Схема котельной частного дома: принцип автоматизации и расположения оборудования

ООО Свой Мастер & PoliStyle

• Услуги
• Цены
• СНиПы/ГОСТы
• Галерея
• Статьи

Статьи:

• Мебель и сборка
• Ремонт и интерьер
• ПУЭ и электрика
• Стиль и дизайн
• Сантехника
• Материалы
• Экспертиза
• Документация
• ГОСТы и СНиПы
• Двери и окна
• Фен-шуй в доме

Схема котельной частного дома: принцип автоматизации и расположения оборудования

В отсутствии централизованного отопления, ответственность за обогрев жилья берут на себя котлы. Для размещения такого оборудования необходимо подготовить отдельное помещение, соблюдая требования и нормы безопасности.

Согласитесь, на первый взгляд задача выглядит сложной. Однако это не так. Зная основы расчетов, правила и принципы проектирования, получится самостоятельно спланировать помещение. Типовая схема котельной частного дома разрабатывается с учетом конкретного вида котла и перечнем дополнительного оборудования отопительной системы.

Мы поможем разобраться в вопросе, опишем особенности разных котельных, обозначим требования и правила их обустройства. Тематические видео-ролики наглядно демонстрируют примеры организации помещений для установки и обвязки котлов.

Виды котельных для частного сектора

Требования к котельным изложены в СНиП с номенклатурным обозначением II-35-76.

В зависимости от места, где находится помещение с установленным в нем отопительным оборудованием, котельные можно отнести к одному из следующих типов:

• встроенные;
• отдельно стоящие;
• пристроенные.

Размеры помещения, выделенного под котельную, выбирают исходя из вида топлива, типа конструкции котла.

Когда обустройство специального помещения для котельной затруднительно, есть еще один вариант — мини-котельная.

Она помещена в собранный по принципу металлоконструкций контейнер, расположить который можно во дворе дома. Останется только подключить мини-котельную к коммуникациям.

Не очень большая популярность таких модулей объясняется их довольно высокой стоимостью. Если имеется перспектива отвести место под котельную в подвале, можно купить оборудование по отдельности. Тогда система отопления обойдется гораздо дешевле.

Проектирование домашней котельной

На отопление дома уходит значительная часть семейного бюджета. Поэтому на стадии проектирования системы следует стремиться к ее максимальной оптимизации путем выполнения точного расчета схемы котельной для загородного жилья.

Потребуется просчет всех вариантов расположения оборудования, включая котел, расширительный бак, радиаторы, а также учет особенностей разводки и циркуляции.

В грамотно составленной принципиальной схеме котельной должны быть отражены все элементы и соединяющий их трубопровод.

Стандартный чертеж включает: котлы, насосы — подпиточные, сетевые, циркуляционные, рециркуляционные, баки — конденсационные и аккумуляторные, теплообменники, вентиляторы, устройства подачи и сжигания топлива, пульты управления, тепловые щиты, деаэратор воды.

Возможные варианты схем

При составлении типовой схемы котельной можно взять за основу один из двух вариантов тепловых сетей:

• открытый
• закрытый.

Монтаж открытой схемы менее затратный, но обходится дороже в процессе эксплуатации. Второй вариант более сложный на начальном этапе, зато утечка теплоносителя практически сведена к нулю, поскольку система герметична. Такую схему используют в большинстве частных домов.

В состав закрытой системы входит котел, обеспечивающий горячим теплоносителем как систему отопления, так и водонагревательный контур, замкнутый трубопровод горячего водоснабжения.

Циркуляция теплоносителя осуществляется здесь принудительно посредством насоса. Это позволяет при монтаже труб, не особенно заботясь об уклонах, прокладывать их как более удобно.

Требования к помещению котельной

Существует 2 вида требований, выдвигаемых к котельной в частном доме — общие и конкретные в зависимости от категории применяемого топлива.

К требованиям первого вида относятся:

1. В одном помещение допускается установка максимум 2 котлов, какой бы ни была его площадь.
2. При строительстве и отделке котельной недопустимо использование материалов, не соответствующих требованиям пожарной безопасности. Для возведения стен необходимо использовать кирпич или бетонные блоки, а в виде отделки — штукатурка или плитка. На полу должно быть бетонное или металлическое покрытие.
3. Вентиляция и дымоход должны соответствовать установленному оборудованию. Особые требования предъявляют к вентиляции в случае использования оборудования, работающего на газе. В любом случае воздух в помещении должен циркулировать и обновляться не менее 3 раз в течение 60 мин.
4. Обязательное условие — наличие окна и двери, открывающейся наружу. Возможно наличие второй двери, ведущей в подсобное помещение, но выполнить ее нужно в соответствии с условиями противопожарной безопасности.

Площадь помещения котельной следует рассчитать исходя из характеристик оснастки, которую планируется установить и с учетом дополнительных квадратных метров для удобного обслуживания.

Существует еще ряд дополнительных требований к помещению и оборудованию котельных, зависящих от принятого решения относительно вида топлива.

Оборудование для обустройства котельной

Независимо от выбранного вида топлива технологическая схема любой котельной включает приблизительно одни и те же обязательные элементы. Главное место в котельной занимает котел. Здесь теплоноситель нагревается, а затем по трубопроводам поступает в радиаторы.

Если дом имеет большую площадь, то необходима установка коллектора. Элемент распределяет теплоноситель между отопительными приборами, объединенными в отдельные группы. На коллектор устанавливается гидрострелка, представляющая собой полую трубу с выходящими из нее патрубками.

На каждый контур монтируют циркуляционные насосы. Входит в состав коллектора и группа безопасности, включающая ряд датчиков, манометры, термометры.

Расширительный бак также неотъемлемый элемент схемы. Не обойтись в частном доме и без водонагревателя, обеспечивающего его жильцов горячей водой. Современную котельную обязательно снабжают автоматикой, контролирующей все параметры системы.

В любой схеме есть трубопровод для подачи теплоносителя, запорная арматура, позволяющая выполнять регулировку и настройку системы отопления.

В отопительной системе обязательно есть две взаимосвязанные системы:

• дымоудаления — отвод дымовых газов;
• вентиляция — обеспечивает качественное сгорание топлива за счет притока воздуха.

Обе системы не менее важны, чем котельное оборудование.

Что такое «умный котел»

Чтобы реализовать схему автоматизации частной котельной, нужно вложить дополнительные средства. Совсем недорого обойдется простой термостатический вентиль, а программируемые системы во много раз дороже.

Постоянная работа обычного котла в одном режиме влечет за собой большой расход электроэнергии и денежных средств. Поэтому затраты на приобретение блока автоматики быстро окупаются в процессе эксплуатации.

Установив автоматику, хозяин дома может отрегулировать отопительный процесс в соответствии со своими потребностями. Благодаря этому счета за потребленные энергоресурсы сократятся в 2 раза.

Управление котлом в автоматическом режиме дает возможность:

1. Отключить котел в случае возникновения нестандартной ситуации. Осуществить автоматический пуск или остановку котла в действующем режиме. В зависимости от наружной температуры устанавливать температуру нагрева.
2. Управлять ветвями отопления или водонагрева котла, имеющего 1 камеру сгорания.
3. Регулировать температуру воды или другого теплоносителя.
4. Вносить коррективы в работу насосов циркуляции или рециркуляции, если отопление отопления в доме устроено по закрытой схеме. В этом случае без автоматики функционирование системы невозможно.

Важнейшим элементом системы отопления является термостат. Его функция заключается в регулировании температуры как в отдельной комнате, так и в доме полностью.

Существует много видов термостатов — от простых механических до погодозависимых. Последний — самый технологичный, выгодный, но и очень дорогой.

Цена автоматики зависит от типа используемого котла, от наличия теплого пола, солнечных коллекторов и т.д. Чтобы не потратить лишних средств, следует проанализировать особенности всех схем, рассчитать стоимость. Сделать это самостоятельно довольно сложно, но всегда можно обратиться с этой проблемой к специалистам.

Газовая котельная для вашего дома

Газ — вещество взрывоопасное, поэтому требования к газовым котельным очень строгие. Если для отопления дома достаточно котла мощностью до 30 кВт, то надобности в отдельном помещении для котельной нет.

Котел можно разместить на хорошо вентилируемой кухне на стене из негорючих материалов при условии, что объем помещения — минимум 15 м ᶾ, высота от пола до потолка от 2,5 м, площадь пола — от 6 м².

Все требования к газовым котельным связаны с предотвращением последствий возможных утечек газа. С этой целью площадь окна в помещении, где установлено газовое оборудование, начинается от 0,5 м², а ширина двери от 0,8 м.

Дымоход такой котельной должен возвышаться над коньком крыши минимум на 500 см и иметь дополнительный канал для чистки. На дымоходе и вентиляции необходимо устанавливать сборники конденсата.

Если мощность газового котла превышает 30 кВт, то для него необходимо отдельное здание.

Требования к отдельно стоящему помещению котельной изложены в строительных нормах:

• фундамент здания котельной должен быть обособленным от фундамента дома;
• в бетонном растворе, используемом при возведении здания, должен присутствовать определенный процент песка;
• под котел устраивают отдельный фундамент, приподымая его над чистовой отделкой пола на 0,2 м;
• под котел необходима подложка из плоского шифера или кафеля выступающая за его пределы на 0,1 м по всему периметру;
• для спуска теплоносителя, в случае аварийной ситуации, котельную обязательно оборудуют канализацией;
• в радиусе 0,7 м вокруг котла пространство должно быть свободным;
• внутренняя отделка должна иметь коэффициент огнестойкости 0,75 ч.

Есть специальные нормативные требования и к самому котлу, поскольку он относится не к бытовой технике, а к категории сложного инженерного оборудования. Газовые котлы, как и все остальные, применяемые в бытовом секторе, должны иметь сертификат, удостоверяющий, что они прошли экспертизу на безопасность.

Контролирующие службы никогда не дадут разрешения на ввод в работу котельной с газовым котлом, если в помещении нет газосигнализатора.

Котельная с твердотопливным котлом

Согласно с требованиями строительных норм, твердотопливные котлы устанавливают только в нежилых помещениях. Если мощность агрегата большая, потребуется строительство отдельно стоящей котельной.

Каким должно быть помещение

К помещению под твердотопливный котел выдвигается ряд требований:

• дистанция между дверцей топки и стеной — от 1,2 до 1,5 м;
• расстояние от боковых стенок котла до стены, выполненной из несгораемого материала или защищенной специальным экраном — не менее 1 м;
• промежуток между задней стенкой котла и поверхностью из сгораемого материала с защитным экраном — минимум 0,5 м для котлов с задним подключением;
• запрет на надстройки над помещением котельной;
• эффективная приточная вентиляция, находящаяся в нижней части в виде промежутка между дверью и полом или отверстия в стенке.

Если стена выполнена из материала, отвечающего требования противопожарной безопасности, то допустимо трубу, находящуюся за котлом, крепить к ней посредством кронштейнов.

Чтобы эксплуатировать ТТ с параметрами 1х0,8 м у основания хотя бы с минимумом комфорта, нужно установить его в помещении 2,8х2,5 м. С возрастанием габаритов агрегата увеличивается и площадь котельной.

Если котельная имеет вид пристройки, то правильное место нахождения для нее — глухая стена. Дистанция до окон и дверей как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, должна составлять не менее 1 м. При нахождении котельной в подвале, цокольном или первом этаже необходимо установить дверь, открывающуюся наружу.

Оборудование для твердотопливной котельной

Функциональная и грамотно составленная схема котельной с твердотопливным котлом должна включать ряд элементов:

• Теплогенератор, оснащенный соответствующими бункерами, камерами для топлива и т.д.
• Обвязку ТТ котла, состоящую из циркуляционного насоса, 3-ходового клапана, группы безопасности.
• Дымоход.
• Водонагреватель накопительный для снабжения дома горячей водой.
• Автоматику — погодозависимую или внутридомовую.
• Систему пожаротушения.

В качестве топлива для ТТ применяют уголь, торф, дрова. Диаметр дымохода в котельной с ТТ агрегатом должен быть равным сечению патрубка котла. В помещении необходима вытяжная вентиляция, рассчитанная так, чтобы на каждые 8 см² ее площади приходился 1 кВт мощности котла. Если котел установлен в подвале, этот параметр умножается на 3.

Вокруг основания котла необходимо проложить стальной лист. Нужно чтобы он выступал с каждой стороны на 1 м. Слой штукатурки на стенах по толщине должен быть не меньше чем 3 см.

В самом дымоходе, имеющем по всей длине одинаковое сечение, предусматривают отверстия для сбора и удаления копоти. Обязательным атрибутом являются средства для тушения возгорания.

На 1 кВт мощности ТТ котла должно приходиться около 0,08м² площади остекления. Предельно допустимая площадь котельной — 8м². Если топку планируют загружать углем, то электрическую проводку необходимо защитить от угольной пыли, т.к. она может взорваться при определенной концентрации.

Преимущества котла на жидком топливе

Установить жидкотопливный котел намного проще, чем газовый или твердотопливный аналог. Поместить его можно в доме и во дворе.

Главное преимущество — отсутствие необходимости в согласовании и получении разрешительной документации. Все что требуется от хозяина дома, это предусмотреть свободный подъезд машины с топливом и регулярно заправлять котел.

Для получения 10 кВт мощности расходуется около 1 л дизтоплива, но точный расход зависит от качества топлива. В средней полосе при площади дома в 200 м² на отопительный сезон потребуется около 5 тыс. л топлива. Дымоход нужно периодически чистить.

Для установки дизельного котла в среднем необходимо 4 м². Если приточная вентиляция обеспечивается путем поступления воздушного потока из других помещений дома, то на 1 кВт мощности котла должно приходиться минимум 30 смᶾ воздуха. При внешней вентиляции эта цифра уменьшается до 8 смᶾ.

Электрический котел для частной котельной

Из всех моделей, используемых в частном доме, самым безопасным является электрический котел. Под него не обязательно оборудовать отдельную котельную. При нагреве теплоносителя не выделяются какие-либо продукты сгорания, поэтому и вентиляция для него не нужна.

Монтаж таких котлов выполняется просто, они не создают шума во время работы, за ними легко ухаживать. Электрокотлы имеют высокий КПД, достигающий в отдельных случаях 99%. Недостатком являются высокие требования к мощности сети, а также зависимость от ее стабильной работы.

Подключение электрического котла выполняют по разным схемам: соединяют его с радиаторами отопления, предусматривают возможность монтажа каскада в случае, когда нужно обогреть большую площадь.

Обвязку выполняют по двум схемам — прямой и смесительной. В первом случае температуру регулируют при помощи горелки, а во втором — с использованием смесителя с сервоприводом.

Выводы и полезное видео по теме

Информация об автономной котельной в доступной, даже для человека далекого от этой темы, форме:

Если вы находитесь на этапе выбора котельного оборудования, вам будет полезной информация, изложенная в этом видеоматериале:

Видео с подробной схемой котельной с твердотопливным котлом:

Последние разработки компаний, выпускающих котельное оборудование, направлены на снижение энергопотребления за счет низкотемпературных программ.

Главную роль в вопросе экономии автоматике, позволяющей выбирать оптимальные режимы, регулировать температуру таким образом, чтобы уровень нагрева снижался без ущерба для общего комфорта. Эти нюансы обязательно нужно принимать во внимание при составлении схемы котельной для своего дома.

Схема котельной частного дома: принцип автоматизации и расположения оборудования

Типовые схемы котельной частного дома

Отсутствие централизованного отопления в частном секторе предполагает самостоятельное обустройство обогрева жилища. В большинстве случаев «сердцем» системы выступает отопительный котел. Для его размещения необходимо обособить участок дома, соблюдая требования безопасной эксплуатации. Помимо котлов, в котельной устанавливают типовое оборудование: насосы, бойлеры, коллектора и тд. Существует множество схем обвязки котельной частного дома, но в этом материале мы остановимся на типовых и объясним, как реализовать типовые решения в доме.

Схема котельной при использовании твердого топлива

Автономный бункер для твердотопливного котла не имеет жестких требований к метражу, ключевой момент — выделение именно отдельного места, поскольку сам источник теплоснабжения монтируется на полу. Навряд ли присутствие такого прибора в коридоре или на кухне будет удовлетворять принципам эргономики, кроме того, это противоречит принципам безопасности.

Минимальные условия для эксплуатации твердотопливного оборудования:

• расстояние от стены до заслонки не менее 1,2 – 1,5 м; до боковин – 1 м; до задней части – 0,5м; до среза тройника при заднем типе подключения – 50см;
• выполнение поверхностей помещения из несгораемого материала или их оштукатуривание, облицовка минеритом;
• снабжение приточной вентиляцией, которая может быть представлена промежутком между дверью и полом или отверстием в стене;
• исключение надстроек над бункером.

Технологический состав котельной с ТТ-теплогенератором

Перечень оснащения для топки твердым топливом включает:

• котел с необходимыми баками, резервуарами и т.п.;
• комплектная группа безопасности, трехходовой смесительный клапан, циркуляционный насос в структуре обвязки обогревательного устройства;
• бойлер, нагревающийся за счет ТТ-котла, обеспечивающий жилье горячей водой;
• труба отвода дыма эффективного диаметра и высоты;
• организованный сливной комплекс на случай простоя аппарата;
• погодозависимая или настраиваемая автоматика;
• система огнеудаления и пожаротушения.

К твердому топливу относятся дрова, уголь, торф. Для их расположения также необходимо обособить некоторый участок.

План котельной с газовым котлом

Задействование в качестве теплоносителя природного газа – экономичное и продуктивное решение, но сопряженное с большим риском по причине взрывоопасности. Устроение помещения для газового котла по этой причине имеет жесткие требования, изложенные в СНиПе.

Данный вид топлива даже в незначительных количествах способен оказывать вредное воздействие на здоровье, поэтому одним из важных принципов безопасного использования газа является хорошая вентиляция. Отсутствие качественной вытяжки влечет за собой меньшую теплоотдачу при одинаковом расходе.

Схема расположение оборудования котельной частного дома зависит от его мощности и эксплуатируемого состояния газа. Сжиженная форма категорически не допускает установки источника теплоснабжения в подвале. Удельный вес такого носителя гораздо больше воздуха, при утечках он концентрируется в низовьях здания, где может инициировать взрыв.

Нет нужды подыскивать или выстраивать отдельный угол для приборов с мощностной характеристикой до 60кВТ. Вполне возможна установка в кухне, на чердаке, в кладовой и т.д., если они отвечают условиям:

• наличие окна с форточкой;
• объем не менее 15 кубометров и сверху по 0,2 кубометра на каждый выделяемый киловатт;
• высота минимум 2,5 м.

Более мощные агрегаты должны размещаться в обособленных бытовках на любом этаже, при этом цокольный следует рассматривать в последнюю очередь. Отдельно стоящие котельные должны иметь собственный фундамент с присутствием в нем определенной доли песка. Точку, где топится аппарат, необходимо привести в соответствие нормативам:

• окна от 0,5 кв.м,
• ширина дверного проема от 0,8м,
• обшивка огнеупорным материалом с пределом огнестойкости не менее 45 минут,
• наличие свободного пространства вокруг теплогенератора радиусом 0,7м и больше.

Набор технических средств газовой котельной

Применение газа для обогрева производится при участии:

• отопительного котла;
• бойлера, нагревающегося за счет газооборудования, обеспечивающего жилье горячей водой;
• распределительного коллектора, в состав которого входят циркуляционный насос, гидравлический распределитель и гребенка;
• расширительной емкости, служащей нейтрализатором увеличивающегося давления вследствие повышения температуры носителя;
• группы безопасности в комплектации из манометра, предохранительного клапана и отводчика воздуха;
• труба отвода дыма эффективного диаметра и высотой над уровнем конька крыши не менее 5м с дополнительным каналом для чистки;
• организованный сливной комплекс на случай простоя аппарата;
• навигация в виде электронной автоматики;
• система огнеудаления и пожаротушения.

Бойлер в схеме котельной

Для обеспечения частного дома горячей водой рядом с источником теплоснабжения в схема котельных частного дома применяется бак косвенного нагрева – бойлер. Основным функциональным элементом служит змеевик из стали или латуни размещенный внутри емкости и имеющий внушительную площадь поверхности. Нагревать такой теплообменник — задача горячей воды (или другой теплоноситель). Во избежание быстрого охлаждения резервуара, корпус обложен теплоизоляцией. Элемент в современных моделях оснащен магниевым анодом, препятствующем развитию коррозийных процессов и увеличивающем срок службы детали. Предохранитель, термодатчик и манометр в составе группы безопасности защищают устройство от высокого давления.

Принцип действия:

• бак заполняется холодной водой;
• из котла в теплообменник поступает горячий носитель;
• нагретая поверхность змеевика отдает тепло водной массе;
• из выходного отверстия поступает теплая жидкость.

Встроенная в модификации последнего поколения навигационная панель позволяет регулировать подачу в теплообменник, благодаря температурному датчику. По габаритам оборудование имеет существенный размах – от 80-100л до 1400-1500л. В модельном ряду присутствуют и такие, которые наряду с возможностью нагреваться за счет котла способны питаться от электричества и других источников энергии.

Установка предполагает соблюдение некоторых правил:

• расположение в максимальной близости от теплогенератора (котла);
• организация ровной нескользкой поверхности;
• оснащение гидроаккумулятором для предупреждения теплового расширения;
• монтаж на всех контурах шаровых кранов для комфортной и безопасной эксплуатации;
• обустройство обратными клапанами для предотвращения противотока;
• врезка фильтров для повышения качества жидкости;
• правильная позиция одной или нескольких единиц насосов, когда ось мотора размещена по горизонтали.

Схема с гидрострелкой

Гидрострелка в схемах котельных дома препятствует возникновению теплового удара. Суть ее действия состоит в разделении и увязке нескольких контуров.

Осуществление разовой работы отопления, горячего водоснабжения, теплых полов предполагает непостоянную нагрузку и изменчивость термогидравлических свойств (температуры, перепадов давления) сетей. Источник теплоснабжения плохо переносит нестабильность, поэтому между ним и ветвями-потребителями устанавливается гидравлическая стрелка.

Основная функция устройства – задание теплоносителю нужного направления в автоматическом режиме во избежание теплового удара.

Значение теплоаккумулятора в котельной

Тепловые аккумуляторы, иначе называемые буферными емкостями, наиболее эффективны в схемах котельных частного дома с твердотопливными котлами. Их применение позволяет создать контуры с естественной циркуляцией. Это те пути, по которым двигается теплоноситель при отключении электроэнергии, и, как следствие, прекращении работы насоса.

Принцип действия теплогенератора с теплоаккумулятором следующий:

• одновременно с подачей тепла в отопительную систему источник теплоснабжения нагревает носитель в буферной емкости;
• после выключения ТТ-котла термодатчик сигнализирует насосу, который инициирует подачу накопленного в емкости теплового аккумулятора носителя в сеть;
• при достижении необходимого температурного режима датчик подает сигнал о выключении, и теплоподача останавливается.

Остывание теплоносителя происходит медленно, благодаря хорошей теплоизоляции. Циклы запуска и остановки насоса происходят много раз, пока вода в теплоаккумуляторе не остынет.

При обвязке с обогревательным оборудованием следует избегать большого количества поворотов и колен. Диаметр труб должен соответствовать патрубкам котла.

Принципиальные схемы котельных частного дома

Типовые схемы котельной частного дома

Отсутствие централизованного отопления в частном секторе предполагает самостоятельное обустройство обогрева жилища. В большинстве случаев «сердцем» системы выступает отопительный котел. Для его размещения необходимо обособить участок дома, соблюдая требования безопасной эксплуатации. Помимо котлов, в котельной устанавливают типовое оборудование: насосы, бойлеры, коллектора и тд. Существует множество схем обвязки котельной частного дома, но в этом материале мы остановимся на типовых и объясним, как реализовать типовые решения в доме.

Схема котельной при использовании твердого топлива

Автономный бункер для твердотопливного котла не имеет жестких требований к метражу, ключевой момент — выделение именно отдельного места, поскольку сам источник теплоснабжения монтируется на полу. Навряд ли присутствие такого прибора в коридоре или на кухне будет удовлетворять принципам эргономики, кроме того, это противоречит принципам безопасности.

Минимальные условия для эксплуатации твердотопливного оборудования:

• расстояние от стены до заслонки не менее 1,2 – 1,5 м; до боковин – 1 м; до задней части – 0,5м; до среза тройника при заднем типе подключения – 50см;
• выполнение поверхностей помещения из несгораемого материала или их оштукатуривание, облицовка минеритом;
• снабжение приточной вентиляцией, которая может быть представлена промежутком между дверью и полом или отверстием в стене;
• исключение надстроек над бункером.

Технологический состав котельной с ТТ-теплогенератором

Перечень оснащения для топки твердым топливом включает:

• котел с необходимыми баками, резервуарами и т.п.;
• комплектная группа безопасности, трехходовой смесительный клапан, циркуляционный насос в структуре обвязки обогревательного устройства;
• бойлер, нагревающийся за счет ТТ-котла, обеспечивающий жилье горячей водой;
• труба отвода дыма эффективного диаметра и высоты;
• организованный сливной комплекс на случай простоя аппарата;
• погодозависимая или настраиваемая автоматика;
• система огнеудаления и пожаротушения.

К твердому топливу относятся дрова, уголь, торф. Для их расположения также необходимо обособить некоторый участок.

План котельной с газовым котлом

Задействование в качестве теплоносителя природного газа – экономичное и продуктивное решение, но сопряженное с большим риском по причине взрывоопасности. Устроение помещения для газового котла по этой причине имеет жесткие требования, изложенные в СНиПе.

Данный вид топлива даже в незначительных количествах способен оказывать вредное воздействие на здоровье, поэтому одним из важных принципов безопасного использования газа является хорошая вентиляция. Отсутствие качественной вытяжки влечет за собой меньшую теплоотдачу при одинаковом расходе.

Схема расположение оборудования котельной частного дома зависит от его мощности и эксплуатируемого состояния газа. Сжиженная форма категорически не допускает установки источника теплоснабжения в подвале. Удельный вес такого носителя гораздо больше воздуха, при утечках он концентрируется в низовьях здания, где может инициировать взрыв.

Нет нужды подыскивать или выстраивать отдельный угол для приборов с мощностной характеристикой до 60кВТ. Вполне возможна установка в кухне, на чердаке, в кладовой и т.д., если они отвечают условиям:

• наличие окна с форточкой;
• объем не менее 15 кубометров и сверху по 0,2 кубометра на каждый выделяемый киловатт;
• высота минимум 2,5 м.

Более мощные агрегаты должны размещаться в обособленных бытовках на любом этаже, при этом цокольный следует рассматривать в последнюю очередь. Отдельно стоящие котельные должны иметь собственный фундамент с присутствием в нем определенной доли песка. Точку, где топится аппарат, необходимо привести в соответствие нормативам:

• окна от 0,5 кв.м,
• ширина дверного проема от 0,8м,
• обшивка огнеупорным материалом с пределом огнестойкости не менее 45 минут,
• наличие свободного пространства вокруг теплогенератора радиусом 0,7м и больше.

Набор технических средств газовой котельной

Применение газа для обогрева производится при участии:

• отопительного котла;
• бойлера, нагревающегося за счет газооборудования, обеспечивающего жилье горячей водой;
• распределительного коллектора, в состав которого входят циркуляционный насос, гидравлический распределитель и гребенка;
• расширительной емкости, служащей нейтрализатором увеличивающегося давления вследствие повышения температуры носителя;
• группы безопасности в комплектации из манометра, предохранительного клапана и отводчика воздуха;
• труба отвода дыма эффективного диаметра и высотой над уровнем конька крыши не менее 5м с дополнительным каналом для чистки;
• организованный сливной комплекс на случай простоя аппарата;
• навигация в виде электронной автоматики;
• система огнеудаления и пожаротушения.

Бойлер в схеме котельной

Для обеспечения частного дома горячей водой рядом с источником теплоснабжения в схема котельных частного дома применяется бак косвенного нагрева – бойлер. Основным функциональным элементом служит змеевик из стали или латуни размещенный внутри емкости и имеющий внушительную площадь поверхности. Нагревать такой теплообменник — задача горячей воды (или другой теплоноситель). Во избежание быстрого охлаждения резервуара, корпус обложен теплоизоляцией. Элемент в современных моделях оснащен магниевым анодом, препятствующем развитию коррозийных процессов и увеличивающем срок службы детали. Предохранитель, термодатчик и манометр в составе группы безопасности защищают устройство от высокого давления.

Принцип действия:

• бак заполняется холодной водой;
• из котла в теплообменник поступает горячий носитель;
• нагретая поверхность змеевика отдает тепло водной массе;
• из выходного отверстия поступает теплая жидкость.

Встроенная в модификации последнего поколения навигационная панель позволяет регулировать подачу в теплообменник, благодаря температурному датчику. По габаритам оборудование имеет существенный размах – от 80-100л до 1400-1500л. В модельном ряду присутствуют и такие, которые наряду с возможностью нагреваться за счет котла способны питаться от электричества и других источников энергии.

Установка предполагает соблюдение некоторых правил:

• расположение в максимальной близости от теплогенератора (котла);
• организация ровной нескользкой поверхности;
• оснащение гидроаккумулятором для предупреждения теплового расширения;
• монтаж на всех контурах шаровых кранов для комфортной и безопасной эксплуатации;
• обустройство обратными клапанами для предотвращения противотока;
• врезка фильтров для повышения качества жидкости;
• правильная позиция одной или нескольких единиц насосов, когда ось мотора размещена по горизонтали.

Схема с гидрострелкой

Гидрострелка в схемах котельных дома препятствует возникновению теплового удара. Суть ее действия состоит в разделении и увязке нескольких контуров.

Как спроектировать тепловую схему котельной для частного дома + некоторые примеры автоматизации

Если загородный дом используют не просто для летнего отдыха, а для круглогодичного постоянного проживания, стоит задуматься об устройстве частной котельной. Правильно сконструированная и смонтированная котельная установка сможет обслуживать все необходимые коммуникации: системы отопления, снабжение горячей и холодной водой, вентиляцию. Чтобы не допустить ошибок в монтаже оборудования и грамотно рассчитать технические нюансы, предварительно должна быть составлена тепловая схема котельной с указанием основных аппаратов и материалов.

Общие положения по проектированию

Каждый шаг монтажа котельной установки должен быть продуман, поэтому не стоит самостоятельно пытаться проектировать коммуникации и заниматься установкой оборудования, лучше обратиться к специалистам, которые имеют огромный опыт в монтаже инженерных систем для частных коттеджей. Они дадут ряд ценных подсказок, например, помогут выбрать наиболее оптимальную модель котла и определить место его установки.

Предположим, для небольшого дачного дома достаточно настенного аппарата, который без труда расположится на кухне. Двухэтажный коттедж, соответственно, нуждается в специально выделенном помещении, которое обязательно оборудуется вентиляцией, дымоходом, отдельным выходом и окном. Места должно быть достаточно для размещения остальных составляющих: насосов, бойлера, соединительных элементов, труб и др.

Процесс проектирования котельной для частного дома включает в себя несколько пунктов:

• подготовка схемы котельной относительно расположения внутри дома;
• схема распределения оборудования с указанием основных технических характеристик;
• спецификация на используемые материалы и оборудование.

Кроме приобретения компонентов системы и их монтажа, а также графических работ, среди которых должна присутствовать принципиальная схема, профессионалы помогут с оформлением необходимых документов.

Пример принципиальной схемы водогрейной котельной: I – котел; II – испаритель воды; III – подогреватель исходной воды; IV – тепловой двигатель; V – конденсатор; VI – подогреватель (дополнительный); VII – аккумуляторный бак

Подробнее о принципиальной схеме котельной

Грамотно составленный графический чертеж должен отражать в первую очередь все механизмы, приборы, аппараты и соединяющие их трубы. Стандартные схемы котельных частных домов включают совокупность котлов, циркуляционных, рециркуляционных, подпиточных и сетевых насосов, аккумуляторных и конденсационных баков, устройств подачи топлива и его сжигания, аппаратов для деаэрации воды, теплообменников, вентиляторов, пультов управления, тепловых щитов. На выбор и расположение оборудования оказывают влияние вид теплоносителя и тепловые коммуникации, а также качество используемой воды.

В процессе составления схемы водогрейной котельной необходимо следить за соответствием технических характеристик оборудования, которые должны отвечать требованиям выбранного температурного режима

Тепловые сети, работающие на воде, можно разделить на две группы:

• открытые, в которых жидкость отбирается в местных установках;
• закрытые, в которых вода, отдав теплоту, возвращается в котел.

Образцом принципиальной схемы может служить пример водогрейной котельной открытого типа. На обратной линии установлен циркуляционный насос, который обеспечивает доставку воды в котел и дальше по системе. Расчетный температурный режим данной схемы – 155-70°С. Два типа перемычек (рециркуляционая и перепускная) соединяют две основные линии – подающую и обратную.

Принципиальная схема котельной: 1 – насос сетевой; 2 – насос подпиточный; 3 – бак подпиточной воды; 4 – насос исходной воды; 5 – насос подачи; 6 – расходный бак; 7 – эжектор; 8 – охладитель; 9 – деаэратор вакуумный; 10 – подогреватель очищенной воды; 11 – очистительный фильтр; 12 – подогреватель исходной воды; 13 – котел водогрейный; 14 – насос рециркулярный; 15 – перепуск

Советы по эксплуатации тепловой схемы

В связи с возникновением дымовых газов может появиться коррозия металлических покрытий сернокислого или низкотемпературного происхождения. Чтобы избежать ее появления, следует контролировать температуру воды. Оптимальное значение на входе в котел — 60-70˚С. Чтобы повысить температуру до требуемых параметров, необходимо установить рециркулярный насос.

Чтобы водогрейные котлы служили долго, исправно и экономично, следует следить за постоянством расхода воды. Минимальное значение расхода устанавливает компания-изготовитель оборудования.

Для лучшей работы котельных установок используют вакуумные деаэраторы. Водоструйный эжектор создает вакуум, а выделяемый пар используется для деаэрации.

Автоматизация работы котельного оборудования

Глупо было бы не воспользоваться возможностями, которые облегчают эксплуатацию отопительных систем. Автоматика позволяет использовать набор программ, которые управляют тепловыми потоками в зависимости от режима дня, погодных условий, а также помогают дополнительно обогревать отдельные помещения, например, бассейн или детскую.

Пример принципиальной автоматизированной схемы: автоматический режим работы котельной контролирует эксплуатацию контуров рециркуляции воды, вентиляции, нагревания воды, теплообменником, 2 контурами теплого пола, 4 контурами отопления здания

Существует перечень пользовательских функций, адаптирующих работу оборудования в зависимости от образа жизни обитателей дома. Например, кроме стандартной программы обеспечения горячей водой, существует комплекс индивидуальных решений, которые являются более удобными и даже экономными для жильцов. По этой причине может быть разработана схема автоматизации котельной с выбором одного из популярных режимов.

Программа «Спокойной ночи»

Доказано, что оптимальная ночная температура воздуха в помещении должна быть на несколько градусов ниже дневной, то есть идеальный вариант – на время сна понизить температуру в спальне примерно на 4°С. В то же время человек испытывает дискомфорт, пробуждаясь в непривычно прохладном помещении, следовательно, рано утром температурный режим необходимо восстановить. Неудобства легко решаются с помощью автоматического переключения системы обогрева на ночной режим и обратно. Контроллерами, регулирующими ночные часы, занимаются компании DE DIETRICH и BUDERUS.

Система приоритетов горячего водоснабжения

Автоматическое регулирование потоками горячей воды также является одной из функций общей автоматизации оборудования. Оно делится на три вида:

• приоритетное, при котором во время пользования горячей водой полностью отключается система отопления;
• смешанное, когда мощности котла разграничиваются на обслуживание нагрева воды и обогрева дома;

неприоритетное, при котором обе системы действуют сообща, но на первом месте – обогрев здания.

Автоматизированная схема: 1 – котел водогрейный; 2 – насос сетевой; 3 – насос исходной воды; 4 – подогреватель; 5 – блок ХВО; 6 – насос подпиточный; 7 – блок деаэрации; 8 – охладитель; 9 – подогреватель; 10 – деаэратор; 11 – охладитель конденсата; 12 – насос рециркуляционный

Низкотемпературные режимы работы

Переход на низкотемпературные программы становится основным направлением последних разработок производителей котельных. Преимуществом данного подхода является экономический нюанс – уменьшение расхода потребляемого топлива. Как раз автоматика позволяет регулировать температуру, выбирать верный режим и тем самым снижать уровень нагрева. Все перечисленные пункты необходимо учитывать на этапе составления тепловой схемы водогрейной котельной.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Ветер – это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР – это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.

Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.

Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.

Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.

Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.

Содержание статьи

Маломощные ветряки из подручных средств

Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.

Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки;

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки.

Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.

Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.

Лирическое отступление, немного теории

Запомните величина ЭДС равняется:

где L – длина проводника помещенного в магнитное поле; V – скорость вращения магнитного поля;

При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков – определяет выходное напряжение, а толщина провода – максимальную токовую нагрузку.

На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.

ВАЖНО: Быстрее не значит лучше. При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе.

Генератор состоит из:

Промышленные конструкции ветрогенераторов:

Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера

Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса – тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.

Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности – сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик – порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.

Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

В результате это будет выглядеть так.

Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.

Шаговые двигатели в роли ветрогенератора

Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.

Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.

В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.

На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.

Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).

Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.

Доработка самодельного ветряка

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра – будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема – кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода – неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов – подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.

Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.

Мощный ветрогенератор из подручных средств.

Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:

1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);

2. Ветрогенератор из автомобильного генератора.

Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Вот пример реализации такого проекта:

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача – вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:

В дрели установлен планетарный редуктор;

В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ);

Редуктор от ручной дрели.

Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.

Ветрогенератор из автомобильного генератора

Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора.

Преимущество такого генератора – возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.

Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Полезные советы

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка – изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.

Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.

Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора – блок бесперебойного питания для ПК.

Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.

Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер – уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.

Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?

Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.

На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса – это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.

Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей – одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев – тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.

Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.

Диаметр ветроколеса (м)	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
Число оборотов в минуту (при ветре 7 — 8 м/с)	670	450	360	300	225	180
Мощность (при ветре 7—8 м/сек) (ватт)	65 – 80	100 – 130	200	300	500	1000

В домашних условиях эти теоретические выкладки дают мало толку, любители делают ветроколеса из подручных средств, в ход идёт:

Пластиковые канализационные трубы.

Собрать своими руками быстроходное 2-4 лопастное ветроколесо можно из канализационных труб, кроме них нужна ножовка или любой другой режущий инструмент. Использование этих труб обусловлено их формой, после обрезки они имеют вогнутую форму, что обеспечивает высокую отзывчивость к потокам воздуха.

После обрезки их закрепляют с помощью БОЛТОВ на металлической, текстолитовой или фанерной болванке. Если вы собрались делать её из фанеры – лучше переклейте и скрутите саморезами с обеих сторон несколько слоев фанеры, тогда у вас получится добиться жесткости.

Вот идея двух лопастной цельной крыльчатки для генератора из шагового двигателя.

Выводы

Вы можете сделать ветроэлектрическую установку начиная от малых мощностей – единиц Ватт, для питания отдельных светодиодных светильников, маячков и мелкой техники, до хороших значений мощности в единицах киловатт, накапливать энергию в аккумуляторе, использовать её в исходном виде или преобразовывать до 220 Вольт. Стоимость такого проекта будет зависеть от ваших потребностей, пожалуй, самым дороги элементом является мачта и аккумуляторы, может оказаться в пределах 300-500 долларов.

Инвертор для ветрогенератора

Дата публикации: 12 декабря 2013

• Инвертор – на подиум!
• Место инвертора в общей схеме
• Мнение пессимиста

Люди бросились из города ближе к природе и начали масштабное строительство целых поселений посреди лесов, полей, разливов озёр и рек. И столкнулись с проблемой: тыловой обоз городской цивилизации заметно поотстал от передового фронта людского желания жить среди природных богатств. Речь идёт о снабжении загородных домов элементарной электроэнергией, без которой не светит лампочка, не нагревается дом, не работает телевизор и компьютер.

Инвертор – на подиум!

И вспомнили современники опыт тысячелетней давности: использование энергии ветра и солнца в своих целях. Ветрогенераторы вышли на подиум для всеобщего внедрения. Как бы там не отворачивались и криво не усмехались скептики и пессимисты, а ветрогенераторы прочно и уверенно занимают достойное место в ряду источников дополнительной электроэнергетики.

Их использование для разного применения потребует инверторы трёх видов:

• генерирующие ток для лампочек, обогревательных батарей,
• генерирующие ток, который предназначен для работы приборов,
• преобразующие ток в трёхфазный.

Какой инвертор потребуется, скажем, для выработки мощности 4 квт? В таком случае данный прибор должен иметь следующие параметры:

• мощность на выходе до 6 квт;
• в часы «пик» его мощность должна быть не ниже 9 квт;
• частота на выходе 50 гц.

А когда требуется трёхфазный ток, то надо бы установить дополнительный инвертор, который способен постоянный ток из аккумулятора в 12 в преобразовать в трёхфазный переменный 380 в. Словом, в каждом отдельном случае потребуется расчёт мощности, сколько и какие приборы нужны для работы каких потребителей. Такой расчёт по плечу только специалисту.

Место инвертора в общей схеме

Чтобы чётко представлять место инвертора в расширенной схеме ветроустановки, мысленно, с помощью схемы (см. рисунок) пройдём путь от рождения энергии до потребителей. При вращении лопастей начинает вырабатываться электроэнергия. Трёхфазное напряжение от ветрогенератора через выпрямитель превращается в постоянный и поступает на аккумуляторную батарею. Затем инвертор для ветрогенератора даёт на точки потребления однофазный переменный ток.

К самой батарее подключаются ещё потребители постоянного тока через делитель напряжения, который выполняет функцию получения трёх напряжений. Контроллер заряда следит за уровнем зарядного напряжения и предохраняет батарею от перезарядки. Избыток электроэнергии, остающийся при зарядке батареи, идёт для обогрева воды в теплоэнергонагреватель. Если батарея подходит к критическому уровню зарядки, контроллер отключает её от нагрузок постоянного тока.

Роль инвертора такая же, как и контроллера: он предохраняет аккумуляторную батарею от перезаряда по линии переменного тока. Но первой и основной ролью этого прибора является превращение постоянного тока в переменный. Таким образом, инвертор выполняет в общей сети двойную функцию.

Как видно по схеме, к инвертору подходят провода от резервной дизельной электростанции на случай, когда наступает на длительное время полное безветрие. Мощность ветроустановки по данной схеме не должна превышать 5 квт/час. Всё зависит от входного напряжения инверторов серийного выпуска, которое не превышает 48 в. Это считается самой оптимальной величиной, превышение которой снижает эффективность энергоустановки.

Обзор и демонстрация работы преобразователя напряжения (инвертора) Prime-X 1500 Вт :

Мнение пессимиста

Недаром говорят, что пессимист – это хорошо информированный оптимист. А теперь послушайте мнение пессимиста, который с большой осторожностью подходит ко всеобщему ликованию по поводу внедрения ветроэнергетики и не спешит бросать в воздух свой чепчик от восторга.

Вполне объяснимо стремление многих применять альтернативные источники электроэнергии. То нет рядом линии электропередач где-нибудь вблизи загородного дома, то такое подключение стоит столько, что можно новую автомашину купить, то частые перебои с электроснабжением, то стремление сэкономить и получать постоянно бесплатную электроэнергию толкают сотни новых Кулибиных на путь изобретательства. Поэтому с каждым годом появляется всё больше «мастеров-самодельщиков» ветроустановок, которые толком не разобрались, успев установить только одну мачту ветрогенератора, как бросились учить других.

Попробуй разберись во всей этой сложнейшей кухне аэромеханики и электротехники. Слепо повторять ошибки новоявленных «учителей-практиков» вряд ли оправданно. По опыту известно, что при наличии вблизи вашего дома самой захудалой сети, городить самодельную установку при слабых ветрах данной местности равносильно сливанию времени и денег в решето. То есть, удовольствие не из дешёвых. И браться за изготовление и установку ветряков при средних ветрах до 4 м/сек надо лишь тогда, когда отсутствуют другие возможности, то есть, в самых крайних и безвыходных случаях.

Некоторые компании навязывают парусные ветрогенераторы с использованием асинхронных генераторов. Дескать, такие асинхронники разрешается подключать к постоянным сетям и лишняя электроэнергия может быть продана. А кто-нибудь из вас слышал о том, что где-то «энергосбыт» раскошелился и заплатил кому-то за слитую в сеть лишнюю энергию?

В любой ветроустановке самым значимым прибором является инвертор, на входе которого постоянный ток, на выходе — переменный. И если вы не знаете, какого характера напряжение выдаёт этот прибор – синусоидальное или какой-то суррогат, то пользоваться им рискованно. Потому что все потребители рассчитаны только на синусное напряжение и при любых других параметрах тока они не дадут нормальной работы и могут выйти из строя.

Инвертор по праву считается важной частью системы ветрогенератора, без правильного подбора которого можно все усилия движения воздуха пустить «на ветер». И пора запомнить всем, кто конструирует автономные системы энергоснабжения: без правильно подобранного мощного инвертора никакой удачи вам не видать, как своих ушей.

В следующем видео рассказано, как использовать инвертор для освещения дома от автомобильного аккумулятора:

Ветрогенератор 200 Ватт своими руками

Сегодня альтернативная энергетика развивается быстрыми темпами. На рынке уже есть солнечные модули на любой вкус, но как правило они стоят очень дорого. Недавно мне попалась солнечная батарея на 12 вольт 0.5 киловатт, и совсем недурная цена . 1000$. За пол киловатта заплатить 1000 долларов стоит или нет? Думаю стоит, но за 1000 долларов можно несколько лет за электроэнергию платить, одним словом пока что не выгодно. Ветростанция – более разумное капиталовложение для получения электрической энергии.

И вот в связи с этим, у меня в голове возникла идея соорудить ветрогенератор малой мощности своими руками. Изначально, я хотел сделать ветростанцию на мощность в пол киловатта, но с отсутствием ресурсов было решено сделать ветрогенератор на 200 Ватт.

Поскольку у меня для ветряка было выделено мало финансовых ресурсов, то нужно было все делать самому. Готовые генераторы стоили немало денег, да и преобразователь еще и аккумуляторы. С генератором мне повезло, на рынке, где продают старый хлам мне удалось за 20 долларов раздобыть двигатель постоянного тока на 24 вольт! И к моему счастью вал двигателя (ротор) вращался очень легко, мощность двигателя была 300 Ватт по паспортным данным. Самое главное- двигатель не нужно будет переделывать, готовый генератор уже есть!

Задача номер два – найти редуктор. Все мы знаем, для того, чтобы генератор вырабатывал большой ток, нужно, чтобы ротор вращался со скоростью не менее 1000 об/мин, для этого нам нужен редуктор. По предварительным расчетам, пропеллер вращается со скоростью 60 об/мин, и за счет потери мощности нужно будет повышать число оборотов. Редуктор был снят с электродвигателя с редуктором, такие движки попадаются очень часто, мне друг подарил, двигатели такого типа делаются на небольшие мощности. Ниже смотрите число оборотов (на выходе редуктора) для каждой марки подобного двигателя:
РД-09 1,75 об/мин.
РД-09 2,5 об/мин.
РД-09 4,4 об/мин.
РД-09 8,7 об/мин.
РД-09 15,5 об/мин.
РД-09 30 об/мин.
РД-09 76 об/мин.
РД-09 185 об/мин.
СД-54 2,24 об/мин.
СД-54 3,14 об/мин.
СД-54 5,59 об/мин.
СД-54 10,94 об/мин.
СД-54 19,59 об/мин.
СД-54 24 об/мин.
СД-54 38,4 об/мин.
СД-54 60 об/мин.
СД-54 96 об/мин.
Д-32 24 об/мин.
ДСМ-2-П-220
ДСМ-0,2-П-220
ДСМ-1/300-П-220
ДСОР-32-15-2

Двигатель РД-09, передаточное отношение 1/75 то, что надо! Двигатель сразу же был разобран. Электрическая часть нам не нужна, берем только редуктор. Т.о. у нас есть генератор с редуктором. Пока на этом остановимся и начнем делать электрическую часть ветроэлектростанции.

Генератор нам дает напряжение 24 вольта при оборотах не менее 2000 в минуту (для проверки, ротор генератора был подключен к ротору электромотора от пылесоса, мотор для экспериментов нужно дополнить регулятором оборотов). Нам нужно выжать от двигателя минимум 13 – 14 вольт для зарядки аккумулятора, у нас ветры постоянные и достаточно сильные, так что проблема сама собой была решена!

Преобразователь – достаточно сложная часть конструкции, он нам нужен для повышения напряжения аккумулятора до переменного 220 вольт (сетевое напряжение) с частотой 50 – 60 герц. В интернете сегодня можно найти море схем таких преобразователей на любой вкус. Сначала решил не мучатся и купить готовый, но цены не маленькие, непонятный преобразователь от непонятного производителя с мощностью 300 Ватт стоит порядка 40 $. И было решено еще один день посвятить сборке преобразователя. Максимальная мощность устройства не велика – всего 200 ватт, но для малой самодельной станции вполне достаточно, от него можно питать несколько ламп дневного света, телевизор, зарядить мобильный телефон, ноутбук и так далее.

Схема была подобрана после долгих поисков. Данная схема развивает до 400 Ватт, сначала не верилось, но затем убедился в этом на собственном опыте. Схема высокого качества, транзисторы остаются холодными и даже при максимальной нагрузке на трансформатор, температура теплоотводов поднимается на 5 – 10 градусов.

Были использованы доступные детали и в целом для преобразователя было потрачено 10 долларов. Транзисторы – 3 доллара каждая ( 2 штуки ), микросхема – 1,5 доллар ( 1 штука ), резисторы конденсаторы – 3 доллара. Трансформатор намотан на Ш-образном сердечке из компьютерного блока питания. С него сначала нужно снять все обмотки и мотать новые. Первичная обмотка намотана 6-ю жилами провода с диаметром 0.5 мм (каждая жила), и содержит 12 витков с отводом от середины. Обмотку удобно мотать жгутом. Поверх первичной обмотки ставим изоляцию из конденсаторной бумаги и мотаем вторичную обмотку, ее мотаем в том же направлении, что и первичную. Вторичная обмотка содержит 140 витков провода с диаметром 0.7мм.
Полевые транзисторы типа IRL2505. Задающий генератор выполнен на микросхеме КР1211ЕУ1, частота преобразователя регулируется при помощи резистора R4 (переменный резистор на 1 мегаом ).

Теперь о механической части ветрогенератора. Лопасти (далее ротор) я изготовил из лыж, другого материала на тот момент под рукой не было. Ротор выполнен в виде звездочки. Длина каждой лыжи 1.5 метра, но его пришлось укоротить на 10 см. Итак, имеет 3 доски, параметры такие: длина 1400мм, ширина – 100мм, толщина – 10мм. Редуктор укреплен на роторе при помощи холодной сварки. Доски ротора укреплены на оси при помощи той же холодной сварки, но для страховки сначала на нижней стороне каждой доски делаем два отверстия и прикрепляем доску к валу при помощи шурупов, а затем сверху еще оформить холодной сваркой.

Осью ротора служит кусок пластиковой трубы диаметром в пол дюйма, в которую входит вал редуктора и фиксируется шурупами, которые сжимают вал ротора с обеих сторон. Вал последней передачи редуктора подключен к генератору. Число передач нужно подобрать 1 : 60, при средней скорости ветра ротор вращается со скоростью 60 об/мин, обеспечивая в среднем 1000 об/мин для генератора. Такие расчетные параметры предусмотрены для среднего ветра 5 – 8 м/сек, хотя ротор вращается даже во время ветра со скоростью 2 м/сек.

Ветряк получился довольно таки устойчивым, и даже при сильных ветрах не нарушается его работа. Постоянный ток от генератора заряжает аккумуляторную батарею от автомобиля, его параметры 12 Вольт 60 Ампер. Генератор заряжает аккумулятор за 4 часа, при среднем ветре. Ветрогенератор – отличный вариант для сельских жителей, он полностью способен обеспечивать энергетические потребности небольшой семьи, конечно включать обогреватель не стоит, но лампы накаливания, пару телевизоров, DVD- проигрыватель установка питать сможет, можно подключать и компьютер не смотря на то, что максимальная мощность генератора 200 Ватт, аккумулятор достаточно мощный и может питать компьютер в течении 1.5 – 2 часа.

Давайте посчитаем денежные затраты на ветряк – генератор 20$, редуктор (мне достался даром) в среднем за 10$, преобразователь 10$, шурупы, гайки, втулки и все остальное не более 10$, аккумулятор (я использовал старый аккумулятор от автомобиля) можно купить новый за 50$, на ротор тратить денег не стоит, пара лыж у каждого окажется. Итого получается: без аккумулятора – не более 60$, с аккумулятором не более 110$, стоит ли собирать? Конечно стоит! Ведь собрать ветрогенератор своими руками это уже большое достижение в жизни!

Итог работы – ветряк был установлен на крыше, высота от земли 5 – 7 метров, работает прекрасно уже год, для этой статьи пришлось его разобрать, думаю человек с крепкими нервами при наличии всех деталей и материалов соберет данную ветростанцию за 5 дней (я собрал за неделю, но 2 дня только проектировал, тут я представил полный проект станции, так, что вам не придется делать расчеты). Для защиты от влаги и увеличения прочности, на лопасти ротора был нанесен слой эпоксидной смолы. Генератор с редуктором находятся в пластмассовом корпусе.

Похожие записи:

1. Эмаль ПФ-133: технические характеристики и ГОСТ, плотность материала, сертификат соответствия эмали, расход краски на 1 м2
2. Цвета натяжных потолков (58 фото): цветные потолочные покрытия, изделия разных расцветок в интерьере, цветовая гамма
3. Цена и размеры поликорбанатового листа
4. Цифровая система дверных замков: причины популярности, принцип работы, гарантия защиты