Схема отопления двухэтажного дома однотрубная система отопления: Отопление двухэтажного частного дома схема. Однотрубная система

Схема отопления двухэтажного дома: виды и особенности

Оглавление:
Схема отопления двухэтажного дома: система стояков
Проект отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией теплоносителя
Коллекторная система отопления двухэтажного дома
Двухтрубная система отопления двухэтажного дома
Схема однотрубного отопления двухэтажного дома

Если сравнивать систему отопления одноэтажного строения и двухэтажного дома, то можно прийти только к одному выводу – двухэтажные постройки оборудуются более сложной системой обогрева. И дело здесь не только в наличии большой разветвленной системы трубопроводов – вся сложность заключается в изобилии всевозможного оборудования, без которого о высокой эффективности работы системы не может быть и речи. В этой статье вместе с сайтом stroisovety.org мы поговорим о том, какой должна быть схема отопления двухэтажного дома – мы выберем из всех возможных вариантов наиболее эффективный и подходящий именно для вашей постройки.

Как сделать отопление двухэтажного дома

Схема отопления двухэтажного дома: система стояков

Это одна из простейших систем, которая для своей работы требует минимум оборудования – по большому счету, она вполне может обойтись только циркуляционным насосом и стандартным вариантом расширительного бачка. Работает она довольно просто – нагретый теплоноситель выталкивается насосом в самую верхнюю точку системы отопления, после чего он продолжает двигаться по трубам за счет силы гравитации. Нагретая жидкость опускается по стоякам и, проходя через приборы отопления, отдает свою тепловую энергию в окружающую среду. Дальше теплоноситель попадает в систему обратного трубопровода, где под воздействием все того же циркуляционного насоса возвращается в котел на очередной цикл подогрева.

Кроме минимального количества оборудования, такая система отопления  обладает и другими преимуществами. К ним можно отнести вполне приличную эффективность работы, которая выражается и в равномерном нагреве практически всех радиаторов; и минимальные расходы на материалы и оборудование; и возможность ее использования в безэлектрическом режиме работы – так сказать, в системе естественной циркуляции теплоносителя. Об этом немного позже, а пока сосредоточимся на ее недостатках. Самый главный из них – это невозможность использования такой схемы при обустройстве домов большой площади, т. е. чем большее количество стояков задействовано в схеме, тем ее работа становится менее эффективной. Решается этот момент либо с помощью установки более мощного циркуляционного насоса, либо посредством оборудования системы массой кранов, регулирующих токи воды.

Схема отопления двухэтажного частного дома

Проект отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией теплоносителя

По большому счету, это все та же система стояков, только работает она уже без использования циркуляционного насоса. Такая схема разводки технологически выглядит достаточно просто, но в монтаже имеет массу нюансов, упустить которые равносильно заранее снизить эффективность обогрева дома. Единственный ее плюс – это отсутствие необходимости использования электрической энергии, что немаловажно в местах, удаленных от линий электропередач.

Работает отопление с естественной циркуляцией исключительно согласно законам природы – с повышением температуры жидкости ее плотность изменяется, в результате чего появляется эффект расслоения. Горячий теплоноситель просто выталкивается холодным вверх, где горячая жидкость, достигая самой высокой точки системы отопления, начинает постепенно опускать вниз благодаря трубам, расположенным под небольшим уклоном. Следует понимать, что подающий и обратный трубопроводы имеют кардинально различное направление этих уклонов – подача заставляет течь теплоноситель от котла, а обратка, соответственно, к котлу.

К недостаткам систем с естественной циркуляцией теплоносителя можно отнести медленный прогрев системы и большой расход топлива на начальной стадии ее работы, большую вероятность завоздушивания и плохо контролируемую наполненность системы жидкостью. В принципе, в наш век дорогих энергетических ресурсов все эти недостатки блекнут с возможностью применения в таких отопительных системах котлов, работающих на любом виде топлива.

Система однотрубного отопления фото

Коллекторная система отопления двухэтажного дома

На сегодняшний день она считается наиболее продвинутой и эффективной – эта система способна обогревать дома даже огромной площади. Для ее работы нужна масса всевозможного вспомогательного оборудования – здесь, как правило, одним циркуляционным насосом дело не обходится. Основным узлом такой системы является коллектор – по-другому он называется распределительная гребенка. Если объяснять просто ее смысл, то это труба большого диаметра (он зависит от величины самой системы), установленная и на подачу, и на обратку, которая имеет несколько отводящих патрубков. На эти патрубки монтируются циркуляционные насосы, которые подают нагретый теплоноситель на отдельные ветки системы обогрева – таких веток может быть достаточно много. Следует отметить, что каждая из отдельных веток также может оборудоваться более мелким коллектором, который распределяет теплоноситель по зонам – достаточно часто такие распределительные гребенки применяют для устройства водяных теплых полов в помещениях с большой площадью.

Недостатком такой системы, как и говорилось выше, является очень сложное устройство, в котором главенствующую роль играет сама топочная – именно в ней сосредотачивается все оборудование, необходимое для отопления дома. К преимуществам, кроме указанных выше, можно отнести универсальность – с помощью дополнительного оборудования такая система может одновременно обеспечивать дом еще и горячей водой, причем в очень большом объеме.

Коллекторная система отопления двухэтажного дома фото

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома

Это наиболее распространенная схема, согласно которой может выполняться монтаж отопления двухэтажного дома своими руками – ее особенность заключается в использовании двух отдельных трубопроводов (подающего и обратного), закольцованного между собой через отопительные приборы (батареи). Ее основное преимущество, по сравнению с однотрубной схемой отопления (о ней мы поговорим дальше), заключается в том, что нагретый теплоноситель попадает в радиаторы, так сказать, напрямую, минуя все остальные приборы отопления. Благодаря этому все участники данной системы прогреваются примерно одинаково. Потери тепла по пути следования воды, конечно, есть, но они распределяются равномерно путем регулировки подачи воды кранами.

По сути, такая схема монтажа может применяться ко всем вышеописанным системам, в том числе и к естественному отоплению, как и у них, здесь может использоваться дополнительное оборудование в виде насосов, теплообменников и тому подобных вещей. На сегодняшний день в паре с коллекторной схемой двухтрубная система отопления считается наиболее эффективной в работе, особенно если речь идет о многоэтажных домах большой площади. Недостатком можно считать сложный монтаж и дороговизну изготовления.

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома фото

Схема однотрубного отопления двухэтажного дома

Монтаж отопления в таком доме согласно этой схеме используется только в том случае, когда система состоит из минимума отопительных приборов и имеет небольшую длину трубопроводов. Смысл этой системы заключается в кольцевом движении теплоносителя от подачи к обратке котла, практически минуя отопительные приборы. Они устанавливаются на одну трубу – то есть и подача батареи, и ее обратка врезаются в один единый магистральный трубопровод. Отсюда и ее главный недостаток – к последним на этом трубопроводе батареям доходит практически охлажденный теплоноситель. Такую систему можно считать примитивной и малоэффективной для больших домов. Ее работоспособность несколько увеличивается при использовании мощного циркуляционного насоса и радиаторов отопления с малым объемом жидкости. Если говорить о достоинствах отопления двухэтажного дома ленинградка, то здесь можно указать только одно – хорошая работа в небольших строениях площадью до 120 квадратных метров.

Схема однотрубного отопления двухэтажного дома фото

И в заключение этого небольшого обзора схем отопления добавлю только одно – как правило, в чистом виде они используются редко, особенно если речь идет о внушительных отапливаемых площадях. В большинстве случаев встречаются комбинированные варианты – в частности, объединяется в одну систему и коллекторная схема отопления двухэтажного дома, и схема со стояками, которые могут транспортировать теплоноситель по одной, но чаще всего по двум трубопроводам.

Автор статьи Александр Куликов

Однотрубная система отопления двухэтажного частного дома: схема, фото, видео

Обязательным условием комфорта для каждого дома в нашей стране является наличие надежной и экономичной системы отопления. В нынешних условиях для большинства потребителей используются газовые котлы, так как этот вид топлива относится к наиболее доступным и удобным в эксплуатации.

При этом важно брать в расчет и нюансы, связанные с магистральной разводкой теплоносителя по дому. Одной из популярных и востребованных является однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой может применяться и в строениях большей этажности.

Данный тип обогрева не использует в своей конструкции традиционного деления веток на подающие (отводящие теплоноситель от теплогенератора) и обратные (возвращающие остывшую жидкость в котел). Деление по этой схеме является лишь условным, как правило, половина магистрали после котла принимается «подачей», а дальше – «обратка».

Традиционная схема однотрубной системы отопления двухэтажного дома включает в себя следующие элементы:

• Телогенератор (котел) обеспечивающий передачу энергии теплоносителю (жидкость в системе). В роли первого могут выступать газовые, электрические или даже твердотопливные котлы. Жидкость – подготовленная мягкая вода или антифриз.
• Отопительные потребители – секции радиаторов. Материалом для разных моделей служит чугун, сталь, алюминий.
• Расширительный бак, компенсирующий перепады давления внутри системы. Для открытых систем подбирается открытая конструкция бачка, а для закрытых систем – мембранные емкости.
• Составные элементы разводной магистрали. В комплект входит достаточное количество труб, вентилей, фильтров, кранов и другой запорной арматуры.

Принцип работы данной система отопления для 2х этажного дома (схемы имеются на сайте) не зависит от используемого типа котла.

Отличительные характеристики

Главной чертой, которая отличает однотрубную разводку от многообразия двухтрубных схем системы отопления двухэтажного дома, является отсутствие обратки. Фактически все потребители монтируются на единой магистральной петле.

Деление однотрубных схем также предусмотрено по конструкционному признаку на вертикальные и горизонтальные схемы. В традиционной схеме отопление 2 этажного дома с одной трубой применяются кроме прочих элементов радиаторные регуляторы, шаровые краны, термостатические клапаны и т.д. Одним из бонусов является возможность монтажа магистральных труб под полом. В этом случае обеспечивается лучшая эстетическая составляющая.

Также монтаж однотрубной разводки в отличие от двухтрубной системы отопления двухэтажного дома провести немного легче. При этом в случае укрытия под полом труб, удастся снизить тепловые потери.

Минусы однотрубных систем водяного отопления

Принципиальное отличие однотрубной схемы от двухтрубной заключается в способе соединения радиаторов в системе – оно последовательное. Это исключает возможность контролировать интенсивность теплоотдачи каждого из них по отдельности, не снижая температуру в последующих в цепи. То есть если в одной комнате (не последней) очень жарко, то убавив температуру на батарее именно в этой комнате, тем самым снижается температура во всех остальных.

Второй более чем существенный недостаток – повышенное давление теплоносителя для того, чтобы система могла работать эффективно. Если речь идет об одном доме, такой недостаток при наличии хорошего циркуляционного насоса даже не заметен, но в централизованных котельных увеличение мощности насоса влечет за собой увеличение эксплуатационных расходов, интенсивное воздействие на магистраль, риск повреждения и протечек и т.д. Все это требует постоянного контроля воды в системе и ее подкачки. Это, в свою очередь, приводит к концентрации воздуха и увеличению воздушных пробок.

Третий минус – вертикальная разводка, при которой расширительный бак всегда устанавливается в самой верхней точке. Если это частное домовладение, для его размещения вполне может быть задействован чердак, но при этом бак желательно утеплить во избежание его промерзания. В многоквартирных домах нужно выполнить целый ряд мер не только по утеплению, но и поддержанию температуры на приблизительно одинаковом уровне с верхнего по нижний этажи, что очень проблематично. На верхнем этаже жильцы всю зиму открывают форточки, а нижним приходится использовать камины, радиаторы и прочие ухищрения, чтобы согреться.

Поскольку потеря тепловой энергии к нижним этажам превышает 50%, рекомендуется устанавливать на каждом этаже специальные «вилки» и увеличивать количество секций радиаторов на нижних этажах.

С этой статьей читают: Ленинградская система отопления: плюсы и минусы

Общая схема с учетом всех элементов обвязки

Вертикальная разводка

Перед тем, как правильно сделать отопление в двухэтажном доме, необходимо выбрать наиболее удобный тип разводки. Часто для таких строений предпочитают подбирать вертикальный тип. В этом случае разогретая вода поднимается по стояку, а дальше происходит ее распределение к отопительным радиаторам.

• В большинстве случаев перемещение осуществляется естественным способом притом, что нагретая масса воды перемещается вверх за счет своих физических свойств.
• С верхней точки осуществляется перемещение теплоносителя по трубам за счет сформированного во время монтажа уклона в несколько градусов.
• Возврат происходит при достижении нижней точки системы, в которой обычно расположен котел.

Данная схема отопления 2-х этажного частного дома является абсолютно независимой от наличия электричества. Хотя теплоноситель перемещается недостаточно быстро по трубам, но происходит экономия на использовании электроэнергии.

В качестве недостата отмечается то, что трубы, расположенные под уклоном вряд ли удастся спрятать под пол.

Горизонтальная разводка

Данный тип не нуждается в вертикальном стояке. Основная магистраль может быть скрыта под полом либо находиться над его уровнем. Если осуществляется монтаж магистрали для отопления 2х этажного частного дома своими руками с возможностью укрытия под пол, то необходимо позаботиться о снижении тепловых потерь.

Для этого проводится укрытие труб в термоизоляционные кожухи. Если в магистрали не предусмотрен циркуляционный насос, то прокладка трубопровода также должна осуществляться под небольшим уклоном.

С этой статьей читают: Двух- и однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Оптимальный монтаж секций радиаторов

Для подключения отопительных радиаторов специалисты предлагают использовать один из популярных способов:

Проточное подключение

Теплоноситель, перемещаясь по магистрали, поступает внутрь радиатора через верхнее отверстие, а затем, отдав часть тепловой энергии, удаляется через нижний патрубок в радиаторе.

Проводить какие-либо регулировки, связанные с температурой или скоростью подачи, в таких системах нет никакой технической возможности. Данный вариант подключения является актуальным для относительно небольших отапливаемых площадей.

С замковыми участками

Эта схема однотрубной системы отопления двухэтажного дома подразумевает наличие замковых участков трубопровода. Запорная арматура устанавливается обычно перед входным патрубком радиатора, а также на вмонтированном участке магистрали, соединяющем точку входа и выхода из радиатора. Данный элемент разводки называется байпасом. Подобное решение позволяет разделить теплоноситель на два потока. Одна его часть проходит по радиатору, а вторая – отправляется через байпас. Таким образом удается проводить регулировку температуры в каждом из блоке радиаторов.

ВИДЕО: Подключение радиатора

Алгоритм монтажа системы

Для правильной и эффективной работы необходимо по имеющемуся проекту системы отопления выполнить грамотный монтаж всех ее элементов. В таком случае необходимо соблюдать последовательность:

• установка котла на постоянное место;
• отделка стен под радиаторами;
• монтаж секций с радиаторами под углом;
• монтаж магистральной разводки с обозначением врезки радиаторов;
• врезка радиаторов по меткам.

Для подключения радиаторов рекомендуется использовать байпас и запорную арматуру – так намного проще ухаживать за всей системой.

Работа по монтажу должна проводиться последовательно от первых секций, расположенных ближе к выходу трубы из котла до последних – монтируемых на условной части «обратки».

Нельзя допускать обратного уклона, так как это приводит к завоздушиванию системы.

ВИДЕО: Однотрубная система отопления

схема без насоса и с насосом, отзывы, фото

Система отопления с одной магистралью используется в частных и многоэтажных домах очень часто. Это не очень сложная, очень эффективная, но достаточно ремонтопригодная конструкция. В этой статье мы подробно расскажем о преимуществах и недостатках таких систем применительно к двухэтажным загородным домам. Также разберемся, какие бывают варианты и схемы соединения однотрубных конструкций в зданиях такого типа.

Основные достоинства и недостатки

От двухтрубных такие системы отличаются прежде всего тем, что теплоноситель в них циркулирует по кругу, а радиаторы соединены последовательно. Итак, оборудование очень простое – однотрубная система отопления двухэтажного дома. Своими руками собрать двухтрубку намного проще.

К достоинствам таких систем, помимо этого, можно также отнести:

• Ремонтопригодность.
• Универсальность. Использование таких систем возможно как в малоэтажных, так и в многоэтажных домах.

Основным недостатком таких систем является, прежде всего, неравномерный нагрев последовательно соединенных радиаторов. Переходя из одного в другой, теплоноситель постепенно остывает. Из-за этого в ближних к котлу помещениях может быть слишком жарко, а в самых дальних от него – холодно.

Разновидности

В качестве теплоносителя в системах отопления данного типа может использоваться незамерзающая жидкость. Но чаще всего по трубам циркулирует обычная вода. Передвигаться по трубам он может за счет силы тяжести или за счет работы специального насоса. В обоих случаях получается надежная однотрубная система двухэтажного дома. Схема первого типа обычно используется в не слишком больших домах. К преимуществам такой системы с гравитационной циркуляцией относится, прежде всего, экономичность. Конструкции с принудительным движением воды или антифриза более надежны.

Также однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой максимально проста, бывает горизонтальной или вертикальной. Последний тип хорошо известен всем, кто когда-либо жил в многоэтажках советской постройки. В этом случае вертикальные стояки выполняются на всех этажах. Теплоноситель перекачивается на чердак, а затем уходит вниз, проходя через радиаторы квартир. В частных малоэтажных домах обычно применяется более простая горизонтальная система отопления, называемая также «ленинградской».

Соединения аккумуляторов

Аккумуляторы в такой конструкции, как однотрубная система отопления двухэтажного дома (фото такого оборудования наглядно продемонстрировано на странице), могут врезаться в любую из имеющихся на данный момент технологий. Схема подключения может быть:

• Нижняя. В этом случае трубы «подача» и «обратка» подключаются к батарее снизу.
• Диагональ. При таком расположении трубы подключаются к радиатору сверху и снизу с противоположных сторон.
• Вертикальный. При этом ствол соединяется сверху и снизу с одной стороны.

Для того, чтобы воздух в дальних и ближних котельных равномерно прогревался, подключают радиаторы к трубе, как правило, на байпасе. При этом создается упрощенный аналог двухтрубной системы. При наличии байпаса легко регулировать объем потока, проходящего через радиатор.

Основные правила монтажа в двухэтажных домах

Для частного дома, как уже было сказано, лучше использовать горизонтальный вариант однотрубной системы. Самое сложное при сборке в двухэтажном доме — поднять воду вверх, через потолок. Самый простой способ – установить у котла два стояка: один подводящий теплоноситель к радиаторам, второй – «обратный». Таким образом, может быть установлено как оборудование принудительной циркуляции, так и однотрубная система отопления двухэтажного дома. Схема без помпы, однако, в данном случае — вариант менее предпочтительный.

Способы прокладки труб

По периметру магистрального дома в такой системе как на первом этаже, так и на втором обычно проходят под полом. Эта «скрытая» система не портит внешний вид помещения. Однако следует учитывать, что при такой кладке, вероятно, придется использовать нижний способ подключения радиаторов. И при таком способе вставки, к сожалению, аккумуляторы не работают в полную силу. Выходом может стать использование байпаса специальной конструкции.

В данном случае на «подводящем» патрубке перед радиатором врезается металлопластиковый отрезок длиной равной высоте батареи. Подключение к магистрали осуществляется через нее, в верхней части секции. К «обратной» трубе приваривается короткий вертикальный отрезок. Радиатор присоединяется к ней в нижней точке противоположной секции.

Однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией: особенности

Такие конструкции в коттеджах применяются достаточно редко. Системы такого типа экономичны, но, к сожалению, довольно сложны в сборке и не очень удобны в эксплуатации, особенно если в доме два этажа.

Теплоноситель в таких системах сначала поднимается от котла наверх, проходит через радиаторы верхних помещений, а затем опускается. Поэтому на втором этаже при использовании схемы такого типа будет жарче, чем на первом. Кроме того, при использовании системы с самотечной циркуляцией необходимо устанавливать очень мощный котел. Ведь давления теплоносителя должно быть достаточно, чтобы поднять его на второй этаж.

Система с принудительной циркуляцией

Оборудование данного типа для двухэтажных коттеджей считается предпочтительным. В этом случае циркуляционный насос отвечает за бесперебойную подачу теплоносителя по магистрали. В таких системах допускается использование труб меньшего диаметра и котла не слишком большой мощности. То есть в этом случае можно устроить гораздо более эффективную однотрубную систему отопления двухэтажного дома. У схемы с насосом есть только один серьезный недостаток — зависимость от электрических сетей. Поэтому там, где очень часто отключают ток, монтаж оборудования целесообразно выполнять по расчетам, выполненным для системы с естественным протоком теплоносителя. Дополнив эту конструкцию циркуляционным насосом, можно добиться максимально эффективного обогрева дома.

Отзывы об однотрубных системах

Мнение владельцев загородных домов об этом виде оборудования очень хорошее. Однотрубные системы вполне надежны и работают достаточно эффективно. Главный их недостаток – неравномерность прогрева помещения легко устраняется дополнительными методами. Это может быть, например, разный способ подключения радиаторов в ближних и дальних котельных, использование разного количества секций и т. д.

В целом, по отзывам владельцев загородных участков, оборудование достаточно надежное и удобно — однотрубная система отопления двухэтажного дома. Отзывы о таких конструкциях позволяют судить о них как об очень практичных и в то же время недорогих.

Порядок монтажа

Однотрубная система монтируется следующим образом:

• В подсобном помещении устанавливается на пол или навешивается на стену котла. С помощью газового оборудования можно устроить самую надежную и эффективную однотрубную систему отопления двухэтажного дома. Схема подключения в этом случае будет стандартной и позволит выполнить все работы при желании даже самостоятельно.
• На стены висят радиаторы.
• На следующем этапе монтируются стояки «подача» и «обратка» на второй этаж. Они расположены в непосредственной близости от котла. Внизу к стоякам примыкает контур первого этажа, вверху — второго.
• Затем подключите к сети аккумуляторы. На каждый радиатор следует установить запорную арматуру (на байпасной линии подачи) и кран Маевского.
• В непосредственной близости от котла на «заднюю» трубу монтируется расширительный бак.
• Так же на «обратную» трубу у котла на байпасе с тремя вентилями подключен циркуляционный насос. Перед ним в байпас врезается специальный фильтр.

На завершающем этапе проводится обжим системы для выявления оборудования и утечек.

Как видите, однотрубная система отопления двухэтажного дома, схема которой максимально проста, может иметь очень удобное и практичное оснащение. Однако если вы хотите использовать такую ​​простую конструкцию, на первом этапе важно с максимальной точностью произвести все необходимые расчеты.

Огромные тепловые насосы согревают города

Загрузка

Планета Будущего | Возобновляемая энергия

(Изображение предоставлено AerialPerspective/Getty Images)

Эви Тауненд, 2 февраля 2023 г.

От Нью-Йорка до сельской местности Корнуолла коммунальные сети тепловых насосов могут стать ответом на обезуглероживание тепла как в городских многоэтажках, так и в других трудно отапливаемых домах.

I

Еще одно резкое похолодание, и поля Корнуолла на юго-западе Англии покрыты снегом. Но на ветреном переулке дом Кери Симмонс очень теплый. Ее гостиная представляет собой джунгли с висящими растениями, а из кухни можно увидеть обшитую деревом студию, где Симмонс работает учителем воздушной йоги. «Мне не только приятно иметь теплый дом, но и важно для моих клиентов», — говорит она.

Удаленная деревня Ститианс, недалеко от самой юго-западной оконечности материковой части Великобритании, где живет семья Симмонс, стала маловероятным рубежом в гонке за обезуглероживание отопления. Он тестирует новый подход к низкоуглеродному отоплению, который может стать ключом к быстрому расширению, необходимому во всем мире.

Проект позволяет избежать препятствий, с которыми сталкиваются отдельные домовладельцы, и разрабатывает систему теплового насоса, которая может быть доставлена ​​на улицы, города и поселки. При этом он может стать моделью для городских пространств по всему миру, которые думают о том, как быстро и эффективно обезуглероживать свои тепловые системы.

Вам также могут понравиться:

• Энергетический кризис: как жизнь в холодном доме влияет на ваше здоровье
• Как затопленные угольные шахты могут обогревать дома
• Как песчаная батарея может преобразовать чистую энергию

Сегодня в Великобритании 74% людей отапливают свои дома с помощью газовых котлов, а остальные в основном электрические и масляные. Это приводит к тому, что на сектор отопления приходится треть выбросов парниковых газов в Великобритании, что сопоставимо с выбросами всех ее бензиновых и дизельных автомобилей. Аналогичные значения наблюдаются в США, где около половины тепла приходится на газ.

Чтобы ограничить глобальное потепление, необходимо радикально изменить ситуацию, и во многих местах это означает установку большего количества тепловых насосов. К 2030 году около четверти британских зданий должны отапливаться с их помощью, по данным консультативного органа правительства Великобритании по климату, а к 2050 году этот показатель вырастет до 52%. исследования в Центре глобальной энергетической политики Колумбийского университета. В одном исследовании, проведенном в Сан-Франциско, тепловые насосы названы «единственным наиболее действенным рычагом» сокращения выбросов.

Вместо того, чтобы сжигать топливо, тепловые насосы концентрируют тепловую энергию, уже присутствующую в воздухе, земле или воде, и перекачивают ее через трубы и радиаторы здания.

Они делают это с невероятной эффективностью, преобразуя 1 киловатт (кВт) электроэнергии в 3-5кВт тепла, в отличие от 1кВт для прямого электронагревателя и 0,9кВт для газового котла. Это означает, что они обеспечивают практически «бесплатное тепло», говорит Лотт. Однако, как и в случае со всеми системами отопления, эффективность зависит от того, насколько хорошо здание изолировано, чтобы свести к минимуму потери тепла, отмечает она.

Если источник электроэнергии возобновляемый, тепловые насосы сами по себе не выделяют углерод. В Великобритании почти половина электроэнергии, поставляемой в национальную сеть, поступает из возобновляемых источников по сравнению с 20% в США. Обе страны стремятся к резкому увеличению этих процентных показателей.

Тепловой насос Кери Симмонс рядом с ее домом теперь снабжает ее теплом и горячей водой из сети труб под улицей (Фото: Эви Тауненд) как могут работать геотермальные тепловые насосы.

Геотермальные тепловые насосы более эффективны, чем их воздушные аналоги. Это связано с тем, что грунт имеет постоянную температуру. Большинство геотермальных тепловых насосов имеют вертикальный трубопровод, который требует бурения глубокой и дорогостоящей скважины на глубину 60-200 м (200-650 футов) в землю. В качестве альтернативы они могут использовать горизонтальную петлю, которая гораздо мельче в земле, но требует большой площади поверхности, которой нет у большинства людей, особенно в городах.

Более того, установка тепловых насосов, как правило, является обязанностью отдельных домовладельцев. Несмотря на такие стимулы, как Схема модернизации котлов Великобритании и федеральные налоговые льготы США в соответствии с Законом Байдена о снижении инфляции, остаются значительные препятствия для широкого внедрения. Часто отсутствует понимание и осведомленность о технологии, что в сочетании с большими первоначальными затратами и небольшим количеством обученных монтажников может помешать домовладельцам внести изменения. Архитектура также может быть барьером: домам просто нужно достаточное пространство на открытом воздухе для установки тепловых насосов, чего явно не хватает в квартирах и плотных городских условиях.

Однако вместо того, чтобы в каждом доме бурить одну скважину для одного теплового насоса, Heat the Streets использует более 200 скважин, пробуренных на глубине 100 м (330 футов) под улицей, связанных с огромной общей сетью горизонтальных подземных труб чуть ниже уровня улицы, известных в качестве теплотрассы.

Глицерин – нетоксичная вязкая жидкость без запаха – пропускается вертикально через скважины для поглощения тепла, а затем циркулирует по этим горизонтальным трубам, которые, в свою очередь, снабжают тепловые насосы в отдельных домах по всей улице и, в конечном итоге, весь район.

Тепловые насосы — размером не больше обычного газового котла — устанавливаются либо внутри, либо снаружи отдельных домов, в зависимости от размера собственности, пригодности и предпочтений владельца.

Всего в нескольких метрах под поверхностью Корнуолла земля имеет постоянную температуру около 11°C (52°F) из-за поглощения солнечного света на протяжении тысячелетий, говорит Макс Бриджер, руководитель проекта Heat the Streets, и именно это тепло собирают тепломагистраль.

Тепловые насосы работают более эффективно, если здания изолированы для минимизации потерь тепла (Фото: sturti/Getty Images)

Затем тепловые насосы выполняют еще одну серию обменов, сжатия и испарения, в результате чего температура достигает примерно 50°C (122°F). Наконец, это тепло передается воде, которая прокачивается по специально модернизированным трубам и радиаторам дома.

Kensa Utilities, компания, отвечающая за установку сети в Стифиансе, останется владельцем инфраструктуры. Для жителей подключение к тепломагистрали работает так же, как и к другим коммунальным услугам, таким как широкополосный доступ или вода. Жильцы владеют своими тепловыми насосами и платят за подключение, чтобы присоединиться к ним, когда они будут готовы.

«Когда [газовый] котел сломается, теперь будет альтернатива простой его замене. Но эта система также означает, что людям не нужно финансировать большие первоначальные затраты на инфраструктуру или подключать все сразу», — говорит Бриджер.

Геотермальные тепловые насосы обеспечивают все потребности дома в отоплении и горячей воде и сокращают выбросы парниковых газов, выделяемых ими, на 70%. Жители полностью контролируют свое отопление и могут менять поставщиков энергии, когда захотят.

Дом Симмонса был оснащен тепловым насосом, который делит тепловую магистраль с несколькими соседями. На внутренние и внешние работы ушло около недели, и «на самом деле это не было слишком разрушительным или шумным», — говорит она. Водяной цилиндр, спрятанный в старом бельевом шкафу, почти такого же размера, как средний бойлер.

В конечном итоге она планирует использовать свои солнечные батареи, которые в настоящее время настроены для продажи электроэнергии в Национальную энергосистему, для прямого питания теплового насоса, что, по ее словам, сделает ее дом почти полностью самодостаточным.

Рабочие работают на буровой установке для бурения скважины в Энфилде, Лондон, где они устанавливают геотермальные тепловые насосы в многоэтажных квартирах (Фото: Kensa Utilities) ограничено одноэтажными домами, такими как Simmons. Другой проект Kensa в Энфилде, Лондон, предусматривает установку геотермальных тепловых насосов в многоэтажных квартирах.

Теплотрассы проложены под каждым из восьми многоквартирных домов, всего на 400 квартир, с использованием автостоянок для бурения необходимых скважин.

Вертикальная шахта, используемая для транспортировки других коммуникаций по всему зданию, известная как служебный стояк, позволяет технологии, используемой в Stithians, работать для многоэтажных зданий, говорит Бриджер. Он добавляет, что при небольших площадях модернизация каждой квартиры тепловым насосом «обувной коробки» может обеспечить достаточное количество тепла при минимизации пространства, занимаемого внутри.

Будущее тепловых насосов в высотных зданиях привлекает все большее внимание во всем мире. В Нью-Йорке именно воздушные тепловые насосы стали центром усилий по обезуглероживанию 6000 городских высотных зданий.

В настоящее время в большинстве из них есть один большой газовый котел, который управляет обогревом всего здания. В каждой отдельной квартире также используется кондиционер, прикрепленный к наружному окну, который работает отдельно от системы отопления.

В 2021 году Жилищная ассоциация города Нью-Йорка запустила конкурс «Чистое тепло для всех» — конкурс, направленный на поощрение отраслевых инноваций в соответствии с предстоящим местным законом, который с 2024 года ограничит выбросы парниковых газов зданиями. Дизайн, ставший победителем Лотт говорит, что это воздушный тепловой насос, который висит «как кофры для лошадей» у основания окон квартир, не блокируя свет и не занимая места внутри квартир.

«Прелесть тепловых насосов в том, что они могут как обогревать, так и охлаждать помещения, используя тот же процесс в обратном порядке», — добавляет Лотт. «Это один модульный блок, выполняющий две функции».

Проект также позволит квартирам самостоятельно управлять отоплением и охлаждением. «Это более эффективно, потому что у вас есть возможность обустроить свою квартиру так, как вам удобно, так что зимой в перегретых квартирах больше не будет распахнутых окон», — говорит Лотт.

В этом году новые тепловые насосы будут развернуты для испытаний в Woodside Houses, комплексе из 20 кирпичных зданий в Квинсе, где жители остались без отопления и горячей воды прошлой зимой после урагана Ида.

Хотя не ожидается, что местная сетевая инфраструктура будет нуждаться в немедленной модернизации, повышенный спрос на электроэнергию является важным фактором при более широком использовании тепловых насосов в целом.

Ян Розеноу, директор европейских программ в рамках проекта Regulatory Assistance Project (RAP), говорит, что в Великобритании в следующие 20-30 лет нагрузка на энергосистему может удвоиться или даже утроиться. «Потребуются способы хранения электроэнергии, отличные от больших аккумуляторов в домах людей», — говорит он. Он добавляет, что существует целый ряд многообещающих технологий, таких как проточные батареи и зеленый водород. (Узнайте больше о том, могут ли гравитационные батареи решить наши проблемы с хранением энергии).

Сеть централизованного теплоснабжения Стокгольма снабжает электроэнергией 800 000 домов с использованием промышленных тепловых насосов и других источников тепла (Фото: Christine Olsson/Getty Images) низкоуглеродный мир: централизованное теплоснабжение.

По сути, сети централизованного теплоснабжения «просто бьют пустые сосуды, соединяющие жилые дома», — говорит Дэвид Барнс, эксперт по обезуглероживанию тепла из Университета Лидса. «Как вы получаете тепловую энергию в эту тепловую сеть, это связанный, но отдельный вопрос».

Централизованное отопление процветало в странах Северной Европы во время нефтяного кризиса 1970-х годов, но системы в основном работали за счет сжигания ископаемого топлива на крупных комбинированных теплоэлектростанциях. Тем не менее, эта конструкция единой централизованной системы может значительно упростить переключение значительного числа домов на низкоуглеродное отопление — без необходимости «вырывать» тысячи котлов, говорит Барнс.

Количество углерода

Например, сеть централизованного теплоснабжения Стокгольма имеет 3000 км (1860 миль) труб и в настоящее время снабжает электроэнергией 800 000 домов с помощью тепловых насосов промышленного масштаба, которые улавливают тепло из бытовых сточных вод, центров обработки данных и морской воды, а также сжигают неперерабатываемые отходы и лесное биотопливо.

В модели «Обогрейте улицы» в Стифиансе используется «центральное теплоснабжение пятого поколения» — локализованная сеть в сочетании с технологией тепловых насосов. Преимущество такого проекта «улица за улицей» заключается в том, что он позволяет сосредоточиться на любых энергетических ресурсах, находящихся поблизости, чтобы обеспечить наилучшее соответствие, — говорит Кэролайн Хаглунд Стигнор, исследователь в области энергетических технологий из Исследовательского института Rise в Швеции. «Вы начинаете с малого, а затем постепенно наращиваете», — говорит она.

Это может позволить использовать более инновационные методы получения тепла, такие как сеть в Ислингтоне, использующая тепло от горячих потоков из туннелей лондонского метро или паводковых вод в старых шахтах.

Однако в Великобритании недостаточно осведомлены и не регулируются вопросы централизованного теплоснабжения, что задерживает его расширение, говорит Барнс.

Правительство Великобритании обязалось определить зоны тепловых сетей не позднее 2025 года, которые будут располагать тепловые сети в лучших местах и ​​обязать людей подключаться к ним. Это поможет сделать бизнес-модель строительства тепловых сетей более финансово жизнеспособной, объясняет Барнс, поскольку у частных инвесторов будет больше уверенности в том, что люди будут ими пользоваться.

Этот тип крупномасштабных работ можно координировать с другими наземными работами, такими как кабели для точек зарядки электромобилей, чтобы уменьшить сбои, говорит Розенов. Но эти развертывания на местном уровне требуют «радикальных изменений» в планировании, которые еще не отражены в политике или инфраструктуре, добавляет он.

Гораздо чаще можно увидеть воздушные тепловые насосы в индивидуальных домах, чем в многоквартирных домах. (Фото: Mark Morgan/Alamy) Он наиболее подходит для густонаселенных районов из-за значительных теплопотерь, возникающих при транспортировке воды с высокой температурой на большие расстояния.

Централизованное отопление уже существует в некоторых городах США, таких как Милуоки и Балтимор, но в стране не такая плотность населения, как в Великобритании и большей части Западной Европы, за некоторыми исключениями, говорит Лотт. «Для большей части США мы говорим об обогреве отдельных зданий, поэтому сети централизованного теплоснабжения не имеют смысла. [Индивидуальные] тепловые насосы, как воздушные, так и наземные, являются для нас гораздо лучшим вариантом».

Путь к обезуглероженному отоплению непрост, но тепловые насосы представляют собой технологию, более или менее готовую и ожидающую, пока можно преодолеть барьеры затрат. Но даже несмотря на то, что над энергетической безопасностью, ценами на топливо и экстремальными погодными условиями, связанными с климатом, висят знаки вопроса, студия йоги в семейном доме Симмонсов кажется привлекательным местом для преодоления неопределенности.

Эта статья была обновлена ​​02.02.23, чтобы прояснить цитату Яна Розенова о решениях для долговременного хранения.

—

Присоединяйтесь к одному миллиону будущих поклонникам, полюбив нас по телефону Facebook , или следуйте за нами на Twitter или или

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13

13 .