Меню Закрыть

Отопление как правильно сделать: Как провести отопление от котла в частном доме

Содержание

Как сделать отопление в частном доме

Проектирование отопления

Строительство загородного дома — дело серьезное и трудное. Много хлопот, много времени уходит, много средств, но мы стремимся даже за городом вдали от плодов цивилизации жить достойно, комфортно, не считая себя обделенными. Поэтому не только сам дом, его объем, форма конструкции, количество комнат и подсобных помещений имеют большое значение. Необходимо учитывать и все известные инженерные сооружения. Поэтому вопрос, как правильно сделать отопление в частном доме, сегодня звучит очень актуально.

Необходимо сразу же отметить, что отопление — достаточно затратная часть выделенного на строительство дома бюджета. Практика показывает, что оно требует до 20% от всех затраченных денег, поэтому можно сказать, что данная система является не только дорогой, но и достаточно сложной.

Конечно, можно избежать больших финансовых затрат, если обойтись более простыми способами обогрева помещений. И выбор здесь достаточно широкий. К примеру, можно установить в каждой комнате электрические обогреватели, подобрав их по мощности, обеспечивающей нормальное проживание.

Отопление бревенчатого дома

Можно установить электрические конвекторы — отличный вариант. Но учтите один момент, который касается подачи электроэнергии в загородные поселки. Отключение света здесь — дело обычное, особенно зимой, так что рассчитывать на электричество не стоит.

Есть вариант с установкой камина или печки, которые можно топить различными видами топлива. К примеру, дровами, углем, соляркой, газом и тем же электричеством. Но опять-таки, газ — это роскошь, которая есть не во всех поселках. С соляркой много проблем, поскольку придется организовывать подачу по трубопроводу и обеспечивать надежное ее хранение.

Проще всего с дровами и углем, но и здесь много недочетов. Чтобы поддержать необходимую температуру в комнатах, придется постоянно подкладывать топливо в топку, сохраняя огонь, а это не очень удобно.

Поэтому идеальный вариант — это водяное отопление с установкой радиаторов и котла. И тут же возникает вопрос, как сделать водяное отопление, чтобы дом прогревался равномерно, даже если в нем несколько этажей.

Схемы отопления частного дома

Начнем разбор водяного отопления с его схем и сразу определим, что существует всего лишь две схемы:

  • Одноконтурная;
  • Двухконтурная.

В чем их отличия друг от друга? Во-первых, сразу отметим, что первый вариант лучше всего использовать только для одноэтажных строений. А вот второй подойдет для любых загородных домов.

Однотрубная схема отопления

Однотрубная схема отопления

Однотрубная система отопления самая простая и малозатратная. Здесь все очень просто. Труба, по которой будет двигаться теплоноситель, отходит от отопительного котла и последовательно соединяет все отопительные радиаторы. После этого она возвращается в котел. Круг замкнут, то есть, движение теплоносителя происходит по замкнутому циклу.

Хорошая схема, в который есть один достаточно важный нюанс, а точнее сказать, минус. В такой системе, которая установлена в последовательном порядке, радиаторы, находящиеся ближе к котлу, будут всегда иметь более высокую температуру, чем те, которые расположены дальше. То есть, воздух в дальних комнатах будет всегда прохладнее. Конечно, на это можно посмотреть и с другой стороны, ведь в семье живут разные люди, для которых прохлада даже зимой — это блаженство.

Двухтрубная система отопления

Двухтрубная система отопления

Двухтрубная система более сложная, к тому же, сооружая ее, придется раскошелиться. От котла отводится сразу две трубы. По одной теплоноситель поднимается вверх к отопительным батареям, по другой возвращается в котел. Вроде бы, то же самое, что и в первом случае, только радиаторы установлены не последовательно. А как?

Схема такова. От котла отводится труба, по которой горячая вода поднимается вверх. Эту трубу обычно выводят в чердачное помещение, где производится разводка. То есть, на каждую батарею отпускается своя индивидуальная труба. Теперь понятно, что все радиаторы будут иметь одинаковую температуру.

Далее от каждого радиатора делается отвод, который подсоединяется к трубе с названием «обратка». Именно по ней теплоноситель возвращается обратно в котел. Обратка проходит по всем комнатам, где установлены радиаторы отопления. Ее обычно укладываю под пол или скрывают в стены. Если такой возможности нет, то можно ее прикрепить к стеновой поверхности.

В этой схеме, как показывает практика, необходимо правильно сделать разводку отопления труб, расположенных на чердаке. Поэтому специалисты рекомендуют устанавливать коллектор отопления. Что это такое?

Это специальное приспособление, которое позволяет регулировать подачу теплоносителя на каждый радиатор. Состоит он из конструкции труб, где основной выступает труба диаметром 50 миллиметров, в нее входит труба подачи горячей воды. Обязательно устанавливается между ними запорное устройство, к примеру, вентиль.

От этой трубы отходят трубы, соединяющиеся с радиаторами. Здесь также устанавливается запорная арматура на каждый контур. Такая система позволяет контролировать и регулировать температуру в каждой отдельной комнате.

Тупиковая система отопления

Есть еще одна схема, которую специалисты используют не всегда. Она называется «тупиковой». В ней вышедшие из котла трубы ведут параллельно. От каждого контура проводятся к батареям два отвода: один к верхнему входу — это труба с горячей водой, второй к нижнему входу — к обратке. Очень экономичная схема, работает хорошо, но не прижилась.

Нюансы водяного отопления

Отопление в доме

На что необходимо обратить внимание при проведении монтажа отопительной системы? В первую очередь придется определиться с видом. Существует два вида, которые отличаются друг от друга только наличием циркуляционного насоса.

Если в схеме отопления его нет, то это самотечная система. Чем она выгодна, и какие имеет недостатки?

  • Во-первых, это дешевый вариант.
  • Во-вторых, нет необходимости использовать электроэнергию для работы насоса.
  • В-третьих, можно применять любой вид котла.

А вот недостатков у этой схемы чуть больше:

  • низкий коэффициент полезного действия, а значит, эффективность работы системы ниже.
  • неравномерное распределение теплоносителя.
  • более затратное мероприятие, потому что придется устанавливать расширительный бак и использовать металлические трубы. А металл стоит дороже пластика, плюс газосварочные работы, которые стоят тоже не дешево.

Многие могут задать вопрос, почему необходимы металлические трубы? Все дело в том, что при такой системе придется подавать теплоноситель с большей температурой, а пластик ее может не выдержать. Особенно это касается участка около котла.

С циркуляционным насосом все по-другому. Это более эффективный способ распределения горячей воды по всей системе отопления. К тому же, можно уменьшить потребление топлива за счет равномерной подачи тепла. А это уже экономия. Сюда можно добавить и тот факт, что диаметр используемых труб можно сократить. К примеру, в систему с естественной циркуляцией необходимо установить трубы для разводки диаметром 25 миллиметров, для стояка 32 миллиметра. В принудительной системе соответственно 20 и 25. Тоже экономия.

Отопление «теплый пол»

Система «теплый пол»

Можно ли использовать данный вид как основной? Да. Сегодня все специалисты в один голос утверждают, что «теплый пол» — это очень эффективная схема. Она не только малозатратна и проста в монтаже и эксплуатации, но и экономична. К тому же, с ее помощью можно создать внутри помещений очень комфортные условия, которые хорошо влияют на здоровье и самочувствие человека.

Отсутствие конвекции, всегда теплые полы, по которым можно ходить босиком, отсутствие необходимости покрывать их дорогостоящими коврами и постоянно их чистить.

Во всех отношениях это сегодня самый эффективный вид отопления в частных домах. К тому же, система «теплый пол» может быть уложена практически под любые напольные материалы — будь-то керамическая плитка, паркет или ламинат.

Здесь важно принять во внимание коэффициент пропускной способности тепла полового покрытия. К примеру, у плитки он выше, значит, нет необходимости использовать мощную систему. У деревянных полов он меньше, поэтому стоит принять это во внимание и установить более частые контуры, тем самым повысив теплоотдачу системы.

Важное условие — это точно подобрать схему и правильно провести монтаж. Любая, пусть даже маленькая, ошибка приведет к тому, что отопление работать будет плохо. Поэтому рекомендации специалистов придется принять во внимание, если все работы будут проводиться своими руками.

Заключение

Утепляем дом

Итак, отвечая на вопрос, как правильно делать отопление в частном доме, можно прийти к следующему заключению. Самое важное — правильно подойти к выбору схемы, если дело касается водяного отопления. Но учтите, что в таком деле, как монтаж отопительной системы в загородном доме, мелочей не бывает. Здесь важно все: и тип отопительного котла, и вид радиаторов, и используемые в схеме трубы, и запорная арматура, и даже тип топлива, на котором будет работать котел. Ведь даже от этого будет зависеть бюджет. Почему?

Судите сами. Если используется жидкое топливо, то под него придется устраивать отдельное помещение для хранения солярки. И здесь нужно придерживаться противопожарных норм. Если будет использоваться уголь или дрова, то их также придется хранить или под навесом, или в отдельно стоящем помещении. То есть, с такими видами топлива проблем больше.

Как правильно сделать отопление в доме: устройство, особенности и схемы

Система отопления является очень важной частью обустройства частного или загородного дома, дачи или коттеджа. Поэтому, если вы решили начать строительство, вам необходимо знать, как правильно сделать отопительную систему частного дома.

Схема отопления двухэтажного дома.

В наше время существует большое количество различных типов систем отопления, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее популярными являются системы водяного отопления, которые основаны на циркуляции в трубах нагретого в котле теплоносителя.

Принцип работы системы отопления

Водяное отопление имеет достаточно простой принцип работы. Антифриз или вода нагреваются в котле с помощью газа, угля, дров или электронагревателей. В связи с тем, что холодная и горячая вода имеет различную плотность, осуществляется ее движение по системе трубопроводов.

Горячая вода поднимается по стояку к нагревательным приборам (конвекторам, регистрам, радиаторам). Отдавая свое тепло, вода остывает и по обратному трубопроводу поступает обратно в котел.

Чтобы увеличить скорость движения теплоносителя, можно сделать систему принудительной циркуляции с помощью небольших насосов.

Схема отопления двухэтажного дома.

Кроме батарей, труб и котла, водяное отопление включает в себя предохранительные клапаны, воздухоотводчики, манометр, циркуляционный насос и терморегуляторы. Важно правильно выбрать мощность котла в зависимости от площади обогрева, так как котел меньшей мощности будет неэффективно обогревать дом, а за котел большей мощности придется переплачивать. Для площади дома от 60 до 200 м² оптимальная мощность составляет не более 25 кВт, от 200 до 300 м² – 25-35 кВт, от 300 до 600 м² – 35-60 кВт, от 600 до 1200 м² – 600-100 кВт.

Для площади от 30 до 1000 м² можно использовать электрические котлы, мощность которых составляет от 3 до 100 кВт соответственно. Однако высокая стоимость электроэнергии и возможность перепадов напряжения при использовании мощных котлов делают электрические котлы не особо популярными при проектировании системы отопления.

Вернуться к оглавлению

Водяное отопление в частном доме

Схема водяного отопления частного дома.

Наиболее легким способом подключить водяное отопление является подсоединение к центральной системе водоснабжения. Для этого нужно только оформить соответствующий договор, и после получения разрешения можно подключать свое отопление к центральной системе.

Отопление частного дома на основе индивидуальной системы водоснабжения создать несколько проблематично. Для ее создания понадобятся существенные финансовые затраты и время. Самым простым видом отопительной системы является естественная циркуляция теплоносителя по трубам, в которых вода передвигается за счет давления горячих и холодных внутренних масс теплоносителя.

Чтобы создать водяное отопление, необходимо обзавестись следующими материалами:

  • котел выбранного типа;
  • циркуляционный насос;
  • радиатор;
  • трубопровод;
  • расширительный бак, объем которого должен составлять приблизительно 10% от объема всего теплоносителя;
  • термостат;
  • автоматический воздухоотводчик;
  • предохранительные клапаны;
  • манометр;
  • сварочный аппарат;
  • молоток;
  • гайки, болты и другие расходные материалы.

Отопление частного дома.

Первым делом следует правильно посчитать количество нужной воды, необходимой для создания оптимальной температуры в доме. Далее, имея эти данные, можно определить мощность насосного оборудования.

Конструируя водяное отопление в доме, нужно знать некоторые особенности отопительной системы. Чтобы сохранить внешний вид интерьера, а также из соображений безопасности, котел лучше всего размещать в подвальном помещении. Если в доме нет подвала, котел можно установить на цокольном этаже.

Наиболее распространены системы отопления, работающие по принципу естественной циркуляции теплоносителя, которая происходит при его движении на расстоянии не более 20 м. Именно на таком расстоянии происходит уменьшение давления воды в системе. Чтобы продлить срок службы отопительной системы, нужно использовать трубы большого диаметра.

Вернуться к оглавлению

Установка отопительной системы

Схема однотрубной и двухтрубной системы отопления.

После того как определено место для установки котла, можно приступать к монтажу отопительной системы. Сначала нужно сделать на листе схему разводки, на которой следует обозначить все тонкости (расположение радиаторов, труб, стояков и др.). Радиаторы лучше всего размещать под окнами, что позволит обогревать оконную раму и предотвращать их запотевание.

Отопление в частном доме нужно создавать с минимальным количеством изгибов. Их большое количество может помешать нормальной циркуляции теплоносителя.

Многие хозяева в связи с недостаточными финансовыми возможностями неправильно выбирают материал для оборудования системы, а также неверно рассчитывают ее общую протяженность. Не стоит забывать, что наличие специальных сечений в магистральных трубах системы обеспечивает быстрое и простое движение теплоносителя.

Расширительный бак устанавливается в самой высокой точке всей отопительной системы дома. Его конструкция играет большую роль: он может быть открытого и закрытого типа, с трубопроводом и переливом или без него. Если выбран бак открытого типа, то его нужно установить на определенном участке системы. Бак закрытого типа чаще всего устанавливается на небольшом расстоянии от котла.

После установки бака переходим к монтированию радиаторов и трубопроводов между ними. Установка выполняется достаточно просто: необходимо провести трубу к месту расположения радиатора, а затем установить и сам агрегат, потом соединить выводы и вводы. После установки одного радиатора можно переходить к установке второго и т.д.

Стоит отметить, что при эксплуатации отопительных систем лучше всего оснащать каждый радиатор своим краном, с помощью которого можно будет легко избавиться от создавшейся воздушной пробки на определенном участке.

Последним этапом при монтировании отопительной системы частного дома является возврат в точку начала – нужно произвести замыкание отопительного контура, то есть соединить снова с котлом. Для принудительной циркуляции теплоносителя котел можно оснастить электрическим насосом, а для очищения воды – фильтром, установленным до насоса.

Отопление помещения с помощью водяной системы имеет несколько недостатков: дорогой и трудоемкий монтаж, а также необходимость выполнения профилактических работ. Если в системе отопления в частном доме используются антифризы, то нужно знать, что они могут стать причиной утечки. Антифриз необходимо заменять каждые 5 лет, потому что он подвергается старению, вследствие чего увеличивается температура его замерзания.

как правильно сделать и установить водяной котёл с минимальными расходами

Сегодня многие потребители хотят сделать отопление, однако какой тип выбрать и как осуществить задуманное – мало кто догадывается. Как сделать водяное отопление своими руками, вы можете узнать в этой статье.

Люди всегда желают иметь красивый собственный дом. Что бы сделать свою мечту реальной, ее необходимо сделать самостоятельно, и только в этом случае каждая деталь будет именно такой, какой вы себе и представляли.

Строительство дома — сложный и длительный процесс. Много нового почерпнет потребитель, однако мы хотим остановиться лишь на вопросе: «Как правильно сделать водяное отопление своими руками?».

Каждый согласится, что по-настоящему комфортным и уютным дом будет только тогда, когда он теплый. Сегодня водяное отопление самостоятельно подключить можно с помощью двух способов: подсоединится к центральной канализации либо водопроводу, или же создать собственную автономную систему водоснабжения.

Водяное отопление дома своими руками

Каждый согласится, что по-настоящему комфортным и уютным дом будет только тогда, когда он теплый.

Наименее проблематичным способом подключения водяного отопления считается подсоединение к центральному водопроводу. Зачем выдумывать велосипед?

Процедура подсоединения довольно-таки простая. Потребителю всего лишь нужно оформить пакет специальных документов, и после получения разрешений, с чистой совестью, подключать свою систему тепловодоснабжения к централизованной системе.

Вариант создания автономной собственной системы водоснабжения достаточно проблематичный, хотя все неурядицы тоже вполне решаемые.

Для того чтобы создать автономную систему, нужно вложить приличные средства и, конечно же, труд. Если у вас есть вопросы, то вы можете обратиться к специалистам, однако если вы ограничены в средствах, всю необходимую информацию вы найдете здесь, в этой статье.

Те потребители, которые заинтересованы в создании отопительных систем, должны помнить, что для осуществления этой процедуры, необходимо проделать некоторые предварительные работы по монтажной части.

Самым простым типом отопительной системы для дома является естественная термоциркуляция по трубам теплоносителя. В подобной системе вода движется благодаря насосу, а также — за счет давления охлажденных и горячих внутренних масс теплоносителя.

Стоит отметить, что стойки радиаторов охлаждаются намного быстрее, чем основание главного стояка.

Стадии проектирования систем водоснабжения

Первым делом нужно просчитать, какое именно количество воды необходимо для обеспечения комфорта и оптимальной температуры в доме. Далее, оперируя этими данными, необходимо определить и выбрать мощность насосного оборудования.

После этого потребитель должен определиться с оборудованием (котлом), и приобрести необходимые элементы (такие, как трубы и насосы).

Какие требования могут быть к системе отопления?

  1. Для того чтобы обеспечить непрерывную термическую циркуляцию носителя, нужно первым делом утеплить главный стояк. И это даже несмотря на то, что разница в температуре горячих и холодных потоков, как правило, составляет не менее 25 0С при постоянном циркулировании водных масс.
  2. В некоторых случаях нужно ускорение такого процесса, как терморегуляция. Для этого увеличивают расстояние между приборами по высоте и котлами. Минимальное удаление в этом случае не может составлять более 3м.

Устанавливая водяное отопления своими руками, нужно помнить некоторые особенности отопительных систем. К примеру, котел рекомендуется устанавливать именно в подвальном помещении, из соображений безопасности и сохранения внешнего вида интерьера.

Обычно, топливохранилище и котельное помещение — это одна и та же комната. Если подвального помещения в доме нет, то котел можно разместить и на цокольном этаже здания.

Наиболее распространены системы водоснабжения, работающие по обычному принципу естественного циркулирования воды. Такое самостоятельное движение происходит на максимальном расстоянии – 20 метров.

Именно на такой дистанции происходит снижение внутреннего давления воды, которое обычно расходуется на трение внутри системы. Чтобы избежать неполадок в системе, нужно использовать отопительные приборы с широкими отверстиями и трубы большого диаметра.

Пошаговая инструкция монтажа отопительной системы

Двухтрубные системы отопления, как правило, используются для многоквартирных домов, которые имеют большие подвалы. Называется система двухтрубной по той причине, что для нее характерно наличие отдельных стояков, использующихся при подаче горячей воды.

Также обязательным считается наличие отдельных труб для охлаждения воды. Сегодня многие отопительные системы работают именно на основе двухтрубной циркуляции.

После того, как потребитель определился с местом нахождения отопительного оборудования, а именно котла, можно начинать монтаж водяного отопления своими руками.

Разработка схемы разводки отопления очень важна для последующего монтирования отопления. Нажмите для увеличения.

Первым делом, нужно начертить схему разводки отопления. Потребитель должен внимательно рассчитать и продумать мельчайшие нюансы, такие как расположение стояков, труб, позиций радиатора и многое другое.

Радиаторы лучше всего располагать именно под оконными проемами – это дает возможность обогревать раму стекла, предотвращать запотевание и естественно смещение точки росы.

Стоит отметить, что особое внимание во время монтажа нужно обращать на количество изгибов.

Помните, если их достаточно много, в доме или квартире гарантирована недостаточная циркуляция теплоносителя.

Многие потребители, ориентируясь на свои финансовые возможности, неправильно выбирают материал, из которого изготавливают отопительное оборудование, а также не рассчитывают общую протяженность системы отопления.

Нужно помнить, что только большое количество специальных сечений в магистральных трубах в системе может обеспечить достаточно простое и быстрое перемещение теплоносителя. Расширительный бак устанавливается в первую очередь. Его монтируют по магистралям, что подводятся к радиаторам.

Установка происходит в самой высокой точке всей отопительной системы. Конструкция расширительного бака играет немаловажную роль, он может быть с трубопроводом и переливом или же без него. Такие баки бывают закрытого или открытого типа.

Специалисты советуют расширительный бак открытого типа устанавливать на нужном участке отопительной системы, а чаще всего — его монтируют на небольшом расстоянии от котла отопления. Подобная схема редко применятся для бака закрытого типа.

Далее производится монтаж трубопроводов между, до и после радиаторов, и устанавливаются сами радиаторы. Выполнить установку – очень просто, нужно, в первую очередь, вывести трубу до позиции радиатора, далее установить сам агрегат, то есть радиатор, после соединить вводы и выводы.

После всех этих процедур трубу нужно вывести к позиции следующего радиатора, а далее все операции повторяются в только что описанной последовательности.

Стоит отметить, что во время эксплуатации водяных отопительных систем правильным решением будет оснащение каждого радиатора краном Маевского, который сможет помочь устранить создавшиеся воздушные пробки именно в этом участке отопления.

Завершающим этапом можно назвать замыкание отопительного контура, то есть приход к началу — в отопительный котел. Котел оснащается фильтром, а при необходимости еще и насосом для принудительной циркуляции (фильтр нужно установить до насоса).

Установка отопительного котла

Очень часто владельцы загородных домов имеют небольшой гараж, примыкающий к дому. Водяной котел отопления своими руками можно разместить в таком гараже.

Вода в радиаторах нагревается от котла, а этот агрегат может находиться где угодно – в гараже, летней кухне или доме. Если говорить о финансовой и экономической стороне, то можно найти одни преимущества.

Монтаж котла в гараже ничем не будет отличаться от его монтажа в жилом доме.

Очень важным является тот факт, что можно установить узел системы слива — залива в любой точке отопительной системы. Это делается для того, чтобы можно было слить теплоноситель или, по-простому говоря, воду в период, когда прекращается эксплуатация системы, или планируется ремонт системы.

Если самодельные водяные котлы для отопления, радиаторы и всю систему в целом вы еще не тестировали и не запускали, то пригласите специалиста для контроля ситуации.

Отопление полов

Тёплый водяной пол очень дешёвый способ отопления дома. Нажмите для увеличения.

Сегодня многие потребители интересуются вопросом утепления и отопления пола.

Такой теплый пол можно создать на основе электрического или водного отопления.

Водяное отопление пола, с одной стороны, – это достаточно сложная задача.

В пол обычно вкладывают полипропиленовые или же металлопластиковые трубы, именно по ним и циркулирует горячая вода под напольным покрытием.

Регуляция температуры происходит с помощью специального комнатного термостата.

Именно этот пол имеет множество преимуществ, по сравнению с электрическим аналогом.

Дешевизна и низкая энергоемкость — основные достоинства данного вида теплого пола.

Виды труб для отопления

Есть различные виды труб: стальные, медные и металлопластиковые. Если говорить о стальных трубах, то этот вид уже практически исчезает, пользуются ими крайне редко, ведь такие трубы не практичны в монтаже, а главным их недостатком является минимальный срок службы.

У каждого вида труб отопления есть свои несомненные преимущества и недостатки. Нажмите для увеличения.

Металлопластиковые трубы сегодня пользуются огромной популярностью. Устанавливая водяное отопление дома своими руками, их монтаж можно совершить всего лишь с помощью гаечного ключа. И такую процедуру может исполнить каждый.

Однако и этот вид имеет некоторые недостатки. Производителя труб нужно выбирать крайне внимательно.

Ведь в отопительной системе металлопластиковые трубы работают в переменном режиме, следовательно, стоит помнить, что не все трубы этого вида выдержат нагрузки.

Медные трубы — это очень практичный и удобный материал. Именно они — долговечны, надежны, гигиеничны, и смотрятся очень солидно.

Единственным их существенным недостатком считается высокая стоимость. Такой вариант подойдет лишь обеспеченным людям.

Полипропиленовые трубы являются в буквальном смысле идеальными. Монтаж таких труб осуществляется с помощью специального паяльника, труба на глазах превращается в единое целое.

Они имеют минимум резьбовых соединений и могут обеспечить отличную герметичность системы. Если потребитель выбирает такие трубы, то он гарантированно забывает о ремонте системы отопления на долгие годы.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как правильно сделать отопление в доме

Независимость частного сектара от центрального отопления обеспечивает возможность установки наиболее комфортных систем обогревания жилья,подобранных по способу монтажа и эксплуатационным характеристикам.

Однако часто владельцы домов желают сэкономить на работах,интересуясь,как сделать отопление самостоятельно.

В этом случае простор для деятельности раскрывается гораздо шире.В каждой комнате можно смонтировать наиболее приемлемый вариант,который будет и экономичным,и иметь высокий КПД.

-Как работает отопление

-Стандартный комплект отопления

-Применение циркуляции

-Подбор котлов

-Оснащение трубопроводами

-Аккумуляторы тепла.

Как работает отопление.

Так как лучше сделать отопление задаются вопросом многие владельцы недвижимости.

Конечно необходимо предварительно знать его устройство.В системе могут использоваться различных типов котлы.

Циркуляция теплоносителя осуществляется по магистральным трубам.

За процесс отвечает циркуляционный насос,который может быть вмонтирован как в корпус,так и установлен отдельно на трубе.

Стандартный комплект отопления.

В большинстве случаев базовый комплект отопления в коттедже или доме состоит из таких позиций.

Основной обогревательный прибор. Комплект,включающий в себя несколько агрегатов.Отвечающих за автономность,регулировку и настройку всей системы.

Разводка трубопроводов.

Система труб(магистралей) по которым движется подогретый до нужной температуры теплоноситель.

Вся разводка монтируется за ранние установленной схеме.

Она может быть наружной,а также скрытой.Также разделяется на одно-и двухтрубную.

Однотрубная-примитивная система,при которой теплоноситель движется только в одном направлении.Плюс том,что простота компоновки и бюджетная сборка.Минус -действительно тепло,но только в первом помещении

Двухтрубная-сложнее при организации,но вместе с тем наиболее оптимальный вариант для отопления.При такой системе одинаков комфортно будет и в первой,и в последней комнатах.

Терморегулятор.В последнее время их часто монтируют в систему отопления.В их конструкцию входит термостатическая головка и клапон. Во время  понижения температуры до критического значения.Осуществляется раскрытие пропускного диаметра.Это обязательный элемент любого котла.

Применение циркуляции.

Провести отопление в частном доме можно таким образом.Что жидкость будет циркулировать за счёт естественных физических процессов.

Теплые потоки,пройдя по отопительному контуру вернутся в котел снизу,а нагреваясь уходить опять на верх.

Подбор котлов.

Газовые котлы-имеют распространение,относительно доступную стоимость.Минус только,в том,что высокая стоимость разрешительных документов и длительность согласования.

Котлы на твердом топливе.Наиболее дешевый вариант.Их основа изготовлена из стали или чугуна.Минусом является слабая автономность,большие габариты и необходимость в складском помещении для топлива.Отличные являются пеллетные котлы,где в качестве топлива используются пеллеты-прессованные отходы деревообрабатывающей промышленности.

Электрические модули.Наиболее чистые и бесшумные.Просты в монтаже,но потребляют много электроэнергии.

Оснащение трубопроводами.От того,как правильно выбрать и провести трубопровод в отоплении частного дома.

Есть две группы труб:

-На пластиковой основе.

-Металлические стальные трубы.

В первом случае отличаются стойкостью к истиранию,выдерживают температуру до 95 °C.Во втором случае,механической прочностью и выдерживают значительно больше 100°C.

Аккамуляторы тепла

В помещение иногда используют радиаторы отопления:

Панельный- прямоугольники из сварных листов могут отличаться по высоте и ширине.

Секционные-отдельные секции.

Трубчатые-выдерживают высокое давление.

Пластинчатые-в них применяют тонкостенный материал до 1 мм толщины.

 

плюсы и минусы, как правильно сделать

Многие жители многоэтажек задумываются про индивидуальное отопление в квартире. Но не все превращают свои задумки в действия, потому что переоборудование квартиры требует терпения и настойчивости при прохождении всевозможных инстанций и сборе специальных документов.

Автономная система отопления может гарантировать вам стабильный обогрев жилья в холодное время года. Вы не будете зависеть от плановых / внеплановых проверок отопительной системы с отключением тёплой воды. Кроме этого, у вас появится возможность рационально использовать энергоноситель и немного сэкономить.

Если верить статистическим данным, установка индивидуального отопления в квартире экономит деньги владельца в 2 раза, а при нагреве жидкости – в 3 раза от привычных трат на централизованные услуги.

Преимущества

Частыми причинами того, почему люди принимают решение установить автономную отопительную систему, становятся:

  1. Качество отопления. Не всех жителей многоквартирного дома может устраивать температурный уровень в помещениях и дискомфорт в межсезонье.
  2. Хочется самостоятельно контролировать подачу тепловой энергии.
  3. Есть возможность экономии платежей за коммунальные услуги.

Как сделать индивидуальное отопление в квартире? Придётся демонтировать старые трубы и батареи, сделать установку новых и подключить их к нагревательному котлу.

Котельное оборудование будет осуществлять нагрев воды, и прогонять её по всем трубам. Таким образом, квартира будет наполняться теплом. Горячую воду тоже можно подключать к котлу.

Индивидуальное газовое отопление в квартире с турбированным котлом

Газовое либо электрическое отопление?

При планировке автономной системы обогрева стоит определиться с видом техники: газовая либо электрическая. Речь идёт о системе самого котла, ведь обогрев квартиры осуществляется всё равно жидкостью, которая циркулирует по трубам. Агрегат лишь подогревает воду за счёт газа либо электричества.

Конечно, большей популярностью пользуются именно газовые отопительные агрегаты.

Их выбирают потому, что:

  1. Они экономны, ведь газ – самый дешёвый тип энергоносителя.
  2. Существуют в напольном и навесном вариантах. Все модели довольно компактные.
  3. Индивидуальное газовое отопление в квартире не требует подключения к сети электропитания. При отключении электричества квартира всё равно останется тёплой.
  4. Такие агрегаты высокоэффективны, один котёл справиться с отоплением большой квартиры.

Выбор и монтаж оборудования от газа требует ответственного подхода. Газ опасен, поэтому чтобы исключить возможные неприятности лучше обратиться за помощью к профессионалам, они правильно произведут установку всей техники.

Если в вашем доме в принципе отсутствует возможность подведения газа, тогда стоит рассмотреть индивидуальное электрическое отопление в квартире. Оно имеет следующие плюсы:

  • невысокая стоимость самого котла;
  • безопасность;
  • простое обслуживание;
  • экологичность, ведь оборудование не выделяет посторонних запахов и не шумит при работе.

К минусам относят лишь то, что при установке такого агрегата, логично вырастает плата за электричество. Помимо этого в квартире необходима хорошая проводка, которая способна выдерживать высокие напряжения. Перебои в электросети лишают жильё качественного обогрева.

Это основные плюсы и минусы квартиры с индивидуальным отоплением. Перед окончательным решением переоборудовать обогревательную систему прочтите отзывы в интернете, составьте все «за» и «против».

Подробнее о выборе и установке газового котла в квартире можно прочитать здесь.

Одноконтурный либо двухконтурный котёл?

Отопительные агрегаты разделяют на одно- и двухконтурные. Первые предназначены только под отопление, однако при желании можно подключить бойлер и нагревать воду для кухни и ванной комнаты.

Вторые помимо отопления ещё и подогревают воду для бытовых нужд. Эту функцию выполняет встроенный тепловой обменник. Новые агрегаты могут иметь как один, так и два теплообменника.

Если обменник один, но при нагреве жидкости отключается отопление. Это не всегда удобно, а именно в холодное время года. В то же время два обменника функционируют раздельно и не зависят друг от друга. Одновременно может нагреваться и вода, и отапливаться квартира.

Документы для сбора

Для того чтобы узнать, можно ли в квартире сделать индивидуальное отопление, необходимо обратиться в межведомственную комиссию, которая отвечает за использование фонда жилья, и собрать разрешения на монтаж.

Придётся собрать такие документы:

  1. Написать заявление с просьбой установить автономное отопление.
  2. Получить одобрение всех владельцев квартиры.
  3. Протокол собрания всех жильцов многоквартирки с согласием на монтаж.
  4. Правоустанавливающие документы на жильё.
  5. Техпаспорт квартиры с копией.
  6. В случае, когда дом считается памятником архитектуры, необходимо получить заключение соответствующего органа о законности и возможном переоборудовании.

Система индивидуального отопления в квартире подразумевает сбор разной техдокументации, в том числе проект квартирной перепланировки и копии документации на покупку котла.

Чтобы собрать все необходимые бумаги, придётся проявить упорство и настойчивость, посетить много служб и организаций. Когда принято решение о покупке электрокотла, заявление на разрешение следует писать в городских электрических сетях. Монтаж газовой техники согласовывается с городской газовой службой. Мастера проверят квартиру, а также исправность дымовыводящих путей.

Разрешить отключить центральное отопление может только городская тепловая сеть. Новым проектом организации квартиры займётся проектная организация. Ко всему, проектные документы согласовываются с органами санитарно-эпидемиологической службы и пожарной охраны.

После собрания всех разрешающих бумаг можно приступать к закупке оборудования и заключению договоров со специалистами, что быстро и надёжно организуют индивидуальное отопление в квартире. Но это не конец. После всех монтажных работ понадобится получение акта приёмки.

Какие выбрать радиаторы?

Лучше всего для организации автономного отопления подходят секционные радиаторы. От качества тепловой отдачи одной секции зависит длина радиатора.

Теплоотдача в свою очередь зависит от материала, из которого она изготовлена. Одна секция из чугуна, допустим, отдаёт 110 Ватт тепла, стальная — 85 Ватт, конструкция из алюминия — 175-199 Ватт. В случае биметаллической секции — это 199 Ватт.

Для вычисления площади, которая обогревается одной секцией при высот потолка 2,7 м, делят показатель тепловой отдачи секции на 100. Допустим, секция батареи из чугуна обогревает 1,1 м².

В зависимости от размеров комнаты можно вычислить число секций для радиаторов.

Монтаж автономной системы

Вы решили организовать индивидуальное отопление в квартире своими руками?

Тогда после того, как вы собрали все необходимые документы и определились с энергоносителем, вам нужно подобрать котёл по мощности.

Как рассчитывается потребление отопления? Это делают из расчёта 100 Вт на 1 м² площади. Обычно этого вполне хватает. Ведь даже угловая квартира имеет много общих стен с соседями, через которые тепло не улетучивается.

Схема разводки может быть разная в зависимости от размеров квартиры. Для маленьких площадей может хватить однотрубной «ленинградки», для тех, что побольше, — классической двухтрубной системы с нижней разводкой.

Помните, что в квартирных условиях вам могут подойти лишь навесные котлы от газа либо электричества, в которых уже имеется насос циркуляции, а в некоторых случаях и расширительный бачок. Поэтому система будет закрытой с принудительной циркуляцией.

Кроме разработки нового проекта, документы должны иметь раздел с отображением демонтажа старой системы.

Необходимо разбирать и утилизировать радиаторы и подводки к ним. Стояки, которые проходят через квартиру, трогать запрещено. Взамен вырезанного байпаса требуется приварить прямой участок трубы. Стоякам необходима теплоизоляция.

Новая схема автономного обогрева должна быть с монтажом батарей с термостатическими вентилями на входе.

Тип котла от газа зависит от наличия дымовыводящих путей. Если они присутствуют, то можно приобрести обычный котёл с открытой камерой сжигания.

Запрещено подключение котла к вытяжным вентиляционным шахтам. При отсутствии дымовых путей подойдёт лишь турбированный тепловой генератор с закрытой топкой и коаксиальной трубой для вывода газов сквозь стену.

Автономный обогрев имеет свои особенности. Много времени и сил занимает сбор документов и различных разрешений, и нет гарантии, что вам удастся всё получить. В то же время такое отопление, выполненное своими руками, позволит существенно снизить затраты на коммуналку.

Цена на монтаж автономной обогревательной системы складывается из размеров жилья, выбора материалов, котельного оборудования, труб, а также отопительной схемы (одно- или двухтрубная). Играет роль сложность и объём работ. Однако помните, что ваши усилия не пропадут даром.

Как правильно сделать отопление в частном доме своими руками

Работы по устройству отопления в доме начинаются с выбора источника тепла, вспомогательного оборудования и составления монтажной схемы с расстановкой отопительных приборов и прокладки трубопроводов. Принятие технических решений о том, как правильно сделать отопление зависит от размеров здания, количества отапливаемых помещений, имеющихся в распоряжении энергоносителей, финансовых возможностей и других факторов.

Выбор источника тепла

На сегодняшний день в качестве отопительного устройства устанавливают водогрейные котлы с принудительной или естественной циркуляцией теплоносителя. Требуемая тепловая мощность такого котла определяется расчетом тепловых потерь помещений, правильно выполнить который может только квалифицированный инженер проектировщик.

Однако в частном строительстве, при умеренном уровне остекления, высоте потолков до 3,5 метра и достаточно утепленных стенах, допускается упрощенный расчет, при котором для обогрева 10 м2 требуется 1 кВт тепловой энергии. Этот показатель несколько превышает данные реального расчета, но зато в доме обязательно будет тепло.

Второй важный фактор, оказывающий влияние на то, как сделать отопление в доме — это имеющийся в вашем распоряжении вид топлива, в качестве которого применяют природный газ, дрова, уголь, брикеты, дизельное топливо, мазут и электроэнергию. Самыми надежными и удобными в эксплуатации являются газовые и электрические котлы. Это объясняется высоким уровнем автоматизации управления и безопасности.

Твердотопливные котлы потребляют более дешевое топливо, но в случае отключения электроэнергии циркуляционный насос остановится, а горение в топке будет продолжаться, что может привести к перегреву котла, вскипанию воды и нарушению целостности системы. Для того чтобы избежать подобного, твердотопливные котлы приходится устанавливать в системы с естественной циркуляцией, которые выглядят недостаточно эстетично.

Каждый котел должен быть дополнительно укомплектован:

  • комплектом дымовых труб;
  • устройством для регулирования тяги;
  • расширительным баком для компенсации тепловых расширений;
  • предохранительно-сбросным клапаном;
  • устройством для выпуска воздуха из системы;
  • манометром и термометром.

В отопительных системах с принудительной циркуляцией обязательно наличие циркуляционного насоса, производительность которого определяется тепловой мощностью котла и протяженностью трубопроводов в системе.

Схемы разводки трубопроводов

Существуют два принципиально различных типа систем отопления, с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В первом случае нагретая вода из котла поступает в вертикально установленный главный стояк большого диаметра (обычно 40-50 мм), который поднимается до самой верхней точки здания. К этому стояку подключены разводящие трубопроводы для подачи теплоносителя к отопительным приборам. Они прокладываются с уклоном 1,5-2,0% в сторону батарей. С таким же уклоном монтируются и обратные трубопроводы.

Для обеспечения эффективной естественной циркуляции середина котла по высоте должна быть ниже середины самого нижнего отопительного прибора. Причем, чем больше эта разница высот, тем циркуляция эффективнее. Поэтому очень часто для напольных отопительных котлов в таких системах устраивают приямок ниже уровня пола или ставят котел в подвале.

Движение теплоносителя в системах с принудительной циркуляцией осуществляется с использованием насоса. Поэтому разводка трубопроводов может иметь любую конфигурацию, в результате чего вы вполне сможете сделать отопление в доме своими руками. Однако при этом следует помнить о возможности образования воздушных пробок на участках подъема с последующим спуском.

Главный недостаток принудительных систем заключается в зависимости от наличия электрической энергии, которая необходима для работы насоса. Решить этот вопрос можно путем установки источников бесперебойного питания и дополнительных элементов автоматизации.

Применяемые материалы

Сегодня в качестве материалов для монтажа систем отопления применяют:

  • стальные трубы;
  • медь латунь и бронзу;
  • шитый (PEX) и антидиффузионный (PE) полиэтилен;
  • металлопластик на основе полипропилена (PP-AL-PP) или полиэтилена (PEX-AL-PEX).

Применение труб поливинилхлорида (ПВХ) и чистого полипропилена (PP) не допускается, так как разрешенная рабочая температура этих материалов не превышает 55˚C.

Пластиковые трубы обеспечивают простой монтаж, не подвержены коррозии и при диаметрах до 40 мм дешевле металлических. Однако монтаж труб большого размера экономически не оправдан. Так, например разгонный стояк при естественной циркуляции и подключения котла дешевле сделать из стали.

Стальные трубы отличаются высокой прочностью, устойчивостью к высоким температурам, отсутствием тепловых расширений и долговечностью при работе в системах закрытого типа. Медь и медные сплавы легко монтируются при помощи паяльной горелки, долговечны, красивы и надежны во всех отношениях, но не получили широкого распространения из-за высокой стоимости — изучить все характеристики и разнообразие материлов в интернет-магазине металлопроката https://sortmet.ru .

Отопительные приборы

Выбор отопительных приборов зависит от ваших требований к их внешнему виду и требованию к обеспечению отдачи тепла для обогрева реальной площади помещения.

Следует отметить, что в системах отопления частных домов содержание растворенного кислорода минимально. Поэтому стальные панельные радиаторы практически не подвержены коррозии и обеспечат длительную эксплуатацию. А при установке отопительного котла с медным теплообменником не рекомендуется покупать секционные радиаторы из алюминиевых сплавов. Для повышения эффективности теплоотдачи наружную стену за отопительным прибором рекомендуется оклеить фольгоизолом.

Разработано несколько различных схем подключения радиаторов к системе. Преимущества и недостатки каждой из них заслуживают отдельной статьи, но наиболее эффективным будет диагональное подключение. Однако оно потребует повышенного расхода труб, места для установки прибора и выглядит недостаточно эстетично.

Как сделать водяное отопление в гараже своими руками

Суровый климат негативно сказывается на техническом состоянии автомобилей. Повышенная влажность в гараже приводит к преждевременной деформации кузова, шелушению краски, возникновению плесени в салоне и багажнике авто. Избежать проблем, связанных с высокой влажностью гаража, возможно.

Необходимо сделать водяное отопление гаража своими руками, что сэкономит денежные средства и продлит срок эксплуатации автомобиля.

Безопасность самодельного отопления

Исправной работе автомобиля требуется правильная эксплуатация и качественный уход.

Преимущества отапливаемого гаража безусловны, однако существует ряд требований, которые необходимо соблюдать:

  1. Отопление гаража должно быть сделано безопасным. В гараже хранятся различные горючие вещества, которые могут быстро воспламениться. Кооперативные гаражи располагаются близко друг от друга, возгорание может стать причиной колоссальной аварии.

  2. Система отопления гаража должна отличаться автономностью.

  3. Иметь надежную систему блокировки в случае возникновения аварийной ситуации.

  4. Перепады температуры или перебои в электропитания не должны сказываться на работе отопления.

  5. Главными принципами работы должны быть экономичность и целесообразность.

 Особенность отопления гаража заключается в отсутствии необходимости прогревать помещение до температуры + 20 градусов, достаточной температурой будет + 5-8 градусов, что обеспечит должный прогрев автомобиля и предотвратит возникновение коррозии и плесени.

В чем заключается работа системы

Сделать своими руками отопление в гараже довольно просто. Водяное отопление состоит из котла, радиаторов и соединительных труб, которые в народе называют «стояками».

Работа собранной системы заключается в следующем: нагретая вода в котле по трубам поступает в радиаторы, батареи, нагреваясь, передают тепло воздуху в помещении. Остывающая вода возвращается в котел. Цикл повторяется заново.

[advice]Следует учесть: водяное отопление наиболее экономичное, среди других систем отопления. В частном доме можно объединить контур отопления дома и гаража. Сделав при этом возможным отключение отопления гаража от отопительной системы дома.[/advice]

Вариант отопления гаража от магистрали дома заманчивый и бюджетный. Ведь понадобится незначительные приобретения. Такой вариант можно использовать в случае, если гараж находится на расстоянии 40 метров от дома.

 

Автономное отопление целесообразно в гаражах, размещенных далеко от отопительной магистрали. Затраты будут значительно выше, чем в случае примыкания к системе отопления дома. Снизить затраты возможно, если объединить несколько гаражей, стоящих друг возле друга в одну отопительную систему.

Что нужно для сборки отопительной системы

Монтаж отопительной системы не сложен, существуют определенные схемы, регламентирующие процесс сборки.

Прежде, чем начать сборку, необходимо купить следующее оборудование:

  • котел, предназначенный для водяного отопления;

  • батареи, желательно с высокой степенью теплоотдачи, но можно установить и проверенные советские чугунные радиаторы;

  • наилучшим соединительным материалом являются металлопластиковые трубы;

  • крепления для труб и под радиаторы;

  • необходимые инструменты.

Собрав компоненты будущей отопительной системы, необходимо преступить к ее монтажу.

Монтаж

Монтаж отопительной системы проходит следующим образом:

  • выбираем место для котла и радиаторов в помещении;

  • устанавливаем котел, закрепляем батареи на стенах;

[warning]Примите к сведению: необходимо помнить, что контур отопления должен быть размещен немного под углом, чтобы была возможна циркуляция воды в трубах.[/warning]

  • приступаем к непосредственному соединению труб между батареями и котлом;

  • устанавливаем расширительный бак;

  • проверяем все соединения, запускаем системы, то есть набираем ее водой и пробуем протопить первый раз, если возникает протекание на стыках, устраняем неисправность. Не стоит расстраиваться, если необходимо что-то переделать, сделать все идеально с первого раза невозможно.

Виды топлива

Существует несколько серьезных аспектов, учесть которые необходимо прежде, чем устанавливать котел и собирать систему отопления.

Выбор топлива важный аспект, который отразится на всем последующем ритме жизни и обогреве гаража, особенно если он находится на некотором удалении от места проживания. Ведь водяное отопление может замерзнуть и разорвать трубы и радиаторы, если морозы будут очень сильными и подогрев воды остановится.

 

Чтобы предотвратить замерзание воды в трубах необходимо правильно подобрать топливо для котла.

Существует несколько видов топлива:

  • газ;

  • жидкое топливо;

  • твердое топливо;

  • электрическая энергия.

Необходимо выбрать наиболее подходящий вид топлива, который позволит экономить деньги, обогревать помещение и предоставит автономность процессу.

Чем топить

Вопрос выбора топлива важный. Рассмотрим каждый вид топлива отдельно.

В частном доме обычно используют газ, как источник топлива для котла. Достоинства этого вида топлива известны всем. Однако если гараж размещен далеко от линии газопровода, то вести специальную ветку выйдет крайне дорого.

Жидкое топливо является довольно экономичным вариантом, отработанное масло можно скупать по очень низким ценам. Продаются котлы, рассчитанные исключительно под этот вид топлива. Опасность заключается в том, что необходимы большие запасы отработанного масла, которое может воспламениться, риск довольно велик.

Твердое топливо – это дерево, уголь, мусорные отходы, прессованные брикеты и многое другое. Не плохой вариант для гаража, ведь топить нужно не все время и поддерживать небольшую температуру. Есть один значительный минус. Необходимо раз в сутки наведываться и загружать котел новой порцией топлива, если этого не сделать вовремя, то трубы могут перемерзнуть и лопнуть.

Электричество наиболее оптимальный вариант топлива для котла. Отличается дешевизной, автономностью, не требует затрат на подвод к помещению, не вызовет негодования со стороны соседей.

Технические характеристики

Количество радиаторов и секций определяется согласно площади, которую требуется обогреть, и предполагаемого расхода топлива для котла.

Распространенным способом определения необходимого количества радиаторов для обогрева помещения является способ, связанный с площадью, которую предстоит обогреть. Стандартный расчет базируется на принципе, что 100 Вт приходится на 20 м2. Теперь 100 Вт х на 20 м2 = 2000 Вт (2 кВт). Берем индекс теплоотдачи указанный на упаковке, допустим 150 Вт.

2000 Вт / 150 Вт = 13,33 секции. Это требование к жилой квартире или дому. Если оборудовать гараж, то полученный результат спокойно делим на 2.

[advice]Обратите внимание: диаметр труб отопления имеет значение: чем больше их диаметр, тем эффективнее теплоотдача и меньше затраты на отопление.[/advice]

Смотрите видео, в котором специалист подробно рассказывает о том, как сделать водяное отопление гаража своими руками:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Основы системы отопления и охлаждения: советы и рекомендации

После нагревания или охлаждения воздуха в источнике тепла/холода его необходимо распределить по различным комнатам вашего дома. Это может быть достигнуто с помощью систем с принудительной подачей воздуха, гравитационных или радиационных систем, описанных ниже.

Системы принудительной вентиляции

Система принудительной вентиляции распределяет тепло, производимое печью, или холод, создаваемый центральным кондиционером, через вентилятор с электрическим приводом, называемый нагнетателем, который нагнетает воздух через систему металлических воздуховодов в комнаты в вашем доме.По мере того, как теплый воздух из печи поступает в помещения, более холодный воздух в помещениях стекает через другой набор воздуховодов, называемый системой возврата холодного воздуха, в печь для нагрева. Эта система регулируется: вы можете увеличить или уменьшить количество воздуха, проходящего через ваш дом. В центральных системах кондиционирования воздуха используется одна и та же система принудительной вентиляции, включая вентилятор, для распределения холодного воздуха по комнатам и возврата более теплого воздуха для охлаждения.

Проблемы с системами принудительной вентиляции обычно связаны с неисправностями вентилятора.Вентилятор также может быть шумным, и он добавляет стоимость электроэнергии к стоимости печного топлива. Но поскольку в системе используется вентилятор, система с принудительной подачей воздуха является эффективным способом направления переносимого по воздуху тепла или холодного воздуха по всему дому.

Гравитационные системы

Гравитационные системы основаны на принципе подъема горячего воздуха и опускания холодного воздуха. Поэтому гравитационные системы нельзя использовать для распределения холодного воздуха от кондиционера. В самотечной системе топка располагается у пола или под ним.Нагретый воздух поднимается вверх и проходит по воздуховодам к регистрам в полу по всему дому. Если печь расположена на первом этаже дома, то регистры тепла обычно располагают высоко на стенах, потому что регистры всегда должны быть выше печи. Нагретый воздух поднимается к потолку. Когда воздух охлаждается, он опускается, поступает в возвратные воздуховоды и возвращается в печь для повторного нагрева.

Еще одной базовой системой распределения тепла является лучистая система. Источником тепла обычно является горячая вода, которая нагревается в печи и циркулирует по трубам, встроенным в стену, пол или потолок.

Излучающие системы

Излучающие системы обогревают стены, полы или потолки комнат или, чаще, обогревают радиаторы в комнатах. Затем эти предметы нагревают воздух в комнате. В некоторых системах используются электрические нагревательные панели для выработки тепла, которое излучается в помещения. Как и гравитационные настенные обогреватели, эти панели обычно устанавливаются в странах с теплым климатом или там, где электроэнергия относительно недорогая. Излучающие системы нельзя использовать для распределения холодного воздуха от кондиционера.

Радиаторы и конвекторы, наиболее распространенные средства распределения лучистого тепла в старых домах, используются в системах водяного отопления. Эти системы могут зависеть от силы тяжести или от циркуляционного насоса для циркуляции нагретой воды от котла к радиаторам или конвекторам. Система, в которой используется насос или циркуляционный насос, называется гидравлической системой.

Современные системы лучистого отопления часто встраиваются в дома, построенные на фундаменте из бетонных плит. Сеть труб горячей воды проложена под поверхностью бетонной плиты.Когда бетон нагревается трубами, он нагревает воздух, контактирующий с поверхностью пола. Плита не должна сильно нагреваться; в конечном итоге он будет контактировать и нагревать воздух во всем доме.

Радиационные системы, особенно когда они зависят от гравитации, подвержены нескольким проблемам. Трубы, используемые для распределения нагретой воды, могут забиваться минеральными отложениями или иметь неправильный угол наклона. Котел, в котором нагревается вода на источнике тепла, также может выйти из строя. Системы горячего водоснабжения редко устанавливаются в новых домах.

В следующем разделе вы узнаете, как термостат и другие элементы управления используются для поддержания микроклимата в помещении, создаваемого вашими системами отопления и охлаждения.

Учебное пособие по физике

Урок 1 этой главы посвящен значению температуры и тепла. Особое внимание уделялось разработке корпускулярной модели материи, способной объяснить макроскопические наблюдения. Были предприняты усилия для разработки прочного концептуального понимания темы в отсутствие математических формул.Мы узнали, что тепло передается от одного объекта к другому (между системой и окружающей средой), когда между системой и окружающей средой существует разница температур. Теперь в этом разделе мы исследуем тему измерения количества тепла, которое передается между системой и окружающей средой. Этот урок посвящен калориметрии – науке, связанной с определением изменения энергии системы путем измерения теплообмена с окружающей средой. Прежде чем мы сможем понять математику калориметрии, мы должны ответить на важный вопрос, который хотя бы частично был рассмотрен в Уроке 1.Вопрос: что делает тепло? Когда тепло теряется или приобретается объектом, что он делает?

Для некоторых студентов сам вопрос что делает тепло? сбивает с толку. Подумайте о вопросе на мгновение. Вас смущает вопрос (не только ответ)? Путаница в вопросе иногда вызывается неправильными представлениями о том, что такое тепла . Причина длительных дискуссий на Уроке 1 заключалась в том, чтобы обеспечить прочную концептуальную основу для понимания математики Урока 2.Если вопрос сбивает с толку, вы можете просмотреть Урок 1 или, по крайней мере, просмотреть обсуждение, относящееся к теме «Что такое тепло?». В Уроке 1 подчеркивалось, что тепло — это не то, что содержится в объекте. Объекты не содержат тепла . Объекты, состоящие из атомов, молекул и ионов, содержат энергию. Тепло – это передача энергии от объекта к его окружению или к объекту из его окружения. Итак, вопрос, который задают на этой странице, заключается в том, что это тепло делает с объектом и с окружающей средой, когда оно передается? Как и многие вопросы в физике, это простой ответ с глубоким смыслом.Простые ответы с глубоким смыслом всегда тренируют мозг. Так что наденьте шапку мышления и давайте перейдем к ответу.

 

Тепло изменяет температуру объектов

Что делает тепло? Во-первых, он изменяет температуру объекта. Если тепло передается от объекта к окружающей среде, то объект может остыть, а окружающая среда может нагреться. Когда тепло передается объекту его окружением, то объект может нагреваться, а окружение охлаждаться.Тепло, когда-то поглощенное как энергия, вносит свой вклад в общую внутреннюю энергию объекта. Одной из форм этой внутренней энергии является кинетическая энергия; частицы начинают двигаться быстрее, что приводит к большей кинетической энергии. Это более энергичное движение частиц отражается повышением температуры. Применяется и обратная логика. Энергия, выделившаяся в виде тепла, приводит к уменьшению общей внутренней энергии объекта. Поскольку кинетическая энергия является одной из форм внутренней энергии, выделение тепла от объекта вызывает уменьшение средней кинетической энергии его частиц.Это означает, что частицы движутся медленнее и температура объекта снижается. Высвобождение или поглощение объектом энергии в виде тепла часто связано с изменением температуры этого объекта. Это было в центре внимания Термометров как Спидометров в Уроке 1. То, что можно сказать об объекте, можно также сказать и об окружающей среде. Выделение или поглощение окружающей средой энергии в виде тепла часто связано с изменением температуры окружающей среды.Мы часто обнаруживаем, что передача тепла вызывает изменение температуры как в системе, так и в окружающей среде. Один согревает, а другой охлаждает.

Тепло изменяет состояние вещества

Но всегда ли поглощение или выделение энергии в виде тепла вызывает изменение температуры? Удивительно, но нет. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим следующую ситуацию, которую часто демонстрируют или даже экспериментируют на уроке теплофизики в школе.Пара-дихлорбензол, основной ингредиент многих форм нафталиновых шариков, имеет температуру плавления около 54 °C. Предположим, что образец химического вещества собран в пробирку и нагрет примерно до 80°C. Пара-дихлорбензол будет в жидком состоянии (хотя большая его часть сублимируется и будет наполнять комнату весьма заметным ароматом). Теперь предположим, что в пробирку вставлен термометр, а сама пробирка помещена в химический стакан с водой комнатной температуры. Данные о температуре и времени можно собирать каждые 10 секунд.Вполне ожидаемо можно заметить, что температура пара-дихлорбензола постепенно снижается. По мере того как тепло передается от пробирки с высокой температурой к воде с низкой температурой, температура жидкого пара-дихлорбензола снижается. Но затем совершенно неожиданно можно было заметить, что это устойчивое снижение температуры прекращается примерно при 54°С. Как только температура жидкого пара-дихлорбензола упадет до 54°C, уровень термометра внезапно остановится на . Судя по показаниям термометра, можно подумать, что тепло не передается.Но взгляд в пробирку показывает, что происходят кардинальные изменения. Жидкий пара-дихлорбензол кристаллизуется с образованием твердого пара-дихлорбензола. Как только последний след жидкого пара-дихлорбензола исчезает (а он находится в твердой форме), температура снова начинает снижаться с 54°С до температуры воды. Как эти наблюдения могут помочь нам понять вопрос о том, что делает тепло?

Во-первых, снижение температуры с 80°C до 54°C легко объяснимо.В Уроке 1 мы узнали, что тепло передается между двумя соседними объектами, имеющими разные температуры. Пробирка и пара-дихлорбензол имеют более высокую температуру, чем вода, окружающая стакан. Тепло из пробирки с пара-дихлорбензолом будет поступать в воду, в результате чего пара-дихлорбензол охлаждается, а вода нагревается. И понижение температуры от 54°С до температуры воды в стакане тоже легко объяснимо. Два соседних объекта с разной температурой будут передавать тепло между собой до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.Сложное объяснение включает в себя объяснение того, что происходит при 54°C. Почему температура больше не снижается, когда жидкий пара-дихлорбензол начинает кристаллизоваться? Существует ли передача тепла между пробиркой с пара-дихлорбензолом и стаканом с водой, даже если температура не меняется?

Ответ на вопрос Передается ли тепло? — это громкое да! Ведь принцип заключается в том, что тепло всегда передается между двумя соседними объектами, имеющими разную температуру.Термометр, помещенный в воду, показывает, что вода все еще нагревается, хотя температура пара-дихлорбензола не меняется. Так что тепло определенно передается от пара-дихлорбензола к воде. Но почему температура пара-дихлорбензола остается постоянной в течение этого периода кристаллизации? Прежде чем пара-дихлорбензол сможет продолжать снижать свою температуру, он должен сначала перейти из жидкого состояния в твердое. Кристаллизация пара-дихлорбензола происходит при 54°С — температуре замерзания вещества.При этой температуре энергия, теряемая пара-дихлорбензолом, связана с изменением другого вида внутренней энергии — потенциальной энергии. Вещество обладает не только кинетической энергией из-за движения своих частиц, но и потенциальной энергией из-за межмолекулярного притяжения между частицами. Поскольку пара-дихлорбензол кристаллизуется при 54°C, потеря энергии отражается уменьшением потенциальной энергии пара-дихлорбензола при изменении его состояния. Как только весь пара-дихлорбензол переходит в твердое состояние, потеря энергии еще раз отражается уменьшением кинетической энергии вещества; его температура снижается.

Кривые нагрева

Итак, второй ответ на вопрос Что делает тепло? заключается в том, что он способствует изменению состояния вещества. Большинство учащихся знакомы как минимум с тремя агрегатными состояниями вещества – твердым, жидким и газообразным. Добавление тепла к образцу вещества может привести к тому, что твердые тела превратятся в жидкости, а жидкости — в газы. Точно так же отвод тепла от образца вещества может привести к тому, что газы превратятся в жидкости, а жидкости — в твердые тела.Каждый из этих переходов между состояниями происходит при определенных температурах, обычно называемых температурой точки плавления, температурой точки замерзания, температурой точки кипения и температурой точки конденсации.

Чтобы дополнительно проиллюстрировать взаимосвязь между теплопередачей, изменением температуры и изменением состояния, рассмотрим следующий мысленный эксперимент . Предположим, что образец воды был помещен в чашку из пенопласта с цифровым термометром. И предположим, что вода помещена в морозильную камеру (температура = -20°С) и заморожена.Предположим, что термометр можно подключить к компьютеру с программным обеспечением, способным собирать данные о температуре во времени. После того, как вода замерзнет и останется в морозильной камере на несколько часов, ее извлекают и помещают в химический стакан на плиту . Плитка включается, нагревается и начинает передавать энергию в виде тепла стакану и воде. Какие изменения будут наблюдаться в температуре и вещественном состоянии воды с течением времени?

На приведенной ниже диаграмме показана так называемая кривая нагрева воды.Кривая нагрева представляет изменения температуры во времени для образца вещества (например, воды), которому передается тепло.

Обратите внимание на три наклонных участка и два горизонтальных участка на графике зависимости температуры от времени. Первый наклонный участок соответствует изменению температуры льда от -20°С до 0°С. Вода в твердом состоянии нагревается до точки плавления — температуры, при которой вода переходит из твердого состояния в жидкое.Тепло, переданное льду, вызывает изменение температуры. Как только достигается температура перехода (точка плавления) 0°C, подводимое к воде тепло заставляет воду переходить из твердого состояния в жидкое. Это называется плавлением. Плавление происходит при постоянной температуре. На этом этапе эксперимента энергия, поглощаемая водой, используется для ослабления притяжения, удерживающего одну ледяную частицу от другой. Как только все эти притяжения ослабнут, лед будет полностью таять.Содержимое стаканчика из пенополистирола полностью жидкое. Следующий участок кривой нагрева представляет собой наклонный участок. Жидкая вода повышает свою температуру от 0°C до 100°C. Температура кипения воды 100°С; это температура, при которой вода переходит из жидкого состояния в газообразное. Как только образец воды достигает этой температуры, происходит кипение. По всему объему жидкости будут наблюдаться большие пузырьки газа. Тепло, добавляемое к жидкости на этом этапе мысленного эксперимента, вызывает ослабление притяжения, удерживающего частицы воды в жидком состоянии.Температура остается постоянной, а состояние воды меняется. Как только вся вода переходит из жидкого состояния в газообразное, образец воды (теперь уже в газообразном состоянии) снова начинает повышать свою температуру.

Таким образом, три наклонных участка представляют собой тепло, вызывающее изменение температуры вещества, которое его поглощает. И два участка плато представляют собой тепло, вызывающее изменение состояния вещества, которое его поглощает. Любознательный студент может спросить: «Каково объяснение этих изменений на уровне частиц?» (Спасибо за вопрос.) Изменения температуры являются результатом дополнительной энергии, заставляющей частицы воды двигаться более энергично. Либо твердые частицы более энергично колеблются вокруг своих фиксированных положений, либо частицы жидкости и газа быстрее перемещаются вокруг своего сосуда. В любом случае добавление тепла вызывает увеличение средней кинетической энергии частиц в образце воды. Изменения состояния являются результатом добавленной энергии, вызывающей изменения силы притяжения между частицами.Притяжение, которое удерживает воду в твердом или жидком состоянии, преодолевается. Энергия используется для того, чтобы ослабить эти влечения и перейти в состояние большей потенциальной энергии.

 

Фото физики с Flickr


а) Вода в колбе нагрета до температуры кипения. Газ, выходящий из колбы, охлаждается при прохождении через медную трубку. Видны капли конденсированной воды, выходящие из конца медной трубки.
(b) Температура этой конденсированной воды намного меньше 100°C. Он недостаточно горячий, чтобы вызвать ожог.
(c) Пламя горелки Бунзена используется для нагрева змеевиков конденсатора медной трубы. Это повышает температуру выходящей воды выше точки кипения. Это газообразная вода с температурой выше 100°C, которая выходит из медной трубки.
г) Этот водяной пар настолько горяч, что мгновенно воспламеняет спичку, поднесенную к его горлышку.
(e) Все еще нагреваясь пламенем бунзеновской горелки, выходящий водяной пар достаточно горячий, чтобы обжечь лист бумаги…
(f) … и это означает phun для людей, которые делают и смотрят демонстрацию!

Тепло делает Работа

Итак, передача энергии в виде тепла связана с изменением температуры или изменением состояния образца вещества. Но это все? Может ли тепло сделать что-нибудь еще? Еще раз, ответ Да! Перенос энергии в виде тепла может привести к совершению работы над системой или окружающей средой.Устройства, которые используют тепло для выполнения работы, часто называют тепловыми двигателями. В общем, двигатель — это устройство, которое работает. Тепловой двигатель — это устройство, использующее теплопередачу в качестве источника энергии для выполнения работы.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля является примером тепловой машины. В большинстве двигателей внутреннего сгорания используется четырехтактный процесс, показанный на анимации справа. Когда топливо сгорает (вступает в реакцию с кислородом) в двигателе, из системы химических веществ выделяется энергия.Происходит передача тепла от горячей системы к окружающему цилиндру воздуху. Эта передача тепла воздуху в цилиндре воздействует на поршень, толкая его вниз. Поршень соединен с коленчатым валом автомобиля. Возвратно-поступательное движение поршня внутри цилиндра приводит к вращательному движению коленчатого вала и выработке энергии, необходимой для приведения автомобиля в движение. Двигатель внутреннего сгорания является примером теплового двигателя. В этом случае внутренняя энергия, запасенная в химическом веществе (бензине), преобразуется в тепловую энергию (поток тепла), что приводит к совершению работы.Тепловые двигатели будут обсуждаться более подробно в главе «Термодинамика» учебника «Физический класс». (Особая благодарность UtzOnBike и WikiMedia Commons за анимацию четырехтактного двигателя Отто, использованного выше.)

 

Тепло – это поток энергии из места с высокой температурой в место с низкой температурой. Этот поток энергии всегда связан с изменениями в системе и окружающей среде. Могут быть изменения температуры, изменения состояния вещества и изменения, происходящие в результате выполнения работы.В следующем разделе мы рассмотрим науку калориметрии. Мы обнаружим, что с этими изменениями связан очень предсказуемый математический набор. На самом деле они настолько предсказуемы, что ученые могут использовать их для измерения количества потока энергии.

Учебное пособие по физике

На предыдущей странице мы узнали, что тепло делает с объектом, когда оно получено или выпущено.Притоки или потери тепла приводят к изменениям температуры, изменениям состояния или производительности труда. Тепло – это передача энергии. Когда объект получает или теряет, в этом объекте будут происходить соответствующие энергетические изменения. Изменение температуры связано с изменением средней кинетической энергии частиц внутри объекта. Изменение состояния связано с изменением внутренней потенциальной энергии, которой обладает объект. И когда работа выполнена, происходит общая передача энергии объекту, над которым выполняется работа.В этой части Урока 2 мы исследуем вопрос . Как можно измерить количество теплоты, полученное или выделенное объектом?

Удельная теплоемкость

Предположим, что несколько предметов, состоящих из разных материалов, нагреваются одинаковым образом. Будут ли объекты нагреваться с одинаковой скоростью? Ответ: скорее всего нет. Различные материалы будут нагреваться с разной скоростью, потому что каждый материал имеет свою удельную теплоемкость.Под удельной теплоемкостью понимается количество теплоты, необходимое для того, чтобы единица массы (скажем, грамм или килограмм) изменила свою температуру на 1°C. Удельная теплоемкость различных материалов часто приводится в учебниках. Стандартными метрическими единицами являются Джоули/килограмм/Кельвин (Дж/кг/К). Чаще используются единицы измерения Дж/г/°C. Используйте виджет ниже, чтобы просмотреть удельную теплоемкость различных материалов. Просто введите название вещества (алюминий, железо, медь, вода, метанол, дерево и т. д.).) и нажмите кнопку «Отправить»; результаты будут отображаться в отдельном окне.

 


Удельная теплоемкость твердого алюминия (0,904 Дж/г/°C) отличается от удельной теплоемкости твердого железа (0,449 Дж/г/°C). Это означает, что для повышения температуры данной массы алюминия на 1°С потребуется больше тепла, чем для повышения температуры той же массы железа на 1°С.Фактически, для повышения температуры образца алюминия на заданное количество потребуется примерно в два раза больше тепла, чем для того же изменения температуры того же количества железа. Это связано с тем, что удельная теплоемкость алюминия почти в два раза выше, чем у железа.

Теплоемкость указана на основе на грамм или на килограмм . Иногда значение указывается на основе на моль , и в этом случае оно называется молярной теплоемкостью. Тот факт, что они перечислены на основе на количество , указывает на то, что количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества, зависит от количества вещества.Всякий человек, который кипятил на плите кастрюлю с водой, несомненно, знает эту истину. Вода кипит при 100°С на уровне моря и при несколько более низких температурах на возвышенностях. Чтобы довести кастрюлю с водой до кипения, ее температуру нужно сначала поднять до 100°C. Это изменение температуры достигается за счет поглощения тепла от горелки печи. Нетрудно заметить, что для доведения до кипения полной кастрюли воды требуется значительно больше времени, чем для доведения до кипения половины воды. Это связано с тем, что полная кастрюля с водой должна поглощать больше тепла, чтобы привести к такому же изменению температуры.На самом деле, требуется вдвое больше тепла, чтобы вызвать такое же изменение температуры в удвоенной массе воды.

Удельная теплоемкость также указана на основе на K или на °C . Тот факт, что удельная теплоемкость указана в пересчете на на градус , указывает на то, что количество теплоты, необходимое для нагревания данной массы вещества до определенной температуры, зависит от изменения температуры, необходимого для достижения этой конечной температуры.Другими словами, важна не конечная температура, а общее изменение температуры. Для изменения температуры воды с 20°С до 100°С (изменение на 80°С) требуется больше тепла, чем для повышения температуры того же количества воды с 60°С до 100°С (изменение на 40°С). °С). Фактически, для изменения температуры данной массы воды на 80°С требуется в два раза больше тепла, чем для изменения на 40°С. Человек, который хочет быстрее довести воду до кипения на плите, должен начать с теплой водопроводной воды, а не с холодной.

Это обсуждение удельной теплоемкости заслуживает одного последнего комментария. Термин « удельная теплоемкость » является чем-то вроде неправильного употребления . Термин подразумевает, что вещества могут иметь способность содержать вещь , называемую теплотой. Как обсуждалось ранее, тепло не является чем-то, что содержится в объекте. Тепло — это то, что передается объекту или от него. Объекты содержат энергию в различных формах. Когда эта энергия передается другим объектам с другой температурой, мы называем переданную энергию теплом или тепловой энергией .Хотя это вряд ли приживется, более подходящим термином будет удельная энергетическая емкость.


Связь количества тепла с изменением температуры

Удельная теплоемкость обеспечивает средство математической связи количества тепловой энергии, полученной (или потерянной) образцом любого вещества, с массой образца и его результирующим изменением температуры. Связь между этими четырьмя величинами часто выражается следующим уравнением.

Q = м•C•ΔT

, где Q — количество тепла, переданного объекту или от него, m — масса объекта, C — удельная теплоемкость материала, из которого состоит объект, а ΔT — результирующее изменение температуры объекта. Как и во всех ситуациях в науке, значение дельта (∆) для любой величины рассчитывается путем вычитания начального значения величины из конечного значения величины. В этом случае ΔT равно T конечный — T начальный .При использовании приведенного выше уравнения значение Q может оказаться как положительным, так и отрицательным. Как всегда, положительный и отрицательный результат расчета имеет физическое значение. Положительное значение Q указывает на то, что объект получил тепловую энергию из своего окружения; это будет соответствовать повышению температуры и положительному значению ΔT. Отрицательное значение Q указывает на то, что объект выделяет тепловую энергию в окружающую среду; это будет соответствовать снижению температуры и отрицательному значению ΔT.

Знание любых трех из этих четырех величин позволяет вычислить четвертую величину. Распространенной задачей на многих уроках физики является решение задач, связанных с соотношениями между этими четырьмя величинами. В качестве примеров рассмотрим две задачи ниже. Решение каждой проблемы разработано для вас. Дополнительную практику можно найти в разделе «Проверьте свое понимание» внизу страницы.

Пример задачи 1
Какое количество теплоты потребуется, чтобы нагреть 450 г воды с 15°С до 85°С? Удельная теплоемкость воды равна 4.18 Дж/г/°С.

Как и любая задача в физике, решение начинается с определения известных величин и связывания их с символами, используемыми в соответствующем уравнении. В этой задаче мы знаем следующее:

м = 450 г
С = 4,18 Дж/г/°С
T исходная = 15°C
T окончательная = 85°C

Мы хотим определить значение Q — количество теплоты.Для этого воспользуемся уравнением Q = m•C•ΔT. m и C известны; ΔT можно определить по начальной и конечной температурам.

T = T окончательная — T начальная = 85°C — 15°C = 70°C

Зная три из четырех величин соответствующего уравнения, мы можем подставить и решить Q.

Q = м•C•ΔT = (450 г)•(4,18 Дж/г/°C)•(70°C)
Q = 131670 Дж
Q = 1.3×10 5 Дж = 130 кДж (округлено до двух значащих цифр)

 

Пример задачи 2
Образец неизвестного металла массой 12,9 г при температуре 26,5°C помещают в чашку из пенопласта, содержащую 50,0 г воды при температуре 88,6°C. Вода охлаждается, а металл нагревается до достижения теплового равновесия при 87,1°С. Предполагая, что все тепло, отдаваемое водой, передается металлу и что чаша идеально изолирована, определите удельную теплоемкость неизвестного металла.Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 Дж/г/°С.


По сравнению с предыдущей задачей, это гораздо более сложная задача. На самом деле эта проблема как две проблемы в одной. В основе стратегии решения проблем лежит признание того, что количество теплоты, потерянное водой (Q вода ), равно количеству теплоты, полученному металлом (Q металл ). Поскольку значения m, C и ΔT воды известны, можно рассчитать Q воды .Это значение воды Q равно значению металла Q . Как только значение Q металла станет известно, его можно использовать вместе со значением m и ΔT металла для расчета Q металла . Использование этой стратегии приводит к следующему решению:

Часть 1. Определение потерь тепла с водой

Дано:

м = 50,0 г
С = 4,18 Дж/г/°С
T исходная = 88,6°C
Т окончательная = 87.1°С
ΔT = -1,5°C (T окончательный — T начальный )

Решите для воды Q :

Q вода = m•C•ΔT = (50,0 г)•(4,18 Дж/г/°C)•(-1,5°C)
Q вода = -313,5 Дж (не округлено)
(Знак — означает, что вода теряет тепло)

Часть 2: Определение стоимости металла C

Дано:

Q металл = 313.5 Дж (используйте знак +, так как металл нагревается)
м = 12,9 г
T исходная = 26,5°C
Т окончательная = 87,1°С
ΔT = (T окончательный — T начальный )

Решение для металла C :

Переставить Q металл = m металл •C металл •ΔT металл для получения C металл = Q металл / (m металл •ΔT 6 металл) 3 6 металл

C металл = Q металл / (m металл • ΔT металл ) = (313.5 Дж)/[(12,9 г)•(60,6°C)]
C металл = 0,40103 Дж/г/°C
C металл = 0,40 Дж/г/°C (округлено до двух значащих цифр)

 


Нагрев и изменения состояния

Приведенное выше обсуждение и сопутствующее уравнение (Q = m•C•∆T) связывают тепло, полученное или потерянное объектом, с результирующими изменениями температуры этого объекта. Как мы узнали, иногда тепло приобретается или теряется, но температура не меняется.Это тот случай, когда вещество претерпевает изменение состояния. Итак, теперь мы должны исследовать математику, связанную с изменениями состояния и количеством теплоты.

Чтобы начать обсуждение, давайте рассмотрим различные изменения состояния, которые можно наблюдать для образца материи. В приведенной ниже таблице перечислены несколько изменений состояния и указаны имена, обычно связанные с каждым процессом.

Процесс

Изменение состояния

Плавление

Из твердого в жидкое

Замораживание

Из жидкого в твердое

Испарение

Из жидкости в газ

Конденсат

Газ в жидкость

Сублимация

Твердое тело в газообразное

Депонирование

Из газа в твердое тело


В случае плавления, кипения и сублимации к образцу вещества необходимо добавить энергию, чтобы вызвать изменение состояния.Такие изменения состояния называются эндотермическими. Замерзание, конденсация и осаждение экзотермичны; энергия высвобождается образцом материи, когда происходят эти изменения состояния. Таким образом, можно заметить, что образец льда (твердая вода) тает, когда его помещают на горелку или рядом с ней. Тепло передается от горелки к образцу льда; лед получает энергию, вызывая изменение состояния. Но сколько энергии потребуется, чтобы вызвать такое изменение состояния? Существует ли математическая формула, которая могла бы помочь в определении ответа на этот вопрос? Наверняка есть.

Количество энергии, необходимое для изменения состояния образца материи, зависит от трех факторов. Это зависит от того, что представляет собой вещество, от того, насколько вещество претерпевает изменение состояния и от того, какое изменение состояния происходит. Например, для плавления льда (твердой воды) требуется разное количество энергии по сравнению с плавлением железа. И для таяния льда (твердой воды) требуется разное количество энергии, чем для испарения того же количества жидкой воды. И, наконец, для плавления 10 требуется разное количество энергии.0 граммов льда по сравнению с таянием 100,0 граммов льда. Вещество, процесс и количество вещества — это три переменные, влияющие на количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать конкретное изменение состояния. Используйте виджет ниже, чтобы исследовать влияние вещества и процесса на изменение энергии. (Обратите внимание, что теплота плавления — это изменение энергии, связанное с переходом из твердого состояния в жидкое.)


Значения удельной теплоты плавления и удельной теплоты парообразования приводятся на основе на количество .Например, удельная теплота плавления воды равна 333 Дж/г. Чтобы растопить 1 г льда, требуется 333 Дж энергии. Чтобы растопить 10,0 г льда, требуется в 10 раз больше энергии — 3330 Дж. Рассуждения таким образом приводят к следующим формулам, связывающим количество теплоты с массой вещества и теплотой плавления и парообразования.

Для плавления и замораживания: Q = m•ΔH сплавление
Для испарения и конденсации: Q = m•ΔH испарение

, где Q представляет собой количество энергии, полученной или высвобожденной во время процесса, m представляет собой массу образца, ΔH плавления представляет собой удельную теплоту плавления (в расчете на грамм), а ΔH парообразования представляет собой удельную теплоту плавления. испарения (в пересчете на грамм).Подобно обсуждению Q = m•C•ΔT, значения Q могут быть как положительными, так и отрицательными. Значения Q положительны для процесса плавления и парообразования; это согласуется с тем фактом, что образец вещества должен получить энергию, чтобы расплавиться или испариться. Значения Q отрицательны для процессов замерзания и конденсации; это согласуется с тем фактом, что образец вещества должен терять энергию, чтобы замерзнуть или сконденсироваться.

В качестве иллюстрации того, как можно использовать эти уравнения, рассмотрим следующие два примера задач.

Пример задачи 3
Элиза кладет в свой напиток 48,2 грамма льда. Какое количество энергии будет поглощено льдом (и выделено напитком) в процессе таяния? Теплота плавления воды 333 Дж/г.

Уравнение, связывающее массу (48,2 г), теплоту плавления (333 Дж/г) и количество энергии (Q), имеет вид Q = m•ΔH плавление .Подстановка известных значений в уравнение приводит к ответу.

Q = м•ΔH плавление = (48,2 г)•(333 Дж/г)
Q = 16050,6 Дж
Q = 1,61 x 10 4 Дж = 16,1 кДж (округлено до трех значащих цифр)

Пример Задача 3 включает в себя довольно простой расчет типа «подключи и пыхни». Теперь мы попробуем решить примерную проблему 4, которая потребует значительно более глубокого анализа.

Пример задачи 4
Каково минимальное количество жидкой воды на 26.5 градусов, которые потребуются, чтобы полностью растопить 50,0 граммов льда? Удельная теплоемкость жидкой воды 4,18 Дж/г/°С, удельная теплота плавления льда 333 Дж/г.

В этой задаче лед тает, а жидкая вода остывает. Энергия передается от жидкости к твердому телу. Чтобы растопить твердый лед, необходимо передать 333 Дж энергии на каждый грамм льда. Эта передача энергии от жидкой воды льду охлаждает жидкость.Но жидкость может охлаждаться только до 0°C — точки замерзания воды. При этой температуре жидкость начнет застывать (замерзать) и лед полностью не растает.

Мы знаем о льду и жидкой воде следующее:

Данная информация о льду:

м = 50,0 г
ΔH сплав = 333 Дж/г

Информация о жидкой воде:

С = 4.18 Дж/г/°С
T исходная = 26,5°C
T окончательная = 0,0°C
ΔT = -26,5°C (T окончательная — T исходная )

Энергия, полученная льдом, равна энергии, потерянной водой.

Q лед = -Q жидкая вода

Знак — указывает на то, что один объект получает энергию, а другой объект теряет энергию. Мы можем вычислить левую часть приведенного выше уравнения следующим образом:

Q лед = m•ΔH плавление = (50.0 г)•(333 Дж/г)
Q лед = 16650 Дж

Теперь мы можем положить правую часть уравнения равной m•C•ΔT и начать подставлять известные значения C и ΔT, чтобы найти массу жидкой воды. Решение:

16650 J = -Q жидкая вода
16650 Дж = -m жидкая вода •C жидкая вода •ΔT жидкая вода
16650 Дж = -м жидкая вода •(4.18 Дж/г/°C)•(-26,5°C)
16650 Дж = -м жидкая вода •(-110,77 Дж/°C)
m жидкая вода = -(16650 Дж)/(-110,77 Дж/°C)
м жидкая вода = 150,311 г
м жидкая вода = 1,50×10 2 г (округлено до трех значащих цифр)


Новый взгляд на кривые нагрева и охлаждения

На предыдущей странице Урока 2 обсуждалась кривая нагрева воды.Кривая нагревания показывала, как температура воды повышалась с течением времени при нагревании образца воды в твердом состоянии (т. е. льда). Мы узнали, что добавление тепла к образцу воды может вызвать либо изменение температуры, либо изменение состояния. При температуре плавления воды добавление тепла вызывает переход воды из твердого состояния в жидкое состояние. А при температуре кипения воды добавление тепла вызывает переход воды из жидкого состояния в газообразное.Эти изменения состояния происходили без каких-либо изменений температуры. Однако добавление тепла к образцу воды, которая не находится при температуре фазового перехода, приведет к изменению температуры.

Теперь мы можем подойти к теме кривых отопления на более количественной основе. На приведенной ниже диаграмме представлена ​​кривая нагрева воды. На линиях графика имеется пять помеченных участков.


Три диагональных участка представляют изменения температуры образца воды в твердом состоянии (участок 1), жидком состоянии (участок 3) и газообразном состоянии (участок 5).Два горизонтальных участка отображают изменения состояния воды. В секции 2 происходит таяние пробы воды; твердое тело переходит в жидкое. В секции 4 образец воды подвергается кипячению; жидкость переходит в газ. Количество теплоты, переданной воде в секциях 1, 3 и 5, связано с массой образца и изменением температуры по формуле Q = m•C•ΔT. А количество теплоты, переданной воде на участках 2 и 4, связано с массой образца и теплотой плавления и парообразования формулами Q = m•ΔH плавления (участок 2) и Q = m•ΔH вапоризация (раздел 4).Итак, теперь мы попытаемся рассчитать количество теплоты, необходимое для перевода 50,0 граммов воды из твердого состояния при -20,0°С в газообразное состояние при 120,0°С. Для расчета потребуется пять шагов — по одному шагу на каждый участок приведенного выше графика. Поскольку удельная теплоемкость вещества зависит от температуры, в наших расчетах мы будем использовать следующие значения удельной теплоемкости:

Твердая вода: C=2,00 Дж/г/°C
Жидкая вода: C = 4,18 Дж/г/°C
Газообразная вода: C = 2.01 Дж/г/°С

Наконец, мы будем использовать ранее опубликованные значения ΔH плавления (333 Дж/г) и ΔH испарения (2,23 кДж/г).

Раздел 1 : Изменение температуры твердой воды (льда) с -20,0°C до 0,0°C.

Использование Q 1 = m•C•ΔT

, где m = 50,0 г, C = 2,00 Дж/г/°C, T начальная = -200°C и T конечная = 0,0°C

Q 1 = m•C•ΔT = (50.0 г)•(2,00 Дж/г/°C)•(0,0°C — -20,0°C)
Q 1 = 2,00 x 10 3 Дж = 2,00 кДж

 

Раздел 2 : Плавление льда при 0,0°C.

Использование Q 2 = m•ΔH fusion

где m = 50,0 г и ΔH сплав = 333 Дж/г

Q 2 = м•ΔH сплав = (50,0 г)•(333 Дж/г)
Q 2 = 1,665 x 10 4 Дж = 16.65 кДж
Q 2 = 16,7 кДж (округлено до 3 значащих цифр)

Раздел 3 : Изменение температуры жидкой воды с 0,0°C до 100,0°C.

Использование Q 3 = m•C•ΔT

, где m = 50,0 г, C = 4,18 Дж/г/°C, T начальная = 0,0°C и T конечная = 100,0°C

Q 3 = m•C•ΔT = (50,0 г)•(4,18 Дж/г/°C)•(100,0°C — 0,0°C)
Q 3 = 2.09 х 10 4 Дж = 20,9 кДж

Раздел 4 : Кипячение воды при 100,0°C.

Использование Q 4 = m•ΔH испарение

где m = 50,0 г и ΔH парообразование = 2,23 кДж/г

Q 4 = м•ΔH испарение = (50,0 г)•(2,23 кДж/г)
Q 4 = 111,5 кДж
Q 4 = 112 кДж (округлено до 3 значащих цифр)

3

Раздел 5 : Изменение температуры жидкой воды от 100.от 0°С до 120,0°С.

Использование Q 5 = m•C•ΔT

, где m = 50,0 г, C = 2,01 Дж/г/°C, T начальная = 100,0°C и T конечная = 120,0°C

Q 5 = m•C•ΔT = (50,0 г)•(2,01 Дж/г/°C)•(120,0°C — 100,0°C)
Q 5 = 2,01 x 10 3 Дж = 2,01 кДж

 

Общее количество тепла, необходимое для превращения твердой воды (льда) при температуре -20°C в газообразную воду при 120°C, представляет собой сумму значений Q для каждого участка графика.То есть

Q всего = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5

Суммирование этих пяти значений Q и округление до нужного количества значащих цифр приводит к значению 154 кДж в качестве ответа на исходный вопрос.


В приведенном выше примере есть несколько особенностей решения, над которыми стоит задуматься:

  • Во-первых: длинная задача была разделена на части, каждая из которых представляла одну из пяти секций графа.Поскольку вычислялось пять значений Q, они были помечены как Q 1 , Q 2 и т. д. Такой уровень организации требуется в такой многошаговой задаче, как эта.
  • Второй: внимание было уделено знаку +/- на ΔT. Изменение температуры (или любой величины) всегда рассчитывается как конечное значение величины минус начальное значение этой величины.
  • Третье: Внимание уделялось юнитам на протяжении всей проблемы.Единицы Q будут либо в джоулях, либо в килоджоулях, в зависимости от того, какие величины умножаются. Пренебрежение вниманием к единицам измерения является распространенной причиной сбоев в подобных задачах.
  • Четвертое: внимание уделялось значащим цифрам на протяжении всей задачи. Хотя это никогда не должно становиться основным акцентом любой проблемы в физике, это, безусловно, деталь, на которую стоит обратить внимание.

 

Здесь, на этой странице, мы узнали, как рассчитать количество тепла, задействованного в любом процессе нагрева/охлаждения и в любом процессе изменения состояния.Это понимание будет иметь решающее значение, когда мы перейдем к следующей странице урока 2 по теме калориметрии. Калориметрия — это наука, связанная с определением изменений энергии системы путем измерения теплообмена с окружающей средой.

 

 

 

Проверьте свое понимание

1. Вода обладает необычно высокой удельной теплоёмкостью. Какое из следующих утверждений логически следует из этого факта?

а.По сравнению с другими веществами горячая вода вызывает сильные ожоги, потому что она хорошо проводит тепло.
б. По сравнению с другими веществами вода при нагревании быстро нагревается до высоких температур.
в. По сравнению с другими веществами, пробе воды требуется значительное количество тепла, чтобы изменить ее температуру на небольшое количество.

2. Объясните, почему большие водоемы, такие как озеро Мичиган, могут быть довольно холодными в начале июля, несмотря на то, что температура наружного воздуха около или выше 90°F (32°C).

3. В таблице ниже описывается термический процесс для различных объектов (обозначены красным жирным шрифтом). Для каждого описания укажите, получает или теряет тепло объект, является ли процесс эндотермическим или экзотермическим, и является ли Q для указанного объекта положительным или отрицательным значением.

  Процесс

Получение или потеря тепла?

Эндо- или экзотермический?

В: + или -?

а.

Кубик льда кладут в стакан с лимонадом комнатной температуры, чтобы охладить напиток.      

б.

Стакан холодного лимонада стоит на столе для пикника под жарким полуденным солнцем и нагревается до 32°F.      

в.

Горелки на электроплите выключаются и постепенно остывают до комнатной температуры.      

д.

Учитель достает из термоса большой кусок сухого льда и кладет его в воду. Сухой лед возгоняется, образуя газообразный углекислый газ.      

эл.

Водяной пар в увлажненном воздухе попадает на окно и превращается в каплю росы (капли жидкой воды).      

4. Образец металлического цинка весом 11,98 г помещают в баню с горячей водой и нагревают до 78,4°C. Затем его удаляют и помещают в чашку из пенопласта, содержащую 50,0 мл воды комнатной температуры (T=27,0°C, плотность = 1,00 г/мл). Вода прогревается до температуры 28.1°С. Определить удельную теплоемкость цинка.

5. Джейк берет из шкафа банку газировки и наливает ее в чашку со льдом. Определить количество теплоты, потерянное газировкой комнатной температуры при плавлении 61,9 г льда (ΔH сплав = 333 Дж/г).

6. Теплота возгонки (ΔH сублимация ) сухого льда (твердая двуокись углерода) составляет 570 Дж/г. Определите количество теплоты, необходимое для превращения 5-фунтового мешка с сухим льдом в газообразный диоксид углерода.(Дано: 1,00 кг = 2,20 фунта)

7. Определите количество теплоты, необходимое для повышения температуры образца твердого пара-дихлорбензола массой 3,82 грамма с 24°C до его жидкого состояния при 75°C. Пара-дихлорбензол имеет температуру плавления 54°С, теплоту плавления 124 Дж/г и удельную теплоемкость 1,01 Дж/г/°С (твердое состояние) и 1,19 Дж/г/°С (жидкое состояние).

Тепловой насос замерз? Вот что вы должны сделать.

Работа с тепловым насосом, который отключился из-за низких температур.

Тепловые насосы обычно замерзают в холодную погоду, особенно если в вашем районе высокая влажность. Это может произойти, даже если температура наружного воздуха выше нуля. Поскольку наружный змеевик вашего теплового насоса обычно на 10–20 градусов холоднее наружного воздуха, если сегодня 39-градусный день, наружный змеевик может быть холодным до 24 градусов. Если в этот же день точка росы достигает 33 градусов, то влаге ничего не остается, как конденсироваться на поверхности змеевика.Так как замерзает при 32, а змеевик при 24, то влага сразу превращается в иней.

Легкий иней на тепловом насосе совершенно нормально, но если система покрыта льдом или не размораживается в течение 3-4 часов, возможно, что-то не так с функцией разморозки. Это особенно опасно во время холодного или ледяного дождя, а также снега. Если вам кажется, что ваш тепловой насос не размораживается должным образом, вам необходимо вызвать профессионала для разморозки и технического обслуживания теплового насоса без промедления.Однако во многих случаях восстановить бесперебойную работу теплового насоса после замерзания — это то, с чем вы легко справитесь самостоятельно.

Общие сведения о зависании теплового насоса

Временные замерзания являются совершенно нормальным явлением для систем тепловых насосов, которые автоматически размораживаются. Настоящие проблемы возникают только в том случае, если тепловой насос замерзает более 4 часов и, кажется, не размораживается должным образом. Если ваш тепловой насос замерзает более 4 часов, это может быть проблема, которая может включать неисправные датчики, термостат или элементы управления оттаиванием, низкий уровень хладагента или даже неисправное реле защиты от замерзания.Плохой дренаж, неисправность наружного двигателя или даже неправильное выравнивание оборудования могут способствовать замерзанию.

Как работают системы оттаивания с тепловым насосом

Система оттаивания вашего теплового насоса обычно имеет таймер, который требует, чтобы компрессор работал в течение заданного периода времени, прежде чем он начнет цикл оттаивания. Эти таймеры могут быть от 30 минут до 2 часов, как установлено производителем. К системе оттаивания прикреплен датчик оттаивания. Этот датчик сообщает системе оттаивания, что змеевик обледенел.Некоторые производители программируют систему разморозки на запуск таймера только после того, как датчик обнаружит иней. Другие запустят таймер после последнего цикла разморозки и будут игнорировать датчик до тех пор, пока устройство не проработает выбранное время, после чего, если датчик распознал замерзание, начнется разморозка. Большинство средств управления разморозкой ограничивают цикл разморозки максимум 10 минутами. Обычно этого времени более чем достаточно для удаления инея.

Когда вероятность замерзания теплового насоса наиболее высока

Однако наихудшим сценарием для теплового насоса является снегопад.Во-первых, уже созданы идеальные условия для замерзания влаги при контакте с наружным змеевиком. Во-вторых, когда двигатель наружного вентилятора протягивает воздух через наружный змеевик, те красивые белые снежинки, которые плывут к земле, втягиваются в змеевик. В этом случае система может завершить цикл оттаивания и всего за несколько минут накопить достаточно снега в змеевике, чтобы потребовался еще один цикл оттаивания.

Профилактические меры против замерзания тепловых насосов

Если выпадают замерзшие осадки в любой форме (снег, ледяной дождь, мокрый снег), измените режим термостата на E-heat.Кроме того, если прогноз погоды требует предупреждения о сильных заморозках, и вы видите иней на вашем устройстве более 1 часа, используйте E-heat. Если погодные условия улучшились, но вы все еще беспокоитесь о том, что ваше устройство может замерзнуть, позвоните поставщику услуг, чтобы убедиться, что ваше устройство работает правильно.

Вложение средств в план регулярного технического обслуживания ОВК также является хорошим способом предотвращения проблем с зависанием. Ваш технический специалист может помочь вам предвидеть условия замерзания, которые приводят к замерзанию, и обеспечить бесперебойную работу вашей системы круглый год.

Решения проблемы замерзания теплового насоса

Итак, несмотря на все ваши усилия и профилактические меры, ваш тепловой насос все равно замерзает. Чем вы сейчас занимаетесь? Не паникуйте, это нормальная проблема с системами тепловых насосов, и есть решения. Мы перечислили лучшие решения ниже.

Решение №1: дайте системе немного времени

Система оттаивания вашего теплового насоса, особенно если это более новая система, скорее всего, не имеет проблем и сейчас усердно работает над тем, чтобы ваша система снова заработала.Иногда системе разморозки может потребоваться некоторое время, чтобы выполнить свою работу, из-за чего может показаться, что проблема существует там, где ее нет. Лучший совет, который мы можем вам дать, — набраться терпения. Если кажется, что ваш тепловой насос не работает, просто дайте ему 3-4 часа, чтобы он разморозился. Это почти всегда решит проблему, и ваша система снова включится и продолжит нагрев без какого-либо заметного падения температуры в вашем доме.

Что делать, если тепловой насос не размораживается

Если вы дали тепловому насосу не менее 4 часов на разморозку, но он по-прежнему не работает нормально, лучше всего позвонить нам и записаться на обслуживание к одному из наших специалистов по системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Кроме того, планирование регулярного обслуживания HVAC может помочь вам избежать распространенных проблем, подобных этой, которые приводят к замерзанию вашего теплового насоса, и обеспечить бесперебойную работу вашей системы круглый год.

Альтернативные решения (для технических специалистов)


Есть несколько других решений, которые вы, как домовладелец, можете попробовать, если вы находитесь в затруднительном положении и вам удобно самостоятельно устранять неисправности сложного оборудования. Однако имейте в виду, что, выполняя эти шаги, когда вы не знаете, что делаете, вы можете усугубить проблему или даже повредить свой тепловой насос.Продолжайте только в том случае, если вы согласны с этим риском, вы уже дали своему тепловому насосу не менее 4 часов, чтобы разморозиться, и вызов профессионального техника не вариант.

Запустить вентилятор

Чтобы разморозить тепловой насос (если он есть в вашей системе), вы можете попробовать просто включить вентилятор. Продувка воздухом обычно оттаивает оборудование в течение 60 минут. Если температура наружного воздуха особенно низкая, вы можете настроить вентилятор на вытяжку.Запуск вентилятора на некоторое время может не решить всех проблем и проблем с зависанием, но это краткосрочное решение, которое вы можете попробовать. Однако не все системы имеют настройку вентилятора. Например, устанавливаемые нами тепловые насосы Bryant не имеют этой опции, но есть в некоторых других системах.

Запустить цикл разморозки вручную

Другим возможным решением является ручное включение цикла разморозки. Цикл разморозки работает путем переключения клапана в режим кондиционирования воздуха, который отключает наружный вентилятор и превращает наружный испаритель в конденсатор.Это помогает нагреть хладагент высокого давления и растопить лед, когда он циркулирует через наружный змеевик. Тепловой насос должен запускать цикл разморозки автоматически, но если он не размораживается сам, возможно, его потребуется включить вручную. Опять же, не все системы могут иметь возможность запуска цикла разморозки вручную, по крайней мере, не так просто. Вам нужно будет провести некоторое исследование вашей конкретной системы, чтобы подтвердить.

Датчик движения

Последним альтернативным решением, которое вы можете попробовать самостоятельно, является перемещение датчика температуры снаружи блока теплового насоса.Ваш тепловой насос должен работать дольше, чтобы избавиться от льда, когда наступают морозы. Если датчик находится под прямыми солнечными лучами или иным образом теплее, чем остальная часть устройства, это может привести к тому, что цикл разморозки не будет включаться достаточно долго. Периодическое перемещение термостата на внешней части устройства может помочь решить проблему. Если вы планируете использовать эту опцию, убедитесь, что вы отметили исходное положение датчика, чтобы вы могли надлежащим образом заменить его.

Однако имейте в виду, что это решение следует использовать только в крайнем случае.Если все другие варианты не помогли, было бы лучше вызвать одного из наших технических специалистов на этом этапе, если вы не знаете, что делаете. Перемещение датчика в неподходящее место может даже привести к остановке процесса оттаивания, что противоположно желаемому эффекту. Если вы не уверены, стоит ли делать этот шаг, просто свяжитесь с нашей командой, чтобы мы могли взглянуть на вашу систему.

В случае сомнений обратитесь к специалистам по тепловым насосам…

Если по какой-либо причине ваш тепловой насос замерз, дайте ему минимум 4 часа на разморозку.Если замерзание длится более 4 часов, вызовите специалиста по обслуживанию, чтобы он посмотрел или следуйте альтернативным рекомендациям, перечисленным выше. Однако, если у вас есть какие-либо сомнения по поводу самостоятельного устранения неполадок в вашей системе, мы предлагаем вам запланировать вызов на техническое обслуживание. В основном мы устанавливаем и работаем с тепловыми насосами Bryant, а также являемся дилером Bryant, но мы также можем обслуживать многие другие бренды тепловых насосов. Мы с нетерпением ждем возможности помочь вам!

Ловушка кондиционера: как холодный воздух нагревает мир | Energy

Душным вечером в четверг на Манхэттене в прошлом месяце жители Нью-Йорка готовились к тому, что, по прогнозам метеорологов, будет самым жарким уик-эндом в году.За последние два десятилетия каждый рекорд по пиковому потреблению электроэнергии в городе приходился на период сильной жары, когда миллионы людей одновременно включали свои кондиционеры. Итак, в центральной штаб-квартире Con Edison, компании, которая снабжает электричеством более 10 миллионов человек в районе Нью-Йорка, сотрудники были заняты превращением конференц-зала на 19-м этаже в центр управления чрезвычайными ситуациями.

В конференц-зале около 80 инженеров и руководителей компаний, к которым присоединились представители городского управления по чрезвычайным ситуациям, следили за состоянием городской электросети, направляли наземные бригады и наблюдали, как набор циферблатов, отображающих потребление электроэнергии в каждом районе, движется вверх. .«Это похоже на мост из «Звездного пути», — сказал мне Энтони Суоццо, бывший старший системный оператор компании. «У вас все руки на палубе, они говорят Скотти исправить ситуацию, система работает на максимальной мощности».

Электросети измеряются количеством электричества, которое может пройти через них в любой момент времени. Энергосистема Con Edison, состоящая из 62 электроподстанций и протяженностью более 130 000 миль линий электропередач и кабелей в Нью-Йорке и округе Вестчестер, может поставлять 13 400 МВт каждую секунду.Это примерно эквивалентно 18 миллионам лошадиных сил.

В обычный день Нью-Йорку требуется около 10 000 МВт каждую секунду; во время сильной жары эта цифра может превышать 13 000 МВт. «Посчитайте, каким бы ни был этот разрыв, это AC», — сказал мне Майкл Кленденин, представитель компании. Сочетание высокого спроса и экстремальных температур может привести к перегреву и отказу частей системы, что приведет к отключению электроэнергии. В 2006 году из-за отказа оборудования 175 000 человек в Квинсе остались без электричества на неделю во время сильной жары, унесшей жизни 40 человек.

В этом году, к вечеру воскресенья, 21 июля, при температуре выше 36°C (97°F) и потреблении более 12 000 МВт каждую секунду Con Edison отключила электроэнергию 50 000 клиентов в Бруклине и Квинсе на 24 часа, опасаясь, что часть близлежащая сеть была близка к коллапсу, в результате чего сотни тысяч людей могли остаться без электричества на несколько дней. Штату пришлось направить полицию, чтобы помочь жителям, а бригады Con Edison раздавали людям сухой лед для охлаждения их домов.

По мере того, как в мире становится жарче, подобные сцены становятся все более частыми.Покупка кондиционера — это, пожалуй, самая популярная индивидуальная реакция на изменение климата, а кондиционеры — это почти уникальные энергоемкие приборы: небольшой блок, охлаждающий одну комнату, в среднем потребляет больше энергии, чем работа четырех холодильников, в то время как центральный блок охлаждает средний дом потребляет больше энергии, чем 15. «В прошлом году в Пекине во время сильной жары 50 % мощности шло на кондиционирование воздуха», — говорит Джон Дюлак, аналитик Международного энергетического агентства (МЭА). «Это моменты «о, дерьмо».”

В настоящее время в мире насчитывается чуть более 1 миллиарда однокомнатных кондиционеров – примерно по одному на каждые семь человек на Земле. Многочисленные отчеты прогнозируют, что к 2050 году их будет более 4,5 миллиардов, что сделает их такими же вездесущими, как мобильные телефоны сегодня. США уже ежегодно используют столько электроэнергии для кондиционирования воздуха, сколько Великобритания потребляет в целом. МЭА прогнозирует, что по мере того, как остальная часть мира достигнет аналогичного уровня, кондиционирование воздуха будет потреблять около 13% всей электроэнергии в мире и производить 2 миллиарда тонн CO2 в год — примерно столько же, сколько производит Индия, третий по величине источник выбросов в мире. сегодня.

Во всех этих отчетах отмечается ужасная ирония этой петли обратной связи: более высокие температуры приводят к большему кондиционированию воздуха; больше кондиционирования воздуха приводит к более теплым температурам. Проблема, связанная с кондиционированием воздуха, в миниатюре напоминает проблему, с которой мы сталкиваемся при преодолении климатического кризиса. Решения, которые мы находим с наибольшей легкостью, только приближают нас к исходной проблеме.

Глобальное господство кондиционеров не было неизбежным. Еще в 1990 году в мире было всего около 400 миллионов кондиционеров, в основном в США.Первоначально созданный для промышленного использования, кондиционер со временем стал рассматриваться как неотъемлемая часть, символ современности и комфорта. Затем кондиционер стал глобальным. Сегодня, как и в случае с другими причинами климатического кризиса, мы спешим найти решения — и ломаем голову над тем, как мы оказались так тесно связаны с технологией, которая, как оказалось, топит нас.


Подобно акведуку или автомобилю, кондиционирование воздуха — это технология, изменившая мир. Ли Куан Ю, первый премьер-министр независимого Сингапура, назвал это «одним из знаковых изобретений истории», позволившим быстро модернизировать его тропическую страну.В 1998 году американский ученый Ричард Натан сказал New York Times, что, наряду с «революцией в области гражданских прав», кондиционирование воздуха было самым большим фактором, изменившим американскую демографию и политику за предыдущие три десятилетия, позволив широкомасштабному жилищному строительству в самом жаркий и очень консервативный американский юг.

Столетие назад мало кто мог бы такое предсказать. В течение первых 50 лет своего существования кондиционирование воздуха в основном ограничивалось фабриками и несколькими общественными местами.Первоначальное изобретение принадлежит Уиллису Кэрриеру, американскому инженеру из компании по отоплению и вентиляции, которому в 1902 году было поручено снизить влажность на типографии в Бруклине. Сегодня мы предполагаем, что целью кондиционирования воздуха является уменьшение тепла, но инженеры в то время интересовались не только температурой. Они хотели создать максимально стабильные условия для промышленного производства — а в типографии от влажности скручивались листы бумаги и размазывались чернила.

Кэрриер понял, что удаление тепла из фабричного воздуха снизит влажность, и поэтому он позаимствовал технологию из зарождающейся холодильной промышленности, чтобы создать то, что было и остается, по сути, навороченным холодильником.Тогда, как и сейчас, кондиционеры работали, вдыхая теплый воздух, пропуская его через холодную поверхность и выдыхая прохладный сухой воздух. Изобретение имело немедленный успех в промышленности — текстильные, боеприпасные и фармацевтические фабрики были одними из первых, кто его внедрил, — а затем оно начало приживаться и в других местах. Палата представителей установила кондиционеры в 1928 году, а затем Белый дом и Сенат в 1929 году. Но в этот период большинство американцев сталкивались с кондиционерами только в таких местах, как театры или универмаги, где они считались восхитительной новинкой.

Только в конце 1940-х годов, когда он начал проникать в дома людей, кондиционер по-настоящему завоевал США. До этого, по словам историка Гейла Купера, индустрия изо всех сил пыталась убедить общественность в том, что кондиционер был необходимостью, а не роскошью. В своем исчерпывающем отчете о первых днях индустрии Air-Conditioning America Купер отмечает, что журналы описывали кондиционирование воздуха как провал для потребителей. Fortune назвал это «главным общественным разочарованием 1930-х годов».К 1938 году только в одном из каждых 400 американских домов был кондиционер; сегодня он ближе к девяти из 10.

Подпитку кондиционеров подпитывал не внезапный взрыв потребительского спроса, а влияние отраслей промышленности, стоящих за великим послевоенным жилищным бумом. В период с 1946 по 1965 год в США был построен 31 миллион новых домов, и для людей, которые строили эти дома, кондиционеры были настоящим подарком. Архитекторам и строительным компаниям больше не нужно было сильно беспокоиться о различиях климата — они могли продавать дома одного и того же стиля в Нью-Мексико так же легко, как и в Делавэре.Преобладающее мнение заключалось в том, что практически любые проблемы, вызванные жарким климатом, дешевыми строительными материалами, некачественным дизайном или плохой планировкой города, можно решить, как писал Американский институт архитекторов в 1973 году, «грубым применением большего количества кондиционеров». Как пишет Купер, «архитекторы, строители и банкиры первыми согласились на кондиционирование воздуха, а потребители оказались перед свершившимся фактом, который им просто нужно было утвердить».

Не менее важную роль в развитии кондиционеров сыграли электрические коммунальные предприятия — компании, управляющие электростанциями и продающие электроэнергию потребителям.Электроэнергетические компании получают выгоду от каждого нового дома, подключенного к их сети, но в начале 20 века они также искали способы заставить этих новых потребителей использовать еще больше электроэнергии в своих домах. Этот процесс был известен как «наращивание нагрузки» по отраслевому термину (нагрузка) для количества электроэнергии, используемой в любой момент времени. «Стоимость электроэнергии была низкой, что устраивало коммунальные службы. Они просто увеличили спрос и призвали клиентов использовать больше электроэнергии, чтобы они могли продолжать расширяться и строить новые электростанции», — говорит Ричард Хирш, историк технологий из Технологического института Вирджинии.

Уиллис Кэрриер демонстрирует кондиционирование воздуха на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году. Фото: архив Bettmann

Коммунальные службы быстро поняли, что кондиционирование воздуха создает серьезную нагрузку. Еще в 1935 году компания Commonwealth Edison, предшественница современного Con Edison, отметила в своем отчете на конец года, что потребность в энергии для кондиционеров растет на 50% в год и «имеет значительный потенциал на будущее». В том же году отраслевой журнал Electric Light & Power сообщил, что коммунальные службы в больших городах «теперь внедряют кондиционеры.Для их же блага все энергетические компании должны быть очень активны в этой сфере».

К 1950-м годам это будущее наступило. Электроэнергетические компании размещали рекламу в печати, на радио и в кино, рекламируя кондиционеры, а также предлагая финансирование и скидки строительным компаниям, которые их установили. В 1957 году Commonwealth Edison сообщил, что впервые пик потребления электроэнергии пришелся не на зиму, когда домохозяйства включали отопление, а на лето, когда люди включали свои кондиционеры.К 1970 году кондиционеры были в 35% американских домов, что более чем в 200 раз больше, чем всего три десятилетия назад.

В то же время в США стали появляться коммерческие здания, требующие кондиционирования воздуха. Полностью стеклянный небоскреб, стиль здания, который из-за его плохих отражающих свойств и отсутствия вентиляции часто требует, чтобы более половины вырабатываемой электроэнергии резервировалось для кондиционирования воздуха, стал опорой Америки. Между 1950 и 1970 годами среднее потребление электроэнергии на квадратный фут в коммерческих зданиях увеличилось более чем вдвое.Всемирный торговый центр в Нью-Йорке, строительство которого было завершено в 1974 году, имел крупнейшую на тот момент в мире установку переменного тока с девятью огромными двигателями и более чем 270 км трубопроводов для охлаждения и обогрева. Комментаторы в то время отмечали, что он потреблял столько же электроэнергии каждый день, сколько соседний город Скенектади с населением 80 000 человек.

Промышленность по производству кондиционеров, строительные компании и предприятия электроэнергетики были на волне послевоенного американского капитализма. В погоне за прибылью они добились того, чтобы кондиционер стал неотъемлемым элементом американской жизни.«Наши дети выросли в культуре с кондиционированием воздуха, — сказал журналу Time в 1968 году руководитель компании AC. — Вы не можете ожидать, что они будут жить в доме, где нет кондиционера». Со временем людям стало нравиться кондиционирование воздуха, и его использование продолжало расти, достигнув к 2009 году 87% американских домохозяйств. , и что это не создаст серьезных проблем в будущем.В 1992 году журнал Energy and Buildings опубликовал статью британского консервативного академика Гвина Принса, в которой утверждалось, что пристрастие американцев к кондиционерам является символом их глубокого упадка. Принс резюмировал руководящее кредо Америки: «Мы будем крутыми, наши тарелки переполнятся, а бензин будет стоить 1 доллар за галлон, аминь».


В то время, когда кондиционирование воздуха преобразовывало города Америки, оно мало что давало в других местах. (За некоторыми исключениями — Япония, Австралия и Сингапур были первыми последователями.) Теперь, однако, кондиционирование воздуха, наконец, шагает по всему миру. Если кондиционирование воздуха шло по США вслед за послевоенным бумом строительства и потребления, то его недавнее распространение последовало за курсом глобализации. По мере того, как остальной мир перенимает более американизированные способы строительства и жизни, за ними следует кондиционирование воздуха.

В 1990-х годах многие страны Азии открылись для иностранных инвестиций и начали беспрецедентный рост городского строительства. За последние три десятилетия около 200 миллионов человек в Индии переехали в города; в Китае их более 500 миллионов.От Нью-Дели до Шанхая начали появляться кондиционированные офисные здания, отели и торговые центры. Эти здания были не только неотличимы от нью-йоркских или лондонских, но часто строились одними и теми же строителями и архитекторами. «Когда у вас были деньги, поступающие из остального мира на элитные здания, они часто приходили с американским или европейским дизайнером или консультантом», — говорит Ашок Лалл, индийский архитектор, специализирующийся на жилищном строительстве и дизайне с низким энергопотреблением. . «Итак, он поставляется в комплекте с AC.Они думали, что это означает прогресс».

По мере того, как темпы и масштабы строительства увеличивались, традиционные архитектурные методы смягчения высоких температур были отброшены. Лина Томас, индийский профессор архитектуры в Технологическом университете в Сиднее, рассказала мне, что в Дели в начале 1990-х годов старые формы проектирования зданий, которые имели дело с теплом через оконные сетки или фасады и подоконники, постепенно вытеснялись. американским или европейским стилем. «Я бы сказала, что этому интернациональному стилю есть за что ответить», — сказала она.Как и в США в 20-м веке, но в еще большем масштабе, дома и офисы все чаще строились таким образом, что кондиционеры были незаменимы. «Застройщики строили, не задумываясь, — говорит Раджан Равал, профессор архитектуры и градостроительства Университета Септ в Ахмадабаде. «Требуемая скорость строительства создавала давление. Поэтому они просто строили и полагались на технологии, чтобы исправить это позже».

Лалл говорит, что даже в доступном жилье можно уменьшить потребность в кондиционировании воздуха, тщательно спроектировав его.«Вы уравновешиваете размеры проема, площадь стены, тепловые свойства и затенение, ориентацию», — говорит он. Но он утверждает, что в целом разработчикам это неинтересно. «Даже такие мелочи, как достаточное затенение и изоляция на крыше, вызывают сопротивление. Строители не видят в этом никакой ценности. Они хотят 10-20-этажные блоки близко друг к другу. Именно так сейчас работает бизнес, так нас заставляют делать города. Все это основано на спекуляциях и стоимости земли.”

Эта зависимость от кондиционирования воздуха является симптомом того, что китайский искусствовед Хоу Ханру назвал эпохой постпланирования. Сегодня планирование, как мы его традиционно понимаем — централизованное, методичное, предшествующее разработке — исчезающе редко. Рынки диктуют и распределяют развитие с невероятной скоростью, а для реальных жителей условия, необходимые для жизни, создаются позже, по частям. «Вы видите, как возводятся эти огромные башни, и они уже фиксируют потребность в кондиционировании воздуха в здании», — говорит Марлин Саакян, социолог, изучающая использование кондиционеров на Филиппинах.

Недавно в Лондоне за чашечкой кофе влиятельный малазийский архитектор Кен Йеанг посетовал на то, что, по его мнению, целое поколение архитекторов и строителей потеряло зависимость от ископаемого топлива для контроля над окружающей средой. «Эти здания причинили столько вреда, — говорит он, — что я совершенно потерял надежду в моем поколении; возможно, следующий сможет разработать спасательную операцию.

Для его сторонников кондиционирование воздуха часто представляется как простой выбор, который потребители делают, чтобы улучшить свою жизнь, поднимаясь по экономической лестнице.«Это уже не предмет роскоши, а необходимость», — заявил в прошлом году Ассошиэйтед Пресс руководитель индийского отделения японского гиганта по производству кондиционеров Daikin. «Каждый заслуживает переменного тока».

Этот рефрен так же известен в Раджастане, как и в США 70 лет назад. Как только кондиционер входит в жизнь людей, они, как правило, хотят его сохранить. Но этот факт скрывает то, как выбор потребителей формируется силами, неподвластными им. В своей книге «Вьетнам» 1967 года Мэри Маккарти размышляла об этом тонком ограничении выбора в американской жизни.«В американских гостиничных номерах, — писала она, — вы можете решить, включать кондиционер или нет (это ваше дело), ​​но вы не можете открыть окно».


Одним из шагов к решению проблемы, связанной с кондиционированием воздуха, который не требует капитального ремонта современного города, было бы создание более качественного кондиционера. Есть много возможностей для улучшения. Изобретение кондиционера предшествовало как первому самолету, так и первой общественной радиопередаче, и основная технология не сильно изменилась с 1902 года.«Все по-прежнему основано на цикле сжатия пара; то же, что холодильник. По сути, это тот же процесс, что и столетие назад», — говорит Колин Гудвин, технический директор Исследовательской и информационной ассоциации строительных служб. «Что произошло, так это то, что мы расширили доступность кондиционера, но что касается эффективности, они улучшились, но не подскочили».

Одна из программ поощрения инженеров к созданию более эффективных кондиционеров была запущена в прошлом году Институтом Роки-Маунтин (RMI), американским аналитическим центром по энергетической политике, и одобрена программой ООН по окружающей среде и правительством Индии.Они предлагают 3 миллиона долларов победителю первой премии Global Cooling. Цель состоит в том, чтобы разработать кондиционер, который будет в пять раз эффективнее текущей стандартной модели, но при этом будет стоить не более чем в два раза дороже. Они получили более сотни заявок от изобретателей-одиночек до известных университетов и даже от исследовательских групп гигантов бытовой техники с многомиллиардным оборотом.

Но, как и в случае с другими технологическими ответами на изменение климата, далеко не факт, что появление более эффективного кондиционера значительно сократит глобальные выбросы.По данным RMI, для того, чтобы не допустить роста общих глобальных выбросов от новых кондиционеров, их высокоэффективный кондиционер должен поступить в продажу не позднее 2022 года и занять 80% рынка к 2030 году. Другими словами , новый продукт должен был бы почти полностью заменить своих конкурентов менее чем за десятилетие. Бенджамин Совакул, профессор энергетической политики Университета Сассекса и ведущий автор следующего доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), описывает эту амбицию как не невозможную, но довольно маловероятную.

«Идея о том, что технологии спасают нас, — это история, в которую мы хотим верить. Его простота успокаивает», — говорит он. На самом деле это оказалось настолько утешительным, что его часто обсуждают так, как будто это наш первый и лучший ответ на изменение климата, даже несмотря на то, что сроки для изобретения и внедрения таких технологий становятся настолько узкими, что вызывают недоверие.

Новая технология кондиционирования воздуха приветствуется, но, возможно, это «четвертая или, может быть, пятая вещь в списке, которую мы должны сделать» для сокращения выбросов от кондиционирования воздуха, говорит Диана Юрге-Форзац, профессор климатических изменений и энергетической политики в Центральноевропейском университете, а также ведущий автор предстоящего доклада МГЭИК.Среди более важных приоритетов, которые она упоминает, — посадка деревьев, модернизация старых зданий с надлежащей вентиляцией и отказ от строительства «бетонных и стеклянных клеток, которые не могут выдержать жару». Она добавляет: «В долгосрочной перспективе все эти вещи также будут дешевле».

Но хотя эти вещи технически дешевле, они требуют изменений в поведении и серьезных политических сдвигов, а общеизвестный секрет климатического кризиса заключается в том, что никто на самом деле не знает, как осуществить такие изменения в систематическом, глобальном масштабе, который серьезность требует кризис.


Если нас не спасут технологии, а глобальные изменения политики кажутся далекой надеждой, остается очень простой способ уменьшить ущерб окружающей среде, наносимый кондиционированием воздуха: использовать его меньше. Но, как написала экономист-эколог и автор МГЭИК Джулия Стейнбергер, любые серьезные предложения изменить наш образ жизни — отказаться от вождения, полетов или импорта авокадо — считаются «запредельными, еретическими, почти безумными». Это особенно верно в отношении кондиционирования воздуха, где призывы использовать его меньше часто воспринимаются как предложение о том, что люди должны умирать в жару, или как свидетельство злонамеренного желания лишить других людей тех же удобств, которыми уже пользуются граждане богатых стран.

Этим летом публикация в New York Times статьи с вопросом «Нужен ли американцам кондиционер?» вызвало тысячи гневных постов в социальных сетях, объединив фигуры от писательницы-феминистки и критика Роксаны Гей («Вы не протянете и недели во Флориде без этого. Возьмите себя в руки») до консервативного профессора и эксперта Тома Николса («Воздушный кондиционирование — вот почему мы покинули пещеры… Ты получишь от меня мой кондиционер, когда вырвешь его из моих замерзших, замерзших рук»).

Несмотря на негативную реакцию, есть основания полагать, что мы слишком зависим от кондиционеров и могли бы их сократить.Предполагаемая идеальная температура в помещении уже давно определяется инженерами по кондиционированию воздуха с использованием критериев, которые предполагают, что почти все люди всегда хотят одного и того же температурного диапазона. Основная идея заключается в том, что комфорт объективен и что в здании в Джакарте должна быть такая же температура, как и в Бостоне. На практике, говорит Лина Томас, это означает, что температура в большинстве кондиционируемых зданий обычно составляет «низкие 20 градусов плюс/минус один».

Но не все приняли идею, что существует такая вещь, как объективно «правильная» температура.Исследования показали, что идеальная температура у мужчин отличается от идеальной температуры у женщин. В офисах по всему миру «мужчины трудятся при температуре своей мечты, в то время как женщины вынуждены дрожать», — утверждалось в статье 2015 года в Telegraph, одной из многих предположений о том, что научное исследование просто подтвердило то, что уже знали миллионы женщин.

Настенные кондиционеры в Гонконге. Фотография: Эндрю Эйтчисон / In Pictures через Getty Images

Исследователи также показали, что люди, которые живут в более жарких районах, даже в течение очень короткого времени, чувствуют себя комфортно при более высоких температурах в помещении.Они утверждают, что, будь то состояние ума или биологическая приспособленность, человеческий комфорт адаптивен, а не объективен. Это то, что кажется очевидным для многих людей, живущих с этими температурами. На недавней конференции по кондиционированию воздуха, которую я посетил в Лондоне, делегат из Индии упрекнул толпу: «Если я могу работать и функционировать при 30°С, то и вы сможете — поверьте мне».

В дополнение к весу доказательств против идеи «идеальной» температуры, Фредерик Роулс, психолог и член Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, провел исследования, показывающие, что испытуемые, которым показывали ложное термометр, показывающий высокую температуру, чувствовал тепло, даже если в комнате было прохладно.«Это вещи, которые сводят с ума моих коллег-инженеров, — писал он в 2007 году. — Комфорт — это состояние души!»

Ашок Лалл отмечает, что как только люди осознают, что температура в здании может меняться, вы можете строить дома, в которых кондиционер используется в крайнем случае, а не в качестве первого шага. «Но в основе этого нет широкой культуры или регулирования», — говорит он. На данный момент именно детерминистский лагерь контролирует рычаги власти — и их точка зрения продолжает отражаться в строительных нормах и стандартах по всему миру.


Как же нам выбраться из ловушки кондиционера? В континууме привычек и технологий, от которых нам необходимо отказаться или отказаться, если мы хотим избежать наихудших последствий климатического кризиса, кондиционер, вероятно, находится где-то посередине: его труднее уменьшить, чем нашу привычку есть мясо пять раз в неделю. ; проще, чем ликвидировать автомобиль, работающий на ископаемом топливе.

По словам Ника Мэйби, бывшего высокопоставленного государственного служащего, возглавляющего британскую консалтинговую компанию E3G по климатической политике, кондиционирование воздуха, как и многие потребительские товары, которые глубоко укоренились в обществе и в совокупности способствуют глобальному потеплению, ускользнуло от внимания общественности. большинство правительств.Существует мало прецедентов для регулирования сверху вниз. «Нет отдела, который занимается этим, нет парня, с которым можно просто поговорить и который управляет кондиционированием воздуха», — говорит он.

Ключ, по словам Мэйби, заключается в том, чтобы найти места, которыми можно управлять, и начать наступление там. Он поддерживает программу ООН, направленную на повышение эффективности и, таким образом, сокращение выбросов всех кондиционеров, продаваемых по всему миру. Это подпадает под негламурный ярлык потребительских стандартов. В настоящее время средний кондиционер на рынке примерно вдвое менее эффективен, чем лучший доступный блок.Сокращение этого разрыва даже немного уменьшит большую часть будущих выбросов.

На местном уровне наблюдается некоторый прогресс. Городской совет Нью-Йорка недавно принял далеко идущий закон, требующий, чтобы все крупные здания в городе сократили свои общие выбросы на 40% к 2030 году с целью на 80% к 2050 году, подкрепленные высокими штрафами для нарушителей. Коста Константинидес, член городского совета, возглавляющий законопроект, говорит, что это «самое большое сокращение выбросов углерода, когда-либо предписываемое любым городом и в любом месте».Мэрия Лос-Анджелеса работает над аналогичными планами, чтобы к 2050 году все здания стали нулевыми выбросами углерода.

Другие города принимают еще более прямые меры. В середине 1980-х годов в Женеве, климат которой теплее, чем в большей части США, местные власти запретили установку кондиционеров без специального разрешения. Такой подход относительно распространен в Швейцарии, и в результате на кондиционирование воздуха приходится менее 2% всей потребляемой электроэнергии. Швейцарцы, кажется, не слишком скучают по кондиционеру — его отсутствие редко обсуждается, и они в значительной степени научились обходиться без него.

В странах, где кондиционирование воздуха является относительно новым явлением, существуют огромные возможности для поиска альтернатив, прежде чем оно станет образом жизни. Цель, по словам Томаса, должна состоять в том, чтобы избежать «худшего запада». Недавно правительство Индии включило рекомендации Томаса, Равала и других в свой общенациональный национальный кодекс жилищного строительства («чрезвычайно мощный документ», — говорит Равал). Он допускает более высокие температуры в помещении на основе полевых исследований в Индии — уровень комфорта в Индии — и отмечает «растущую распространенность» зданий, в которых кондиционирование воздуха используется в качестве крайней меры.

Сокращение использования кондиционеров не означает отказ от современности, но требует преодоления некоторых ее последствий. «Дело не в том, чтобы вернуться в прошлое. Но раньше люди знали, как работать с климатом», — говорит Кен Йенг. «Кондиционер стал способом контролировать его, и это больше не было проблемой. Последствий никто не видел. Люди видят их сейчас».

Эта статья была изменена 29 августа 2019 года. Фотография Уиллиса Кэрриера сделана на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году, а не на Всемирной выставке в Сент-Луисе в 1904 году, как указано в предоставленной агентством подписи к более ранней версии.

Следите за длинным чтением в Твиттере на @gdnlongread или подпишитесь на еженедельную рассылку длинного чтения здесь.

Сколько тепла вам нужно

Большинство проблем с электрическим обогревом можно легко решить, определив количество тепла, необходимое для выполнения работы. Потребность в тепле должна быть преобразована в электроэнергию, после чего для работы можно выбрать наиболее практичный нагреватель. Независимо от того, идет ли речь о нагреве твердых тел, жидкостей или газов, метод или подход к определению требуемой мощности одинаков.

Ваша проблема с отоплением должна быть четко сформулирована, уделяя особое внимание определению рабочих параметров. Прежде чем двигаться дальше, убедитесь, что у вас есть следующая информация:

Разрабатываемая вами тепловая система может не учитывать все возможные или непредвиденные потребности в отоплении, поэтому помните о коэффициенте безопасности. Коэффициент безопасности увеличивает мощность нагревателя сверх расчетных требований.

Общая необходимая тепловая энергия (кВтч или БТЕ) представляет собой либо тепло, необходимое для запуска, либо тепло, необходимое для поддержания заданной температуры.Это зависит от того, какой расчетный результат больше.

Требуемая мощность (кВт) – это значение тепловой энергии (кВтч), деленное на необходимое время запуска или рабочего цикла. Номинальная мощность нагревателя в кВт будет равна большему из этих значений плюс коэффициент безопасности.

Расчет пусковых и эксплуатационных требований состоит из нескольких отдельных частей, которые лучше выполнять отдельно. Однако для быстрой оценки требуемой тепловой энергии можно использовать краткий метод.

Коэффициент безопасности обычно составляет от 10 до 35 процентов в зависимости от применения.

A = Мощность, необходимая для повышения температуры материала и оборудования до рабочей точки в течение заданного времени

B = Мощность, необходимая для повышения температуры материала во время рабочего цикла

             Вес материала (фунты ) x удельная теплоемкость материала (°F) x превышение температуры (°F)

                      ––––––––––––––––

                                                    Время запуска или цикла (часы) x 3.412

D = WTTS, необходимые для расплава или испарения материала во время рабочего цикла

Уравнение для C и D (поглощенные ватты для плавления или испарения)

Вес материала (LBS) x Тепло или испарение (БТЕ/фунт)

                      ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––

                                    Время запуска или цикла (часы) x 3.412

L = WATTS, потерянные от поверхностей при использовании проводимости, излучение используют кривые потери тепла или конвекционные кривые потери тепла

4

Теплопроводность материала или изоляции (BTU X In./ft 2 x ° F x ч) x Площадь поверхности (футы 2 ) x Темп. перепад температуры окружающей среды (°F)

––––––

                                                                      Толщина материала или изоляции (дюймы.) х 3,412

Расчет мощности

Поглощенная энергия, тепло, необходимое для повышения температуры материала

Поскольку все вещества нагреваются по-разному, для изменения температуры требуется разное количество тепла. Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы количества вещества на один градус. Называя количество подведенного тепла Q, которое вызовет изменение температуры ∆T на вес вещества W, при удельной теплоемкости материала Cp, тогда Q = w x Cp x ∆T.

Поскольку все расчеты производятся в ваттах, вводится дополнительное преобразование 3,412 БТЕ = 1 Вт-ч.

Q A или Q B =       w x Cp x ∆T

                      –––––––––

    3.412                                                                                   

QA = теплота, необходимая для повышения температуры материалов во время нагрева (Втч)

QB = теплота, необходимая для повышения температуры материалов, обрабатываемых в рабочем цикле (Втч)

w = Вес материала (фунты)

Cp = Удельная теплоемкость материала (БТЕ/фунт x °F)

∆T = Повышение температуры материала (T Final — T Initial )(°F)

 

Теплота, необходимая для плавления или испарения материала

Теплота, необходимая для плавления материала, известна как скрытая теплота плавления и обозначается как H f .Другое изменение состояния связано с испарением и конденсацией. Скрытая теплота парообразования H v вещества представляет собой энергию, необходимую для превращения вещества из жидкости в пар. Такое же количество энергии высвобождается, когда пар снова конденсируется в жидкость.

Q C или   Q D =   Ш x В f или v

            –––––

3.412                                                         

Q C = Теплота, необходимая для плавления/испарения материалов во время нагрева (Втч)

Q D = Теплота, необходимая для плавления/испарения материалов, обрабатываемых в рабочем цикле (Втч)            

w = Вес материала (фунты)

H f = Скрытая теплота плавления (БТЕ/фунт)

H v = Скрытая теплота парообразования (БТЕ/фунт)

 

Тепловые потери на проводимость                                                 

Теплопередача путем теплопроводности представляет собой контактный обмен теплом от одного тела с более высокой температурой к другому телу с более низкой температурой или между частями одного и того же тела с разными температурами.

Q L1 =   k x A x ∆T x te[1]

            ––––––––––

              3,412 x L                                                                             

Q L1 = Тепловые потери на проводимость (Втч)                                    

k = теплопроводность (Btu x дюйм/фут 2 x °F x час)                                                

A = Площадь поверхности теплопередачи (футы 2 )

L = Толщина материала (дюйм.)

∆T = разница температур между материалами (T 2 -T 1 )°F                                       

te = время воздействия (ч)

 

Тепловые потери при конвекции                                                   

Конвекция является частным случаем теплопроводности. Конвекция определяется как перенос тепла из высокотемпературной области в газ или жидкость в результате движения масс жидкости.

Q L2 = A • F SL • C F

Q L2 = Тепловые потери при конвекции (Втч)

A= Площадь поверхности (дюйм2)                                   

F SL =    Коэффициент потерь от вертикальной поверхностной конвекции (Вт/дюйм2), рассчитанный при температуре поверхности        

C F = Фактор ориентации поверхности: нагреваемая поверхность направлена ​​вверх горизонтально (1.29), вертикально (1,00), нагреваемая поверхность направлена ​​вниз горизонтально (0,63)

 

Радиационные тепловые потери                    

Потери излучения не зависят от ориентации поверхности. Коэффициент излучения используется для корректировки способности материала излучать тепловую энергию.

Q L3 = A x F SL x e                                     

Q L3 = Радиационные тепловые потери (Втч)

A = площадь поверхности (дюйм2)

F SL = Коэффициент радиационных потерь черного тела при температуре поверхности (Вт/дюйм2)

e = Поправочный коэффициент коэффициента излучения поверхности материала      

 

Комбинированные потери тепла конвекцией и излучением

Если требуется только составляющая конвекции, то составляющая излучения должна определяться отдельно и вычитаться из объединенной кривой.

Q L4 = A x F SL                                                                      

Q L4 = Поверхностные тепловые потери при комбинированной конвекции и излучении (Втч)

A = Площадь поверхности (в 2 )

F SL = Суммарный коэффициент поверхностных потерь при температуре поверхности (Вт/дюйм 2

 

Общие потери тепла                                                

Суммарные тепловые потери на проводимость, конвекцию и излучение суммируются, чтобы учесть все потери в уравнениях мощности.

Q L = Q L1 + Q L2 + Q L3  Если потери на конвекцию и излучение рассчитываются отдельно. (Поверхности изолированы неравномерно, и потери должны рассчитываться отдельно.)                                             

ИЛИ

Q L = Q L1 + Q L4   Если используются комбинированные кривые излучения и конвекции. (Трубы, воздуховоды, тела с одинаковой изоляцией.)   

 

Оценка мощности

После расчета требований к пусковой и рабочей мощности необходимо провести сравнение и оценить различные варианты.

В Ссылке 1 показаны пусковые и рабочие ватты в графическом формате, чтобы помочь вам увидеть, как складываются требования к мощности. С учетом этого графического пособия возможны следующие оценки: 

Сравните пусковые ватты с рабочими ваттами.

Оцените влияние увеличения времени запуска таким образом, чтобы пусковые мощности были равны рабочим ваттам (используйте таймер для запуска системы перед сменой).

Признать, что существует больше тепловой мощности, чем используется. (Для короткого времени запуска требуется больше мощности, чем мощность процесса.)

Определите, куда уходит больше всего энергии, и измените конструкцию или добавьте изоляцию, чтобы снизить требования к потребляемой мощности.

Рассмотрев всю систему, следует провести анализ времени запуска, производственных мощностей и методов изоляции. Когда у вас есть необходимое количество тепла, вы должны рассмотреть факторы применения вашего обогревателя.

Что такое многоступенчатый нагрев и охлаждение и как узнать, есть ли они у меня? – Руководство по интеллектуальному термостату

Чтобы выяснить, совместима ли ваша система с интеллектуальным термостатом, необходимо определить, является ли ваша система HVAC 24 В одноступенчатой ​​или многоступенчатой. (Подождите, как мне узнать, есть ли у меня система HVAC на 24 В?)

Одноступенчатые системы лучше всего описывать как « двухпозиционный ».

Они либо дуют горячим (или холодным) воздухом на полную мощность, либо полностью выключены.Одноступенчатые системы, как правило, представляют собой более старые модели HVAC или более новые модели, используемые в небольших домах и / или в более мягком климате.

Многоступенчатые системы имеют ступени, обычно две, например « младшая » и « высшая ».

3-ступенчатая система может иметь «низкий», «средний» и «высокий».) Как фен или потолочный вентилятор, они имеют некоторую степень детализации на выходе. Многоступенчатые системы чаще встречаются в больших и новых домах и часто встречаются в регионах с очень холодной или очень жаркой погодой.

Многоступенчатые системы, как правило, также более энергоэффективны. Работа на полную мощность может ускорить прогрев дома, но обычно вы можете добиться большей экономии энергии, постепенно достигая желаемой температуры. Интеллектуальные термостаты достаточно сложны, чтобы сделать это определение за вас — нет необходимости микроконтролировать, какая ступень используется в данный момент.

При поиске интеллектуальных термостатов вы можете увидеть такие обозначения, как « 2H/2C ». Это сокращение означает, что термостат поддерживает от до 2 ступени нагрева и 2 ступени охлаждения.Ничего страшного, если у вас есть только 1 ступень нагрева или охлаждения.

Как определить, является ли ваша система HVAC многоступенчатой ​​системой обогрева или охлаждения

Мы думаем, что лучший способ определить, имеете ли вы многоступенчатую систему обогрева или охлаждения, снять текущий термостат с основания и посмотреть на его провода . В любом случае вам нужно будет посмотреть на свои провода, чтобы определить, совместим ли интеллектуальный термостат, который вы хотите получить, с вашим оборудованием HVAC, так что вы также можете ознакомиться с тем, что здесь.

(Обратите внимание, что это относится только к системам на 24 В. Если вы не знаете, какая у вас система отопления, вентиляции и кондиционирования, ознакомьтесь с нашей статьей «Как узнать, какая система отопления/охлаждения установлена ​​в моем доме?»)

После того, как вы сняли свой текущий термостат с основания, посмотрите на провода, ведущие к клеммам, особенно к клеммам W, W1, Y и Y1.

Обозначение одноступенчатой ​​системы

  • Одноступенчатые традиционные системы Системы будут иметь только один провод для нагрева (в разъеме W или W1) и один провод для охлаждения (в разъеме Y или Y1)
  • Одноступенчатые тепловые насосы  будут иметь один провод, ведущий к клемме Y1 как для нагрева, так и для охлаждения

Идентификация многоступенчатой ​​системы

Многоступенчатые системы имеют несколько нагревательных проводов и/или охлаждающих проводов.Нагревательные провода обычно вставляются в клеммы, помеченные буквой «W», а охлаждающие провода обычно вставляются в клеммы, помеченные «Y».

  • 2-ступенчатый обычный нагрев  провода подключаются к клеммам W1 и W2
  • 3-ступенчатый обычный нагрев будет иметь провода, ведущие к клеммам W1, W2 и W3
  • 2-ступенчатое обычное охлаждение будет иметь провода, ведущие к клеммам Y1 и Y2

Некоторые системы HVAC в основном полагаются на тепловой насос до тех пор, пока температура наружного воздуха не станет слишком низкой, чтобы тепловой насос мог справиться самостоятельно.Эти системы имеют дополнительный обогрев и провод, ведущий к клемме W2 или AUX.

Что делать, если есть два набора этикеток?

Иногда термостат имеет два набора наклеек для своих клемм – один набор предназначен для так называемой «традиционной» системы, а другой набор используется, если у вас есть тепловой насос.

Вверху: термостат с двумя наборами клеммных этикеток. Верхний набор этикеток относится к обычной системе, нижний набор — к системе с тепловым насосом. Прочтите этикетки, соответствующие *вашей* системе.

Что делать, если есть перемычка, соединяющая W2 и E?

В этом примере есть тепловой насос, работающий от «аварийного» тепла. (Это на случай, если тепловой насос по какой-то причине выйдет из строя.) Если у вас есть тепловой насос, у вас может быть такая установка.

В этом случае W2 подключается к E с помощью перемычки.

Поскольку это двухступенчатый нагрев, провод, подведенный к клемме «E», может быть подключен к клемме W2 или клемме «*» (звезда) на термостате Nest, и термостат, вероятно, спросит, является ли это аварийным нагревом во время настройки.

Какие интеллектуальные термостаты работают с многоступенчатыми системами отопления и охлаждения?

Короткий ответ: они все делают . Почти все самые популярные интеллектуальные термостаты на рынке сегодня поддерживают до 2 ступеней нагрева и 2 ступени охлаждения.

Однако есть некоторые нюансы, о которых следует знать. Обучаемый термостат Nest 3-го поколения. На данный момент это единственный интеллектуальный термостат на рынке, который поддерживает до 3 ступеней нагрева (остальные останавливаются на 2).Термостат Nest E (бюджетная модель Nest) поддерживает 1 ступень нагрева и 1 ступень охлаждения, а также еще одну ступень нагрева или охлаждения (так что вы можете иметь 2H/1C или 1H/2C, но не 2H/2C). с гнездом Е).

Также обратите внимание, что количество поддерживаемых ступеней зависит от типа системы HVAC. Например, некоторые интеллектуальные термостаты поддерживают большее количество ступеней, если в вашей системе есть тепловой насос.

Обычные системы с принудительной подачей воздуха

Системы с тепловым насосом

*Термостат Nest E поддерживает одноступенчатый тепловой насос с дополнительным нагревом или без него и одноступенчатый тепловой насос с отдельным одноступенчатым печным нагревом (двойное топливо).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.