Расчет точки теплового баланса в био-канализации "Биокси-1куб" ("станция") зимой.
Допущения:
Подвод энергии от земли и ее потери в воздух в настоящей заметке не учитываются, также, как подвод энергии с более теплой сливной водой. Учитываются только подвод энергии от компрессора и её потери за счет забора компрессором холодного воздуха с улицы.
1. Рассчитаем энергию нагрева воды 50-ти ваттным компрессором. Чтобы понять, что вся паспортная мощность компрессора будет переходить в тепло, смотрите мою заметку "Об энергии и ее превращениях".
"Формула" для расчета:
Для нагрева 1 тонны воды на 1оС требуется 1,16 кВт*часа энергии.
Воды в станции примерно 1,5 тонны.
При непрерывной работе компрессора (50Вт), вода в станции будет получать от компрессора 50*24=1,2кВт*часа тепловой энергии в сутки.
2. Теперь найдем температуру окружающего воздуха, при которой энергия потерь (охлаждения станции наружным воздухом) будет равна 1,2кВт*часа в сутки.
"Формула" для расчета:
Чтобы изменить температуру одного кубометра воздуха на 1оС - требуется 0,34 Вт*часа энергии.
Производительность компрессора Hiblow-60 -
60 литров/мин, что соответствует 86 кубам в сутки.
Отсюда получаем, что 1,2кВт*часа в сутки станция будет терять при разнице между температурой забираемого для аэрации воздуха и температурой замерзающей воды (0оС) равной минус 40оС.
Все это значит, что при температуре на улице ровно минус 40оС, охлаждение воды в станции наружным воздухом будет таким же, как и нагрев ее компрессором.
Т.е. - минус 40оС - граничная наружная температура сохранения положительного теплового баланса станции.
Выводы:
1. При температуре наружного воздуха ниже, чем минус 40оС, компрессор лучше включать реже, по возможности, переведя его в режим экономии, или активно эксплуатировать станцию, сливая в нее систематически горячую воду и канализационные стоки.
Понятно, что худший режим при этом - режим отсутствия стоков, как теплых, так и питательных для бактерий (например режим "зимняя дача по выходным").
2. При температуре воздуха выше минус 40оС работа компрессора будет дополнительно обогревать био-канализацию и поэтому в диапазоне от минус 20оС (с потолка(!), рассчитать эту цифру пока не могу!) до минус 40оС компрессор лучше все время держать включенным.
Дополнительная информация:
1. В любом случае станция будет снизу дополнительно подогреваться землей, а аэрационные и/или конвективные потоки передадут это тепло вверх по всей толще воды.
2. В любом случае станция будет сверху охлаждаться морозом. Для снижения этого эффекта можно дополнительно утеплить верхнюю часть короба станции и ее крышку.
3. Еще снизить глубину промерзания грунта можно путем подсыпания рыхлого снега на- и рядом с установкой (в радиусе глубины промерзания).
4. Вентиляцию установки в сильные морозы, думаю, лучше закрывать, чтобы через нее не уходил более теплый, чем окружающий воздух. При этом, воздух все равно будет уходить по щелям станции (в основном сливного колодца...), но, думаю, что из-за повышенного сопротивления воздуху, оказываемого этими узкими щелями, часть этого тепла останется в станции.
Зимой в отсутствии вентиляции запаха я не чувствовал. Правда, у меня режим был пока только "зимняя дача по выходным".