Вітер може опалювати вдома
Вітрогенератор опалювальний будинок
Наш заголовок - не жарт і не друкарська помилка. Вітер справді може обігріти житло. Правда, для цього вам доведеться зібрати установку, про яку і піде наша розповідь.
Подивіться на схему. Електрична енергія, вироблена вітряком, що обертається, з генератора надходить безпосередньо на електронагрівачі, що нагадують всім відомі кип'ятильники. Вони вбудовані у корпус теплового акумулятора – великого теплоізольованого бака, наповненого водою. Нагрів води відбувається безперервно, поки працює генератор: що сильніший вітер, то більше струм і відповідно більше теплової енергії. Такий коротко принцип роботи системи.
Наш саморобний тепловий акумулятор пов'язаний із звичайною системою водяного опалення будинку. Оскільки ємність акумулятора велика, надходження тепла батареї буде стабільним. А щоб у акумулятора не було зайвих втрат енергії, він запакований, немов у шубу, теплоізоляційний матеріал. Для регулювання та перерозподілу теплового потоку служать крани-регулятори. Пішли на роботу» люди — можна крани трохи прикрити, щоб тепла в акумуляторі накопичилося до їхнього приходу побільше.
Вода переміщається трубами самопливом: адже тепла вода має меншу щільність, ніж холодна, і тому вона піднімається вгору. А щільніша холодна вода опускається вниз, попадає через нижню трубу в акумулятор, і все починається спочатку. Хоча, звичайно, ніякого «початку» чи «кінця» тут немає, а є лише постійний конвекційний рух теплоносія. Отже, теоретична картина зрозуміла. Залишається збудувати установку. Не поспішайте спочатку потрібно розрахувати необхідну потужність генератора. Він має бути тим потужнішим, чим більше тепловтрати будинку, який ми збираємось.обігрівати.
На малюнку: 1 - Ротор; 2 - короткі розтяжки; 3 - вузол підшипника; Л - вісь ротора; 5 - редуктор, що підвищує; 6 - довгі розтяжки; 7 - висота; 8 - генератор; 9 - розширювальний бачом; 10 - батареї; 11 - зворотна магістраль; 12 - крани-регулятори; 13 - нагрівачі; 14 - ємність теплового акумулятора.
Наприклад, на Одещині середня температура найхолоднішої п'ятиденки —15°С. Для Київської області це вже 21°С, а для Ленінградської області 25°С. Яку з цих галузей взяти для прикладу? Візьмемо «середню»: Київську. Якщо площа добре утепленого зимового будинку становить 46 м2 при висоті стелі 2,5 м, то при обсязі 46х2,5 = 115 м3 тепловтрати в одиницю часу для Київської області становитимуть: Q = 115х0,81х [18 - (-21)] x1, 1 = 4000 Вт. Отже, для опалення будинку в найбільш холодний період з урахуванням коефіцієнта запасу (1,15. 1,17) нам потрібно мати теплопровідність системи опалення приблизно 4700 Вт. Такою має бути мінімальна потужність генератора для Київської області. Здається, вам не важко провести аналогічний розрахунок, виходячи з кліматичних даних району, де ви живете.
У системі конвекційного опалення краще використовувати чавунні радіатори, наприклад, М-140АО. Вони продаються у магазинах будматеріалів. Такі радіатори дозволяють застосувати труби великого діаметру, що дуже важливо для хорошої циркуляції води. Крім того, завдяки великій масі вони добре накопичують і довго зберігають тепло, відрізняються довговічністю в порівнянні зі сталевими.
Нехай сумарна довжина зовнішніх стін найбільшої кімнати становить приблизно 30% від загальної довжини зовнішніх стін будинку. Тоді тепловтрати цієї кімнати становитимуть 4700x0,3 = 1410 Вт. Виходячи з того щокожен квадратний метр поверхні батареї має тепловтрати близько 500 Вт, підрахуємо кількість секцій у найбільшій кімнаті, за умови, що поверхня кожної секції дорівнює 0,3 м2: 1410: (500х0,3) = приблизно 10 секцій. Для всіх приміщень будинку сумарна кількість секції становитиме приблизно 32 секції. Ці батареї слід розподілити на приміщення так, щоб у житлових кімнатах секцій було більше, ніж в інших місцях.
Генератор, потужність якого ми визначили, - змінного або постійного струму з будь-якою робочою напругою. Як генератори можна використовувати деякі типи електродвигунів, наприклад, будь-який двигун постійного струму. Якщо робоче число оборотів генератора, при яких він виробляє струм, більше, ніж число оборотів нашого вітряного ротора (залежно від сили вітру воно може становити 150 - 500 об/хв), потрібно використовувати редуктор, що підвищує. Підійде редуктор від підвісного мотора човна потужністю не менше 5 л.с. Застосування редуктора, що підвищує, крім того, дасть можливість розташувати генератор горизонтально: адже човновий редуктор передає зусилля під кутом 90°.
Нагрівачами служать готові спіралі від електропрасок та електрокамінів, що є у продажу. Якщо потужність одного нагрівача мала, потрібно зробити кілька однакових нагрівачів, які в сумі відповідатимуть потужності максимальної потужності генератора. Нагрівачі підключаються до генератора паралельно, причому кілька нагрівачів монтується про запас. Кожна спіраль вставлена в U-ооразну мідну трубку внутрішнім діаметром 12-16 мм, залежно від розміру спіралі. Трубка припаює до корпусу ємності звичайним олов'яним припоєм. Для цього зручно використовувати бензиновий пальник. Можна застосувати і механічне кріплення з ущільненням.Спіралі з ізоляторами протягуються через мідну трубку з таким розрахунком, щоб висновки від спіралей починалися всередині ємності на відстані 5-6 см від стінки. Виводи нагрівачів слід ізолювати та вивести на перемикач. Таким чином, при ремонті частини нагрівачів інші продовжують працювати.
Тепловий акумулятор для нашого розрахункового варіанту є звареною сталевою ванною з листа товщиною 3-5 мм ємністю 5000 літрів, поміщеною в дерев'яний ящик, встановлений на міцній платформі. Можна застосувати ємність менших розмірів, але тоді й кількість запасеного нею тепла виявиться меншою. Як утеплювач використовується шлаковата. Зовні ящик закритий двома шарами пергаміну або руберойду і засипаний з боків і зверху керамзитом, або тирсою навпіл зі шлакуватою, або сухим піском. Такий тепловий акумулятор забезпечує обігрів приміщень протягом 3-4 діб, якщо генератор з якихось причин вимкнено.
Роль теплового акумулятора в крайньому випадку може відігравати ємність із залізобетону. Особливу увагу в цьому випадку потрібно звернути на опору: вона повинна бути особливо жорсткою та міцною, щоб ємність не розтріскалася. Приміщення (підпіл) для ємності має бути сухим протягом усього року, у тому числі й за весняного підвищення рівня грунтових вод.
Ротор є барабаном висотою 1,5 м і діаметром 3,6 м. Лопаті виготовляються зі стандартних листів покрівельної оцинкованої сталі розміром 1,5х2,5 м. Рама лопаті та інші елементи жорсткості виготовляються із сталевих або алюмінієвих куточків. Жорсткість конструкції ротора надають верхнє та нижнє кільця, хрестовини (також виготовлені з куточків), троси з регулювальними елементами.
Вісь ротора є відрізком труби із зовнішнім діаметром 60—80 мм.Підшипники підбираються заздалегідь, оскільки їх розміри мають бути узгоджені із розмірами осі. При монтажі ротора спочатку приварюються хрестовини, а потім кріпляться до них на болтах лопаті. Всі елементи конструкції слід розташувати симетрично щодо осьових ліній, оскільки від цього залежить балансування конструкції.
Щогла зварюється з куточка зі стороною 60-80 мм. Для більшої стійкості використовуються розтяжки зі сталевого троса. Регулювальні елементи на розтяжках обов'язкові.
Монтаж ротора та іншого обладнання здійснюється на землі. Піднімати щогли, як і опускати, можна лише у безвітряну погоду. Звичайно, не забудьте пофарбувати ротор і щоглу суриком, а потім олійною фарбою.
Енергія вітру, альтернативна енергія, вітрогенератор, вітряк своїми руками