niedawno przeszedłem na emeryturę po 30 latach jako wykonawca mieszkalny. Moja żona i ja teraz mieszkamy w nowym domu, który zbudowałem w Kolorado. Jest wysoko w górach (wysokość: 10,000 stóp; stopień grzewczy dni: 8,500) i ma 2,000 stóp kwadratowych klimatyzowanej przestrzeni ogrzewanej przez system ogrzewania podłogowego.
Dom w Kolorado autora ma 2000 metrów kwadratowych klimatyzowanej przestrzeni., Jego łączne średnie koszty ciepła i Ciepłej Wody wynoszą tylko 20 dolarów miesięcznie, co przypisuje ciasnej konstrukcji, zaprogramowanym termostatom i wydajności jego bez tankowanego podgrzewacza wody.
podczas gdy większość systemów promiennikowych pobiera ciepłą wodę z podgrzewacza wody typu zbiornika lub żeliwnego kotła, ciepło w moim domu i gorąca woda (CW) są dostarczane przez pojedynczy Podgrzewacz wody Rinnai bez zbiornika-lub „na żądanie”. Rinnai zużywa znacznie mniej energii niż nagrzewnica ZBIORNIKOWA i kosztuje mniej niż kocioł z wymiennikiem ciepła.,
podgrzewacze wody bez tankowania to sprawdzona technologia z wieloletnim doświadczeniem w ogrzewaniu CWU (patrz „instalowanie podgrzewaczy wody na żądanie”, 2/06). Ponieważ jednak niewielu wykonawców ma doświadczenie w wykorzystywaniu ich do ogrzewania promieniowego, trudno jest znaleźć informacje na temat niezawodnego projektu systemu. W moim przypadku Udoskonalenie systemu wymagało prób i błędów.
uważam, że wysiłek jest wart zachodu: w ciągu dwóch lat miałem system, koszty ogrzewania i Ciepłej Wody dla dwóch osób wynosiły średnio mniej niż 20 dolarów miesięcznie.,
należy jednak pamiętać, że mój dom jest super izolowany (ściany R-35, R-50 do R-60 W dachu) i korzysta z doskonałej ekspozycji słonecznej. Jeśli słońce jest na zewnątrz, co często jest w tym obszarze, nie potrzebujemy ciepła w ogóle w ciągu dnia. Nasze potrzeby grzewcze uzupełniamy również wieczorem o piec na drewno, który cieszymy się zarówno komfortem, jak i atmosferą.
wreszcie używamy zaprogramowanego termostatu, który ogranicza temperaturę do 62°F w środku dnia i w nocy, a 70°F od 6 do 8 rano i 6 do 22 po południu
dlaczego bez Tankless?,
bez tankowania podgrzewacze wody zajmują bardzo mało miejsca (moje mierzy 13 1/2 cala szerokości przez 23 cale wysokości przez 9 cali głębokości), mogą być montowane na dowolnej ścianie zewnętrznej i oferują prawie nieskończoną ciepłą wodę.
pomimo faktu, że urządzenia nie są powszechnie stosowane do promieniowania cieplnego, są idealnym źródłem ciepła dla tego zastosowania, ponieważ ich temperatury wyjściowe można łatwo dopasować do potrzeb systemu promiennikowego. Mój Rinnai dostarcza wodę do 180°F, co jest więcej niż wystarczające dla 110 ° F do 120°F potrzebne do uruchomienia mojego systemu promiennika., (Wiele jednostek bez zbiornika dla CWU ma maksymalną temperaturę wyjściową 140°F, ale te używane do ogrzewania powinny mieć wyższe limity.)
Ekonomika korzystania z bez tankowania podgrzewacza wody do zasilania zarówno CWU, jak i ogrzewania jest również dość atrakcyjna. Całkowity koszt mojego systemu wyniósł około 5000 USD, nie wliczając robocizny: 1100 USD za nagrzewnicę bez zbiornika, 1400 USD za przewody PEX i 2400 USD za różne komponenty, elementy sterujące i kształtki.
chociaż mogłem kupić jednostkę Typu tank za zaledwie 200 USD, dodatkowy koszt modelu bez tankowania jest bardziej niż równoważony jego oszczędnościami energetycznymi., Efektywność energetyczna urządzenia grzewczego wyrażana jest w postaci dziesiętnej, zwanej jego współczynnikiem energii, czyli EF. Bez zbiornika Podgrzewacz wody ma EF pomiędzy .82 i .87, co oznacza, że zamienia 82 procent na 87 procent energii dostarczanej do ciepła. Jednostki typu Czołgowego mają EF wokół .59, zużywają więc znacznie więcej energii niż ich bez tankowania odpowiedniki.
jednym z wyjątków jest Polaris firmy American Water Heater Co., którego EF wynosi ok .95. Jednak jego koszt $3,000 – prawie trzy razy więcej niż mój Rinnai-był zbyt wysoki, aby uzasadnić., Mogłem też użyć żeliwnego kotła; jego EF .80 jest zbliżony do tankless, ale koszt wyniósł ponad 3000 dolarów.
wybór nagrzewnicy bez tankowania
Nagrzewnica wodna bez tankowania może być zasilana elektrycznością, gazem ziemnym lub propanem. Rozważałem tylko modele zasilane propanem, ponieważ nie mam gazu ziemnego, gdzie mieszkam, i ponieważ cena, którą płacę za prąd, nie sprawiła, że jednostka elektryczna jest ekonomicznie wykonalna.
moja jednostka to model z bezpośrednim odpowietrzeniem, który wykorzystuje powietrze z zewnątrz do spalania, co jest ważną cechą w ciasnym, dobrze izolowanym domu., Teoretycznie można go zainstalować na dowolnej ścianie zewnętrznej, a nawet na zewnątrz w niektórych ciepłych klimatach. Zainstalowałem mój w błotnisku w pobliżu panelu obwodu elektrycznego.
moją jedyną skargą jest to, że poziom hałasu mojego grzejnika może być czasami nie do przyjęcia. Pokój błotny w moim domu znajduje się obok sypialni na pierwszym piętrze, a w czasach dużego popytu jednostka bez tanków „wybucha”, tworząc dość głośny hałas. Gdybym miał to zrobić jeszcze raz, nie umieszczałbym urządzenia obok sypialni.
w zestawie znajduje się Pilot Zdalnego Sterowania Z Cyfrowym monitorem, który pozwala podnieść lub obniżyć temperaturę wody wypływającej z urządzenia. Ustawiłem go na 140°F, który jest wystarczająco gorący, aby zaspokoić wszystkie moje potrzeby z podłogami drewnianymi i kaflowymi., Ale przyjaciel hydraulik, który zainstalował jeden w domu z wykładziną podłogową, musiał podnieść temperaturę wyjściową do 170°F, ponieważ podłogi dywanowe są o najtrudniejsze do ogrzania dzięki systemowi promienników podłogowych.
Pilot spełnia również inne funkcje. Może wyświetlać 12 lub więcej komunikatów o błędach, które ostrzegają o problemach operacyjnych. Może również wyświetlać szybkość przepływu wody przez grzejnik i rzeczywistą temperaturę wyjściową.
najważniejszą częścią wyboru nagrzewnicy bez zbiornika jest upewnienie się, że jest ona odpowiednio dobrana., Prawidłowy rozmiar wymaga uzyskania dokładnego obrazu wymagań dotyczących ogrzewania danego domu. Aby to zrobić, musisz przeprowadzić obliczenia strat ciepła.
wiele źródeł w Internecie oferuje metody obliczania strat ciepła — lub oprogramowanie, które może to zrobić — albo za nominalną opłatą, albo za darmo.
Uponor (dawniej Wirsbo), dostawca rur polietylenowych PEX, oferuje oprogramowanie na www.uponor.com to nie tylko obliczy straty ciepła, ale także pomoże zaprojektować system dystrybucji., Oprogramowanie nie określa źródła ciepła, ale będzie działać równie dobrze dla bez zbiornika, jak dla grzałki zbiornika lub kotła. Jest on dostępny bezpłatnie na zasadzie próbnej, przez co firma oznacza 15 zastosowań lub sesji projektowych. Jeśli oprogramowanie okaże się przydatne, możesz kupić stałą kopię.
ogólnie rzecz biorąc, dobrze izolowany nowy dom nie powinien wymagać znacznie więcej niż 15 Btu na stopę kwadratową na godzinę. Na 2,000 stóp kwadratowych, to 30,000 Btu na godzinę.
nawet źle zaizolowany dom o takiej wielkości nie powinien potrzebować więcej niż 60 000 Btu na godzinę., Większość urządzeń, które należy wziąć pod uwagę, będzie miała wydajność co najmniej 150 000 Btu na godzinę; w większości przypadków rozmiar będzie zależny od wymagań CWU w domu(patrz „jak dobrać nagrzewnicę bez zbiornika”).
Jak dobrać nagrzewnicę bez zbiornika
prawidłowy rozmiar wymaga, aby wiedzieć, ile wody Dom zużyje w okresach szczytu, przybliżoną temperaturę wodociągu miejskiego lub wody ze studni oraz ile grzejnik musi podgrzać tę wodę, aby osiągnąć wymaganą temperaturę.
poniższa tabela pokazuje natężenia przepływu próbek dla różnych urządzeń i urządzeń., Poniższy wykres pokazuje krzywą przepływu temperatury dla nagrzewnicy próbki, w tym przypadku o mocy wyjściowej 180 000 Btu. Określ, ile urządzeń lub urządzeń będzie obsługiwanych w tym samym czasie, dodaj ich natężenie przepływu, a następnie spójrz na krzywą, aby określić, czy urządzenie spełni potrzeby domu.
Załóżmy, że dom będzie wymagał temperatury wzrost 75°F., (To różnica w temperaturze między wodą o temperaturze 40°F A wymaganą temperaturą wyjściową 115°F.) pionowa linia 75°F spełnia krzywą przy natężeniu przepływu około 4,5 galonów na minutę (gpm).
To urządzenie wystarczyłoby do uruchomienia prysznica (2,5 gpm) i kranu (1,5 gpm) w tym samym czasie. Jednak nie zapewniłby wystarczającej ilości ciepłej wody dla dwóch pryszniców o 5 gpm każdy. W takim przypadku rozwiązaniem byłoby zainstalowanie dwóch grzałek lub zainstalowanie jednej grzałki o większej pojemności.,
chociaż są one sprzedawane przede wszystkim do ciepłej wody użytkowej, nagrzewnice bez tanków są w rzeczywistości dobrze przystosowane do ogrzewania promiennikowego, które działa w niskich temperaturach w porównaniu np. z listwą przypodłogową ciepłej wody użytkowej. Tak więc korzystanie z urządzenia do ogrzewania promiennikowego na ogół ma niewielki lub żaden wpływ na obliczenie rozmiaru.,
przykładowa krzywa temperatury dla urządzenia na żądanie
wyjście w BTU nagrzewnicy wystarczająco dużej, aby zapewnić zasilanie domu zapotrzebowanie na ciepłą wodę domową jest zazwyczaj wystarczające, aby zaspokoić również potrzeby grzewcze. Jeśli cyrkulatory grzewcze działają jednocześnie z ciepłą wodą użytkową, temperatura w pętlach grzewczych może nieznacznie spaść. Ale ponieważ gorąca woda jest używana tylko sporadycznie, rzadko byłoby to problemem.,
na przykład w moim systemie podłogowym, woda powracająca do urządzenia grzewczego z pętli grzewczych jest tylko o 10°F do 20°F poniżej projektowej temperatury wyjściowej strefy od 110°F do 120°F-znacznie wyższa niż woda wejściowa 40°F. więc gdy woda w pętlach grzewczych zostanie wstępnie ogrzana, urządzenie grzewcze musi podnieść wodę powrotną tylko o 10°F do 20°F.
inne systemy mogą mieć wyższą temperaturę wody wejściowej, wyższą temperaturę projektową lub większe zapotrzebowanie na ogrzewanie., Ale w prawie wszystkich przypadkach promienna woda podłogowa w pętlach nigdy nie będzie niższa niż temperatura pokojowa. Przed podjęciem decyzji, którą grzałkę bez zbiornika kupić, należy skonsultować się z przedstawicielem producenta.
Projektowanie systemu dystrybucji
Kiedy po raz pierwszy zacząłem badania nad wykorzystaniem tankless dla promieniowania cieplnego, znalazłem kilka źródeł w Internecie, które zalecają korzystanie z otwartego systemu dystrybucji, w którym dostawa CWU przepływa przez pętle promieniowania., Nie lubię systemów otwartych (w rzeczywistości niektóre państwa ich zakazują); w pętlach grzewczych mogą się rozwijać obszary stagnacji, zwłaszcza latem, umożliwiając rozwój bakterii-w tym tych, które powodują chorobę legionistów.
wyeliminowałem problemy zdrowotne za pomocą systemu zamkniętego, w którym pętle CWU i grzewcze są całkowicie oddzielne. Woda podgrzewana przez nagrzewnicę bez zbiornika przepływa bezpośrednio przez rury podłogowe, podczas gdy wymiennik ciepła dostarcza ciepło do zasilania CWU.,
instalacja ciepłej wody użytkowej., W moim systemie CWU woda ze studni wchodzi do wymiennika ciepła, a następnie trafia do zlewów, pryszniców, zmywarki i tak dalej. Kupiłem swój płaski wymiennik ciepła z www.houseneeds.com za 250 dolarów (takie produkty są również dostępne w domach zaopatrzenia hydraulicznego). Moja jest oceniana na 240 000 Btu na godzinę — nieco niższa niż moje obliczenia wskazywały, że mogę potrzebować. Mimo to, mogę wziąć prysznic i uruchomić zmywarkę w tym samym czasie., Nie próbowałem uruchamiać dwóch pryszniców jednocześnie, ale główna wanna, z której często korzystamy, ma cztery dysze naścienne, z których każdy rozprasza prawie tyle wody, co Głowica Prysznicowa. Jesteśmy w stanie obsługiwać je bez problemu.
w dobrze zaprojektowanym układzie zamkniętym wymiennik ciepła będzie znajdował się w pętli pierwotnej, podczas gdy każda strefa grzewcza będzie zasilana własną pętlą wtórną, jak na rysunku 2.
nauczyłem się na własnej skórze, że wymiennik ciepła dla CW musi znajdować się w pętli pierwotnej., Początkowo zainstalowałem go we własnej pętli wtórnej, ale okazało się, że strefy grzewcze kradną wystarczającą ilość wody, aby wymiennik ciepła nie dostarczał wystarczającej ilości ciepłej wody do kranów, i że stało się to nawet wtedy, gdy pętle ciepła nie były aktywne. Więc zmieniłem konfigurację rurociągu i teraz cała woda w systemie przepływa przez wymiennik ciepła, zanim zostanie wysłana do drugorzędnych pętli.
pętla pierwotna potrzebuje pompy o wydajności co najmniej 6 galonów na minutę przy wysokości 30 stóp głowicy, która jest miarą ciśnienia wytwarzanego przez kolumnę wody o wysokości 30 stóp., Pompa o wartości znamionowej 30 stóp głowicy będzie działać, dopóki ciśnienie nie zostanie osiągnięte, w którym to momencie nie będzie już w stanie dostarczać wody.
zaniżenie pompy głównej spowoduje awarię. W rzeczywistości próbowałem zaoszczędzić pieniądze, używając pompy o niższej wydajności w pętli podstawowej, ale nie dostarczała ona wystarczającej ilości ciepłej wody do kranów; w końcu musiałem kupić pompę o większej wydajności.
przed wyborem wymiennika ciepła musisz również poznać swoje potrzeby związane z ciepłą wodą. Jak wspomniałem wcześniej, moc mojego podgrzewacza wody jest ustawiona na 140°F., Po dostarczeniu wody o temperaturze 140°F, mój wymiennik ciepła dostarcza wodę o temperaturze około 130°F, która jest wystarczająco wysoka dla pryszniców i zmywarki.
strefy grzewcze. Każda z moich dwóch stref grzewczych zawiera zawór mieszający, który obniża temperaturę do 120°F dla strefy Piwnicznej i 110°F dla strefy głównej. (Chciałem, aby temperatura podłogi głównej była niższa, aby chronić wstępnie wykończoną drewnianą podłogę, którą zainstalowałem w salonie.)
ponieważ wymiennik ciepła najpierw pobiera ciepłą wodę, prowadzenie stref promiennikowych w tym samym czasie nie wpływa na temperaturę CWU., Powoduje to nieznaczną zmianę temperatury wody w podłodze promiennej, ale nie ma to większego znaczenia, ponieważ DHW rzadko włącza się przez więcej niż kilka minut na raz.
czasami zarówno termostaty strefowe, jak i CW wymagają włączenia podgrzewacza wody, dlatego ważne jest, aby wszystkie połączenia elektryczne były w jednym obwodzie. Żaden z elementów elektrycznych nie wymaga dużej mocy.
wybór komponentów
Jeśli instalujesz system z kombinacją promieniowania cieplnego i bez tankowania podgrzewacza wody, będziesz potrzebować różnych pomp, przełączników i armatury.,
nagrzewnica powinna mieć ekran filtra wody wlotowej i niezbędna rura odpowietrzająca do powietrza spalinowego i wylotowego.
Rinnai sprzedaje opcjonalny zestaw hydrauliczny, który składa się z dwóch odpływów kotła, zaworu nadmiarowego i zaworów kulowych. Kupiłem go i zainstalowałem dodatkowe odpływy kotła, aby ułatwić oczyszczanie systemu powietrza., Jeśli używasz zaworów mieszających, potrzebujesz również miernika temperatury za każdym zaworem, aby można było monitorować temperaturę wody w systemie podłogowym.
ze względu na powolne czasy reakcji na ciepło promieniujące w podłodze, konieczne jest stosowanie programowalnych termostatów. Na przykład, lubię niższe temperatury w nocy. Po około dwóch godzinach od wyłączenia termostatu ciepło zaczyna się ochładzać. Rano grzejnik rozgrzewa podłogę przez około trzy godziny, zanim powietrze w pomieszczeniu osiągnie temperaturę projektową., Mój programowalny termostat uwzględnia te warunki.
aby mój system działał poprawnie, odkryłem, że termostaty aktywujące pompy strefowe również muszą włączyć pompę pętli pierwotnej. Na początku podłączyłem termostaty do pary przekaźników, które włączyły pompy strefowe, ale nie pompę pętli pierwotnej. Skończyło się na zastąpieniu ich pojedynczym przekaźnikiem taco SR503-EXP, który łączy się z aż trzema termostatami. Teraz, gdy termostat wymaga ogrzewania, termostat włącza pompę dla tej strefy, a także pompę pętli pierwotnej.,
widziałem kilka projektów systemów, które pozostawiają pompę główną ciągle włączoną, ale uważam to za stratę energii.
przełącznik przepływu ciepłej wody użytkowej. Należy pamiętać, że większość nagrzewnic bez zbiornika ma wewnętrzny przełącznik przepływu, który aktywuje palnik przy natężeniu przepływu 1/2 galona na minutę (gpm) lub wyższym. Jest to dobre do prysznica, ale ciągły niski przepływ gorącej wody — taki jak można użyć do płukania naczyń lub podczas golenia-nie spowoduje pożaru grzejnika, co oznacza, że woda będzie zimna po krótkim czasie.,
aby mieć pewność, że mogę uzyskać niski przepływ ciepłej wody, dodałem standardowy przełącznik przepływu 120cv (a McDonnell& Miller Series FS6, dostępny z kilku źródeł w Internecie, w tym State Supply Co., www.statesupply.com), który zamyka kontakty przy 0,12 gpm. Przełącznik przepływu aktywuje pompę pierwotną, która wytwarza wystarczający przepływ przez nagrzewnicę, aby spowodować jej pożar. Działa to dobrze, gwarantując, że woda pozostaje gorąca nawet przy niskim natężeniu przepływu.,
pomijając lokalizację grzejnika, w tym momencie nie zmieniłbym nic w moim systemie. Bardzo podoba mi się oszczędność miejsca i elastyczność, jaką daje mi dostosowanie temperatury projektowej., A ponieważ mam stosunkowo mały, dobrze izolowany Dom, grzejnik pracuje tylko sześć do siedmiu godzin dziennie-lub mniej – nawet w najzimniejsze dni w roku, co powinno zapewnić dość długą żywotność.
Bob Gleason był z wykształcenia inżynierem mechanikiem i przez 30 lat był właścicielem firmy generalnego wykonawstwa. Obecnie na emeryturze mieszka w Twin Lakes, Colo.