Вихревой теплогенератор. Правда и вымысел.

Вихревой теплогенератор состоит из двигателя и кавитатора. В кавитатор подается вода (или другая жидкость). Двигатель раскручивает механизм кавитатора, в котором происходит процесс кавитации (схлопывания пузырьков). За счет этого, происходит нагрев жидкости, подаваемой в кавитатор. Подводимая электроэнергия расходуется на следующие цели: 1- нагрев воды, 2 - преодоление силы трения в двигателе и кавитаторе, 3- излучение звуковых колебаний (шум). Разработчики и производители утверждают, что принцип действия основан "на использовании возобновляемой энергии". При этом, не понятно, откуда эта энергия берется. Тем не менее, не происходит никакого дополнительного излучения. Соответственно, можно предположить, что вся энергия, подводимая к теплогенератору, тратится на нагрев воды. Таким образом, можно говорить о КПД, близком к 100%. Но не более...
Но перейдем от теории к практике.

На заре развития «вихревых теплогенераторов» предпринимались попытки проведения независимой экспертизы. Так, известная модель ЮСМАР изобретателя Ю.С.Потапова из Молдовы тестировалась американской компанией Earth Tech International (г.Остин, штат Техас), специализирующейся на экспериментальной верификации новых направлений в современной физике. В 1995 г. были проведены пять серий экспериментов по измерению соотношения между генерируемой тепловой и потребляемой электрической энергией. Заметим, что все многочисленные модификации испытуемого устройства, предназначенные для разных серий экспериментов, лично согласовывались с Ю.С.Потаповым в ходе визита одного из сотрудников компании в Молдову. Подробнейшее описание конструкции испытуемого теплогенератора с вихревой трубой, режимные параметры, методики проведения измерений и результаты приводятся на сайте компании www.earthtech.org/experiments/.

Для привода водяного насоса использовался электродвигатель с КПД=85%, тепловые потери которого на нагрев окружающего воздуха не принимались при расчете теплопроизводительности «вихревого теплогенератора». Отметим, что не измерялись и тепловые потери на нагрев окружающего воздуха, что, безусловно, несколько снижало получаемый КПД теплогенератора.

Результаты исследований, проведенных при варьировании основных режимных параметров (давление, расход теплоносителя, начальная температура воды и др.) в широком диапазоне продемонстрировали, что эффективность теплогенератора изменяется в диапазоне от 33 до 81%, что сильно не «дотягивает» до 300%, заявленных изобретателем перед проведением экспериментов.

Хотя по "тепловому вихрегенератору" расскажу...
Были некоторые примеры значительной экономии денежных средств на отопление в переходные периоды нашей экономики, когда деньги предприятий начинали считать. Сразу скажу, что с связано это с гримасами экономики, а совсем не с теплотехникой.

Скажем, некоторое предприятие желает отапливать свои помещения. Ну холодно им видите ли.
По некоторым причинам, ясно каким, не может вложиться в Газовую трубу, строить свою котельную на угле, мазуте - не хватает масштабов, а центральное отопление отсутствует или далеко.
Остается электричество, но при получении разрешения на использование электроэнергии в термальных целях устанавливали предприятию тариф, превышающий в несколько раз обычный.
Такие были раньше правила, и не только в России, но в Украине, Молдове и др. государствах, которые отпочковались от нас.
Вот тут приходил на помощь г-н Потапов и подобные.
Покупали чудо-устройство, тариф на электроэнергию для электродвигателей оставался обычный, тепловой КПД естественно никак больше сотни быть не мог, а вот в денежном отношении КПД был и 200 и 300, смотря во сколько раз сэкономили на тарифе.
Применяя ТН можно было достичь еще большей экономии, но для тех времен и вихретеплогенератора с эффективностью якобы 1,2-1,5 вполне было достаточно.
Ведь еще больший заявляемый КПД мог только повредить и отпугнуть покупателей, ведь квоты на электроснабжение выделялись по потребляемой мощности, а давал генератор тепла столько-же, если не меньше, в связи с потерями по cos Ф.
По теплопотерям помещений в 30-40% погрешности еще как-то можно было уложиться, списать на колебания погоды.
Сейчас это ушло в прошлое, но тема вихрегенераторов по инерции продолжает всплывать, и ведь находятся дураки, которые покупают, клюнув на информацию с фотками и адресами, что ряд уважаемых предприятий в свое время использовали их у себя и экономили большую кучу денег.
Только всей подоплеки им никто не рассказывает.

Вихревой индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) представляет собой некую разновидность  индукционной плиты. Он состоит из катушки, магнитопровода и теплообменника. Переменный ток, протекающий по катушке, образует переменное магнитное поле. Если в это поле поместить токопроводящий материал, то он будет разогреваться. Основное преимущество ВИН в том, что температура индуктора не превышает 140град.С. Кроме того, переменное магнитное поле противодействует образованию накипи.  В отличии от вихревого теплогенератора, принцип действия ВИН вписывается в законы физики. КПД вихревого индукционного нагревателя близок к 100%, что дает ему право на применение в системах отопления и иных системах нагрева жидкостей.
Однако, что нам обещают продавцы вихревых индукционных нагревателей? А вот здесь начинаются чудеса. Обещают экономию до 50% по сравнению с обычными ТЭНами. Тоесть, либо КПД ТЭНа равен 50%, либо КПД ВИНа равен 200%. Попробуем разобраться. Ваш покорный слуга не поленился и позвонил в несколько компаний продающих вихревые индукционные нагреватели. Самый главный вопрос, который был задан - какое преимущество я получу, заплатив достаточно большие деньги за этот прибор? Вот какие ответы я получил:

• У нас очень много продаж и все довольны
• Фантастическая надежность и долговечность
• Экономия до 50% по сравнению с ТЭНами
• Отсутствие шума

Ну, с первым и вторым утверждениями можно поспорить. По поводу шума - ТЭНы тоже не шумят. А, вот, с экономией - это интересно. Оказывается (по утверждению продавцов), образование накипи на ТЭНе снижает его КПД. Соответствено, экономичность ВИНа обусловлена постоянным КПД по сравнению с ТЭНами. Но позвольте, каким образом накипь снижает КПД ТЭНов? Вспомним про закон сохранения энергии. Допустим, подвели мы к ТЭНу 1кВт электрической мощности. Соответственно, мы должны получить 1кВт тепловой энергии. Если тепла получаем меньше, то оставшаяся энергия должна выделяться в каком-то ином виде. Что-0то я не припомню, чтобы ТЭНы в воде светились или выделяли, скажем, электромагнитные волны. Несомненно, накипь снижает теплоотдачу ТЭНа, но это никак не влияет на его КПД. При снижении теплоотдачи, повышается температура самого ТЭНа, а, следовательно, повышается его электрическое сопротивление. При повышении электрического сопротивления, понижается мощность, потребляемая этим ТЭНом.
На самом деле, изменение температуры и потребляемой мощности настолько незначительны, что рядовой пользователь этого даже не заметит. Закипит чайник через минуту или через минуту и 5 секунд - имеет ли это значение? При этом, количество электроэнергии, необходимой для подогрева чайника с водой, останется неизменным. Однако, продавцы ВИНов пытаются перевернуть ситуацию с ног на голову и говорят о снижении КПД.

Таким образом, ВИН может быть альтернативой ТЭНам, но никакого выигрыша в экономии он не даст. Чудес на не бывает :) А что касается "фантастической надежности", за те деньги, которые стоит ВИН, можно купить несколько электрических котлов и устроить резервирование. Надежность будет в несколько раз выше.

Пленочные электронагреватели.

Пленочные электронагреватели являются разновидностью электрических нагревателей. Конструктивно они выполнены в виде пленки, на которую нанесен электропроводящий слой. Основным достоинством пленочных электронагревателей является большая площадь нагреваемой поверхности. В связи с этим, максимальная температура любой точки нагревателя не может быть более 100 град.С. Это замечательное свойство ПЛЭНов позволяет использовать их в качестве элементов основного отопления. Наиболее предпочтительным является применение ПЛЭНов в конструкции теплого пола. Если Вы остановились на электрической системе оотопления, то использование ПЛЭНов - это, наверно, одно из самых разумных решений.

Однако, в рекламе пленочным электронагревателям очень часто приписывают поистине фантастические свойства. Основное - это экономия электроэнергии. Насколько это верно? Давайте вспомним фундаментальный закон сохранения энергии. Сколько энергии подведенор к нагревателю, столько же и должно выделится. И не имеет значения, какой это нагреватель - КПД будет один и тот же.  Так откуда же берется экономия? Здесь есть два источника. Первый - это изворотливость маркетологов, пытающихся выдавать желаемое за действительное. Второй - это иные условия эксплуатации. Остановимся на этом подробнее:

Сравним две системы отопления - теплый пол и обычные радиаторы отопления.  В качестве радиатора отопления может выступать либо электрический конвектор, либо жидкостная система отопления, в которой источникам тепла будет служить электрический котел. В первом случае источником тепла является весь пол, что позволяет достичь равномерного прогрева помещения. Во втором случае, источником является небольшой, но достаточно высокотемпературный объект, устанавливаемый чаще всего у окна. В таком варианте, комната прогревается неравномерно. Самая теплая точка будет над батареей, а самая холодная - внизу стены, противоположной окну. Более того, температура в районе потолка будет ощутимо выше температуры около пола. Чтобы достичь необходимого комфорта, мы вынуждены повышать температуру в помещении. В результате, внизу мы получим комфортную температуру, а в районе потолка будет жарко. Таким образом, средняя температура в помещении с радиаторами отопления получится выше, чем в помещении с теплыми полами.
А, как известно, чем выше разница температур помещения и улицы, тем выше затраты на отопление. Таким образом, система с теплыми полами будет экономичнее системы с радиаторами отопления. Как показывает практика - процентов на 20-30.

А почему именно ПЛЭН? Можно же в бетонную стяжку вмонтировать трубы и гонять по ним горячую воду! Если мы эту воду будем нагревать электрическим ТЭНом, то КПД системы с ПЛЭНом и трубами будет одинаков.

Таким образом, мы приходим к выводу, что система отопления пленочными электронагревателями имеет полное право на жизнь. Более того, использование теплых полов с ПЛЭНами позволяет получить некоторую экономию. Однако, прежде чем решиться на установку, нужно убедиться в возможностях имеющейся электросети.

В заключении, хочется предостеречь читателя от установки пленочных электронагревателей на потолок. Если не стоит задачи подогревать помещение этажом выше (теплый воздух поднимается вверх), то смысла в такой установке нет никакого. Да, будет некоторое инфракрасное излучение от потолка, которое будет подогревать предметы в помещении, но оно будет достаточно слабым и убывать пропорционально квадрату расстояния от потолка. Самое неприятное - это стоять под таким потолком. Ногам будет холодно, а голову будет припекать. И, естественно, инфракрасная составляющая при такой установке, будет существенно ниже конвективной, поэтому подогревать Вы будете, в основном, помещение расположенное этажом выше.

Тепловой насос Octopus

Тепловой насос Octopus. Независимая точка зрения.

Как обычно, продавцы обещают нам колоссальную экономию и золотые горы. Давайте разберемся, так ли это? Либо опять кто-то пытается выдать желаемое за действительное?

Тепловой насос Octopus - это разновидность теплового насоса воздух-вода. В качестве рабочего тела применен хладагент R290. Или, говоря по простому, газ пропан. Да-да! тот самый (ну, почти тот самый :) ) газ из газового баллона. На самом деле, это совсем не плохо. При правильно рассчитанной системе, этот тип хладагента не намного хуже фреона. А вот цена его ну очень невысокая.
Что представляет собой наружный блок Октопуса? В отличие от сплит-системы или обычного теплового насоса воздух-вода, мы не видим вентиляторов. Выглядет это как некая футуристическая конструкция из алюминиевых труб. По этим трубам и течет хладагент. А чтобы отказаться от вентилятора, инженеры были вынуждеы увеличить габариты конструкции. Получилась вот такая красивая (ну, кому-как) колонна, которая в процессе работы покрывается достаточно толстым слоем льда. Кстати, увеличение площади теплообмена повело за собой увеличение объема хладогента, циркулирующего внутри. Имено поэтому и выбран хладогент R290.

Внутренний же блок OCTOPUSа мало чем отличается от остальных тепловых насосов воздух-вода. Тот же спиральный компрессор, специально подобранный теплообменник в качестве конденсатора.

А теперь давайте разберем технические характеристики Октопуса на примере младшей из его моделей - Octopus IS-34. такие характеристики, как габариты и масса нас не должны волновать - на участке найдется место для оригинальной скульптуры. Нас интересуют эксплуатационные характеристики:

1. Потребляемая мощность, кВт - 2.7
2. Тепловая мощность, кВт - 3-5
3. Максимальная температура воды на выходе - 55 град.С
4. Электрический нагреватель. кВт - 3

Опа! А электрический нагреватель то зачем? А вот здесь и кроется та самая особенность, о которой продавцы стараются умалчивать (справедливости ради, отметим, что официальный представитель Octopus в Санкт-Петербурге эту особенность не умалчивал). Дело в том, что эффективная работа теплового насоса воздух-вода возможна при температуре уличного воздуха не ниже -5 град.С. И при дальнейшем снижении температуры, эффективность начинает стремительно падать. Например, при температуре -25град.С, эффективность теплового насоса Octopus будет равна единице. Тоесть, сколько насос потребит электроэнергии, столько и выдаст в систему отопления. Тоесть, превратится в обычный нагреватель стоимостью 10000 долларов. А в доме то холодно? Надо как-то отапливаться!!! Вот здесь и приходит на помощь электрический нагреватель, который восполняет недостаток мощности, выдаваемой тепловым насосом. Наверно, такое решение имеет право на жизнь, если имеется дополнительный источник тепла (скажем, камин или печь). Сильные морозы  - явление не круглогодичное в средней полосе России. А несколько деньков можно и печку потопить. 

Справедливости ради, нужно сказать, что такой недостаток характерен любому тепловому насосу типа воздух-вода. Однако, Октопус стоит практически в два раза выше, чем аналогичная модель других производителей. И это плата за необычный дизайн и отсутствие шума вентилятора.

Солнечный коллектор

Солнечный коллектор. Горячая вода или отопление?

В интернете можно найти достаточно много предложений от продавцов солнечных коллекторов. Для начала, давайте разберемся, что же это такое.
Наверно, многим знакома идея солнечного душа. Берем бочку, красим ее в черный цвет, поднимаем на возвышение, а в нижней части делаем краник с душевой насадкой. Вечером наливаем в бочку воду. К следующему вечеру вода в бочке прогревается до тепературы, при которой вполне можно принять душ. Некоторые пошли дальше. Бочку установили внутри помещения (дома или бани), а для нагрева вынесли на улицу чугунную (или другую) батарею (радиатор отопления). Батарею соединили трубами с бочкой. Вода, нагреваясь в батарее, начинает циркулировать в системе и постепенно нагревается. Вот и получился первый, достаточно примитивный, солнечный коллектор.

Вакуумные солнечные коллекторы.

При всей простоте и эффективности, у солнечного коллектора есть достаточно существенный недостаток. Теплоноситель в нем не только нагревается от солнечной энергии, но и охлаждается от теплопередачи через окружающий воздух. Для того, чтобы исключить этот эффект, разработан вакуумный солнечный коллектор. Суть его в следующем. Медная трубка, в которой циркулирует теплоноситель, помещается внутрь стеклянной трубки. Из пространства между трубками откачивается воздух (создается вакуум). В связи с нулевой теплопроводностью вакуума, исключается теплопередача от медной трубки к окружающему воздуху. Тем не менее, солнечные лучи беспепятственно попадают на нее и нагревают теплоноситель.
Стоит заметить, что вакуумные солнечные коллектора могут эффективно работать при достаточно низких температурах окружающего воздуха.

Эффективность солнечного коллектора.

Солнечный коллектор - это достаточно простое и надежное изделие. Срок службы его составляет десятки лет, а обслуживание сводится только к периодическому осмотру. Вакуумный солнечный коллектор способен нагревать воду даже зимой.  Фактически, это источник дармового тепла. Казалось бы, идея использовать его в бытовых целях является самой разумной. Однако, давайте прикинем, насколько это возможно.
КПД солнечного коллектора составляет 60-70%. Это означает, что именно столько солнечной энергии преобразуется в тепловую. Количество излучаемой солнцем энергии составляет от 100 до 1000 Вт на квадратный метр (эта цифра очень сильно зависит от времени года и метеоусловий). Также, отметим, что работать солнечный коллектор будет только днем.  Таким образом, чтобы получить один киловатт тепла в зимние месяцы, необходима площадь солнечных коллекторов прримерно 15-18 квадратных метров. А если для отопления дома необходимо затратить 10 киловатт тепла? Опять же, это только днем, а что будем делать ночью? Можно себе представить поле с коллекторами, предназначенное для отопления небольшого частного дома.
Однако, нагреть сотню литров воды для бытовых нужд коллектор вполне способен (вспомните идею с летним душем). Более того, современные солнечные коллектора способны обеспечивать горячей водой семью из нескольких человек практически круглогодично.

Сочетание солнечного коллектора и теплового насоса.

Существует еще одно интересное применение солнечного коллектора. Как уже говорилось, эффективност солнечного коллектора в зимние месяцы достаточно низка. Однако, летом можно получить избыточное количество тепла. Только, вот, что с ним делать? Как его сохранить до холодной зимы? Оказывается, выход есть.
Как Вы уже знаете из материалов данного сайта, тепловой насос получает тепло из земли. Так почему бы не вернуть тепло в землю летом при помощи солнечного коллектора? Как показывает опыт эксплуатации,если в летнее время направить тепло из солнечного коллектора в земляной контур, то можно существенно увеличить КПД теплового насоса в период отопления. Таким образом, используя землю в качестве теплового аккумулятора, можно направить солнечное тепло на отопление дома.