Повітряне опалення приватного будинку
Все важливішою задачею надалі є збереження вичерпних джерел енергії (вугілля, газу, нафти, горючих сланців, уранових руд і інш.) і різноманітних ресурсів, що інтенсивно застосовуються на будівництво традиційних ще досить дорогих енергогенеруючих і енерготранспортуючих потужностей. Тому залишаються перспективними і актуальними автономні індивідуальні енергоустановки, що через максимальне наближення до споживача, попри невелику кількість капіталовкладень і невисоку вартість 1 кВт генерованої теплової, чи електричної енергії, працюють на відновних, відносно недорогих і доступних в наших широтах джерелах енергії (біогаз, паливні брикети, пелети з енерговерби, дрова, паливні біоолії, спирти і інше) при умові застосування нового покоління обладнання з високою ефективністю, як спалювання, так і очистки продуктів горіння. Хоча знову великі багатообіцяючі надії покладаються на безпечний екологічний холодний термоядерний синтез - багато повідомлень в пресі про подібні автономні безпечні енергоустановки, винайдені італійським інженером Андреа Россі з′явилися останнім часом (вартість капіталовкладень на 1 кВт генеруючої потужності теплової енергії на сьогодні становить 2000 $, а в перспективі при великосерійному виробництві обіцяють зниження вартості в десять разів. Можливо навіть колись до 100-200 $ за 1 кВт теплової енергії. В подальшій статті висвітлений деякий досвід з монтажу і експлуатації вдосконаленої комбінованої водяної і повітряної автономної системи опалення на біопаливі. Вартість додаткових капіталовкладень становила: камінний чавунний вклад фірми "FOYER"; буржуйка або котел на тверде паливо з водяною рубашкою, якщо підведені траси водяного опалення (напр. котел "ДАНКО"); шість секцій нерж. гофрованої димохідної труби діам. 130 мм., що потім витягувалися на довжину 1.5 метра кожна; трійник нерж. діам. 130 мм.; нерж. перехідник-адаптер 200-130 мм. для вкладу; труба нерж. димохідна гладка діам. 130 мм. довжиною 1 метр для врізки в стіну металевого димоходу і нарізки на кільця - муфти для з′єднання гофри; нерж. хомути; металевий столик під вклад; вентилятори обдуву; сантехнічні кріпильні хомути діам. 150 мм.; матер′яли обшивки, або замуровки і декорування всього склали 1000-1200 $ (з котлом "ДАНКО" всього разом - 1500$) станом на 2010 р. Отже вартість капіталовкладень на 1 кВт. генеруючих потужностей теплової енергії становила приблизно 65-80 $, а з котлом "БУЛЕР’ЯН" - 100$. Вартість 1-ого кубометра наколених сухих дров твердих порід з доставкою " під поріг" в м.Івано-Франківську становить 220-250 грив. Щоб краще орієнтуватися на ринку палива відносно цін і екологічності, приведу деякі фізичні властивості і ціни на різні види палива. Кількість енергії, шо виділяється при спалюванні різних видів палива (середні дані, що використовують при проектуванні і розрахунках):
Газ природній (газоподібний) м.куб - 7400-8100 КілоКал⁄м.куб, (31000-34000 Кіло-Джоулів⁄м.куб), Камяне вугілля кг. - 4988-7183 Кіло-Кал⁄кг(20900-30150 Кіло-Джоулів⁄кг), Буре вугілля кг.- 2506 КілоКал⁄кг (10500 Кіло-Джоулів⁄кг), Дизельне паливо кг. -10190 Кіло-Кал⁄кг(42700 Кіло-Джоулів⁄кг), Спирт етиловий кг. -6205 Кіло-Кал⁄кг(26000 Кіло-Джоулів⁄кг), Дрова (20%-вологості) кг.-4500 Кіло-Кал⁄кг(18700 Кіло-Джоулів⁄кг), Торф брикет кг.-3603 Кіло-Кал⁄кг(15100 Кіло-Джоулів⁄кг), Біобрикети (тирса, солома, соняшник) кг.-5000 Кіло-кал⁄кг(20950 Кіло-Джоулів⁄кг).
Ппитома вага (ялиці, тополі, ялини, сосни, берези, бука, дуба, граба, акаціїї) при 20%-ій вологості:
Ялиця 380 кг. - м.куб, Ялина 450кг. - м.куб, Сосна 530 кг. - м.куб, Береза 650 кг. - м.куб, Бук 680 кг. - м.куб, Дуб 720 кг. - м.куб, Граб, Акація 810 кг. - м.куб,
Співвідношення кількості енергії, що виділяється при горінні 100 кг. сухих дров до інших видів палива.
100 кг. дров = 31 кг. нафти, 100 кг. дров = 42 кг. кам. вугілля, 100 кг. дров = 43,8 кг. дизеля, 100 кг. дров = 60 м.куб природнього газу, 100 кг. дров = 51 кг. торф. брикетів, 100 кг. дров = 121 кг. напівсухого торфу.
І саме головне - при спалюванні біопалива виділяється стільки ж СО2, скільки рослини засвоїли в процесі свого росту з атмосфери за рахунок фотосинтезу. Як і при спалюванні, при природньому розкладанні (гнитті - перетліванні, переробці мікроорганізмами на гумус) буде виділятися така ж кількість СО2.
Наш будинок вже обладований автономною водяною системою опалення на газі, що запроектувала і змонтувала компанія "ВЕНЕДА ". Крім стандартних елементів опалення: сучасний двоконтурний газовий котел "VIESSMANN"" . теплі підлоги, рушникосушки. настінні радіатори, ми встановили програматор "AURATON-2020". За допомогою програматора ми запрограмували режими опалення на робочі і вихідні дні відповідно до нашого індивідуального розпорядку з точністю до хвилини і градуса, також в цьому приладі передбачений режим "відпустка", тобто очікування при нижчій температурі і прогрів приміщеня перед поверненням. Але крім газового опалення ще при проектуванні і будівництві ми планували, що обов’язково в вітальні мусить бути камін на дровах не тільки як декоративний елемент інтер’єру але й повноцінна установка з опалення. Оглянувши різноманітні каміни, кахельні печі, камінні вклади, ми зупинились на добре відомому варіанті каміна, конструкцію якого пропонують більшість виробників чавунних вкладів. В багатьох будівельних магазинах, чи магазинах камінів виставлені для покупців макети в розрізі, де чавунний вклад зашитий конструкцією з гіпсокартону і металопрофілів, що в свою чергу захищена теплоізоляцією "FIREROCK". На димохід чавунного вкладу вертикально насаджений нержавіючий ребристий теплообмінник, а повітря з приміщення нагнітається за допомогою вентилятора. Саме ця конструкція з металопрофілів і гіпсокартону була нами вибрана за основу, враховуючи широкі можливості з моделювання форми каміна і мінімальні втрати корисної площі, оскільки товщина стінок становить всього 5 см. Для монтажу в вітальні ми придбали чавунний камінний вклад моделі "FOYER", що широко представлений в продажі. Щоб зменшити забруднення вітальні від процесу паління і самого палива, а також щоб сам вклад зберігався більш чистим і термін його служби був довшим. ми вирішили встановити позаду вкладу звичайну металеву буржуйку (в нашому випадку ми вже мали добротну з 8-мм. стінками буржуйку), що обернена дверцятами до іншого приміщення, в нашому випадку це сходовий марш в підвальне приміщення і за допомогою спеціальних перехідників-колекторів. Довжина димоходу з нержавіючої гофри діаметром 130 мм. склала приблизно 9 метрів, причому кожна гофрована труба-секція витягувалася до 150-170 см. шляхом обережних згинань на 45-60 градусів. Всі з’єднання димоходів здійснювали за допомогою кусків нержавіючої димохідної труби діам.130 мм., ущільнювали термостійким герметиком і затягували нержавіючими хомутами. Димохід кріпили на стіні за допомогою сантехнічних трубних кріплень діам.150 мм. Також в нижній точці кожного димообороту була встановлена ревізія діам. 130 мм. Тобто дим буржуйки чи від камінного вкладу піднімався вверх до стелі по гофротрубі, а далі вниз до ревізії і знову вверх до врізки в мурований димохід, а тверді продукти згорання - попіл і смоли потрапляли в ревізію. Також встановили систему примусового обдуву за допомогою двох вентиляторів "ДОМОВЕНТ" діаметром 150 мм. Вентилятори розміщені в середині металевих теплозахищених корпусів на нижньому "холодному" рівні каміна. Система теплової автоматики змонтована за допомогою біметалевого терморегулятора від звичайної праски, що закріплений на димохідному трійнику. Контакти цього терморегулятора послідовно включені з катушкою реле на 220 в. з нормально розімкнутими робочими контактами, що включає (при нагріві початку комина - прямо над топкою, приблизно до 100-150 град.) вентилятори обдуву (напруга 220 в. небезпечна, тому вибір матеріалів і ел. монтаж доручіть фахівцям). За рахунок великої довжини комина і його інтенсивного охолодження дим більше очищується від смол і попелу - твердих продуктів згорання, які осідають на внутрішній поверхні нержавіючої гофри. В першій половині "димооборотів", тобто до ревізії, температура гофри становить 100-150 град. С, тому смоли від продуктів згоранння, що осідають на поверхні гофри запікаються до твердого стану. В процесі опалення нержавіючий гофрований димохід розширюється і звужується, тому залаковані, запечені смоли і попіл відшаровуються і опадають в ревізію В тій частині димохода, де стінки гофри нагріваються лише до 50-80 град.С (останя третина димооборотів), смоли конденсуються на внутрішній поверхні і стікають вниз до ревізії. Всі етапи монтажу можна побачити на фотографіях. Випробовування цієї системи повітряного опалення протягом перших зимових місяців показало, що були допущені деякі помилки. Першою помилкою було те, що в буржуйці полум’явідбиваюче дзеркало над топкою було приварене наглухо. Довелось його відрізати і робити з’ємним для чистки комина від сажі. Другою помилкою було те, що був допущений нахил гофри менше 60 град., тому порушилося "самоосипання" сажі і запечених пластинок смол - продуктів згорання. На мал. 4в. також видно, що на другому димообороті ще нема в нижній точці ревізії ( з часом там назбиралася смола в вигляді дьогтю і попелу, тому довелося ревізію домонтовувати, зробивши другий димооборот подібним до першого). Також необхідно змонтувати ревізійні дверцята в мурованому комині на рівні підвалу і на рівні стриху, або на другому поверсі над каміном для періодичної чистки (необхідність. яка виникатиме щороку після опалювального сезону).
Мал.1 Металева буржуйка коло наскрізного отвору в стіні між вітальнею і сходовим маршщем до підвалу.
Мал.2 Буржуйка після наварювання ребер для збільшення площі тепловіддачі.
Мал.3 Піч "БУЛЕР’ЯН".
мал.4 Буржуйка і камін-вклад з’єднані нержавіючими димоходами:
а)
в)
Мал.5 В нижній точці димохода змонтований трійнику з кришкою для ревізії.
Мал.6 Терморегулятор від праски встановлений на димоході.
Мал.7 Вентилятори обдуву встановлені в ніші під вкладом.
Мал.8 Вентилятор обдуву розміщений в теплоізоляційному корпусі в нижній "холодній" точці каміна.
Мал.9 Камін обшитий гіпсокартоном.
аДуже істотним фактором, що зменшує викиди продуктів згорання в атмосферу є температура горіння (визначається за коліром полум’я):
вишнево-червоний колір - 700-800 град.С,
яскраво-червоний колір - 800-900 град.С,
оранжевий колір 900-1100 град.С,
жовтий колір 1100-1200 град.С,
білий колір 1200-1400 град.С,
а також тип і якість палива.
Максимальна температура горіння досягається додатковим примусовим піддувом свіжого повітря в камеру горіння. В нашому випадку найпростіше виконується забором невеликої частини повітряного струменя на виході вентиляторів обдуву і транспортування частини цього повітряного струменя по металевій трубці діаметром 32-50 мм. ( в залежності від потужності вент. обдуву). На трубці піддуву необхідно передбачити регулювальний шубер. Випробовування показали, що вся ця опалювальна система і нержавіючі елементи комина, незважаючи на тонкі стінки, є достатньо термостійкі, надійні і безпечні. КПД цієї системи повітряного опалення на сьогодні становить 5-літрів дров твердих порід на одну годину - для опалення 125 кв. м. приватного будинку без додаткового фасадного утеплення, якщо зовнішня температура становить -5 -10 град., а внутрішня 20 град.С. Кількість і склад викидів, підтримуючи інтенсивний, високотемпературний процес горіння, а також примусове охолодження (конденсування) цих викидів на стінках довгого димоходу мінімізується.
додатковий текст |
