Navrhování solárních systémů pro vytápění

Co je to alternativní vytápění?

Pravděpodobně neexistuje nikdo, kdo by neslyšel o existenci alternativního vytápění. Při klasifikaci toho či onoho typu výroby energie nekonvenčním způsobem však dochází k určitým nejasnostem. Mylně se má za to, že využívání infračerveného záření, biopaliva, geotermální energie a řada dalších jsou alternativní energie. Při definování alternativních způsobů výroby energie by proto bylo správné za takové považovat ty, za které spotřebitel neplatí dodavateli energie a náklady na získání energie jsou na přijatelné úrovni.

Proč elektřina

Elektrické vytápění se od klasických vodních nebo plynových systémů liší hospodárností a praktičností. První aspekt ponecháme na diskusi níže, ale provozní výhody popíšeme zde:

Elektrické vytápění je nejen tiché, ale také šetrné k životnímu prostředí. Jeho přeprava je bezpečnější než přeprava plynu a nevypouští žádné škodliviny do ovzduší ani do interiéru. Bez odpadu nejsou potřeba ani komíny a tahové konstrukce. Na rozdíl od elektrických systémů nepřináší topení uhlím nebo dřevem vůbec žádnou výhodu.
Elektricky vytápěné místnosti nevyžadují vysokou jednorázovou investici. Srovnání lze provést na příkladu plynu: pro připojení domu je třeba zakoupit vybavení pro každou místnost, provést instalaci inženýrských sítí, kotle, připojit se ke společné síti. Vše se musí provést najednou, protože připojení části domu k systému není možné odložit. Elektrická metoda naproti tomu umožňuje instalovat systém sériově: nejprve se připojí nejdůležitější části domu a poté se připojí okrajové části, jak to dovolí vaše finanční možnosti.
Díky možnosti používat v soukromém domě nebo bytě vícetarifní měřidlo a neustálému rozvoji technologií v této oblasti je vytápění elektřinou již dnes nejúspornější mezi ekvivalentními způsoby vytápění.

Nezaměřujte se na vysokou cenu zařízení - díky nízké spotřebě energie se rychle vrátí.
Téměř každý způsob organizace elektrického vytápění umožňuje instalaci vlastníma rukama, bez mnoha dalších nástrojů.

Použití elektrických topných systémů samozřejmě není ideální. Práce na kvalitním vytápění každého domu vyžaduje zohlednění mnoha zvláštností. V některých regionech mohou být náklady na elektřinu tak vysoké, že se plynu nelze vyhnout. Ve starších bytových domech je přechod na elektrické vytápění obtížný ze dvou důvodů: je velmi obtížné odpojit se od elektrické sítě a vzhledem k velkokapacitním zařízením je nutné přepojit elektrickou síť.

Celkový obraz však převažuje ve prospěch elektřiny. Pro nemovitosti, které nemají přívod zemního plynu nebo kde není možnost plynové přípojky, je to vlastně záchrana.

Návrat v čase

První sluneční kolektor byl vynalezen před více než dvěma stoletími: vycházel ze skutečnosti, že tmavší povrch se zahřívá intenzivněji než světlejší.

Švýcarský plochý kolektor se okamžitě stal součástí každodenního života. Právě toto zařízení pomohlo D. Herschelovi v 19. století při přípravě jídla, když se vydal na svou slavnou africkou expedici.

V roce 1908 vyvinul W. Bailey izolovaný kolektor s měděnými trubkami. Tím se princip solárního ohřevu dostal na moderní úroveň chápání, ale teprve v 70. letech 20. století bylo dosaženo hmatatelného pokroku.
Důvodem pro zaměření na alternativní zdroje energie byla krize na trhu s ropou. Vědci v mnoha zemích obnovili aktivní práci na využití přírodního tepla, což umožnilo výrazně zvýšit účinnost solárních topných systémů. Takový vývoj má strategický význam v národních politikách.

Moderní technické inovace v topných systémech

V poslední době jsou stále oblíbenější nejnovější inovace v oblasti vytápění domů a bytů. Mezi technické inovace patří:

• Infračervená podlaha;
• Speciální tepelná čerpadla;
• Solární panely.

Zde je podrobnější popis inovativních systémů.

Infračervené podlahy

Nový systém vytápění na trhu si rychle získal oblibu mezi majiteli venkovských domů. Je úspornější, ale také poměrně účinný, zejména ve srovnání s jinými možnostmi elektrického vytápění.

Provoz podlahového vytápění, které se instaluje do potěru nebo lepidla pod dlaždice, je závislý na elektřině. Topná tělesa produkují infračervené paprsky, které vysílají teplo do předmětů a osob a z nich do celé místnosti.

Mezi výhody infračervených podlah patří:

• Moderní variantu podlahového vytápění s uhlíkovými rohožemi a fólií nelze poškodit nábytkem;
• Automatický systém může regulovat teplotu v místnosti nezávisle na tom, jak je v místnosti teplo;
• Regulátory teploty, které lze použít k nastavení času a teploty;
• Nízké náklady na energii.

Vytápění pomocí tepelných čerpadel

Co je tepelné čerpadlo a jak funguje? Jedná se o zařízení, které přenáší teplo od zdroje k nosiči. Základem jeho činnosti je odebírání tepla z vnějšího prostředí a jeho předávání do topného systému. Tímto způsobem je možné místnosti nejen vytápět, ale také chladit.

Čerpadla se dělí na tyto varianty:

• S otevřeným cyklem. Princip jejich činnosti spočívá v tom, že získávají vodu ze země, přenášejí ji do topných těles a vracejí se zpět do výchozího bodu;
• S uzavřeným cyklem. Speciálním potrubím instalovaným v jezírku prochází chladicí kapalina, která má vlastnost předávat nebo přijímat tepelnou energii z vody.

Výhodou vytápění pomocí tepelných čerpadel je možnost využívat energii z vody, vzduchu nebo země. Dům není nutné připojovat k plynovému rozvodu. Nevýhodou je pouze vysoká cena takového zařízení, ale jeho náklady se při provozu rychle vrátí, protože šetří náklady na energii.

Solární panely

Tento typ kolektoru je speciální zařízení, které shromažďuje tepelnou energii ze slunce a přenáší ji do teplonosného média (voda, olej nebo nemrznoucí směs) v domě.

Solární panely jsou navrženy s přídavnými topnými prvky, které zajišťují hlavní systém a začnou pracovat, když se sníží účinnost solárních kolektorů.

Všechna solární zařízení se dělí na dvě varianty:

• Ploché kolektory vybavené absorbérem s průhledným povrchem a tepelnou izolací. Zahřívají se až na 200 stupňů Celsia;
• Vakuové baterie vícevrstvého typu s hermetickým těsněním, které vytváří vakuum. Teplota ohřevu takového zařízení je 250-300 stupňů.

Hlavními výhodami solárních kolektorů jsou jednoduchá instalace, nízká hmotnost zařízení a vysoká účinnost. Za nevýhodu systému lze označit pouze jeho značnou závislost na rozdílu teplot. V současné době se stále více upouští od tradičních vodních systémů vytápění. Inovace technologií nabízejí nové, úspornější a bezpečnější možnosti. Je obtížné určit, který z nich je nejlepší, protože výběr konkrétního systému a jeho účinnost závisí na podrobné analýze a pochopení všech výhod a nevýhod, jakož i konkrétních podmínek instalace a dalšího provozu.

Jak vypočítat potřebnou kapacitu kolektoru

Při výpočtu potřebného výkonu solárních kolektorů se často chybně vychází z množství sluneční energie přicházející v nejchladnějších měsících roku.

Je to proto, že v ostatních měsících roku se celý systém neustále přehřívá. V létě může teplota chladicí kapaliny na výstupu ze solárního kolektoru při ohřevu páry nebo plynu dosáhnout 200 °C, u nemrznoucí směsi 120 °C, u vody 150 °C. Pokud se teplonosná látka vaří, částečně se odpaří. V důsledku toho bude muset být vyměněn.

Výrobci doporučují následující údaje:

• zásobování teplou vodou nejvýše 70 %;
• Zajištění topného systému v rozsahu maximálně 30 %.

Zbytek potřebného tepla by měl být vyroben standardním topným zařízením. Přesto se s těmito údaji dosahuje průměrné roční úspory na vytápění a dodávce teplé vody ve výši přibližně 40 %.

Výkon generovaný vakuovým elektronkovým systémem závisí na zeměpisné poloze. Hodnota sluneční energie dopadající za rok na 1 m2 plochy se nazývá insolace. Při znalosti délky a průměru trubice je možné vypočítat aperturu - účinnou absorpční plochu. Zbývá použít absorpční a emisní koeficienty pro výpočet výkonu na jednu trubici za rok.

Příklad výpočtu:

Standardní délka trubky je 1800 mm, efektivní délka je 1600 mm. Průměr je 58 mm. Clona je zastíněná plocha vytvořená trubicí. Plocha stínového obdélníku tedy bude

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928 m2

Účinnost průměrné trubice je 80 %, sluneční záření v Moskvě je přibližně 1170 kWh/m2 za rok. Za rok se tak vyprodukuje jedna trubka:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86 kWh

Je třeba poznamenat, že se jedná o velmi hrubý výpočet. Množství vyrobené energie závisí na orientaci zařízení, úhlu, průměrné roční teplotě atd.

Výběr solárního kolektoru a jeho instalace

Majitel domu, který se rozhodl pro solární ohřev v soukromém domě vlastníma rukama, stojí před úkolem vybrat nejvhodnější typ kolektoru. Jedná se o složitou problematiku, ale je důležité jí porozumět.

Otevřené kolektory nejsou vhodné kvůli své nízké kapacitě, takže o nich nemá smysl mluvit. Obvykle se volí mezi trubkovým a plochým typem. Prvním a nejdůležitějším kritériem výběru je obvykle poměr cena/výkon výrobků.

Takový přístup je oprávněný, ale nelze přehlížet udržovatelnost. Například vakuové trubice nelze vyměnit u všech typů rozdělovačů, což z nich činí riskantní volbu. Pokud u některých typů rozdělovačů dojde k poruše jednoho z nich, je nutné vyměnit celý panel, což si vyžádá náklady. Obecně lze říci, že všechna vakuová zařízení jsou poměrně riskantní koupí, protože při jakémkoli mechanickém nárazu hrozí ztráta zdroje tepla.

Po výběru nejlepší možnosti přejděte k instalaci. K tomu je třeba vybrat vhodné místo v blízkosti domu.

To je důležité, protože doprava teplonosného média na dlouhé vzdálenosti vyžaduje dobrou izolaci a instalaci oběhového čerpadla. Obvykle se kolektory instalují na střechu, aby byla umožněna gravitační cirkulace. Jediným problémem je umístění svahů ve vztahu k poloze slunce na obloze - někdy je nutné instalovat sledovací systém, který panely otáčí.

Je to drahé a vyžaduje to použití ohebných trubek, ale výsledný efekt je mnohem vyšší.

Srovnávací charakteristiky některých typů solárních kolektorů

Hlavní charakteristikou každého solárního kolektoru je jeho výkon. V závislosti na konstrukci a teplotním rozdílu se určuje účinnost systému. je třeba mít na paměti, že náklady na ploché kolektory jsou výrazně nižší než náklady na trubicové kolektory.

Při výběru solárního kolektoru je třeba pečlivě prozkoumat parametry, na kterých závisí účinnost solárního ohřevu vody a výkon konstrukce.

Solární kolektory mají řadu poměrně důležitých vlastností:

• Pomocí adsorpčního koeficientu lze určit poměr celkové a absorbované energie slunečního záření.
• Emisní koeficient slouží k určení poměru množství předaného tepla a pohlcené energie.
• Poměr celkové plochy a plochy clony.
• Faktor účinnosti.

Výpočet systému vytápění domu

Výpočet systému - online kalkulačka

Proč je nutné vypočítat topný výkon soukromého domu? To je nutné pro volbu správného topného výkonu požadovaného topného zařízení, aby bylo možné realizovat topný systém, který zajistí vyváženou dodávku tepla do příslušných místností rodinného domu. Správná volba zařízení a správný výpočet topného výkonu v rodinném domě umožňuje racionálně kompenzovat tepelné ztráty z obálky budovy a průtok vzduchu pro větrání. Vzorce pro takový výpočet jsou příliš složité - proto doporučujeme použít on-line výpočet (výše) nebo vyplnit formulář žádosti (níže) - v tomto případě výpočet provede náš hlavní inženýr a tato služba je zcela zdarma.

Jak vypočítám vytápění vlastního domu?

Jak to začíná? Nejprve je třeba stanovit maximální tepelnou ztrátu objektu (v našem případě se jedná o soukromý venkovský dům) za nejhorších povětrnostních podmínek (tento výpočet se provádí s ohledem na nejchladnější pětidenní období pro tuto oblast). Pro výpočet topného systému soukromého domu na kolenou nebude fungovat - k tomu slouží specializované vzorce pro výpočet a programy, které umožňují sestavit výpočet na základě původních údajů o konstrukci domu (stěny, okna, střecha atd.). Na základě obdržených údajů je vybráno zařízení, jehož užitečný výkon by měl být větší nebo roven vypočtené hodnotě. Při výpočtu topného systému se zvolí požadovaný model kanálového ohřívače (obvykle plynový ohřívač, ale můžeme použít i jiné typy ohřívačů - vodní ohřívače, elektrické ohřívače). Poté se vypočítá maximální vzduchový výkon ohřívače - jinými slovy, kolik vzduchu ventilátor ohřívače vyfoukne za jednotku času. Mějte na paměti, že výkon zařízení se liší v závislosti na jeho zamýšleném použití: například výkon klimatizace je vyšší než výkon vytápění. Pokud tedy bude v budoucnu použita klimatizační jednotka, musí být průtok v tomto režimu brán jako referenční hodnota pro požadovaný výkon - pokud tomu tak není, postačí pouze hodnota v režimu vytápění.

V dalším kroku se výpočet systému ohřevu vzduchu v rodinném domě omezuje na určení správné konfigurace systému rozvodu vzduchu a výpočet průřezů potrubí. Pro naše systémy používáme bezpřírubové obdélníkové kanály s obdélníkovým průřezem - snadno se montují, jsou spolehlivé a vhodně umístěné v prostoru mezi konstrukčními prvky domu. Vzhledem k tomu, že vzduchové vytápění je nízkotlaký systém, je třeba při návrhu systému zohlednit určité požadavky, jako je minimalizace počtu ohybů v potrubí, a to jak v hlavním potrubí, tak v koncových větvích vedoucích k mřížkám. Statický odpor potrubí nesmí překročit 100 Pa. Na základě kapacity zařízení a konfigurace systému rozvodu vzduchu se vypočítá potřebný průřez hlavního potrubí. Počet koncových větví vychází z počtu přívodních mřížek potřebných pro každou místnost v domě. V systému ohřevu vzduchu v domě se obvykle používá standardní přívodní mřížka o rozměrech 250x100 mm s pevně stanoveným výkonem - ten se vypočítá na základě minimální rychlosti výstupního vzduchu. Díky této rychlosti nebudete v místnostech vašeho domu cítit žádný pohyb vzduchu a nebude docházet k průvanu ani k cizímu hluku.

Online kalkulačka

Vlastnosti generátorů

Generátor je nejrychlejší a nejjednodušší způsob, jak si doma zajistit elektřinu. Přístroj používá benzín nebo naftu a jejich spalováním vyrábí požadované množství energie.

Hlavní výhodou je naprostá nezávislost na sezónních změnách a výkyvech počasí. Mezi nevýhody patří nutnost speciálně vybaveného skladu paliva na místě, který je určen pro objem 200 litrů a více.

Dieselový generátor je pohodlný a snadno ovladatelný, ale k plnému provozu potřebuje nejméně 250 litrů paliva za hodinu. Výkonné stanice, které jsou schopny zásobovat energií malý rodinný dům se skutečnou spotřebou několika kilowattů za den, "sežerou" asi litr nafty za 60 minut.

Jako záložní nebo dočasné zdroje výroby elektřiny se nejčastěji používají benzinové a dieselové generátory. Důvodem je skutečnost, že spotřebiče potřebují ke své správné funkci značné množství paliva, jehož cena se neustále zvyšuje.

Výkonný benzínový nebo naftový generátor může zajistit nepřetržitou dodávku elektřiny, pokud je k dispozici správné množství paliva. Je však velmi hlučný. Abyste netrpěli nežádoucím hlukem, vyplatí se umístit jednotku do některé z přilehlých hospodářských budov, v určité vzdálenosti od vlastního domu i domu sousedů.

Samotné zařízení má také vysokou cenu a vyžaduje preventivní údržbu. Výhodnější variantou výrobních souprav jsou plynové jednotky. Nevyžadují nepřetržitou dodávku paliva a nepotřebují sklad paliva.

Povinné připojení k centrální plynové síti, které není vždy možné nebo cenově dostupné, však zajišťuje plnou funkčnost těchto spotřebičů.

Instalaci plynového generátoru v domě lze provést pouze na základě povolení a musí ji provést tým techniků místní plynárenské společnosti. Nedoporučuje se připojovat spotřebič k plynovému rozvodu svépomocí, aby se předešlo možnosti budoucích úniků a různých poruch.

Právě kvůli těmto komplikacím se generátory zřídkakdy volí jako primární zdroj pro zásobování domácností elektřinou.

Jsou ideální pro dočasné použití, například při stavbě domu a vyřizování připojovacích dokumentů:

Galerie obrázků

Foto z

Generátor pro stavební práce

Čtyři baterie a měnič

Osvětlení v noci a večer

Osvětlení pro elektroinstalaci a výzdobu

Generátor bude sloužit jako hlavní zdroj energie v počátečních fázích výstavby a po vyřízení dokumentů a povolení k připojení k veřejné elektrické síti se stane záložním zařízením a jistě se bude nejednou hodit.

Další výdaje spojené s těžbou

Jeho používání nepředpokládá žádnou péči ani údržbu kromě občasného čištění od nečistot a sněhu v zimě (pokud sám nerozmrzne). S tím však budou spojeny určité náklady:

Opravy, vše, co lze vyměnit v rámci záruky, nemá výrobce problém vyměnit, důležité je nakupovat u oficiálního prodejce a mít záruční listy.
Elektrická energie se pro čerpadlo a řídicí jednotku používá velmi málo. V prvním případě stačí 1 solární panel o výkonu 300 wattů a je to zcela dostačující (stačí i systém bez baterií).
Proplachování cívek je třeba provádět jednou za 5-7 let.

Vše závisí na kvalitě vody (pokud se používá jako topné médium).

Uspořádání vytápění kamen v soukromém domě: konstrukce moderních sporáků

Hlavními konstrukčními prvky topeniště v soukromém domě jsou: základ, topeniště, popelník, ohniště, kouřové kanály (cirkulace kouře), komíny.

Základ je základem pro saunová kamna, který je navržen tak, aby unesl zatížení saunových kamen a kouřovodů. Tento konstrukční prvek musí být pevný, protože na jeho odolnosti závisí bezpečnost provozní konstrukce. Správné umístění základny ohřívače vyžaduje, aby byla oddělena od základů domu. Mezi nimi musí být mezera nejméně 3 cm a tato mezera musí být vyplněna pískem.

Nejprve se vykopá jáma, která se vyplní malými kousky kamene nebo pálených cihel, a poté se vše důkladně zhutní. Tím se připraví lože pro základ. Poté se do základové jámy nalije tekutá cementová malta. Zdivo nebo zděný základ se pokládá se spárami. Poslední vrstva malty by měla být důkladně vyrovnána.

Po položení základů jsou konstrukčním prvkem saunových kamen hadice. Jedná se o řadu zdiva, které zvedá saunová kamna nad základ. Na spáry se používají dvě nebo tři vrstvy cihel. To také znamená, že k vytápění se používá spodní část ohřívače.

Popelník nebo popelník sloužící k přivádění vzduchu do ohniště a k vybírání popela z ohniště. Mezi topeništěm a popelovou komorou se nachází speciální rošt v podobě litinových nebo ocelových tyčí. Když je ohřívač v provozu, musí být dvířka otevřená a po ukončení ohřevu zavřená, aby se zabránilo rychlému ochlazení vzduchu uvnitř ohřívače.

Topeniště v kamnech je topeniště, ve kterém se spaluje palivo - dřevo a uhlí. V horní části topeniště je speciální otvor pro odvod spalin. Rozměry komory musí být zvoleny tak, aby bylo možné do vařiče vložit potřebné množství paliva pro jeho ohřev.

Pro zajištění volného toku popela do popelníku jsou v dolní části topeniště k dispozici sklony roštu. Aby uhlíky a popel nevypadávaly z ohniště, je poklop umístěn o jednu řadu výše než rošt. Životnost topeniště lze prodloužit vyzděním žáruvzdornými cihlami.

Princip kamnového vytápění v rodinném domě je založen na odvádění tepla kouřovody nebo kouřovody. Lze je umístit vertikálně nebo horizontálně a lze je zvedat nebo spouštět. Účinnost provozu sporáku závisí na velikosti kouřovodů a jejich uspořádání.

Spaliny procházející potrubím předávají stěnám energii ve formě tepla, které ohřívá sporák. Aby se zvýšil tepelný výkon, jsou spalinové kanály provedeny tak, aby byly dlouhé a často měnily směr.

Komíny pro moderní vytápění kamny v soukromých domech mohou mít průřez 13 x 13, 13 x 26 nebo 26 x 26 cm a jejich stěny jsou hladké (nejsou omítnuté, protože v případě poruchy omítky by mohlo dojít k ucpání kanálků). Přístup do komínových průduchů je zajištěn speciálními dvířky pro čištění od sazí.

Komín musí být instalován mimo dům, na střeše, aby se dosáhlo tahu, který pomůže odvádět plyny ze spalovaného paliva. Nejčastěji se vyrábí s kruhovým průřezem, protože v rohových trubkách je pohyb plynu poněkud obtížný. Kromě toho se kulaté trubky lépe čistí. Jako materiál se používají keramické nebo azbestocementové trubky.