Вакуумная система отопления

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Сколько читал - нигде не увидел, что такое кто-то использует.

Что это из себя представляет и как работает. Если кратко - это термосифон (почти тепловая трубка).

Систему возможно сделать только в том случае, если котел (нагреватель) расположен в нижней точке.

Из обычной закрытой системы отопления ее можно сделать следующим образом:
1. Сливаем воду (желательно заполняя одновременно инертным газом - азот подойдет). Вода остается в батареях - сколько нужно. В нагревателе - полный. Плюс некоторый запас на воду, которая в жидком виде будет течь по трубам в сторону испарителя.
2. Откачиваем газ, создавая вакуум до уровня, когда вода кипит при 20-30 С. (Конкретное значение можно посмотреть по таблице).
3. Запускаем, как обычно.

Система будет работать ТОЛЬКО в том случае, если нагреватель (котел) находится в нижней точке, и жидкая вода может попасть туда самотеком.

Как работает: вода испаряется в котле, пар движется в точку, где температура ниже, чем в котле. там конденсируется, потом самотеком возвращается к нагревателю.

Теплота испарения-конденсации 2200кДж/кг (2500 при низких температурах) теплоемкость воды 4.1 кДж/кг
Если сравнить с жикостной системой отопления, получается:
Одна тонна воды с дельта Т 10 градусов эквивалентна 16-18 кг испаререния-конденсации.

Есть плюсы и минусы у такой системы.
Плюсы:
1. Температура всей системы одинаковая. Если в испарителе 50 С, то в каждой батарее 50 С
2. Не нужны насосы для прокачивания, пар сам движется туда, куда надо. Экономия ЭЭ, независимость от отключений.
3. Система самобалансируемая по теплопередаче - в каждую батарею придет ровно столько тепла, сколько нужно для уравнивания температуры батареи и испарителя.
4. Рабочие давления в системе ниже атмосферного. Если давление внутри равно атмосферному (при отсутствии разгерметизации) - значит температура в системе 100 С. (и далее по диаграмме жидкость/пар для воды).
5. Скорость распространения тепла равна скорости распространения давления в среде - 400м/с для пара.
6. Возможно использование 1 трубы для каждой батареи - по ней идет пар и по ней же возвращается жидкость (по стенке).
7. На первый взгляд - нечему взрываться, т. к. нет давления.

Минусы:
1. Нагреватель должен быть в нижней точке (тчобы жидкость возвращалась).
2. Скорость движения пара будет намного выше, чем скорость движения в обычной системе (1кг пара = 1800 л) соответственно вместо 1 тонны воды нужно 32-33 кубометра пара.
3. Если система разгерметизируется, то рабочая температура будет от 100 С. Необходимо следить за давлением в системе. Либо помудрить с теплоносителем.
4. ...

 

Смысл?

 

В "инновационных" рассказах "о вакууме", обычно следует "экономия" топлива, раз в ...15! ...

Также, "обычно", следует "обоснование", что на нагрев 16-18 кГ воды уйдет меньше топлива,
чем на "тонну воды".

 

Во столько же раз меньше тепла и отдаст.

 

Не совсем понятно почему 20-30 градС.
Также автор видимо не понял в чём прелесть кондесационной системы отопления, а предлагает онк рассмотрению именно конденсационную систему. Тепло поглощает вода в котле, испаряется и переносит тепло из котла в конденсаторы в виде пара. В конденсаторах пар конденсируется выделяя тепло конденсации/испарения. В зависимости от того, сколько тепла в единицу времени нужно передать конденсаторам нужно сконденсировать там определённое количество пара в единицу времени, именно это будет называться тепловой мощностью конденсатора. Вот по этому количеству и нужно считать сколько кг пара нужно испарить в единицу времени.
Этот цикл активно используют в кондиционерах и холодильниках как частных случаях теплового насоса за тем исключением что в систему вводят компрессор. Рассматриваемая система не выкачивает тепло из внешней среды, а лишь переносит его из нагревателя-испарителя в конденсаторы-отопительные приборы в комнатах, поэтому сколько кВт передано столько же попадёт в конденсаторы минус некие небольшие потери.
Очевидна сложность регулирования мощности каждого отдельного конденсатора в системе, нужны вакуумные краны.
Циркуляционники стоят недорого поэтому такие системы не нашли широкого распространения.
Например в небоскрёбах в США применяют паровую систему отопления, но насколько мне известно они работают на давлении выше атмосферного и имеют возвратную магистраль.

 

Не путайте "инновационные батареи" и полностью вакуумную систему. Количество энергии никак не меняется. Меняется способ переноса тепла - перенос от котла к батареее происходит за счет испарения/конденсации - т. е. фазовый

переход, а не охлаждение теплоносителя, как в обычной СО.

Можно сделать вывод, что именно Вы не понимаете, как работает данная система.
Для нее никакие краны и регуляторы не нужны, кроме регулятора мощности на входе. Это ИМХО единственная система, обемпечивающая авторегурирование переноса тепла по всей системе сразу. Температура в коле и в каждой батарее будет всегда одинаковая (+-1 градус).
Теперь предположим, в одной комнате 15С, в другой 25С, темература в котле 25С. Куда будет переноситься тепло? Только в ту комнату, где 15С. Во второй комнате при Т=25С, пар не будет конденсироваться, поэтому и переноса тепла туда не будет.
Это не может обеспечить ни одна другая СО, без дополнительного регулирования.

Есть и еще пара плюсов данной системы:
1. Рабочее давление ниже атмосферного - это к вопросу о закипаниях и взрывах котлов.
2. Отсутствие насосов = независимость от наличия электроэнергии+ отсутствие ее расхода.

Возвратная магистраль.
Вопрос серьезный. В тепловых трубах, а тем более термосифонах есть такое явление, как срыв жидкости и заброс её в теплоприемник потоком пара. Это нарушает работу термосифона. Избавиться от этого полностью можно только использованием фитилей внутри трубы или отдельных труб для возврата жидкости.

 

Блин, редактировать нельзя, цитата одна лишняя.

 

20-30 градусов - это температура, при которой должна кипеть вода в системе. Если в системе не будет разряжения, то она будет работать при 100С.
1. Это не очень комфортно.
2. Находящийся в системе воздух будет существенно замедлять теплоперенос, создавая сопротивление пару.
3. Рабочее давление будет выше выше атмосферного.

ПС: назвать систему вакуумной, конденсационной, термосифонной, фазопереходной - суть от этого не изменится.

 

А если не нужно поддерживать одинаковую температуру по всем помещениям дома?
Например многие для экономии денег часть комнат не отапливают или отапливают частично, поддерживая в них ту или иную вышенулевую температуру.

Какова должна быть удельная мощность, отнесённая к площади отопительного прибора, чтобы конденсатор эффективно работал при указанных Вами условиях?

 

Тут можно посоветовать только старый дедовский способ - накинуть одеяльце на батарею в том помещении, которое не требуется хорошо отапливать. Теплопроводность уменьшаем - теплоотдачу тоже.

Не совсем понял вопрос.
Если мы говорим о мощности теплопереноса, то теоретический предел зависит от скорости звука в среде. Для водяного пара это 410м/с.
Прямая труба 25мм внутреннего диаметра теоретически может переносить 255кВт тепловой энергии. Реально эту цифру стоит разделить в несколько раз (6-10), учитывая повороты и пр. и пр. Большие скорости пара подразумевают возврат жидкости по другой трубе. Такая схема называется контурная тепловая труба (поищите в интернете).
Если говорить об эффективности конденсатора, то его эффективность обязательно будет выше.
Сравним с водой. Пусть вода заходит с температурой 60С, выходит 50С. Даже при идеальном омывании всей внутренней поверхности разные части батареи работают с разной эффективностью, так как температура на внутренней поверхности разная.
Паровая система гарантирует, что каждая точка внутренней поверхности конденсатора всегда будет иметь одинаковую температуру.
Если учесть, что идеального движения воды в батарее не бывает, то можно сделать вывод о разности в эффективности работы в обоих случаях.

 

Мощность теплообмена единицы площади отопительного прибора с температурой прибл 60 градС и воздуха с температурой прибл 20 градС больше чем мощность теплообмена единицы площади с температурой прибл 25 градС. Теплообмен непременно будет, но для передачи той же тепловой мощности нужен прибор пропорционально большей площади. Разница в площади будет примерно как у радиатора и тёплого пола, ведь температура его поверхности равна прибл 25 градС.
Я об этом писал.

 

Тиамо прав!
1. Радиатор с номинальной мощностью секции 200 Вт:
- будет отдавать 129 Вт при температурном графике 80/60 и 20 гр внутри помещения;
- будет отдавать 6,5 Вт при температурном графике 30/20 и 20 гр внутри помещения;
Значит нужно будет всего лишь в 20 раз увеличить число секций (экономия налицо);
2. Объемный расход пара в десятки раз больше объемного расхода воды (при одинаковом массовом расходе), значит нужно увеличить диаметры паропроводов (опять экономия?). Также в то время как для трубопроводов с водой скорости потока лежат в пределах 0,4...1,5 м/с (2-3 м/с для промушленных зданий), для воздуховодов скорости 4-8 м/с, то для паропроводов допустимы скорости и 30-40 м/с. Шуметь труба в спальне не будет?
3. На нагрев 1 т воды от 20 до 30 гр. С требуется 11,6 КВт. Эта же тепловая энергия сможет быть отдана отопительными приборами воздуху (при условии выполнения п. 1). Закон сохранения энергии работает и в вакууме.
4. Если пар полностью не конденсируется, то он пойдет обратно в котел. Это мягко говоря плохо. Для предотвращения подобного придуманы конденсатоотводчики. (установка также ведет к экономии?)
5. И еще вопрос. Температура на улице бывает разная: -30...-20...-5...0. Как регулировать теплоотдачу отопительных приборов? Паром в диапазоне температур от 30 до 20 гр?
Вывод - экономия возможна за счет отсутствия затрат на электроэнергию (при потреблении циркуляционными насосами), но при этом ООООООчень сильно возрастают капиталлозатраты и весь дом будет похож на тепловой пункт с большими диаметрами трубопроводов и увешен отопителными приборами.
Действительно при всем этом данная схема экономичнее в 15 раз?

 

@Dmitry_Heizung, Про экономию "в 15 раз" это я ..ляпнул.
(С этого самого "больного" начинают все ..."рекламЕры" новинок, по опыту форума. )
...Хорошо, что с экономией разобрались, (нету) и тема легла в "техническое" русло...
..Основной "посыл" от автора был:

Согласен. Увидеть "паровое отопление" с невысокой температурой не удавалось еще,
имхо, никому! А уж найти на форуме тех, кто "использует такое. тоже, имхо, немыслимо.
По этой причине, тема "обречена" на ...сборник мнений и информации по "паровому отоплению".
Хотя такого не "предусмотрено" разделом "Водяного отопления",
(по малой востребованности...)
Помогу информацией от первоисточника, здесь:

(Сканави А. Н. Отопление 2002г. стр. 274)
9.4. Системы вакуум-паровоrо и субатмосферноrо отопления

Паровое отопление даже низкоrо давления обладает известным rиrиеническим HeДOCTaT
ком высокой и практически неизменяемой температурой поверхности отопительных
приборов в течение Bcero отопительноrо сезона. При этом понижается уровень тепловоrо
комфорта в помещениях по сравнению с водяным отоплением.
Можно несколько понизить температуру поверхности отопительных приборов, если соз
дать в них смесь пара и воздуха. Температура внешней поверхности приборов понизится
вследствие уменьшения коэффициента теплообмена на их внутренней поверхности. В
этом случае пар нужно подавать в прибор снизу, так как воздух имеет плотность выше,
чем пар при тех же давлении и температуре. Пар подается в отопительный прибор через
вкладной патрон перфорированный патрубок. Струйки пара, выходящие из мелких OT
верстий в патроне, равномерно перемешиваются с воздухом. Конденсат может выводить...
...
...Проведение качественноrо реrулирования с получением температуры пара в приборах
ниже 100 ос возможно, если понижать давление ниже атмосферноrо. Для этоrо использу
ют вакуумный насос, создающий различной rлубины разрежение в конденсатопроводах и
приборах. Так, если, например, абсолютное давление пара понизить до 0,07 МПа, то TeM
пература пара составит 90 ос. Если же еще уменьшить абсолютное давление, например,
до 0,03 МПа, то температура пара дойдет до 69,1 ос.
Следовательно, изменяя величину вакуума в системе, можно, как и в системе водяноrо
отопления, изменять температуру пара в зависимости от температуры наружноrо воздуха,
т. е. проводить качественное реrулирование.
...
Обсуждать тут, собственно, нечего.
Вполне можно было дать ссылку на перво-источник с "информацией".
Хотя, "если честно",
Только такая ..регулировочная операция, как...

...как-то не привлекает, вместо привычного "краника"...

 

Вы, похоже, неверно истолковали мои слова. Я не утверждал и не утверждаю, что пар, темпратурой 25С будет переносить столько же тепла, как и вода Т=60С. 20-25С было предложено в качестве температуры, при которой система должна стартовать.
При прочих идеальных условиях если в конденсатор попадает вода Т=60С обратка Т=50С, то пар должет иметь Т=55С. Никаких чудес. Однако, учитывая в реальных условиях большую эффективность теплопередачи паром внутри конденсатора, может оказаться достаточной температура пара Т=50С, или чуть меньше, но вряд ли меньше 45С. Ведь теплопроводность конденсатора и его возможности по теплопередаче воздуху никак не меняются.

Для Вас, как и для многих других этот автор, как я понимаю, является непререкаемым авторитером. Весьма странно, что он приводит давление в мегапаскалях, а не в гигапаскалях, например. 0,03 МПа=0.3атм. Ткип=69С. Цифры то верные, но выводы автора неверны. Ему так хочется, ничего не поделать.
Я чуть продолжу ряд.
0.1атм Ткип=45.5С
0.05атм Ткип=28.6С
0.02атм Ткип=17.2С

Какое начальное давление выберите - с такой температуры и запустится теплоперенос.

Вот это - бред полный. Уж извините. Цитируемый Вами автор не понимает сути процессов.

Давайте возьмем некоторые начальные условия и рассмотрим, что и как происходит в системе.
Система закрытая. Внутреннее давление 0.02атм. Температура кипения воды при этом 17.2С. Температура в комнате 20С.

Начинаем нагревать. Растет давление. Оно не в котле растет, а во всей системе сразу. Итак, нагрели до 0.05атм. Что происходит в системе. Пар, находящийся в батарее конденсируется, отдавая тепло. Это происходит просто потому, что вода теперь кипит при 28С, а в батарее только 20С. ПАр сконденсировался, батарея согрелась. Одновременно в батарее создалось разряжение относительно наших 0.05атм. Значит пар от котла с Т=28С начинает двигаться в сторону батареи. А сконденсированная там вода течет обратно.

Теперь мы еще сильнее начинаем нагревать котел. Создали в системе давление 0.1атм. Процессы будут те же самые. Конденсация=разряжение=движение пара с Т=45.5С= возврат конденсата. Только температура уже 45С в системе, а не 28С.

И заметьте, никаких манипуляций с вакуумом в системе. Чем сильнее нагреваете с одной стороны, тем больше тепла переносится на другую сторону. Никакой фантастики.

Вот этого я сказать не могу. Для рассчитанных 11.6кВт скорость пара по трубе с внутренним диаметром 25мм получается 15м/с, а скорость воды при тех же условиях 0.5м/с.
Если система позволяет - можно проверить. Не понравится - залить снова водой. Скажем, СО задуманная как СО с ЕЦ идеально подходит для эксперимента. Диаметр труб большой, скорости низкие, запорной арматуры на пути минимум.

Меньше читайте рекламной чепухи. Никакой дополнительной добычи энергии из вакуума не предвидится. Сколько котел выдал энергии, столько же в комнаты и попало. Съэкономить можно на количестве секций батареи в комнате. Эффективность теплоотдачи батареи повысится, но вряд ли больше, чем на 10-20%, по отношению к оптимально собранной СО с водой в качестве теплоносителя. Природу не обманешь.

 

1. А почему только для "нас"-то?
Первое издание этого учебника для ВУЗ-ов вышло, имхо, еще в 1979 году.
И с тех пор, любой уважающий себя "отопленец", сдавлал экзамены / получал диплом
с этим учебником...

...Учебник предназначен для студентов, специализирующихся в области отопления и вентиляции. Данный учебник составлен коллективом авторов кафедры отопления и вентиляции Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева.

Да, мне тоже странно, что уважаемый профессор кафедры, называет
перепад давления перед насосом, извините, "всасыванием". (в Водяном отоплении)
Кстати, в вопросах "водяных" и прочих, ..ЕЦ во вранье замечен не был. Ни разу.
..(по-крупному, а шероховатости не в счет. - Профессорское дело учить! а не .."ковыряться" с реальной системой.)
Но чем ваши выкладки "авторитетнее" (?) - пока не известно никому.
- Появились вы из ..ниоткуда и с темой для НЕсуществующего раздела..."Паро-вакуумного"..

Простите за цитату, но автор - профессор, обучающий студентов.
По "идее" и вы должны были БЫ учиться по тем же самым учебникам.
И еще на ..той стадии поспорить с ним (с учебником!)
Еще раз простите, но слова "бред" и "ерунда" употребляются, когда нет аргументов...
Да, к тому же, по "ведению дискуссии" уточните, пож. свою "компетенцию"
(научное звание / должность / научные труды) Это будет "корректно".
Для .."ниспровергания авторитетов" ..уровня кафедры ОВ МИСИ. ..И даже их "бреда".
- Тут нужен "уровень" не меньше ..действительного члена РАН РФ, (академика) имхо...
И "прилично" это "ниспоровергание" будет при личной встрече с авторами / соавторами учебников,
а не "за глаза"..
..Лично мне (!) "вакуумные системы", грубо говоря, "до фонаря".
Да и для 100% "неиспользующих" такую - тоже...
Просьба "служебная" - для читающих вас.
Для большего доверия, так сказать. К "словам".

Эксперимента с ЕЦ, видимо, еще не было.
Замечу, это для воды "диаметр труб большой, скорости низкие".
..И никакого шума.

Еще раз пардон, цель "публикации"?
а) Не реклама.
б) Не вопрос и не "деление опытом".
Остается думать о
в) "Популяризация" неиспользуемой / забытой системы?
г) ..Посылание "в топку" проф. Сканави А. Н. вместе с "коллективом кафедры ОВ МИСИ"?

Тысяча извинений, опять формальности.
- Темы такого ..толка переносятся в спец. раздел "Флудилка".
- Нелишне будет и почитать Правила форума.
По беглому "имху", ваша тема противоречит 3-5-ти их "пунктам".
В частях 5. и 6. как минимум.
(Замечание модератора в теме - "опция" разрешенная Правилами, а не "личная придирка")