Контур отопительный: Что значит «контур отопления» в системах отопления?

Создан 12 фев.

68644 серебряных знака1111 бронзовых знаков

Не тот ответ, который вы ищете? Посмотрите другие вопросы с метками тепла или задайте свой вопрос.

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

King Electric | Определение размеров цепи нагревателя

Полезные советы

Тепловентилятор или плинтус?

Место: Обогреватель плинтуса занимает больше места на стене, чем обогреватель с принудительной подачей вентилятора, что может вызвать проблемы с размещением мебели.(Например: обогреватель Pic-A-Watt® мощностью 2250 Вт будет обеспечивать столько же тепла, сколько плинтус высотой 9 футов.)

Комфорт: Нагреватель с принудительным вентилятором нагревает комнату в течение нескольких минут, тогда как плинтус требует от 30 до 40 минут. Нагреватель с принудительной подачей воздуха также будет поддерживать более равномерную температуру, поскольку вентилятор будет циркулировать воздух по комнате. Это снижает резкость колебаний температуры / холода.

Шум: Плинтусный обогреватель не имеет движущихся частей, поэтому он тише, чем тепловентилятор.В небольшом обогревателе Pic-A-Watt® используется вентилятор с короткозамкнутым ротором, поэтому его почти не слышно.

КПД: Плинтус мощностью 1500 Вт потребляет столько же электроэнергии, что и тепловентилятор мощностью 1500 Вт. Разница в том, что тепловентилятор дает более равномерное тепло по всему помещению, уменьшая расслоение воздуха (горячий воздух поднимается, а не смешивается с более холодным воздухом пола). Этот процесс заставляет вас чувствовать себя прохладнее, заставляя установить термостат плинтуса на более высокую температуру, в результате чего он работает чаще, что потребляет больше электроэнергии, чем тепловентилятор того же размера.Каждый поворот термостата на 1 ° увеличивает счет за электроэнергию на 3,1%. Таким образом, плинтус, установленный на 75 ° F, будет стоить вам на 15,5% больше, чем тепловентилятор, установленный на 70 ° F.

Какой тепловентилятор выбрать?

Использование: Если обогреватель будет часто работать и использоваться в качестве основного обогрева дома, King рекомендует использовать обогреватели со стальными элементами, такие как Pic-A-Watt®. На эти элементы предоставляется пятилетняя гарантия, и они выдерживают суровые условия повседневного использования. Для дополнительного или случайного использования подойдут элементы с открытой спиралью.Если бюджетные ограничения имеют первостепенное значение, нагреватели с открытым змеевиком являются наименее дорогими.

Шум: Пропеллерный вентилятор издает больше шума, чем вентилятор с короткозамкнутым ротором. Элементы с открытым змеевиком производят больше шума, чем элементы из стальных масс (Pic-A-Watt®) из-за скорости теплообмена с воздухом. Для больших помещений два небольших обогревателя будут работать тише, чем один большой обогреватель.

% PDF-1.4 % 235 0 объект > эндобдж xref 235 120 0000000016 00000 н. 0000003325 00000 н. 0000003484 00000 н. 0000004570 00000 н. 0000004888 00000 н. 0000005431 00000 н. 0000006034 00000 н. 0000006648 00000 н. 0000007233 00000 н. 0000007317 00000 н. 0000007436 00000 н. 0000007550 00000 н. 0000008070 00000 н. 0000008568 00000 н. 0000008975 00000 н. 0000009458 00000 п. 0000010002 00000 п. 0000010398 00000 п. 0000010929 00000 п. 0000011505 00000 п. 0000012052 00000 п. 0000012576 00000 п. 0000012971 00000 п. 0000013317 00000 п. 0000013726 00000 п. 0000013903 00000 п. 0000014495 00000 п. 0000015006 00000 п. 0000016833 00000 п. 0000019726 00000 п. 0000024130 00000 п. 0000024307 00000 п. 0000024423 00000 п. 0000024539 00000 п. 0000024663 00000 п. 0000024774 00000 п. 0000024881 00000 п. 0000024988 00000 п. 0000025099 00000 н. 0000025267 00000 п. 0000025416 00000 п. 0000025491 00000 п. 0000025588 00000 п. 0000025737 00000 п. 0000025850 00000 п. 0000025972 00000 н. 0000026094 00000 п. 0000026235 00000 п. 0000026376 00000 п. 0000026525 00000 п. 0000027544 00000 п. 0000027860 00000 н. 0000028199 00000 п. 0000031000 00000 н. 0000031396 00000 п. 0000031857 00000 п. 0000033500 00000 п. 0000033839 00000 п. 0000034230 00000 п. 0000034536 00000 п. 0000034610 00000 п. 0000034667 00000 п. 0000034756 00000 п. 0000034779 00000 п. 0000034857 00000 п. 0000035116 00000 п. 0000035182 00000 п. 0000035298 00000 п. 0000035422 00000 п. 0000035457 00000 п. 0000035535 00000 п. 0000039843 00000 п. 0000040167 00000 п. 0000040233 00000 п. 0000040349 00000 п. 0000040432 00000 п. 0000040515 00000 п. 0000040598 00000 п. 0000040685 00000 п. 0000040851 00000 п. 0000040997 00000 п. 0000041075 00000 п. 0000041153 00000 п. 0000041478 00000 п. 0000041533 00000 п. 0000041649 00000 п. 0000041727 00000 п. 0000042075 00000 п. 0000042357 00000 п. 0000042421 00000 п. 0000042456 00000 п. 0000042534 00000 п. 0000042646 00000 п. 0000048951 00000 п. 0000049277 00000 п. 0000049343 00000 п. 0000049461 00000 п. 0000049801 00000 п. 0000049879 00000 п. 0000049957 00000 н. 0000050283 00000 п. 0000050338 00000 п. 0000050454 00000 п. 0000050532 00000 п. 0000050894 00000 п. 0000051175 00000 п. 0000051253 00000 п. 0000051708 00000 п. 0000051786 00000 п. 0000052130 00000 п. 0000052568 00000 п. 0000053058 00000 п. 0000053136 00000 п. 0000053261 00000 п. 0000053522 00000 п. 0000068891 00000 п. 0000127266 00000 н. 0000131022 00000 н. 0000003148 00000 п. 0000002696 00000 н. трейлер ] / Назад 297717 / XRefStm 3148 >> startxref 0 %% EOF 354 0 объект > поток h ބ PO (a ~ ollHQKIi $ V-bIMa + r48rsA9: Q’MRDy} z ާ yX / F`O3Ce` $ ʴpn ‘?% ۾ »wAVҽ5 # ծ ؓ, (S?} _ 奒 vC ߋ FFENPuh + & yr ㇪ R61.»ygY J` !! J¤ .HnXAo ޥ l G9 | 6vq8y asez Uz% KtKvF # ldSk9? gh6 Gc_ @ Ew j15v {fE) `

Система центрального отопления — обзор

6.1 Общие положения

Для распределения солнечного тепла в зданиях используется гидронная система (излучающие панели и радиаторы горячей воды) или центральная система приточного воздуха может быть использован.

В системах центрального отопления температура подачи горячей воды может иметь разные значения. В недавнем прошлом наиболее используемым значением в Румынии, а также в других странах Европейского Союза было 90 ° C с перепадом температуры на 20 ° C, но в настоящее время температура подачи обычно ниже 90 ° C.

Обеспечение потребности в тепле для зданий, оборудованных установками центрального отопления, требует систем с высокой эффективностью не только в процессе производства тепла, но и в распределении тепловой энергии. Одним из способов повышения эффективности систем отопления является использование пониженной температуры [1]. Кроме того, можно использовать ВИЭ с более высокой эффективностью в качестве солнечной энергии. Обычно плоские жидкостные коллекторы нагревают передающую и распределяющую жидкость до 35–50 ° C.Систему необходимо контролировать и оптимизировать в соответствии с постоянно меняющейся потребностью в тепле.

Энергетическая и эксергетическая эффективность систем центрального отопления выше при пониженных температурах горячей воды [2], но, основываясь на [3], необходимо указать, что это справедливо только для полностью сбалансированных систем. Стабильность системы центрального отопления с пониженной температурой может быть улучшена за счет уменьшения уровня перепада температуры. Таким образом, можно получить системы отопления с более высокой стабильностью и энергоэффективностью за счет одновременного снижения температуры подачи и падения температуры.

После внедрения пластиковых трубопроводов применение водного лучистого отопления с трубами, встроенными в поверхности помещений (например, полы, стены и потолки), значительно расширилось во всем мире. Ранее системы лучистого отопления применялись в основном для жилых домов из-за комфорта и свободного использования площади без каких-либо препятствий для установки. По тем же причинам, а также для возможного снижения пиковых нагрузок и экономии энергии, излучающие системы широко применяются в коммерческих и промышленных зданиях.Из-за больших поверхностей, необходимых для передачи тепла, системы работают с водой с низкой температурой для обогрева. Однако, чтобы расширить использование этих типов генераторов и извлечь выгоду из их энергоэффективности для достижения целей 20–20–20 (повышение энергоэффективности на 20%, сокращение выбросов CO ₂ на 20% и возобновляемые источники энергии на 20%) к 2020 году), необходима работа с радиаторами, которые в прошлом были наиболее часто используемыми оконечными устройствами в системах отопления.

В Европе предстоит отремонтировать десятки тысяч зданий, большинство из которых — жилые.Энергетическая задача будущего будет заключаться в ремонте существующих зданий и предложении системно-инженерных технологий, которые могут быть установлены с минимальным вмешательством, что будет чрезвычайно успешным. Следовательно, если продвигается солнечная технология, она должна быть рассчитана также на работу с радиаторами.

В этой главе представлены системы распределения тепла в зданиях, включая водяные радиаторы, излучающие панели (пол, стены, потолок и пол-потолок) и комнатные воздухонагреватели. Первой целью данного исследования является анализ экономии энергии в системах центрального отопления с пониженной температурой подачи для различных типов радиаторов с учетом теплоизоляции распределительных труб и исследование производительности различных типов низкотемпературных систем отопления с разные методы.Кроме того, разработана и экспериментально подтверждена математическая модель для численного моделирования теплового излучения излучающих полов, а также проведен сравнительный анализ энергетических, экологических и экономических характеристик полов, стен, потолков и полов с потолком с использованием численного моделирования с Выполняется программное обеспечение моделирования переходных систем (TRNSYS). Наконец, включена важная информация по контролю и эффективности SHS, разработана аналитическая модель для энергетического анализа SHS, и представлены некоторые показатели экономического анализа, показывающие возможность внедрения этих систем в зданиях.

Змеевики индукционного нагрева — компоненты индукционного нагрева

Элементы индукционного нагрева

Типичная система индукционного нагревателя включает источник питания, цепь согласования импеданса, цепь резервуара и аппликатор. Аппликатор, представляющий собой индукционную катушку, может быть частью цепи резервуара. Цепь резервуара обычно представляет собой параллельный набор конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсатор и индуктор в цепи резервуара являются резервуарами электростатической энергии и электромагнитной энергии соответственно.На резонансной частоте конденсатор и катушка индуктивности начинают передавать накопленную энергию друг другу. В параллельной конфигурации это преобразование энергии происходит при большом токе. Большой ток через катушку способствует хорошей передаче энергии от индукционной катушки к заготовке.

Щелкните здесь, чтобы узнать , что такое индукционные катушки и как они работают, а также различные типы катушек .

a) Источник питания

Источники питания — одна из важнейших частей системы индукционного нагревателя.Обычно они оцениваются по диапазону рабочих частот и мощности. Существуют различные типы индукционных источников питания, в том числе источники сетевой частоты, умножители частоты, двигатели-генераторы, преобразователи искрового разрядника и твердотельные инверторы. Твердотельные инверторы имеют наибольшую эффективность среди источников питания.

Типичный твердотельный инверторный источник питания состоит из двух основных частей; Выпрямитель и инвертор. Линейные переменные токи преобразуются в постоянный в выпрямительной секции с помощью диодов или тиристоров.Постоянный ток поступает в инвертор, где твердотельные переключатели, такие как IGBT или MOSFET, преобразуют его в ток, на этот раз с высокой частотой (обычно в диапазоне 10–600 кГц). Согласно диаграмме ниже, IGBT могут работать на более высоком уровне мощности и более низкой частоте по сравнению с MOSFET, работающими на более низком уровне мощности и более высоких частотах.

b) Согласование импеданса

Источники питания для индукционного нагрева, как и любое другое электронное устройство, имеют максимальные значения напряжения и тока, которые нельзя превышать.Чтобы передать максимальную мощность от источника питания к нагрузке (заготовке), полное сопротивление источника питания и нагрузки должно быть как можно ближе. Таким образом, значения мощности, напряжения и тока могут одновременно достигать своих максимально допустимых пределов. Для этого в индукционных нагревателях используются схемы согласования импеданса. В зависимости от области применения могут использоваться различные комбинации электрических элементов (например, трансформаторы, регулируемые катушки индуктивности, конденсаторы и т. Д.).

c) Резонансный резервуар

Резонансный бак в системе индукционного нагрева обычно представляет собой параллельный набор конденсатора и индуктора, который резонирует на определенной частоте.Частота получается по следующей формуле:

, где L — индуктивность индукционной катушки, а C — емкость. Согласно анимации ниже, явление резонанса очень похоже на то, что происходит в качающемся маятнике. В маятнике кинетическая и потенциальная энергии преобразуются друг в друга, пока он колеблется от одного конца к другому. Движение затухает из-за трения и других механических потерь. В резонансном резервуаре энергия, обеспечиваемая источником питания, колеблется между индуктором (в форме электромагнитной энергии) и конденсатором (в форме электростатической энергии).Энергия затухает из-за потерь в конденсаторе, катушке индуктивности и заготовке. Потери в заготовке в виде тепла желательны и предназначены для индукционного нагрева.

Сам резонансный бак состоит из конденсатора и индуктора. Блок конденсаторов используется для обеспечения необходимой емкости для достижения резонансной частоты, близкой к мощности источника питания. На низких частотах (ниже 10 кГц) используются масляные конденсаторы, а на более высоких частотах (более 10 кГц) используются керамические или твердые диэлектрические конденсаторы.

г) Индукторы индукционного нагревателя

Катушка индукционного нагрева представляет собой медную трубку особой формы или другой проводящий материал, через который пропускается переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле. Металлические части или другие проводящие материалы помещаются внутри, через катушку индукционного нагрева или рядом с ней, не касаясь катушки, и создаваемое переменное магнитное поле вызывает трение внутри металла, вызывая его нагрев.

При проектировании катушки необходимо учитывать некоторые условия:

1. Для повышения эффективности индукционных нагревателей расстояние между катушкой и заготовкой должно быть минимизировано. Эффективность связи между катушкой и заготовкой обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния между ними.

2. Если деталь расположена в центре спиральной катушки, она будет лучше всего связана с магнитным полем.Если он смещен по центру, область заготовки, расположенная ближе к виткам, будет получать больше тепла. Этот эффект показан на рисунке ниже.

3. Кроме того, позиция рядом с соединением выводов и катушки имеет более слабую плотность магнитного потока, поэтому даже центр внутреннего диаметра спиральной катушки не является центром индукционного нагрева.

4. Следует избегать эффекта отмены (рисунок слева). Это происходит, когда раскрытие катушки очень мало. Добавление петли в катушку поможет обеспечить необходимую индуктивность (рисунок справа).Индуктивность индуктора определяет способность этого индуктора накапливать магнитную энергию. Индуктивность можно рассчитать по следующей формуле:

где ε — электродвижущая сила, а dI / dt — скорость изменения тока в катушке. Сам по себе ε равен скорости изменения магнитного потока в катушке (- dφ / dt), где магнитный поток φ может быть рассчитан из NBA, где N — количество витков, B — магнитное поле и A — площадь индуктор. Следовательно, индуктивность будет равна:

Очевидно, что величина индуктивности линейно пропорциональна площади индуктора.Следовательно, необходимо учитывать минимальное значение для контура индуктора, чтобы он мог накапливать магнитную энергию и передавать ее индукционной заготовке.

Эффективность катушки

КПД змеевика определяется следующим образом:

В таблице ниже показаны типичные значения КПД различных катушек:

Катушка модификация по заявке

В некоторых случаях нагревательный объект не имеет однородного профиля, но требует равномерного нагрева.В этих случаях необходимо изменить поле магнитного потока. Для этого есть два типичных метода. Один из способов — разделить витки там, где деталь имеет большее поперечное сечение (при использовании спиральной катушки). Более распространенный метод — увеличить расстояние между обмотками в тех областях, где поперечное сечение детали больше. Оба метода показаны на рисунке ниже.

Такая же ситуация бывает при нагреве плоских поверхностей большими змеевиками. Центральная зона получит излишнее тепло.Чтобы избежать этого, зазор между поверхностью катушки и плоским предметом будет увеличен за счет придания катушке блина конической формы.

Змеевик с лайнером используется в приложениях, где требуется широкая и однородная зона нагрева, но мы не хотим использовать большие медные трубки. Лайнер представляет собой широкий лист, который прихваткой припаян к гибкой трубе как минимум в двух точках. Остальная часть стыка будет припаяна только для обеспечения максимальной теплопередачи. Также синусоидальный профиль поможет увеличить охлаждающую способность змеевика.Такая катушка изображена на рисунке ниже.

По мере увеличения длины нагрева необходимо увеличивать количество витков, чтобы сохранить равномерность нагрева.

Режим нагрева меняется в зависимости от изменения формы заготовки. Магнитный поток имеет тенденцию накапливаться на краях, порезах или вмятинах на поверхности нагреваемого объекта, вызывая тем самым более высокую скорость нагрева в этих областях. На рисунке ниже показан «краевой эффект», когда змеевик находится выше края нагревательного элемента, и в этой области происходит чрезмерный нагрев.Чтобы этого не произошло, катушку можно опустить ниже, ровно или немного ниже края.

Индукционный нагрев дисков также может вызвать чрезмерный нагрев кромок, как показано на рисунке ниже. Края нагреваются сильнее. Высота катушки может быть уменьшена, или концы катушки могут быть сделаны с большим радиусом для отделения от края заготовки.

Острые углы прямоугольных катушек могут вызвать более глубокий нагрев детали.Разделение углов катушки, с одной стороны, снизит скорость нагрева угла, но, с другой стороны, снизит общую эффективность индукционного процесса.

Одним из важных моментов, которые следует учитывать при проектировании многопозиционных катушек, является влияние соседних катушек друг на друга. Чтобы сохранить максимальную мощность нагрева каждой катушки, расстояние между центрами соседних катушек должно быть как минимум в 1,5 раза больше диаметра катушки.

используются в приложениях, где требуется тесная связь, а также невозможно извлечь деталь из катушки после процесса нагрева.Важным моментом здесь является обеспечение очень хорошего электрического контакта в месте соединения шарнирных поверхностей. Обычно для обеспечения наилучшего электрического контакта с поверхностью используется тонкий слой серебра. Разделенные части змеевиков будут охлаждаться с помощью гибкого водяного шланга. Автоматическое пневматическое сжатие часто используется для закрытия / открытия змеевика, а также для обеспечения необходимого давления в шарнирной области.

Типы нагревательных змеевиков

В таких применениях, как нагрев наконечника валов, достижение однородности температуры может быть затруднено из-за эффекта компенсации в центре поверхности наконечника.Двойной деформированный змеевик для блинов с обработанными сторонами, подобный схеме ниже, можно использовать для достижения равномерного профиля нагрева. Следует обратить внимание на направление двух блинов, в которых центральные обмотки намотаны в одном направлении и имеют дополнительный магнитный эффект.

В таких применениях, как сварка узкой ленты на одной стороне длинного цилиндра, где относительно большая длина должна нагреваться значительно выше, чем другие области объекта, обратный путь тока будет иметь значение.При использовании катушки типа Split-Return большой ток, индуцируемый на пути сварки, будет разделен на две части, которые будут еще шире. Таким образом, скорость нагрева на сварочном пути как минимум в четыре раза выше, чем у остальных частей объекта.

канального типа используются, если время нагрева не очень короткое, а также требуются довольно низкие удельные мощности. Несколько нагревательных частей проходят через змеевик с постоянной скоростью и достигают максимальной температуры при выходе из машины.Концы катушки обычно согнуты, чтобы обеспечить путь для входа и выхода деталей из катушки. Там, где требуется обогрев профиля, можно использовать пластинчатые концентраторы с многооборотными канальными змеевиками.

имеет два основных преимущества по сравнению с круглой трубкой: а) поскольку она имеет более плоскую поверхность, «смотрящую» на заготовку, она обеспечивает лучшую электромагнитную связь с нагревательной нагрузкой и б) конструктивно легче выполнять повороты. с квадратными трубками, а не с круглыми.

Конструкция выводов индукционных катушек

Конструкция выводов: выводы являются частью индукционной катушки, и хотя они очень короткие, они имеют конечную индуктивность. В общем, на приведенной ниже схеме показана принципиальная электрическая схема тепловой станции системы индукционных агрегатов. C — резонансный конденсатор, установленный в тепловой станции, L_lead — это общая индуктивность выводов катушки, а L_coil — индуктивность индукционной катушки, связанной с нагревательной нагрузкой. V_total — это напряжение, подаваемое от индукционного источника питания на тепловую станцию, V_lead — это падение напряжения на индуктивности вывода, а V_coil — это напряжение, которое будет приложено к индукционной катушке.Общее напряжение — это сумма напряжения на выводах и индукционной катушке:

V_lead представляет собой величину общего напряжения, занятого выводами, и не оказывает никакого полезного индукционного действия. Задача дизайнера — минимизировать это значение. V_lead можно рассчитать как:

Из приведенных выше формул очевидно, что для минимизации значения V_lead индуктивность выводов должна быть в несколько раз меньше индуктивности индукционной катушки (L_lead≪L_coil).

Уменьшение индуктивности свинца: На низких частотах, обычно из-за использования катушек с высокой индуктивностью (многооборотных и / или больших ID), L_lead намного меньше, чем L_coil. Однако, поскольку количество витков и общий размер катушки уменьшается для высокочастотных индукторов, становится важным применять специальные методы для минимизации индуктивности выводов. Ниже приведены два примера для этого.

Концентраторы потока: Когда магнитный материал помещается в окружающую среду, включая магнитные поля, из-за низкого магнитного сопротивления (сопротивления) они имеют тенденцию поглощать линии магнитного потока.Способность поглощать магнитное поле количественно оценивается относительной магнитной проницаемостью. Это значение для воздуха, меди и нержавеющей стали равно единице, но для мягкой стали может доходить до 400, а для железа — до 2000. Магнитные материалы могут сохранять свою магнитную способность до температуры Кюри, после чего их магнитная проницаемость падает до единицы и они больше не будут магнитными.

Концентратор потока — это материал с высокой проницаемостью и низкой электропроводностью, который предназначен для использования в конструкции катушек индукционного нагревателя для увеличения магнитного поля, приложенного к нагревающей нагрузке.На рисунке ниже показано, как размещение концентратора потока в центре блинной катушки будет концентрировать силовые линии магнитного поля на поверхности катушки. Таким образом, материалы, помещенные поверх змеевика для блинов, лучше соединятся и получат максимальный нагрев.

Влияние концентратора потока на плотность тока в индукционной катушке показано на рисунке ниже. Большая часть тока будет сосредоточена на поверхности, не покрытой концентратором флюса.Следовательно, змеевик может быть сконструирован таким образом, что только сторона змеевика, обращенная к нагревательной нагрузке, останется без материалов концентратора. В электромагнетизме это называется щелевым эффектом. Щелевой эффект значительно увеличит эффективность змеевика, и для нагрева потребуется более низкий уровень мощности.

Артикул:

• С. Зинн и С. Л. Семятин, «Элементы индукционного нагрева, проектирования, управления и приложений», A S M International, ISBN-13: 9780871703088, 1988

Схемы трубопроводов для водяного тепла

Несмотря на то, что много внимания уделяется эффективным котлам и инновационным радиаторам, конструкция системы трубопроводов часто является причиной или выходом из строя гидравлической системы отопления.Хорошая система трубопроводов может быть разницей между шумной, неудобной, энергоемкой системой и системой, которая обеспечивает комфорт во всех комнатах в доме.

Чтобы спроектировать эффективную систему, вы должны согласовать источник тепла с «излучателями тепла», то есть радиаторами и конвекторами. Некоторые типы излучателей тепла лучше всего подходят для источников тепла с относительно высокой температурой. Например, знакомые конвекторы с плинтусом из оребренных труб, используемые во многих жилых и коммерческих зданиях, хорошо работают с температурой воды выше 150 ° F, но не с низкотемпературными системами, такими как тепловые насосы с грунтовым источником (см. Таблицу «Соответствие Компоненты »).

После того, как вы выбрали котел и несколько излучателей тепла, вам понадобится система трубопроводов, разработанная для получения максимальной отдачи от этого отопительного оборудования с точки зрения комфорта и эффективности. В этой статье рассматриваются достоинства и недостатки четырех методов прокладки трубопроводов, которые подходят для использования с оборудованием, часто используемым в жилых и небольших коммерческих зданиях.

Последовательная цепь

В простейшей гидравлической распределительной системе все излучатели тепла соединены в общий контур или «контур» с источником тепла. В этом устройстве температура воды постепенно понижается по мере того, как она перемещается от одного источника тепла к другому. Это снижение температуры необходимо учитывать при выборе и размере излучателей тепла.

Распространенной ошибкой является определение размеров излучателей тепла на основе средней температуры воды в системе.В случае последовательного контура вы должны рассчитывать тепловые излучатели в зависимости от температуры воды в их конкретных местах в контуре трубопровода. Если вы этого не сделаете, вы услышите жалобы на перегретые комнаты в начале контура трубопровода (ближайший к источнику тепла) и на неудобно прохладные комнаты в конце.

Основным преимуществом последовательных цепей является простой и недорогой монтаж. Однако, поскольку вода протекает через все излучатели тепла, когда циркуляционный насос работает, вы не можете использовать клапан для регулирования тепловой мощности данного излучателя.Если бы вы это сделали, вы бы ограничили поток через всю систему. Другими словами, у последовательных цепей есть недостаток, заключающийся в том, что они не позволяют независимое управление отдельными излучателями тепла в соответствии с потребностями комфорта.

Как правило, последовательные цепи лучше всего подходят для высокотемпературных излучателей тепла, таких как плинтус из оребренных труб, в небольших зданиях, которые контролируются как одна зона. Их не следует использовать с излучателями тепла с высокими характеристиками падения давления, такими как теплые полы и некоторые конвекторы фанкойлов.

Однотрубные системы

«Однотрубная система» или «система Monoflo», как ее иногда называют, представляет собой распределительную систему, в которой используются специальные тройники для отвода части горячей воды по пути ответвления трубопровода.Если ручной или автоматический регулирующий клапан установлен на пути ответвления трубопровода, поток воды через данный теплоизлучатель можно полностью контролировать. Это позволяет вам контролировать скорость вывода тепла от каждого излучателя тепла, не влияя на всю систему. Таким образом, однотрубные системы обладают потенциалом для управления зонами от одной комнаты к другой, чего не предлагают последовательные схемы. В большинстве случаев обширное зонирование может быть выполнено с меньшими затратами с помощью однотрубной системы, чем с любым другим типом распределительной системы.

Поскольку тепловая мощность от каждого излучателя тепла может регулироваться независимо, однотрубные системы также позволяют увеличивать размеры отдельных излучателей тепла. Эта функция может быть хорошо применена в ванной комнате, где можно настроить негабаритный излучатель тепла для быстрого нагрева комнаты перед принятием душа или ванны, а затем сбросить настройки для поддержания нормальной комфортной температуры. Если бы вы сделали это с последовательной схемой, вы бы постоянно перегревали комнату.

Плинтус из оребренных труб, панельные радиаторы и конвекторы фанкойлов можно комбинировать и комбинировать по желанию, при этом все они подключаются как отдельные ответвления от главной распределительной цепи.Каждый агрегат по-прежнему необходимо подобрать в соответствии с температурой воды, которую он получает из основного контура. Эта главная цепь обычно проходит по периметру здания и проходит под излучателями тепла, расположенными на внешних стенах. Такая компоновка экономит деньги за счет минимизации количества труб, используемых между основным контуром и излучателями тепла.

Лучшим способом управления однотрубными системами является обеспечение постоянной циркуляции нагретой воды по главному контуру в течение отопительного сезона.Термостаты открываются и закрываются по мере необходимости для удовлетворения потребности в отоплении отдельных комнат. Поскольку используется постоянная циркуляция, лучше всего подключать котел к системе, как показано выше. Циркуляционный насос котла работает только при пожаре котла. В других случаях поток воды в основном контуре идет в обход котла, уменьшая потери тепла вне цикла.

Многозонные и многоконтурные системы

Другой метод зонирования гидронной системы использует отдельный контур трубопровода для каждой зонированной области. Есть два способа настроить это; использование отдельного циркуляционного насоса для каждой зоны или одного циркуляционного насоса большего размера и нескольких электрических зонных клапанов. Я предпочитаю первый метод по следующим причинам:

• Циркуляционные насосы с малой зоной потребляют меньше электроэнергии и работают только тогда, когда соответствующая зона требует тепла.Для сравнения: единственный более крупный циркуляционный насос в системе с зонным клапаном должен работать всякий раз, когда одной или нескольким зонам требуется тепло.

• Когда один большой циркуляционный насос работает только с одной активной зоной, скорость потока может быть достаточно высокой, чтобы создавать раздражающие шумы потока в трубах.

• При выходе из строя циркуляционного насоса нагрев прерывается только в одной зоне. Остальные зоны работают в обычном режиме. Выход из строя циркуляционного насоса в системе с зонным клапаном предотвратит доставку тепла ко всей системе.

Важно отметить, что подпружиненный обратный клапан должен быть установлен в каждой зоне мульти-циркуляционной системы. Если нет обратных клапанов, и только одна зона требует тепла, теплая вода будет течь в обратном направлении через контуры, которые должны быть отключены. Это ограничит тепловую мощность активного контура. Это также может вызвать попадание нежелательного тепла в излучатели тепла в теплую погоду, когда котел работает только для нагрева воды для бытового потребления.

У многозонных систем с отдельными контурами есть еще одно преимущество: в каждую зону поступает вода примерно одинаковой температуры.Это может позволить уменьшить размеры излучателей тепла по сравнению с последовательной схемой. Если излучатели тепла имеют соответствующий размер, вы также можете эксплуатировать систему при немного более низкой температуре, что повысит ее общую эффективность.

Двухтрубные системы

Наиболее распространенный тип гидравлической распределительной системы в коммерческих зданиях известен как двухтрубная или параллельная система. В этой конструкции, которая также может использоваться в жилых системах, каждый излучатель тепла расположен в отдельной ответвленной цепи, которая подключается к общей питающей магистрали и общей обратной магистрали. Каждая ответвленная цепь проходит «параллельно» другим, позволяя каждому излучателю тепла получать воду примерно одинаковой температуры. Теоретически это позволяет использовать тепловые излучатели меньшего размера в каждой комнате.

Предпочтительный метод подключения ответвленных цепей к сети показан выше. Эта конструкция, называемая «системой обратного возврата», приводит к уравновешенным потокам через ответвленные контуры.

Поскольку каждый излучатель тепла получает воду примерно одинаковой температуры, перепад температур между подающей и обратной линиями котла будет меньше, чем в системе последовательных трубопроводов.Например, в типичной параллельной системе перепад температуры между подающей и обратной линиями котла может составлять всего около 10 ° F. Напротив, типичная последовательная система может иметь падение температуры на 20 ° F или более. Меньший перепад температуры в двухтрубной системе помогает поддерживать температуру воды, возвращающейся в котел, выше точки росы выхлопных газов, тем самым предотвращая конденсацию дымовых газов.

Двухтрубные системы — лучший выбор для использования с низкотемпературными источниками тепла, такими как тепловые насосы или конденсационные котлы.Системы теплых полов можно рассматривать как двухтрубные, поскольку каждый контур пола подключен параллельно с другими контурами на распределительных станциях. Двухтрубные системы также позволяют легко зонировать, используя клапаны для регулирования потока через любой данный излучатель тепла.

| Майлз Дай

Осень 2018

Фон

Индукционный нагрев — это явление, при котором вихревые токи, образующиеся в электропроводящем материале в соответствии с Законом индукции Фарадея, нагревают объект.Чтобы воспользоваться этим эффектом, индукционный нагреватель пропускает переменный ток через электромагнит, чтобы создать быстро меняющееся магнитное поле. Это вызывает ток в заготовке, температура которого повышается из-за резистивного и, возможно, гистерезисного нагрева.

Индукционный нагрев особенно интересен, поскольку он не требует контакта нагревательного элемента с объектом и не требует внешнего нагревательного элемента, который необходимо довести до желаемой температуры.Вместо этого само устройство, например плита, может оставаться близкой к температуре окружающей среды, при этом значительно повышается только температура целевого материала.

Физика

Суть успешного индукционного нагревателя — создание переменного магнитного поля. Это поле создается в так называемой рабочей катушке — катушке с проволокой, окружающей нагреваемый объект. Затем поток от этого поля (\ (\ Phi_B \)) направляется в целевой объект для генерации напряжения (\ (v \)) в соответствии с законом Фарадея.$$ v = — \ frac {d \ Phi_b} {dt} $$

Генерируемое напряжение вызывает ток в объекте, который выделяет тепло. Этот эффект нагрева вызван омическими потерями (джоулевым нагревом), а также потерями на гистерезис, если объект является ферромагнитным.

Другим важным фактором при проектировании системы является скин-эффект, при котором переменные токи имеют тенденцию концентрироваться около поверхности проводника при увеличении их частоты.В результате эффективное сопротивление детали увеличивается с частотой.

Схемотехника

Базовая схема индукционного нагрева будет использовать тотемный столб в качестве инвертора для преобразования источника постоянного тока 12 В в напряжение переменного тока. Это приведет в движение бак LC аналогично цепи балласта лампы. Однако теперь нагрузка будет представлять собой катушку, которая действует как первичная обмотка трансформатора, а нагреваемый объект представляет собой закороченный одиночный виток, который действует как вторичная обмотка трансформатора.Таким образом, за нагрев отвечает небольшое сопротивление в объекте. Индуктор в резервуаре LC — это просто магнитная индуктивность первичной катушки (т. Е. Рабочей катушки).

Разработка схемы началась с выбора частоты. При проектировании индукционного нагревателя возникает значительный компромисс по частоте. Более высокие частоты обеспечивают лучшую передачу энергии к изделию, но также вызывают более тонкий слой тока из-за скин-эффекта.Таким образом, при более эффективном нагреве нагрев будет происходить в основном на поверхности. Это говорит о том, что более высокая частота (около 100-200 кГц) подходит для небольших объектов, поскольку теплопроводность позволяет объекту нагреваться относительно равномерно.

Рисунок 1: Схема полного индукционного нагревателя.

Генерация переменного тока из источника постоянного тока осуществлялась с помощью инвертора.В инверторе используется полумост, построенный из тотемного столба MOSFET, как показано на рисунке 1.

Генератор прямоугольных волн

Индуктивность рабочей катушки (и, следовательно, резонансная частота) контура сильно зависит от геометрии рабочей катушки. Следовательно, генератор прямоугольных сигналов должен быть достаточно гибким в диапазоне частот, который он может генерировать. Я выбрал частоты в диапазоне от 50 до 150 кГц.Этот широкий диапазон был выбран для того, чтобы можно было легко отключать несколько катушек без замены электроники.

Генератор треугольных волн использовал генератор 74HC14 с потенциометром 10k для регулировки частоты. Треугольная волна была преобразована в прямоугольную волну путем пропускания ее через компаратор LM311 для получения прямоугольной волны с рабочим циклом 50%. Для этого проекта не требовалось изменять рабочий цикл, поскольку целью было создание синусоидальной волны переменного тока для управления контуром резервуара.

Индукционный нагреватель

Полезно рассмотреть идеальную эквивалентную модель для резонансного контура на рисунке 2.

Рисунок 2: Модель резонансного резервуара индукционного нагревателя и его сопряжения с заготовкой.

На этой схеме \ (C \) — резонансный конденсатор, \ (C_ {blk} \) — блокирующий конденсатор, а \ (L \) — индуктивность намагничивания рабочей катушки.Показанный трансформатор представляет собой трансформатор \ (N: 1 \). Заготовка моделируется как закороченный одиночный виток. Сопротивление \ (R \) учитывает резистивный нагрев и гистерезисный нагрев, который происходит в заготовке, когда в ней индуцируются вихревые токи. К тому же индукционный нагреватель далеко не идеальный трансформатор. Заготовка в идеале значительно меньше рабочей катушки. Это объясняется введением константы связи трансформатора, \ (k \), которая представляет собой значение от 0 до 1 и приблизительно представляет долю магнитного потока от катушки, которая проходит через заготовку.

Эту модель можно упростить для анализа, объединив конденсаторы и отразив резистор поперек трансформатора (с учетом константы связи). Это дает схему, показанную на рисунке 3.

Рисунок 3: Упрощенная модель резонансного резервуара индукционного нагревателя.

На рисунке 3 эквивалентная емкость задается как \ (C_ {eq} = \ frac {C \ cdot C_ {blk}} {C + C_ {blk}} \).Кроме того, отражение резистора дает \ (R_ {ref} = \ frac {N \ cdot R} {k} \). Эта схема дает понять, что более низкое значение \ (R_ {ref} \) снижает добротность резонатора, поскольку больший ток отводится от резервуара и рассеивается в резисторе.

Резонансный резервуар

Эта модель позволяет выбирать компоненты. Одним из основных факторов, влияющих на выбор резонансного конденсатора \ (C \), является тот факт, что это должен быть конденсатор высокого напряжения.Примерная оценка показывает, что для наведения всего 2 В на резисторе на идеальном 40-витковом трансформаторе может потребоваться до 80 В на первичной стороне. С учетом константы связи и других паразитных факторов потребуется большее напряжение. Таким образом, выбор \ (C \) ограничен имеющимися конденсаторами на 400 В, поэтому емкость будет порядка 20 — 200 нФ.

Прежде чем принять решение о точной емкости резонансного конденсатора, полезно проверить катушки, которые будут использоваться.Индукционный нагреватель в идеале должен поддерживать катушки различной геометрии, чтобы можно было нагревать различные предметы. Для этого эксперимента я намотал две катушки из провода магнита AWG 22, которые кратко описаны ниже.