Содержание
установка радиаторов своими руками в квартире, как правильно поставить, как добавить отопительную батарею самостоятельно, монтаж, как монтировать
Содержание:
Необходимые инструменты и материалы
Устройства для сброса воздуха
Заглушки
Запорные элементы
Дополнительные инструменты и материалы
Выбор места установки
Правила установки радиаторов отопления
Способы крепления к стене
Установка напольных приборов отопления
Обвязка приборов отопления
Одностороннее подключение
Диагональное соединение
Седельное подключение
Видео
При сборке или реконструкции отопительных систем обязательно выполняется установка или замена приборов отопления. Проблему, как правильно монтировать радиаторы отопления, вполне можно решить самостоятельно, не прибегая к помощи квалифицированных специалистов.
Необходимые инструменты и материалы
Ни один строительный или монтажный процесс невозможно осуществить без определенного набора инструментов и устройств. В данном случае необходимо знать, что нужно для установки радиатора отопления. Чаще всего используются один и тот же набор за исключением некоторых случаев.
К примеру, алюминиевые и биметаллические радиаторы устанавливают одинаково, а чугунные батареи — по другой схеме. Они требуют использования более крупных заглушек, а кран Маевского заменяют автоматическим воздухоотводчиком, устанавливая его в самой верхней точке системы. Стальные радиаторы панельного типа имеют металлические дужки и укомплектованы кронштейнами для навешивания.
Устройства для сброса воздуха
В радиаторах отопления всегда скапливается воздух, который необходимо периодически сбрасывать. На алюминиевых и биметаллических радиаторах для этой цели устанавливают краны Маевского. Чаще всего он располагается на свободном верхнем коллекторе. По размеру это устройство немного меньше выхода, поэтому дополнительно устанавливают переходник, который поставляется в комплекте с краном. Выбирая кран Маевского, следует ориентироваться на диаметр коллектора.
Помимо этого устройства используются автоматические воздухоотводчики, которые также подходят для установки на радиаторы. Однако автоматические устройства отличаются большим размером, а их корпус может быть только латунным или никелированным. Поэтому на белых эмалированных радиаторах такое устройство смотрится не очень привлекательно. Это сильно снижает спрос на автоматические воздухоотводчики.
Заглушки
Радиаторы с боковым подключением имеют четыре выхода. К двум из них подключается трубопровод системы отопления, на третьем чаще всего устанавливают кран Маевского, а четвертый выход закрывают заглушкой. Этот элемент не портит внешний вид современной батареи, так как выкрашен белой эмалью.
Запорные элементы
В процессе монтажа батарей в квартире обязательно понадобятся краны. Они могут быть шаровыми или запорными, второй вариант позволяет регулировать теплоотдачу. Краны располагают на входе трубопровода в радиатор и на его выходе. Шаровые краны позволяют отключить батарею от общей системы на случай экстренного ремонта или замены во время отопительного сезона. В этом случае подача теплоносителя в батарею прекращается без ущерба для работы всей системы. Шаровые краны имеют сравнительно невысокую цену, что дает им большое преимущество перед аналогичными устройствами. Однако с их помощью невозможно регулировать теплоотдачу прибора отопления, что служит отрицательной характеристикой устройства.
Запорные регулирующие краны перекрывают подачу воды в радиатор в экстренных случаях, и одновременно позволяют изменять интенсивность потока теплоносителя. Кроме того такие устройства выглядят привлекательнее и имеют две конфигурации, прямую и угловую. Это дает возможность сделать обвязку более аккуратной. Но стоит учитывать, что стоимость запорных регулирующих кранов на несколько пунктов выше цены шаровых кранов.
В некоторых случаях при использовании шаровых кранов устанавливают терморегуляторы. Они могут быть электронными, автоматическими и механическими. С помощью этого устройства можно изменить теплоотдачу батареи. Но следует помнить, что эти устройства способны только уменьшить поток, следовательно, на плохо греющих радиаторах такое устройство ставить не нужно.
Дополнительные инструменты и материалы
Для моделей радиаторов настенного типа следует приобрести крюки или кронштейны, количество которых подбирается в зависимости от количества секций прибора отопления:
- Если количество секций не превышает 8, а длина составляет меньше 1,2 метра, то прибор крепится в трех точках, две в верхней части и одна снизу.
- Каждые следующие 5-6 секций требуют дополнительного крепления.
Кроме того в процессе решения вопроса, как установить радиатор отопления самостоятельно, понадобится льняная подмотка и сантехническая паста, с помощью которых обеспечивается герметичность соединений. Также следует позаботиться о наличии дрели, сверлах и уровне. Могут пригодиться дюбели. Помимо этого необходимо приобрести или взять в аренду оборудование для соединения труб и фитинговых элементов.
Выбор места установки
Перед тем, как поставить радиатор отопления в квартире, важно правильно определить место его расположения. В большинстве случаев приборы отопления размещают под окном, чтобы теплый поток препятствовал проникновению в помещение холода от оконного проема. Ширина радиатора отопления должна составлять 70-75 процентов от ширины окна, в этом случае стекла будут меньше запотевать.
Существуют определенные правила установки отопительных батарей в квартире под окном:
- Прибор должен находиться точно посередине с погрешностью не больше 2 см.
- Расстояние от пола до прибора отопления может составлять от 8 до 12 см.
- Между подоконником и радиатором необходим просвет в 10-12 см.
- Между стеной и задней стенкой прибора следует оставить зазор 2-5 см.
Соблюдение этих правил позволит теплому воздуху нормально циркулировать в помещении, обеспечивая эффективный обогрев.
Правила установки радиаторов отопления
Установка радиаторов отопления под окном должна выполняться с соблюдением определенных правил:
- Перед началом монтажных работ необходимо выровнять стену, это сделает процесс установки намного проще.
- Затем на стене отмечают середину оконного проема.
- Затем отмеряют 10-12 см от подоконника и проводят горизонтальную линию, она будет служить ориентиром для выравнивания верхнего края радиатора.
- Монтаж кронштейнов выполняется по-разному, поэтому следует узнать, как правильно ставить батареи отопления. Если в системе отопления есть циркуляционный насос, то радиатор следует располагать строго горизонтально. Для радиаторов в системе с естественным движением теплоносителя необходимо сделать уклон в 1% по ходу воды. Больший уровень уклона может стать причиной застоев.
Способы крепления к стене
Выше перечисленные правила важно принимать во внимание при установке крепежных элементов. Чтобы зафиксировать крюк в стене, необходимо просверлить отверстие, вставить в него пластиковый дюбель и уже в него вкрутить крепежный элемент. Такое устройство позволяет легко регулировать расстояние от радиатора до стены, достаточно лишь вкрутить или выкрутить крюк.
При установке радиаторов отопления в квартире своими руками важно понимать, как распределяется нагрузка от радиатора на крюки. Вес прибора в основном выдерживают верхние крепежные элементы, нижний крюк только фиксирует прибор в нужном положении. Чтобы навешиванию радиатора ничего не препятствовало, нижний крепеж располагают на расстоянии 1-1,5 см от уровня нижнего выхода прибора отопления.
Кронштейн для радиатора устанавливается по другой схеме. Перед тем как установить батарею отопления, ее прикладывают к стене. Затем отмечают места, где планируется установка кронштейнов. Отложив радиатор в сторону, прикладывают кронштейн к стене и отмечают точки его крепления. В отмеченных местах делают отверстия, в них вставляют дюбеля, и с помощью винтов фиксируют кронштейн на стене. После установки всех крепежей радиатор устанавливают на место.
Установка напольных приборов отопления
Несмотря на легкий вес алюминиевых радиаторов, иногда не получается навесить их на стену. К примеру, на стены, обшитые гипсокартонными листами, или выполненные из легкого бетона не рекомендуется навешивать какие-либо конструкции без дополнительной поддержки. Некоторые модели чугунных и стальных приборов отопления укомплектованы ножками, но их внешний вид не всегда эстетичен.
Биметаллические радиаторы и алюминиевые могут устанавливаться на пол с помощью специальных кронштейнов. Их фиксируют на полу, устанавливают радиатор и с помощью специального приспособления фиксируют нижний выход батареи на кронштейне. Напольные крепления могут иметь фиксированную или регулируемую высоту. На полу такие крепежные элементы фиксируются посредством гвоздей или дюбелей.
Обвязка приборов отопления
Для решения вопроса, как поставить батарею отопления и подключить ее к трубопроводу общей системы, используют следующие способы:
- Седельное подключение.
- Одностороннее подключение батарей отопления.
- Диагональное подключение.
Если для установки выбраны радиаторы с нижним подключением, то вопрос решается просто. Производитель сам определяет расположение подающей и обратной трубы и требует беспрекословного выполнения рекомендаций. В противном случае эффективность обогрева не гарантируется.
При решении задачи, как добавить батарею отопления в квартире, следует знать, что радиаторы с боковым подключением могут устанавливаться вышеперечисленными способами.
Одностороннее подключение
Такой вид подключения может использоваться в системах однотрубного или двухтрубного типа. Так как в большинстве квартир система выполнена из металлических труб, то следует рассмотреть обвязку для этого варианта. Для работы понадобятся следующие элементы:
- Шаровые краны в количестве 2 штук.
- 2 тройника.
- 2 сгона, эти детали имеют наружную резьбу с двух концов.
Соединение элементов выполняется по определенной схеме. Для однотрубной системы требуется обязательная установка перемычки-байпаса, которая позволит перекрыть подачу теплоносителя в радиатор при непредвиденных ситуациях. Установка крана на байпасе строго запрещена, так как он перекрывает движение теплоносителя по стояку.
При наличии сварочного оборудования и навыков работы с ним перемычку-байпас можно приварить. Двухтрубная система может собираться без байпаса. В этом случае подающая труба подключается к верхнему коллектору, обратная – к нижнему выходу. Краны устанавливаются в любом случае.
Герметичность соединений достигается за счет использования льняной подмотки и наносимой поверх нее сантехнической пасты. Количество намотки необходимо контролировать, так как ее излишки могут привести к образованию микротрещин на корпусе соединяемых элементов, что грозит последующим разрушением. Такую осторожность следует соблюдать при соединении элементов из всех материалов, кроме чугунных изделий.
Диагональное соединение
При диагональном подключении приборов отопления можно получить наиболее эффективную теплоотдачу. При нижней разводке процесс подключения выглядит довольно просто: в верхний вход с одной стороны осуществляется подача теплоносителя, который выходит с другой стороны в нижней части.
Такая конструкция выглядит более эстетично, чего нельзя сказать об однотрубной системе с вертикальным стояком. Однако зная, как правильно установить радиатор отопления, можно и с этим вариантом добиться высокой эффективности обогрева.
При решении вопроса, как правильно поставить батареи отопления, следует знать, что при подключении радиатора к однотрубной системе обязательно требуется установка байпаса.
Седельное подключение
Такой вариант подключения радиаторов к системе отопления больше подходит для нижней разводки труб или при их скрытом подведении.
Установка на однотрубной системе может выполняться с перемычкой-байпасом или без нее. При отсутствии байпаса необходим монтаж кранов. Их наличие позволит снять радиатор в случае аварии и заменить его сгоном.
Использование седельного подключения радиаторов при вертикальной разводке считается малоэффективным, так как потери тепла в этом случае могут достигать 15%.
youtube.com/embed/j2dph3Y5LEQ?feature=oembed» loading=»lazy» frameborder=»0″ allow=»autoplay; encrypted-media» allowfullscreen=»»>
выбор радиатора в квартиру, схема подключения, и цена замены
Если в вашей городской квартире холодно, несмотря на давно запущенную централизованную систему отопления, то не стоит винить в этом коммунальщиков. Чтобы сделать первые выводы насчет того, почему у вас холодные батареи, сначала следует осмотреть их и убедиться в эффективности работы приборов.
Если были обнаружены какие-либо дефекты, то это серьезный повод задуматься над заменой радиатора. Эту работу можно выполнить своими руками. Процесс установки нового радиатора взамен старого не содержит сложных моментов, поэтому даже не имеющий опыта в таких делах человек может справиться с этим.
Какие радиаторы отопления выбрать для замены?
Многие владельцы не берутся за самостоятельную установку батарей отопления в квартиру, так как считают, что это работа им не по силам. Но на самом деле в этом нет ничего сложного. Главное при замене радиатора отопления принимать во внимание все нюансы. Тогда монтаж будет качественным, а после установки батарея прослужит долгие годы, не доставляя проблем.
Один из важных моментов при замене батареи отопления в квартиру – правильный выбор радиатора. Избежать ошибок в этом деле можно, если определяться с тем или иным видом радиатора, заранее зная о технических параметрах изделий, представленных на рынке.
В наше время предлагается большой выбор радиаторов отопления. Среди всего их разнообразия можно выделить несколько основных видов.
Алюминиевые радиаторы
Среди всех видов приборов отопления они являются самыми легкими. Если при замене отопления выбор владельца падет на них, то с установкой этих изделий больших проблем не возникнет. Если говорить о достоинствах, которыми они обладают, то в качестве главного назовем повышенный уровень теплоотдачи. Другое их положительное качество состоит в привлекательном внешнем виде. Эти приборы прекрасно вписываются в любой интерьер. Цена на них вполне приемлемая.
Чугунные радиаторы
Главная из особенностей этих радиаторов отопления состоит в доступной цене. Поэтому для большинства владельцев квартир эти приборы отопления более чем доступны. Другое их достоинство – простота обслуживания. Выполнив качественную установку этих батарей, владелец может быть уверен, что они прослужат десятилетиями, обеспечивая комфортный микроклимат в жилище. Но чтобы эти изделия обеспечили эффективный нагрев, в комнате должна быть установлена батарея, состоящая из большого количества секций. Что касается цены, стоят эти приборы отопления недорого, поэтому их приобретение не будет большим ударом по кошельку.
Стальные радиаторы
Приборы обогрева, изготовленные из стали, обладают неплохими характеристиками. Их установка в квартирах позволяет создать теплую атмосферу. Среди их положительных качеств можно отметить стойкость к коррозионным процессам, простоту установки таких изделий и их доступную цену.
Биметаллические радиаторы
Главными преимуществами этих изделий являются небольшая масса и эстетичный вид. Радиаторы этого типа просты в обслуживании. Их установка не доставляет больших проблем. Если владелец городского жилища решит выполнить замену старой батареи на изделие из биметалла, то с большими трудностями он не столкнется.
В радиаторах этого типа сочетаются лучшие качества алюминия и стали. Поэтому они устойчивы к коррозионным процессам, а в процессе эксплуатации обеспечивают высокий уровень теплоотдачи.
Как правильно поменять радиаторы отопления в квартире: разрешения и документация
Если вы решили выполнить установку радиатора в квартиру своими руками, то следует знать, что этот процесс содержит немало нюансов, знать о которых совсем нелишне. Сразу стоит сказать о том, что в большинстве частных домов используется централизованная система обогрева. Поэтому, чтобы произвести замену старого радиатора на новую батарею в квартиру, придется отключить весь дом. А делать это разрешается только специалистам из соответствующих служб.
Еще до начала работ по замене радиатора стоит обратиться в соответствующие службы. Тепловики и ЖЭКи отвечают за отключение подачи воды. Обязательным условием замены батареи по всем правилам является согласование этой процедуры в государственных органах. Если вы решите этого не делать, то когда это вскроется, будете поставлены перед фактом больших штрафов.
Замена отопительных батарей
Замена батареи отопления обычно не вызывает никаких сложностей. Достаточно вызвать специалистов и они в короткий срок качественно проведут работу по установке нового радиатора отопления. Однако не каждый владелец хочет оплачивать их услуги. Многие собственники желают провести эту работу своими силами. И это вполне понятно, ведь больших сложностей при ее выполнении обычно не возникает. Технология, которая используется при замене батареи отопления – простая и понятная.
Процесс замены радиатора
Чтобы установка батареи отопления была выполнена качественно, а впоследствии во время эксплуатации радиатора у вас не возникало проблем, следует знать о технологии замены радиатора отопления. Этот процесс содержит следующие этапы:
- демонтаж старой батареи. Здесь нет ничего сложного. Все, что потребуется сделать – раскрутить резьбовое соединение. Если же такой возможности нет, тогда его придется срезать, для чего необходимо использовать болгарку. В любом случае во время работ необходимо действовать аккуратно. Все требования технологии должны неукоснительно соблюдаться;
- подгонка и навес нового радиатора. Этот момент имеет большое значение, ведь при установке батареи должны быть исключены перекосы. Поэтому крайне важно правильно выверить горизонталь и вертикаль. Для этого в процессе установки новой батареи отопления следует использовать строительный уровень. Кроме него во время работ необходимо применять и другой инструмент;
- сбор монтажного комплекта. Перед началом работ необходимо подготовить комплект для монтажа батареи, который включает шаровые краны, заглушки для радиатора отопления. Помимо них в его состав входит кран Маевского. Только при условии установки всего этого можно рассчитывать на то, что система будет работать эффективно и качественно;
- нарезка резьбы на стояке. Для выполнения этой работы используется специальное оборудование. Отметим, что проведение этой операции требуется не всегда. Во многом все зависит от выбранного варианта присоединения батареи отопления к стояку;
- соединение батареи со стояком. Присоединение радиатора отопления к стояку в настоящий момент может производиться разными способами. Сварка среди них продолжает оставаться самым популярным.
Однако только сваркой все не ограничивается. Можно использовать полипропиленовые или трубы из металлопластика. Это новые способы подключения радиаторов отопления, применять которые стали сравнительно недавно. Главное их достоинство – высокий уровень герметичности и безопасности. Какой способ выбрать, во многом зависит от особенностей конструкции стояка. Значение имеют финансовые возможности собственника квартиры и его личные предпочтения.
Схемы подключения радиаторов: разнообразие выбора
Несколько способов могут использоваться при установке радиатора отопления:
- монтаж радиатора без перемычек. Подобный способ предполагает выполнение установки «крана-американки». Его применение позволяет во время дальнейшей эксплуатации без проблем снять радиатор в случае необходимости;
- установка радиаторов с перемычкой, но без крана. Во время установки радиатора выполняется монтаж специальной перемычки, благодаря которой обеспечивается перекрытие подачи теплоносителя в любое время года. Этот вариант является достаточно удобным и практичным;
- монтаж батарей отопления с перемычкой и краном. Наличие на перемычке крана дает возможность направлять тепло без потерь.
Как выбрать материал для подключения радиатора?
Разные типы материалов применяются при проведении работ по замене батареи отопления. Перед тем как приступать к этой процедуре, следует решить, какой вариант подключения использовать при установке прибора отопления. Напомним, возможны следующие:
- сварка;
- полипропиленовые трубы;
- металлопластиковые трубы.
Отметим, что в большинстве случаев при установке новых радиаторов используется подключение посредством металлопластиковых трубопроводов. Сварка используется редко, так же, как и полипропилен. Трубы из металлопластика выбирают по причине их высокой надежности. Кроме этого подобные трубные изделия долговечны, а еще обеспечивают высокий уровень герметичности. Вдобавок в квартире такое подключение смотрится эстетично.
Испытание системы – залог надежности работы
Когда работы по установке радиатора отопления завершены, для проверки качества и для личной безопасности следует провести тестирование оборудования. А для этого необходимо попросить специалистов, которые производили слив воды из системы, выполнить её под рабочим давлением.
Стоит знать, что часто только при общем пуске происходит полное заполнение системы, когда давление доходит до уровня 2-4 атм. Если какие-либо дефекты были обнаружены во время испытаний, то они должны быть максимально быстро устранены.
Стоит ответственно подходить к задаче замены батареи отопления в своей квартире. Эффективность работы установленного прибора и теплая атмосфера в жилище в зимнее время во многом зависит от выбранного материала радиаторов и способа его подключения.
Кого не устраивает цена на услугу по замене радиатора, предпочитают выполнять эту работу своими силами. В этом нет ничего сложного. Главное – не отклоняться от существующей технологии, а во время работ применять качественные материалы. Правильная установка радиатора отопления вернет в ваш дом комфорт. Новое изделие высокого качества прослужит дольше, чем старое. После выполненной установки вам не придется долго обращать внимание на приборы отопления в своей квартире.
- Автор: Андрей Витальевич Васильев
- Распечатать
Оцените статью:
(3 голоса, среднее: 3 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Как работают термобатареи?
Экодом
Обновлено: 22 ноября 2019 г.
Денис Бойер и Майк Рейнольдс
Что такое тепловая батарея?
Термическая масса любого вида по определению может называться тепловой батареей, так как она обладает способностью накапливать тепло. В контексте дома это означает плотные материалы, такие как кирпич, кирпичная кладка и бетон. Даже кувшин с водой, стоящий на солнечном окне, является своего рода тепловой батареей, поскольку он улавливает, а затем отдает солнечное тепло.
Бетонный пол с хорошей изоляцией также действует как тепловая батарея; когда вы накачиваете его полным тепла, ему требуется много времени для охлаждения (в зависимости от толщины), и в это время он регулирует внутреннюю температуру.
Одним из практических способов получения максимальной выгоды от излучающего бетонного пола в качестве тепловой батареи были бы районы с колеблющимися ценами на электроэнергию — вы можете настроить свой пол на таймер, чтобы он включался только в часы низкой интенсивности (с 19:00 до 7:00 в Онтарио, например). В течение двенадцати часов, когда он выключен, он действует как батарея, медленно высвобождая накопленное тепло, поэтому вам не нужно платить по более высоким тарифам в часы пик.
Солнечный дом Массачусетского технологического института через Wikimedia
По мере того, как вы приближаетесь к области активных систем накопления тепла, один из наиболее распространенных типов тепловых батарей (не то чтобы их много) — это огромный резервуар для воды, закопанный в землю, который отапливается солнечными тепловыми панелями.
Даже этот тип системы не нов, первый дом в Соединенных Штатах с активной системой солнечного отопления был построен в 1939 году в кампусе Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) и стоял на вершине огромного водохранилища, которое было отапливается тепловыми солнечными панелями.
Тепловая батарея MIT Solar House через Wikimedia
Что такое тепловые батареи с фазовым переходом?
Использование преимущества «фазового перехода» немного поднимает планку — оставайтесь со мной, это будет весело, обещаю 🙂
Чтобы заставить материал превратиться из твердого в жидкое, требуется значительное количество энергии. Эта энергия позже высвобождается, когда этот материал снова затвердевает. Пока происходят эти преобразования, и материал либо поглощает, либо выделяет энергию, температура остается постоянной. Как только фазовый переход завершится, материал снова начнет изменять температуру.
Так что же это означает на самом деле? Это означает, что для того, чтобы растопить воду, воск, металл, камень или что-то еще, вам нужно снабдить их тоннами энергии. но температура не меняется, пока вы это делаете. Таким образом, ваша «батарея» имеет большую мощность, и вы можете хранить больше тепла в том же объеме пространства.
Трудно воспользоваться температурой плавления 0° по Цельсию, но воск плавится примерно при 37° по Цельсию (в зависимости от его точного химического состава), что идеально подходит для сбора и хранения тепла от солнечных тепловых коллекторов.
Как построить тепловую батарею:
Если у вас есть солнечная панель, собирающая тепло (непосредственно нагревающая воздух или жидкость, а не вырабатывающая энергию с помощью фотоэлектрических элементов), вы можете использовать ее для зарядки своей тепловой батареи. Представьте себе это – большой резервуар с воском (или водой), который нагревается с помощью нагретых змеевиков от солнечного коллектора. Через тот же резервуар проходит другой змеевик, который извлекает тепло, чтобы перекачивать его через ваш теплый пол или любую другую систему распределения тепла, которая у вас есть.
Удельная теплоемкость:
Если взять твердый парафин (теплоемкость Cp = 2,5 кДж/кг·К и теплота плавления 210 кДж/кг), допустим, 1 кг, при комнатной температуре потребуется 2,5 кДж ( килоджоулей) тепла, чтобы заставить блок массой 1 кг подняться с 20°C до 21°C. Чтобы заставить его перейти от 21 ° C к 22 ° C, вам также потребуется 2,5 кДж (то есть такое же количество энергии).
Парафин плавится примерно при 37°C. Если она упадет до 36°C, вам снова потребуется всего 2,5 кДж , чтобы вернуть ее к 37 °C, но вам потребуется 210 кДж (в 84 раза больше), чтобы перейти от 37 °C к 38 °C.
Это связано с тем, что для плавления необходимо разорвать некоторые химические связи в решетке твердого тела, а для этого процесса требуется дополнительная энергия. В целом, если килограмм парафина лежит при температуре 20°C, вам потребуется 252,5 кДж, чтобы довести его до 38°C.
Одним из наиболее распространенных строительных материалов с преимуществами теплопроводности является бетон. В отличие от парафина, 1 кг бетона (Cp = 0,88 кДж/кг·К) для того же самого потребовало бы 15,8 кДж. Для воды (Cp = 4,18 кДж/кг·K) необходимое количество энергии составит 75,2 кДж.
Количество вложенной энергии – это количество энергии, запасенной в материале, поскольку эта энергия будет позже высвобождаться при охлаждении материала до 20 °C или комнатной температуры. Хотя существует множество материалов, которые можно использовать для накопления тепла, это всего лишь краткое сравнение некоторых из наиболее доступных.
Таким образом, парафин может хранить в 16 раз больше тепла на кг, чем бетон, и в 3,4 раза больше, чем вода. Таким образом, хотя вода может быть не лучшим материалом для хранения тепла, она, безусловно, является наиболее доступным по цене и легкодоступным.
Значение Cp, указанное в приведенном выше тексте, относится к теплоемкости материалов.
q = m Cp ΔT
где:
q = энергия [Дж]
m = масса материала [кг]
Cp = теплоемкость материала [кДж/(кг·K)]
ΔT = разница температур [K или °C]
См. подробнее о пассивном солнечном дизайне дома здесь
Схема термобатареи предоставлена с сайта alter-photonics.com/ |
Схемы тепловой батареи предоставлены Alternative Photonics.
Миф о резервном аккумуляторе для всего дома
Системы резервного питания на батареях в сочетании с солнечными батареями приветствуются как лучшее решение для отключения электроэнергии в целях общественной безопасности в Калифорнии, не говоря уже о нашей архаичной электросети.
Эти системы не только идеально подходят для питания дома при отключении электроэнергии, они также помогают снизить затраты на электроэнергию и предоставляют услуги по поддержке сети, когда это необходимо местным коммунальным службам. По причинам выбросов и стоимости обычные газовые или дизельные генераторы не подходят.
Поэтому неудивительно, что спрос на эти системы превышает предложение оборудования, а также доступность квалифицированной монтажной рабочей силы.
Пределы для резервного питания всего дома
Но в этом есть одна загвоздка. Нам нравится верить в миф о резервном копировании всего дома или в представление о том, что наш образ жизни 21 ст века не ослабнет, несмотря на огненный ад или паводок. В действительности все обстоит иначе: типичные системы резервного питания работают лучше всего, когда они спроектированы таким образом, чтобы оптимизировать емкость аккумуляторов и свести к минимуму использование крупных бытовых приборов.
Мифы часто имеют реальное происхождение: аккумуляторные системы для всего дома действительно работают для автономных приложений. По оценкам, в США насчитывается 180 000 таких домов
Но эти дома были спроектированы для проживания вне сети: они обычно меньше по размеру и хорошо изолированы; использовать пламенное отопление с резервированием пропаном; включать активные и пассивные солнечные тепловые системы; и не имеют энергоемких систем кондиционирования воздуха, зарядных устройств уровня 2 для электромобилей или бассейнов.
Есть два фундаментальных инженерных ограничения, которые делают нецелесообразным эксплуатировать весь дом только на батарейках. Во-первых, энергоемкости типичных литий-ионных аккумуляторных систем недостаточно для питания всего дома в ночное время. Во-вторых, резервные аккумуляторные инверторы недостаточно мощны для запуска и работы многих крупных бытовых приборов.
Конечно, несколько аккумуляторов и инверторов могут устранить эти ограничения энергии и мощности. Но стоимость 20+ киловатт инверторов и 40+ киловатт-часов аккумуляторов непомерно высока для типичного домовладельца.
Более практичным подходом является разработка системы резервного питания от батарей для питания только критических нагрузок: никаких крупных бытовых приборов, таких как кондиционеры, зарядные устройства для электромобилей на 240 вольт или электрические плиты. Вместо этого всего четыре-восемь меньших контуров в доме для охлаждения, освещения, развлечений, связи и розеток.
Наш нынешний жилой фонд потребляет много электроэнергии, а из-за множества подключенных к розетке устройств новые дома часто потребляют еще больше.
Устройства с высоким энергопотреблением являются наиболее сложными для систем резервного копирования всего дома. Потребляемая мощность большого центрального кондиционера составляет 5 000 Вт, зарядного устройства для электромобилей — 7 000 Вт, электрической плиты — 10 000 Вт, насосов для бассейнов — 2 200 Вт.
Ограничение энергии батареи
Итак, как долго типичная солнечная и аккумуляторная система работает ночью при работе этих более крупных приборов? Ответ: совсем не долго.
Математика проста. Если батарея разряжена до 2,5 киловатт-часов в ночное время (обычно, если батарея используется в вечернее время, чтобы максимизировать экономию собственного потребления), энергии батареи достаточно только для работы насосов бассейна в течение 60 минут, центральная Переменный ток на 30 минут, зарядное устройство для электромобиля на 20 минут или электрическая плита на 15 минут.
При включении любого из этих устройств — после относительно короткого интервала автоматического резервного копирования всего дома — батарея скоро разрядится и не сможет питать критически важные нагрузки. В лирическом выражении: Нет света. Нет телефона. Нет электромобиля. Ни одной роскоши. Как Робинзон Крузо, настолько примитивный, насколько это возможно.
Одним из возможных решений является ручное отключение нагрузки больших электроприборов во время отключения электроэнергии. К сожалению, многие отключения электроэнергии происходят днем, когда никого нет дома, или ночью, когда люди спят. Клиенты, которые пытались вручную сбрасывать нагрузки, обычно разочаровывались в своей системе резервного копирования.
Другое решение (если позволяет бюджет домовладельца и пространство на стене) – добавить вторую аккумуляторную батарею, что фактически удвоит продолжительность хранения энергии.
За последние несколько месяцев мы работали с клиентами, у которых были как хорошие, так и плохие ситуации с резервным питанием от батарей. Во время первого отключения электроэнергии в нашем районе, которое произошло около 22:30, один клиент, использующий аппарат постоянного положительного давления в дыхательных путях (CPAP), разрядил свою аккумуляторную батарею примерно в 2 часа ночи (он начал храпеть, и его жена сказала ему спать на диван). Другой клиент использовал резервную систему для питания одной из субпанелей в своем доме и не осознавал, что произошел сбой питания, пока не разрядился аккумулятор.
Решение для обоих клиентов состояло в том, чтобы удалить несколько дискреционных цепей из своих резервных подпанелей, чтобы батарея работала всю ночь.
Пределы мощности инвертора
Максимальная выходная мощность аккумуляторного инвертора (в киловаттах) — вторая причина мифа о резервном копировании всего дома.
Большинство резервных аккумуляторных инверторов были разработаны для домашних электросетей на 200 ампер, что подразумевает максимальную выходную мощность переменного тока 7600 Вт при подключении к сети. При питании от батареи (которая имеет ограниченную пиковую скорость разряда) эти инверторы обычно могут обеспечивать 5000 Вт постоянной мощности или 6000 Вт пиковой мощности (около 25 ампер).
Тем не менее, мгновенный импульсный ток запуска двигателя переменного тока или насоса часто в два или три раза превышает нормальное потребление тока, а это означает, что инвертор просто не переключится в резервный режим. Даже если батарея полностью заряжена в солнечный день, кондиционер и насос бассейна не запустятся, и ни одна из критических нагрузок не получит питание.
Проектирование систем резервного питания с солнечными батареями
Несмотря на эти энергетические, энергетические и финансовые ограничения, хорошо спроектированная солнечная и резервная система может обеспечивать электроэнергию практически бесконечно. Три элемента дизайна имеют решающее значение.
Во-первых, энергоемкость аккумулятора (киловатт-часы) и мощность инвертора (киловатт) должны быть согласованы с потребностями дома в ночное время, когда аккумулятор частично разряжен. Во-вторых, количество резервных цепей должно быть строго ограничено, чтобы не допустить питания слишком большого количества небольших устройств или каких-либо крупных бытовых приборов. В-третьих, размеры солнечной системы должны быть достаточными для частичной подзарядки батареи даже в пасмурный зимний день.
Будущие технологии электрических систем умного дома будут устранять эти практические ограничения, автоматически отключая нагрузку во время отключения электроэнергии.