монтаж двухтрубного отопления своими руками, горизонтальная и закрытая система, пример расчета на фото и видео

Содержание:

• 1 Виды отопительных систем
• 2 Чертежи каминов: просто о сложном
• 3 Многоуровневый пол
• 4 Сравнение с другими типами
  • 4.1 Крыша и этажи — значение
• 5 Предметы мебели
• 6 Какую разводку отопительной сети выбрать?
  • 6.1 Выбор диаметра труб и правила монтажа двухтрубной сети
• 7 Принципы расчета
• 8 Системы отопления на два крыла

Виды отопительных систем

Ключевое отличие рассматриваемого типа систем заключается в наличии циркуляционного насоса, который обеспечивает бесперебойное движение теплоносителя в трубопроводе. По сути, именно насос делает водяное отопление одноэтажного дома с принудительной циркуляцией гораздо более удобным по сравнению с гравитационными аналогами.

Существует всего два основных вида систем с принудительной циркуляцией:

1. Однотрубная. Данный вид систем демонстрирует приемлемую эффективность только в домах, имеющих небольшую площадь. Как следует из названия, в однотрубной системе присутствует только один кольцевой контур, по которому и двигается теплоноситель. Нередко подобное отопление является модернизированным вариантом гравитационной системы.
2. Двухтрубная. Системы с двумя контурами достаточно эффективны и отлично подходят для отопления больших домов. Ключевой особенностью двухтрубных систем является наличие двух трубопроводов – подающего и обратного – которые подводятся к каждому радиатору.

Все монтируемые своими руками схемы отопления частного одноэтажного дома имеют свои характерные особенности и характеристики, которые будут рассмотрены несколько позже. Впрочем, есть и общие черты – каждую батарею нужно обязательно оборудовать краном Маевского, позволяющим при необходимости стравливать воздух из трубопровода. Кроме того, любая отопительная система должна комплектоваться спускным краном, который обычно устанавливают в самой нижней точке обратки.

Чертежи каминов: просто о сложном

Угловые камины, такие как на фото, становятся все более популярными у хозяев частных домовладений, поскольку они компактны и способны одновременно обогреть несколько комнат. Построить такую конструкцию можно собственными руками. Для этого, прежде всего, необходимо иметь чертежи угловых каминов из кирпича и схемы-порядовки к ним.

Многоуровневый пол

Для зонирования пространства мастера монтируют полы на разном уровне. Они советуют устанавливать подиум для разграничения кухни и столовой. Этот вариант считается одним из самых практичных, поскольку, кроме прочего, у хозяев дополнительное свободное место, где можно что-нибудь прятать.
Для этого удобно использовать коробки или ящики. Хорошо будут выглядеть плетеные корзиночки. Но такое пространство может оставаться свободным.

Однако такую конструкцию не стоит делать, если в семье есть маленькие дети, так как подиум может стать для него препятствием. Кроме того, можно использовать различные покрытия для пола.
Они будут зонировать пространство между гостиной с кухней и защитят подиум от повреждений. К пример, в кухонной зоне укладывают плитку, в столовой — ламинатное покрытие. Главное подобрать цвета и фактуры, правильно сочетать отделку.

Сравнение с другими типами

В нижней врезке подающая магистраль прокладывается снизу, рядом с обраткой, потому теплоноситель направляется снизу вверх по стоякам подачи. Оба вида разводок могут быть сконструированы с одним или несколькими контурами, тупиковым и попутным течением воды в подающей трубе и обратке.

Системы естественной циркуляции с подводкой внизу применяются очень редко, так как они требуют большое количество стояков, а смысл такой врезки труб – свести их количество к минимуму. С учетом этого такие конструкции чаще всего имеют принудительную циркуляцию.

Крыша и этажи — значение

В верхнем подведении подающая магистраль – выше уровня радиатора. Ее монтируют на чердаке, в потолочном перекрытии. Нагретая вода поступает наверх, затем – через стояки подачи равномерно растекается по батареям. Радиаторы должны находиться выше обратки. Чтобы исключить скопление воздуха, монтируют компенсирующий бак в самой топовой точке (на чердаке). Потому она не подходит для домов с плоской крышей без чердака.

Разводка снизу имеет две трубы – подающую и отводящую, – батареи отопления должны быть выше их. Она очень удобна для удаления воздушных пробок кранами Маевского. Подающая магистраль находится в подвале, в цоколе, под полом. Подающий трубопровод должен находиться выше, чем обратка. Дополнительный уклон магистрали в сторону котла сводит к минимуму воздушные пробки.

Предметы мебели

Несколько примеров меблировки кухни, объединенной с гостиной:

1. 1. Диван. Он становится предметом, который зонирует пространство. Диван ставят спинкой к тому месту, где готовят еду. В небольшие комнаты (менее 20 кв м) ставят уголок, который располагают у стены, установленной перпендикулярно или параллельно от кухни.
2. 2. Гарнитур. По мнению дизайнеров, минималистичные модели без вычурных деталей смотрятся современно. Сервиз, вазы или бокалы ставят на открытой полке. Для них можно купить модную витрину. Мебель ставят возле стены. Если пространство большое (20 кв м, 25 кв м или 30 кв м), то в центральной части можно установить остров, в котором есть и отделы для кухонных приборов.
3. 3. Комплект мебели. Стиль должен сочетаться с оформлением обеих комнат. В малогабаритных помещениях хорошо смотрится компактный столик и стулья, сделанные в из прозрачного материала или окрашенные в светлые цвета. В интерьер гостиной можно поставить стол с круглой столешницей. В просторных помещениях комплект устанавливают возле стенки или в центральной части. Здесь будет хорошо смотреться вытянутый обеденный стол прямоугольной формы.

Какую разводку отопительной сети выбрать?

В зависимости от расположения подающего трубопровода двухтрубное отопление классифицируется на две разновидности – с верхней и нижней разводкой.

Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой предполагает монтаж расширительного бака и разводящей магистрали в наивысшей точке отопительного контура, над радиаторами. Такую укладку невозможно выполнить в одноэтажном здании с плоской крышей, поскольку для размещения коммуникаций потребуется утепленный чердак либо специально отведенная комнатка на втором этаже двухэтажного дома.

Система с нижней разводкой

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой отличается от верхней тем, что разводящий трубопровод в ней расположен в подвальном помещении либо в подпольной нише, под радиаторами. Крайним контуром отопления является труба обратки, которая устанавливается на 20-30 см ниже, чем подающая линия.

Это более сложная конфигурация, требующая подключения верхней воздушной трубы, по которой будут выводится излишки воздуха из радиаторов. При отсутствии подвального помещения дополнительные проблемы могут возникнуть из-за необходимости установки котла ниже уровня радиаторов.

Система с верхней разводкой

Как нижняя, так и верхняя схема двухтрубной системы отопления могут выполняться в горизонтальной либо вертикальной конфигурации. Однако вертикальные сети, как правило, выполняются с нижней разводкой. При таком монтаже нет необходимости устанавливать мощный насос для принудительной циркуляции, поскольку из-за разницы между температурами в трубе обратки и подачи создается сильный перепад давления, увеличивающий скорость движения теплоносителя. Если же ввиду особенностей планировки здания такую укладку сделать невозможно, обустраивается магистраль с верхней разводкой.

Выбор диаметра труб и правила монтажа двухтрубной сети

Монтируя двухтрубное отопление крайне важно выбрать правильный диаметр труб, в противном случае вы можете получить неравномерный прогрев удаленных от котла радиаторов. У большей части котлов для бытовой эксплуатации диаметр подающего и обратного патрубка равен 25 либо 32 мм, что подходит для двухтрубной конфигурации

Если же вы имеете котел с патрубками 20 мм, лучше остановиться на однотрубной системе отопления.

Размерная сетка представленных на рынке полимерных труб состоит из диаметров 16, 20, 25 и 32 мм. Выполнять монтаж системы своими руками нужно с учетом ключевого правила: первая секция разводящей трубы должна соответствовать диаметру патрубков котла, а каждый последующий участок трубы после тройника ответвления на радиатор – на один типоразмер меньше.

Схема диаметров труб в двухконтурной системе

На практике это выглядит следующим образом – с котла выходит диаметр 32 мм, через тройник к нему трубой 16 мм подключен радиатор, далее после тройника диаметр подающей магистрали уменьшается до 25 мм, на следующем отводе к радиатору линии 16 мм после тройника диаметр уменьшается до 20 мм и так далее. Если же количество радиаторов больше, чем типоразмеров труб, необходимо разделять подающую магистраль на два плеча.

Выполняя монтаж системы своими руками придерживайтесь следующих рекомендаций:

• подающая и обратная магистраль должны располагаться параллельно друг другу;
• каждый отвод на радиатор необходимо оснастить запорным краном;
• распределительный бак, в случае его установки в чердачном помещении при монтаже сети с верхней разводкой, необходимо утеплять;
• крепление труб на стенах должно размещаться с шагом не более 60 см.

Обустраивая систему с принудительной циркуляцией важно правильно подобрать мощность циркуляционного насоса. Конкретный выбор делается исходя из размеров здания:

• для домов площадью до 250 м2 достаточно насоса мощностью 3.5 м3/час и напором в 0.4 МПа;
• 250-350 м2 – мощность от 4.5 м3/час, напор 0.6 МПа;
• свыше 350 м2 – мощность от 11 м3/час, напор от 0.8 МПа.

Несмотря на то, что двухтрубное отопление своими руками устанавливать сложнее, чем однотрубную сеть, такая система благодаря высокой надежности и КПД полностью оправдывает себя в процессе эксплуатации.

Принципы расчета

Чтобы не наделать ошибок при расчете отопления, требуется предварительно нарисовать схему на бумаге. На ней указываются все компоненты конструкции

Важно понимать, сколько жидкости протекает через все узлы по отдельности, с какой скоростью она движется, как меняется работа все системы в результате изменения режима функциональности отдельных ее элементов

Во время расчета не стоит упускать гидродинамическое сопротивление воды при ее движении, которое влияет на давление внутри системы и напор. Для проведения процедуры применяются специальные таблицы и формулы.Правильный расчет позволит избежать проблем с функциональностью отопительной конструкции в будущем.

Системы отопления на два крыла

И все-таки чаще используют систему с тупиковой схемой. А все потому, что длиннее магистраль обратки и собирать ее сложнее. Если отопительный контур у вас не очень большой, вполне можно отрегулировать теплоотдачу на каждом радиаторе и при тупиковом подключении. Если же контур получается большой, а петлю «Тихельмана» делать не хочется, можно разделить один большой отопительный контур на два крыла меньшего размера. Есть условие — для этого должна иметься техническая возможность такого построения сети. При этом в каждом контуре после разделения нужно ставить вентили, которыми будет регулироваться интенсивность потока теплоносителя в каждом из контуров. Без таких вентилей сбалансировать систему или очень сложно, или невозможно.

Разные типы циркуляции теплоносителя продемонстрированы в видео, также в нем даны полезные советы по монтажу и подбору оборудования для систем отопления.

Дата: 25 сентября 2020

Двухтрубная система отопления частного дома своими руками: схема (фото и видео)

Прежде чем убедить владельца частного дома в целесообразности применения системы отопления, носящей название двухтрубная система, необходимо рассказать и о других применяемых схемах разводки отопительных систем.

Содержание:

• О способах обогрева частного домовладения
• Мощность, требуемая для обогрева дома
  • Однотрубная система отопления
  • Лучевая система отопления
  • Двухтрубная система. Одноэтажная разводка
  • Двухтрубная система. Горизонтальная разводка
  • Попутное и тупиковое движение теплоносителя

Двухтрубная закрытая система отопления: 1 – котел, 2 – автовоздушник, 3 – термостатический клапан, 4 – радиатор отопления, 5 – балансировочный клапан, 6 – бак для компенсации теплового расширения теплоносителя, 7 – шаровой кран, 8 – фильтр сетчатый магистральный для грубой очистки теплоносителя, 9 – циркуляционный насос, 10 – термоманометр для измерения давления и температуры, 11 – предохранительный клапан.

Двухтрубная схема разводки отопления — это наиболее подходящий вариант для частного домовладения.

О способах обогрева частного домовладения

Русскую печь как способ обогрева здесь рассматривать не стоит, хотя она и имеет определенные преимущества, особенно при наличии в хозяйстве животных, которые в зимних условиях требует особого ухода. Более равномерное распределение температуры по высоте помещения наблюдается при отоплении их с помощью теплоносителей, проходящих через радиатор.

Схема газового котла.

Самым популярным в индивидуальных строениях следует считать обогрев с помощью котлов, в которых для нагрева теплоносителя используют жидкое топливо, газ или электричество. Обычно такие котлы размещают в отдельном помещении. Особенно популярны котлы газовые, и если имеется централизованное газовое снабжение, то ничего выдумывать не следует: это самый экономически выгодный способ обогрева частного дома.

В последнее время для обогрева используют электрический нагрев с помощью пленочных обогревателей, создающих лучи, аналогичные солнечным лучам инфракрасного диапазона. Излучение нагревает предметы, находящиеся в помещении, которые затем отдают тепло в окружающую среду. Такой способ обогрева помещения не требует специального теплоносителя. Один такой обогревательный элемент может обогреть помещение площадью 15 м².

Применяют и воздушное отопление, в котором нагретый в калорифере воздух по вентиляционной системе распространяется по помещению.

Вернуться к оглавлению

Мощность, требуемая для обогрева дома

Для расчета требуемой мощности источника тепла необходимо знать потери тепла через конструктивные элементы помещения: стены, окна, пол и потолок. Здесь имеет значение и наличие подвала, и состояние чердачного помещения (утепленное или нет). Потребуется знание коэффициентов теплопередачи материалов, из которых изготовлены стены и потолки.

Эти формулы известны специалистам, но так как планируется все делать своими руками, то для ориентировки ниже приведены значения мощности, необходимой для обогрева помещения соответствующего размера. Такие значения являются результатом многолетнего опыта, они помогут сориентироваться, какая потребуется мощность котла.

Площадь дома, кв.м	Мощность котла, кВт
до 25
25-35
35-60

Вернуться к оглавлению

Однотрубная система отопления

На изображении 1 представлена такая схема. Особенностью варианта, представленного на изображении, является разводка на два параллельных контура. Этот вариант целесообразно применять для дома большой площади. Для частного дома, площадь которого не превышает 200 м

2, достаточно иметь один контур.

Этот вариант представлен на изображении 2. Недостатком такой разводки является неравномерность нагрева радиаторов: чем дальше находится радиатор от источника тепла, тем меньшую температуру имеет поступающий в него теплоноситель. Преимущество — существенно меньшая потребность в трубах.

Вернуться к оглавлению

Лучевая система отопления

Схема системы отопления частного дома.

На изображении 3 представлена такая схема. Ее еще называют коллекторной, так как в ее состав входит коллектор, от которого идет разводка к каждому радиатору. Отдельный коллектор необходимо устанавливать на каждом этаже. Коллектор помещается в отдельном шкафу. В нем сосредоточена вся регулирующая и запорная арматура.

Такая система предполагает скрытое прокладывание труб, ибо к каждому потребителю от коллектора необходимо подвести и горячую, и холодную трубу. Эта схема разводки позволяет регулировать температуру в отдельно взятом помещении. Недостатком являются большие затраты на трубы. Неудобство представляют и шкафы. Что собой представляет коллекторный шкаф и разводка путей поступления тепла, понятно по изображению 4.

Любая система отопления представляет совокупность элементов, начиная с источника тепла. В нее входят элементы регулирующие режимы работы, средства, обеспечивающие безопасную и экономную эксплуатацию, трубопровод и радиаторы. В качестве теплоносителя обычно используют чистую воду или антифриз.

Приборы безопасности и регулировки для однотрубной, двухтрубной и лучевой системы обогрева одинаковы. Далее будут рассмотрены только варианты разводки своими руками двухтрубной системы. Все они за счет параллельного подключения радиаторов позволяют при необходимости отключить любой из них, не нарушая работы всего отопления.

Вернуться к оглавлению

Двухтрубная система. Одноэтажная разводка

Схема монтажа системы отопления двухэтажного дома.

Двухтрубная система имеет отдельную трубу для подачи горячей воды и отдельную трубу для отвода холодной воды. Расширительный бачок можно установить своими руками на любой высоте, превышающей самую верхнюю точку системы обогрева. Если в доме имеется автономное водоснабжение, в котором, естественно, имеется расходный бак, то, совместив расширительный бачок с расходным баком, можно избавиться от забот о его периодическом заполнении. На изображении 5 представлена схема одноэтажной разводки. Если необходимо проложить трубы вдоль дверного проема, то лучше это сделать под полом. При этом желательно все соединения выполнить над полом.

Можно выполнить своими руками подачу горячей воды с помощью верхней разводки. Чтобы не нарушать внешнего вида помещения, хорошо утепленные трубы можно проложить по чердаку.

Вернуться к оглавлению

Двухтрубная система. Горизонтальная разводка

На изображении 6 представлены два варианта горизонтальной разводки: слева лучевой вариант, справа — последовательный. Оба варианта можно выполнить своими руками. Они имеют определенные преимущества и недостатки. В лучевом варианте нет необходимости регулировать трубы по диаметрам, нет необходимости контролировать дроссели (перемычки между батареями).

В этом варианте температурный режим одинаков по всему лучу, однако эта схема требует несколько больший расход материала. На схеме также показаны отдельные элементы системы отопления.

Здесь показаны два возможных варианта установки циркуляционного насоса: в обратке или в подающей трубе. Перед насосом в подающую трубу установлен сепаратор воздуха, который позволяет удалить воздух из системы и очистить теплоноситель от шлама. На схемах показаны и два вида расширителей. Указано также, что на радиаторах можно применить различные способы удаления воздуха. На изображении 6 показан двухэтажный вариант лучевой системы (только на первом этаже не показаны дроссели), но она практичнее в одноэтажном частном доме.

Двухтрубная схема, расположенная на изображении 6 справа, называется последовательной не потому, что ее батареи включены последовательно (как в однотрубных системах), а только чтобы обозначить отличие от лучевой системы. В этой системе температура может поддерживаться одинаковой по всей длине, однако регулировкой необходимо заниматься до наступления холодов. Если даже планируют строить ее своими руками, расчет трубопроводов для дома следует поручить специалисту.

Вернуться к оглавлению

Попутное и тупиковое движение теплоносителя

В двухтрубных системах отопления домов существуют варианты попутного и встречного движения теплоносителя. На изображении 7 представлен вариант попутного движения, а на изображении — 8 вариант встречного (его еще называют вариантом тупикового движения). Чтобы понять, в чем разница между указанными вариантами, следует выяснить, что такое гидравлика и балансировка.

Рассчитать гидравлику системы — это определить потери давления в отдельных ветвях и в общем кольце. Хорошо сбалансированная система должна иметь во всех ответвлениях системы одинаковые давления.

Оказывается, что при попутном движении теплоносителя и одинаковых по размеру радиаторах достаточно рассчитать потерю давления в одном из них. То есть система оказывается сбалансированной, она не требует никакой настройки. Если же радиаторы отличаются между собой, то их придется согласовывать с помощью термостатических клапанов. Однако такая схема имеет так называемые точки равного давления. Если радиатор установить в этой точке, то давление на его входе и выходе будет одинаково, и теплоноситель просто в него не попадет.

Схема со встречным движением обязательно требует расчета потерь давления через каждый радиатор, и на каждый из них устанавливают термостатический радиатор.

Необходимо также отметить, что монтаж тупиковых систем значительно облегчен тем, что диаметры параллельных участков не отличаются, тогда как при попутном движении теплоносителя их необходимо для каждого участка рассчитывать.

Итак, выполнить монтаж отопительной системы дома своими руками не так-то просто.

Похожие статьи

• Как сделать теплый пол от центрального отопления — схемы подключения

  
  В эффективности теплого пола уже никто не сомневается. Поэтому все больше жильцов загородных домов и квартир хотят установить именно такой обогрев. Но…

• Схема однотрубной системы отопления двухэтажного дома

  
  Среди многочисленных систем отопления загородного дома можно присмотреть именно такую, которая отвечала бы и финансовым возможностям, и техническим…

• Отопление на даче своими руками — монтаж!

  
  Если вы намерены оборудовать на даче отопительную систему, то вначале определитесь с техникой для отопления. Для этого нужно проанализировать следующие…

Отопление двухэтажного дома: однотрубная и двухтрубная схемы

Главная » Отопление » Отопление в доме

Двухтрубное отопление двухэтажного дома

Чем больше дом, тем большую площадь он должен будет отапливать, поэтому нужно определиться, какое отопление для него выбрать. Двухтрубное отопление двухэтажного дома считается более удобным, так как равномерно распределяет тепло по всем помещениям. Однако расход труб для него значительно выше, а монтировать его сложнее. Обычно схема подачи такого отопления такова, что горячая вода для отопления идет по одной трубе, а остывшая, или обратка, как говорят в народе, выходит по второй. Этот способ отопления аналогичен системе центрального отопления, с той лишь разницей, что воду для него в коттедже вы будете греть самостоятельно.

Такое двухтрубное отопление двухэтажного дома позволяет смонтировать котел на чердаке, а также установить в доме теплые полы. Такая система отопления гарантирует, что в любом месте вашего дома будет тепло, а при необходимости вы всегда сможете отключить любой радиатор на случай ремонта и других целей.

Довольно дорогой и сложный способ монтажа отопления окупается в дальнейшем, так как дает возможность правильно распределить тепло. К тому же существует два способа подключения такого отопления, это радиальный тип и последовательный. Балка предполагает подачу и обратку к каждому из отопительных приборов, а другая, дает разводку воды от общей пары трубопроводов. Однако лучистый способ отопления подходит только для одноэтажных домов, поэтому остается только один способ – последовательный.

Однотрубное отопление двухэтажного дома

Схема двухтрубного отопления

Однотрубное отопление двухэтажного дома экономично монтируется, обойдется дешевле, но имеет свои недостатки. Например, перекрыть один радиатор, если вам это вдруг понадобилось, не получится, так как все устройства взаимосвязаны друг с другом, это одна большая труба с горячей водой. Поэтому экономия на затратах на установку не даст вам очень удобного эффекта. Еще один из недостатков, который несет в себе однотрубное отопление двухэтажного дома, заключается в том, что радиаторы в начале контура будут получать больше тепла, чем последние батареи. Такое отопление возможно в домах небольшой площади, когда разница тепла в другом помещении для вас несущественна, ведь их всего два.

Любое отопление двухэтажного дома своими руками можно сделать по схеме представленной на сайте, главное рассчитать площадь прохода труб, чтобы знать сколько вам нужно на монтаж. Для этой цели можно выбрать медные и металлопластиковые трубы, а в некоторых случаях взять трубы из оцинкованной и нержавеющей стали. Металлопластик не очень прочен и иногда течет, а медь имеет довольно высокую стоимость, в любом случае, как сделать отопление своими руками двухэтажного дома решать только вам.

Планирование микрогидроэнергетической системы | Министерство энергетики

Энергосбережение

Чтобы узнать, подойдет ли вам микрогидроэлектростанция, определите доступное вертикальное расстояние (напор) и поток (количество) воды.

Чтобы построить микрогидроэлектростанцию, вам нужен доступ к проточной воде на вашем участке. Должно быть достаточное количество падающей воды, что обычно, но не всегда, означает, что лучше всего подходят холмистые или гористые участки. Другие соображения для потенциального участка микро-ГЭС включают ее выходную мощность, экономику, разрешения и права на воду.

Чтобы понять, подойдет ли вам микрогидроэлектростанция, вам необходимо определить количество энергии, которое вы можете получить от проточной воды на вашем участке. Это включает в себя определение следующих двух вещей:

• Напор — вертикальное расстояние, на которое падает вода
• Поток — количество падающей воды.

После того, как вы определили напор и расход, вы можете использовать простое уравнение для оценки выходной мощности системы с КПД от 50% до 70% или более, что характерно для большинства микро-гидроэнергетических систем.

Просто умножьте чистый напор (расстояние по вертикали, доступное после вычета потерь, таких как трение трубы — потери будут зависеть, среди прочего, от размера трубы, но для предварительных расчетов могут быть оценены в пределах от 5 до 10 процентов) на расход (используйте галлоны США в минуту), деленный на 10. Это даст вам выходную мощность системы в ваттах (Вт). Уравнение выглядит следующим образом:

[чистый напор (футы) × расход (гал/мин)] ÷ 10 = Вт (мощность или ватты)

Определение «головы» на вашем потенциальном участке микро-ГЭС

На потенциальном участке микро-ГЭС напор – это вертикальное расстояние, на которое падает вода. При оценке потенциального участка напор обычно измеряют в футах, метрах или единицах давления. Напор также зависит от характеристик канала или трубы, по которой он течет.

Большинство микрогидроэлектростанций относятся к категории низконапорных и высоконапорных. Чем выше напор, тем лучше, потому что вам потребуется меньше воды для производства заданного количества энергии, и вы можете использовать меньшее и менее дорогое оборудование. Низкий напор относится к изменению высоты менее чем на 66 футов (20 метров), а сверхнизкий напор относится к изменению высоты менее чем на 10 футов (3 метра). Вертикальный перепад менее 2 футов (0,6 метра), вероятно, сделает маломасштабную гидроэлектрическую систему невозможной.

Тем не менее, для очень малых объемов выработки электроэнергии текущий поток с толщиной воды всего 13 дюймов может поддерживать работу погружной турбины. Этот тип турбины изначально использовался для питания научных приборов, буксируемых за кораблями для разведки нефти, и похож на некоторые гидрокинетические энергетические системы, работающие от речных или приливных течений.

При определении напора необходимо учитывать как валовой, так и чистый напор. Общий напор — это расстояние по вертикали между верхним уровнем уровня воды в форбазе, где крепится водовод (или труба), по которому вода под давлением подается, и уровнем воды, куда сбрасывается вода из турбины. Чистый напор равен общему напору за вычетом потерь из-за трения и турбулентности в трубопроводе.

Самый точный способ определить общий напор — это провести профессиональный осмотр участка. Чтобы получить приблизительную оценку, вы можете использовать карты Геологической службы США для вашего района или метод шланга-трубы.

Метод шланг-трубка для определения напора включает в себя измерение глубины потока по ширине потока, который вы собираетесь использовать для своей системы, — от точки, в которой вы хотите разместить затвор, до точки, в которой вы хотите поставить турбину. Вам понадобится следующее:

• Помощник
• Садовый шланг малого диаметра длиной 20–30 футов (6–9 метров) или другая гибкая трубка
• Воронка
• Критерий или измерительная лента.
• Протяните шланг или трубку вниз по каналу потока от точки, которая является наиболее практичной высотой для забора затвора. Попросите вашего помощника держать верхний конец шланга с воронкой под водой как можно ближе к поверхности.
• Тем временем поднимите нижний конец, пока из него не перестанет течь вода. Измерьте вертикальное расстояние между вашим концом трубки и поверхностью воды. Это валовой напор для данного участка потока.
• Попросите вашего помощника подойти к вам и поместить воронку в ту же точку, где вы проводили измерения. Затем идите вниз по течению и повторите процедуру. Продолжайте проводить измерения, пока не достигнете точки, где вы планируете разместить турбину.

Сумма этих измерений даст вам приблизительное представление о валовом напоре для вашего объекта.

Примечание: из-за давления воды на передний конец шланга вода может продолжать течь по шлангу даже после того, как оба конца шланга выровнены. Вы можете вычесть дюйм или два (2–5 сантиметров) из каждого измерения, чтобы учесть это. Лучше быть осторожным в этих предварительных измерениях общего напора.

Если ваши предварительные оценки кажутся благоприятными, вам необходимо получить более точные измерения. Как уже говорилось, самый точный способ определить голову — это провести профессиональный осмотр вашего сайта. Но если вы знаете, что на вашем участке есть перепад высот в несколько сотен футов, вы можете использовать авиационный высотомер. Вы можете купить, одолжить или арендовать высотомер в небольшом аэропорту или аэроклубе. Однако предостережение: хотя использование альтиметра может быть дешевле, чем наем профессионального геодезиста, ваши измерения будут менее точными. Кроме того, вам придется учитывать влияние атмосферного давления и при необходимости калибровать высотомер.

Определение «потока» на потенциальном участке микро-ГЭС

Количество воды, падающей с потенциальной площадки микро-ГЭС, называется потоком. Измеряется в галлонах в минуту, кубических футах в секунду или литрах в секунду.

Самый простой способ определить сток вашего ручья — получить данные из следующих местных отделений:

• Геологическая служба США
• Инженерный корпус армии США
• Министерство сельского хозяйства США
• Инженер вашего округа
• Местное водоснабжение противопаводковых служб.

Если вы не можете получить существующие данные, вам необходимо провести собственные измерения расхода. Вы можете измерить поток, используя метод ведра или взвешенного поплавка.

Метод ведра

Метод ведра включает перекрытие ручья бревнами или досками, чтобы отвести его поток в ведро или контейнер. Скорость, с которой контейнер наполняется, является скоростью потока.

Например, ведро объемом 5 галлонов, которое наполняется за 1 минуту, означает, что скорость потока воды в вашем ручье составляет 5 галлонов в минуту.

Взвешенно-плавающий метод

Другой способ измерения расхода включает измерение глубины потока по ширине потока и выпуск взвешенного поплавка выше по течению от ваших измерений. Из-за соображений безопасности на воде этот метод не рекомендуется, если течение быстрое и/или над вашими икрами. Вам понадобится:

• Помощник
• Рулетка
• Аршин или измерительная линейка
• Поплавок с грузом, например пластиковая бутылка, наполовину заполненная водой
• Секундомер
• Немного миллиметровой бумаги.

С помощью этого оборудования вы можете рассчитать расход для поперечного сечения русла реки при самом низком уровне воды.

1. Сначала выберите участок ручья с самым прямым руслом и наиболее равномерной глубиной и шириной.
2. В самом узком месте измерьте ширину ручья.
3. Затем, держа линейку вертикально, пройдите через ручей и измерьте глубину воды с шагом в один фут. Чтобы облегчить процесс, натяните веревку или веревку, на которой отмечены приращения, по ширине ручья.
4. Отметьте глубину на миллиметровой бумаге, чтобы получить профиль поперечного сечения ручья.
5. Определите площадь каждой секции, рассчитав площади прямоугольников (площадь = длина × ширина) и прямоугольных треугольников (площадь = ½ основания × высота) в каждой секции.
6. Затем от той же точки, где вы измерили ширину ручья, отметьте точку не менее чем в 20 футах выше по течению.
7. Отпустите утяжеленный поплавок посреди потока и запишите время, которое требуется поплавку, чтобы добраться до исходной точки ниже по течению. Не позволяйте поплавку волочиться по дну русла; если это так, используйте меньший поплавок.
8. Разделите расстояние между двумя точками на время плавания в секундах, чтобы получить скорость потока в футах в секунду. Чем больше раз вы повторите эту процедуру, тем точнее будет ваше измерение скорости потока.
9. Умножьте среднюю скорость на площадь поперечного сечения потока.
10. Затем умножьте полученный результат на коэффициент, учитывающий неровность русла ручья (0,8 для песчаного русла, 0,7 для русла с мелкими и средними камнями и 0,6 для русла с большим количеством крупных камней). Результат даст вам скорость потока в кубических футах или метрах в секунду.

Расход воды может сильно меняться в течение года, поэтому важен сезон, в течение которого вы проводите измерения расхода. Если вы не планируете строить резервуар для хранения, вы можете использовать самый низкий средний расход за год в качестве основы для проектирования вашей системы. Однако, если вы ограничены по закону в отношении количества воды, которое вы можете отвести от вашего ручья в определенное время года, используйте средний расход в период наибольшего ожидаемого спроса на электроэнергию.

экономика

Если вы определите на основе расчетной выходной мощности, что микрогидроэнергетическая система будет осуществима, то вы сможете определить, имеет ли она экономический смысл.

Поскольку экономия энергии стоит меньше, чем ее производство, убедитесь, что ваш дом максимально энергоэффективен, сократите потребление электроэнергии, чтобы не покупать систему, которая больше (и дороже), чем вам нужно.

Сложите все предполагаемые затраты на разработку и обслуживание сайта в течение ожидаемого срока службы вашего оборудования и разделите сумму на мощность системы в ваттах. Это скажет вам, сколько будет стоить система в долларах за ватт. Затем вы можете сравнить это со стоимостью электроэнергии, предоставляемой коммунальными службами или другими альтернативными источниками энергии.

Какими бы ни были первоначальные затраты, гидроэлектростанция обычно служит долго, и во многих случаях обслуживание не требует больших затрат. Кроме того, иногда на уровне штатов, коммунальных предприятий и на федеральном уровне существуют различные финансовые стимулы для инвестиций в системы возобновляемых источников энергии. К ним относятся, среди прочего, льготы по подоходному налогу, освобождение от налога на имущество, освобождение штата от налога с продаж, кредитные программы и специальные программы грантов.

Разрешения и права на воду

При принятии решения об установке микрогидроэлектростанции на вашем участке вам также необходимо знать местные требования к разрешению и права на воду.

Независимо от того, будет ли ваша система подключена к сети или будет работать автономно, это повлияет на требования, которым вы должны следовать. Если ваша микро-ГЭС будет оказывать минимальное воздействие на окружающую среду, и вы не планируете продавать электроэнергию коммунальному предприятию, процесс получения разрешения, скорее всего, потребует минимальных усилий.

На местном уровне вашим первым контактным лицом должен быть окружной инженер.