Вихревой теплогенератор – новое слово в вопросе обогрева

12-08-2017 Отопление На сегодня существует множество разных видов отопительных устройств, например, недавно стали широко распространены газовые теплогенераторы, каковые используются для воздушного отопления.

В данной статье мы рассмотрим устройство этих устройств, их виды и особенности.

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

  • Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
  • Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
  • Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Рис. 4: дисковый теплогенератор

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Плюсы и минусы автономного отопления

Под автономным отоплением в первую очередь понимают независимость от различных факторов, природных условий и организаций, которые в той или иной степени связаны с реализацией тепловых услуг или отопительных материалов в данной местности. Преимуществом индивидуального отопления являются:

  • Выбор подходящего для своих финансовых возможностей и удобства пользования отопительного оборудования и типа топлива.
  • Возможность задания начала и окончания отопительного сезона по своему усмотрению.
  • Регулировка комфортной для себя температуры не только во всем доме, но и в отдельных комнатах.
  • При проектировании преимуществом является то что есть возможность размещать по своему усмотрению радиаторы отопления, снимать или ставить на них одну или больше одной секции для оптимизации теплоотдачи. Можно укладывать теплые полы, выбирать в широких пределах мощность котла и параметры всей отопительной системы независимо от характеристик внешней тепловой магистрали, на официальное подключение к которой накладываются некоторые ограничения.
  • При отсутствии длительное время в доме можно полностью отключить отопление или настроить его на функционирование в экономичном режиме.
  • Использование двухконтурных систем в индивидуальном доме позволяет не только отапливать здания, но и нагревать холодную воду до высокой температуры для использования в быту и целях личной гигиены.
Читайте также:  Однотрубная система отопления частного дома своими руками

Рис. 2 Автономная система отопления в частном доме — вариант схемы отопления и горячего водоснабжения ГВС

  • Применение твердого или жидкого топлива, которые запасают в некоторых количествах, делают отопительную систему полностью независимой от внешних коммуникаций — газопроводов, тепловых магистралей, и позволяет проводить обогрев дома без привязки к аварийным ситуациям на инженерных трассах за его пределами.

Невзирая на многочисленные плюсы, автономное отопление имеет довольно существенные минусы, основные из них:

  • Эксплуатация, уход и контроль автономной отопительной системы отнимают массу свободного времени и требуют применения некоторых физических усилий при использовании твердых видов топлива.
  • Главный недостаток индивидуального отопления — высокая стоимость покупки и монтажа оборудования: котла, теплообменных радиаторов, коллекторных развязок и трубопроводных систем теплых полов, циркуляционных электронасосов, сантехнической арматуры (воздухоотводчиков, обратных клапанов, запорных вентильных и шаровых кранов), автоматики управления.
  • После монтажа системы расходы на топливо также отбирают значительную часть бюджета, многим домовладельцам не по карману оплачивать энергопотребление электрического котла.
  • При монтаже дополнительные расходы вызовут изменение конфигурации стен, перегородок и полов для прокладки трубопроводов, устройство стяжек для теплого пола.
  • При использовании в качестве топлива природного газа от центральной магистрали необходимо разрешение соответствующих служб, при этом его получение является долгосрочной, сложной и утомительной процедурой, требующей вложения значительных денежных сумм.
  • Финансовые средства понадобятся и для обеспечения договорных обязательств с организациями, занимающихся обслуживанием и ремонтом установленного оборудования, специалистами сервисных центров.

Рис. 3 Принцип работы закрытой отопительной системы

Неспециализированные сведения

В последнее время газовоздушное отопление делается не только все более популярным, но и считается наиболее перспективным. Причем, его возможно применять для обогрева не только жилых помещений, но и производственных цехов.

Нагрев всего пространства осуществляется при помощи конвекционного потока тёплого воздуха, подогреваемого особым устройством – теплогенератором. Основной изюминкой данной системы есть то, что в ней отсутствует промежуточное звено – теплоноситель, этим и обусловлена высокая эффективность. Так, воздушное газовое отопление — это хороший метод быстро обогреть громадную площадь помещения.

Преимущества теплогенераторов

Громадная популярность отопительных устройств связана со следующими их преимуществами:

  • Газ есть одним из самых доступных видов горючего.
  • Так как аппарат разогревает воздушное пространство, а не теплоноситель, газовоздушное отопление есть наиболее экономичным и надёжным.
  • Обогрев осуществляется максимально быстро. В большинстве случаев одного-двух часов достаточно, дабы обогреть дом сверху донизу.
  • Все процессы данных тепловых устройств автоматизированы, что значительно упрощает контроль над системой и управление режимами ее работы.
  • Универсальность — устройство возможно применять не только для обогрева, но и вентилирования помещений. Помимо этого, многие модели разрешают поменять горелки для сжиженного и газа.
  • Отсутствует необходимость проводить много труб и устанавливать радиаторы отопления, благодаря чему цена системы получается ниже.

Недостатки

Недостатков у данных устройств отопления мало, но, они имеются:

  • Как и в случае подключения любого другого газового оборудования, перед тем как установить теплогенератор, нужно взять разрешительную документацию.
  • Необходимость обустройства дымохода при установке стационарных теплогенераторов.

Других недостатков данные устройства не имеют. Единственное, сюда возможно добавить потребность в участии экспертов при отладке замечательного оборудования.

Устройство воздухогрейных котлов на твердом топливе

В корпусе теплогенератора собраны следующие элементы:

  1. Топка. Представляет собой камеру для сжигания горючего. В передней части имеется дверца.

  2. Зольник. Ящик для сбора пепла. У некоторых моделей отсутствует.

  3. Конвекционные трубы вокруг топки. Расположены вертикально, открыты снизу и сверху.

  4. Аналоговая (энергонезависимая) или электронная автоматика.

Устройство воздухогрейных котлов.

Устройство воздухогрейных котлов на твердом топливе

Условием эксплуатации твердотопливной установки является наличие в доме дымохода.

Прибор соединяют с ним посредством патрубка в верхней части камеры сгорания.

Варианты отопления загородного дома с газом

Для реализации процесса зачастую используется специальное оборудование, котел может быть с открытой камерой, в этом случае, для сгорания природного топлива в него затягивается воздух из помещения.

Продукты сгорания выходят через дымоходы, но некоторые их остатки будут находиться в бытовом помещении, которое я бы советовал оборудовать принудительной вентиляцией. Положительной стороной этого оборудования и теплоносителя для системы отопления загородного дома можно смело считать естественную тягу, для хорошего функционирования электричество не потребуется.

Читайте также:  Водяное отопление частного дома своими руками схемы

Не менее эффективным считается котел с закрытой камерой, рабочий резервуар не сообщается с воздухом в помещении. Но из-за отсутствия тяги необходим специальный привод, которые будет нагнетать поток для вывода продуктов сгорания в дымоход, такое оборудование зачастую зависит от электроснабжения.

Варианты газового отопления

Газ может подаваться потребителю в двух типах:

  1. С использованием централизованной магистрали.
  2. Посредством дозаправки емкостей для хранения, расположенных в помещении либо на территории постройки (баллоны или газгольдеры).

В первом варианте за давлением в системе следит распределительное устройство, работающее с магистралью и трубопроводом потребителя. После чего топливо поступает к теплогенератору, что обеспечивает автономное газовое отопление загородного дома. Во втором типе снабжения природным ресурсом устанавливается специальный редуктор, который отвечает за выравнивание подачи газа между емкостью и точкой сгорания.

Отопление газгольдером

Варианты отопления загородного дома с газом

Установка такого массивного оборудования потребует достаточно затрат на первых этапах монтажа отопления в загородном доме, со временем приспособление начнет окупаться, ведь газ считается самым экономичным.

Газгольдеры отлично подходят для тех районов, где линия трубопровода подачи природного топлива не проведена или находится далеко, я достаточно часто встречал это в пригороде. Не стоит забывать об обязательном оснащении такого оборудования, сюда входит:

  1. Клапан аварийного сброса давления.
  2. Редуктор.
  3. Клапан для заправки.
  4. Кран для удаления конденсата из емкости.
  5. Манометр и датчик уровня топлива.

Достаточно распространены продажи б/у газгольдеров, я не советую приобретать такое оборудование, ведь зачастую восстанавливаются исключительно наружные стенки, а внутренние составляющие повреждены на 50% ржавчиной. Не менее важно перед установкой приспособления продумать подъезд специального транспорта для дозаправки емкости, этот нюанс лучше решать на стадии планирования месторасположения приспособления.

Отопление сжиженным газом

Хотелось бы заметить то, что без должного утепления и антифриза для системы отопления загородного дома метод использования баллонов со сжиженным газом будет невыгодным. Применять такой альтернативный тип снабжения оборудования будет накладно, если площадь постройки превышает 200 кв. м.

Небольшие жилые объекты до 70 кв. м. получится достаточно продуктивно обслужить одним баллоном на 50 литров, с учетом погоды за окном его хватит от 2 до 7 суток. Поэтому на замену нужно обязательно иметь несколько емкостей, чтобы не получить впоследствии перебои в обогреве дома.

Преимущества камина с воздушным отоплением

В чем же заключает плюс конвекционного типа теплообмена по сравнению со стандартной схемой устройства камина? Давайте рассмотрим этот вопрос более детально:

  • Обычный камин, без каких либо дополнительных приспособлений, работает по стандартной схеме: тепло в нем поддерживается ровно до той стадии, пока горят дрова.

    Камин с закрытой топкой

    Именно это и ставит под сомнение экономичность такого агрегата в современных условиях жизни. Если же увеличить поступление дополнительного объема воздуха в каминную топку, то это поможет улучшить процесс горения и обеспечит стабильную его работу. Внедрение воздушного отопления в камин, снижает потребление топлива на 20%.

  • Дымоотводящие каналы необходимы для отвода продуктов сгорания. Но если помимо обустройства этих труб проложить еще дополнительные каналы, в которые бы поступал нагретый конвекционным путем воздух, они бы обеспечивали дополнительное повышение температуры.
Преимущества камина с воздушным отоплением

Камин с водяным и воздушным отоплением

Кожух для воздушного камина помогает повысить температуру в доме несколькими способами:

  1. Радиацией – прямой нагрев воздуха от открытой топки в камине.
  2. Теплопередачей – нагрев стен камина и прямая передача горячего воздуха в помещение.
  3. Конвекцией – процесс перемешивания холодных и горячих потоков воздуха в доме.
Преимущества камина с воздушным отоплением

Камин с водяным и воздушным отоплением

Единственный момент, который нужно учитывать при обустройстве камина с воздушным отоплением – это планирование такого устройства на этапе строительства дома. Это напрямую связано с толщиной стен дома и особенностями их возведения.

Камин с воздушным отоплением детально

Преимущества камина с воздушным отоплением

Работает воздушный камин на закрытой топке. Многие производители уже сразу предлагают готовые комплекты с кожухом, которые представляют собой моно блок. Внутри расположены зазоры, через которые происходит многократное прохождение воздуха.

По стоимости, воздушный камин значительно дешевле, чем аналогичный агрегат с водяным контуром. При этом он нисколько не уступает по эффективности и теплоотдаче, если, конечно, грамотно выполнена вентиляционная разводка.

Типичная схема подключения камина к отопительной системе

Преимущества камина с воздушным отоплением

Особенностью каминов с водяным контуром является двойная передача тепла: сначала топка нагревает воду, а затем уже радиатор нагревает сам воздух. Здесь же происходит мгновенная передача тепла за счет конвекционных потоков.

Принудительно организованная конвекция позволяет изменить радиус отопления с 3 метров до 10 метров. Также с помощью конвекции можно изменить климатические условия дома, повысив или снизив влажность.

Конечно, этот способ потребует дополнительных финансовых вложений, но он позволит обеспечить оптимальный уровень комфорта в загородном доме.

Преимущества камина с воздушным отоплением

Микроклимат в доме

Особенности использования потаповского теплогенератора для отопления помещений

Как известно, нагретую воду в потаповском теплогенераторе можно использовать для различных бытовых целей. Использование теплогенератора в качестве конструктивного элемента системы отопления может быть довольно выгодным и удобным. Если мы будем следовать указанным экономическим параметрам установки, никакое другое устройство не сможет сравниться экономически.

Итак, с помощью теплогенератора Потапова для нагрева теплоносителя и запуска его в систему обеспечивается следующая процедура: отработанная жидкость уже при более низкой температуре из первичного контура снова поступает в центробежный насос. В свою очередь, центробежный насос направляет горячую воду через сопло непосредственно в систему отопления.

Самостоятельный монтаж

Вы можете провести воздушное отопление своими руками, что поможет вам сэкономить средства. Лучше всего делать это еще на этапе строительства. Монтаж системы воздушного отопления состоит из следующих этапов:

Проведение расчетов

Это один из самых сложных и долгих этапов, требующий знаний, навыков и тщательной работы. Вам необходимо учесть несколько важных факторов:

  • рассчитать потери тепла отдельно для каждого помещения;
  • выбрать тип воздухонагревателя и его мощность в зависимости от показателей потери тепла;
  • на основе показателей мощности нагревателя рассчитать количество теплого воздуха;
  • произвести аэродинамический расчет всей системы;
  • рассчитать необходимый диаметр воздушных каналов.

Покупка оборудования

Начать следует с покупки самой главной части — теплогенератора. Выбирать его следует исходя из размеров отапливаемой площади и показателей расхода топлива.

Воздуховоды, врезки и дроссельные заслонки лучше приобрести на специальном предприятии, выпускающем вентиляционное оборудование.

Всё же остальное, а именно алюминиевый скотч, саморезы, монтажную ленту, утеплитель и т.д., вы найдете на любом стоительном рынке.

Особенности монтажа

В процессе монтажа этой системы обогрева сначала монтируют магистральный воздуховод. Обычно его делают из оцинкованной стали, после чего обклеивают фольгированным утеплителем толщиной около 3-5 мм.

После этого монтируется система более мелких воздуховодов, которые ответвляются от главного. Чтобы система легко регулировалась, в каждом подающем воздуховоде необходимо установить дроссельную заслонку.

В конце магистрального воздуховода лучше оставить участок длиной 50 см, в котором не будет врезки тонких воздуховодов. Так на всей длине устройства будет равномерное давление и в боковые ветви будут попадать одинаковые объемы воздуха.

За всем этим следует монтаж самого воздухонагревателя. В нем предусмотрены все посадочные отверстия для дополнительного оборудования (фильтры, кондиционер, стерилизатор воздуха) и система крепежей. Сборка комплекса займет не больше часа. Однако подключение всего этого оборудования потребует времени.

Из всего этого можно сделать вывод, что воздушное отопление коттеджа – это современный и эффективный вариант, который уже давно используется за границей и потихоньку внедряется в Российские дома.

Использование встроенного котлового насоса

Эта схема подразумевает применение котельного оборудования с встроенным насосом, мощность которого до 35 КВТ. Он создаёт напор на выходе из ёмкости в приделах 20 — 25 кПa, при расходе воды 1000 — 1500 литров в час.

Процесс монтажа схож со схемой от обычного тэна, но дополнительный насос для тёплого пола не требуется.

Чтобы полностью использовать потенциал приспособления, и создать циркуляцию теплоносителя в тёплом полу и радиаторах, необходимо правильно соединить устройство с контурами.

Использование встроенного котлового насоса

Достигнуть это в данной схеме можно кольцевым совмещением — котёл с ТП, и с радиатором. Эти два кольца объединены небольшим общим участком с низким гидросопротивлением, тем самым один контур, не влияет на другой.

В этой схеме шлакоуловителем выступает косой фильтр-грязевик, а воздухоотводчики есть в котле, радиаторе и контуре пола.

Суть функционирования кольцевой схемы — вода поступает от ёмкости, где она нагревается, в трубопроводы. Скачки давления в патрубках подачи и обратки приводят к перемещению жидкости по магистралям и её возврату обратно.

Тепловая изоляция

10.1 При проектировании тепловой изоляции следует выполнять требования СП Для оборудования, трубопроводов, арматуры и фланцевых соединений следует предусматривать тепловую изоляцию, обеспечивающую температуру на поверхности теплоизоляционной конструкции, расположенной в рабочей или обслуживаемой зоне помещения: для теплоносителей с температурой выше 100°С — не более 45°С, с температурой ниже 100°С — не более 35°С.

10.2 Толщину основного теплоизоляционного слоя для арматуры и фланцевых соединений следует принимать равной толщине основного теплоизоляционного слоя трубопровода, на котором они установлены.

10.3 Материалы и изделия для теплоизоляционных конструкций оборудования, трубопроводов и арматуры в крышных, встроенных и пристроенных теплогенераторных следует принимать из негорючих материалов.

10.4 Допускается применять хризотилцементную штукатурку в качестве покровного слоя теплоизоляционной конструкции с последующей окраской масляной краской.

10.5 Поверхность трубопровода в зависимости от его назначения и параметров среды должна быть окрашена в соответствующий цвет и иметь маркировочные надписи.