Термоголовка на радиатор отопления: Термоголовки на радиаторы отопления

Место #2 – бренд Oventrop

Большим спросом у потребителей пользуются термоголовки Oventrop линейки Uni. Они укомплектованы жидкостным сильфоном. С термоклапаном соединяются при помощи накидной гайки. Температуру можно установить в пределах +7 – +28 °C.

Существует возможность полного закрытия. Рассчитаны головки на предельную температуру в системе +100 – +120 °C – именно такие характеристики указывает производитель в сопроводительной документации.

Головки Oventrop Uni совместимы с другими сантехническими изделиями этой фирмы. Их можно присоединять без адаптера к другим приборам со встроенным клапаном и соответствующей резьбой

Устанавливают их на термостатических вентилях с подходящим соединением. На головках многих серий есть специальная отметка для людей со слабым зрением, антивандальный кожух.

Место #3 – компания Thermo

Высокую оценку дали потребители продукции швейцарской компании Thermo, в частности, модели Royal Thermo RTE 50,30. Она отличается широким регулировочным диапазоном — от +6 до +28 °C, низким значением гистерезиса — 0,55 градусов. Есть и нулевая позиция.

Для корректной работы теплоноситель должен иметь температуру не выше 100 °C. Сопряжение с клапаном — гайка накидная.

Термоголовки компании Thermo отличаются надежностью, качеством сборки. Среди предложений есть модели с выносным датчиком

Место #4 – производитель Caleffi

Итальянский производитель Caleffi поставляет широкий ассортимент радиаторных термоголовок. Модель Caleffi 210000 — программируемая. Она оснащена цифровым жидкокристаллическим индикатором температуры. Кроме значения температуры, он показывает время, дату, установленную дневную программу.

При покупке оборудования для отопительных систем обязательно спрашивайте у продовца сопроводительные документы, гарантию от производителя и инструкцию у продукту

При программировании на неделю можно выставить 3 температурных уровня: «Комфорт», «Экономия», «Антизамерзание». Устанавливают эту головку в тандеме с вентилями Келеффи.

Место #5 – компания Salus

Немецкая фирма Salus также пользуется заслуженной репутацией. К примеру, модель Salus PH 60 — это электронная головка с энергонезависимой памятью, возможностью задавать температурный режим на неделю. Диапазон температур — +5 – +40 °C.

Электропитание осуществляется от 2 элементов АА. Дисплей имеет функцию подсветки и вывода на экран температурных параметров, а также уровня заряда элементов.

Новая разработка — мини-термоголовка беспроводная, питающаяся от батареек. Управлять устройством можно через компьютер или смартфон, предварительно скачав приложение «Умный дом»

Технические новинки не перестают радовать пользователей – беспроводные термоголовки позволяют владельцу создавать комфортный микроклимат в помещении, находясь при этом в другом конце города или другой стране. И все это становится возможным, если интегрировать устройство в систему или скачать фирменное приложение.

Выводы и полезное видео по теме

Устройство и назначение термоголовки детально рассмотрено в следующем видеоролике:

Стоит ли устанавливать термоголовку на батареи? Об этом детально рассказывает один из пользователей в своем в видеообзоре:

Термостатический клапан и головка в действии:

Отопительный контур с термоголовкой более удобен в использовании. Этот прибор увеличивает срок эксплуатации оборудования, входящего в систему отопления, повышает уровень его пожаробезопасности.

Если исходить из пользы этих сравнительно простых приборов и их 20-летнего срока службы, стоимость у них небольшая. Чтобы купить изделие действительно качественное, узнайте, есть ли сертификат на выбранный прибор.

А вы используете термоголовки для своего отопительного оборудования? Если да, то поделитесь личным опытом установки и эксплуатации, добавляйте фото, расскажите, довольны ли вы этими устройствами и насколько комфортнее стал микроклимат в вашем доме после монтажа термоголовок.

Если у вас остались вопросы, то не стесняйтесь задавать их в блоке комментариев – наши эксперты и компетентные пользователи постараются максимально доступно осветить сложные моменты.

Термоголовки для радиаторов отопления: устройство и особенности установки

Естественно, у этих приспособлений имеются и альтернативы, коими являются запорно-регулирующая арматура и шаровые краны, а также конусные вентили. Однако из-за минусов, которые присущи этим изделиям, их использование не является эффективным.

Особенности регулировки температуры шаровым краном и вентилем:

Приступая к установке радиаторов с применением вентиля либо шарового крана, следует учитывать, что:

1. Во время настройки при помощи шарового крана можно выбрать любое из следующих положений — «закрыто» и «открыто». Если же рабочий элемент перевести в промежуточное положение, то это может нарушить герметичность соединения;
2. Следует быть осторожным с открыванием шарового крана. Если это делать слишком резко, то может возникнуть сильный гидравлический удар. В этом случае высока вероятность поломки радиатора либо уменьшения его прочности.

Эффективным решением, позволяющим устранить эти недостатки, является добавление в систему такого приспособления, как термоголовка. С помощью этого устройства значительно легче настраивать теплоотдачу. Соответственно, у владельца появляется возможность уменьшить расходы на оплату отопления.

Конструкция термоголовок

Несмотря на то что сегодня на рынке доступно множество термоголовок от разных производителей, в целом они имеют общее устройство, которое может отличаться лишь отдельными элементами.

Основу конструкции этих изделий образуют два узла, являющиеся самостоятельными устройствами:

• Клапан;
• Термостатический элемент.

Основное предназначение клапана заключается в настройке процесса подачи воды. В продаже доступны прямые и угловые клапаны. Также этот элемент может быть изготовлен в типовых решениях RTD-G и RTD-N.

Принцип работы устройств

1. Термоголовка состоит из сильфона, который содержит легкоиспаряющиеся пары либо жидкость, подвергаясь давлению в процессе работы;
2. Давление для рабочего узла выбирается с учетом температуры его зарядки. Для ее настройки в сильфоне предусмотрена специальная пружина, которая сжимается со строго определенной силой.
3. По мере нагрева воздуха определенное его количество превращается в пар, что приводит к увеличению давления в устройстве;
4. В подобных условиях сильфон приобретает увеличенные габариты, что заставляет золотник клапана двигаться в сторону закрытия отверстия, которое позволяет теплоносителю циркулировать в контуре в сторону внутренней части отопительного устройства;
5. Сильфон остается задействован в подобном режиме до полного восстановления равновесия в системе;
6. Небольшое охлаждение окружающего пространства запускает процесс конденсации, что приводит к снижению давления и восстановления сильфона до прежних размеров;
7. На фоне произошедших изменений золотник начинает двигаться в сторону открытия до полного восстановления равновесия в системе.

Если радиаторы оснащены таким термостатом, то нет никакой опасности, что он приобретет ту же температуру, как и вода, циркулирующая в водопроводе. Это связано с устройством этих элементов, благодаря которому регулятор задействуется лишь в тех случаях, когда наблюдаются колебания температуры воздуха в помещении. Этот эффект достигается за счет пара сильфона, который в любой ситуации скапливается в самой охлажденной зоне прибора. Таким образом, он всегда расположен на максимальном расстоянии от клапана, которому передается тепло от воды.

Очень важно обеспечить защиту от теплого воздуха, который создает радиатор отопления. Эту задачу способны решить термоголовки, которые должны размещаться строго горизонтально. Хотя чаще всего так и поступают, можно сделать все иначе — установить выносной датчик.

Выбор термоголовоки

На этапе выбора терморегулятора следует обращать внимание на такую характеристику, как заполнение, которое бывает жидкостным либо газонаполненным. Если используется жидкость, то возможности устройства позволяют сообщать исполнительному механизму о том, насколько изменилась температура. Но жидкостное устройство обладает серьезным минусом: оно демонстрирует повышенную инерционность, чем и отличается от газонаполненных приборов. Использование последних не позволяет добиться высокоточной реакции со стороны исполнительного элемента, однако все они будут это делать гораздо быстрее.

Чаще всего на радиаторах можно встретить термоголовки со встроенным датчиком. Уже по названию этой категории устройств можно понять, как именно размещен действующий элемент. В процессе установки радиаторов отопления, которые оснащены термоэлементами этого типа, важно помнить о том, что:

1. Если для элемента более подходящим является вертикальное размещение, то следует рассмотреть вариант с покупкой иных устройств. Дело в том, что при использовании встроенного термодатчика будут наблюдаться небольшие неточности в работе, причиной которых является увеличенный нагрев, создаваемый исходящими конвекционными потоками.
2. Для датчика подобного типа допустимым является лишь горизонтальное размещение.

Думать об установке термостатических элементов с возможностью дистанционного управления стоит лишь тогда, когда схема размещения отопительных устройств не позволяет владельцу добраться до них. Среди рассматриваемой категории устройств довольно часто потребители устанавливают модели Danfoss R. A. 5068 или RA 5074.

Технология монтажа и ввода в эксплуатацию

Монтаж

Настройка термоголовки

Термостатические элементы позволяют выбрать любую температуру в рамках диапазона 6–26 ˚С. Это дает возможность настроить тепловой режим с учетом особенностей каждого конкретного помещения в доме. Впоследствии не придется следить за температурой, так как она будет поддерживаться автоматически. При необходимости она будет понижена или повышена.

Также у пользователя есть возможность отрегулировать диапазон температуры Хр (Р-зона). Если он превысит критических значений, то это приведет к переводу конуса клапана из одного крайнего положения в другое. Если радиаторы оснащены терморегуляторами, выполненными с расчетом на европейские стандарты, то для последних этот параметр имеет значение 2 ˚С.

Особое внимание следует уделить Р-зоне: она будет уменьшаться по мере снижения пропускной способности клапана. Если потребуется, то владелец имеет возможность выставить нижний и верхний пределы для рабочего диапазона. Для получения больших сведений об этом параметре следует заглянуть в инструкцию, которая прилагается к прибору.

Затраченные усилия в полной мере компенсируются положительным эффектом, который не ограничивается только созданием оптимального микроклимата.

Функции термостатической головки радиатора отопления

В стремлении обрести домашний комфорт нам приходится решать много задач, наиболее важная из которых – регулирование температуры в разных помещениях в разное время суток. Оптимальное решение — использование термоголовок на радиаторах отопления. Эффективность и скорость реакции термоголовок напрямую зависит от материала радиатора — чем ниже инерционность, тем быстрее будет меняться температура. Поэтому термоголовки крайне эффективны для стальных, алюминиевых и биметаллических радиаторов, а вот на радиаторах из чугуна их применение нецелесообразно.

С помощью термостатической головки вы сможете:

• устанавливать оптимальную температуру в комнатах (в домах с центральным и автономным отоплением),
• сберечь значительную часть энергии, что особенно важно в домах с автономным отоплением.

Термостатическая головка устанавливается на термостатический вентиль на подводе к радиатору отопления. Она регулирует мощность обогрева в соответствии с заданной температурой. Термостатический вентиль (тот, на который ставится термоголовка) не регулирует расход теплоносителя – он либо открыт, либо закрыт! Поэтому вы сами устанавливаете желаемую температуру в помещении (путём поворота термоголовки на определенную цифру) и термоголовка, в зависимости от температуры окружающей среды, самостоятельно будет её регулировать – открывая или закрывая путь теплоносителю к радиатору отопления!

Полезно знать:

• Днём в жилых комнатах комфортно будет при температуре 20-25°С, если с утра до вечера дома никого нет — можно на этот период установить температуру 15°С.
• В спальне ночью желательна температура воздуха 16-18°С.
• В детских комнатах рекомендуется повышать температуру воздуха до 23°C для новорожденных детей, чтобы в момент пеленания ребенок не охлаждался.

Наибольший комфорт вам обеспечит электронная программируемая термоголовка, позволяющая заранее устанавливать время и температуру. И к вашему приходу дома уже будет тепло и уютно! Вам надо только заранее ввести требуемые параметры, а остальное — дело техники!

Обратите внимание!

Очень важно правильно произвести установку, чтобы температура воздуха, окружающего термоголовку, отражала реальную температуру помещения. Тогда и вся система в целом будет работать так, как положено.

Термоголовка для радиатора отопления | Гид по отоплению

Термостат Herz.

Термоголовка для радиатора отопления – устройство, позволяющие с высокой точностью (±1°С) поддерживать необходимую температуру в помещении.

Использование терморегулирующей арматуры позволяет более экономично использовать тепловую энергию. В зависимости от настроек и температуры окружающего воздуха, термостатическая головка увеличивает или уменьшает поступление теплоносителя в отдельно взятый радиатор. В результате этого, создаются не только комфортные условия в помещении, но и благодаря тому, что комната не перегревается, происходит экономия тепловой энергии (в зависимости от модели экономия может составлять 10-20%).

Устройство термоголовки

Термостатическая головка представляет собой изготовленный методом горячего штампования белый (черный, серый, золотистый или прозрачный) пластиковый корпус, в котором расположена сильфонная емкость (сильфон, термобаллон) из оцинкованной стали или латуни. Емкость наполнена этилацетатом или толуолом – веществами с высоким коэффициентом температурного расширения. Некоторые производители в качестве наполнителя сильфонной емкости используют газоконденсат (к примеру, в моделях Danfoss RTD), который имеет самую высокую скорость реакции на изменение температуры в помещении.

Термостатическая арматура на распределительном коллекторе теплого пола.

Примечание! Существуют модели, в которых в качестве термоэлемента используется воск, также обладающий высоким коэффициентом расширения.

Термоголовка используется совместно с термостатическим радиаторным клапаном (вентилем).

Полипропиленовый или нержавеющий стальной шток, под воздействием вещества в сильфоне, сужает или увеличивает сечение проходного канала клапана, тем самым регулируя объем поступающего в радиатор теплоносителя.

В верхней части корпуса расположен стопорный элемент, который позволяет зафиксировать настройки.

Устройство термостатической головки. Модель Danfoss RTD-N.

Некоторые производители для подсоединения клапана к трубопроводу используют конусообразное соединение по принципу «металл к металлу» без уплотнительных прокладок. Такое решение позволяет увеличить срок службы и надежность соединения, особенно при высоких температурах и химически агрессивном, загрязненном теплоносителе. Однако для предотвращения появления на металле вмятин и царапин, перед монтажом рекомендуется смазать соприкасающиеся поверхности техническим жиром. Уплотнительные кольца и прокладки относительно быстро приходят в негодность, что увеличивает вероятность появления течи. К тому же, отсутствие уплотнительных материалов позволяет осуществлять частый демонтаж/монтаж соединения.

Термоголовка для радиатора отопления оборудована системой безопасности, которая защищает прибор отопления от замораживания. Так например, если температура в помещении опускается до +5°С — +8°С (у различных моделей свой минимальный уровень температуры), термоголовка автоматически поднимает шток, тем самым запуская теплоноситель в радиатор.

Принцип работы термоголовки

Температура воздуха рядом с термоголовкой влияет на состояние вещества в сильфонной емкости. Увеличиваясь или уменьшаясь в объеме, вещество воздействует на положение штока, тем самым регулируя объем поступающего в радиатор теплоносителя.

Терморегулятор Danfoss на панельном радиаторе.

Если температура воздуха в помещении повышается, вещество в сильфоне начинает расширяться, выдавливая шток, который в свою очередь уменьшает сечение канала, и объем поступающего в радиатор теплоносителя сокращается. При понижении температуры происходит обратный процесс: вещество в сильфоне сжимается, благодаря чему шток поднимается, увеличивая сечение канала, и объем поступающего теплоносителя повышается.

Открытию и закрытию штока способствуют две нержавеющие стальные пружины: одна возвращает шток после закрытия клапана, другая после открытия.

Valtec VT.5000.0. Жидкостная, наполнитель сильфона – толуол.

Для правильного функционирования термоголовки, периодически ее необходимо очищать от пыли и грязи. При этом следует помнить, что для очистки не следует использовать чистящие средства и абразивные материалы.

Термостатический элемент RTR 7091 для радиаторного клапана «Данфосс».

Установка термоголовки на радиатор

Подключение каждой конкретной модели термоголовки должна осуществляться согласно рекомендациям производителя, которые указаны в инструкциях по эксплуатации. Однако можно выделить общие требования к монтажу, характерные для большинства моделей:

Правильная установка термоголовки.

• Прямые солнечные лучи не должны попадать на корпус, т.к. это приведет к некорректной работе устройства;
• Различные предметы интерьера (мебель, защитные коробы, шторы, декоративные радиаторные решетки, подоконники и т.д.) не должны «скрывать» термоголовку радиатора отопления от остального пространства помещения. Помимо этого, она не должна находиться над восходящими потоками нагретого воздуха (например над трубами отопления). В противном случае, температура воздуха рядом с головкой будет выше, чем температура в остальной части помещения;

Термостатическая головка Danfoss на стальном панельном радиаторе.

Совет! Если все же терморегулирующая арматура закрыта каким-либо предметом интерьера, то рекомендуется использовать термоголовку с выносным датчиком. Датчик крепится на стену, в месте, где на него не оказывается тепловое воздействие от элементов системы отопления, прямых солнечных лучей, сквозняков и т.д. Датчик соединяется с головкой при помощи капиллярной трубки длиной 2-3 м (максимум 8 м).

• Если термостатическая головка находится в практически закрытом положении, то для правильной циркуляции теплоносителя по отопительной системе, рекомендуется поставить перепускной клапан, либо байпасную линию между подачей и обраткой;
• Корпус термостатического клапана не должен испытывать какие-либо давления от подсоединенного трубопровода.

Видео

Умные термоголовки. Базовый набор для радиаторов отопления

Совместное использование

Если количества термоголовок в составе базового набора не хватило, установите дополнительные умные термоголовки для радиаторов отопления Кат № NAV-EN для расширения термоконтроля в других помещениях

Преимущества продукта

Описание

Составив на основе вашего распорядка дня расписание отопления каждого помещения в зависимости от его назначения, вы сможете экономить еще больше энергии. Обогревайте только то, что нужно, и только тогда, когда нужно.

Умная термоголовка обнаруживает, что окно открыто, и выключает радиатор для предотвращения потерь энергии. Также устройство анализирует параметры микроклимата в комнате и регулирует отопление в зависимости от уровня солнечного тепла и назначения помещения.

При необходимости температура в определенном помещении может быть временно повышена принудительно с помощью форсированного режима.

Содержимое комплекта поставки

Функциональные особенности

Технические характеристики

Техническое описание

Описание изделия

Базовый набор умных термоголовок для радиаторов отопления используется для точного интеллектуального управления температурой отдельных помещений в системах централизованного отопления

Подключение

Беспроводное Wi-Fi 802.11 b/g/n (2,4 ГГц). Поддержка сетевой безопасности: Open/WEP/WPA/WPA2-personal (TKIP и AES). Беспроводное соединение между умными термоголовками и реле Netatmo.

Приложение

Бесплатное мультиязычное приложение Netatmo Energy доступно для скачивания в Apple AppStore и Google PlayMarket. Без абонентских платежей.

Требования

Базовый набор умных термоголовок предназначен исключительно для систем централизованного отопления. Если у Вас установлена система индивидуального отопления с источником тепла, подключите к нему умный термостат Netatmo для котлов отопления Кат № NTH01-EN-EU и закупите дополнительные умные термоголовки Кат № NAV-EN в нужном количестве. Не перекрывайте доступ воздуха к умной термоголовке (занавеской, кожухом радиатора). Не закрывайте умную термоголовку посторонними предметами. Wi-Fi роутер и доступ в интернет — точки публичного интернет-доступа не поддерживаются. Правила эксплуатации указаны в виде рисунков и пиктограмм. Запрещается использовать изделие при наличии повреждений корпуса, кабеля или вилки. Условия эксплуатации, хранения и перевозки изделия согласно ГОСТ 15150-69. Утилизация согласно требованиям действующих норм.

Размеры

Умная термоголовка

80×58 мм

Прочие параметры

Страна-производитель

Китай

Гарантия

2 года

Диапазон

от 0 °C до 50 °C

Точность

± 0,5 °C

Диапазон

от 5°C до 30°C

Шаг настройки

0,5 °C

Прямолинейное перемещение

макс. 8 мм

Уровень шума

<35 дБ(А)

Усилие пружины

макс. 80 Н

Питание умной термоголовки

2 батарейки АА (автономная работа до 2 лет)

Питание реле

Подключение в электрическую розетку 220/240В пер. тока

Адаптеры для радиатора

В комплект поставки входят адаптеры для использования c терморегулирующими клапанами следующих типов/производителей: M30x1.5, M30x1.0, M28x1.5, Danfoss RAVL, Danfoss RA, Giacomini.

Как заменить кран радиатора отопления на умную термоголовку Netatmo?

Как заменить термоголовки радиатора отопления умными термоголовками Netatmo?

Как определить, какой клапан на радиаторе отопления?

Умные термоголовки Netatmo для радиаторов отопления с управлением со смартфона

Как заменить термоголовки радиаторов отопления на базовый набор умных термоголовок Netatmo

Как подобрать переходник Netatmo для термоклапана радиатора с резьбой

Как подобрать переходник Netatmo для термоклапана радиатора без резьбы

Что такое термостатическая головка клапана радиатора?

Возможно, вы слышали о термостатических радиаторных клапанах, экономичном и энергосберегающем решении, которое вы можете прикрепить к радиаторам дома. Эти радиаторные клапаны помогут вам отапливать дом до нужной температуры и при этом снизить ваши счета за отопление. Но знаете ли вы, что термостатические головки напрямую связаны с этими клапанами?

Головки термостатических клапанов устанавливаются на самих радиаторных клапанах.Термостатические головки цилиндрической формы состоят из нескольких частей. В сочетании с самим клапаном, который крепится к вашим домашним радиаторам горячей воды, головки клапанов позволяют регулировать температуру в вашем доме.

Маленькие устройства, которые часто имеют белый, хромированный или никелевый дизайн, головки радиаторных клапанов являются тонким дополнением к вашей домашней системе отопления. Давая вам больший контроль над температурой отопления каждого радиатора в вашем доме (даже полотенцесушителя радиатора!), Термостатические головки клапана радиатора оптимизируют ваше отопление и энергоэффективность, а также вашу потенциальную экономию на счетах за отопление.

Плюс, мы не должны забывать, что возможность эффективно контролировать уровень отопления в вашем доме обеспечивает более высокий уровень теплового комфорта через вашу систему центрального отопления. Более того, более современные термостатические радиаторные клапаны и клапанные головки позволят вам запрограммировать отопление дома так, чтобы оно было установлено на именно ту температуру, которая вам нужна.

В целом снижение потребления тепла означает снижение ваших счетов за отопление — лучше для вас и лучше для окружающей среды.

В общем, существует два типа термостатических головок радиаторных клапанов: ручные термостатические головки радиаторных клапанов и более современные цифровые термостатические головки радиаторных клапанов.

Ручные термостатические головки радиаторных клапанов

Как следует из названия, ручные термостатические головки радиаторных клапанов не являются цифровыми, поэтому их нельзя дистанционно запрограммировать для управления температурой отопления в вашем доме. Головки ручных термостатических клапанов для радиаторов — это самые дешевые головки для термостатических клапанов для радиаторов. Таким образом, они широко используются для управления отоплением дома.

Ручные термостатические головки клапанов радиатора могут использоваться для регулировки тепловой мощности радиатора.В общем, существует около 5 температурных режимов (от 5 до 23 градусов по Цельсию), из которых вы можете настроить отопление дома. Кроме того, часто есть настройка защиты от замерзания для самых холодных периодов погоды.

Ручные термостатические клапанные головки для радиаторов очень легко установить на радиаторы вашего дома. Затем вы можете получить выгоду от более эффективного энергопотребления и экономии на счетах за отопление, и все это за счет небольших вложений в сами головки термостатических клапанов радиаторов.

Цифровые термостатические головки для радиаторных клапанов

Более современные, менее распространенные и с более высокой ценой, цифровые термостатические головки для радиаторных клапанов сочетают в себе плюсы ручных термостатических головок для радиаторных клапанов с типом цифрового термостата, который вы обычно используете найти регулируемое отопление для всей комнаты.

С точки зрения управления температурой отопления в данном помещении, головки цифровых термостатических клапанов радиаторов предлагают более широкие возможности регулировки и регулирования эффективности.

Цифровые термостатические головки клапанов радиатора обеспечивают очень высокую точность, до половины градуса разницы температур! Программирование головок цифровых термостатических клапанов радиаторов выполняется быстро и легко и может выполняться ежечасно или еженедельно, в зависимости от ваших температурных предпочтений.

Цифровые термостатические головки клапанов радиаторов позволяют удаленно программировать отопление дома, даже когда вы находитесь вне дома. Представьте себе: вы можете запрограммировать температуру отопления на правильный уровень, чтобы она была настроена для вас, когда вы вернетесь домой с работы или из отпуска! Кроме того, вы можете уменьшить нагрев, когда он не нужен.

Головки термостатических клапанов работают вместе с самими клапанами. Жидкость внутри клапанных головок расширяется в зависимости от уровня нагрева в помещении. Головка клапана работает в соответствии с этим изменением температуры.

Затем регулируется расход горячей воды, чтобы регулировать температуру отопления в помещении. Уменьшая отопление всего на один градус, вы можете сэкономить около 7% на счетах за отопление! Таким образом, головки термостатических клапанов радиатора представляют собой удобный вариант для обеспечения всесторонней эффективности.

Термостатические головки клапанов для радиаторов имеют относительно низкую цену, что позволяет сэкономить на счетах за отопление за счет более точного контроля температуры. Когда головки термостатических клапанов радиатора больше не работают, их можно быстро и легко заменить.

Помните, вам нужно сортировать замену только термостатических клапанов радиатора, а не всех термостатических клапанов радиатора.

Вы даже можете купить сменные головки отдельно от целых термостатических радиаторных клапанов — просто убедитесь, что купленные вами головки совместимы с имеющимися у вас термостатическими радиаторными клапанами.

Термостатические головки клапанов радиаторов — это удобное решение, позволяющее снизить потребление энергии и сократить счета за отопление. Низкая цена покупки и современный изящный дизайн (обычно белого, хромированного или никелевого цвета) делают эти устройства быстрым решением для оптимизации температуры отопления вашего дома.

— Преимущества термостатических радиаторных клапанов для старых систем водяного отопления

Если у вас есть старый дом с водяным отоплением и только один термостат для всего дома, поддержание равномерной температуры может быть проблематичным, поскольку в некоторых комнатах / зонах слишком много жарко или слишком холодно по отношению к другим.При установке системы отопления каждый радиатор был подключен к одному набору труб, что не позволяло осуществлять индивидуальный контроль. В готовом доме может быть трудно выполнить повторную прокладку труб без значительных разрушений и затрат на строительство, поэтому одно из решений, которое может сработать, — это установка термостатических регулирующих клапанов (ТРК) на отдельных радиаторах.

Новая установка TRV

TRV — это саморегулирующийся клапан, который работает, изменяя поток горячей воды к одному радиатору. Он состоит из двух частей: головки клапана и корпуса клапана, при этом головка расположена поверх корпуса.При изменении температуры капсула в головке клапана сжимается или расширяется, что приводит к перемещению штифта в корпусе клапана, заставляя его открываться или закрываться.

Honeywell eTRV

Традиционные ТРВ работают без потребности в электроэнергии и устанавливаются путем снятия старого ручного запорного клапана и замены его ТРВ, который легко контролируется поворотом шкалы для регулировки температуры. Как и в случае со многими другими устройствами сегодня, существуют также электронные «умные» версии.Эти клапанные головки, известные как eTRV, могут питаться от батарей или подключаться к домашней электросети. Их можно запрограммировать с настройками времени и температуры, и есть даже версии, которые можно программировать и контролировать с помощью приложения для смартфона, как интеллектуальный термостат для всего дома или зонированной системы, такой как Nest или Honeywell Lyric.

Есть два места, где нельзя устанавливать TRV — первое — в ванных комнатах. Это связано с тем, что тепло, производимое ванной / душем, заставляет TRV отключать тепло от радиатора, что означает, что он не сможет бороться с конденсацией.Второе место — в той же комнате, где находится главный термостат отопления. Главный термостат напрямую связан с котлом, поэтому, имея TRV в той же комнате, они будут бороться за контроль, и если TRV победит, отопление для всего дома отключится.

Наряду с созданием более комфортной и сбалансированной отопительной среды с помощью термостатических радиаторных клапанов мы можем сэкономить деньги за счет снижения потерь тепла, попадающих в комнаты, которые обычно перегреваются, или комнаты, которые не используются часто, такие как гостевая спальня или дополнительная комната.

Праймер для термостатических клапанов радиатора | 2018-06-04

Термостатические радиаторные клапаны, пожалуй, являются одними из самых недооцененных гидравлических компонентов на современном рынке. И все же они такие простые, недорогие и полезные.

Кажется, все сосредоточены на электронном управлении зонированием системы. Большинство систем, с которыми я сталкиваюсь в полевых условиях, имеют зональные клапаны или зональные насосы. Термостат низкого напряжения будет размещен в месте, которое лучше всего отображает температуру этой зоны.

Термостат подключен к панели управления зоной. Эта панель получает запрос на тепло от термостата и открывает клапан зоны или включает насос для подачи нагретой воды в соответствующую зону. Панель управления зоной одновременно посылает сигнал котлу или источнику тепла, чтобы обеспечить подогретую воду для зоны.

Вот чем отличается TRV. Это неэлектрическое, механическое устройство, которое регулирует поток в зависимости от температуры окружающей среды. Когда комната нагревается, TRV начинает замедлять поток, а когда комната остывает, TRV позволяет потоку увеличиваться.

TRV можно использовать для управления одним излучателем тепла или для управления несколькими излучателями в зоне. Многие люди думают, что они предназначены только для использования с радиаторами, как следует из названия. Нет ничего более далекого от правды.

Я полагаю, что TRV получили соответствующее название, когда они были изобретены Данфосс в 1943 году. Почти у всех были эти величественные чугунные радиаторы, излучающие тепло в каждую комнату их дома. И это то, для чего изначально были разработаны ТРВ — управления теплопроизводительностью от радиаторов, чтобы помочь сбалансировать систему и обеспечить зонирование от комнаты к комнате.Отсюда и название.

Я бы сказал, что в сегодняшнем мире их следует переименовать в «Клапаны для неэлектрических зон». Не только для того, чтобы получить большее признание на рынке, но и для того, чтобы название стало более точным в современных приложениях.

Вероятно, большинство TRV, с которыми вы столкнулись, были установлены на радиаторе и выглядели примерно так, как показано на рисунке A.

Исторически это была одна из самых распространенных конфигураций. Тем не менее, сегодня они бывают самых разных конфигураций, подходящих для самых разных приложений. Все, от клапанов с прямым корпусом до трехходовых отводных клапанов до клапанов с дистанционными датчиками и клапанов с телами дистанционного управления.

На рисунке B показана настенная управляющая головка с 16-футовой капиллярной трубкой, соединяющей привод. Легко понять, как такой элемент управления в сочетании с клапаном с прямым корпусом можно использовать для управления зоной нагрева с несколькими эмиттерами.

Как они работают?

Давайте разберем их и посмотрим, как они работают. Чтобы получить наглядное представление, посмотрите на изображение C.

Внутри сенсорной головки находится сенсорный элемент. Это небольшой контейнер, наполненный расширяющейся жидкостью или воском. Жидкость / воск расширяется при повышении температуры и сжимается при понижении температуры. Когда это происходит, он открывает и закрывает диск клапана в зависимости от повышения или понижения температуры окружающей среды.

Управляющая головка на Рисунке B работает примерно так же. Однако вместо крепления управляющей головки непосредственно к корпусу клапана и непосредственного приведения в действие клапана для открытия и закрытия клапана используется капиллярная трубка, заполненная несжимаемой жидкостью.

Когда термический элемент в головке датчика нагревается, он расширяется, давя на диафрагму. С другой стороны диафрагмы находится несжимаемая жидкость, которая проталкивается через капиллярную трубку и давит на диафрагму в приводе.Эта диафрагма, в свою очередь, будет давить на шток корпуса клапана, толкая диск клапана к седлу клапана и закрывая клапан.

Когда сенсорная головка остывает, происходит прямо противоположное. Обычно есть пружины, которые заставляют клапан открываться при остывании термоэлемента.

Вот как TRV контролирует и модулирует поток.

Какими бы простыми они ни были, многие люди хотят их усложнить.Я помню, как потратил не менее часа на споры с одним из моих продавцов о том, закрываются ли TRV, когда они достигают заданного значения, или они частично открываются в этот момент.

Я сказал: «Они модулируют. Они никогда не закрываются полностью во время отопительного сезона, если температура в помещении не превышает заданное значение из какого-либо другого источника ».

Он сказал: «Неправда! Они открываются и закрываются на всем пути. Если в помещении задано заданное значение, клапан закрыт. Когда в комнате понижается температура, она открывается.Вот как они работают ».

Ни один из нас не уступал, и я не зарабатывал деньги, спорив. Итак, я ушел. Я связался с производителем TRV. Я предполагал, что они должны знать ответ лучше, чем кто-либо другой.

Вот что мне сказали: когда в комнате достигается заданная температура, клапан все еще открывается на долю, позволяя пропускать лишь небольшой поток. Они также сказали, что клапан обычно работает в пределах последнего миллиметра своего хода, модулируя поток при мельчайших изменениях температуры в комнате.

Зачем мне их использовать?

Почему бы и нет? Есть много преимуществ. Они недорогие для начала. Не нужно прокладывать провода. Вы можете легко обеспечить управление зонами по комнатам без группы термостатов, панелей управления зонами и зональных клапанов. Они также обеспечивают превосходный комфорт управления в системе водяного отопления.

И электричество тоже не используют!

Как мне настроить мою систему TRV?

Это зависит от того, о каком типе системы идет речь.Давайте рассмотрим несколько из них.

Высокотемпературная радиаторная система.

В системах этого типа обычно используется неконденсирующийся высокотемпературный источник тепла. Может использоваться ограниченная кривая сброса наружного воздуха или фиксированная температура воды. Вы захотите установить TRV на каждый радиатор, кроме самого холодного помещения. В этой комнате вы установите термостат для включения и выключения бойлера и насоса.

Если вы управляете котлом с помощью ODR (управление сбросом наружного воздуха) и у него есть функция WWSD (отключение в теплую погоду), вы можете установить TRV на каждый радиатор и установить перемычку на клеммы TT котла.Затем котел будет включаться и выключаться в зависимости от перепада настройки верхнего предела и при необходимости добавлять тепло. Когда на улице станет тепло, котел отключится.

Для этой установки также следует использовать насос с регулируемой скоростью. Тот, который работает с пропорциональным давлением или технологией «Auto Adapt».

Также следует отметить, что этот тип установки лучше всего подходит для высокотемпературного котла, имеющего достаточную тепловую массу, например, чугунного котла. Некоторые котлы без конденсации, например, с медными оребрениями, имеют небольшую массу и имеют минимальный расход, которого необходимо строго придерживаться.

Высокотемпературная плинтусная система.

Давайте посмотрим на систему этого типа, котел и насос того же типа, что и в первом примере. Однако вместо радиаторов в качестве излучателей тепла используется плинтус из оребренных труб. ТРВ здесь могут работать так же хорошо, как и с радиаторами, но мы их устанавливаем немного иначе.

Большинство плинтусов с ребристыми трубами в моем районе устанавливаются последовательно. Это означает, что ряд плинтусов соединены последовательно, охватывая несколько комнат.Обычно в центре этих комнат находится термостат для управления этой зоной.

Мы все еще можем использовать TRV для управления температурой в помещении, но они будут другого типа, чем вы привыкли. Для этого мы должны использовать TRV с корпусом трехходового переключающего клапана, показанного на рисунке D.

Клапан должен быть установлен на питании каждого обогревателя плинтуса.Затем вы должны установить байпасную трубу, соединенную с байпасным портом на TRV, и ввести в обратную трубу плинтуса.

Для этого доступно несколько различных вариантов контрольной головки. Один тип требует, чтобы вы просверлили отверстие через лицевую сторону или конец торцевой крышки плинтуса. Головка датчика TRV будет выступать через отверстие, позволяя определять и регулировать температуру.

Если у вас есть несколько обогревателей плинтуса в одной комнате, вы можете установить трехходовой TRV с выносной настенной панелью управления.Обводная труба будет идти от клапана TRV к возврату последней плинтуса в комнате.

Расположенный в центре термостат все еще может использоваться для включения и выключения котла в этой настройке. TRV будут служить устройствами динамической балансировки и распределять BTU по дому пропорционально настройке температуры в каждой комнате.

Также нет проблем с потоком со стороны котла, поскольку поток воды скорее отводится, чем замедляется. Это увеличивает гибкость выбора котла, обеспечивая хорошие результаты как с котлами с малой массой, так и с котлами большой массы.

Микрозоны.

TRV — один из лучших инструментов для устранения проблем, связанных с микрозонами.

Что такое микрозона? Микрозона — это именно то, что вам нужно. Это миниатюрная зона, если сравнить тепловую нагрузку этой зоны с тепловой нагрузкой всей конструкции.

Поскольку размер котла соответствует потребности в тепле для всей конструкции, он невероятно велик для микрозоны. Если микрозона требует тепла, в то время как ни одна из других зон не вызывает, бойлер будет работать в режиме короткого цикла.Это быстрее изнашивает котел и снижает эффективность.

Вот как это настроить: используйте TRV, который лучше всего подходит для приложения, и используйте его для управления потоком, идущим в микрозону. Трубопровод, идущий к излучателям тепла в микрозоне, должен быть привязан к распределительному трубопроводу котла таким образом, чтобы он пропускал поток всякий раз, когда включается какая-либо из других зон.

Это позволит комнате получать тепло в любое время, когда есть потребность в тепле в здании, а TRV предотвратит перегрев помещения.Микрозона не может послать запрос на нагрев котла и, следовательно, не вызовет проблем с короткими циклами.

Одно из моих любимых применений для этого приложения — в ванных комнатах в домах с лучистым теплом пола. В ванных комнатах часто не так много места на полу, и кажется, что в них всегда есть окно и большая внешняя стена. Это увеличивает тепловую нагрузку и соответствующие потребности в БТЕ / час на квадратный фут по сравнению с остальной частью дома.

Вместо того, чтобы размещать трубы на расстоянии 8 дюймов, я мог бы разместить их на расстоянии 4 дюймов, чтобы увеличить теплоотдачу и сделать пол более равномерной температурой.TRV контролирует поток, проходящий через трубку, и предотвращает нагревание комнаты, сохраняя при этом пол в большей степени теплым.

Несколько лет назад я занимался модернизацией системы отопления в доме, который ремонтировался. Это был старый исторический дом с высокими потолками, кирпичными стенами и гигантскими старыми чугунными батареями.

В какой-то момент дом был разделен на две квартиры, и после многих лет аренды он потерял большую часть своего первоначального величия.Дом был продан, и новый владелец решил вернуть ему первоначальную красоту.

Он нанял меня составить план системы отопления. Он хотел сохранить радиаторы, но избавиться от гигантских стальных трубопроводов и гигантского котла в подвале. У этого котла были насосы такие большие, что я просто стоял и смотрел некоторое время. Я не привык видеть что-то такого размера в жилом доме.

В следующем выпуске мы рассмотрим расчеты, проектирование системы, трубопроводы и стратегии управления, которые мы использовали для оживления этой системы.

Харви Рамер является владельцем Ramer Mechanical (RM) LLC. RM специализируется на системах лучистого и водяного отопления. Компания также предоставляет другие механические услуги жилому и легкому коммерческому рынку. Ramer также предоставляет услуги по проектированию систем отопления и консультации по всей стране. Свяжитесь с ним по адресу [email protected].

% PDF-1.4 % 110 0 объект > эндобдж xref 110 80 0000000016 00000 н. 0000002629 00000 н. 0000002714 00000 н. 0000003411 00000 н. 0000003626 00000 н. 0000003802 00000 н. 0000004016 00000 н. 0000004170 00000 н. 0000004380 00000 н. 0000004751 00000 п. 0000004971 00000 н. 0000005166 00000 п. 0000005239 00000 п. 0000005314 00000 п. 0000005521 00000 н. 0000005847 00000 н. 0000006057 00000 н. 0000006503 00000 н. 0000006816 00000 н. 0000008661 00000 н. 0000010999 00000 н. 0000011186 00000 п. 0000011269 00000 п. 0000013770 00000 п. 0000013985 00000 п. 0000014204 00000 п. 0000014508 00000 п. 0000014913 00000 п. 0000017013 00000 п. 0000018732 00000 п. 0000022037 00000 п. 0000022251 00000 п. 0000022537 00000 п. 0000022858 00000 п. 0000023473 00000 п. 0000025027 00000 н. 0000025233 00000 п. 0000025383 00000 п. 0000025568 00000 п. 0000028077 00000 п. 0000030467 00000 п. 0000034937 00000 п. 0000036321 00000 п. 0000040423 00000 п. 0000043231 00000 п. 0000046399 00000 п. 0000046451 00000 п. 0000046589 00000 п. 0000047561 00000 п. 0000047777 00000 п. 0000047862 00000 п. 0000048456 00000 п. 0000048659 00000 п. 0000048800 00000 н. 0000049973 00000 п. 0000050187 00000 п. 0000050301 00000 п. 0000051604 00000 п. 0000051824 00000 п. 0000051924 00000 п. 0000052616 00000 п. 0000052843 00000 п. 0000052951 00000 п. 0000053745 00000 п. 0000053970 00000 п. 0000054124 00000 п. 0000055360 00000 п. 0000055578 00000 п. 0000058124 00000 п. 0000060528 00000 п. 0000061591 00000 п. 0000063301 00000 п. 0000065727 00000 п. 0000068071 00000 п. 0000070164 00000 п. 0000071229 00000 п. 0000072295 00000 п. 0000073359 00000 п. 0000075174 00000 п. 0000001896 00000 н. трейлер ] / Назад 663318 >> startxref 0 %% EOF 189 0 объект > поток hb«b« Ȁ

Умные клапаны радиатора: стоит того? Или просто уловка?

Однозонный интеллектуальный термостат может включить или выключить отопление всего дома.Он не может управлять отдельными комнатами (ну, не без автоматических заслонок, которые в жилых домах устанавливают редко). На мой взгляд, это один из многих недостатков умных термостатов.

А как же умные радиаторные клапаны? Могут ли они налететь и спасти положение, в конце концов, давая умный, автоматический и точный контроль над отоплением вашего дома?

Интеллектуальные радиаторные клапаны могут сэкономить ваши деньги и являются хорошей альтернативой интеллектуальным термостатам, если вы хотите контролировать микроклимат в вашем доме по комнатам.Однако доступные продукты в настоящее время ограничены, как и количество вариантов интеграции.

Как работают интеллектуальные радиаторные клапаны?

Прежде чем я расскажу о радиаторных клапанах smart , стоит быстро поговорить о различных типах радиаторных клапанов. Примерно десять лет назад у большинства радиаторов было только следующее:

Это стандартный «тройник» для трубы, означающий, что любая горячая вода, перекачиваемая из котла, будет проходить вокруг радиатора, то есть радиатор всегда будет включен.

Однако, когда мир осознал экологический сдвиг, в некоторых странах стало появляться все больше и больше устанавливаемых термостатических радиаторных клапанов (ТРВ). :

Они контролируют температуру в помещении и пропускают горячую воду в радиатор (т. Е. Позволяют радиатору «включиться») только при достаточно низкой температуре окружающей среды.

Установка TRV на «4» или «5» означает, что радиатор будет включаться намного чаще, чем при установке «1» или «2».

Smart делают еще один шаг вперед. Вместо того, чтобы просто использовать грубую систему нумерации «1-5» для определения того, должен ли включаться радиатор (в относительном выражении), интеллектуальный клапан может отслеживать точную температуру в комнате, и в радиатор может проходить только горячая вода. когда заданная температура достигает .

А поскольку они умны, вы, естественно, можете использовать приложение, правила автоматизации или голосовое управление, чтобы открывать / закрывать клапан, тем самым позволяя обогревать или охлаждать комнату по мере необходимости.

Smart питаются от батареи, поэтому вам придется периодически менять батарею, иначе они просто вернутся к работе в качестве стандартного радиаторного клапана.

Могут ли интеллектуальные клапаны сэкономить деньги?

В целом да.

Умный радиаторный клапан может сэкономить ваши деньги, потому что он позволяет вам контролировать температуру в вашем доме для каждой комнаты. Если у вас есть комната, которая становится особенно жаркой (например), вы можете установить интеллектуальный клапан и сделать так, чтобы этот конкретный радиатор горел меньше.

Конечно, вы также можете сделать это с помощью термостатического клапана радиатора, но интеллектуальный клапан также позволит вам управлять вещами удаленно, а также включить его в процедуры автоматизации. Например, у вас может быть подпрограмма SmartThings, которая определяет, когда вы идете домой, а затем выполняет ряд действий, включая открытие определенных интеллектуальных клапанов радиатора по мере необходимости.

Интеллектуальный радиаторный клапан eqiva утверждает, что он может сэкономить вам до 30% на счетах за отопление, что будет больше, чем 10–12% экономии, которую, по заявлению Nest, вы получите с их обучающим термостатом.

В некотором смысле это имеет смысл. Умный термостат будет контролировать отопление всего вашего дома, увеличивая или уменьшая нагрев всех комнат в вашем доме. Если у вас нет TRV (чего нет в большинстве домов), вы можете обнаружить, что в некоторых комнатах становится слишком жарко — буквально сжигая деньги.

Интеллектуальный клапан вместо этого может позволить вам точно контролировать настройку отопления каждой комнаты, потенциально экономя вам гораздо больше денег, чем с интеллектуальным термостатом.

Можно ли объединить интеллектуальные клапаны с интеллектуальным термостатом?

Вот где ваша система отопления могла бы стать по-настоящему умной: умный термостат, который действительно изучает ваши графики и распорядки, в сочетании с умными клапанами, чтобы вы могли контролировать вещи в каждой комнате .Это умная система обогрева, которая действительно была бы полезной (как вы понимаете, я не поклонник умных термостатов в одной зоне!).

Таким образом, ваш интеллектуальный термостат может узнать, что люди проводят время в комнатах A, B и C утром, а затем в комнатах D и E вечером, и соответственно нагревает каждую комнату. Умный термостат не может этого сделать без дорогостоящей многозонной настройки.

Так возможно ли это? Ну… это зависит от того, какой у вас умный термостат.

У обучающего термостата Nest есть страница поддержки по радиаторным клапанам, но в основном говорится, что нужно оставить их на стандартных / удобных настройках, а затем позволить термостату Nest контролировать все.Другими словами, он не будет интегрирован с интеллектуальными клапанами .

ecobee также, похоже, не поддерживает интеллектуальные радиаторные клапаны, хотя они не упоминают об этом прямо — они просто не говорят об этом. Кроме того, их комнатные датчики предназначены для работы вместо отдельных клапанов, определяя, когда люди находятся в определенных комнатах.

В результате, если у вас есть термостат Nest или Ecobee, ваш единственный реальный вариант — интегрировать их в концентратор умного дома, а затем купить совместимый умный клапан .Я видел некоторые клапаны с поддержкой HomeKit, что означает, что вы можете настроить некоторые пользовательские процедуры автоматизации, сочетающие в себе интеллектуальный термостат и интеллектуальные радиаторные клапаны. Да, это не прямая интеграция, но это все же большой шаг к действительно интеллектуальной (и автоматизированной) системе отопления.

Однако ситуация в Великобритании (и некоторых частях Европы) более обнадеживающая. Интеллектуальный термостат Hive Active интегрируется с термостатическим клапаном радиатора Hive Smart Heating, чтобы обеспечить бесперебойную работу интеллектуального обогрева.

Эти интеллектуальные клапаны Hive работают без интеллектуального термостата, но если у вас установлен Hive Active, вы также можете включить отопление в отдельной комнате (с помощью интеллектуального клапана) без включения остальной части отопления вашего дома . Это довольно приятная функция:

Однако отзывы Amazon о клапанах Hive неоднозначны: 27% дали ему оценку 1/5 и заявили, что они не работают должным образом. Проблемы с установкой, кажется, являются основной проблемой (наряду со странной ошибкой программного обеспечения) — однако после их установки и настройки многие люди говорят, что они действительно хорошо работают вместе со своим интеллектуальным термостатом Hive Active.

Разве нельзя просто использовать термостатические радиаторные клапаны?

Честно говоря, это вопрос, который я задавал себе некоторое время. В моем доме есть только ТРВ, и я, конечно, не чувствую необходимости спешить и покупать кучу умных радиаторных клапанов.

TRV будет иметь значения 1-5, чтобы указать температуру, при которой они должны включаться, а также 0 (и, возможно, вариант * ), чтобы указать, что он должен оставаться выключенным или включаться только изредка. Цифры 1-5 различаются в зависимости от марки TRV, но, грубо говоря, они означают:

• 1 — при температуре 10-15 ° C
• 2 — при температуре 15-17 ° C
• 3 — при температуре 18-20 ° C (около 68 ° C)
• 4 — при температуре до 21 года -22 ° C (около 77 ° C)
• 5 — макс. (Клапан всегда открыт)

Это то, что у меня есть в доме, и для большинства комнат установлено значение «4», а в некоторых — «3». », Если в отдельной комнате становится слишком жарко.

Это действительно хорошо работает, и это большой шаг вперед по сравнению с традиционными радиаторными клапанами, которые всегда открыты. Единственное, что я теряю с ТРВ (по сравнению с интеллектуальными клапанами):

1. Умение грамотно управлять клапанами . Но, как мы убедились, текущие возможности интеграции оставляет желать лучшего. Если бы я мог встроить интеллектуальные клапаны в термостат Ecobee, думаю, я бы выбежал и купил бы полноценную интеллектуальную систему отопления. Но сейчас это просто невозможно, поэтому я не вижу пользы от «умных» радиаторных клапанов.
2. Более точный контроль открытия клапанов. Прямо сейчас я могу просто выбрать настройки «1–5», но это не позволяет мне сказать: «Этот клапан должен быть открыт при температуре ниже 18 ° C утром и ниже 19 ° C вечером». . Это то, что я теряю с моими TRV (по сравнению с интеллектуальными клапанами), но опять же, честно говоря, это не то, что, я думаю, принесет мне пользу прямо сейчас. Большинство комнат в моем доме используются достаточно равномерно в течение дня, и большинство из них также постоянно нагревается (и охлаждается), поэтому в настоящее время мне не нужен мелкозернистый элемент управления .

Короче говоря, если бы у меня не было ТРВ, я бы, наверное, пошел и купил умные радиаторные клапаны. Но поскольку у меня уже есть термостатические клапаны, я не вижу пользы от перехода на термостатические клапаны smart .

Рекомендуемые интеллектуальные радиаторные клапаны

Поскольку у большинства людей во всем мире есть термостат Nest Learning Thermostat или интеллектуальный термостат ecobee, но они не поддерживают интеллектуальные радиаторные клапаны, трудно порекомендовать конкретные продукты, которые подходят им.Поэтому я сгруппирую свои предложения в соответствии с некоторыми примерами использования:

Вы живете в Европе и у вас есть термостат Hive Active

В данном случае термостатические клапаны Hive Smart имеют смысл. Да, их обзоры неоднозначны, поэтому я бы посоветовал прочитать их, узнать, что раздражает большинство людей (в основном, это процесс установки с ошибками) и посмотреть, были ли недавние обновления Hive, которые делают этот процесс менее глючным и раздражающим. .

Если это так, 42 фунта стерлингов.Клапаны Hive на 50 штук дороже, чем стандартные TRV (стоимостью менее 8 фунтов стерлингов), но мелкозернистый контроль, который они вам предоставят, вероятно, того стоит в итоге .

У вас есть термостат Nest или Ecobee и смарт-хаб

Выбор здесь полностью зависит от вашего умного хаба. T he Eve Thermo, например, поддерживает HomeKit, поэтому, если вы используете экосистему умного дома Apple, эти клапаны Eve могут сделать идеальный сенсор e (тем более, что и Nest, и ecobee поддерживают HomeKit).

Помимо этого, если у вас есть концентратор SmartThings, вы можете рассмотреть любой из следующих интеллектуальных радиаторных клапанов :

У вас есть термостат Nest / ecobee, но нет смарт-хаба

Это сложнее, потому что вы, вероятно, не получите большой (или какой-либо) интеграции между вашим интеллектуальным термостатом и вашими клапанами .

Но в некотором смысле это не имеет значения — это просто означает, что вам нужно вручную управлять некоторыми частями вашей отопительной системы .Например, вы можете знать, что в двух задних спальнях становится очень жарко в течение дня, но на нижнем этаже прохладнее, что означает, что ваш умный термостат срабатывает каждый день около 17-18 часов.

В этом случае вы можете использовать интеллектуальные клапаны только в двух задних спальнях, чтобы выключить их радиаторы (или включить их только при более низких температурах) в одно и то же время — например, 17:00. Тогда эти комнаты не будут перегреваться, когда ваш умный термостат, считывающий температуру окружающей среды в коридоре или гостиной на нижнем этаже, запустит вашу систему отопления.

В магазинах Amazon в Европе довольно много вариантов умных клапанов, но гораздо меньше в магазине Amazon в Америке — поэтому вместо того, чтобы пытаться предложить конкретный продукт, который вы, возможно, не сможете купить, я бы посоветовал делать покупки в ближайших к вам розничных магазинах. и посмотрите, какие умные радиаторные клапаны у них есть в продаже.

Тепловые характеристики новой настенной радиаторной панели в сочетании с горизонтальной системой отопления с тепловым насосом на основе грунта: улучшение внутренней среды для снижения передачи инфекционных заболеваний по воздуху

Исследовательская статья

Тепловые характеристики новой настенной радиаторной панели в сочетании с горизонтальной системой отопления с тепловым насосом на основе грунта: улучшение внутренней среды для снижения передачи инфекционных заболеваний по воздуху

Сабрин Коричи ^{1 *} , Башир Бушекима ¹ , Набиха Наили ² и Мессауда Аззузи ³

¹ Лаборатория новых и возобновляемых источников энергии в засушливых и сахарных регионах — ЛЕНРЕЗА, Университет Касди Мербах, Уаргла, Po Box 511, Уаргла 30000, Алжир
² Лаборатория тепловых процессов, Научно-технический центр энергетики, Хаммам Лиф, Б.С. 95, Тунис 2050, Тунис (CRTEn)
³ Кафедра электротехники, факультет науки и технологий, Университет Зиане Ачур из Джельфы, Джельфа 17000, Алжир

^* электронная почта: [email protected]

Поступило: 16 Ноябрь 2020 г.
Принято: 24 Ноябрь 2020 г.

Аннотация

В связи с быстрым распространением новой пандемической болезни (COVID-19), охватившей большинство стран мира, новая система радиационного отопления состоит из настенных радиаторных панелей, соединенных с реверсивным геотермальным тепловым насосом (GHP) и горизонтальным грунтом. теплообменник (HGHX) был предложен как быстрое и постоянное решение для снижения рисков распространения инфекционных заболеваний, передающихся по воздуху, в закрытых помещениях с кондиционированием воздуха.Экспериментальная система была установлена ​​и протестирована в лаборатории тепловых процессов Исследовательско-технологического центра энергетики (CRTEn), Тунис, для достижения двух основных целей этой работы: разработка новой системы радиационного нагрева с быстрым и недорогим внедрением при одновременном использовании. обеспечение высокой эффективности и экологичности всей системы. Полученные результаты показывают, что можно использовать новые RPH в качестве отводчика тепла горизонтальной системы теплового насоса с грунтовым источником (HGSHP) для отопления зданий с ограниченными земельными участками, особенно в тех, которые расположены в регионах Средиземноморья, таких как Тунис, средние коэффициенты производительности геотермального теплового насоса COP _л.с. и всей системы COP _sys оказалось равным 6.3 и 3 соответственно. Анализ теплового комфорта показывает, что в испытательной комнате есть только небольшое вертикальное колебание температуры, которое не окажет отрицательного влияния на тепловой комфорт.

© S. Korichi et al., Опубликовано EDP Sciences, 2020

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинальная работа правильно процитировано.

1 Введение

В декабре 2019 года в Китае была уведомлена вспышка респираторного заболевания, позже было доказано, что новое заболевание, впервые появившееся в Ухане, городе в провинции Хубэй, было вызвано новым коронавирусом, официально называемым коронавирусным заболеванием 2019 (COVID- 19) [1]. COVID-19 быстро распространился в Китае и во многих странах, достигнув более 21 миллиона подтвержденных случаев менее чем за 9 месяцев [2].

Число лабораторно подтвержденных случаев заболевания заметно увеличивалось с каждым днем, что привело к проведению множества исследований, посвященных путям передачи этой пандемической болезни.Поскольку закрытые помещения являются основной средой, в которой люди и пациенты проводят большую часть своего времени, большинство исследований сосредоточено на путях распространения коронавируса в помещениях [3–6]. Сообщается, что рециркуляция воздуха в помещении с помощью механических средств, таких как системы отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), может в значительной степени переносить новый коронавирус из одного помещения и распространять его в другие помещения, подключенные к той же системе, за счет увеличения скорости воздушного потока, несущего переносимые по воздуху частицы вируса [7,8].

Для снижения потенциальной воздушно-капельной передачи этой пандемической болезни и любых других переносимых по воздуху микрокапель, содержащих вирусы, в закрытых помещениях, особенно в общественных зданиях, которые используются случайным образом (например, в больницах, ресторанах, офисах, школах, библиотеках, конференц-залах и т. Были рекомендованы меры контроля, такие как предотвращение рециркуляции воздуха с помощью систем кондиционирования (HVAC) и обеспечение наружного воздуха с помощью процесса естественной вентиляции [8,9].

Обратите внимание, что многие замкнутые больничные помещения, включая некоторые жилые здания, не могут вентилироваться естественным путем через проходы воздушного потока (т.е. окна и двери). Кроме того, естественная вентиляция не подходит для изменения климата в нескольких регионах мира, где кондиционирование воздуха необходимо, особенно в отопительный сезон, когда происходит большая часть передачи. Поэтому очень важно подчеркнуть использование новой техники, которая работает постоянно при любых обстоятельствах и соответствует всем техническим и экономическим аспектам, включая экологические, которые могут заменить традиционные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы предотвратить передачу COVID-19 воздушно-капельным путем медицинским работникам. пациенты больниц, экологические службы, жители и другие.

Термически активируемая система здания (TAB) — одна из наиболее эффективных систем распределения, которая может улучшить микроклимат в помещении с более низкой скоростью воздуха на основе различных источников энергии [10,11], она состоит из теплообменников, которые удовлетворяют потребности в отоплении / охлаждении. зданий, проводя тепло к / от тепловой массы здания в форме излучения, что означает, что TAB снижает до минимума рассеивание аэрозольных частиц и газообразных загрязнителей во внутренней среде [12].

Эти типы систем с низкой энтальпией в целом можно разделить на два типа: непосредственно активируемые строительные системы (DAB), такие как змеевик, излучающая стеновая панель и радиаторная панель, которая размещается в строительных конструкциях; и косвенно активируемые строительные системы (IAB), такие как излучающий пол, холодный потолок и активный слой стены, внедренный в поверхности здания. Как уже упоминалось, поскольку общественные места и определенные типы жилых комнат характеризуются периодическим случайным использованием, DAB, которые обеспечивают быстрое кондиционирование, обычно являются наиболее подходящим вариантом, и поскольку мы сосредоточены в этом исследовании на зданиях с ограниченной площадью поверхности земли, таких как комнаты Используемые для реанимации и жилых помещений, системы панельного отопления с радиаторами (RPH), которые обычно занимают небольшие помещения, особенно подходят за счет увеличения поверхностей теплообмена через змеевики труб [13].

RPH обеспечивают желаемые условия теплового комфорта в помещении без необходимости в процессах вентиляции за счет прямого радиационного или конвекционного теплопереноса с воздухом в помещении. Эти характеристики обеспечивают сочетание технических, экономических и комфортных преимуществ. Во-первых, RPH могут быть установлены в любом месте на крышах и стенах, более легко монтируются, занимают меньшую площадь, а их форму можно легко изменить, чтобы она не влияла на внешний вид здания.Во-вторых, RPH обычно дешевле, чем другие теплообменники TAB, и они имеют длительный срок службы и почти не требуют обслуживания [13]. В-третьих, RPH имеют короткое время теплового отклика [14,15]. В-четвертых, внутри RPH нет вентилятора или вращающейся части, что позволяет улучшить качество воздуха в помещении без шума [16]. В-пятых, кондиционирование воздуха с помощью RPH может эффективно обеспечить тепловой комфорт в помещении с разумным вертикальным градиентом температуры в помещении [17,18]. Наконец, из-за низкой температуры подаваемой в здание воды (45/35 ° C) RPH имеют относительно более высокую производительность и требуют меньше энергии, чем обычные системы кондиционирования воздуха.Фактически, поскольку RPH требуют низких затрат на потребление по сравнению с обычными системами отопления, подходит комбинация RPH с системами теплового насоса [19–21].

Геотермальный тепловой насос, также называемый системой геотермального теплового насоса (GSHP), является одним из многообещающих применений в возобновляемой энергии, который может обеспечивать отопление или охлаждение зданий с помощью многочисленных чистых и безопасных методов, таких как горизонтальный наземный тепловой насос. (HGSHP) и вертикальный геотермальный тепловой насос (VGSHP).Принимая во внимание первоначальные инвестиционные затраты и геологические ограничения для применения VGSHP, HGSHP обычно являются лучшим вариантом в нашем случае.

Несмотря на множество исследований, касающихся как RPH, так и GSHP, существует несколько примеров, которые объединяют как RPH, так и HGSHP, и большинство исследований было проведено в лабораторных испытаниях моделирования. Судя по обзору литературы, экспериментальных исследований радиаторных панелей как отражателей тепла ТГТН для отопления зданий до сих пор не существует. Следовательно, испытания HGSHP с RPH в реальных внешних условиях по-прежнему необходимы для дальнейшего развития, чтобы предварительно изучить эффективность всей системы для обогрева помещений в выбранных условиях.

В этом контексте основной целью данной статьи была оценка тепловых характеристик системы настенного радиаторного панельного отопления в сочетании с горизонтальным геотермальным тепловым насосом, используемого для обогрева испытательного помещения с ограниченной площадью пола в Северном Тунисе. Эксперимент проводился в Исследовательском и технологическом центре энергетики (CRTEn), Бордж-Седрия. Экспериментальная установка состоит из грунтового теплового насоса в сочетании с горизонтальным грунтовым теплообменником, установленным на глубине 1 м, который используется для обогрева строительного блока, оборудованного системой капиллярных матов, в качестве радиатора.Результаты экспериментов, полученные в относительно холодные дни, доказывают, что новая система настенного радиаторного панельного отопления хорошо сочетается с системой HGSHP и может эффективно улучшить тепловую среду в помещении. Потребление энергии снижается за счет использования свободной энергии земли, и одновременно увеличивается коэффициент полезного действия всей системы.

2 Климат тестового района

Экспериментальная система была установлена ​​и протестирована в Лаборатории тепловых процессов (LPT) Научно-технологического центра энергетики (CRTEn), Бордж-седрия.Город Бордж-Седрия расположен на севере Туниса в центре средиземноморского побережья Северной Африки, он расположен на 36 ° северной широты и 10 ° восточной долготы. Северный регион имеет средиземноморский климат, который характеризуется мягкой дождливой зимой и жарким сухим летом. Средние, минимальные и максимальные месячные колебания температуры, включая среднемесячные колебания скорости ветра и изоляции, измеренные с помощью метеорологической станции, установленной в CRTEn, Borj Cédria, показаны на Рисунке 1 [22,23].

Район исследования в данной работе является одним из основных геотермальных районов Туниса, он имеет очень важные геотермальные ресурсы, как показано на Рисунке 2 [23], Бордж-Седрия также характеризуется относительно низкой глубиной добычи (глубина, на которой температура на 40 ° C выше температуры поверхности земли), который находится между 1000 и 1500 м.

3 Основы проектирования

3.1 Анализ энергии земли

Согласно первому закону термодинамики тепло, передаваемое от земли ( Q _г ) можно вычислить по следующему уравнению: (1)

3.2 Анализ энергии к зданию

Количество тепла, вводимого в здание ( Q _b ) рассчитывалась по формуле: (2)

Q _b можно также сформулировать с помощью следующего уравнения: (3) где LMTD представляет собой логарифмическую среднюю разность температур, записанную как: (4)

Таким образом, требуемая общая площадь радиатора, S _РПН (м ² ), получается следующим образом: (5) Где U _БПН — общий коэффициент теплопередачи.

3.3 Энергоэффективность системы

Коэффициент полезного действия теплового насоса (COP _л.с. ) можно оценить по соотношению между теплом, подаваемым в здание, и потребляемой мощностью компрессора: (6)

Коэффициент полезного действия всей системы отопления (COP _sys ) рассчитывается по следующей формуле: (7)

Где и — потребление электроэнергии компрессором и циркуляционным насосом соответственно. был определен как:

, где H _насос — общий напор насоса HGHX (Δ p _GHX ) и теплового насоса (Δ p _GHP ).

4 Методы и материалы

4.1 Подробности испытаний

Как указано в Разделе 1, экспериментальная кампания в этой работе была сосредоточена на оценке возможности применения или замены традиционных систем отопления на низкотемпературную систему радиационного отопления в сочетании с возобновляемыми источниками энергии. Эксперименты проводились в средиземноморском климате в период с 24 по 27 января 2020 года с целью оценки теплового поведения системы стеновых радиаторных панелей в сочетании с HGSHP для здания с преобладающей тепловой нагрузкой и ограниченной площадью пола.Были сделаны следующие допущения:

• Требуемая общая площадь радиатора была рассчитана в соответствии с тепловыми нагрузками здания с использованием уравнения (5) (см. Раздел 3.2).

• Длина GHX была выбрана таким образом, чтобы установка не оказывала чрезмерного влияния на тепловой баланс почвы в долгосрочной перспективе. Анализ влияния параметров грунтового теплообменника в исследуемых условиях выполнен в [24].

• Компрессор включается / выключается в зависимости от контролируемой температуры водяного бака.

• Внутренний циркуляционный насос постоянно включен в период отопления.

• Внешний циркуляционный насос включается за одну минуту до компрессора и выключается через 1 минуту.

4.2 Экспериментальная установка

Экспериментальная система состоит из пяти компонентов (рис. 3): грунтового теплового насоса, горизонтального грунтового теплообменника, испытательного офиса, системы радиаторного панельного отопления и накопительного бака.

• Офисное помещение, выходящее на север (рис.4), площадью 12 м ² и внутренней высотой около 3 м.

• Геотермальный тепловой насос представляет собой реверсивный водо-водяной агрегат Ageo CIAT (рис. 5a). Он оборудован двумя циркуляционными насосами для циркуляции воды во внутренней и внешней системах. Технические характеристики GHP приведены в таблице 1.

• Горизонтальный грунтовый теплообменник, устанавливаемый на глубине 1 м в земле, состоит из трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE) длиной 100 м (рис.5б), их технические характеристики сгруппированы в таблице 2.

• Система радиаторного панельного отопления (рис. 5г) состоит из многослойного теплообменника (теплообменник CM), установленного вертикально в западной стене испытательного кабинета. Технические характеристики теплообменника CM приведены в таблице 3.

• Изолированный резервуар для воды 0,1 м ³ был интегрирован между тепловым насосом и панелью радиатора для увеличения тепловой инерции системы.

Технические характеристики реверсивного теплового насоса вода-вода.

Техническая спецификация грунтового теплообменника.

Техническая спецификация капиллярного ответного теплообменника.

4.3 Измерительное оборудование

Во время процедур тестирования все измерительные датчики были подключены к многоканальному цифровому устройству Agilent типа HP (рис. 5c), которое было подключено к программе Microsoft, которая сохраняет результаты каждые 1 минуту в течение 3 дней (с 24 января по 27 января 2020 года). для записи любого неожиданного теплового поведения всей системы.Термопары K-типа (точность ± 1 ° C) использовались для измерения температуры окружающей среды и температуры в помещении на разных уровнях в центре испытательного офиса, 3 термопары (K-типа) также использовались для измерения температуры поверхности радиаторные трубы длиной 0, 3 и 6 м. Для измерения температуры воды GHX два провода термометра сопротивления PT500 (точность ± 5,71%) были размещены на входе и выходе GHX.

4.4 Нагревательные нагрузки

В данной работе тепловые нагрузки были рассчитаны с использованием модели помещения для климатических испытаний TRNSYS, разработанной в соответствии со строительными техническими условиями Лаборатории термических процессов (рис.4) следующим образом:

• Плоская крыша из тяжелого бетонного блока 20 см, стяжки 8 см и асфальта 1 см.

• Стены выполнены из двойного остекления из пустотелого кирпича 0,15 м, штукатурки по 0,03 м с каждой стороны и слоя воздушной изоляции 0,05 м.

• Окно на южную сторону, 3 м ² .

Термостат отопления был установлен на 23 ° C в соответствии со стандартами теплового комфорта в тестовой зоне. На рис. 6 представлены годовые тепловые нагрузки испытательного офиса, которые были рассчитаны на основе погодных данных для климата северного побережья.Понятно, что отопительный период длится около 7 месяцев, с октября по апрель. Нагрузка на отопление достигает максимума в январе и составляет около 2,12 кВт.

5 Результаты и обсуждение

В этом разделе анализируются производительность и возможность использования системы настенных радиаторных панелей, подключенных к HGSHP в режиме обогрева. Были проведены эксперименты для определения температуры окружающей среды, средней температуры в помещении, температуры воды на входе и выходе HGHX, а также температуры воды на входе и выходе RPH.

5.1 Температура воздуха в испытательном кабинете

На рисунках 7 и 8 показано почасовое изменение средней температуры в помещении испытательного офиса ( Т _окр. ) по сравнению с температурой наружного воздуха ( т _{а ver} ) с системой кондиционирования и без нее соответственно. Из этих цифр видно, что система радиаторного панельного отопления повысила среднюю температуру внутри испытательного офиса примерно на 6 ° C до комфортного уровня при среднем значении около 23 ° C, небольшие колебания температуры в помещении были заметил из-за понижения температуры в накопительном баке при выключении компрессора.

5.2 Анализ теплового комфорта

5.2.1 Вертикальный перепад температуры воздуха

Поскольку колебания комнатной температуры между уровнями головы и лодыжек, а также колебания температуры воздуха со временем влияют на тепловой комфорт человека [25], была проведена оценка вертикальной разницы температуры воздуха в течение всего отопительного периода.На рис. 9 показано изменение температуры в помещении на разной высоте (L1: пол, L2: 1,4 м над полом, L3: крыша, как показано на рис. 10). Результаты показывают, что после активации системы GHP в 9:00 система радиаторного отопления повышает температуру воздуха внутри испытательного офиса на 4–8 ° C по сравнению со значениями в начале отопительного периода. Средняя температура воздуха в помещении постепенно повышается до 23,5, 23 и 22,4 ° C на разных уровнях L1, L2 и L3 соответственно.В полдень наблюдались небольшие колебания температуры воздуха в помещении между уровнями головы и лодыжек примерно на ± 1 ° C от желаемого значения (7 в Табл. 4) из-за колебаний температуры наружного воздуха и притока солнечного тепла. Время, необходимое для изменения температуры, составляет около 4 часов, что не вызывает теплового дискомфорта.

Классификация комфортности помещений, предложенная ASHREA [25].

5.2.2 Температура поверхности пола

Прикосновение к слишком теплым или слишком холодным поверхностям пола может вызвать термический дискомфорт для ног. Обычно люди носят обувь или ходят по коврам или напольным покрытиям, однако этот раздел предназначен для людей, носящих легкую домашнюю обувь.Почасовое изменение температуры поверхности пола в течение периода испытаний также показано на Рисунке 9. После термостабилизации в 12:00 температура поверхности пола изменяется от 19 до 21,2 ° C, а среднее значение составляет 20,4 ° C в течение периода. период тестирования. В соответствии с предписанными пределами, установленными в стандартах ASHRAE 55-2004, которые указаны в таблице 4, температура поверхности пола в исследуемом помещении находится в пределах нормы.

5.3 Температура воды на входе и выходе РПН

На рисунке 11 показано периодическое изменение температуры воды на входе и выходе в системе радиаторного панельного отопления.Из этого рисунка можно отметить, что температуры РПД на выходе и входе постепенно повышаются в начале периода нагрева и достигают максимума в 12:40, после чего температура воды на входе варьировалась от 36 до 40 ° C, а температура на выходе. варьировалась от 32 до 34 ° С.

Различия между T _{out — RPH} и T _{in — RPH} были переведены в количество тепла, отводимого в здание ( Q _b ) с помощью уравнения ( 2) (7 на рис.12). Было обнаружено, что количество тепла, отбрасываемого в здание, достигает максимального значения около 1,9 кВт в начале работы GHP из-за высоких тепловых нагрузок испытательного офиса, а затем вводимое тепло постепенно уменьшается после 1 часа работы GHP. , его значения варьируются от 0,8 до 1,4 кВт. Это изменение может быть оправдано прерывистой работой компрессора.

5.4 Реакция радиаторной системы отопления

Для определения времени отклика системы отопления температура поверхности RPH была измерена на разных расстояниях (D1: 0 м, D2: 3 м, D3: 6 м) в течение периода эксплуатации GHP. На рисунке 13 показано, что после активации системы GSHP в 9:00, температура поверхности RPH постепенно увеличивается до средних значений примерно 30, 27, 25 ° C в D1, D2, D3 соответственно.Система стабилизировалась на этих уровнях температуры за короткий период около 30 минут, что свидетельствует о быстром отклике системы радиаторного панельного отопления.

5.5 Температура воды на входе и выходе HGHX

Для того, чтобы оценить теплоемкость грунта, изменение температуры на входе и выходе грунтового теплообменника было представлено на рисунке 14.Результаты показывают, что температура на выходе достигает максимального значения около 20 ° C, когда компрессор включается, и достигает минимального значения около 12 ° C, когда компрессор выключается, это соответствует изменению температуры на входе в диапазоне от 4 до 18 ° С. На рисунке 15 показано тепло, передаваемое от земли, рассчитанное по уравнению (1), оно изменяется от 4,4 до 4,5 кВт при включении компрессора. Этот результат можно объяснить высоким тепловым откликом земли в районе испытаний.

5.6 Общая производительность

Чтобы понять влияние теплового поведения RPH на производительность системы HGHP, изменение коэффициента производительности теплового насоса и всей системы, которые были рассчитаны с использованием уравнений (6) и (7), соответственно, был показан на рисунке 16.

Средние значения COP _л.с. и COP _sys в начале отопительного периода оказались равными 7,4 и 4,1 соответственно. После стабилизации системы, которая была замечена в 14:00, эти кривые показывают снижение производительности примерно на 15% и 27% для COP _hp и COP _sys , соответственно, ухудшение можно объяснить уменьшением температура на входе испарителя GHP из-за снижения температуры почвы ( Т _г ) вокруг выхода GHX.Сравнение результатов этого исследования с результатами других исследований представлено в Таблице 5.

Сравнение этого исследования с другими исследованиями.

6 Заключение

В настоящем исследовании тепловое поведение новой системы настенного радиаторного панельного отопления, соединенной с горизонтальным наземным тепловым насосом, было экспериментально исследовано в климатических условиях Средиземноморского региона.Вся система была предложена для обеспечения чистого отопления замкнутых пространств, чтобы свести к минимуму перенос инфекционных заболеваний по воздуху, вызываемых традиционными системами кондиционирования и отопления. Наблюдаются следующие результаты:

• Комбинированная система радиаторного панельного отопления способна поддерживать в исследуемом помещении необходимый температурный уровень на протяжении всего отопительного периода.

• Использование капиллярного мата длиной 6 м в качестве радиаторной системы отопления повышает температуру воздуха внутри здания примерно на 6 ° C в течение максимум 2 часов, что отражает скорость реакции системы.

• Анализ теплового комфорта показывает небольшую разницу температур воздуха по вертикали внутри испытательного здания, которая не вызывает значительного теплового дискомфорта.

• Коэффициенты производительности теплового насоса (COP _л.с. ) и всей системы (COP _sys ) колеблются от 6,2 до 6,4 и от 2,9 до 3,1 соответственно

Наконец, можно сделать вывод, что новая система радиаторного панельного отопления является эффективным решением для одновременного улучшения климата в помещении и повышения коэффициента полезного действия геотермального теплового насоса.Поэтому мы подчеркиваем, что использование таких экологически чистых энергоэффективных систем отопления в больницах и других жилых и общественных помещениях снизит уровень заражения воздушно-капельным путем не только COVID-19 во время нынешней новой пандемии, но и других инфекционных заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, если это произойдет. реализовано в больших масштабах.

Номенклатура

η _насос : Электрический КПД циркуляционного насоса (%)

КС _л.с. : Коэффициент полезного действия теплового насоса

COP _sys : Коэффициент полезного действия всей системы

T _г : Температура грунта (° C)

T _{дюйм — GHX} : Температура воды на входе GHX (° C)

T _{дюйм — GHX} : Температура воды на выходе GHX (° C)

: Массовый расход воды GHX (кг / с)

Ед .: Общий коэффициент теплопередачи (Вт / м ° C)

Вт: Потребляемая мощность (кВт)

T _{дюймов — RPH} : Температура воды на входе RPH (° C)

T _{выход- RPH} : Температура воды на выходе RPH (° C)

: Массовый расход воды RPH (кг / с)

T _avr : Средняя температура воздуха в помещении

Т _окр. : Температура окружающего воздуха

Q _b : Тепло, поглощаемое зданием (Вт)

Q _г : Тепло, передаваемое земле (Вт)

C _{p — w} : Удельная теплоемкость жидкости (кДж / кг · К)

T _{FP 1} : Температура в начале периода колебаний (° C)

T _{FP 2} : Температура в конце периода колебаний (° C)

T _FS : Температура поверхности пола (° C)

H _насос : Падение давления (Па)

S : Площадь теплообменной поверхности теплообменника (м ² )

Индексы

Среднее: В среднем

окр .: Окружающий

б: Строительство

Насос: Циркуляционный насос

г: Земля

RPH: Система радиаторного панельного отопления

Мин .: Минимум

Макс: Максимум

S: Система

Вт: Воды

Сокращение

CM: Капиллярный мат

DAB: Непосредственно активируемая строительная система

ГШП: Тепловой насос наземного источника

GHX: Наземные теплообменники

л.с. Наземный тепловой насос

ХГШП: Горизонтальный грунтовый тепловой насос

ПНД: Полиэтилен высокой плотности

IAB: Косвенно активируемая строительная система

ВКЛАДКИ: Термически активируемая строительная система

ВГШП: Вертикальный наземный тепловой насос

Благодарности

Авторы выражают благодарность Лаборатории тепловых процессов (LPT) и Энергетическому исследовательскому и технологическому центру (CRTEn), Тунис, за финансовую поддержку проекта, авторы выражают благодарность доктору Др.Набихе Наили за ее поддержку на протяжении всего исследования.

Список литературы

1. S.C. Cheng, Y.C. Чанг, Ю.Л.Ф. Чан, Ю. Chien, M. Cheng, C.H. Ян, Ч. Хуанг, Ю. Сюй, Первый случай пневмонии, вызванной коронавирусом 2019 (COVID-19), на Тайване, Дж. Формос. Med. Доц. (2020). https://doi.org/10.1016/j.jfma.2020.02.007 [Google ученый]
2. Всемирная организация здравоохранения.Ситуационный отчет по коронавирусной болезни 2019 (COVID-19)-209. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200816-covid-19-sitrep-209.pdf?sfvrsn=5dde1ca2_2 [Google ученый]
3. Ч. Сюй, Х. Вэй, Л. Лю, Л. Су, В.Лю, Ю. Ван, П.В. Нильсен, Влияние персонализированных вмешательств вентиляции на риск заражения воздушно-капельным путем и передачу инфекции между жильцами, Сборка. Environ. 180, 107008 (2020) [CrossRef] [Google ученый]
4. М.А. Коханский, Л.Дж. Ло, М.С. Waring, Обзор образования, транспортировки и контроля аэрозолей в помещениях в контексте COVID ‐ 19, Int. Форум Allergy Rhinol. (2020). https://doi.org/10.1002/alr.2266 [Google ученый]
5. Т. Джин, Дж. Ли, Дж. Ян, Дж.Ли, Ф. Хонг, Х. Лонг, К. Сонг, SARS-CoV-2 представлены в воздухе отделения интенсивной терапии (ICU), Sustain. Cities Soc. 102446 (2020) [CrossRef] [Google ученый]
6. Н.A. Megahe, E.M. Ghoneim, Антивирусная среда: уроки, извлеченные из пандемии Covid-19, Sustain. Cities Soc. 61, 102350 (2020) [CrossRef] [PubMed] [Google ученый]
7. ГРАММ.Коррейя, Л. Родригес, М. Сильва, Т. Гонсалвес, Маршрут полета по воздуху и неправильное использование систем вентиляции как немаловажные факторы передачи SARS-CoV-2, Med. Гипотезы 109781 (2020) [CrossRef] [Google ученый]
8. Л.Morawaska, J.W. Тан, В. Банфлет, П.М. Блуиссен, А. Бурстра, Г. Буонанно, К. Хаворт, Как можно свести к минимуму передачу COVID-19 по воздуху в помещении? Environ. Int. (2020). https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105832 [Google ученый]
9. ИКС.Y. Ge, Y. Pu, C.H. Ляо, В.Ф. Хуанг, К. Цзэн, Х. Чжоу, Х.Л. Чен, Оценка риска воздействия SARS-CoV-2 в различных условиях больницы, Sustain. Cities Soc. 61, 102413 (2020) [CrossRef] [Google ученый]
10. М.Бойч, Д. Цветкович, Л. Бодич, Снижение энергопотребления и влияния на окружающую среду за счет лучистого панельного отопления с использованием различных источников энергии, Прил. Энергия 138, 404–413 (2015) [CrossRef] [Google ученый]
11. Дж.Романи, Г. Перес, А. де Грасиа, Экспериментальная оценка нагревательной излучающей стены, соединенной с геотермальным тепловым насосом, Renew. Энергия 105, 520–529 (2017) [CrossRef] [Google ученый]
12. В.Голкарфард, П. Талебизаде, Численное сравнение осаждения и рассеивания переносимых по воздуху частиц в радиаторных системах и системах напольного отопления, Adv. Пудра Технол. 25, 389–397 (2014). [CrossRef] [Google ученый]
13. Ю.Ман, Х. Ян, Дж.Д. Спитлер, З. Фанг, Технико-экономическое обоснование новой гибридной системы с наземным тепловым насосом с ночным радиатором охлаждения для зданий с преобладающей охлаждающей нагрузкой, Прил. Энергия 88, 4160–4171 (2011) [CrossRef] [Google ученый]
14. С.Сюй, Р Дин, Дж. Ню, Г. Ма, Исследование теплового насоса с воздушным источником, использующего тепловые трубы в качестве радиатора, Int. J. Refrig. 90, 91–98 (2018). [CrossRef] [Google ученый]
15. К.Керриган, Х. Джухара, Г. О’Доннелл, А.Дж. Робинсон, Радиатор на основе тепловых трубок для преобразования низкопотенциальной геотермальной энергии при отоплении жилых помещений, Simul. Модель. Практик. Теория 19, 1154–1163 (2011) [CrossRef] [Google ученый]
16. С.Шао, Х. Чжан, С. Ю, В. Чжэн, Л. Цзян, Анализ тепловых характеристик нового радиатора с обогревом хладагентом в сочетании с системой обогрева с воздушным тепловым насосом, Прил. Энергия 247, 78–88 (2019) [CrossRef] [Google ученый]
17. А.Хасан, Дж. Курницки, К. Йокиранта, Комбинированная низкотемпературная система водяного отопления, состоящая из радиаторов и теплого пола, Energy Build. 41, 470–479 (2009). [CrossRef] [Google ученый]
18. Дж.А. Мирен, С. Холмберг, Модели потоков и тепловой комфорт в комнате с панельным, напольным и настенным отоплением, Energy Build. 40, 524–536 (2008) [CrossRef] [Google ученый]
19. Б.Килкис, Метрика Exergy панельного отопления и охлаждения с тепловыми насосами, Energy Convers. Manag. 63, 218–224 (2012) [CrossRef] [Google ученый]
20. U.Акбулут, З. Утлу, О. Кинджай, ExergoЭкологический и эксергоэкономический анализ интегрированной настенной системы охлаждения с тепловым насосом вертикального типа, Прил. Therm. Англ. 102, 904–921 (2016). [CrossRef] [Google ученый]
21. В.Чжан, Л. Чжан, Дж. Ни, Ю. Ли, Технико-экономический анализ воздушного теплового насоса, применяемого для отопления помещений в Северном Китае, Прил. Энергия 207, 533–542 (2017). [CrossRef] [Google ученый]
22. ЧАС.Буганми, М. Лазар, С. Буадила, А. Фархат, Тепловые характеристики теплообменника с конической корзиной, соединенного с геотермальным тепловым насосом для охлаждения теплицы в условиях тунисского климата, Energy Build. 104, 87–96 (2015). [CrossRef] [Google ученый]
23. Н.Наили, М. Хазами, И. Аттар, А. Фархат, Оценка поверхностной геотермальной энергии для кондиционирования воздуха в северной части Туниса: прямое испытание и развертывание системы теплового насоса с грунтовым источником, Energy Build. 111, 207–217 (2016) [CrossRef] [Google ученый]
24. Н.Наили, М. Хазами, И. Аттар, А. Фархат, Анализ эксплуатационных характеристик наземной системы охлаждения с горизонтальным грунтовым теплообменником в Тунисе, Energy 61, 319–331 (2013) [CrossRef] [Google ученый]
25. ASHRAE A, Стандарт 55-2004 Температурные условия окружающей среды для людей (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Атланта, 2004 г.) [Google ученый]
26. ЧАС.Чжан, Л. Цзян, В. Чжэн, С. Ю, Т. Цзян, С. Шао, Х. Чжу, Экспериментальное исследование нового теплоаккумулирующего радиатора с обогревом хладагентом в сочетании с системой обогрева с воздушным тепловым насосом, Сборка. Environ. 164, 106341 (2019) [CrossRef] [Google ученый]

Цитируйте эту статью как : Сабрин Коричи, Башир Бучекима, Набиха Наили, Мессауда Аззузи, Температурное поведение новой настенной радиаторной панели в сочетании с горизонтальной системой отопления с тепловым насосом: улучшение внутренней среды для снижения передачи инфекционных заболеваний воздушно-капельным путем. Обновить.Energy Environ. Поддерживать. 5 , 11 (2020)

Все таблицы

Технические характеристики реверсивного теплового насоса вода-вода.

Техническая спецификация грунтового теплообменника.

Техническая спецификация капиллярного ответного теплообменника.

Классификация комфортности помещений, предложенная ASHREA [25].

Сравнение этого исследования с другими исследованиями.

Все рисунки

Натриевая тепловая трубка переменной проводимости с угольно-углеродным радиатором для радиоизотопных систем Стирлинга

Калин Тарау и Уильям Г. Андерсон
Advanced Cooling Technologies, Inc.
1046 New Holland Ave.
Lancaster, PA 17601 USA
717-295-6066, [email protected], 717-295- 6104, Билл[email protected]

РЕФЕРАТ

В радиоизотопной системе Стирлинга тепло должно постоянно отводиться от модулей источника тепла общего назначения (GPHS), чтобы поддерживать модули и окружающую изоляцию при приемлемых температурах. Преобразователь Стирлинга обычно обеспечивает такое охлаждение. Тепловая трубка из щелочного металла с переменной проводимостью (VCHP) была разработана для обеспечения резервного охлаждения, позволяя многократно останавливать и перезапускать преобразователь Стирлинга. В отличие от стандартных VCHP, которые поддерживают относительно постоянную температуру, этот VCHP имеет две разные поверхности отвода тепла.Во время нормальной работы тепло передается головке нагревателя преобразователя Стирлинга. Когда преобразователь Стирлинга остановлен, температура VCHP увеличивается на 30 ° C, и фронт газа отодвигается назад, позволяя отводить тепло от GPHS к переходному фланцу холодной стороны (CSAF) с использованием маломассивного углеродного волокна. угольный радиатор. Температура 880 ° C, когда преобразователь Стирлинга остановлен, достаточно высока, чтобы избежать риска стандартной работы ASRG, но достаточно низка, чтобы сохранить большую часть срока службы головки нагревателя. VCHP Haynes 230 / натрия был успешно испытан при ΔT включения 30 ° C в трех положениях: горизонтальном, под действием силы тяжести и против силы тяжести.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Тепловая трубка с переменной проводимостью, углерод-углеродный радиатор, радиоизотопная система Стирлинга, усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга

1. ВВЕДЕНИЕ

В усовершенствованном радиоизотопном генераторе Стирлинга (ASRG) два модуля источника тепла общего назначения (GPHS) подают тепло на сдвоенные преобразователи Стирлинга (двигатель Стирлинга со встроенным линейным генератором переменного тока) (Chan, Wood, and Schreiber, 2007). Это тепло используется для выработки электроэнергии, а отходящее тепло излучается в космос.Максимально допустимая рабочая температура модуля GPHS задается иридиевой оболочкой вокруг топлива. Модуль GPHS спроектирован таким образом, что он не будет выделять радиоизотопы даже при таких постулируемых событиях, как взрыв ракеты-носителя или возвращение в атмосферу Земли. Однако, если иридиевая оболочка перегреется, рост границ зерен может ослабить оболочку, что может привести к выбросу радиоизотопов во время аварии. После того, как GPHS установлен в радиоизотопной системе Стирлинга, его необходимо постоянно охлаждать.Обычно преобразователь Стирлинга отводит тепло, сохраняя модули GPHS в прохладном состоянии. Есть три основных момента, когда может быть желательно остановить и перезапустить преобразователь Стирлинга:

1. Во время установки GPHS
2. Во время некоторых миссий при проведении научных измерений для минимизации электромагнитных помех и вибрации
3. Любая неожиданная остановка преобразователя во время работы на земле или во время миссии.

В существующей конструкции системы изоляция портится (частично плавится) при остановке преобразователя, чтобы защитить GPHS от перегрева.VCHP был разработан, чтобы разрешить перезапуск работы преобразователя при запланированной остановке преобразователя и потенциально разрешить перезапуск преобразователя при любой неожиданной остановке, в зависимости от причины остановки. Это также позволило бы избежать замены изоляции после такого события во время наземных испытаний.

В обычном VCHP передняя часть неконденсируемого газа (NCG) покрывает часть поверхности конденсатора. При небольшом повышении температуры повышенное давление пара сжимает NCG, обнажая большую часть поверхности конденсатора.Резервуар NCG рассчитан на поддержание температуры испарителя около номинальной при увеличении или уменьшении мощности.

Напротив, нынешняя ВЧП имеет две разные поверхности отвода тепла. Одна поверхность подает тепло к преобразователю Стирлинга во время нормальной работы, а другая используется для отвода тепла от GPHS, когда преобразователь Стирлинга выключен.

Схема на рис. 1 показывает базовую концепцию VCHP, интегрированного с преобразователем Стирлинга.Модуль GPHS подает тепло к коллектору тепла, который, в свою очередь, охватывает горячий конец головки нагревателя преобразователя Стирлинга, поэтому нормальный путь теплового потока — GPHS — коллектор тепла — головка нагревателя. Кольцевой испаритель ВЧП оборачивается вокруг коллектора тепла, поэтому при нормальной работе температура пара приблизительно равна температуре головки нагревателя. Заряд неконденсируемого газа (NCG) в системе рассчитан таким образом, чтобы радиатор был заблокирован во время нормальной работы (см. Рис. 1 (a)). Когда двигатель Стирлинга останавливается, температура всей системы начинает повышаться.Поскольку система насыщена, давление паров рабочего тела увеличивается с увеличением температуры. Это сжимает NCG. Как показано на рис. 1b, при этом открывается радиатор. Как только радиатор полностью открыт, все тепло отводится к радиатору, и температура стабилизируется. Как только двигатель Стирлинга снова начинает работать, температура и давление пара начинают падать. Неконденсирующийся газ покрывает радиатор, и система возвращается в нормальное состояние (рис. 1 (а)).

Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга (ASRG) (Chan, Wood, and Schreiber, 2007) был выбран в качестве базовой конструкции системы Стирлинга.Система состоит из двух усовершенствованных преобразователей Стирлинга (ASC), установленных вплотную друг к другу для минимизации вибрации. Тепло на каждый ASC подается одним модулем GPHS. Фланец адаптера холодной стороны, показанный на рис. 1, используется для отвода отработанного тепла от холодной стороны двигателя Стирлинга к корпусу ASRG. Он изготовлен из меди и служит конструктивным элементом. Как показано на рис. 1, когда преобразователь Стирлинга выключен, радиатор отводит все тепло от GPHS к переходному фланцу холодной стороны (CSAF).

Сводка проектных требований представлена ​​в таблице 1. Температура горячего конца головки нагревателя составляла 850 ° C для этой программы по сравнению с текущей температурой инженерной единицы ASRG, равной 650 ° C.

2. КОНСТРУКЦИЯ ВЧП

Схема прототипа VCHP показана на рисунках 2 и 3. Тепло проходит через коллектор тепла в испаритель с кольцевой тепловой трубой, который в реальной системе окружает головку нагревателя преобразователя Стирлинга. Во время нормальной работы NCG блокирует оставшуюся часть VCHP.Тепло передается от нижней части испарителя к внутренней стенке, где оно передает энергию преобразователю Стирлинга.

Трубка идет от кольцевого испарителя к вторичному конденсатору и радиатору. Вторая трубка затем проходит от конденсатора к резервуару NCG. Когда двигатель Стирлинга останавливается, тепло больше не отводится от внутреннего испарителя. Температура и давление внутри VCHP повышаются, в результате чего передняя часть NCG проходит мимо конденсатора и радиатора. Тепло отводится излучением в CSAF до тех пор, пока двигатель Стирлинга не запустится снова.При понижении температуры фронт NCG снова приближается к испарителю, отсекая вторичный радиатор.

Разрез ВЧП с имитатором нагревательной головки показан на рис. 3. В преобразователе Стирлинга тепло отводится нестационарным потоком газа через нагревательную головку. Для этих экспериментов головка нагревателя моделируется сборкой кольцевой трубы, в которой сжатый воздух входит через внутреннюю трубу и выходит через кольцевое пространство, отводя тепло путем конвекции из области сопряжения коллектора тепла и головки нагревателя.Расход воздуха контролируется трубкой Пито, а температура на входе и выходе — с помощью термопар.

2.1 Конструкция резервуара

Резервуар расположен под CSAF, в изоляции, окружающей преобразователь Стирлинга. Первоначальная концепция заключалась в том, чтобы разместить резервуар так, чтобы его температура была относительно стабильной при включении и выключении преобразователя. После многочисленных итераций CFD для определения местоположения коллектора с небольшим ΔT было определено, что минимальное изменение будет составлять 300-400 K.Поскольку такое изменение температуры неприемлемо (размер резервуара может увеличиться нереально), конструкция системы была изменена для охлаждения резервуара с помощью излучения для CSAF.

Если и геометрия VCHP (за исключением размера резервуара), и установившаяся температура холода резервуара (ASC включен) фиксированы, то размер резервуара становится функцией следующего:

• Устойчивая температура горячего резервуара (ASC выключена)
• Разница температур (ΔT), необходимая для включения VCHP.

На рисунке 4 показан требуемый объем резервуара как функция этих двух параметров для определенной фиксированной геометрии и холодной температуры резервуара (в этом случае температура холодного резервуара является источником, 450 K). Ясно видно, что для каждого выбранного значения ΔT размер резервуара очень резко увеличивается за пределы определенной температуры горячего резервуара. Например, при ΔT 30 ° C объем резервуара превышает разумные значения (20-40 см ³ ) очень резко, когда температура горячего резервуара составляет ~ 570 К.

Если мы выбрали 17 см ³ в качестве верхнего предела разумного объема резервуара, то для ΔT включения 30 K максимальная температура горячего резервуара, которую мы можем получить, составит 571K. Единственная возможность, которая позволяет создать хорошую конструкцию для более высоких значений температуры горячего резервуара, — это увеличить ΔT включения VCHP, что может значительно повлиять на срок службы головки нагревателя. Например, для того же объема резервуара 17 см ³ , но с ΔT включения ВЧП 50 K, температура горячего резервуара будет 681 К.Более высокие значения ΔT нежелательны, поскольку может потребоваться снижение номинальной рабочей температуры, чтобы избежать проблем с ползучестью в течение срока службы системы.

Было определено (но здесь не показано), что размер НКТ ВЧП до и после конденсатора не оказывает значительного влияния на объем коллектора. Объем резервуара был рассчитан для четырех различных соотношений объема резервуара к адиабатическим объемам / объемам конденсатора, Vog / (Vcg + Vcdg), где:

• Vog, объем ВЧП между концом конденсатора и входом в резервуар
• Vcg + Vcdg — это объем VCHP между испарителем и концом конденсатора.

Существенное изменение геометрии (в 9 раз более высокий объемный коэффициент) оказывает небольшое влияние на допустимую температуру горячего резервуара, увеличивая ее всего на 12 К.
Этот анализ подтвердил, что ВТЭЦ должен быть спроектирован с учетом следующих ограничений:

• Температура холодного резервуара должна быть не менее 450 К (цель — ее повысить).
• Разумный размер резервуара должен составлять около 17 см ³ (цель состоит в том, чтобы он оставался низким).
• Разница температур включения ВЧП должна быть около 30К (цель состоит в том, чтобы поддерживать ее на низком уровне).
• Температура горячего резервуара должна быть около 570-680К (цель — ее понизить).
• Поскольку влияние геометрии (объемного соотношения) на вышеуказанные параметры является слабым, удобно сохранить текущую длину трубы и выбрать наиболее близкие стандартные и стандартные диаметры труб, доступные для Haynes 230.
• Поиск подходящего места для резервуара и растворов для поддержания температуры горячего резервуара в указанном выше диапазоне стал обязательным.

Решение проблемы температуры пласта было решено путем создания искусственных утечек тепла из резервуара в CSAF за счет излучения через отверстие в изоляции.Эти утечки тепла составляют порядка 1 Вт.

2.2 Опытный образец ВЧП

Прототип VCHP показан на рис. 5. Материалом для изготовления VCHP является Haynes 230 из-за его совместимости с натрием на основе испытаний на длительный срок службы, проведенных NASA Glenn (Rosenfeld et al. 2004), и его низкой скорости ползучести при 850 ° C. . Внизу кольцевого испарителя находится коллектор тепла, который получает тепло от имитатора GHPS. Имитатор головки нагревателя, который отводит тепло во время нормальной работы (ASC «ВКЛ»), припаян к верхней / внутренней стороне испарителя.За имитатором головки нагревателя показан угольно-углеродный радиатор. Его форма соответствует преобразователю Стирлинга (или симулятору).

Наконец, резервуар NCG расположен в передней части рис. 5. Масса радиатора значительно снижена за счет использования углеродно-углеродного радиатора благодаря как более низкой плотности, так и более высокой теплопроводности. Радиатор, показанный на рис. 6, был изготовлен компанией Allcomp, Inc и состоял из следующих компонентов:

• Панель радиатора карбон-карбон (C-C) (толщиной 2 мм)
• Пена POCO для размещения C.T.E. несоответствие между Haynes и карбоном
• Задняя пластина конденсатора (Haynes 230)
• Кожух конденсатора (Haynes 230)
• Трубка соединительная испаритель-конденсатор ВЧП (Haynes 230)
• Соединительная трубка конденсатор-резервуар ВЧП (Haynes 230)

Подробную информацию о конструкции и изготовлении радиатора можно найти в Tarau et al. (2010).

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Испытательная установка предназначена для моделирования поведения VCHP с моделированием ASRG и GPHS; см. рисунок 7.На этом снимке две из четырех медных стен удалены. Перед испытанием пустое пространство внутри медной коробки было заполнено изоляцией MicroTherm. К установке прикреплены четыре регулируемые ножки, позволяющие проводить испытания в различных положениях внутри вакуумной камеры.

Остальные термопары измеряют температуру испытательной установки. Эти термопары, наряду с другими параметрами, контролируемыми во время испытаний, включают:

• Температура CSAF
• Температура стенок ASRG
• Температура стенки вакуумной камеры
• Температура имитатора головки нагревателя
• Температура нагревателя
• Температура воздуха на входе и выходе
• Скорость воздуха (с использованием трубки Пито)
• Электроэнергия

Среднее расстояние между точками термопары вдоль ВЧП составляет примерно 12 мм.В VCHP загружали 17 см ³ натрия и 4,98 × 10 ^-4 моль NCG для базовой температуры паров 850 ° C.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Поскольку испытания предыдущего прототипа (аналогичного представленному здесь) были успешными в условиях гравитации, горизонтальной ориентации и противодействия гравитации (Tarau et al., 2010), окончательный прототип VCHP был испытан только с учетом силы тяжести для номинального пара. температура 850 ° С. Ошибка! Справочный источник не найден. 2, ниже, суммирует соответствующие параметры: электрическая мощность, подаваемая на нагреватель, температура резервуара, температура конденсатора (TC 8), температура стенки ASRG (средняя), температура нагревателя и температура стенки вакуумной камеры (средняя). Цифры 1, 2 и 3 во второй строке Ошибка! Справочный источник не найден. 2 относятся к экспериментальным контекстам, которые описаны ниже:

Контекст 1: Тепловые потери: в систему подается минимальная электрическая мощность, необходимая для поддержания температуры пара на уровне 850 ° C в установившихся условиях.В этом контексте охлаждение не применяется, а подаваемая мощность компенсирует все тепловые потери.

Контекст 2: ASC «ВКЛ», VCHP «ВЫКЛ»: Тепло, подаваемое в систему, состоит из двух компонентов: потерь и тепла, подаваемого в ASC (номинально 225 Вт). В контексте 2 охлаждение применяется для поддержания температуры пара на уровне 850 ° C с передней частью на выходе из испарителя (между TC23 и TC1). Этот контекст имитирует нормальную работу ASRG до остановки ASC и когда VCHP выключен.

Контекст 3: ASC «ВЫКЛ.», VCHP «ВКЛ.»: Система постоянно получает ту же общую мощность, что и в контексте 2, однако охлаждение не применяется. Этот контекст моделирует систему после остановки ASC и включения VCHP, отклоняя тепло через радиатор к CSAF в условиях устойчивого состояния.

Условия устойчивого состояния (достигаемые в конце каждого контекста) будут обсуждаться далее, а переходные реакции (движение вперед) будут обсуждаться во второй части этого раздела.На рисунке 9 показано распределение температуры вдоль ВЧП на концах первых двух контекстов. Из контекста 2 можно заметить, что, когда охлаждение включено (ASC ON), все температуры вдоль VCHP достаточно близки (за исключением теплового коллектора — TC 24 и 27) к температурам, соответствующим контексту 1 (охлаждение выключено). Это подтверждает наше предположение о том, что тепловые потери во время Контекст 1 равны потерям во время Контекст 2. В обоих контекстах фронт расположен на выходе из испарителя при температуре пара 850 ° C и температуре резервуара ~ 160 ° C.Температура пласта, пониженная с ~ 250 ° C в Tarau et al. (2010) путем перепроектирования ВТЭЦ для уменьшения утечек тепла через ВТЭЦ. Особое значение имело использование более тонкой трубки с несколькими сетками для уменьшения утечки тепла через трубку, соединяющую конденсатор и резервуар, и увеличение апертуры для излучения тепла из резервуара в CSAF.

На рисунке 10 показано распределение температуры в установившемся режиме. Первоначально охлаждающий воздух был включен (Стирлинг ВКЛ), а передняя часть была рядом с испарителем. Охлаждающий воздух был отключен (Стирлинг ВЫКЛ), активировав радиатор ВЧП. В установившемся режиме фронт НКГ располагался в конце конденсатора. Температура пара достигла среднего значения 880 ° C, а температура горячего резервуара — 246 ° C. Наконец, охлаждающий газ был снова включен (Стирлинг ВКЛ). Передняя часть установилась на выходе из испарителя (TC1) при температуре пара 850 ° C и температуре холодного резервуара 177 ° C.Существует некоторая разница между двумя разностями температур при включенном охлаждающем газе (Стирлинг ВКЛ), потому что установившееся состояние
еще не достигнуто.

Переходные профили температуры VCHP для Контекстов 3 (Охлаждающий газ отключен, VCHP активирован) и 2 (Охлаждающий газ включен, VCHP деактивирован) представлены на рисунке 111. Рисунок 11a начинается с профиля самой низкой температуры, где охлаждающий воздух активен ( ASC ON). Температура в испарителе составляет 850 ° C, и большая часть тепла идет от нагревателя через кольцевой испаритель в охлаждающий воздух.Радиатор выключен, температура ниже 300 ° C. Как только охлаждение прекращается (ASC OFF), система начинает нагреваться, и фронт газа NCG перемещается в сторону конденсатора. По мере продвижения вверх по конденсатору тепло передается стенке симулятора ASRG, а затем в окружающую среду (стенки вакуумной камеры) за счет излучения.

При включении охлаждения система постепенно остывает. Температура пара и падение давления, и передняя часть NCG движется обратно к кольцевому испарителю. Как и ожидалось, газовый фронт движется с большей скоростью в начале и медленнее к концу каждой из двух последовательностей по мере приближения к условиям стационарного состояния.Можно заметить, что передняя часть движется медленнее во время возврата, когда радиатор активирован.

5. ВЫВОДЫ

VCHP натрия был разработан для обеспечения резервного охлаждения, позволяя многократно останавливать и перезапускать преобразователь Стирлинга. В отличие от стандартных VCHP, которые поддерживают относительно постоянную температуру, этот VCHP имеет две разные поверхности отвода тепла. Во время нормальной работы тепло передается одному конденсатору. При отсутствии отвода тепла от первого конденсатора температура ВЧП увеличивается на 30 ° C, и фронт газа отодвигается назад, позволяя отводить тепло во второй конденсатор.В то время как представленный прототип был протестирован только в гравитационной ориентации, испытания с предыдущими прототипами показывают, что VCHP может работать в любой ориентации.

АКРОНИМЫ

ASC, Усовершенствованный преобразователь Стирлинга.
ASRG, усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга
CSAF, переходной фланец с холодной стороны
C.T.E., коэффициент теплового расширения
GPHS, источник тепла общего назначения
NCG, неконденсирующийся газ
TC, термопара
VCHP, трубка с переменной теплопроводностью

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Это исследование спонсировалось Исследовательским центром Гленна НАСА в соответствии с Контрактом №NNC07QA40P. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этой статье, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. Лэнни Тиме — технический контролер по контракту. Мы хотели бы поблагодарить Джона Хартенстайна из Advanced Cooling Technologies, Inc., Джеффа Шрайбера и Джима Санзи из NASA Glenn Research Center, Билла Миллера, Рохелио Рамиреса и Вей Ши из Allcomp, Inc., а также Хайме Рейеса, Джека Чана и Майкла. Велцу из Lockheed Martin Space Systems Company за полезные обсуждения системы Стирлинга и VCHP.Тим Вагнер был техником программы.

ССЫЛКИ

1. Чан, Т.С., Вуд, Дж. Дж. И Шрайбер, Дж. Г., «Разработка усовершенствованного радиоизотопного генератора Стирлинга для исследования космоса», Технический меморандум NASA Glenn
NASA / TM-2007-214806, 2007. http://gltrs.grc. nasa.gov/reports/2007 /TM-2007-214806.pdf

2. Розенфельд, Дж. Х., Эрнст, Д. М., Линдемут, Дж. Э., Санзи, Дж., Гэн, С. М., и Цзуо, Дж., «Обзор длительных испытаний натриевых тепловых трубок», Технический меморандум Гленна НАСА NASA / TM— 2004-212959, 2004.http://gltrs.grc.nasa.gov/citations/all/tm-2004-12959.html

3. Тарау, К., Андерсон, В.Г., Миллер, В.О. и Рамирес, Р., «Натриевая ВЦГП с углеродно-углеродным радиатором для радиоизотопных систем Стирлинга», Международный форум космических, двигательных и энергетических наук, Лаборатория прикладной физики Джонса Хопкинса, доктор медицинских наук. , 23-25 ​​февраля 2010 г.

4. К. Тарау, У. Г. Андерсон и К. Уокер, «Натриевые тепловые трубки с переменной проводимостью для радиоизотопных систем Стирлинга», 7-я Международная конференция по инженерии преобразования энергии, Денвер, Колорадо, август.2-5, 2009.