Давно назревала мысль о создании «хитрого» кондиционера, да так, чтобы его можно было сделать самому, и он сохранял бы энергию. Если уже интересно — добро пожаловать под кат.
Кто знаком с тепловыми машинами и кондиционерами, в частности, — первые два абзаца можно не читать.
Впереди лето, скоро будет жарко! Пора подумать о кондиционере. Всем известные бытовые кондиционеры — это, как правило либо, ящик с небольшую тумбу, стоящий в комнате, либо сплит-система из двух ящиков, меньший из которых располагается в помещении. Ещё был советский вариант — ящик, торчащий из форточки. Сам я сталкивался только с советскими ящиками и сплит-системами.
Всё в этих системах хорошо, если бы не одно НО. Для того, чтобы охладить воздух в помещении, надо собрать с него тепло, потом добавить немного энергии для выделения этого тепла из теплоносителя, и выбросить суммарную энергию в атмосферу (см. замкнутые циклы тепловых машин).
Итак, что происходит в обычном кондиционере. Хладагент (теплоноситель) в жидкой фазе забирает тепло у воздуха, испаряясь. Затем, компрессор загоняет пары хладагента в радиатор охлаждения. В радиаторе охлаждения хладагент имеет большее давление и его тепература увеличивается. Температура снижается охлаждающей средой (воздухом) и хладагент сжижается. Затем хладагент снова попадает в радиатор, где производится охлаждения воздуха. Получается, что хладагент сначала получил энергию от тёплого воздуха помещения, затем от сжатия компрессором, и всю эту энергию сбросил во внешний воздух.
Итак, кондиционер выбрасывает в атмосферу энергию, затраченную на работу компрессора. Она является лишней, но без неё — никак. Или есть варианты?
Отличным вариантом почти халявного хладагента является водопроводная вода. Как им грамотно воспользоваться?
Концепция
Холодная вода в водопроводе, как правило, «ледяная». Вот ей то и можно отдать теплоту воздуха. Берём бак некоторого объёма для хранения проточной воды из водопровода. Воду в баке используем для охлаждения воздуха.
Схема:
Прошу прощение за качество изображения, советы по улучшению приветствуются.
Что есть что:
1 — приток воды из системы водопровода
2 — оттток к потребителю (кран в ванной, душ, кран на кухне, сливной бачок)
3 — бак хранения проточной воды
4 — радиатор охлаждения воздуха (кондиционер)
5 — клапан, реагирующий на уровень воды в баке (такой же план, как в сливном бачке унитаза)
6 — отток воды от кондиционера (обязательно сверху бака)
7 — приток воды в кондиционер (обязательно внизу бака)
Работает система очень просто. Когда потребитель тратит воду — уровень воды в баке падает. Бак автоматически наполняется из водопровода холодной водой, так как срабатывает клапан 5. Таким образом происходит обновление и охлаждение воды в баке.
Кондиционер, в свою очередь, забирает наиболее холодную воду со дна бака, загоняет её в радиатор, там вода нагревается, отбирая тепло у воздуха. После радиатора вода возвращается в бак в верхние слои воды (там, где она теплее).
В чём профит?
При пользовании кондиционера тратится энергия только на перекачку воды через радиатор (а при правильном проектировании можно вообще отказатсья от использования насоса для перекачки, то есть циркуляция будет естественной)
«Ледяная» вода в кране холодной воды уходит в прошлое, она становится немного теплее при использовании такого концидионера.
В чём фэйл?
Напор (давление) воды у потребителя, скорее всего, упадёт. Это зависит от того, насколько выше потребителя расположен бак. Проблема решается добавлением насоса, но это решение, опять же,- лишняя трата энергии.
Если при заборе с поверхности воды к потребителю, подача воды будет отключена и бак будет опустошён — восстановление притока воды к потребителю может оказаться проблемой (в зависимости от конструкции забора воды из бака).
Особенности системы
Бак должен быть теплоизолирован (к примеру, изолоном), иначе на нём будет появлятся конденсат. Это плохо и для бака (возможная коррозия материала бака при использовании металла) и для воды в нём (излишнее нагревание).
Бак должен иметь перепускной клапан, чтобы давление в верхней части бака было атмосферным.
Трубопроводы до кондиционера должны быть так же теплоизолированы (основная причина — вредный конденсат, который капает куда не надо).
Давление в трубопроводах к кондиционеру определяется только высотой водяного столба от радиатора до бака.
Необходимо отводить конденсат от радиатора (как и в обычных кондиционерах).
Вброс воды из водопровода лучше производить снизу бака, сброс к потребителю — сверху водного уровня.
Забор воды для кондиционера — снизу, сброс — сверху водного уровня.
Немного о воде
Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4 по Цельсию (см. соответствующую литературу). Но, так как мы работаем при бОльших температурах, нам это не помешает. То есть, холодная вода в баке будет внизу, более тёплая — вверху.
Общие соображения
Систему можно обвязать датчиками температуры, соединить с микроконтроллером, регулировать температуру при помощи скорости подачи воды в кондиционер и т.д. и т.п. Это всё, естественно, очевидные вещи. Но не сказать о них — нехорошо!
Естественная циркуляция
Естественная циркуляци воды позволяет не использовать насос для перекачки воды через радиатор кондиционера. Этого можно добиться следующим образом. Радиатор и бак должны иметь существенные размеры в высоту. Таким образом — воздух через радиатор будет проходит сверху вниз самостоятельно, за счёт охлаждения. Вода в радиаторе будет самостоятельно течь вверх за счёт нагревания воздухом. Вода в баке будет самостоятельно утекать в нижнюю точку радиатора по мере нагревания нижней воды в радиаторе. Вот така вот загогулина. Конечно, скорость циркуляции зависит от многих параметров (диаметр трубы, её гидродинамическое сопротивление, конструкция радиатора и т.д.), но, как мне кажется, можно добиться естественной циркуляции без особых проблем.
Хочу застолбить идею, ибо не нашёл подобного решения. Ссылки на решения приветствуются.
P.S. Это мой первый пост. Я буду рад любым конструктивным советам и по оформлению, и по техническим вопросам.
P.P.S. Как топик связан с IT? Да очень просто, проблема охлаждения летом более чем актуальна.
Берегите энергию!
Кто знаком с тепловыми машинами и кондиционерами, в частности, — первые два абзаца можно не читать.
Впереди лето, скоро будет жарко! Пора подумать о кондиционере. Всем известные бытовые кондиционеры — это, как правило либо, ящик с небольшую тумбу, стоящий в комнате, либо сплит-система из двух ящиков, меньший из которых располагается в помещении. Ещё был советский вариант — ящик, торчащий из форточки. Сам я сталкивался только с советскими ящиками и сплит-системами.
Всё в этих системах хорошо, если бы не одно НО. Для того, чтобы охладить воздух в помещении, надо собрать с него тепло, потом добавить немного энергии для выделения этого тепла из теплоносителя, и выбросить суммарную энергию в атмосферу (см. замкнутые циклы тепловых машин).
Итак, что происходит в обычном кондиционере. Хладагент (теплоноситель) в жидкой фазе забирает тепло у воздуха, испаряясь. Затем, компрессор загоняет пары хладагента в радиатор охлаждения. В радиаторе охлаждения хладагент имеет большее давление и его тепература увеличивается. Температура снижается охлаждающей средой (воздухом) и хладагент сжижается. Затем хладагент снова попадает в радиатор, где производится охлаждения воздуха. Получается, что хладагент сначала получил энергию от тёплого воздуха помещения, затем от сжатия компрессором, и всю эту энергию сбросил во внешний воздух.
Итак, кондиционер выбрасывает в атмосферу энергию, затраченную на работу компрессора. Она является лишней, но без неё — никак. Или есть варианты?
Отличным вариантом почти халявного хладагента является водопроводная вода. Как им грамотно воспользоваться?
Концепция
Холодная вода в водопроводе, как правило, «ледяная». Вот ей то и можно отдать теплоту воздуха. Берём бак некоторого объёма для хранения проточной воды из водопровода. Воду в баке используем для охлаждения воздуха.
Схема:
Прошу прощение за качество изображения, советы по улучшению приветствуются.
Что есть что:
1 — приток воды из системы водопровода
2 — оттток к потребителю (кран в ванной, душ, кран на кухне, сливной бачок)
3 — бак хранения проточной воды
4 — радиатор охлаждения воздуха (кондиционер)
5 — клапан, реагирующий на уровень воды в баке (такой же план, как в сливном бачке унитаза)
6 — отток воды от кондиционера (обязательно сверху бака)
7 — приток воды в кондиционер (обязательно внизу бака)
Работает система очень просто. Когда потребитель тратит воду — уровень воды в баке падает. Бак автоматически наполняется из водопровода холодной водой, так как срабатывает клапан 5. Таким образом происходит обновление и охлаждение воды в баке.
Кондиционер, в свою очередь, забирает наиболее холодную воду со дна бака, загоняет её в радиатор, там вода нагревается, отбирая тепло у воздуха. После радиатора вода возвращается в бак в верхние слои воды (там, где она теплее).
В чём профит?
При пользовании кондиционера тратится энергия только на перекачку воды через радиатор (а при правильном проектировании можно вообще отказатсья от использования насоса для перекачки, то есть циркуляция будет естественной)
«Ледяная» вода в кране холодной воды уходит в прошлое, она становится немного теплее при использовании такого концидионера.
В чём фэйл?
Напор (давление) воды у потребителя, скорее всего, упадёт. Это зависит от того, насколько выше потребителя расположен бак. Проблема решается добавлением насоса, но это решение, опять же,- лишняя трата энергии.
Если при заборе с поверхности воды к потребителю, подача воды будет отключена и бак будет опустошён — восстановление притока воды к потребителю может оказаться проблемой (в зависимости от конструкции забора воды из бака).
Особенности системы
Бак должен быть теплоизолирован (к примеру, изолоном), иначе на нём будет появлятся конденсат. Это плохо и для бака (возможная коррозия материала бака при использовании металла) и для воды в нём (излишнее нагревание).
Бак должен иметь перепускной клапан, чтобы давление в верхней части бака было атмосферным.
Трубопроводы до кондиционера должны быть так же теплоизолированы (основная причина — вредный конденсат, который капает куда не надо).
Давление в трубопроводах к кондиционеру определяется только высотой водяного столба от радиатора до бака.
Необходимо отводить конденсат от радиатора (как и в обычных кондиционерах).
Вброс воды из водопровода лучше производить снизу бака, сброс к потребителю — сверху водного уровня.
Забор воды для кондиционера — снизу, сброс — сверху водного уровня.
Немного о воде
Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4 по Цельсию (см. соответствующую литературу). Но, так как мы работаем при бОльших температурах, нам это не помешает. То есть, холодная вода в баке будет внизу, более тёплая — вверху.
Общие соображения
Систему можно обвязать датчиками температуры, соединить с микроконтроллером, регулировать температуру при помощи скорости подачи воды в кондиционер и т.д. и т.п. Это всё, естественно, очевидные вещи. Но не сказать о них — нехорошо!
Естественная циркуляция
Естественная циркуляци воды позволяет не использовать насос для перекачки воды через радиатор кондиционера. Этого можно добиться следующим образом. Радиатор и бак должны иметь существенные размеры в высоту. Таким образом — воздух через радиатор будет проходит сверху вниз самостоятельно, за счёт охлаждения. Вода в радиаторе будет самостоятельно течь вверх за счёт нагревания воздухом. Вода в баке будет самостоятельно утекать в нижнюю точку радиатора по мере нагревания нижней воды в радиаторе. Вот така вот загогулина. Конечно, скорость циркуляции зависит от многих параметров (диаметр трубы, её гидродинамическое сопротивление, конструкция радиатора и т.д.), но, как мне кажется, можно добиться естественной циркуляции без особых проблем.
Хочу застолбить идею, ибо не нашёл подобного решения. Ссылки на решения приветствуются.
P.S. Это мой первый пост. Я буду рад любым конструктивным советам и по оформлению, и по техническим вопросам.
P.P.S. Как топик связан с IT? Да очень просто, проблема охлаждения летом более чем актуальна.
Берегите энергию!