Индукционный котел отопления схема своими руками: Индукционный котел отопления своими руками: как соорудить самодельный агрегат

Индукционное отопление своими руками

13 марта, 2017Рубрика: Своими рукамиАвтор: Andrey Ku

Содержание

1. Принцип работы
2. Делаем самостоятельно
3. Заключение

Как сделать индукционный котел своими руками? Для создания индукционного котла в качестве нагревательных деталей применяются элементы, преобразующие электроэнергию в теплоэнергию. Благодаря своей конструкции этот прибор способен нагревать воду достаточно быстро, что делает его наиболее эффективным обогревателем для дома.

Принцип работы

Работа водонагревателя построена на концепции индукционного нагрева. При подаче электроэнергии электрическое высокое сопротивление материала приводит к нагреву структуры, после того как в рамках вещества сгенерируются вихревые токи. Медные катушки поддерживают поток переменного электрического тока через них. Этот процесс приводит к созданию осциллирующего магнитного поля, что в дальнейшем индуцирует ток, используемый для отопления.

Возможно, ли собрать индукционный котёл отопления своими руками, если нет специальных знаний? Достаточно вспомнить теоретические основы физики и приобрести нужный набор материалов и инструментов. Схема индукционной системы нагрева показана на рисунке.

Делаем самостоятельно

Самодельный индукционный котёл представлен на следующем рисунке.

Индукционный нагреватель воды обладает относительно простой конструкцией, в дополнение к их сборке желательно иметь под рукой самый обычный преобразователь, лучше, если это устройство имеет дополнительную ручную регулировку тока. Из видео можно увидеть, насколько проста идея: собрать самодельный индукционный котел:

Всего лишь несколько основных компонентов – все, что необходимо для создания рабочего устройства индукционного нагревателя.

1. Фильтр. Можно применить обычный фильтр или же на ферритовое кольцо намотать 100—150 витков провода. Диаметр провода – 1,5 мм. Намотка ведётся сдвоенным проводом, каждый из которых является сетевым. Следует учесть его пробойные характеристики. Размеры кольца выбираются согласно коэффициенту заполнения. Площадь сечения кольца – не менее 1,5 см².
2. Конденсатор, включенный в разрыв между схемой и сетевым фильтром, должен быть рассчитан на работу с импульсными и переменными токами.
3. Трансформатор. Сначала наматывается вторичная обмотка, содержащая один виток медной шины площадью не менее 1 Ом². Можно использовать 10 проводов диаметром 1,4 мм спаянных параллельно. После наматывается вторичная обмотка трансформатора, содержащая 40 витков провод диаметром 1,5-2 мм. Слои первичной обмотки наматываются согласно рисунку.

Трансформатор желательно подобрать с наибольшей силой, можно даже из электротехнической стали, но тогда толщина каждого листа набора должна составлять не более 0,35 мм.

При подключении питания через буферный конденсатор переменное напряжение поступает на диодный мост, где напряжение выпрямляется и заряжает конденсатор ёмкостью 4 мкФ до 300—350 В. Как только напряжение достигает 300 В установка (собранная на динисторе, диодах и конденсаторе) создаст импульс, который откроет тиристор. Накопленный заряд перейдёт на первичную обмотку трансформатора Т1, смотри чертежи: схему и диаграмму напряжения для первичной обмотки трансформатора.

Индукционный ток закроет тиристор, и отрицательная волна индукционного поля через диод создаст быстроменяющийся вихревой ток в трансформаторе.

Высокий КПД данной системы объясняется введением в трансформатор намотанной бифилярно первичной катушки и двух колебательных контуров с индуктивной связью и короткоимпульсным запуском тиристора.

Схема может дать побочный эффект, связанный с опережением напряжения в буферной ёмкости относительно тока на угол 80 градусов.

Испытание индукционного нагревателя смотрите на видео:

Заключение

Индукционный водонагреватель может работать от однофазного, а также трехфазного электропитания. Кроме того, вы сможете позволить себе роскошь: постоянную подачу горячей воды в любое время в течение дня.

Такое индукционное отопление, выполненное своими руками, является довольно эффективным, с точки зрения затрат и энергии.

Кроме того, это выгодное устройство, так как имеет интегрированную систему. В этом проточном водонагревателе первый литр воды нагревается до 40⁰С в течение нескольких минут. Технически несложное оборудование, разработанное своими руками. Подогреватель воды от индукции не только даст вам хороший контроль температуры, но также позволит регулировать мощность, которую он потребляет.

схема плиты и своими руками нагреватель воды

Разбираясь, что такое индукционный котел отопления, можно встретить немало рекламных буклетов, которые называют прибор инновационным и очень дорогим. Самый простой вид оборудования представляет собой катушку с обмоткой проволокой и диэлектрической трубкой, которая дополнена стальным стержнем. Если запитать устройство от электросети, получается нагрев сердечника. Тепло передается на магистраль и готова система отопления, которую следует рассмотреть подробнее.

Содержание

• Принцип работы индукционного отопления
• Виды индукционных котлов для отопления
  • Устройство и основные элементы котла
• Как выбрать индукционный котел?
• Преимущества и недостатки индукционных котлов
• Частые поломки и ремонт индукционных котлов

Принцип работы индукционного отопления

Работа прибора основана на эксплуатации вихревых токов, открытых очень давно. Современный индукционный электрический котел – это улучшенный трансформатор с катушкой, сердечником, обмотками первичного, вторичного типа. Обмотка вторичного типа в виде внутренней трубы с теплоносителем, как раз служит для передачи тепла по трубопроводу системы отопления.

Котел с ТЭНом и индуктором хорошо работает на любых площадях, удобно интегрируется в любую систему отопления и может служить основным или резервным источником тепла.

Виды индукционных котлов для отопления

Различаются два типа устройств с вихревыми токами для нагрева теплоносителя. Первый тип – подача на первичную обмотку напряжения сети 220 в 50 герц, второй – подача напряжения через инвертор. Прибор преобразует стандартное напряжение электросети в токи высокой частоты, примерно в 20 килогерц.

Также различаются используемые материалы – в индукционных котлах SAV замкнутые теплообменники выполнены из стальных труб, а вихревые котлы оснащены теплообменниками из ферромагнитного материала.

Для чего требуется инвертор? Для того чтобы сделать электрокотел индукционный для отопления более надежным, компактным, экономичным и практичным. Однако применение меди для обмотки и сплавов теплообменника, блока автоматики делает инвертор дорогим прибором и это единственная причина по которой индукционные котлы стоят больше, чем электрический обычный котел с ТЭНом.

Выбирая индукционное отопление, сначала нужно подобрать тип котла:

1. SAV. Отопительное оборудование без инверторов, работающее от стандартного электроснабжения (50 герц), подаваемоемого на индуктор. Вторичная обмотка представляет собой сеть тонких стальных труб теплообменника и быстро прогревается токами Фуко. Транспортировка носителя принудительная, установлен циркуляционный насос. В ассортименте предлагается оборудование с напряжением в 220 V, 380 V.

На заметку! Котлы SAV мощностью в 2,5 кВт справляются с обогревом площади до 30 м2.

2. ВИН. Это индукционные котлы вихревые, для работы которых нужен инвертор, преобразующий частоту электросети. Котлы отличаются облегченной массой, компактными размерами. Теплообменник выполнен из ферромагнитного сырья, магнитопровод и вторичная обмотка представлены как в виде теплообменника, так и корпуса котла. В комплектацию оборудования включены блок автоматического управления, насос приточный и циркуляционный.

На заметку! Котлы ВИН мощностью 3 кВт справляются с обогревом дома площадью 40 м2.

Устройство и основные элементы котла

Если рассматривать конструкцию прибора, то представляется схема индукционной плиты. Котлы также состоят из нескольких основных элементов:

• Индуктор. Тип трансформатора с двумя обмотками. Первая дополняет сердечник, из-за чего именно в этом элементе образуется электромагнитное поле, выделяющее вихревые токи. Корпус котла является вторичной обмоткой, принимающей токи, а затем передающей тепловую энергию теплоносителю.
• Нагреватель. Элемент представляет собой сердечник катушки и выглядит как труба значительного диаметра или несколько трубок меньшего сечения, соединенных параллельно.
• Патрубки. Нужны для соединения агрегата в тепловую сеть, один патрубок является подающим, второй обратным. По первому внутрь котла поступает теплоноситель, по второму выходит и транспортируется в контур отопительной системы.
• Инвертор. Прибор, преобразующий постоянный ток в высокочастотный.

Совет! Если хозяин решил сделать индуктивный котел отопления своими руками, необходимо продумать тип материалов для основных элементов. Можно использовать инвертор от аппарата для сварки, патрубки продаются в магазинах.

Как выбрать индукционный котел?

Сегодня производители предлагают большой ассортимент устройств, поэтому важно обращать внимание на определенные характеристики и основные показатели. Тщательный осмотр, чтение инструкции от производителя поможет выбрать оборудование, которое будет соответствовать всем требованиям.

Специалисты предлагают принимать в расчет следующие моменты:

1. Безопасность теплогенератора. Чтобы минимизировать риск утечки тепла, важно обращать внимание на отсутствие прямого контакта теплоносителя с током или магнитным полем.
2. Стабилизатор напряжения. Прибор придется докупать, но он необходим для предупреждения сбоев в сети напряжения при включении агрегата в работу.
3. КПД. Иногда пользователь обнаруживает огромную разницу между заявленным и реальным КПД. Дело в том, что вся электроэнергия передается со 100% КПД, а потери возникают при плохом утеплении корпуса. Следует знать, что отговорки продавцов о том, что КПД снижен из-за отложений накипи, не являются правдивыми – кальциевые слои являются хорошими проводниками тепла и не могут стать причиной сниженного выхода тепловой энергии. Поэтому если продавец заявляет, что реальный коэффициент полезного действия у прибора ниже заявленного, следует поискать оборудование другого производителя. Также нельзя верить фразе об экономии в 30% при высоком КПД. Дело в том, что индукционный котел не является оборудованием газового типа, где избыточное тепло выделяется через дымовую трубу. И если экономия составляет почти треть выработки, то вопрос о том, куда будет деваться избыток тепла, даст продавцу понять, что обмануть покупателя не получится.
4. Уровень шума, размеры, масса прибора. Если при тестировании котла он издает шум, то есть неисправность в виде кавитации насоса, перегрева или поставлен слишком узкий трубопровод.
   Оборудование индукционного типа должно работать очень тихо, быть легким по массе и компактным по габаритам.
5. Прибор регулировки температуры. Кроме удобства такой элемент позволяет неплохо экономить на отоплении. Экономичность системы описана в характеристиках КИТ (коэффициент использования топлива) и никак не характеризует КПД.

На заметку! Специалисты советуют регулировать не показатель температуры подачи воды в радиатор, а уровень температуры в помещениях. Для этого пригодится комнатный выносной термостат или терморегулятор на радиаторе.

Преимущества и недостатки индукционных котлов

Единственная альтернатива индукционным котлам – газовая система отопления, но только по уровню расходов. В сравнении с другими вариантами индукционные агрегаты выигрывают по всем параметрам.

Достоинства:

• отсутствие ограничений по типу теплоносителя;
• простота обслуживания, низкий риск поломок и ремонта;
• высокочастотные вибрации снижают вероятность образования накипи;
• длительный срок эксплуатации до 40 лет;
• бесшумная работа;
• отсутствие сервисного обслуживания;
• нагревание теплоносителя в предельно короткие сроки (до 5 минут).

Если правильно выбрать качественный котел, то риск протечки исключается – оборудование выполняется в монолитном виде, поэтому протечка будет явным заводским браком.

Перечень недостатков:

1. Высокие требования к теплоносителю, поэтому лучше установить полипропиленовый фильтр на 5 мкр.
2. Не помешает монтаж качественных воздухоотводчиков. Устройство индукционного котла отопления подразумевает контакт теплоносителя с магнитным полем, что повышает вероятность появления воздушных пробок.
3. Источник магнитного поля высокой мощности может негативно влиять на работу сотовых телефонов, Wi-Fi.

Также в расчет следует принимать массу изделий (до 40 кг) и высокую цену оборудования.

Частые поломки и ремонт индукционных котлов

К типичным неполадкам оборудования с наличием ТЭНов относят поломку обогревательных элементов, систем контроля и управления. В этом случае придется менять тепловой электронагреватель или электроды. Однако такой дефект встречается в изделиях по причине заводского брака, неправильной эксплуатации, неверного подключения системы и нарушения эксплуатации.

Важно! Ремонт индукционных котлов своими руками невозможен по причине отсутствия нагревательных элементов, поэтому все работы нужно поручать только мастерам из сервисного центра. Технический паспорт изделий дополнен разделом о вероятных поломках и способах их устранения.

Чтобы не столкнуться с выходом оборудования из строя, важно вовремя делать профилактику. Работы сводятся к тестированию системы перед запуском в регулярную работу при наступлении холодного сезона, визуальному обследованию на целостность соединений, проверке фильтров и чистке воздуховодов.

Опять проблема где найти последнюю версию и скачать приложение 1xBet от лучшей БК, можно узнать прочитав по ссылке про Андроид приложения и соответственно скачать.

пошаговая инструкция.

Устройство индукционного котла. Как собрать индукционный котел своими руками.

14 сентября. Полезные советы Просмотров 1473. Комментарии к записи индукционный котел своими руками Нет

Цены на электроэнергию и отопление растут из года в год, и регулярно люди придумывают способы сэкономить — использовать альтернативные источники энергии, дешево топливо, придумывать преобразования и т. д. Для владельцев загородных домов проблема отопления стоит особенно остро, ведь прогреть большой дом в два-три этажа гораздо сложнее и затратнее, чем квартиру. Один из самых популярных способов получить теплое жилье и не потратить на это целое состояние – приобрести индукционный котел. Еще лучше – собрать его своими руками, тем более, что это не так уж и сложно. В этой статье мы расскажем, как сделать индукционный котел для дома своими руками.

Принцип работы устройства

Если сравнить индукционный котел с классическими нагревателями, то становится очевидным, что он намного бережнее и эффективнее расходует электроэнергию. При нынешних ценах на коммунальные услуги такое устройство — отличный способ сэкономить без ущерба для комфорта.

Огромным преимуществом индукционного котла отопления является его абсолютная экологичность и безвредность для здоровья людей и животных. При работе не выделяет токсичных веществ и сильного излучения (не сильнее, чем обычная кухонная микроволновка), поэтому такие модели активно используются сторонниками эко-жизни.

Простейшая конструкция индукционного котла представляет собой электропреобразователь, состоящий из двух частей:

1. Первичная обмотка находится внутри и предназначена для преобразования электроэнергии в вихревые токи. Он направляет образовавшееся вихревое поле во вторичную внешнюю часть.
2. Вторичная обмотка служит одновременно нагревательным элементом и корпусом индуктора. Он принимает электромагнитное поле от внутренней обмотки и передает его теплоносителю. В качестве теплоносителя может выступать вода, антифриз, масло или любая другая электропроводящая среда.

Также в конструкции имеются патрубки, вводящие холодный теплоноситель и удаляющие его после нагрева. Соответственно, на один индукционный котел нужно две форсунки. Если вы взялись делать такое устройство своими руками, то «холодную» трубу необходимо установить на вводном участке магистрали, а «горячую» в точке подачи водопровода.

Внешняя обмотка, как мы уже сказали, является одновременно и корпусом индуктора. Но помимо него есть еще двухстенный сердечник, электроизоляционный и слой утеплителя. Основное отличие промышленных котлов отопления от бытовых заключается в корпусе. В промышленных моделях он снабжен цилиндрической обмоткой, в бытовых — тороидальным медным проводом, намотанным на трубы из ферромагнитной стали с толщиной стенок более 10 мм. Такая конструкция позволяет значительно уменьшить массу самого устройства, сделать его более компактным и при этом повысить производительность. Благодаря отсутствию теплопотерь теплоноситель получает почти 100% энергии.

Устройство индукционного котла:

1. Вода или масло подаются в нагревательную часть через холодную форсунку.
2. Электрический ток поступает на внутреннюю обмотку.
3. Формируется напряжение, возбуждающее вихревые токи.
4. Эти токи идут на внешнюю обмотку и нагревают сердечник.
5. Из-за быстрого нагрева активной зоны вся площадь очень скоро становится теплой, а полученное тепло воздействует на теплоноситель.
6. Нагретый теплоноситель поступает на «горячую» насадку и обогревает помещение.

Поскольку отвод горячего теплоносителя осуществляется непрерывно, индукционный котел просто не может перегреться. В этом плане он совершенно безопасен. Еще одним немаловажным преимуществом является отсутствие в таком инструменте поверхностей нагрева, которые очень «любят» ломаться или о которые можно обжечься. Разъёмные соединения здесь не используются, а значит возможность протечек исключена. Накипь в котле тоже не образуется, потому что он постоянно вибрирует. Вибрирует не значит шумит – индукционный котел совершенно бесшумный, и его можно установить в любом помещении.

Подытожим тему эффективности и удобства эксплуатации индукционного котла Видео ниже:

Самый простой котел своими руками

Сделать индукционный котел своими руками реально даже без специального образования и профессиональных навыков. Тем не менее, прежде чем приступить к работе, рекомендуется внимательно изучить теоретическую часть, подготовить все необходимые инструменты и материалы, а также выбрать (или разработать самостоятельно) план сборки. С последним пунктом новичку будет сложно справиться, поэтому мы подготовили несколько подробных схем индукционного котла своими руками, которые вы найдете в конце статьи.

Основная проблема аппаратов с разной температурой — создать надежный и долговечный нагревательный элемент. Здесь образуется избыточное количество энергии, которая либо передается непосредственно, как в явлениях, либо преобразуется во что-то иное, как в индукционных нагревателях вихревого типа.

Если смотреть на ситуацию чисто теоретически, то простой котел можно собрать из обычной большой кастрюли, плотно закрытой со всех сторон. К этому котлу будут идти две трубки («холодная» и «горячая» трубы), насос и присоединяться к расширительному бачку. Трубы необходимо соединить цепочкой радиаторов, а корпус, то есть кастрюльку, поставить на газовую плиту. Теперь можно заливать охлаждающую жидкость (воду, масло, антифриз), включать насос и поджигать газ. Конечно, производительность такой «индукционной кастрюли» будет довольно низкой, но она наглядно и доходчиво отображает работу котла. Если сделать такой котел из чугунного или стального бака и включить его в отопительную цепь, то можно прогреть 3-х комнатную квартиру, но не частный дом. Потребление электроэнергии снизит максимум на 2,5 кВт/ч, в то время как электрокотлы tanne «съедают» целых 6 кВт/ч.

Полезный совет: Для удачной и быстрой сборки самодельного индукционного котла подготовьте сварочный инвертор. С его помощью можно сделать герметичный корпус генератора и надежно соединить форсунки. Подойдет самая простая модель инвертора, которую можно найти в строительном магазине. Хорошо, если в устройстве будет функция регулировки тока. Мощность среднего инвертора 15 ампер, но для изготовления индукционного котла может не хватить.

Кроме инвертора вам понадобится райдер или проволока толщиной 7 мм. Его нужно будет разрезать на отрезки длиной около 5 см. Можно использовать толстостенную полипропиленовую трубку с внутренним диаметром не более 50 мм. Он будет одновременно основой для змеевика и сектором тепловых труб для воды, масла или антифриза.

Специфика сборки индукционного котла своими руками:

1. Обогреватель подключается к системе отопления дома с помощью специальных переходников — насадок «горячая» и «холодная». Последний следует приварить к основанию корпуса. Для этого на дно пластиковой трубки наденьте металлическую сетку. Эта сетка будет играть роль барьера для кусков проволоки.
2. Разрежьте проволоку на отрезки и засыпьте их в трубу так, чтобы они полностью заполняли собой внутреннее пространство до верха.
3. Закройте верхнюю часть трубы другим куском металлической сетки.
4. Основным нагревательным элементом теплогенератора является змеевик. Для его изготовления понадобится медная эмалированная проволока. Проплывите на корпусе пластиковой трубы ровно 90 витков. Следите за тем, чтобы они лежали ровно и аккуратно с небольшим расстоянием друг от друга.
5. После сборки самодельного дросселя можно переходить к подключению системы. Агрегат получается очень компактным и простым, и его можно подключить практически к любой точке трубопровода. Для этого отрезать часть трубы от системы и в образовавшийся разрез установить индуктор через «холодный» и «горячий» патрубки. Запускать устройство можно только при наличии в системе теплоносителя (воды), иначе он просто расплавится от зарослей.

Полезный совет: Сделайте индукционный электрокотел более безопасным в эксплуатации, изолировав все открытые участки медной катушки защитными материалами, не проводящими ток.

Стоимость такого самодельного отопительного прибора просто смешная по сравнению с практически аналогичными заводскими моделями. Из недостатков можно выделить неэстетичный внешний вид и скромные размеры, но при желании это поправимо.

Модифицированная модель

Индукционный котел, описываемый в этой главе, сделать будет немного сложнее, но его производительность в разы превосходит модель, о которой мы говорили. Для успешного исхода дела необходимо иметь профессиональные навыки работы со сварочным аппаратом, иметь трехфазный инвертор. Хорошо, если он со стационарным креплением.

Конструкция данного инвертора состоит из пары труб большего и меньшего диаметра, вваренных друг в друга. Если рассматривать с торца, то трубы образуют «бублик». Этот «рогалик» будет выполнять функцию сердечника, генерирующего электромагнитное поле. При этом он будет служить нагревательным элементом. Если в первом случае использовалась полипропиленовая трубка с отрезками проволоки, то здесь конструкция более мощная и надежная.

Медная обмотка

должна быть намотана непосредственно на корпус — так вы получите более высокую производительность при сохранении малого веса и компактности устройства. Форсунки должны быть вварены в нижнюю часть корпуса. Система нагрева будет нагреваться автоматически, когда обмотка и охлаждающая жидкость находятся в контакте.

На изображении ниже представлена ​​схема модифицированного вихревого индукционного котла:

Конечно, работа над таким котлом потребует больше сил и времени, да и стоимость будет выше, но эффект окупится все в полном объеме. Такой прибор обогреет весь дом и прослужит не менее 20 лет без обслуживания и ремонта.

Безопасность

Приступая к созданию собственного отопительного котла, помните, что абсолютно безопасной энергии и генераторов энергии в природе не существует. Вы можете снизить риск, но не устранить его полностью. Поэтому, если дома есть дети, сделайте так, чтобы они не могли добраться до аппарата.

Следующие полезные рекомендации по технике безопасности помогут вам избежать дискомфорта при эксплуатации самодельного вихревого котла:

1. Если вы установили теплообменник в ванной, то на время купания его лучше отключить. В процессе работы он вырабатывает СВЧ-импульсы, которые могут нанести вред здоровью при длительном нахождении поблизости от их источника (расстояние менее 50 см).
2. Чтобы изолировать большую часть микроволнового излучения, сделайте сотовый экран из магнитного материала вокруг прибора.
3. Не храните батареи дома. Для этого лучше отвести уголок на балконе, в сарае или на чердаке.
4. Индукционный нагреватель можно использовать только для тепловых сетей закрытого типа, то есть там, где теплоноситель перемещается за счет работы насоса.
5. Устройство безопасно только для разводки трубопроводов из полипропилена или пластика и не может быть использовано для старых чугунных труб.
6. Устанавливайте котел на некотором расстоянии от поверхностей пола, стен и потолка. Так, от пола должно быть не менее 70 см, а от стены — 25-30 см.
7. Для аварийного сброса воздуха из системы отопления рекомендуется установка подрывного клапана.

Индукционный котел позволяет значительно экономить электроэнергию. Эта статья особенно полезна для тех, кто живет в частном доме и не хочет платить за непомерно большие счета за отопление в холодное время года. Но городские жители не умеют жить тепло и дешево среди системно растущих тарифов.

« Лестница для бассейна: инструкция по установке Как хранить бант »

Пилотные огни — зло | Подсчитайте

familyhandyman.com

Мой личный путь к сокращению энергопотребления в доме начался с подсчета прошлого потребления энергии, указанного в моих счетах за коммунальные услуги. Я быстро перешел к считыванию счетчиков напрямую , чтобы оценить влияние конкретных действий. То, что я узнал от нашего газового счетчика, потрясло меня и в конечном итоге привело к нашему самому большому изменению поведения в области энергосбережения. Я уже разрушил всякую надежду на саспенс в заголовке поста, но насколько плохо должно быть что-то, прежде чем я прибегну к слову вроде «зло»? А насколько плохи ваши собственные демоны? Ах, теперь вам не терпится узнать!

Датчики и единицы измерения газа

Сначала мы должны разобраться с глупой схемой измерения и единицами системы доставки природного газа. По крайней мере, в США это глупо. Во-первых, расчетная единица — Therms. Один Терм равен 100 000 БТЕ, или 1,055×10 ⁸ Дж, что соответствует 29,3 кВтч. Моя главная претензия к Therm заключается в том, что при форматировании моего счета за коммунальные услуги потребление газа в Therms печатается с точностью до нескольких миллиметров от моего потребления электроэнергии в кВтч. Поскольку одно может быть непосредственно преобразовано в другое (оба являются единицами энергии), почему бы не использовать кВтч для обоих!? Мало того, что киловатт-час уже широко используется в США, это метрическая мера, используемая во всем остальном мире.

Что еще более важно, использование газа в кВтч сразу же позволит сравнить потребление энергии от газа и электричества. А так, в стране может быть всего несколько десятков человек, которые обычно проводят сравнение. Пока мы на этом, мы должны потребовать, чтобы счет за коммунальные услуги сообщал, сколько ресурсов ископаемого топлива и сколько CO ₂ связан с каждым расходом. Это становится важным при параллельном сравнении, потому что примерно в три раза больше электроэнергии, доставляемой в ваш дом, потребляется в виде тепловой энергии ископаемого топлива, основная часть которой представляет собой отработанное тепло. Но это другая битва для другого дня.

Вторая беда нашей схемы измерения заключается в том, что мы зафиксировали измерения в кубических футах. Я полагаю, нам повезло, что электричество измеряется в метрической единице — кВтч — так что, возможно, я подталкиваю его, чтобы поныть об использовании имперской единицы в США. Конечно, я бы предпочел международно признанную единицу, но более значительную. проблема в том, что кубические футы сами по себе не являются мерой энергии. Опять же, нефть измеряется в баррелях, хотя нефть, которую мы используем, никогда не касается барреля, а уголь измеряется в тоннах, которые могут иметь от 5000 до 8000 кВтч/т в зависимости от сорта. По крайней мере, преобразование между кубическими футами и термами довольно просто: сто кубических футов (hcf) газа содержат 1,02 терма энергии. Я прощу вас, если вы просто назовете это четным термом (у меня мой газовый счетчик измеряет объем с точностью до 2%?).

Третье неудобство схемы измерения заключается в том, что аналоговые счетчики, с которыми я сталкивался, имеют циферблаты, для которых полный оборот соответствует 0,5 фута, 2,0 фута, 1000 фута, 10 000 фута и так далее. Вы заметили пробел? Из-за этого пробела очень сложно проводить значимый мониторинг домашнего использования, что может быть отчасти преднамеренным, как мне иногда кажется. Но мы продолжим и обсудим, как использовать измеритель для измерения контрольных ламп и их последствий.

Измерение медленного горения

Ниже приведены две фотографии моего газового счетчика, сделанные с интервалом ровно в час, когда газ не требовался ни для каких действий в доме (водонагреватель не работал, не готовил, не отапливал дом).

Внизу слева находится шкала полкубических футов на оборот, за которой справа следует шкала двух кубических футов. Оба продвигаются против часовой стрелки. В течение одного часа циферблат 2 cf продвинулся примерно на две отметки, показывая примерно 0,4 cf за час. Циферблат ½ фута почти делает полный оборот — возможно, 0,88 оборота, что соответствует 0,44 фута в час, что примерно соответствует циферблату 2 фута. Естественно, следующий наименьший циферблат с 1000 cf за оборот заметно не сдвигается с места. Без моего сообщает вам, что циферблат 2 cf не сделал полный оборот, узнать это невозможно. Таким образом, мониторинг газового счетчика требует бдительности и осведомленности об использовании газа в доме. Это легко испортить.

Преобразовав меру объема в единицы энергии, мы можем выразить 0,44 фут3/ч как 0,0045 Терм/ч, или 0,131 кВтч/ч, также известное как 0,131 кВт (~130 Вт). В течение месяца это потребляет около 100 кВтч энергии, что является немаловажным расходом.

Следующая таблица может помочь сориентироваться в различных преобразованиях, связанных с интерпретацией вашего газового циферблата. Первые две записи предназначены для полных оборотов двух циферблатов точной шкалы. Последние две записи предназначены для скорости поворота; последний выражается в том, сколько времени требуется циферблату ½ фута, чтобы сделать оборот при скорости использования 10 000 БТЕ / час. Многие газовые приборы в США (плиты, обогреватели и т. д.) оцениваются в единицах БТЕ/ч, а 10 000 БТЕ/ч — это удобный базовый уровень, по которому можно масштабировать рейтинги приборов. Например, водонагреватели часто работают в диапазоне 30 000–40 000 БТЕ/ч, а домашние печи могут потреблять около 80 000 БТЕ/ч. Так, например, водонагреватель на 30 000 британских тепловых единиц в час заставит циферблат ½ cf поворачиваться один раз в минуту.

Набрать	Термы	БТЕ	Метрическая система
1 оборот ½ CF	0,0051	510	0,15 кВтч
1 поворот из 2 ср.	0,0204	2040	0,60 кВтч
1 фут3/час	7,5 тыс. чел. /мес.	1020 БТЕ/час	299 Вт
184 сек/½cf	0,1 тыс.ч/час	10 000 БТЕ/час	2930 Вт

Моя первая встреча

Весной 2007 года, когда я впервые увидел газовые датчики, я снимал кондоминиум, в котором газ использовался только для двух целей: горячего водоснабжения и отопления дома. В течение дня, когда ни одна из услуг не использовалась, я заметил, что циферблат на 2 фута делает 0,72 оборота в час или 1,44 фута в час. В сумме это составляет 1050 кубических футов в месяц или 10,7 Терм в месяц (эквивалентно 314 кВтч/мес). В то время я платил 1,30 доллара за терм, что составляло 14 долларов в месяц или около 170 долларов в год 9.0149 только для запуска двух контрольных ламп . Это много буррито, ребята.

Более удручающим было сравнение с нашим годовым спросом на газ, который в среднем составлял 28 Терм в месяц, а в летние месяцы снижался до 15 Терм в месяц. Таким образом, на наши две контрольные лампы приходится 40% нашего общего потребления газа, а более 70% нашего летнего использования газа! Возмутительно!

Узнав эту неприглядную правду, я тут же выключил запальник печи, так как в этом году отопление нам уже вряд ли понадобится. При этом я обнаружил, что его вклад составляет 7,3 Терм/мес, или около 10 долларов США/мес, и вдвое больше, чем вклад (оставшегося) пилотного водонагревателя. Таким образом, отключение запальника моей печи привело к уменьшив вдвое потребление природного газа в летнее время. Это большая победа. А не несколько процентов, как это обычно бывает при повышении эффективности.

Довольные нашими летними сбережениями, мы решили отложить повторное зажигание запальника следующей осенью до тех пор, пока просто не сможем больше терпеть холод в квартире. Этот день так и не наступил. Таким образом, обнаружение того, насколько расточительным был пилотный свет печи, открыло путь к снижению энергопотребления в больших масштабах. Как мы обходимся без тепла (в Сан-Диего, конечно) — это отдельная история.

Пилотная лампочка чрезмерного энтузиазма

В моем нынешнем доме, как показано на фотографиях и соответствующих цифрах выше, контрольная лампочка водонагревателя потребляет около 0,44 кубических футов в час, или 3,3 Терм/мес. Это вполне сопоставимо с водонагревателем старой квартиры, так что, вероятно, довольно типично.

Этим летом я оснастил наш водонагреватель термохронными кнопками iButton, чтобы узнать, когда нагреватель включается, чтобы получить представление о том, сколько природного газа используется для обеспечения нашей горячей водой. У меня был один датчик на входе холодной воды, один на выходе горячей воды и один на дымоходе, чтобы определять, когда блок запускается для нагрева новой порции воды.

За шесть дней я обнаружил, что обогреватель ни разу не включался ! И это несмотря на нормальное (хотя и незначительное) использование горячей воды для душа, мытья посуды и т. д. На графике ниже показаны измерения.

Температура дымовых газов, выделенная черным цветом, взлетела бы за пределы графика, если бы обогреватель загорелся. Как бы то ни было, температура дымовых газов эффективно обеспечивает измерение температуры окружающей среды в нашем гараже в этот (жаркий) период. Доступ к горячей воде частый, что видно по красным шипам, сопровождаемым нисходящими синими шипами, когда в устройство всасывается холодная вода. Основываясь на измерениях за другой период, средняя температура дымохода в неизолированном, залитом солнцем гараже, как правило, значительно выше, чем внешняя температура, примерно на 8°C (15°F).

Но удивительно то, что одна только запальная лампа обеспечивает достаточно тепла, чтобы поддерживать нас в горячей воде в летние месяцы. Как это может быть правдой?

Мы с женой очень экономно используем горячую воду: в среднем пять минут в день при расходе около 6 литров в минуту для душа (у каждого из нас более или менее двухдневный график), плюс возможно, сопоставимая сумма для других целей. Итак, давайте назовем это 60 литрами в день (около 15 галлонов). Судя по разнице между нисходящими синими пиками и восходящими красными пиками на рисунке, похоже, что в этот период мы нагреваем воду на 20°C. Принимая 4184 Дж для повышения температуры одного литра (кг) воды на 1°C — в соответствии с определением килокалории — нам требуется 5 МДж в день для нагрева нашей воды.

Сверху мы видим, что мой запальник использует энергию природного газа со скоростью 130 Вт. В течение одного дня это составляет около 11 МДж энергии. Таким образом, мы можем легко удовлетворить нашу скромную потребность в горячей воде в 5 МДж, исходя из постоянного расхода запальной лампы. Конечно, есть потери из-за выхода тепла через неидеально изолированные стенки бака горячей воды и другие пути. Но мы можем использовать это исследование, чтобы сделать вывод, что такие потери ненамного превышают примерно 50%, учитывая матч 5 против 11 МДж.

Рубль

Так что это круто, что наша потребность в горячей воде ниже уровня, обеспечиваемого контрольной лампочкой летом. С другой стороны, мы теряем регулирование температуры горячей воды.

Обычно водонагреватель включается, когда температура воды падает ниже заданного значения. Если газ никогда не зажигается, значит, наша вода никогда не становится такой холодной. На самом деле, мы обнаруживаем, что наша вода часто слишком горячая летом. И это не принесет пользы , если мы выключим термостат: контрольная лампочка вступает в сговор с температурой окружающей среды, чтобы определить температуру воды, и у нас нет возможности повернуть контрольную лампочку вниз .

Так что я бы предпочел водонагреватель без запальника (использующий электронное зажигание, как в редко используемой печи в нашем новом доме), дающий мне контроль над заданной температурой и, следовательно, над тем, сколько газа мы используем. Или, в качестве альтернативы, система горячего по требованию может аналогичным образом избежать потерь газа, если в ней не используется запальник. Как бы то ни было, летом мы становимся жертвами нашего запальника.

Конечно, другие соображения удерживают меня от того, чтобы бежать за новым водонагревателем (необходимо учитывать энергию и расходы). В идеале я хотел бы двигаться в направлении солнечной горячей воды с резервированием природного газа. Я испытываю искушение построить систему самостоятельно, потому что она достаточно низкотехнологична, и я, вероятно, может , дешевле было бы сделать самому, да и многому научился бы из процесса.

Beyond Pilot Lights

Другим прибыльным занятием является наблюдение за циферблатами, когда включен потребитель газа: печь, горячая вода, плита, духовка и т. д. Вы можете не только подтвердить или узнать уровень использования (часто указанный на этикетке в БТЕ/ч, например), но после калибровки вы можете использовать простое время для подсчета расхода газа. Например, если вы знаете, что диску ½ cf требуется 20 секунд, чтобы сделать полный оборот, когда печь включена, а печь имеет тенденцию оставаться включенной в течение 15 минут за один раз, то вы знаете, что каждый цикл печи потребляет 0,23 Термы, или около 7 кВтч энергии.

Данные вашего счетчика

Я рекомендую вам проверить свой счетчик природного газа, чтобы узнать, как быстро вы сжигаете газ круглосуточно и без выходных в периоды покоя. Я был действительно удивлен тем, что обнаружил, и поведенческие изменения, вызванные этим знанием, оказали огромное влияние на использование природного газа в нашем доме.