Porovnání účinnosti různých topných systémů

Základní možnosti vytápění chaty

Při plánování výstavby soukromého domu nebo stěhování z městského bytu do venkovské chaty odhadujeme nejen velikost počátečních nákladů na stavbu nebo renovaci, ale také náklady na údržbu takového bydlení.
A výrazně se liší od nákladů na provoz městského bytu. A jednou z hlavních nákladových položek zde jsou náklady na vytápění.

Zvažte a porovnejte hlavní dostupné možnosti organizace vytápění v chatě.

Trubky

Na první pohled se nemusí zdát důležité, které trubky se používají k vytápění. Ale po zvážení výhod a nevýhod každého materiálu je jasné, proč je to vážná věc.
Jedním z nejoblíbenějších typů trubek je kov-plast. Jejich průměr se pohybuje od 16 do 63 mm.

kovoplastové trubky
Mezi výhody tohoto materiálu patří:

• tepelná vodivost je nízká,
• snadno opravitelné,
• není potřeba profesionálních editačních nástrojů.

Mezi nevýhody patří:

• spoje mohou prosakovat,
• promáčknutí zůstává při nárazu.

Další často používanou možností je polypropylen.

polypropylenové trubky a tvarovky
Má následující silné stránky:

• velký průměr - až 125 mm,
• odolnost proti mechanickému tlaku,
• když systém zamrzne, potrubí se nestane nepoužitelným,
• po pájení nemůže dojít k úniku kapaliny.

Existují však také slabiny:

• potřeba nákladného vybavení k provedení instalace,
• prodloužit se silným ohřevem chladicí kapaliny,
• pokud jsou poškozeny, je obtížné je opravit.

Při výběru potrubí je lepší vzít v úvahu povětrnostní podmínky, typ vytápění a finanční možnosti.

Topné baterie

Jeden z hlavních prvků v topném systému. Od nesprávného výběru baterie může záviset účinnost celého vytápění. V dnešní době existuje obrovský výběr radiátorů. Pokud je klasifikujete podle materiálu, ze kterého jsou vyrobeny, lze rozlišit tyto typy: ocel, litina, bimetalové a hliníkové. Abychom nerozebrali všechny možné možnosti, stačí pochopit základní principy výběru baterie.

1. Typ systému. Nezbytná kritéria pro radiátor závisí na tom, zda existuje autonomní nebo ústřední topení. Pro centralizovaný systém je lepší brát baterie, které vydrží tlakové rázy a vodu různé kyselosti. Pro autonomní vytápění lze použít radiátory různých tlaků.
2. Přenos tepla. Podle tohoto ukazatele je na prvním místě hliník, poté ocel a poté litina. Je ale také třeba vzít v úvahu, že například stejná litina ochlazuje déle.
3. Život. V tomto parametru jsou na prvním místě litinové radiátory, pak bimetalové, ocelové a litinové.
4. Další kritéria. To zahrnuje viditelnější parametry - design, cenu, výrobce atd.

Když vezmeme v úvahu všechny tyto faktory, můžete si vybrat tu nejlepší volbu.

Nosič tepla

Bez této součásti nebude topný systém fungovat. Nejběžnějšími tepelnými kapalinami jsou voda a nemrznoucí směs.

1. Voda. Přesto to používají častěji. Vzhledem k tomu, že nemusíte kupovat vodu na vytápění, je to velmi ekonomická možnost a dokonale přenáší teplo. Voda navíc není škodlivá pro životní prostředí.
2. Nemrznoucí směs. Pro topný systém je vyroben speciálně. I když za něj musíte platit, jeho hlavní výhodou je, že při nízkých teplotách nezamrzá.

Při výběru mezi vodou a nemrznoucí kapalinou je dobré zvážit finanční možnosti, poruchy topného systému, povětrnostní podmínky atd. Výše uvedené informace vám pomohou vybrat správné různé prvky topného systému.Před výběrem je důležité pečlivě si přečíst všechny výhody a nevýhody.

Hlavní možnosti vytápění chaty 1. Hlavní plyn

Toto řešení se jeví jako nejjednodušší, ale může tomu tak být pouze v případě, že je web původně zplyňován. V opačném případě se náklady na pokládku potrubí mohou pohybovat od 500 tisíc do tří milionů rublů na domácnost: vše závisí na velikosti vesnice, vzdálenosti plynovodu a dalších podmínkách.

Ve skutečnosti je plyn stále nejlevnějším druhem paliva v Rusku, ale rublské náklady na jeho výrobu rostou, zatímco světové ceny mají tendenci klesat. Proto je obtížné předvídat situaci po dlouhou dobu. Vycházíme z předpokladu, že adekvátní výpočet nákladů na vytápění zahrnuje analýzu nákladů na poměrně dlouhou dobu s přihlédnutím k nákladům na opravy a provoz. Zejména u venkovského domu je vhodné zvážit 50leté období provozu.

Budeme předpokládat, že pro vytápění dvoupatrové chaty o rozloze 300 m2 s kuchyní je nutný automatický kotel o výkonu 15 kW.

Cena takového zařízení od známých výrobců je dnes asi 30 000 rublů. Je třeba jej měnit každých 10 let, tj. Více než 50 let, při dnešních cenách „přeteče“ 150 000 rublů. S přihlédnutím k nákladům na roční údržbu (přibližně 5 000 rublů) - 400 000 rublů nebo 8 000 rublů. v roce.

S náklady na hlavní plyn 5,14 rublů / m3 (pro Moskevskou oblast) a měrným spalovacím teplem 33 500 kJ / m3 nebudou náklady na 1 kWh tepla vyšší než 59 kopecků (s přihlédnutím ke skutečné účinnosti kotel, což je přibližně 92%) ... Během topné sezóny, která například v moskevském regionu oficiálně trvá 215 dní, bude u chaty s rozlohou 300 m2 potřeba tepla 85 000 kWh, což bude stát asi 50 300 rublů. Celkově, s přihlédnutím k provozním nákladům, získáme 58 300 rublů.

Celkově obecně dostaneme 58 300 rublů. ročně (za předpokladu, že do obce již byl dodán plyn).

Jaký kotel zvolit?

Pokud jde o výběr, měli byste začít od 4 hlavních možností. S ohledem na každou z nich je třeba zvážit, jaký druh paliva je v konkrétní oblasti k dispozici a levný.

Plyn

Plynový kotel je nejoblíbenější kvůli dostupnosti tohoto paliva. Mluvíme-li o jeho silných stránkách, lze zaznamenat následující:

• dlouhá životnost,
• vysoká účinnost, což znamená úsporu nákladů,
• snadná údržba,
• není třeba utrácet energii za nákup paliva, když je přístup na dálnici.

Nyní o některých slabinách:

• je nutné povolení k instalaci kotle,
• pro připojení musíte zavolat speciální služby,
• v důsledku tlakových rázů v plynovodu se jednotka vypne,
• plyn při hoření vydává hluk.

Obecně jde o ekonomický a spolehlivý typ vytápění, který vyžaduje pouze správnou instalaci.

Elektrický kotel

Toto zařízení je také velmi populární. Zde je ohřev chladicí kapaliny způsoben elektřinou. Protože je široce dostupný, stojí za to zvážit tuto metodu z různých úhlů. Výhody elektrického zařízení:

• funguje bez hluku,
• relativně nízké náklady,
• nepoškozuje zdraví ani životní prostředí,
• snadnost řízení.

Mezi nevýhody patří:

• v případě přepětí je zařízení vypnuto a automatizace je také deaktivována,
• Spotřeba elektrické energie,
• pro výkonnou jednotku je zapotřebí 3fázová 380 V síť.

Takový kotel je zvláště vhodný, když je cena elektřiny levná.

Kotle na tuhá paliva

Docela známý typ kotlů. Zde se jako palivo používá uhlí, dřevo atd. Když už mluvíme o výhodách takového vybavení, měli byste si pamatovat následující body:

• levný druh paliva,
• snadnost použití,
• nevyžaduje k instalaci žádné dokumenty,
• snadno opravitelné.

Zde jsou některé z nevýhod:

• hodně času a úsilí je věnováno nákupu paliva a údržbě kotle,
• musí tam být komín.

Tato metoda vytápění se poměrně často používá v sídlech bez plynového potrubí.

Olejové kotle

Využívá kapalná paliva, jako je topný olej, petrolej atd. Výčet výhod zařízení na kapalná paliva by měl pojmenovat následující oblasti:

• topení nezávislé na komunikaci,
• snadnost použití,
• vysoká účinnost,

Když už mluvíme o nevýhodách, musíte si pamatovat následující nuance:

• samostatná místnost pro kotel je povinná,
• drahé vybavení,
• vysoké náklady na palivo,
• potřeba velkých palivových nádrží.

Topné jednotky na kapalná paliva se obvykle nepoužívají často.

Hlavní možnosti vytápění chaty 2. Nádrž na plyn

Pokud není k dispozici žádný hlavní plyn, můžete skladovat zkapalněný plyn. Mnoho lidí to dělá, i když tato metoda předpokládá, že na vašem webu bude neustále pohřben obrovský kontejner s výbušným zkapalněným plynem. Přinejmenším to vyžaduje poměrně velkou oplocenou plochu, kde nelze nic vysazovat ani stavět, a speciální bezpečnostní opatření. Kromě toho je vyžadován přístupný zdroj zkapalněného plynu s možností dodávky na místo.

Náklady a účinnost kotlů na zkapalněný plyn jsou přibližně stejné jako u sítě. Instalace plynové nádrže bude stát asi 400 000 rublů. Z hlediska 50 let dostáváme 800 000 rublů neboli 16 000 rublů. v roce.

S náklady na zkapalněný plyn 15 rublů na litr (s dodávkou do 100 km od velkého města) a měrné spalovací teplo směsi propan-butan asi 12,8 kW * h / l, dostaneme náklady 1 kW * h tepla na 1,23 rublů, což odpovídá výdajům ve výši 104 550 rublů. v roce.

A s přihlédnutím k nákladům na provoz - 120 550 rublů. v roce.

Druhy nosičů energie a tepla

Topné systémy lze klasifikovat takto:

• tradiční přenos kapalných nosičů tepla pomocí přenosu tepla z topné jednotky potrubím do topných zařízení;
• vzduch pomocí chladicího vzduchu, který je ohříván a přiváděn do vytápěné místnosti;
• přímá elektrická, bez chladicí kapaliny, ale přímá přeměna elektřiny na teplo.

(Viz také: Vytápění dřevěného domu kotlem na tuhá paliva)

Tradiční systémy mohou používat plyn jako nosič tepla, kapalná paliva - motorová nafta, topný olej, elektřina, tuhá paliva.

Nejekonomičtějším a nejoptimálnějším typem paliva je plyn. Největší nevýhodou těchto systémů je značná cena a složitost dokumentace připojení k centralizovanému systému.

Používání kapalného paliva s sebou nese spoustu nepříjemností: složitost dodávky a skladování nosiče energie, potřeba zvýšených bezpečnostních opatření. (Viz také: Topný kotel s vodním okruhem)

Nevýhodou tradičních systémů zásobování teplem je možnost nouzových úniků chladicí kapaliny, zejména pokud se používá nemrznoucí směs, jedovatá a nebezpečná směs. Pravidelné zapínání topných jednotek a čerpadel vytváří hluk a vibrace. Pro bezporuchový provoz topného systému je nutná pravidelná preventivní údržba kotlů.

Pro provoz vzduchových topných systémů je také nutné instalovat kotelní zařízení, což s sebou nese všechny výše uvedené nevýhody. Ale z hlediska životního prostředí je tento systém přijatelnější a slibnější. Topný systém využívající jako topné médium vzduch je spolehlivý a snadno nastavitelný. Ani při použití speciálních filtrů však nechrání místnost před vniknutím prachových částic a jiných organických látek do vzduchu, které hoří na povrchu kotlového zařízení a tvoří oxid uhelnatý.

Přímé elektrické vytápění je levně instalovatelné, ale využívá extrémně drahý zdroj tepelné energie - elektřinu. (Viz také: Schéma a instalace topného vedení s kovoplastem)

Hlavní možnosti vytápění chaty 3. Nafta

Motorová nafta je vhodnější používat ve vzdálených sídlech, protože je obvykle snazší nakupovat a dodávat na místo. Navíc si jej můžete přepravit sami. Účinnost dieselového kotle je o několik procent nižší, stojí o něco více (kotel s 15 kilowatty, asi 40 000 rublů) a vydrží o něco déle - až 15 let. Podzemní palivová nádrž se zásobovacím systémem a instalací bude stát asi 200 000 rublů. Dieselový kotel je navíc závislý na elektřině: s častými výpadky proudu se budete muset postarat o nákup generátoru. Náklady na služby budeme považovat všude přibližně za stejné - 5 000 rublů. v roce. Pokud budeme pracovat s těmito čísly, pak provozní náklady po dobu 50 let v současných cenách dosáhnou 610 000 rublů. nebo 12 200 rublů. v roce. Náklady na naftu pro kotelny, s přihlédnutím k dodávce, se budou rovnat 36 rublům. na litr (liší se podle regionu). Specifické teplo jeho spalování je 10,3 kW * h / l. Ty. náklady na 1 kW * h tepla, s přihlédnutím k účinnosti naftových kotlů, budou 3,93 rublů a náklady na topnou sezónu - 333 800 rublů.

S přihlédnutím k provozním nákladům - 346 000 rublů. v roce.

Hlavní možnosti vytápění chaty 4. Tuhé palivo

V této funkci lze použít palivové dříví, pelety (brikety) nebo uhlí. Musíte však pochopit, že kotel na tuhá paliva není plně automatický. To znamená, že někdo musí neustále pracovat jako hasič. V případě kotlů na pelety je úroveň automatizace vyšší, ale také vyšší je nebezpečí vznícení paliva.

Toto je třeba vzít v úvahu při použití uhelných kotlů. V obou případech proto budou vyžadována další bezpečnostní opatření. Náklady na vybavení se velmi liší. Například 15 kilowattový kotel s ručním plněním bude stát asi 25 000 rublů, ale je nepravděpodobné, že by se na vás usmála vyhlídka na neustálý běh do kotelny a ruční házení palivového dřeva nebo uhlí. Kotel s automatickým přívodem paliva může stát od 100 000 (pelety) do 200 000 rublů. (uhličitý). Je pravda, že všichni slouží 20-25 let.

Výsledkem je, že provoz kotle na dřevo bude stát 6250 rublů. za rok, automatické pelety - 10 000 a automatické uhlí - 15 000 (vše - s přihlédnutím k nákladům na roční údržbu).

Cena paliva významně závisí na regionu. Například v moskevském regionu bude dnes 1 metr krychlový (v průměru 650 kg) březového palivového dřeva za velkoobchodní cenu 1 400 rublů. (věříme, že při objednání velkého objemu najednou bude dodávka zdarma), uhlí přijatelné kvality - 6 000 rublů. za tunu, palivové brikety - přibližně stejná cena.

Pokud předpokládáme, že měrné teplo spalování palivového dřeva je přibližně 3,4 kW * h / kg, uhlí - 7,5 kW * h / kg a brikety - 5,6 kW * h / kg; že účinnost kotle na dřevo je přibližně 75% a účinnost automatického kotle je 80%; pak dostaneme náklady na 1 kW * h tepla, což se rovná 0,84, 0,64 a 0,85 rublů. (palivové dřevo, uhlí a brikety). To znamená, že vytápění dřevem bude stát 71 400 rublů ročně a 54 060 rublů uhlí. a brikety - 72 420 rublů.

A s přihlédnutím k provozním nákladům: palivové dřevo - 77 650 rublů. v roce; uhlí - 69 060 rublů. v roce; brikety - 82 420 rublů. v roce.

Jak vidíme, topení uhlí je levnější než topení jinými druhy tuhých paliv, ale palivové dříví se v roce 2020 stalo ziskovějším než brikety. Jakékoli tuhé palivo však vyjde dražší než hlavní plyn.

Porovnání účinnosti různých topných systémů

Tento článek byl napsán velmi dlouho a tvrdě. Ne proto, že bylo nutné něco vymyslet, ale jen proto, že je to vysvětleno jednoduchými slovy, srozumitelnými pro většinu, jaké jsou výhody například vodní podlahové topení před radiátorovým vytápěním se z hlediska úspory energie ukázalo, že to není tak snadný úkol. To je prostě nemožné bez zavedení speciálních fyzikálních termínů a definic. Musel jsem o těchto aspektech nějak debatovat a vysvětlit je v jazyce, který je vám i mně znám.

Mnozí tedy pravděpodobně již toto topení slyšeli podlahové topení je účinnější než radiátorové vytápění. Účinnější než radiátory a topení teplou soklovou lištou... Ale v čem spočívá právě tato účinnost, která je nakonec vyjádřena v měsíčních účtech, pravděpodobně ne každý rozumí. Zkusme na to přijít.

Vytápění pomocí radiátory v zásadě jeho historie sahá až do vzdáleného roku 1875, kdy se v Rusku a v celé Evropě objevil první byt s ohřevem vody. V té době hráli roli radiátorů spíše objemné pilastry. Před tím byla topení hlavně kamna. Problém byl v tom, že systém vytápění kamen nebyl vhodný pro velké prostory s více místnostmi. v místnosti, ve které byla pec přímo umístěna, byly vytvořeny pohodlné podmínky díky přenosu sálavého tepla a zbytek zůstal za konvekčním přenosem tepla. Vzhledem k jejich nízké účinnosti bylo nutné pece mnohem více zahřívat, což zvýšilo již tak značnou spotřebu paliva.

Vzhledem k tomu, že termofyzikální vlastnosti vody, jako je tepelná kapacita a tepelná vodivost, jsou v tomto ohledu o několik řádů lepší než vzduch, radiátorový topný systém umožnilo výrazně zvýšit účinnost vytápění budov a snížit spotřebu palivového dřeva a uhlí.

Od té doby uplynulo téměř 140 let. Design radiátory zlepšeno, v důsledku čehož se zvýšil odvod tepla z jednotky povrchu těchto zařízení, ale tato vylepšení neodstranila hlavní a hlavní nevýhodu.

Faktem je, že ve srovnání s plochou místnosti je povrch radiátorů relativně malý. To vytváří potřebu ohřívat dodaný nosič tepla na vysoké teploty (70-90 oC). A s tak vysokou teplotou radiátor v podstatě přestává být radiátorem, tj. hlavním způsobem přenosu tepla již není záření, ale konvekce.

Teplotní pole s touto metodou vypadá takto: vzduch ohřívaný z radiátoru je přirozený

svým způsobem spěchá až ke stropu, kde původně měla teplotu řádově + 30 оСjak se vzduch ochlazuje, postupně ztrácí svoji teplotu. V oblasti nohou je teplota vzduchu 17-20 оС... Současně je teplota podlahy 16-17 оС... Obrázek jasně ukazuje, že v místnosti je neustále udržována cirkulace vzduchu, která zaprvé přenáší prach a suspendované částice a zadruhé, což je důležité, je na cirkulaci vynakládána určitá tepelná práce. To znamená, že radiátory nejen ohřívají vzduch, ale také mu dodávají energii pohybu. Nic se neobjevuje z ničeho nic a další 4 až 7% veškeré tepelné energie se vynakládá na cirkulaci vzduchové hmoty.

Nejdůležitější nevýhoda radiátory, jak jste si pravděpodobně všimli z diagramu, jsou venku užitečný objem teploty v místnosti jsou relativně vysoké (až 30 ° C), což nedává žádný každodenní smysl (jaký je pro vás rozdíl, kolik stupňů je v 1 metru nad vaší hlavou ..?), ale naopak výrazně zvyšuje tepelné ztráty stropem a větráním.

Krátce řečeno, vytápění radiátory vyžaduje vytápění celého objemu místnosti určitým způsobem. Průměrná výška teploty v místnosti je následující: 1,5 metru nad úrovní podlahy (60% objemu místnosti) - průměrná teplota je asi + 20 оС, úroveň podlahy od 1,5 m do 2,5 m (40% místnosti) - průměrná teplota kolem +26 оС... Průměrná skutečná teplota v místnosti o objemu V je tedy určena rovnicí:

Tsrrad. = (0,6 × 22 + 0,4 × 26) = 24 ° C.

Pamatujte, že čím vyšší je teplota v místnosti, tím přirozeně jsou vyšší tepelné ztráty.

Abychom mohli začít uvažovat o sálavých topných systémech, které tento systém zahrnují podlaha s teplou vodou a systém teplá soklová lišta, je nutné zavést další důležitý fyzikální pojem - koeficient ozáření. Aniž bychom se uchýlili ke složitým formulacím z fyziky a trigonometrie, vysvětlíme to.Koeficient ozáření je část tepelné energie, která může být vyzařována do vašeho těla z jakéhokoli povrchu. Jelikož je člověk stvoření nejčastěji vztyčené, umístěné nejméně 16 hodin denně ve svislé rovině, je zřejmé, že je obtížnější vyzařovat teplo z povrchu podlahy do našeho těla než z povrchu stěn. A tak to dopadne fyzicky. Referenční hodnoty koeficientů expozice na povrchu lidského těla budou: od podlahy ~ 0,130, z povrchu stěny ~ 0,240... Dále v pořádku.

Pokud například výkon systému teplá podlaha uvnitř je 500 wattů, pak, když to funguje na lidském těle, pořadí 65 wattů (doplnění asi 60% všech tepelných ztrát těla), zbytek tepla se přenáší pomocí přenosu tepla nohama (viz článek „AVANTEN Water Heat Peak. Principy snižování provozních nákladů“) a konvekcí. Rozložení teplot vzduchu v místnosti je poměrně rovnoměrné (viz obrázek) a v průměru je asi 20 oC... Nedochází k žádné cirkulaci vzduchu, teplo mezi vrstvami vzduchu se přenáší hlavně difúzí.

Topení teplá soklová lišta Je to vlastně kombinované vytápění teplé stěny a teplé podlahy... Soklová lišta nefunguje jinak (viz článek „Fyzikální stránka účinnosti vytápění soklové lišty v budovách“). Současně kvůli ještě větší sálavé složce u tohoto typu vytápění (součinitel ozáření 0,240) člověk se v místnosti cítí docela dobře, i když je v něm teplota vzduchu nastavena na +18 ° C, a to díky jeho rovnoměrnému rozložení po celém objemu. Při malém přiblížení lze průměrnou teplotu měřit kolem 19 ° C. Topení teplým soklem neohřívá přímo povrch podlahy a stěn, ale hlavně kvůli konvekci malého objemu vzduchu proudícího po jejich površích. Zároveň je v nejlepším případě vynaloženo asi 1% tepelné energie na tepelné práce.

Podle poměru průměrných teplot v objektu bude tedy snadné vypočítat do čísel srovnávací účinnost konkrétního topného systému.

Fyzický význam čísel uvedených v tabulce se scvrkává na skutečnost, že
pokud je vytápěna stejná místnost, takže osoba v něm byla střídavě v pohodlí tři různé systémy, pak největší tepelné ztráty budou v místnosti s radiátory, místnost s podlahou ohřátou vodou bude vyžadovat o 21% méně energie, zatímco místnost s teplou základní deskou sníží potřebu tepla o 24%... A to vše je způsobeno hlavně racionálnější distribucí tepla v budově.

Považujeme za nutné poznamenat, že jak je patrné z materiálu článku, je ukázkový příklad zobrazen pro budovu s standardní výška stropu (bytu). S rostoucí výškou místnosti je rozdíl v energetické účinnosti mezi radiátory a sálavými topnými systémy (podlahové vytápění vodou a teplé soklové lišty) jen se zvýší.

Společnost AVANTEN,

18.07.2013.

Hlavní možnosti vytápění chaty 5. Elektrický kotel

Náklady na automatický elektrický kotel s výkonem, který potřebujeme (30 kW), budou asi 50 tisíc rublů (bude se muset měnit každých 10 let). Budete také muset zaplatit navíc za další vstupní kapacitu, která je nejméně 10 tisíc rublů za kilowatt (bereme v úvahu nejrozumnější ceny na trhu). Celkové náklady na připojení budou 300 tisíc rublů.

Náklady na kilowatthodinu elektřiny v Moskevské oblasti jsou 4,81 rublů / kW * h, účinnost kotle je 99%. Celkově získáváme roční náklady na vytápění - 413 000 rublů.

A s přihlédnutím k nákladům na vybavení - 424 000 rublů. v roce.