en la cámara de combustión cargada y se dispara desde arriba, terminando con un disco masivo de distribución de aire.
2. La entrada de aire se proporciona sobre toda la superficie de la capa de combustible. Se dosifica de forma manual o automática mediante válvula regulable.
3. La cámara sobre el disco del distribuidor de aire se utiliza para quemar productos de combustión incompleta. En este caso, el flujo de aire ascendente transporta completamente las cenizas, lo que puede prevenir la descomposición.

La duración máxima de la batería mostrada por la caldera de combustión superior de la empresa lituana Stropuva es de 31 horas.

Calderas electricas

Los aparatos de calefacción directa también se dividen en varias categorías. Uso de tenovye para calentar calentadores tubulares colocados en un tanque de flujo. El poder se regula en pasos. El diseño es suficientemente tolerante a fallas, es económico y no presenta fallas graves, excepto por la baja eficiencia típica de todos los dispositivos para el calentamiento directo.

Las calderas de electrodos utilizan corriente alterna que pasa directamente a través del agua. Su principal ventaja es la compacidad. Desventajas: la disolución gradual de los electrodos y la capacidad de trabajar solo en agua con una cierta composición de sal mineral.

Una caldera de inducción es un núcleo ferromagnético y un devanado colocado en un tubo dieléctrico que excita las corrientes de Foucault calentando el metal en él. La principal ventaja de una caldera de inducción es su resistencia fenomenal y su vida útil ilimitada: simplemente no hay piezas que se desgasten con el tiempo.

Importante: las afirmaciones de que algún tipo de caldera eléctrica es más económica que las soluciones de la competencia son la primera mentira. Cualquier dispositivo de calentamiento directo se convierte en calor al 100% de la electricidad gastada. Incluso si, debido a las características del diseño, la energía térmica no se transfiere completamente al refrigerante, sino que se dispersa parcialmente en el aire, aún calienta su casa.

Bombas de calor

Pueden usar varios tipos de fuentes de calor de bajo grado.

Geotermia

Los intercambiadores de calor se colocan por debajo del nivel de congelación y toman la energía térmica del suelo. El principal problema con estas bombas es la instalación costosa.

Hay dos opciones posibles.

1. Las sondas descienden a pozos verticales de 30 a 100 metros de profundidad.

1. El colector se coloca horizontalmente.

La segunda opción es atractiva porque la zanja debajo del colector horizontal se puede cavar con sus propias manos, lo que reduce significativamente los costos de instalación. Sin embargo, el área debajo de la alcantarilla debe ser aproximadamente tres veces la climatizada; sin embargo, no se puede utilizar para plantar, las plantas no tolerarán el régimen de temperatura del colector.

El agua

Se pueden implementar de dos maneras:

1. El colector se coloca en el fondo del depósito libre de hielo.

1. Dos pozos se utilizan para el intercambio de calor: caudal y drenaje. El calor que se ha desprendido se drena de nuevo en el acuífero.

Aérea

Pueden ser ideales para climas cálidos. El bajo costo de la solución, la instalación barata y fácil hacen que sean una fuente de calor muy atractiva en ausencia de gas principal.

Vale la pena considerar, sin embargo, un par de sutilezas.

• Incluso los mejores dispositivos de este tipo conservan su rendimiento a temperaturas de aire exterior de hasta -25 ° C.
• A medida que la temperatura desciende, el COP del instrumento baja. Si en +10 es igual a cinco, entonces a -25С disminuirá a dos.

Un punto importante que es relevante para todos los tipos de bombas de calor: cuanto más baja es la temperatura del refrigerante, más pequeño es el delta entre este y el medio ambiente, lo que significa que mayor es el COP del dispositivo. Es por eso que con bombas de calor de todos los tipos, se utilizan radiadores con un gran número de secciones, y la temperatura del refrigerante no sube por encima de + 45С.

Calentamiento de aire

Las calderas de gas, solares y de combustible sólido que se calientan por aire duplican por completo las características de sus contrapartes, diseñadas para calentar el agua. Por separado es necesario asignar solo un par de diseños.

Buleryan

Bajo este nombre, tomado de uno de los primeros fabricantes, se esconde el generador de gas de horno por convección. Su característica principal es que la cámara de combustión está rodeada por tubos de acero de fondo abierto y parte superior de gran diámetro, en los que surgen corrientes de convección estables durante el calentamiento. La curvilínea de las tuberías contribuye a la mezcla efectiva del aire en la habitación.

Nota: el aire caliente se puede diluir con un sistema de ductos. Se pueden usar ventiladores de conducto convencionales para forzarlo.

Aire acondicionado inversor

Cualquier aire acondicionado es un caso especial de una bomba de calor aire-aire. Es el inversor el que se diferencia en que usa conversión de CA a CC, lo que permite que la potencia del compresor se controle de manera flexible. Cuando el aire se calienta a la temperatura deseada, el compresor no se detiene, pero reduce la velocidad.

Un efecto secundario del hecho de que el compresor está constantemente en funcionamiento es la capacidad del inversor para realizar sus funciones a bajas temperaturas (hasta -25 ° C). En realidad, muchos modelos son posicionados por los fabricantes como bombas de calor domésticas.

El calentamiento de los inversores es sin duda la mejor solución en regiones donde las temperaturas invernales no caen por debajo de -10 - -20 grados. Para que las instrucciones para elegir un esquema de calefacción no sean infundadas, el autor compartirá su propia experiencia de usar un aire acondicionado inversor para calentar el piso del ático el invierno pasado.

Conclusión

Esperamos que nuestra revisión en miniatura ayude al lector a elegir la solución óptima para sus condiciones. Información adicional sobre lo que puede ser un sistema de calefacción autónomo, ofrecerá un video adjunto. ¡Éxitos!