Kategorie

Týdenní Aktuality

1 Kotle
Výhody a nevýhody měděných trubek v topných systémech, vlastnosti provozu a pájení, recenze a náklady
2 Kotle
Návrh topných radiátorů: nový trend v interiéru
3 Palivo
Výška radiátoru z podlahy
4 Čerpadla
Srovnání radiátorů po celý život
Hlavní / Radiátory

Tepelné generátory: jak "vařit" elektřinu na plynovém sporáku


Na jednom z elektrických fór byla položena následující otázka: "Jak mohu získat elektrickou energii za použití obyčejného plynu pro domácnosti?" To bylo motivováno tím, že plyn od tohoto soudruha a ve skutečnosti, stejně jako mnoho jiní, je placen pouze podle norem bez metru.

Bez ohledu na to, jak moc používáte, zaplatíte pevnou částku stejně a proč nezačleňte již zaplacený, ale nepoužitý plyn do volné elektřiny? Na fóru se tak objevilo nové téma, které bylo vyzvednuto ostatními účastníky: upřímný rozhovor pomáhá nejen zkrátit pracovní den, ale i zabít volný čas.

Bylo navrženo mnoho možností. Stačí si koupit benzinový generátor a naplnit ho benzínem, získaným destilací plynového plynu pro domácnost, nebo obnovit generátor, aby pracoval přímo na plynu jako auto.

Namísto spalovacího motoru byl navržen Stirlingův motor, známý také jako externí spalovací motor. Zde je jen špičkový startér (ten, který vytvořil nové téma), který tvrdil, že má generátorovou kapacitu nejméně 1 kilowatt, ale byl odůvodněný, říká se, že takový míchání nebude vyhovovat ani v kuchyni malé jídelny. Kromě toho je důležité, aby generátor mlčel, jinak, víte, co víte.

Po spoustě návrhů si někdo pamatoval, jak jsem viděl obrázek v nějaké knize ukazující kerosenovou lampu se zařízením ve formě vícecestné hvězdy pro napájení tranzistorového přijímače. Ale o tom budeme diskutovat o něco dál, ale prozatím...

Tepelné generátory. Historie a teorie

K získání elektřiny přímo z plynového hořáku nebo jiného zdroje tepla se používají tepelné generátory. Stejně jako termočlánek je jejich princip fungování založen na efektu Seebeck, který byl objeven v roce 1821.

Uvedený efekt spočívá v tom, že v uzavřeném obvodu dvou odlišných vodičů se emf objeví, jestliže jsou spojky vodičů při různých teplotách. Například horké spojení je v nádobě s vařící vodou a druhé je v šálku s tavícím se ledem.

Účinok vyplývá ze skutečnosti, že energie volných elektronů závisí na teplotě. V tomto případě se elektrony začnou pohybovat od vodiče, kde mají větší energii k vodiči, kde je energie náboje menší. Pokud je jeden z křižovatek ohříván více než druhý, rozdíl v energiích nábojů na něm je větší než na chlad. Proto je-li obvod uzavřen, v něm vzniká proud, právě termopower.

Přibližná hodnota termopower může být určena jednoduchým vzorcem:

E = α * (T1 - T2). Zde α je koeficient tepelné energie, který závisí pouze na kovu, z něhož je termočlánek nebo termočlánek složen. Jeho hodnota je obvykle vyjádřena v mikrovoltech na stupeň.

Teplotní rozdíl mezi spoji v tomto vzorci (T1 - T2): T1 je teplota horkého spojení a T2 je studený. Výše uvedený vzorec jasně znázorňuje obrázek 1.

Obrázek 1. Princip fungování termočlánku

Tato kresba je klasická, lze ji nalézt v každé učebnici fyziky. Obrázek znázorňuje prstenec sestávající ze dvou vodičů A a B. Křižovatky vodičů se nazývají křižovatky. Jak je znázorněno na obrázku, v horké křižovatce T1 má termopower směr od kovu B k kovu A. A ve studené přípojce T2 od kovu A ke kovu B. Směr znázorněný na obrázku je termoelektrický výkon pro případ, kdy je tepelná síla kovu A kladná vůči kovu B.

Jak určit tepelnou sílu kovu

Tepelná síla kovu je určena s ohledem na platinu. Za tímto účelem se termočlánek, jehož jedna z elektrod je platina (Pt) a druhá zkoušená, zahřeje na 100 stupňů Celsia. Milivoltová hodnota získaná pro některé kovy je uvedena níže. Kromě toho je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že se změní nejenom hodnota tepelné energie, ale i její znaménko vůči platině.

Platina v tomto případě hraje stejnou roli jako 0 stupňů na teplotní stupnici a celá stupnice hodnot tepelné energie vypadá následovně:

Antimon + 4.7, železo + 1.6, kadmium + 0.9, zinek + 0.75, měď + 0.74, zlato + 0.73, stříbro + 0.71, 0,38, rtuť 0, platina 0.

Po platině existují kovy s negativní hodnotou tepelné energie:

Kobalt -1,54, nikl -1,64, konstanan (slitina mědi a niklu) -3,4, vizmut -6,5.

Pomocí této stupnice je velmi snadné určit hodnotu termočlánku vyvinutého termočlánkem z různých kovů. Za tímto účelem stačí vypočítat algebraický rozdíl hodnot kovů, z nichž jsou vyrobeny termoelektrody.

Například pro dvojici antimonu a vizmuti bude tato hodnota +4,7 - (- 6,5) = 11,2 mV. Pokud se používá jako elektroda železo - hliník, pak tato hodnota bude pouze +1,6 - (+ 0,38) = 1,22 mV, což je téměř desetkrát menší než u prvního páru.

Pokud je studená spojka udržována na konstantní teplotě, např. 0 stupňů, potom je tepelná zátěž horkého spojení úměrná změně teploty, která se používá v termočláncích.

Jak vytvořit termogenerátory

Již v polovině 19. století bylo mnoho pokusů o vytvoření termogenerátorů - zařízení pro výrobu elektrické energie, tedy pro napájení různých spotřebitelů. Jako takové zdroje měla používat baterie ze sériově připojených termoelementů. Konstrukce takové baterie je znázorněna na obrázku 2.

Obrázek 2. Tepelná baterie, schematické zařízení

První termoelektrická baterie byla vytvořena v polovině 19. století fyziky Oersted a Fourier. Bismut a antimon byly používány jako termoelektrody a je to právě dvojice čistých kovů, která má maximální tepelnou sílu. Horké křižovatky byly ohřívány plynovými hořáky a studené nádoby byly umístěny do nádoby s ledem.

V procesu experimentů s termoelektričností byly termopoly později vynalezeny, vhodné pro použití v některých technologických procesech a dokonce i pro osvětlení. Příkladem je baterie Klamon vyvinutá v roce 1874, jejíž síla byla docela dost pro praktické účely: například pro galvanické zlacení, stejně jako pro helio-rytinu v tiskárnách a dílnách. Přibližně ve stejnou dobu se vědec Noe také zabýval studiem termopilů, jeho termopoly byly najednou také široce distribuovány.

Ale všechny tyto experimenty, ačkoli úspěšné, byly odsouzeny k selhání, protože termopily, vytvořené na základě termoelementů vyrobených z čistých kovů, měly velmi nízkou účinnost, což omezovalo jejich praktickou aplikaci. Čisté páry kovů mají účinnost pouze několik desetin procent. Polovodičové materiály mají mnohem větší účinnost: některé oxidy, sulfidy a intermetalické sloučeniny.

Polovodičové termoelementy

Pravou revoluci ve vytváření termoelementů vytvořili práce akademika A.I. Ioffe Na počátku 30. let 20. století navrhl myšlenku, že pomocí polovodičů je možné převést tepelnou energii, včetně solární, na elektrickou energii. Díky výzkumu provedenému v roce 1940 byla vytvořena polovodičová světelná závora pro přeměnu světla na sluneční energii.

První praktickou aplikací polovodičových termoelementů by mělo být zřejmě zváženo "partyzánské hrnce", které umožnilo dodávat některé přenosné partyzánské rozhlasové stanice s výkonem.

Základem termogenerátoru byly prvky od Constantana a SbZn. Teplota chladných křižovatek byla stabilizována vroucí vodou, zatímco horké křižovatky byly ohřívány plamenem, při teplotním rozdílu nejméně 250 až 300 stupňů. Účinnost takového zařízení nebyla vyšší než 1,5... 2,0%, ale napájení rozhlasových stanic bylo dost. Samozřejmě, že v těchto válečných časech byla stavba "hrnce" státním tajemstvím a dokonce i dnes je jeho zařízení diskutováno v mnoha fórech na internetu.

Domovní termogenerátory

Již v poválečném padesátých letech začal sovětský průmysl vyrábět termogenerátory TGC-3, jehož hlavním účelem bylo napájení přijímačů baterií v neelektrifikovaných venkovských oblastech. Výkon generátoru byl 3 W, což umožnilo napájení bateriových přijímačů, jako jsou Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina 47, Mateřská země 52 a další.

Vzhled termogenerátoru TGK-3 je znázorněn na obrázku 3.

Obrázek 3. Tepelný generátor TGK-3

Návrh termogenerátoru

Jak již bylo zmíněno, termogenerátor byl určen k použití ve venkovských oblastech, kde byly k osvětlení použity kerosenové lampy "blesk". Taková lampa, vybavená termogenerátorem, se stala nejen zdrojem světla, ale také elektřinou.

Současně nebyly nutné další náklady na pohonné hmoty, protože ta část petroleju, která právě vstoupila do potrubí, se změnila na elektřinu. Kromě toho byl takový generátor vždy připraven k provozu, jeho konstrukce byla taková, že v něm prostě nebylo nic. Generátor by mohl jednoduše ležet na volnoběh, pracovat bez zátěže, neboj se zkratů. Životnost generátoru, ve srovnání s galvanickými bateriemi, se zdála prostě věčná.

Úloha výfukového potrubí v petrolejové lampě "blesk" hraje prodloužená válcová část skla. Při použití lampy ve spojení s tepelným generátorem bylo sklo zkráceno a do něj byl vložen kovový tepelný vysílač 1, jak je znázorněno na obrázku 4.

Obrázek 4. Kerozenová lampa s termoelektrickým generátorem

Vnější část tepelného vysílače má tvar mnohovrstevného hranolu, na kterém jsou namontovány termopoly. Pro zvýšení účinnosti přenosu tepla měl vnitřní snímač tepla několik podélných kanálů. Při průchodu těmito kanály procházejí horké plyny do výfukového potrubí 3 a současně ohřívají termopádu, přesněji na horké spoje.

Pro chlazení chladných křižovatek byl použit chladič chlazení vzduchu. Skládá se z kovových žeber připevněných k vnějším povrchům bloků termoplunů.

Termogenerátor - TGK3 sestával ze dvou nezávislých sekcí. Jeden z nich produkoval napětí 2V při zatěžovacím proudu až 2A. Tato část byla použita k získání anodového napětí svítidel pomocí vibračního měniče. Druhá část s napětím 1,2 V a zatěžovacím proudem 0,5 A byla použita pro napájení vláken světlometů.

Snadno lze počítat s tím, že výkon tohoto termogenerátoru nepřekročil 5 wattů, ale pro přijímač stačil, což umožnilo rozjasnit dlouhé zimní večery. Teď se to samozřejmě zdá směšné, ale v těch dnech bylo takové zařízení nepochybně technologickým zázrakem.

V roce 1834 objevil francouzský Jean-Charles Atanaz Peltier účinek oproti efektu Seebic. Význam tohoto objevu spočívá v tom, že průchod proudu skrze křižovatku různých materiálů (kovů, slitin, polovodičů) vytváří nebo absorbuje teplo, které závisí na směru proudů a druzích materiálů. Zde je podrobně popsáno: Peltierův efekt: kouzelný účinek elektrického proudu

Termoelektrický generátor

Obrovský počet elektronických zařízení absorbuje elektrickou energii, která musí být neustále obnovována. Když jste na silnici, musíte s sebou nosit chemické proudové zdroje nebo generovat elektřinu z mechanické energie pomocí složitých a těžkopádných zařízení.

Typ termoelektrického generátoru

Později Seebeck objevil vznik teploměru v obvodu nepodobných vodičů při zachování různých teplot v místě styku. Na základě termoelektrických účinků byl vytvořen takzvaný prvek nebo modul Peltier, který se skládá ze dvou keramických desek s bimetálem umístěných mezi nimi. Když je přiváděn elektrický proud, jedna strana desky se ohřívá a druhá ochlazuje, což umožňuje vytváření chladniček. Níže uvedený obrázek ukazuje moduly různých velikostí používaných v této technice.

Moduly Peltier různých velikostí

Proces je reverzibilní: pokud se teplotní rozdíl zachová na prvcích na obou stranách, v nich bude generován elektrický proud, který dovoluje použití zařízení jako termoelektrického generátoru pro generování malého množství elektrické energie.

Peltierův efekt vytváří teplo v místě styku odlišných vodičů, když proudí elektrickým proudem.

Princip modulů

Při styku s odlišnými vodiči se teplo uvolňuje nebo absorbuje v závislosti na směru elektrického proudu. Tok elektronů má potenciální a kinetickou energii. Hustota proudu v kontaktních vodičích je stejná a hustota toku energie je odlišná.

Pokud je energie proudící do kontaktu větší než energie, která z ní proudí, znamená to, že elektrony zpomalují v místě přechodu z jedné oblasti do druhé a zahřívají krystalovou mřížku (elektrické pole brání jejich pohybu). Při změně směru proudu se objevuje zpětný proces zrychlení elektronů, když se odebírá energie z krystalové mřížky a je ochlazena (směry elektrického pole a pohyb elektronů se shodují).

Energetický rozdíl mezi náboji na hranici polovodičů je nejvyšší a v nich je účinek nejvýraznější.

Peltier modul

Nejběžnější termoelektrický modul (TEM), který je polovodičový p- a n-typ, je propojen přes měděné vodiče.

Schéma principu fungování modulu

V jednom prvku jsou 4 přechody mezi kovem a polovodiči. Při uzavřeném okruhu se proud elektronů pohybuje od záporného pólu akumulátoru k pozitivnímu, postupně prochází každým přechodem.

V blízkosti prvního polovodičového přechodu mědi-p se uvolňování tepla vyskytuje v polovodičové zóně, protože elektrony se přenášejí do stavu s nižší energií.

V blízkosti poloviny dalšího kovu v polovodiči je teplo absorbováno díky "sání" elektronů z p-vodivého pásma pod působením elektrického pole.

Při třetím přechodu vstupují elektrony polovodič typu n, kde mají více energie než v kovu. V tomto případě je energie absorbována a polovodič je ochlazován v blízkosti přechodové hranice.

Posledně uvedený přechod je doprovázen obráceným procesem uvolňování tepla v n-polovodiči v důsledku přechodu elektronů do zóny s nižší energií.

Vzhledem k tomu, že přechody ohřevu a chlazení jsou v různých rovinách, Peltirový prvek nahoře ochladí a spodní ohřeje.

V praxi obsahuje každý prvek velký počet přechodů vytápění a chlazení, což vede k vytvoření zřetelného teplotního rozdílu umožňujícího vytvoření termoelektrického generátoru.

Jak funguje struktura modulu

Peltierův prvek obsahuje velké množství p-a n-typu polovodičových paralelokopilů, které jsou sériově spojeny s kovovými propojkami - termickými kontakty, druhá strana je v kontaktu s keramickou deskou.

Jako polovodiče se používají telurrid bizmutu a germanid křemíku.

Výhody a nevýhody TEM

Výhody termoelektrického modulu (TEM) zahrnují:

  • malé velikosti;
  • schopnost pracovat jako chladiče a ohřívače;
  • reverzibilitu procesu při změně polarity, což vám umožňuje udržovat přesnou hodnotu teploty;
  • žádné pohyblivé části, které se obvykle opotřebovávají.

Nevýhody modulu:

  • nízká účinnost (2-3%);
  • potřebu vytvořit zdroj, který poskytuje teplotní rozdíl;
  • významná spotřeba energie;
  • vysoké náklady.

Navzdory nedostatkům se TEM používají tam, kde nezáleží na velkém příkonu:

  • chlazení čipů, části digitálních fotoaparátů, diodové lasery, křemenné oscilátory, infračervené detektory;
  • použití kaskád TEM, umožňující dosažení nízké teploty;
  • Vytvoření kompaktních chladniček, například pro automobily;
  • termoelektrický generátor pro nabíjení mobilních zařízení.

Termoelektrický generátor

S nízkým výkonem se doporučuje používat TEG v polních podmínkách, kde je třeba získat elektrickou energii pro nabíjení mobilního telefonu nebo LED žárovky. Jednoduchost konstrukce umožňuje vytvořit si vlastní generátor.

Alternativními zdroji jsou také solární panely nebo větrný generátor. Pro první je třeba zvláštní podmínky - přítomnost slunečního světla, což nemusí být vždycky. Jiný zdroj má velké rozměry a vyžaduje vítr. Další nevýhodou je přítomnost pohyblivých částí, snížení spolehlivosti a velká hmotnost.

Průmyslové termogenerátory

Společnost BioLite vyvinula nový model pro pěší turistiku, který vám umožní připravit jídlo v kompaktním přenosném sporáku na dřevě a současně nabíjet mobilní zařízení z vestavěného TEG.

Kompaktní přenosné kamny na dřevo

Zařízení je užitečné všude: při rybaření, v kampani, u dachy. Jako palivo můžete použít vše, co hoří.

Při spálení v palivové peci se přenáší teplo přes stěnu do modulu, který vyrábí elektřinu. Při napětí 5 V je výstupní výkon 2 až 4 W, což je dostatečné pro nabíjení mnoha typů mobilních zařízení a LED osvětlení. Červená šipka ukazuje směr tepla, modrý - studený vzduch do ohniště, žlutá - elektřina pro otáčení ventilátoru úniku vzduchu a výstup generátoru přes USB.

Schéma práce společnosti TEG společnosti BioLite na palivovém dříví

Indigirka pec-generátor vyvinutý Petrohradskou společností Kryotherm má následující charakteristiky:

  • tepelná energie - 6 kW;
  • hmotnost - 56 kg;
  • rozměry - 500x530x650 mm;
  • e-mail výkon při napětí 5V - 60 W.

Pec je konvenční vytápění a vaření, kde jsou termoelektrické generátory upevněny na obou stranách.

Co vypadá jako Indigirka pec-termoelektrický generátor?

Zařízení je docela pohodlné, ale působivá cena je 50 tisíc rublů. Ačkoli trouba, a je určen pro podmínky kempování, ale pro obyčejné lovce a rybáře, to je zjevně není cenově dostupné. Jako topení není lepší než běžné a levnější modely.

Pokud připevníte TEG na jednoduchou troubu, bude ručně vyrobené zařízení fungovat dobře.

TAG to udělejte sami

Pro sestavení termoelektrického generátoru vlastním rukama jsou nutné následující prvky:

  1. Modul. Ne všechny moduly mohou být použity k generování elektrického proudu, ale pouze ty, které jsou schopné vydržet ohřev až na 300-400 ° C. Je nutná přítomnost topného okruhu, protože i při mírném přehřátí prvek selže. Nejběžnější typové modely TES1-12712 ve formě čtvercových desek s bočními rozměry 40, 50 nebo 60 mm.

Pokud budete mít maximální velikost, stačí použít jeden prvek v designu, který si vyrobíte sám. První tři číslice označení - 127 udávají, kolik prvků je obsaženo v 1 desce. Poslední čísla ukazují hodnotu maximálního přípustného proudu, který činí 12 A.

  1. Zesilovač konvertoru. Je nutné získat konstantní napětí 5V. Generátor může produkovat méně napětí, které je třeba zvýšit. Zařízení jsou vyráběna v zahraničí (typy 5V NCP1402 a MAX 756) a domácí (3.3V / 5B ЕК-1674). Chcete-li nabíjet mobilní telefon, měli byste zvolit zařízení s konektorem USB.
  2. Ohřívač Nejjednodušší možnosti jsou oheň, svíčka, domácí lampa nebo miniaturní kamna.
  3. Chladnička Nejjednodušší způsob, jak aplikovat vodu, nebo v zimě je sníh.
  4. Připojovací prvky. Zařízení je potřebné pro vytvoření co nejvyššího teplotního rozdílu mezi oběma stranami desky. Zde je výběr pro řemeslníky, nejčastěji používají 2 šálky nebo pánve různých velikostí, ve kterých jsou odříznuty rukojeti a kde jsou vloženy do druhého. Modul je umístěn mezi nimi a namontován na tepelnou pastu. 2 dráty jsou připájeny a připojeny k měniči napětí.

Pro zlepšení účinnosti generátoru by měla být dno kovových povrchů hrnců nebo pánví v kontaktu s generátorovou deskou leštěna. Navíc se na mezery mezi dnem menších a větších hrnců aplikuje tepelně odolný tmel. Teplo z topení bude lokalizováno na místě modulu.

Dráty mezi modulem a měničem jsou chráněny tepelně izolační izolací a tmelem.

Voda se vlije do vnitřního šálku a celá konstrukce se zapálí. Po několika minutách můžete zkontrolovat výstupní napětí pomocí multimetru.

Pro sestavení termoelektrického generátoru budete potřebovat materiály:

  1. Peltierův prvek;
  2. pouzdro ze starého napájení počítače pro výrobu mini-firebox;
  3. převodník napětí s výstupem USB 5V se vstupy 1-5 V;
  4. chladič s chladičem CPU;
  5. tepelné mazivo.

Náklady zde jsou malé a přístroj je plně schopen nabíjet mobilní telefon. Samosvorný generátor je analogický s cizím modelem BioLite. Pokud jej pečlivě sestavíte, zařízení bude spolehlivě pracovat po dlouhou dobu, protože zde není nic, co by se zde mohlo přerušit. Je důležité, aby se Peltierův prvek nepřehříval, což by mohlo způsobit jeho selhání.

Pokud používáte chladič chlazení chladiče, měl by být připojen k generátoru, po němž se část vygenerované energie vynaloží na chlazení.

Přes dodatečné náklady na energii se zvýší účinnost instalace. Pokud se během provozu zahřátý na topení, je nutné provést opatření k jeho chlazení. V opačném případě bude účinnost generátoru nízká.

Charakteristiky generátoru jsou následující:

  • výstupní napětí - 5V;
  • výkonová zátěž - 0,5A;
  • typ výstupu - USB;
  • palivo - jakékoli.

Přístroj je vyroben následovně:

  • odpojte napájecí zdroj a nechte kryt;
  • lepte modul tepelné pasty "Peltier" na chladič. Je nutné lepit studenou stranu, kde je značení aplikováno;
  • vyčistěte a vyleštěte vnější boční plochu pouzdra napájecího zdroje a přilepte jej na druhou stranu (společně s chladičem);
  • spojí vodiče ze vstupu měniče napětí na svorky desky.

TEG můžete zkontrolovat, pokud umístíte tenké větve do ohniště a zapálíte je. Po několika minutách můžete telefon připojit k dobíjení, jehož teplotní rozdíl mezi stranami modulu je 100 ° C. Na obrázku níže je uveden generátor v sestavě.

Samoobslužný termoelektrický generátor

Při použití TEG je nutné dodržet polaritu připojení modulu.

Video Termoelektrický generátor

Peltier efekt umožňuje vytvářet malé generátory a chladničky, které fungují bez pohyblivých částí. Zlepšení kvality modulů a snížení spotřeby energie mobilních zařízení umožňuje vytvářet vlastní termoelektrický generátor pro nabíjení baterií a dodávání malého množství energie různým zařízením, kde účinnost nezáleží.

Teplo jako zdroj elektrické energie

Tento článek plodil, princip popsaný v předchozím článku o Peltierově prvku. Jak je dobře známo, tyto prvky mohou pracovat ve dvou směrech, totiž převést elektrickou energii na teplotní rozdíl a naopak účinek tepla na modul, produkuje v něm elektrickou energii. Tento jev byl objeven již v roce 1834 hodinářem Peltier a bylo to, že v místě styku dvou vodičů různých kovů pod napětím se uvolňuje teplo. A E.Lents, o něco později, dokázal, že při změně polarity na těchto stejných vodičích se teplota v místě styku mění na opačný.

Ve druhém případě funguje Peltier jako termoelektrický generátor. Převádí teplo na stejnosměrný proud. Dobrým příkladem je fotografie vpravo.

Za zmínku stojí také to, že je nutné odstranit přebytečné teplo ze zadní strany, protože termoelektrický prvek má omezující provozní teplotu (

Nejlepší věcí je mini chladič, například z chladicího systému počítačového procesoru, s výhodou s chladičem pro foukání. Chladič může být napájen přímo z prvku Peltier.

Získáváme elektřinu z tepla

Chcete-li jasně demonstrovat termoelektrický efekt, analyzujte velmi jednoduché zařízení založené na termoelektrickém prvku.

  • Termoelektrický prvek TEC1-07110T200 (30x30x3,3mm) max. 8,5 V.
  • DC elektrický 1,5-3V

Na výše uvedené fotografii mezi chladičem, prvkem a hliníkovou deskou je tepelné mazivo pro lepší tepelnou vodivost. Je lepší ji použít poměrně málo, pouze pro plnění mikropórů a mikrotrhlin v dotycích částí. Hliníková deska je v tomto případě nutná k rozptylu zdroje tepla po celém povrchu prvku Peltier. Ideální je použití měděné desky díky lepší tepelné vodivosti před hliníkem.

Jak to funguje

V normálním stavu umožňuje zařízení použít vodu plovoucí svíčku v hliníkovém skle jako zdroj tepla. Jeho oheň v tomto případě reprodukuje největší množství tepla, které se rozptýlí přenášením na Peltierův termoelektrický prvek, který mu umožňuje vytvářet největší proud. Z proudu vytvářeného termoelektrickým prvkem je nainstalován chladící chladič, instalovaný nad chladičem. Chladič (elektromotor s vrtule), rotující, ochlazuje chladič, který odstraňuje přebytečné teplo z termoelektrického prvku. Tento proces lze opakovat neomezeně, v rámci zdrojů součástek zařízení, pokud je na prvek aplikováno teplo.

Jak je vidět z fotografie, toto zařízení je schopno otáčet vrtuli jak z tepla svíčky, tak z ohřevu baterie smartphonu. Faktem je, že napětí dodávané termoelektrickým článkem v tomto zařízení je mnohem větší než mezní hodnota elektromotoru.

Elektřina z tepla dělejte sami

Moderní elektronické technologie zavedly do našeho života mnoho nových kompaktních přístrojů, bez nichž je tento život nemyslitelný. Všechny jsou napájeny z autonomních zdrojů - baterií nebo dobíjecích baterií, které lze za normálních podmínek zakoupit nebo účtovat. V podmínkách vzdáleném od výhod civilizace, například v dlouhém túru, je často třeba doplnit energii zdrojů energie. Tepelná baterie může být schopna zachránit.

Termoelektrika je fenomén přímé přeměny tepla na elektřinu v tuhých nebo kapalných vodičích, stejně jako reverzní jev přímého ohřevu a chlazení kontaktu různých odporových vodičů průchodem.

ThermoEMF je elektromotorická síla vznikající v elektrickém obvodu sestávajícím z několika odlišných vodičů, jejichž kontakty mají různé teploty (efekt Seebeck). Velikost tepelné emf nezávisí na styčné ploše nebo na tvaru vodičů, ale závisí pouze na teplotách kontaktů za tepla T1 a studeného T2 a na materiálech vodičů.

Peltierův efekt je opačný než efekt Seebeck. Při průchodu elektrického proudu dvěma různými vodiči se kontakt zahřeje nebo ochladí v závislosti na směru proudu. Stupeň vytápění nebo chlazení závisí na síle proudu a materiálech vodičů.

Thomsonův (Kelvinův) efekt spočívá v tom, že když se kovový vodič zahřívá na jednom místě a současně prochází elektrickým proudem, pak na koncích vodiče rovnoměrně od ohřívacího bodu vzniká teplotní rozdíl. Na konci, kdy je proud směrován na místo ohřevu, teplota klesá a na druhém konci, kde proud je směrován z topného bodu, stoupá.

Termočlánek je elektrický obvod sestávající ze dvou odlišných vodičů majících elektrický kontakt. Termopohled kovového termočlánku s teplotním rozdílem na jeho koncích rovný 100 ° С je hodnota řádově 1 mV. Chcete-li jej zvýšit, můžete připojit několik termočlánků v sérii. Získá se termopile, ve které je jeden konec všech termočlánků při teplotě T1 a druhý je při teplotě T2. Teplotní výkon baterie se rovná součtu tepelné energie jednotlivých termočlánků. V amatérských podmínkách můžete vytvořit dobrý termočlánek, pokud svaříte dva vodiče s uhlíkovou elektrodou (napětí nejvýše 36 V), které kombinuje měď, konstantan, nichrom, fechrál, niklinu a stříbro. Stojany na žárovky můžete aplikovat i ze žárovek.

ThermoEMF polovodičů je tisíckrát vyšší než u kovů. Proto polovodiče ve větší míře než kovy jsou vhodné pro výrobu termoplastů, které vyžadují vysokou termoelektrickou energii nebo intenzivní termoelektrické vytápění nebo chlazení.

Pokud vytvoříte dobrý tepelný kontakt jedné skupiny termočlánkových spojení s jakýmkoliv zdrojem tepla, pak se na výstupu termopilu vytvoří napětí. Účinnost přeměny tepelné energie na elektrickou energii v takových termoelektrických generátorech dosahuje 16,17%. Pro srovnání, tepelná účinnost parních turbín je 20%. Termoelektrické generátory se používají ve vzdálených oblastech Země, například v Arktidě av prostoru, kde zdroj energie vyžaduje vysokou životnost, malou velikost, žádné pohyblivé mechanické součásti a sníženou citlivost na okolní podmínky.

Je také možné, že je připojen zdroj proudu k termopilovým svorkám pro průchod proudu přes jeho termoelementy. Jedna skupina termopilových uzlů se zahřeje a druhá ochladí. Termopilu lze tedy použít jako termoelektrickou chladničku.

Nabíječka mobilního telefonu

Nejlevnější thermobattery vyrobené tchajwanským průmyslem. Přišel jsem na jeden z nich "MODEL PELTIE TES 1_127060.40".

Toto označení znamená:

TEC - termoelement (z anglického termoelektrického chladiče);

1 - velikost strany větve termočlánku v mm;

127 je počet termoelementů;

060 - maximální proud (6 A);

40 - velikost (40x40 mm);

Rmah - maximální certifikovaný tepelný výkon tohoto modulu - 53 W.

Hlavním účelem tohoto modulu je chladnička. Ale může být použita a naopak, jako termoelektrický generátor. Na internetu jsem narazil na popis termoelektrického generátoru pomocí podobného modulu. Rozhodla jsem se opakovat a vylepšit jednu z konstrukcí (hrnek).

Princip generování elektrické energie spočívá v ohřevu jedné strany modulu při současném ochlazení druhého. Navíc je zapotřebí intenzivní odvod tepla, protože v modulu dochází k přenosu tepla, což snižuje teplotní rozdíl mezi "horkou" a "chladnou" stranou a tím i napětí na výstupu modulu.

Přístroj je založen na dvou tenkých kovových pohárich z nerezové oceli, jejichž rozměry umožňují vkládání do sebe s mezerou asi 1 cm. Termoelement je umístěn mezi dnem hrníčku (obr. 1). Měl by mít dobrý kontakt s oběma kruhy. Za tímto účelem by kruhy měly mít co nejrovnější povrchy a navíc by měly být oba povrchy termoelementu mazány nějakou tepelně vodivou pastou. Připojte kruhy s vazbami vyrobenými z paprsků.

K ochraně modulu před vniknutím vlhkosti do něj bylo použito automobilové těsnění - těsnění, které vydrží teploty kolem 300 ° C. Množství těsnící hmoty by mělo být minimální, protože zvyšuje přenos tepla mezi kruhy. Izolace vodičů pro připojení termočlánku k vnějšímu světu musí odolat teplu. Je lepší používat dráty v fluoroplastické izolaci. Jeden z vodičů může být tělem šálku. Konektor pro připojení byl použit z typu baterie "Krona". Je-li umístěn na vnějším hrnečku, je lepší provádět kontakty ne pájením, ale svařováním nebo šrouby, protože vnější hrnček je velmi horký. Izolovat spojení může být stejné těsnění pro automobilový průmysl - těsnění. Vzhled výsledného zařízení je znázorněn na obr. 2.

Zkoušky byly provedeny na domácím plynovém kameně (obr. 3). Vnitřní miska byla naplněna vodou z vodní trubky o teplotě přibližně 20 ° C. Při volnoběhu modul dal na výstupu trochu více než 3 V.

Bez námahy bylo možné "vytlačit" 0,5 W z modulu nebo 0,01 maximálního výkonu zařízení s zatížením 5 10 ohmů. To je způsobeno především podmínkami přenosu tepla. Chcete-li odstranit větší množství energie, je zapotřebí intenzivněji odstraňovat teplo z "chladné" strany, například za použití sněhu namísto vody. Tato síla je však dostačující pro nabíjení mobilního telefonu v terénu s použitím ohně. Za tímto účelem stačí sestavit konvertor krokového napětí, například na čipy IT34063, MAX756, MAX757 nebo NCP1400. Výstupní napětí je nastaveno na nabíjecí napětí mobilního telefonu.

Vyrábíme bezplatnou elektřinu - jednoduchý domácí generátor

Stručně o principu jednání

Takže v budoucnosti pochopíte, proč potřebujeme tyto nebo jiné náhradní díly při sestavování improvizovaného termoelektrického generátoru, nejprve budeme hovořit o struktuře prvku Peltier a jak to funguje. Tento modul se skládá ze sériově propojených termočlánků umístěných mezi keramickými deskami, jak je znázorněno na obrázku níže.

Když elektrický proud prochází takovým obvodem, objeví se takzvaný Peltierův efekt - jedna strana modulu se zahřeje a druhá se ochladí. Proč to potřebujeme? Je to velmi jednoduché, pokud jednáte v opačném pořadí: zahříváte jednu stranu desky a ochlazujete druhou stranu, resp. Můžete generovat malé množství elektrické energie a proudu. Doufáme, že v této fázi je vše jasné, a proto se obracíme na mistrovské třídy, které jasně ukazují, co a jak vytvořit termoelektrický generátor s vlastními rukama.

Montážní dílna

Takže jsme našli na internetu velmi podrobné a zároveň jednoduché pokyny pro sestavování vlastního generátoru elektřiny založeného na peci a Peltierově prvek. Nejprve je třeba připravit následující materiály:

  • Přímo samotný Peltierův prvek s parametry: maximální proud 10 A, napětí 15 V, rozměry 40 * 40 * 3,4 mm. Označení - TEC 1-12710.
  • Starý zdroj napájení z počítače (z něj je potřeba pouze pouzdro).
  • Stabilizátor napětí s následujícími technickými vlastnostmi: vstupní napětí 1-5 V, výstup - 5 V. V tomto návodu pro montáž termoelektrického generátoru se používá modul s výstupem USB, který zjednoduší proces dobíjení moderního telefonu nebo tabletu.
  • Radiátor. Z procesoru můžete okamžitě převzít chladič, jak je vidět na fotografii.
  • Tepelná pasta.

Po přípravě všech materiálů můžete pokračovat v přípravě zařízení sami. Abyste tak učinili pro vás jasnějším způsobem, jak vytvořit generátor sami, poskytujeme krok za krokem hlavní třídu s obrázky a podrobným vysvětlením:

  1. Demontujte starý zdroj napájení a nechte pouze pouzdro. Bude sloužit jako místo pro osvětlení ohně (tzv. Kamna).
  2. Lepidlo desky Peltier na tepelné mazivo na rovný povrch chladiče. Je nutno lepidlo s nálepkami nalepit na radiátor, to bude studená strana. Pokud zaměňujete polaritu, budete muset v budoucnu změnit polaritu vodičů tak, aby termoelektrický generátor fungoval správně.
  3. Naplňte pouzdro napájecího zdroje na zadní stranu modulu, jak je znázorněno na obrázku níže.
  4. Připojte stabilizátor s výstupem USB ke svorkám desky. Mimochodem, pro spojení, můžete to udělat sami.
  5. Pečlivě umístěte 5voltový konvertor do chladiče a pokračujte k testování vlastního termoelektrického generátoru.

Termoelektrický generátor pracuje takto: uvnitř pece usíníte palivové dříví, zapálíte je a počkejte několik minut, až se jedna ze stran desky zahřeje. Chcete-li dobíjet telefon, je nutné, aby rozdíl mezi teplotami různých stran byl kolem 100 o C. Pokud se chladící část (chladič) ohřívá, je třeba ji ochladit všemi možnými způsoby - opatrně ji napusťte, položte do ní ledovou lžičku apod.

Můžete také nainstalovat ventilátor z počítače na studenou stranu, jak je znázorněno na druhé verzi domácího termoelektrického generátoru s prvkem Peltier:

V tomto případě bude chladič trávit malou část kapacity generátoru, ale nakonec bude mít systém vyšší účinnost. Kromě nabíjení telefonu může být modul Peltier použit jako zdroj elektrické energie pro LED, což je neméně užitečná volba pro použití generátoru. Mimochodem, druhá verze vlastního termoelektrického generátoru vypadá a je trochu podobná. Jedinou modernizací, kromě chladicího systému, je i schopnost nastavit výšku takzvaného hořáku. Za tímto účelem autor prvku používá "tělo" na disku CD-ROM (na jedné z fotografií můžete jasně vidět, jak můžete vytvořit strukturu sami).

Pokud vytvoříte svůj vlastní termoelektrický generátor, můžete mít na výstupu až 8V výstupu, abyste mohli nabíjet telefon, nezapomeňte připojit konvertor, který ponechá pouze 5V.

Nejnovější verze domácího zdroje elektrické energie pro dům může být reprezentována následujícím schématem: prvek - dvě hliníkové "cihly", měděná trubka (chlazení vodou) a varná deska. Výsledkem je efektivní generátor, který umožňuje doma bezplatnou elektřinu!

Takže jsme poskytli tři jednoduché verze domácího zařízení, které lze sestavit z improvizovaných prostředků. Nyní víte, jak vytvořit termoelektrický generátor s vlastními rukama, na jaký princip funguje Peltierův prvek a na čem může být použit!

Bude zajímavé číst:

Elektrické vytápění soukromého domu s vlastními rukama: 5 režimů s levným teplem

Kvw-hodina tepla, kterou elektrický kotel získává, stojí asi kilowatthodinu elektřiny (asi 5 rublů na začátku roku 2017), což činí tento zdroj tepla nejdražší. Dnes bych chtěl mluvit o tom, jak dělat elektrické topení v domě co nejlevnější.

Elektřina je považována za nejdražší zdroj tepla. Existuje však několik mezer, které z něj činí levnější.

Proč elektřina

Nejlevnější zdroj tepla - hlavní plyn. Pro vlastníka plynového kotle stojí kilowatthodina tepla jen 50-70 kopek. Ale problém je v mnoha obcích a předměstích našeho velkého a obrovského plynu, prostě neexistuje.

Následují plyn pro levné energie následovat:

  • Palivové dřevo o hodnotě 0,9-1,1 p. / KWh;

Není-li hlavní plyn, je levnější dům vytápět dřevem.

  • Pelety (granulované piliny) - 1,4-1,5 p. / KWh;
  • Uhlí - 1,6 p. / KWh.

A jak může elektrické vytápění s nimi stát 3-5krát dražší?

Soudruhé na ekonomickém seznamu klíčových vlastností topného systému nekončí. Pro ni je také důležitá autonomie - schopnost udržovat konstantní a pohodlnou teplotu v domě bez účasti majitele. A podle tohoto parametru ztrácí pevná paliva energii do ovzduší:

  • Klasické kotle na tuhá paliva vyžadují naplnění paliva a zapálení každých 3-6 hodin;

Nevhodnost při ohřevu na tuhá paliva spočívá v tom, že kotel musí být vypalován každých několik hodin.

  • Pyrolytické kotle prodlužují interval mezi zapálením až 10-12 hodin;
  • Kotle na pelety s automatickým přívodem paliva z bunkru pracují autonomně až na jeden týden;

Kotel na pelety s automatickým přívodem paliva. Autonomie je omezena pouze velikostí bunkru.

  • Všechny typy elektrického vytápění doma jsou schopny pracovat bez péče a údržby na dobu neurčitou.

Kontrola a spojení. Vytápění, které vám neumožňuje opustit dům po několik dní, aniž byste vynulovali a vypustili topný okruh (jinak se nezmrazí) - je to velmi nepohodlné.

Kotlík na pelety může po dobu několika dní udržovat dům v teple. Pouze zde neustálé zásobování peletami není všude k dispozici a rozsah cen pro ně často zpochybňuje účinnost tohoto typu paliva. Například v Moskvě tón peletky stojí 7000 rublů, a v Sevastopolu, už od 15.000.

Ceny pelet se liší v závislosti na vzdálenosti od výrobce a počtu konkurenčních nabídek.

Takže naším úkolem je najít způsoby, jak snížit režii vytápění elektrickou energií.

Schéma 1: Kotel s tepelným akumulátorem

Zařízení

Malý okruh s nuceným oběhem vody propojuje elektrický kotel s tepelným akumulátorem - nádrž s vnější tepelnou izolací do 3000 litrů.

Tepelný akumulátor nebo vyrovnávací kapacita pro vytápění - teplovzdorná nádrž s přípojkami pro připojení k několika obvodům.

Velký obrys obklopuje dům a spojuje nádrž s topnými zařízeními. Mělo by být uspořádáno chladicí médium s recirkulací, které zajistí konstantní teplotu baterie, bez ohledu na teplotu vody v nádrži.

Schéma topného systému s tepelným akumulátorem. Hydroarrow poskytuje spojení obvodů s různou teplotou chladicí kapaliny.

K zavedení tohoto režimu potřebujeme dvoustupňovou tarifu elektřiny a dvouvární metr.

Dva-tarifní čítač: Denní a noční spotřeba elektrické energie je účtována různými sazbami.

Princip činnosti

Kotel pracuje pouze v noci, během nočního tarifu (je to 3-4krát nižší než denní sazba). Teplo, které se generuje, se spotřebuje na ohřev vody v nádrži tepelného akumulátoru. Odpoledne, kdy je kilowatthodina dražší, je kotel na volnoběh a nahromaděné teplo se postupně spotřebuje na vytápění domu.

Odkaz: zahřívání 3000 litrů vody při 40 stupních, uložíte 175 kWh tepla. To je dostatečné pro vytápění po dobu 16 hodin (celková doba denní sazby) domu s plochou 100-120 čtverečních.

Výhry: podle tarifního tarifu, který je relevantní pro naše kapitálové počátky na počátku roku 2017, jednoroční tarif za kilowatthodinu elektřiny stojí 5,38 rublů. Při dvoufázovém tarifu v noci (od 23 do 7 hodin) cena klesne na 1,64 p. Rozdíl je 3,3krát.

Nevýhody:

  • Velké rozměry vyrovnávací nádrže. Ne každá kotelna může ubytovat nádrž s objemem několika kubických metrů;

Objem tepelného akumulátoru může dosáhnout 3 kostek. Taková nádrž nespadá do každé kotelny.

  • Změna regionálních tarifů. V Sevastopolu, kde žiji, se spotřebou elektrické energie více než 600 kWh denně, bude rozdíl mezi jednorázovými a nočními sazbami pouze 5,4 až 3,78 rublů.

Dobrý den obchodník

Protože jsme se dotýkali elektrických kotlů, měl bych rozptýlit jednu velmi častou mylnou představu spojenou s nimi.

Některé typy kotlů (konkrétně elektroda a indukce) jsou postaveny výrobci a prodejci jako ekonomické. Takové umístění je první lež.

Každé zařízení s přímým vytápěním má účinnost rovnající se 100%. Toto tvrzení vyplývá ze zákona o zachování energie: elektrický kotel jednoduše nevytváří žádnou jinou energii než teplo. Nepohybuje se ve vesmíru proti vektoru gravitace, ale všechny ztráty způsobené radiací a dokonce i cirkulací vody v okruhu se nakonec transformují na stejnou tepelnou energii.

Nápis "Eco-Energy" na obalu kotle elektrod by měl ukazovat jeho účinnost. Podle slov Bulgakovova hrdiny "blahopřeji vám, občan, klamal".

Schéma 2: podlahové vytápění

Zařízení

Podlahové vytápění je topný systém, ve kterém radiátory vyměňují celý povrch podlahy. Jeho vytápění může být realizováno několika způsoby:

  • Trubky s nosičem tepla uložené v potěru nebo na desce pro rozdělování tepla pod povrchovou úpravou;

Podlahové vytápění vodou připravené pro pokládku potěru.

  • Kabel vytápění. To se hodí nejen do potěru, ale také do vrstvy lepidla pro dlaždice pod dlažbou;
  • Ohřívače filmů. Ohřívacím prvkem tohoto typu je fólie z hutného dielektrického polymeru s dvojicí měděných proudových vodičů a proudových dráh, které je navzájem spojují s vysokým elektrickým odporem. Filmová teplá podlaha je položena pod podlahou s dostatečně vysokou tepelnou vodivostí - linoleem, laminátem nebo podlahovou deskou.

Ohřev vody s teplou podlahou a elektrický kotel - řešení, zdvořile řečeno, je zvláštní. Ukazuje se to nesmyslně složité a zprostředkování chladiva dále snižuje účinnost (účinnost) topného systému. Namísto kotle je obvykle používán kabelové a filmové topné systémy.

Film položený pod povrchovou úpravou má mnohem nižší setrvačnost než kabel položený pod dlažbou a zejména v potěru. Ohřívač filmu zahřívá potah na komfortní +25 ° C za 5-10 minut, kabel pod dlažbou - v 30, kabel v potěru - za 3-5 hodin.

V mém domě je umístěna filmová teplá podlaha pod stolem. Když je topení zapnuté, je pohodlné pracovat za ním, dokonce i v místnosti +16.

Umístění topného filmu vlastním rukama nepředstavuje žádné zvláštní obtíže:

  1. Zatížení jednoho termostatu by nemělo být vyšší než 3,6 kW. Pokud má místnost velkou plochu, nainstalujte několik samostatných obvodů s nezávislými termostaty;
  2. Topné fólie nelze položit pod nábytek a jiné izolační vložky podlahy. Stejně jako jakékoliv elektrické spotřebiče se nepozná přehřátí.

Princip činnosti

Konvekční vytápění (staré staré baterie) ohřívá především prostor pod stropem: konvekční proudy nesou teplý vzduch, který má nižší hustotu. Chcete-li dostat minimálně +20 ° C na podlahu, vzduch nad vaší hlavou se musí zahřát na +26 - +30 stupňů.

Rozložení teploty v konvekčním vytápění: studený na podlaze, horký ve stropu.

Při ohřevu s teplou podlahou je obraz jiný: vzduch nad podlahou je nejintenzivnější a jak stoupá ke stropu, jeho teplota klesá.

Co dělá toto rozdělení tepla?

  1. Subjektivní pohodlí. Nohy v ohni - je to hezké, věř mi;
  2. Žádné průvany na úrovni podlahy. Můžete bezpečně pustit dítěti prozkoumat dětský pokoj nebo obývací pokoj: prochladnutí obejde jeho stranu;

Návrh? Studené? Ne, neslyšel.

  1. Snížení průměrné teploty v místnosti. Tento parametr přímo souvisí s ekonomikou: tepelná ztráta vytápěné místnosti je vždy přímo úměrná teplotní deltě s ulicí.

Výhry: při venkovní teplotě 0 ° C, snížení průměrné teploty v místnosti z 25 (30 pod stropem a 20 na podlaze) na 20 (22 na podlaze a 18 pod stropem) ušetří 20%. Vzhledem k tomu, že venkovní teplota stoupá, účinnost řešení se zvýší a se sníženým poklesem.

Nevýhody: i když instalujete elektrické vytápění soukromého domu s vlastními rukama, bude to stát asi 800 rublů na metr čtvereční (za použití levného ohřívače filmu s mechanickým termostatem). Pokud je instalace prováděna mzdovými pracovníky, náklady se zvýší o dalších 1,5-2 krát.

Levný filmový ohřívač stojí 600-700 rublů na čtverec. K jeho ceně se přidá cena kabelů a termostatů.

Schéma 3: infračervené zahřívání

Zařízení

Jakýkoli ohřívač dodává teplo okolním objektům dvěma způsoby:

  1. Konvekcí (tj. Přímým kontaktem se vzduchem a přenosem tepelné energie proudy);
  2. Díky tepelnému záření. Každý člověk, který seděl v zimním požáru jednou, je obeznámen s jeho akcí: vzduch je chladný, ale jeho ruce a obličej se cítí teplo.

Při změně teploty a povrchu zařízení může převládat jedna z metod přenosu tepla. Zdroj tepla s malou plochou a poměrně vysokou teplotou zahřívá prostor hlavně infračerveným paprskem a mírně teplou baterií s vyvinutým opracováním profilů - konvekcí.

Infračervené elektrické vytápění soukromého domu může být uspořádáno se zařízeními několika odrůd:

Jak uspořádat infračervené vytápění doma vlastním rukama? Zde jsou některá jednoduchá pravidla pro instalaci infračervených ohřívačů:

Optimální umístění: na strop, takže tepelné záření směřuje dolů.

Infračervený ohřívač je lepší na strop. Pak zahřeje spodní část místnosti.

Připojení: k normální zásuvce nebo napájecímu napětí 220 V přes podložky.

Omezení:

  • Zatížení na jedné zásuvce by nemělo přesáhnout 3,5 kW;
  • Průřez měděných kabelů by neměl být menší než 1 mm2 na 10 ampérů špičkového proudu.

Princip činnosti

Když jsou zdroje infračerveného záření pod stropem a podlaha zahřívá, rozložení teploty v místnosti se stává stejné jako při použití vyhřívané podlahy: spodní část je teplá, vršek je chladný.

Infračervené vytápění s stropním svítidlem: rozložení teploty je stejné jako u podlahového vytápění.

Ale to není všechno. Tepelné záření ohřívá nejen podlahu a nábytek: kůže a oblečení lidí v místnosti se také cítí teplo. V důsledku toho se komfortní zóna sníží z 22-24 na 14-16 stupňů.

Náklady na instalaci topného systému jsou o řadu menších než v případě vyhřívané podlahy: zařízení s výkonem 1 kW a hodnotou 1500 rublů může ohřát plochu 15-20 m 2. Pro srovnání, levný filmový ohřívač stejné oblasti s nejjednodušším mechanickým termostatem bude mít nejméně 12-15 tisíc.

Zisk: Při venkovní teplotě 0 ° C snížíte průměrnou teplotu v místnosti o 25 až 15 stupňů a ušetříte tak 40%.

Minusy: Celá obytná plocha domu by měla spadnout do oblasti záření infračervených ohřívačů. Mimo tuto zónu bude prostě chladno.

V místnosti s infračerveným vytápěním bude teplo pouze v zóně ohřívače.

Schéma 4: Tepelné čerpadla

Zařízení

Tepelné čerpadlo je, jak název napovídá, zařízení pro přenos tepelné energie. Nejzřejmějším příkladem tepelného čerpadla je běžná lednička: z chladničky přebírá tepelnou energii a dává ji do vzduchu v místnosti, ve které je umístěna.

Jak funguje toto zařízení?

Zde je celý cyklus zařízení pro vytápění.

Hlavní komponenty tepelného čerpadla a směr pohybu chladiva.

  1. Kompresor komprimuje plynný freon. Když tlak stoupá, jde do kapalného agregačního stavu a zahřívá se několik desítek stupňů;
  2. Horké chladivo prochází vnitřním výměníkem tepla čerpadla, kde přenáší přebytečné teplo do média pro přenos tepla nebo do vzduchu v místnosti;
  3. Po průchodu expanzním ventilem (jednoduše řečeno - část potrubí s ostře rostoucím průřezem) se ochlazená tekutá freonová změní na plyn a... okamžitě ochladí dalších několik desítek stupňů;
  4. Chladivo prochází externím výměníkem tepla a ohřívá se a teplo z vnějšího prostředí - studené ve srovnání se vzduchem ve vyhřívaném prostoru, ale v porovnání s ním je teplé;
  5. Další - kompresor kompresoru a opakovaný cyklus.

Obvyklá chladnička pracuje na stejném principu jako tepelné čerpadlo.

Výhodou takového cyklu je, že:

  • Vnější prostředí (dárce tepla) může být mnohem chladnější než vzduch v domě;
  • Elektřina je spotřebována pouze kompresorem a jeho elektrická energie může být několikanásobně nižší než účinný tepelný výkon čerpadla (to znamená množství tepla, které čerpadlo pumpuje na dům za jednotku času).

Při provozu tepelného čerpadla získáte většinu tepelné energie zcela zdarma.

Nejlepší tepelná čerpadla mohou produkovat až 7 kW tepla h tepla na kilowatthodinu spotřebované elektřiny.

Při instalaci čerpadla budete muset důvěřovat zástupcům prodejce nebo výrobce: jinak ztratíte záruku na zařízení.

Systém ohřevu vody pracující s tímto zařízením má pouze jednu funkci: musí být nízkoteplotní (nejvýše 55 stupňů, nejlépe 40-45). V takovém případě získáte maximální účinnost tepelného čerpadla: delta teplot mezi výměníky tepla bude minimální.

Změna účinnosti tepelného čerpadla (COP) v závislosti na teplotě chladiva a externím výměníku tepla. Čím menší je rozdíl mezi nimi, tím levnější bude vytápění.

U tepelných čerpadel s vnitřním vodním okruhem používejte podlahu ohřívanou vodou nebo konvenční radiátory s větším počtem sekcí.

Princip činnosti

Prostředí dárce může být:

  • Půda pod mrazem. V hloubce několika metrů je jeho teplota konstantní a udržuje se na úrovni 10-14 stupňů Celsia;
  • Voda v nádrži bez ledu nebo v podzemní vodě čerpá ze studny s dostatečným průtokem. Voda, která uvolnila teplo, je vypouštěna do odtokové studny;

Tepelné čerpadlo voda-voda: externí výměník tepla je umístěn v nádrži bez ledu.

  • Ulice vzduchu.

Minimální teplota okolí je omezena vlastnostmi stávajících chladiv. Tepelná čerpadla vzduchu jsou schopna pracovat při teplotách vzduchu nejméně -25 ° C. Při poklesu venkovní teploty se účinnost čerpadla snižuje (tepelný výkon na kilowatt výkonu).

U tepelného čerpadla společnost Mitsubishi Zubadan uvedla dolní mez provozní teploty -25 stupňů.

Zisk: kilowatt tepla stojí 2,5 až 7krát méně než kilowat elektřiny, v závislosti na charakteristikách zařízení a teplotě vyhřívané místnosti nebo nosiče tepla a vnějšího prostředí.

Nevýhody: vysoké náklady na vybavení a instalaci. Mohu uvést konkrétní údaje: když instaluji vzduchové tepelné čerpadlo v domě vedle mě s vyhřívanou plochou 300 m2, veškeré vybavení (včetně podlahového vytápění a ventilátorové jednotky) a jeho instalace na klíč stojí 850 000 rublů.

V případě geotermálních čerpadel významně přispívá do projektového rozpočtu instalace zemních výměníků tepla. Vertikální nádrže jsou ponořeny do vrtů s hloubkou 50-100 metrů (vrtání běžného metra studny stojí 2000-3000 rublů, v závislosti na typu půdy). Horizontální sběrač vyžaduje kopání jámy s plochou třikrát větší než zahřátá.

Umístění geotermálního tepelného čerpadla do vodorovného výměníku tepla.

Schéma 5: Klimatizační zařízení

Zařízení

Klimatizační jednotka je považována za elektrický spotřebič pro chlazení vzduchem (termín "klimatizace" nepochází od nuly). Každá klimatizační jednotka je však zvláštním případem tepelného čerpadla pracujícího podle schématu "vzduch-vzduch" a při práci na vytápění je výhodnější než jakékoliv přímé vytápění.

Moderní klimatizační střídač společnosti Samsung. Jeho zařízení se neliší od zařízení vzduchového tepelného čerpadla.

  • C.O.P. (Koeficient výkonu, poměr výkonu tepla k spotřebovaným), moderní střídače klimatizační jednotky se pohybují od 3,6 do 5;
  • Dolní mez pracovní teploty při práci na topení - -25 stupňů dovoluje zařízení celou dobu v zimě zahřát dům v teplých oblastech země. Ve středním Rusku může být klimatizace využívána mimo sezónu jako pomocný zdroj tepla.

Zařízení je možné nainstalovat jak vlastními silami, tak síly mnoha společností, které nabízejí instalaci a údržbu klimatických technologií.

Nejjednodušší způsob, jak nainstalovat klimatizaci okna. Stačí je zasunout do otevřené klapky.

Princip činnosti

Z tepelných čerpadel, které ohřívají nosič tepla, se klimatizační zařízení liší tím, že vydává teplo přímo do vzduchu v místnosti. Pokud potřebujete několik místností ohřát - bez problému: instalujte více střídačů nebo vícestupňový systém (jedna externí jednotka s několika vnitřními jednotkami).

Několik malých triků:

  • Při práci s teplem směřujte proudění vzduchu z vnitřní jednotky směrem dolů. Pokud jsou žaluzie nastaveny do vodorovné polohy, klimatizační jednotka zahřeje vzduch pod strop;

V režimu topení nasměrujte žaluzie rozdělovače dole. Potom se vzduch v místnosti rovnoměrně zahřeje.

  • Ventilátor vnitřní jednotky musí pracovat vysokou rychlostí. V tomto případě proudění teplého vzduchu dosáhne podlahy a ohřeje ho. Především se doporučuje domy s betonovými stropy: vysoká tepelná vodivost betonu způsobí zahřátí celé podlahy v místnosti.

Zisk: Úspory energie až 3-5krát v porovnání s klasickým topným kotlem.

Tento klimatizační systém dodává 3,6 kW tepla na kilowatt spotřebovaného výkonu.

Minus: omezený rozsah venkovních teplot.

Moje zkušenost

Hlavním zdrojem tepla v mém domě jsou invertory klimatizace. Možná, že moje zkušenost bude užitečná pro uznávaného čtenáře. Takže fakta a čísla:

Vytápění: 154 m2 ve dvou podlažích.

Klimatická oblast: město Sevastopol, poloostrov Krym. Průměrná teplota v lednu je + 3 ° C.

Počet klimatizačních jednotek: 5 kusů.

Rozdělené systémy na fotografii jsou zodpovědné za vytápění ložnic a školky v prvním patře mého domu.

Celkový tepelný výkon: 14 kilowattů.

Minimální teplota na ulici: výrobci deklarovali -15-25 ° C. V praxi se všechny klimatizační jednotky nadále zahřívaly na vrcholu loňských mrazů, kdy teplota klesla na -21 stupňů.

Spotřeba energie: 800 až 1500 kWh za měsíc v závislosti na venkovní teplotě. Při současných sazbách výdaje zhruba odpovídají částce, kterou moji sousedé platí za palivové dříví a uhlí. Ale s dvojnásobnou plochou domu a nesrovnatelnou použitelností vytápění.

Proudu pro Sevastopol na počátku 2017 ceny elektřiny.

Závěr

Jak můžete vidět, elektrické vytápění může být poměrně úsporné a úspěšně soutěžit levně s tuhým palivem a dokonce i s hlavním plynem. Další informace o způsobu vytápění domu elektrickou energií pomocí videa v tomto článku. Neváhejte přidat a komentovat. Úspěchy, soudruzi!

Top