Sistemas de calefacción modernos: agua, solar, calefacción

¿Qué modernos sistemas de calefacción de una casa particular se utilizan en nuestro país? ¿Qué los hace atractivos en el contexto de las soluciones tradicionales? ¿Los circuitos utilizados tienen serias desventajas? ¿Qué tan económicos son? Tratemos de responder estas preguntas.

Formas tradicionales y nuevas.

Separemos inmediatamente uno del otro. Los esquemas tradicionales de calentamiento de agua hasta hoy siguen siendo los más populares.

Hay varias razones para esto:

• Gas barato y leña.

Para aclarar: el tipo más barato de combustible ha sido y sigue siendo el principal gas. A pesar de la abundancia de declaraciones publicitarias, cualquier tecnología moderna en calefacción costará más que una caldera de gas en términos de costos operativos.

• Bajo costo de equipamiento.
• Una gran cantidad de información y habilidades prácticas de expertos especializados en el campo del calentamiento de agua convencional. Para poder ofrecer masivamente algo nuevo en el mercado nacional, es necesario contar con información completa sobre las ventajas y desventajas de la solución. Es con esto que a veces surgen problemas.

Un poco más adelante, descubriremos cómo pueden verse los sistemas de calefacción tradicionales de una casa privada con componentes modernos. Por el contrario, tenemos que familiarizarnos con las tecnologías verdaderamente nuevas, literalmente dando vuelta a las ideas sobre la calefacción.

Calentamiento de agua

Entonces, ¿cómo ha cambiado la calefacción moderna de una casa de campo en el marco del esquema habitual con portador de calor y dispositivos de calefacción por convección?

Fuentes de calor

Al principio - algunos comentarios generales. Aquí está el costo aproximado por kilovatio-hora de calor para diferentes formas de producirlo.

Sin embargo, junto con la eficiencia, vale la pena considerar la facilidad de operación de un tipo particular de equipo.

Y sobre esta base, nuestra tabla de clasificación se ve muy diferente:

1. El equipo eléctrico no requiere mantenimiento, funciona sin intervención humana durante un tiempo ilimitado y permite el uso de elementos como termostatos, modo de calefacción programable, control a través de GSM, etc.

1. Las calderas de gas con encendido eléctrico no tienen una funcionalidad inferior a las eléctricas, sino que requieren la eliminación de los productos de combustión y, cuando se operan desde un soporte de gas y cilindros, también su reabastecimiento de combustible periódico.
2. Los sistemas de calefacción solar tienen la misma funcionalidad, pero hacen más ruido y requieren un tanque de almacenamiento de combustible a granel.
3. Las calderas de pellets con sistemas de alimentación automática deben recibir servicio al menos una vez a la semana: la tolva debe cargarse y el cenicero debe limpiarse.
4. Finalmente, forasteros - calderas de combustibles sólidos (carbón y madera). Necesitan cargar combustible cada pocas horas; un intento de aumentar la frecuencia limitando la potencia térmica (soplador cerrado) conduce a una disminución catastrófica de la eficiencia debido a una combustión incompleta con una afluencia limitada de oxígeno.

Y ahora, una lista de los nuevos productos que han aparecido en esta área en las últimas décadas.

La inducción y el electrodo se agregaron a las calderas eléctricas en los elementos de calefacción:

• Inducción Se utiliza el calentamiento de un núcleo ferromagnético colocado en un tubo dieléctrico y diamagnético por las corrientes de Foucault excitadas por el inductor. El núcleo transmite la calefacción al agua corriente. La ventaja de la solución es un recurso prácticamente ilimitado: no hay elementos que se desgasten o degraden con el tiempo.
• Caldera de electrodo, por el contrario, requiere la sustitución periódica de los electrodos y el control de la composición de sal del agua. Sus ventajas son la compacidad y la seguridad absoluta al despresurizar el circuito: si el agua abandona la caja, la corriente simplemente dejará de fluir entre los electrodos.

Curiosamente: los vendedores a menudo colocan estos tipos de calderas como económicos. Esta es una mentira de primera clase: la eficiencia de cualquier dispositivo de calentamiento directo es del 100%, lo que se deriva directamente de la ley de conservación de la energía. Solo la proporción de calor disipado en el aire y transferida al refrigerante puede cambiar, pero todo el tiempo se utiliza para calentar la habitación en cualquier caso.

No menos curiosos son los llamados calderas de gas de condensación. Proporcionan una utilización más completa del calor de combustión del gas, condensando los productos de la combustión en un intercambiador de calor separado. La diferencia de eficiencia con las soluciones tradicionales alcanza el 10 - 11%.

La modernización de los gatos de combustible sólido predeciblemente tuvo como objetivo aumentar la duración de su vida útil de la batería.

• Generadores de gas o calderas de pirólisis. rompe la combustión del combustible en dos etapas separadas. Al principio arde con limitado acceso de aire; luego, los hidrocarburos volátiles y el monóxido de carbono se queman en una cámara adicional. Este esquema le permite colocar el combustible no más de dos veces al día y elimina la disminución de la eficiencia con una potencia limitada.

• Calderas de combustión superior también usar pirólisis; pero al mismo tiempo, el proceso de combustión de combustible se transfiere a la parte superior del horno, lo que puede aumentar significativamente su volumen. La ceniza es arrastrada por el flujo ascendente de productos de combustión. La autonomía de las mejores muestras de las calderas de combustión superior de la empresa lituana Stropuva alcanza las 31 horas.

Radiadores

Algunos calentadores modernos son significativamente diferentes en su eficiencia de las baterías convencionales de hierro fundido.

La conductividad térmica del aluminio permite suministrar radiadores de sección de aluminio con aletas desarrolladas, proporcionando así una transferencia de calor de más de 200 vatios por sección con un pequeño volumen interno.

La transferencia de calor de los convectores de cobre y aluminio es aún mayor: en ellos, las placas de aletas de aluminio se presionan sobre tubos de cobre con soporte térmico.

Referencia: la conductividad térmica del cobre es casi el doble que la del aluminio y cuatro veces más que el acero.

Finalmente, otra modificación simple de los dispositivos de calefacción ayuda a aumentar la transferencia de calor: se suministran con ventiladores de baja velocidad, soplando aire a través de las aletas. Si lo desea, esta actualización es fácil de hacer con sus propias manos al suministrar un atenuador convencional con un reductor de velocidad.

Diseño

Y en esta área en los últimos años, un par de interesantes nuevos productos.

• Los tubos de polipropileno lo suficientemente altos para un sistema autónomo de resistencia y durabilidad excepcional son muy baratos y se montan fácilmente mediante soldadura a baja temperatura con un simple soldador. Como regla general, un tubo reforzado con aluminio se utiliza para la calefacción. El refuerzo no aumenta tanto la resistencia a la tracción como reduce la expansión térmica bastante alta del polímero.
• Tubos no menos curiosos hechos de polietileno reticulado: duraderos, toleran perfectamente las altas temperaturas y son muy elásticos. Se utiliza para los dispositivos de calentamiento del cableado del colector con revestimiento de colocación en la regla.

Acumulador de calor

Un sistema de calefacción moderno a menudo está equipado con un acumulador de calor: un contenedor masivo con aislamiento térmico que le permite acumular una gran cantidad de energía térmica y gastarla en mantener la temperatura de los radiadores.

¿Por qué lo necesitas?

Vamos a dar un par de ejemplos:

1. El acumulador de calor permite reducir la cantidad de encendido de una caldera de combustible sólido durante el día. Por ejemplo, con un consumo de energía promedio de 3 KW por radiadores, la caldera de 24 kilovatios se funde una vez al día y funciona durante tres horas a la potencia nominal (lo que, por cierto, permitirá evitar una caída en la eficiencia). El resto del tiempo, el agua calentada circula entre el tanque y los dispositivos de calefacción.
2. Cuando se utilizan calderas eléctricas de cualquier tipo, la presencia en el circuito del acumulador de calor permitirá utilizar la tarifa nocturna para la electricidad, que es 2-3 veces menor que la diaria.

Nuevos esquemas

Como ya se mencionó, todas las soluciones anteriores representan un grado particular de modernización del calentamiento de agua conocido desde hace mucho tiempo. ¿Y cuáles son las tecnologías verdaderamente modernas de la calefacción del hogar?

Colectores solares

El colector más simple es un tanque hermético pintado negro. El propósito de su instalación es bastante obvio: al calentarse al sol, el agua puede usarse para las necesidades del hogar. Sin embargo, un esquema simple permanece operativo solo en verano: en la estación fría, la cantidad de pérdida de calor debida a la convección será bastante comparable con lo que el tanque recibe del sol.

En los coleccionistas modernos, este problema se resuelve de manera simple y elegante:

• Los tubos a la sombra con refrigerante se colocan en matraces de vacío, evitando el contacto directo con el aire atmosférico.
• La eficiencia del dispositivo se incrementa adicionalmente por un recubrimiento especial capaz de utilizar hasta el 94% de la radiación infrarroja.

Como regla general, la batería del colector se monta en un circuito común con un acumulador de calor que puede acumular el calor obtenido durante el día y usarlo para calentar por la noche o en tiempo nublado. Por desgracia, el calor solar no puede proporcionar una casa con calefacción gratuita incluso en las regiones cálidas y soleadas del país; Sin embargo, es bastante posible reducir los costos de calefacción en un 25-30% debido a su utilización.

Piso caliente

El principal inconveniente de cualquier sistema de calefacción por convección con dispositivos de calefacción de paredes o pisos es la distribución desigual de la temperatura en la habitación con calefacción. El flujo ascendente que se forma sobre el dispositivo calienta efectivamente el aire debajo del techo, pero el piso permanece relativamente frío.

Como resultado, el propietario enfrenta obvias consecuencias negativas:

• Con una temperatura del aire promedio en la habitación, por ejemplo, 25 ° C bajo el techo bien puede ser de 35, y en el nivel del piso 15. Mientras tanto, la persona, disculpa el juego de palabras involuntario, es el piso. Parece que el lector no recordará entre sus conocidos a un solo original que pasa su tiempo libre en el techo.
• A más temperaturas delta a cada lado de la envolvente del edificio, más calor se disipa a través de él. Calentar el aire debajo del techo también significa un fuerte aumento de las fugas de calor a través del techo superior.

Los esquemas de calefacción modernos con un piso cálido son diferentes de la convección en que toda la superficie del piso se transforma en un elemento calefactor.

La calefacción puede ser proporcionada por:

1. Colocación en el tubo del piso de la regla con un refrigerante de circulación.
2. Colocación en el mismo cable eléctrico de calefacción.
3. Instalación debajo de los calentadores de película de revestimiento de acabado.

La temperatura de trabajo de los pisos cálidos varía de 20 a 35-40 grados. La densidad de potencia promedio es de 30-60 vatios por metro cuadrado. Los ahorros se logran precisamente debido a una distribución más racional del calor: lo más cálido en la habitación será el área sobre el piso.

Calefacción por infrarrojos

¿Recuerdas tus sentimientos ante el fuego de invierno? A pesar de la frialdad que te rodea, subjetivamente, te sientes cálido y cómodo. La razón es la transferencia de calor entre la llama y la piel y la ropa debido a la radiación infrarroja (térmica).

Los calentadores de infrarrojos utilizan este efecto: debido a la pequeña área, dejan relativamente poco calor al aire a través del contacto directo. Su principal cantidad es transmitida por radiación.

¿Cuál es el resultado?

• Toda la superficie irradiada por el dispositivo se convierte en un análogo de un suelo cálido: comienza a calentar el aire en contacto con él. Esto, nuevamente, proporciona un importante ahorro de calor (principalmente con los emisores de techo) debido a la distribución racional de las temperaturas.

Por cierto: en la zona del dispositivo no se recomienda colocar muebles de madera natural. La instrucción está relacionada con su inestabilidad al calor: la madera se agrieta y se agrieta.

• Debido al hecho de que la piel de una persona en la zona del emisor también se calienta, la temperatura agradable en la habitación se desplaza un poco hacia abajo. Ya en +15 en la sala es subjetivamente cálido. Mientras tanto, cuanto más baja sea la temperatura en la casa, menor será el costo de calefacción.

Bombas de calor

Si los dos últimos esquemas implican ahorros debido a una distribución de calor más eficiente, entonces el calentamiento moderno de una casa privada con una bomba de calor es un enfoque del problema desde el otro lado.

En este caso, la energía no se gasta en la generación de calor, sino en su transporte desde fuentes de bajo potencial. En pocas palabras, la bomba de calor toma la energía térmica del ambiente frío y la transmite al aire caliente de la casa.

El esquema de la bomba en general repite el dispositivo de un refrigerador convencional:

1. El refrigerante gaseoso es comprimido por el compresor, entra en la fase líquida y se calienta.
2. Luego pasa a través de un intercambiador de calor, donde emite el exceso de calor.
3. Después de pasar la válvula de expansión, en la que el diámetro de la ruta aumenta dramáticamente, el refrigerante regresa al estado gaseoso. Al mismo tiempo su temperatura desciende bruscamente. El déficit de calor se compensa a través del segundo intercambiador de calor debido a su entorno.

¿Cuál podría ser la fuente de calor de bajo grado?

• Suelo Los intercambiadores de calor del suelo pueden sumergirse en pozos o colocarse por debajo del nivel de congelación horizontal. Las bombas de calor que funcionan bajo los esquemas agua-suelo o aire-tierra son las más productivas, pero requieren una instalación complicada y costosa de los intercambiadores de calor.

• El agua Esto puede ser un reservorio sin hielo o un par de pozos, uno de los cuales se usa para extraer agua subterránea y el segundo para el drenaje.
• El aire Los sistemas modernos de calefacción aire-agua y aire-aire son los más baratos y son relativamente fáciles de instalar. Sin embargo, su efectividad disminuye a medida que la temperatura ambiente disminuye; El umbral inferior para el rendimiento es -25 - - 30C.

¿Qué tan económicas son las bombas de calor? Su principal parámetro es C.O.P. (El coeficiente de rendimiento, la relación de calor producido y la potencia eléctrica consumida) alcanza 3-5, lo que los acerca al gas principal en términos de costos y hace que todas las demás fuentes de calor no sean competitivas.

Quizás el lector se beneficie de la propia experiencia del autor. Como fuente de calor, utiliza una bomba de calor aire-aire doméstica (también conocida como aire acondicionado inversor). Lugar de acciones - Crimea, Sebastopol.

Aquí hay un breve informe de los resultados de la calefacción de un piso de la casa durante el invierno pasado.

Conclusión

Esperamos que nuestro conocimiento de los sistemas de calefacción modernos sea informativo y ayude al lector a elegir una solución para su propio hogar. El video adjunto al artículo ofrecerá información adicional. ¡Éxitos!