26 декабря 2012

Проблемы - они только с виду, а так может и польза есть?

Съездил в строящийся дом. Замерзла часть отопления. :). Смех.

На первый взгляд это проблема или даже возможный убыток. Но я уже "бывалый псих" - это дает пищу для размышлений.

Мне стало даже интересно, а сколько протянет отопление и какова его живучесть.

Из этой "проблемы" я извлек пользу в статье про ТН и отполение. Какой-то там мороз и заморозка труб не испортят моего настроения. По крайней мере сейчас.

Можно проектировать системы отопления для дач и загородных домов которые не боятся заморозки. То есть в принципе тепловой насос дает возможность смонтировать незамерзающую и безжидкостную систему отопления. Неприхотливой как кондиционер для обогрева.

ТН (тепловой насос) без теплообменников, безжидкостная система отопления

Часть первая. Система отопления с ТН без жидкости - непосредственный конденсатор

26.12.2012г. Замерз один из контуров в отоплении дома из-за низкой температуры воздуха в доме. Это натолкнуло на мысль непосредственного конденсатора.

При всей распространенности жидкостного (водяного) отопления оно имеет существенный недостаток - это "замерзаемость". Можно конечно в систему добавить "незамерзайку", но проблемы от этого не исчезнут. Во первых гликоль немного ядовит и при разгерметизации разливается лужей которая сохнет очень долго, и как говориться "воздух не озонирует". В третьих создать абсолютно герметичную систему отопления из-за большого количества соединений МП трудновато (хоть и возможно). В третьих если появилась убыль из системы отопления то как ее восполнить? Добавка воды из водопровода разбавит гликоль и спирт и через некоторое количество "разбавлений" система станет уже не такой "незамерзающей". Спирт не ядовит, но имеет склонность к разрушению цветных металлов из которых состоит запорная и переходная арматура.

В случае теплового насоса у нас есть конденсатор задача которого "забрать тепло фреона" и отдать его дому. По сути теплообменник. С другой стороны МП в полу или стене тот же самый теплообменник только распределенный по всему дому. Так почему их не объеденить? Возмем к примеру теплый пол, для дома на 150 кв.м. у меня уйдет примерно 500 метров МП млм подобной трубы. Что составляет 0,016 * 3,14 * 500 = 25 кв.м. теплообменной поверхности, причем тепло отдается не воздуху, а полу площадь которого 150 кв.м. Площадь теплообменника в ТН на 10 кВт составляет в лучшем случае 2.5 кв.м. 
Трубка МП диаметром 16мм при скорости 1 куб.м. воды в час содержит в себе воду со скоростью 1 / (0,016 *0,016 * 3,14 / 4) = 4976 метра в час или 1,38 м/с. Вода несет энергию 0,016 * 0,016 * 3,14 / 4 * 1000 * 4 200 = 844 Вт на градус при 1 м/с или 844 * 1,38 = 1160 Вт на градус при циркуляции в 1 куб.м в час воды. При охлаждении воды на 5 градусов в теплых полах и увеличении циркуляции до 2 куб.м. в час получим мощность теплых полов 1160 * 5 * 2 =  11600 Вт. Уже как бы заметно. Если режим полов +40 на +35 при дельте в конденсаторе еще 5 градусов получим температуру конденсации примерно (+40 + 35) / 2 + 5 = 42,5.

Теперь предположим мы заменим МП трубу на медную (непосредственный испаритель). 
Чтобы получить те же 11 600 Вт нам необходимо конденсировать 11 600 / 168 000 = 0,07 кг фреона R22 (теплота конденсации 168 кДж/кг) в секунду или 252 кг в час. Это примерно в 8 раз меньше ( 2 / 0,252 = 7,9) чем в случае с водой. Таким образом в системе с фреоновыми теплыми полами циркуляция жидкости меньше в 8 раз при одинаковой мощности. Учитывая что внутренний диаметр МП 16 около 12 мм в фреоновом контуре можно обойтись меньшим диаметром трубки по крайней мере в корень из 8 раз что приводит нас к диаметру 6мм.

Теперь деньги. 

20 декабря 2012

Мысли в слух (Коментарии http://www.ezopage.com/)



Коментарии

Как избавиться от лени

Для мира в целом новое - иллюзия (только немного на другом плане), а вот для сознания нет! Разве для вашего сознания нового не существует? Наша цель и есть изменить старое, чтобы не создавать застоев в сознании и освободить, очистить его для познания(создания)нового!

Будущее и прошлое неразрывны. Не воспринимайте линейно (последовательно). Будущее уже существует, но эластично. Идея формирует мысль, мысль эмоции, эмоции питают сознание, сознание формирует образ. Но фишка в том, что все это записано последовательно и из этого как бы следует, что сначала мысль потом объект. Но объект уже существует в будущем и он способен генерировать мысли в прошлое, мы улавливаем мысли и формируем образ за образом мы создаем объект. Но объект появился одновременно мгновенно вместе с мыслью. Мля опять сложно. Короче наше восприятие оно линейно (последовательно), отсюда мы предполагаем причины и следствия расположенные в хронологическом порядке. Но за пределом нашей жизни нет времени, все мгновенно и уже реализовано мы лишь переходим из одного состояния в другое. Время это наша иллюзия. Отсюда иллюзия того, что мы что-то создаем - объекты уже существуют мы лишь плывем по реке времени, поэтому нам кажется, что мы сначала придумываем что-то, а потом его создаем, но мне кажется, что все происходит одновременно. Мой линейный ум не вмещает этого, мое сознание линейно, я не знаю как понять и объяснить.
Поэтому новое и старое это лишь оценка нашей памяти не более того. Наша память играет в новое и старое - помню не помню, было не было и т.д.


Формирование будущего

Опять линейно. Представьте, что вы идете по дороге вам встречаются развилки с указателями. На указателях написано то, что ожидает вас на том или ином пути, читая их вы выбираете путь.

Например "на этой дороге ты встретишь институт и можешь учиться", "на этой дороге ты повстречаешь человека с которым проживешь очень долго", "на этой дороге тебя ожидает идея устройства которое изменит твою жизнь и жизнь всех людей". Прикольно да?

Казалось бы, нет ничего проще, читай да выбирай. Но представим что Вам 4 года, читаете с трудом, да и слова "институт", "человек" и "идея" в вашей памяти не дают отклика, для вас это все новое. Но вдруг рядом оказываются взрослые люди, присматриваетесь это ваши родители (те кто о вас заботятся), они говорят - "мы знаем что это за слова и знаем эти дороги, для нас это не новое". Таким образом "новое" и "старое" становится относительными в зависимости от опыта.

Вы читаете, благодаря умению читать, но это умение взято из линейного прошлого. Понимаете куда я клоню? В этом мире мы действуем опираясь на прошлое и память, потому и существует новое и старое. Все мысли созидательны иначе задайте себе вопрос зачем нам прошлое (память)? Мы учимся благодаря ему и оно играет с нами игры, так было задумано. Возвращаясь в прошлое (мысленно) мы можем менять отношение к событиям, это рождает энергию решения или энергию отработки, кому как удобно. Мысленно мы можем изменить отношение к прошлым событиям это дает нам возможность увидеть пути решения задач в сейчас. События которые были для нас негативны путем анализа можно переписать в положительные иначе ситуации повторяются. Так действует на меня линейное восприятие, заставляю ходить по кругу, но круг можно порвать и через прошлое. Меняя отношение или эмоции к нему. Прошлое это набор загадок, решая которые можно не встречать их в будущем, иначе будет повторение, ну как-то так по моему.

А теперь вопрос когда вы идете по дороге и выбираете путь к "предмету", в какой момент он создается, в момент выбора или в момент когда вы его увидете (создадите), или когда читаете указатель. Следуя вашей логике путь создается с предметами по мере вашего движения так что ли?

По моему когда к вам приходит идея чего-то "нового" - это "новое" уже существует просто вы его не видите за горизонтом событий. Отсюда нет нового и старого.

Раз вы уж тронули "здесь и сейчас". :)
 "здесь и сейчас" - это метафора. Для меня это момент когда я пишу эти строки, для вас это момент когда вы их прочтете. Шутка в том, что эти два момента произойдут с разрывом по времени. Но в "здесь и сейчас" нет этого куска времени которое нас разделяет. Грубо говоря в вашем линейном восприятии я пишу Вам из прошлого. А теперь представьте, что это происходит одновременно, я пишу и тут же одномоментно вы читаете, и тут же весь мир от нажатия мной клавиш перестраивается во всех временных рамках. Но это не совсем так, нажатие клавиш не строит новый мир (по моему) а переносит нас в вариант будущего с нажатыми мной клавишами. Другими словами я заставил весь мир свернуть на мою дорогу событий, но дорога уже существует со всеми предметами. Если вы сделаете этот качественный шаг от понятий прошлое настоящее и будущее, вы ощутите что эти понятия ничего не значат. Прошлое не формирует настоящее а будущее не пластично от настоящего, все уже существует в здесь и сейчас. Все варианты будущего уже существуют, но линейное восприятие допускает лишь один вариант будущего, тот что вы выбираете. Не зацикливайтесь все варианты доступны и все вещи уже существуют в "здесь и сейчас". Почему так? Это плод моих наблюдений и размышлений, так ли оно на самом деле, кто его знает? :).

Благодарю Вас Вы подняли мне настроение. :).

12 декабря 2012

Свобода - когда и положительный и отрицательный результат на пользу :).

начало

11.12.2012г. Вторник. Полазил в интернете по поводу патентов и контор занимающихся помощью в патентовании - нашел ТИТТиП как более или менее подходящую. Созвонился, попросили прислать описание изобретения. Отправил, говорят надо осуществить патентный поиск, стоит 7000 руб.

12.12.2012г. Попросил у жены 8000 руб. на патентный поиск. Подписал договор, оплатил через сбербанк услуги патентования. Теперь согласно описанию моего изобретения будет осуществлен поиск аналогов и подобий в базе патентов.

Почему я теперь не завишу от результата? Ха-ха.

Существуют как бы два варианта:

1. Поиск даст положительный результат, то есть найдется подобный патент и в патентовании откажут. Тут как бы тупик далее.
2. Поиск даст отрицательный результат, то есть не найдется подобных патентов, тогда можно запатентовать изобретение (доморощенный компрессор). Далее это можно попробовать продать.

Ну это на первый взгляд. А по моему я выигрываю в обоих случаях. Каким образом?

В 1. если найдется подобие можно извлечь из него дополнительную информацию, а также это докажет состоятельность моих мыслей по поводу замены компрессора. Это откроет мне путь (развяжет руки) по усовершенствованию тепловых насосов и компрессорного оборудования. Таким образом появиться новый вид тепловых насосов с другим типом компрессоров. Можно будет зарегистрировать полезную модель. Ну в крайнем случае, это даст возможность людям кустарно изготавливать ТН полностью своими руками.

В 2. тут понятно регистрация патента дает возможность обрести интеллектуальную собственность, которую можно продать, или выдать лицензию на использование. Скажете кому это нужно? Нужно, если стоимость компрессоров (ТН на 10кВт) лежит в интервале от 10 тыс. руб до 100 тыс.руб. причем в нижней границе находятся компрессоры без гарантий на качество. А тут я пытаюсь построить компрессор стоимостью 5 тыс руб.

Причем это даст возможность собирать компрессор практически на "коленке", чем обязательно воспользуются кустари и смогут потеснить рынок ТН если конечно захотят. Причем доморощенный компрессор обходит не только по цене, но и по давлению, и по меньшему шуму.

Ну время покажет. Главное это отличное настроение. :)


"Удовольствие" от проблем или когда кончаются деньги

07.12.2012г. Электрики закончили электропроводку в доме. Попросили рассчитаться за выполненные работы. В кармане оказалось ровно столько сколько нужно. Эта сумма была оставлена на покупку компрессора к тепловому насосу (ТН). Ну что же думаю время покажет :).

08.12.2012г. Суббота. Немного поцапались с женой по поводу прогулки на улицу - отказался и остался дома. Дома размышляя над ТН думал как раздобыть компрессор, пока идет изготовление теплообменников. Думал думал и пришла идея попробовать собрать компрессор из хлама на работе. От таких размышлений настроение пошло резко вверх. Действительно зачем покупать дорогой компрессор если его можно попробовать заменить моим изобретением. Настроение супер. Хорошо, что деньги кончились, теперь есть новая идея. Теперь я понял что такое свобода и что такое праздновать трудности и неприятности.


03 декабря 2012

Теплообменник для ТН (теплового насоса) своими руками.

Для нашего доморощенного ТН необходимо как минимум два теплообменника - испаритель и конденсатор. Основной параметр теплообменника разность (дельта) температур при необходимой мощности. Существует масса программ для подбора теплообменников под ТН, из всех программ более или менее полную информацию удалось добыть из программы Danfoss Hexact (1.4.1).exe, хоть и бесплатная, но требует регистрации на сайте, защита программы глючная поэтому у меня после 4 регистраций программа так и не заработала (пришлось ломать защиту :). Программа позволяет подобрать конкретную модель теплообменника по многочисленным параметрам, но из справочника danfoss. Цена теплообменников около 18 тыс. рублей на 10 кВт мощности, что для нашего ТН мощностью 10 кВт обойдется около 36 тыс. рублей. Если цена устраивает то покупаем, и забиваем на попытку изготовить теплообменник в домашних условиях.
Дальнейший ход рассуждений имеет смысл для тех у кого нет заводских теплообменников, но есть желание попытаться (именно попытаться) изготовить его кустарно.

Итак народный теплообменник фреон-вода. (фреон-воздух или воздухоохладитель ВОП)

27 ноября 2012

РТО (регенеративный теплообменник)


на рисунке обозначен "SGHX" и РТО

CoolPack в самом деле заточена под холодильник. И мысли все о том как улучшить холодильный коэффициент.

Но мы же строим ТН и холод нам не интересен и даже вреден :) - пусть не обидятся на меня холодильщики.

Задача холодильщика создать как можно больше холода то есть забрать как можно больше тепла в испаритель, а задача ТН это сбросить как можно больше тепла в конденсатор.

Теперь ТН его мощность как мне кажется определяется, как количество сконденсированного фреона в конденсаторе, мощность конденсатора это количество (масса) фреона в единицу времени умноженная на теплоту конденсации фреона плюс тепло от охлаждения паров фреона до температуры конденсации. А эффективность ТН как уже говорилось выше это отношение мощности конденсатора к мощности (потребляемой) компрессора.

Разность температур в теплообменнике (дельта) с чем ее едят?


Дельты по разному считать можно. (Сразу оговариваюсь я далеко не спец.)

Для справки, речь идет о среднелогарифмической разности температур

LMDT= (dT1 - dT2) / ln (dT1 / dT2),

 где dT1 и dT2 разность температур между теплоносителем и фреоном (хладоном) на входе и выходе из теплообменника. 

Например: фреон кипит при -10, теплоноситель на входе имеет температуру +4, а на выходе из теплообменника -5 градусов. Тогда dT1=(4-(-10))=14, dT2=(-5-(-10))=5. 
LMDT=7.8
TD=dT1=14
упрощенная средняя температура теплоносителя (+4+(-5))/2=-0.5 отсюда упрощенная разность (упрощенный тепловой напор) -0.5-(-10)=9.5 градусов.

   Вывод мы видим, что упрощенный подсчет приводит к завышению теплового напора и дает завешенное значение коэффициента теплообмена. LMDT=7.8, TD=14, а "наше упрощение"=9.5 градусов. Для расчетов нужно использовать LMDT - чем меньше значение LMDT тем качественнее теплообменник. 
  При покупке теплообменников требуйте указать мощность теплообменника и также указать для каких температур измерялось и какая дельта температур использовалась.

Например надо 10 кВт.
Вода на 10 кВт при потоке 1 куб. м в час будет иметь дельту в 10 / 1 / 1,18 = 8,47 градуса, при 2 куб. м в час дельта 10 / 2 / 1,18 = 4,23 градуса. Эта дельта контура охлаждения или нагрева кому как угодно.

Есть еще так называемая средняя температура.
Пусть, входной поток воды 10 градусов при дельте охлаждения 4 градуса выходной поток будет 6 градусов. Средняя температура воды (10 + 6) / 2 = 8 градусов, но это грубая оценка на самом деле считают по другому по сложнее, но для нас сгодиться.

Дельта между водой и фреоном определяется разностью между средней температурой воды и температурой кипения фреона, кажись она называется тепловой напор.
Пусть температура кипения у нас 3 градуса, тогда из предыдущих условий получим.
Вода приходит 10 градусов уходит 6 градусов средняя 8 градусов, кипение 3 градуса, следовательно тепловой напор у нас получается 8-3=5 градусов.

Что будет если увеличить циркуляцию воды в 2 раза, получиться вода приходит 10 уходит 8 средняя станет 9 градусов, если тепловой напор в 5 градусов сохраниться то получим температуру кипения в 4 градуса (было 3). Увеличение Ткип на 1 градус.

Что будет если уменьшит тепловой напор в 2 раза, получиться вода приходит 10 градусов уходит 6, средняя 8 градусов Ткип= 8-2,5= 5,5 градусов (было 3). Увеличение на 2.5 градуса. Но потребуется теплообменник более чем в 2 раза больше. А КОП измениться с 4,017 до 4,39 (при Тконд 40), выигрыш в 4,39 / 4,017 = 1,09 раз около 9%.

Грабли улучшений. Если будет маленькой дельта воды и маленький тепловой напор то,

21 ноября 2012

Стоимость теплый пол, теплая стена, радиаторы (батареи)


Попробуем сравнить разные системы отопления по цене за кВт отдаваемой мощности. Все системы с водяным теплоносителем.

Батарея 5 секций у нас в Стройландии стоит 2000 рублей, без кронштейнов, спускников и переходников. Если я не ошибаюсь то мощность ее при температуре воды 90 градусов около 2 кВт (около 70 градусов разности температур). 2000 / 70 = 28 Вт на градус, при цене 2000 рублей. На самом деле дороже. Здесь как говорилось не учтена трасса до батареи и не учтены стоимости фитингов. Батарея подключенная + 500 руб фитинги + 2*30м*30 руб = 1800 рублей за трубу до батареи + 500 рублей работа (не знаю сколько стоит). Итого 2000 + 500 + 1800 + 500=4800 рублей. Значит на 2000 руб ориентировочно можно получить 2000 /4800 * 28 = 11,6 Вт. на градус.

Теплая стена из МП трубы длиной 300 м потребляет примерно 4 кВт при температуре носителя 25 градусов. отсюда один метр МП отдает около 13 Вт на 17 градусов перепада температур, ориентировочно 1 Вт на градус разности. Стоит этот 1 Вт на градус 30 рублей МП + 5 рублей пенополиэтилен 0,1м*1м + 20 рублей сетка штукатурная итого 55 рублей. Тут бы надо учесть монтаж, но у меня монтаж пошел как бонус за штукатурку, а так рублей 1000-2000 за 300 метров можно отдать, работа не пыльная. Всего набежало 55 + 2000 / 300 = 62 руб. За 2000 рублей я получу 2000 / 62 = 32 метров теплых стен, что даст мощность примерно 24-32 Вт на градус.

Теплый пол. На 25 кв. м. ушло 100 м/п МП 16 по цене 30 руб за метр. 1,2 м2 бетона по цене 4800 руб., пенопласт 5000 руб. Работа укладка МП 1000 руб, укладка бетона 2100 руб. Итого вышло 3000 + 4800 + 5000 + 1000 + 2100 = 15900 рублей. 15900 / 25 = 636 рублей за 1 кв. м. пола или 159 руб за метр МП.

Батарея дает 28 Вт на градус за 2000 руб. А эту батарею еще подключить надо.
Батарея подключенная 12 Вт на градус за 2000 руб. Готовое решение
Теплая стена 24-32 Вт на градус за 2000 руб. Готовое решение.
Теплый пол 12 Вт на градус за 2000 руб. Готовое Решение.

Можно прикинуть для дома на 200 кв.м. понадобиться около 13 кВт отопления (ориентировочно при хорошем утеплении с теплопотерями не хуже 65 Вт на кв.м отапливаемой площади).

Тогда отопление, без учета эффективности самого отопления, обойдется:

19 ноября 2012

ТН (тепловой насос) против газа


Из 1 куб. м газа выходит около 6 кВт тепла или 3 кВт электричества и 2 кВт тепла на современных электростанциях. Стоит 1 куб.м газа 3.18 рубля, электро стоит 1,8 руб (примерно). Значит газ дает 1 кВт тепла за 0,53 рубля. Газ дешевле электро по теплу в 1,8 / 0,53 рубля = 3,39 раза. Отсюда если коэффициент трансформации тепла для теплового насоса (ТН) будет больше 3.39 то киловатт тепла от ТН дешевле чем киловатт тепла от газа.


Но если цены на газ будут расти такими темпами, то скоро ТН будет дешевле. - реплика на форуме

ТН уже как бы дешевле при равных ценах на проведение газа и установку ТН. ТН с коэффициентом эффективности 3.5 - 4,5 уже выгоднее. некоторые ТН по непроверенным заявлениям установщиков дают коэффициент эффективности более 5.

Но газ это высокопотенциальное тепло, а ТН низкопотенциальное. Выбор за Вами.

Цена электро по идее не может упасть ниже по отношение к газу 1 к 2 по цене за кВт час, то есть 0,53 * 2 = 1,06 рубля. Это означает, что газ и электричество связаны,

(Стоимость 1 кВт час электричество) > (стоимость 1 куб. м газа) / 3
(Стоимость 1 кВт час электричество) > 1.06 рубля

Это по себестоимости, а отпускная цена всегда выше.

13 ноября 2012

ТН против ТЭН.


Посчитаем ТН (тепловой насос) против ТЭН (электрокотел).

Найдем сколько часов нужно топить по полной мощности из расчета 5 месяцев в году.
H=P * M * 30.5 *24 = 10 * 5 * 30.5 * 24 = 36600 кВт час в год (при средней мощности отопления 10 кВт, что соответствует площади от 150-200 кв.м.)

Пусть К- коэффициент трансформации тепла (или тепловой COP по иностранному, не путайте с холодильным COP он примерно на 1 ниже чем тепловой)

Z1=H*T/K = 36600 * 1.5 / 1 = 54900 руб. в год (топим ТЭНом, К=1) стоимость электроэнергии T=1.5 руб за 1 кВт*час.

Если K=2 тогда Z2=27450  руб. в год, при тепловом COP=2
Если K=3 тогда Z3=18300 руб. в год, при COP=3
Если К=4 тогда Z4=13750 руб. в год, COP=4
Если К=5 тогда Z5=10980 руб. в год, COP=5

Экономия от ТН в год при K=2 составит Z1-Z2=54900 - 27450 = 27450 рублей
Z1-Z3=54900 - 18300 = 36600 руб.
Z1-Z4=54900 - 13750 = 41150 руб.
Z1-Z5=54900 - 10980 = 43920 руб.

Видно, что увеличение K более 4 сильно не сказывается на экономии
Отсюда можно найти за какой промежуток времени можно окупить ТН.
Например ТН стоимостью с установкой за 500 тыс. руб. окупиться через 12 лет при K=4, при К=3 окупиться через 15 лет.
И наоборот если мы хотим окупаемость на уровне 5 лет то стоимость ТН с установкой не должна превышать 205750 рублей при K=4 и 183000 при K=3.

Если стоимость геоконтура около 70 тыс рублей то стоимость ТН для пятилетки не должна превышать 113000 руб. при K=3 и 135750 руб. при K=4. Соответственно если геоконтур дороже то ТН нужен дешевле.

Это расчет для стоимости электро 1.5 руб за кВт в час. (Оренбург для сельских жителей в городе 1.9 руб)
Если кВт в час дороже то соответственно выгода от ТН против ТЭН будет более значительной. Например для юр. лиц тариф около 5..6 рублей за 1 кВт в час (мы на работе платим 7 руб за 1 кВт в час правда топимся от ТЭЦ за 1200 руб за 1 Гкал тепла).

Выводы если геоконтур при правильном монтаже может протянуть лет 20-30 (закопанный в землю ПНД), то ресурс ТН и его стоимость определяют экономию.

Чтобы получить экономию около 40 тыс руб. нужно под 8% (если найдете такой банк обычно 4-6%) в банк положить примерно 500000-1000000 руб.

Вывод устанавливать ТН стоимостью более 500000 руб не выгодно.