Камин с цифровым программным управлением

[ Версия для печати ]
Добавить в Facebook Добавить в Twitter Добавить в Вконтакте Добавить в Одноклассники
Страницы: (8) [1] 2 3 ... Последняя »  К последнему непрочитанному [ ОТВЕТИТЬ ] [ НОВАЯ ТЕМА ]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:22
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041
196
Я много раз упоминал необычную систему отопления моего дачного дома, решил написать статью как это было и для чего.

Предполагаю что мой подход будет непонятен для большинства и вызовет много споров в камментах. Сразу вводная по пунктам:
1) Я не стремился сделать просто и как у всех.
2) Я не хотел делать стандартно.
3) У меня нет газа на даче, топлю дровами.
4) Я не живу на даче постоянно
5) я хотел чтоб даже летом можно было пользоваться камином и не было жарко
6) я хотел чтоб зимой дом быстро прогревался
7) детали, которые я мог бы легко сделать сам я делал сам. Если нет - покупал.
8) я знаю что можно сделать все проще, поставить буржуйку типа булерьян и т.п. и все
9) не надо писать в личку какой я тупой, я это и так знаю.

Будет много картинок и текста.

Камин с цифровым программным управлением
Тэги: #камин
 
[^]
Yap
[x]



Продам слона

Регистрация: 10.12.04
Сообщений: 1488
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:22
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

В "наследство" мне досталась дача с недостроенным домом. Внешне он готов, а отделка была только на кухне. Все выгреб, начал отделку. Мечта была посидеть у камина. И так чтоб все красиво было и с пользой. Но камин как средство отопления вещь бестолковая, расход воздуха большой, тепло все в трубу. Поэтому камин у меня с водяным контуром: задняя и верхняя стенки - водяной бак. Поставил я его на основание и начал обкладывать кирпичами

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:22
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Но так не оставишь. Долго думал по поводу дизайна камина. Хотелось максимум аутентичности и минимум помпезности. Конечно продаются готовые комплекты облицовки камина, но мне они не по душе. На фотках в инете увидел камин из камней, решил делать так же. Купил галтованного голыша, привозили откуда-то с Сочи. Камень для облицовки обошелся примерно в 15 тыр. Каждый камень надрезал болгаркой с алмазным кругом и установил проволоку для крепления. Кстати резал я их с водой, и обнаружил что камни все разного цвета, даже красные есть.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:23
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Камни по сути держатся на сетке, а цемент между ними для красоты, щели замазывает. За пять лет ни одного камня не отвалилось, при том что нагрев их на лицевой стороне прямо над топкой до 150 градусов. Постепенно я закрепил камни, замазал цементом, а для красоты надел на болгарку крацовочную щетку и обработал все, оттер камни от цемента. Цвет опять обнажился и я даже расстроился. Но через пару часов все камни стали одинаково серыми. Видимо окисляются на воздухе


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:23
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Запустил камин на пробу первые тесты показали что тепловой мощности маловато для полноценной работы, решил я ее увеличить. А как? Единственный вариант - поставить еще один теплообменник в дымоход. Долго думал, хотел варить из труб. Потом подумал - навить спираль из нержавейки. Полез искать трубки из нержавейки, узнавать стоимость и думать как эти трубки погнуть да сварить. А наткнулся я на гофрированную трубу из нержавейки. Вариант показался отличным: эта гофра дешевая: 120 р за метр. Есть фитинги для присоединения к другим стандартным частям, Она мягкая, ее можно гнуть руками. По сравнению с обычной трубой у нее вдвое больше площадь поверхности, плюс поток внутри турбулентный. Сама трубка из 304-й стали. Рабочая температура в слабом растворе кислот до 600 градусов. Толщина стенки 0.3 мм. Сам дымоход у меня из чуть более кислотостойкой стали марки 321, толщиной 1 мм. Да и если эта трубка прохудится ее можно легко поменять. Что не скажешь о других типах теплообменников. Ну площадь теплообменника равна примерно 2.5 кв. метра. Представляете себе сколько тепла можно собрать?


Долго думал как намотать трубку: конусом, цилиндром или еще как-то, в итоге намотал на доску. Кстати если будете мотать на доску, сделайте ее клином, легче снять будет.Как с доски снял, труба свернулась в спираль на подобие ДНК, такая форма не перекрывает сечение дымохода полностью, но при этом обеспечивает многократное прохождение одного и того же нагретого воздуха через теплообменник попутно перемешиваясь.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:24
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041
Весь день возился с этим агрегатом, под вечер запустил. В целом результаты положительные: тепловая мощность очень большая. Но сказались недостатки системы в целом: во-первых насос сликом мощный. Я взял то что было под рукой - водяной насос с производительностью 2.5 т. в час. Немного, но и не мало. Во-вторых: в качестве теплоносителя для теста я использовал незамерзайку. И если раньше моющие присадки не играли никакой роли, то теперь мощный насос вспенивал теплоноситель прямо в трубе (вероятно из-за кавитации). Из-за этого сильно понижается температура кипения и увеличивается коэффициент расширения жидкости. В-третьих: нужно переделывать водоотвод и увеличивать в разы расширительный бак: насос просто выдавливает теплоноситель через все щели. В-четвертых: нужно улучшать работу радиатора, т.к. теплоноситель быстро закипает и получаем барботаж, насос перестает работать и теплоноситель херачит со всех щелей стремительно расширяясь. В-пятых: при хорошем напоре гофра "воет"

Вдоволь намучившись с незамерзайкой я залил в систему обычный антифриз и попробовал снова. Тепла оказалось очень много. Тот радиатор что был просто не справлялся с таким количеством теплоты, а теплоаккумулятора у меня еще не было. Однако не смотря на все это опыт считаю удачным: хорошая утилизация тепла из камина. При необходимости можно добавить еще одну секцию. Ну и радовало что теплообменник никак не мешает потоку газов. По крайней мере камин никак это не почувствовал, дым в дом не идет как и раньше, тяга нормальная.

Это сообщение отредактировал барабаныч123 - 18.01.2020 - 00:24

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:24
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041
Основные тесты сделал, стало понятно что идея рабочая, но без всех основных компонентов ее не запустить. Чтоб всем было понятнее вот схема того что я хотел сделать. Из теплоаккумулятора пока еще холодный антифриз подавался насосом в верхнюю, холодную часть теплообменника. Встречный градиент температур дает больше КПД. В теплообменнике он нагревается до 60..70 градусов и подается на догрев в водяной контур камина. После чего по трубам подается под пол в фильтровентиляционную установку, которая забирает воздух из холодных частей дома, фильтрует, пропускает через радиаторы и направляет по воздуховодам в дырки под окна. Все это позже будет описано.

Лишнее тепло накапливается в теплоаккумуляторе. К изготовлению которого пора приступить.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:25
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

По поводу теплоаккумулятора я долго думал. Под печь в центре дома был заложен фундамент 1.2х1.5 метра. Из-за расположения балок перекрытия площадь эта уменьшалась. Покупные теплоаккумуляторы шибко дороги для простого бака, рассчитаны на давление, а мне по сути нужен просто бак так как система изначально планировалась как открытая. Рассчеты показывали что бак должен быть на пару кубов при длительном использовании камина. Это много. Два куба пропиленгликоля это дорого. Я хотел уменьшить размеры применив другое вещество, начал изучать и даже тестировать. Тестировал парафин, стеарин и тринатрийфосфат. Сохранился один график теста веществ для теплоаккумулятора. Красное - вода. Синее - тринатрийфосфат. Тест производился в пластиковом стаканчике, объем вещества примерно одинаковый, около 100 мл. 200 кг этого вещества давало эффективность почти полтонны воды. Стеарин оказывался еще эффективнее, но и дороже. Суть в фазовом переходе вещества из твердого в жидкое и обратно. Удельная теплота плавдения намного больше чем просто накопленная теплота. И при остывании теплота выделяется обратно почти равномерно. Стеарин очень хорошо себя ведет.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:25
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Промаявшись зиму я так и не решил что делать с теплоаккумулятором. На фазовом переходе - дорого и муторно. Сначала хотел сварить теплообменник для бочки: куча трубок, между ними циркулирует антифриз, а в сами трубки залит тринатрийфосфат или стеарин. Потом хотел купить стопицот бутылок 0.33 пластиковых и туда расфазовать стеарин, эти бутылки будут омываться антифризом и передавать тепло. Короче все чтоб как-то лучше расположить или уменьшить теплоаккумулятор и чтоб на фундамент влез. Я даже думал сделать теплоаккумулятор частью стены сварив из двух листов бак толщиной 0.3 х 2 х 3 метра. Заодно и тепло хорошо отдавал бы ;)

К середине лета меня эти метания достали и я решил просто взять две бочки и сварить их, будь что будет. Как в последствии оказалось - получилось хорошо. Ну а наполнить ее потом элементами с фазовым переходом тоже можно было.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:25
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Сварил две бочки, вварил всевозможные фитинги, встроил два нагревателя по 4 кВт для подогрева дома когда меня не будет в автоматическом режиме. Для уменьшения коррозии и продлении службы антифриза бочку решил футеровать акрилом для ванн. Дело недорогое, но покрытие химически устойчивое и очень прочное. Соорудил стапель на роликах, залил 6 кг акрила и вращал бочку для равномерного покрытия. Снаружи отшкурил и покрасил для красоты в серый цвет.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:26
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041
Один важный элемент, с которым, в принципе, можно запускать систему, готов. Теперь дело за той частью, которая будет передавать тепло воздуху. Первый вариант был ящиком из фанеры, вентиляторы засасывали воздух, пропускали через фильтры и радиатор. В данном случае от какой-то Ауди. Однако мощности было недостаточно. Сегодня я поставил вместо однорядного радиатора два двухрядных от ВАЗ 2110. Друг за другом. Это в корне изменило картину.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:26
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Я проложил трубопроводы, смонтировал насосы и клапаны. Система имеет два контура - большой, через теплоаккумулятор, и малый, только через радиатор. Работает в основном на малом изредка подмешивая холодный антифриз из теплоаккумулятора. Когда дом прогреется система переключается на большой контур на постоянной основе и накапливает все тепло, ночером камин можно гасить и будет тепло до утра или даже до обеда. На фото система сразу после монтажа, автоматики еще никакой нет. Какое-то время я управлял вручную чтобы понять как это все работает и что именно нужно контролировать и как регулировать. Использовал в качестве градусника мультиметр с термопарой, а так же китайские цифровые градусники, ну и обычный какой-то стрелочный градусник с щупом на тонкой трубке. В таком режиме я проработал полгода, изредка топил камин и разбирался в принципах регулирования.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:26
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

На этапе прокладки труб заложил аж 8 мест для установки термодатчиков для управления всем этим добром. В реальности это для мониторинга, а управляется по одному датчику. Но на тот момент это были просто места для установки. В некоторые были установлены медные гильзы для использования с другими термодатчиками.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:27
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Кстати над установкой термодатчиков тоже долго думал. И даже сваривал всякую чушь из гаек и труб. Однажды в леруа я увидел тройник и все встало на свои места. Очень надежное и герметичное крепление датчиков, руками не вытащить. Так что берите на вооружение. В последствии в бассейне это применил. Ну и цена: тройник, пара шайб и пара прокладок.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:27
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Теперь про воздуховоды. Изначально я планировал использовать гибкие, т.к. жесткие нужно было закладывать на стадии строительства, но 20 лет назад никто не мог даже начать думать чтоб додуматься до этого. Сначала я хотел собирать ее под полом, думал что трудно подогнать размер. Немного помучался и понял, что проще собрать все в комфортных условиях, а потом растянуть под полом. Это как с пирамидами: проще один булыжник на 300 т притащить, чем напилить его на кирпичи ;) Скреплял алюминиевым скотчем и изолентой. Изолентой лучше: она утягивает соединения.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:27
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Собранная установка под полом, еще старого образца. На переднем плане - подающая труба на первый этаж. Будет еще такая же на второй этаж. Пока отверстие просто заглушил. Слева две трубы принимающие.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:28
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Перед входной дверью тепловая завеса. Из отверстий будет дуть горячий воздух, не давая холодному воздуху от двери попадать в помещение. Пока сверлил дырки разочаровался в своем шуруповерте литий-ионном: садится быстрее чем мой старый. Ладно хоть заряжается за час. Балеринкой наделал отверстий под окнами для выхода горячего воздуха. Закрыл их решетками от комьютерных радиаторов. Они прочные, даже если ногой наступить не продавливаются. А у меня их откуда-то целая пачка накопилась. Так же притащил тепловизор и облазил весь дом на предмет утечек. Кстати к тому времени я уже поменял все окна на первом этаже с обычных дачных одинарных на пластиковые с тройными стеклопакетами. Выяснилось что кухня требует утепления и что потолок дырявый напрочь. Нужно доделывать второй этаж.

В таком режиме доделал отделку первого этажа (см последнее фото в подборке)

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:29
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041
Вентиляторы постянного тока оказались маломощными. Вооружившись справочником разработчика радиальных вентиляторов я начертил и заказал рабочее колесо. Его вырезали из 4 мм фанеры лазером, а лопасти из терефталата 1 мм. Получилось неплохо. Вся установка была демонтирована и снова собрана. Первоначально крыльчатка крепилась напрямую на вал двигателя от стиральной машины (валялся безхозный). Расчет был в том чтобы управлять тристорным регулятором двигателем и не давать ему лишнего. Регулятор собрал, с программным управлением. По сути обычный диммер с контролем перехода фаз и управлением от микроконтроллера и управлением от таходатчика. Для пущей простоты и лучшего охлаждения мотор стоял прямо в потоке воздуха. Мощность у вентилятора оказалась дикая. Щепки летали по мастерской от его ветра. Но прожил он недолго - сдох прямо на стенде. Все таки в 10 раз меньше оборотов он давал, а на таких оборотах мощности маловато, с перегрузкой работал.

Это сообщение отредактировал барабаныч123 - 18.01.2020 - 00:29

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:29
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Поэтому я взял за основу приводной вал от какой-то стиралки что валялась на даче, взял другой мотор, взял другой шкив (черный на фото) от какого-то мотоблока и соорудил ременную передачу. С этой хренью мотор работает уже три года. Мощности хватает, ничего не греется, все как надо. Почему сразу не ставил асинхронник? потому что под полом места мало и хотелось быстрее что-то сделать чтоб работало. По сути большая часть констуркции - временная из говна и палок. После того как становится понятно что нужно компонент меняется на более путный, а то и заводской.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:30
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041


Улитку вентилятора так же собрал из фанеры, перенес данные с бумаги на фанеру и сделал профиль. Отрегулировал "разделительный зуб": от его положения зависит развиваемое вентилятором давление и уровень шума. Пришлось пойти на компромисс.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:30
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Через какое-то время доделал новый фильтровентиляционный блок. Состоит из трех частей: фильтр, вентилятор и радиатор. Все соединения разборные, иначе я бы просто не затащил все это под пол. Фанкойл присоединяется к вентилятору через мягкую вставку. Сам вентилятор должен был располагаться на амортизаторах из пружин, но с ними что-то не задалось, нужен подрамник жесткий. В общем просто положил на землю.

Результаты теста показали, что вентилятор дает хорошее давление в вентканалы, отовсюду воздух дует сильно. Скорее всего на второй этаж тоже хватит с запасом: расход воздуха колоссальный. После подключения радиатора к системе стало понятно что тепла просто дофига.

По уровню шума конечно он великоват. Но это я не делал никакой защиты от шума. Думаю если будет сильно напрягать, то этот блок целиком вынесу наружу, на улицу. Но еще такое дело: фанкойл дает очень большое количество тепла. Это нужно чтобы быстро прогреть дом как приехал. А вот когда дом прогрет уже нет надобности молотить на полную. Чтобы уменьшить нужно будет просто уменьшить обороты вентилятора и тогда он будет работать тихо.

Блок фанкойла покрасил краской чтоб если пролился антифриз фанера не размокала. Ну и смотрится красиво. Так же сделал разъемное соединение с мягкой подводкой чтобы вибрация от вентилятора не передавалась в фанкойл. Ну и стыковать проще. Фильтр просто обслуживать: открывается крышка и ставится фильтр. Защелок и уплотнений нет так как разрежение такое сильное что крышка просто присасывается намертво.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:30
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Сейчас собрались некоторые данные по эксплуатации камина без фанкойла. Бак на 400 литров нагревается до 80 градусов весь день при средней загрузке камина. Т.е. тепловая емкость довольно велика. Но это и минус: за день можно неуспеть прогреть теплоаккумулятор чтоб ночью было тепло. С другой стороны дом, нагретый за день с 7 до 20 градусов за 16 часов остыл лишь до 15 градусов. Думаю результат неплохой.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:31
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

С помощью тепловизора выяснил, что радиатор не полностью заполнен теплоносителем. Через специальное технологическое окно спустил воздух. И началась совсем другая история.

Оказалось что тепловая мощность радиатора при полных оборотах вентилятора превышает мощность камина. Температура на входе и выходе камина в замкнутом режиме была фактически стабильна. На входе +44 градуса, на выходе +70...75*С при любой закладке дров. Тут есть плюс и минус. Плюс: максимально возможная теплоотдача без перегрева теплоносителя. Он вообще не кипит. Минус - что на запас для теплоаккумулятора не хватает мощности.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:31
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Может быть это было связано с тем что в доме было очень холодно. Фактически -10*С. А на улице -15. Воздух даже при этом прогревался до +25. После 6 часов топки и закладки трех полных ящиков дров температура в доме поднялась до комфортных +22*С, а на кухне до +15. В целом если топить более-менее постоянно то можно поддерживать тепло на уровне +22*С. Но это требует эксперимента.

Таким образом теория что холодный дом с -10*С внутри можно быстро прогреть до +20*С остается теорией. На практике для этого нужно полдня или больше. И лишь потом можно запасти в теплоаккумулятор какое-то количество тепла.

Есть мнение что какая-то часть тепла теряется в воздуховодах: все-таки они никак не утеплены, а площадь поверхности - велика. Так же можно увеличить сечение воздуховодов, т.к. вентилятор имеет примерно вдвое большую производительность чем позволяют воздуховоды. Это позволит быстрее производить теплообмен. Впрочем и сейчас из отверстий под окнами дует так что шторы колышутся.


Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
барабаныч123
18.01.2020 - 00:31
Статус: Offline


Ярила

Регистрация: 23.03.17
Сообщений: 2041

Пришло время заняться системой управления. На том этапе мне было лениво делать контроллер из-за неоправданного решения везде использовать однопроводную шину. Да мне и памяти контроллера бы не хватило на нее. Я начал делать простой контроллер на термостате. Намаялся, вспомнил что основной-то почти готов, решил его доделать. Дом у инженера должен быть не только теплым, но и умным. В основе лежит Arduino Uno с прилепленым сверху дисплеем.

32 килобайта ПЗУ и 2 кБ ОЗУ. Это очень мало для работы с графикой. Картинку в памяти хранить - не реально. Даже просто нарисовать линиями - проблема. Приходится хранить в массиве и отрисовывать извлекая значения из массива. Только на этом удалось сэкономить 10 кБ памяти ;)

С графиками тоже возня: восемь датчиков, хотя бы по 60 отсчетов. Для хранения достаточно одного байта - 256 значений. Итого 8*60= 480 байт. В общем эмбеддед системы - вещь сложная. Но более крупный чип брать не хотелось. Даже не смотря на то что все порты оказались заняты.

До этого я обычно разрабатывал схему, печатную плату делал, паял детали... но меня это малость запарило и я использовал стандартные блоки, прикрутив их в монтажную коробку. Получилось достаточно расширяемо и надежно.

Камин с цифровым программным управлением
 
[^]
Похожие темы:

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии. Авторизуйтесь, пожалуйста, или зарегистрируйтесь, если не зарегистрированы.
1 Пользователей читают эту тему (1 Гостей и 0 Скрытых Пользователей) Просмотры темы: 15901
0 Пользователей:
Страницы: (8) [1] 2 3 ... Последняя » [ ОТВЕТИТЬ ] [ НОВАЯ ТЕМА ]


 
 



Активные темы








Наверх