Электрический нагреватель воды накопительный: Водонагреватели купить недорого в ОБИ, цены на нагреватель воды для дачи

Вопрос экономии электроэнергии в работающем водонагревателе стоит очень остро – цена киловатта электричества постоянно растет, а бойлер является достаточно «прожорливым» бытовым прибором. Для экономии следует соблюдать простые правила:

• Если горячая вода необходима постоянно, то не стоит выключать бойлер после нагрева. В режиме поддержания температуры электроэнергии тратится меньше, чем на разогрев входной воды, особенно зимой;
• При использовании воды один в сутки, то после нагрева его стоит отключить;
• Достаточно большую экономию можно получить, если установить на бойлер современный программируемый контроллер, при помощи которого можно задать график работы оборудования к определенному времени;
• Если в бойлере имеется режим экономии (он обозначается в большинстве случаев буквой «Е»), то пользоваться им стоит постоянно;
• Не стоит допускать бесцельного использования горячей воды, так как водонагреватель будет постоянно работать, а это дополнительные киловатты-рубли в графу расходов семейного бюджета.

Принцип работы накопительного электрического водонагревателя

Несмотря на кажущуюся простоту водонагревателя накопительного типа, в его конструкции используется множество оригинальных технических решений, позволяющих устройству надежно и эффективно функционировать. Вместе с тем бойлер работает на очень простом физическом законе, согласно с которым слои с разной температурой имеют различную плотность и не смешиваются между собой. Рассмотрим принцип работы накопительного водонагревателя подробнее, чтобы понять, как законы физики помогают повысить комфорт в нашем доме.[contents h3 h4]

Конструкция водонагревателя

Чтобы понять принцип действия бойлера, необходимо иметь представление о том, как устроен прибор и как функционируют отдельные его части.

Кожух и внутренний бак

Водонагреватель накопительного типа состоит из пластикового или стального корпуса (кожуха), внутри которого установлен стальной бак для воды. Пространство между кожухом и внутренней емкостью заполнено теплоизоляционным материалом, в качестве которого чаще всего используется вспененный полиуретан. Такая технология позволяет устройству сохранять температуру воды в течение длительного времени.

Внутренний бак во избежание коррозии покрывают специальным стеклофарфоровым покрытием. Такой защитный слой имеет схожий со сталью температурный коэффициент расширения, поэтому не растрескивается и не отслаивается при перепадах температур внутри емкости. Кроме того, гладкая поверхность бака защищает внутреннюю часть от образования накипи и скапливания грязи.

Некоторые модели водонагревателей оснащаются емкостями из нержавеющей стали либо имеют титановое покрытие. Это позволяет увеличить срок службы устройств, но значительно повышает их стоимость.

Внутри бака установлены патрубки для подачи и отвода воды. Более длинный «горячий» патрубок установлен с учетом расстояния до наиболее прогретого водяного слоя. На «холодной» трубке смонтирован рассекатель, замедляющий струю входящей воды во избежание перемешивания слоев.

Электрические компоненты

Нагрев воды в бойлере осуществляется при помощи трубчатого электронагревателя (ТЭНа). Мощность нагревательного элемента зависит от объема бака и составляет от 1,2 до 6 кВт. В отдельных случаях устанавливаются несколько ТЭНов для повышения производительности водонагревателя при сохранении его экономичности.

Нагревательный элемент устройства смонтирован на съемном фланце. Такая конструкция предоставляет возможность не только быстро отремонтировать прибор в случае поломки, но и производить профилактические мероприятия.

Чаще всего на фланце также закрепляется и магниевый анод, защищающий внутренние металлические части от коррозии, а также монтируется термореле и термостат. Эти элементы служат для управления нагревом, а также защищают нагреватель от перегрева.

Водонагреватели премиум-класса кроме основных элементов имеют и электронный блок управления, позволяющий реализовать дополнительные сервисные функции.

Группа безопасности

Для того чтобы давление внутри электрического бойлера не превысило критическое, каждый водонагреватель оснащается предохранительным клапаном. Этот элемент производит сброс давления при его превышении свыше установленного значения. С помощью предохранительного клапана осуществляется и сброс излишков воды, образующихся при расширении жидкости во время ее нагрева.

Эксплуатация водонагревателя без такого клапана запрещена, так как при выходе из строя терморегулятора критическое повышение давления может привести к взрыву.

Часто предохранительный клапан выполняют в одном корпусе с клапаном обратным. Такое решение уменьшает размер устройства, хоть и весьма спорно с точки зрения надежности.

Как работает и действует водонагреватель

Как уже говорилось ранее, принцип действия бойлеров накопительного типа основан на перемещении более горячего водяного слоя вверх, в то время как холодная вода имеет более высокую плотность и занимает нижнюю часть бака.

Во время первичного включения водонагревателя ТЭН подогревает жидкость до температуры, при которой контакты термостата размыкают электрическую цепь. Инверсии нагретой воды в подающую магистраль препятствует обратный клапан, поток жидкости через который возможен только в одну сторону.

При открывании расходного крана на мойке или в ванной верхний слой горячей воды начинает поступать к потребителям через «горячий» патрубок. Соответственно давление внутри бака начинает падать, поэтому холодная вода из водопровода устремляется внутрь емкости.

Смешиванию нагретой жидкости холодным водяным потоком препятствует установленный на входном патрубке рассекатель, распределяющий струю с одновременным снижением ее скорости. Таким образом, холодная вода распределяется в нижней части прибора, именно там, где установлен ТЭН. При снижении температуры контакты терморегулятора замыкаются, и нагреватель вновь подключается к электрической сети. Именно так работает электрический бойлер в штатном режиме.

В случае использования в конструкции водонагревателя нескольких ТЭНов, при резком снижении температуры внутри бака вследствие большого водоразбора, в работу включаются все нагреватели. Именно поэтому такие бойлеры обладают повышенной производительностью. Если же температура воды снижается медленно (вследствие естественного остывания), то при достижении порогового значения температуры автоматика включает только один электронагреватель. Такой алгоритм работы существенно снижает время, необходимое для приготовления очередной порции горячей воды, а также способствует более высокой экономичности изделия.

Критическое повышение давления внутри бойлера (как правило, более 6-7 атмосфер), связанное с повышенным давлением в магистральном водопроводе или выходом из строя термостата, вызывает срабатывание предохранительного клапана, жесткость пружины которого рассчитана на номинальную величину. В этом случае произойдет «разгерметизация» трубопровода горячего водоснабжения и часть воды или пара будет удалена в канализацию посредством шланга, установленного на патрубок защитного клапана. При снижении давления до номинального уровня тарелка предохранительного клапана будет прижата к его седлу с помощью рабочей пружины и герметичность «горячей» магистрали будет восстановлена.

Подробное видео о принципах работы накопительного водонагревателя смотрите ниже:

При установке накопительного электрического водонагревателя важно придерживаться всех требований производителя. Только в таком случае можно рассчитывать на эффективную, надежную, а главное, безопасную работу прибора.

Накопительные водонагреватели

Накопительные водонагреватели на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом систем водяного отопления в домах. Накопительный водонагреватель, установленный в доме на одну семью, может вмещать от 20 до 80 галлонов горячей воды круглосуточно.

Когда горячая вода необходима в доме для таких действий, как купание, стирка или мытье посуды, вода выходит из верхней части бака, когда вы открываете кран с горячей водой. По мере выпуска горячей воды холодная вода поступает на дно резервуара, чтобы резервуар оставался полным.Чтобы горячая вода всегда была доступна в доме, вода в баке постоянно нагревается, даже когда кран с горячей водой не работает. Это приводит к потере тепла в режиме ожидания. Некоторые модели накопительных водонагревателей имеют сильно изолированные баки, которые могут снизить тепловые потери и снизить потребность в топливе для нагрева воды. Изоляция между накопительным баком и внешней рубашкой замедляет эту потерю тепла, но не может полностью ее устранить.

Источники топлива

Источники топлива для накопительного водонагревателя включают природный газ, пропан, мазут и электричество.Водонагреватели на природном газе и пропане в основном работают одинаково. Газовая горелка под баком нагревает воду. Термостат открывает газовый клапан при понижении температуры воды. Клапан закрывается, когда температура поднимается до заданного значения термостата. Водонагреватели, работающие на жидком топливе, работают аналогично, но у них есть мощные горелки, которые смешивают масло и воздух в испаряющемся тумане, воспламеняемом электрической искрой.

Электрические водонагреватели имеют один или два электрических элемента, каждый со своим термостатом.С двумя электрическими элементами резервный элемент в нижней части бака поддерживает минимальную настройку термостата, а верхний элемент потребности обеспечивает восстановление горячей воды, когда потребность возрастает.

Газовые и масляные водонагреватели могут терять тепло, когда выбросы от процесса сгорания выводятся наружу. Газовый водонагреватель с вентилятором и атмосферный водонагреватель с герметичным сгоранием имеют механизмы, которые могут уменьшить эти потери. В газовом водонагревателе с вентилятором используется вытяжной вентилятор, который регулирует воздух, проходящий через горелку, что сводит к минимуму количество избыточного воздуха во время горения, повышая эффективность.Атмосферный водонагреватель герметичного сгорания использует систему сгорания и вентиляции, которая полностью изолирована от дома.

Нормы водонагревателя | 2017-03-29

По состоянию на 16 апреля 2015 года производители водонагревателей должны были соблюдать новые стандарты эффективности Министерства энергетики (DOE), которые требовали использования новых технологий для повышения эффективности.

В соответствии со стандартами 2015 года, бытовые водонагреватели были рассчитаны с использованием коэффициента энергии (EF) и протестированы с использованием приложения E к подразделу B 10 CFR 430.Коммерческие водонагреватели были оценены с использованием термической эффективности (TF) и / или потерь в режиме ожидания с использованием 10 CFR 431.106 (подраздел G 10 CFR 431).
Американский закон о производстве энергии и технических исправлениях (AEMTCA), принятый 18 декабря 2012 года, требует от Министерства энергетики разработать единый дескриптор эффективности (UED) и метод испытаний для бытовых и коммерческих водонагревателей. Это также позволило Министерству энергетики исключить определенные водонагреватели из UED, если они (1) не использовались в жилых помещениях, (2) были эффективно оценены с использованием существующих показателей.

Закон об энергетической политике и энергосбережении (EPCA) 1975 года, принятый с целью увеличения производства и поставки энергии, снижения спроса на энергию, обеспечения энергоэффективности и предоставления исполнительной власти дополнительных полномочий по реагированию на перебои в энергоснабжении — обычно требует, чтобы процедуры проверки отражали энергоэффективность в течение типичного среднего цикла использования и не будет чрезмерно обременительной для проведения. (В качестве поправки к EPCA в 1987 году был принят Национальный закон об энергосбережении бытовых приборов (NAECA), который распространяется исключительно на бытовую продукцию.)

EF был определен в результате испытания с моделированием использования, в ходе которого измерялось отводимое тепло, а также потребляемая энергия в течение 24-часового периода. В ходе испытания в водонагреватель с интервалом в один час в начале 24-часового периода потребовалось шесть больших заливов горячей воды, а общая нагрузка горячей водой составила 64,2 галлона в день.

Процедура имела несколько недостатков, в том числе профиль водопользования с шестью крупными разливами не соответствовал фактическим условиям использования; нагрузка горячей воды 64.2 галлона в день не соответствовали типичному потреблению воды в большинстве домов; а из ассортимента продукции, охватываемой стандартом DOE, исключены некоторые из недавно разработанных водонагревателей.

11 июля 2014 г. Министерство энергетики опубликовало окончательное правило процедуры тестирования в Федеральном реестре (79 FR 40541), устанавливающее показатель Единого энергетического коэффициента (UEF).

UEF охватывает все бытовые водонагреватели, включая водонагреватели с объемом хранения от 2 до 20 галлонов; газовые водонагреватели от 100 до 120 галлонов; водонагреватели на жидком топливе от 50 до 120 галлонов; и проточные газовые водонагреватели с входной мощностью ниже 50 000 БТЕ / час (порог для этого класса продукции составляет? 199 000 БТЕ / час).UEF также покрывает коммерческие водонагреватели бытового назначения, что означает, что водонагреватель использует однофазное электричество; не предназначен для подачи горячей воды на выходе с температурой выше 180 F; и отвечает определенным ограничениям относительно номинальной входной емкости и номинального объема хранения.

11 июля 2014 г. Министерство энергетики опубликовало окончательное правило процедуры тестирования в Федеральном реестре (79 FR 40541), устанавливающее показатель Единого энергетического коэффициента (UEF).

Новый метод испытаний состоял из теста на максимальное количество галлонов в минуту или первого часа (FHR) для определения производительности доставки и 24-часового теста с моделированием использования (SUT) для определения UEF.Требуется, чтобы термостат был настроен на температуру подачи и должен быть 125 F +/- 5 F; и для определения UEF водонагреватель должен быть испытан на одну из четырех возможных схем вытяжки, которые различаются по длине, скорости потока и количеству вытяжек, а результат теста GPM или FHR должен использоваться для определения подходящего нарисовать выкройку для теста UEF.

Обязательное использование методов испытаний UEF началось 15 июля 2015 года.

Что случилось с тех пор?

«Мы живем в интересное время, — говорит Джошуа К.Грин, вице-президент по делам правительства и промышленности, A.O. Smith Corp. «В прошлом году, до ухода администрации Обамы с поста, на отрасль водонагревателей повлиял ряд правил, в основном связанных с товарами для дома».

С 12 июня этого года все производители водонагревателей, производящие бытовую продукцию, должны публично маркировать свою продукцию новой метрикой UEF, включая соответствующую литературу. В дополнение к этому, отрасль работает параллельно с Министерством энергетики над новыми стандартами для коммерческих продуктов.Новейшие стандарты эффективности для того, что определяется как коммерческие продукты, не были заключены к концу предыдущей администрации и находятся в процессе открытой нормотворческой деятельности с юридическим сроком завершения к маю 2018 года. Производителям все еще неясно, что нынешняя администрация захочет сделать. делать в отношении того, что осталось в статусе открытого нормотворчества.

Одно из правил, касающихся коммерческих водонагревателей, которое было принято в прошлом году, касалось процедуры испытаний, с помощью которой коммерческие продукты должны тестироваться и оцениваться по их энергоэффективности.«Интересно, что в этих окончательных правилах было« разъяснение », касающееся демаркационной линии как вопроса закона, который отличает жилой продукт от коммерческого продукта», — говорит Грин.

Изменением, внесенным Министерством энергетики США в окончательные правила, было уточнение, что номинальные потребляемые мощности — для электроэнергии до 12 кВт и для газа до 200 БТЕ / час — являются единственным критерием, который позволяет отличить бытовые водонагреватели от коммерческих. Так, например, если электрический накопительный водонагреватель мощностью менее 12 кВт, независимо от размера галлона и температуры воды на выходе, он считается бытовым продуктом.Если она превышает 12 кВт, независимо от размера оборудования и температуры воды на выходе, это считается коммерческим продуктом.

«Это важно, — говорит Грин, — потому что, если мощность вашего продукта меньше 12 кВт, вы должны соответствовать так называемому NAECA (то есть жилому) и привести свои обогреватели в соответствие с этим, что влияет на производителей».

Как следствие этого, Министерство энергетики потребовало от производителей, которые производят водонагреватели мощностью менее 12 кВт для коммерческого применения и, таким образом, соответствуют стандартам коммерческой эффективности, либо преобразовать эти продукты в соответствии со стандартами NAECA, либо по существу прекратить выпуск продукции.«Мы работаем над этим как отрасль, — говорит Грин. Министерство энергетики дало отрасли год на то, чтобы осуществить этот переход, но с новой администрацией отрасль сейчас ведет диалог, чтобы потенциально исправить это действие. В конце концов, есть обогреватели, которые производят все производители, с потребляемой мощностью менее 12 кВт и разным объемом в галлонах, которые действительно не входят в дома людей. Они входят в коммерческие объекты, такие как рестораны, парикмахерские, стадионы и коммерческие прачечные, где стандарты проживания не имеют смысла с точки зрения применения.

Неужели стандарт действительно не продуман и не является универсальным решением для достижения энергоэффективности? Грин говорит: «Я думаю, что Министерство энергетики отреагировало на негатив, который он воспринял на рынке, связанный с обходом бытовых стандартов для электрических накопительных водонагревателей, объем которых превышает 55 галлонов».

Один из новых стандартов, вступивших в силу в апреле 2015 года, заключался в том, что производителям водонагревателей было запрещено продавать накопительные электрические водонагреватели мощностью 12 кВт или ниже, но имели объемы или резервуары более 55 галлонов, если только этот конкретный продукт не имел воды теплового насоса. технология обогревателя в нем.Исключением из этого запрета для накопительных электрических водонагревателей объемом более 55 галлонов является то, что водонагреватель является водонагревателем, работающим от сети. Исключение для использования водонагревателя в сети стало федеральным законом в апреле 2015 года. Тем не менее, через пару лет после вступления в силу нового закона некоторые производители стали обходить требования закона о тепловых насосах, продавая и продавая то, что по сути являлось бытовым электрическим аккумулятором. водонагреватель — менее 12 кВт, более 55 галлонов — но имел термостат, который обеспечивал температуру воды на выходе 180 ° F, что делало его коммерческим водонагревателем в соответствии с определением Министерства энергетики США на коммерческий водонагреватель.

Все в отрасли затронуты и надеются на какое-то решение с новой администрацией.

В результате Министерство энергетики заняло позицию, согласно которой, независимо от размера галлона и температуры воды на выходе, накопительный электрический водонагреватель мощностью менее 12 кВт является бытовым водонагревателем и, следовательно, должен соответствовать требованиям NAECA.

«При выявлении проблемы, — говорит Грин, — Министерство энергетики взяло топор, а не скальпель, чтобы облегчить то, что, по его мнению, было обходным.
Отрасль в целом теперь должна производить и производить накопительные электрические водонагреватели мощностью менее 12 кВт, некоторые из которых могут иметь объемную мощность от 20, 30, 40 галлонов, а многие — более 55 галлонов, — где вода с тепловым насосом Технология обогрева — это просто неподходящая технология для того приложения, в котором она исторически продавала эти продукты.

Все в отрасли затронуты и надеются на какое-то решение с новой администрацией.

Что нас ждет?

Как упоминалось ранее, новые этикетки UEF должны будут отображаться на всех продуктах, начиная с июня этого года, и это будет новый рынок, в основном для потребителей и производителей.Хотя через розничные точки и оптовиков будет проходить объем водонагревателей, на которых нет показателей UEF, федеральное правительство признает, что эти продукты должны проходить через каналы.

Но, начиная с июня, на рынке появятся нагреватели с этим дескриптором UEF и новым акцентом на FRH конкретного водонагревателя, и на что действительно следует обратить внимание потребителям, так это на эксплуатационную экономию в течение срока службы продукта. .

«Некоторые производители в восторге от этого, — говорит Грин, — другие в меньшей степени». Но суть в том, что это, вероятно, будет самое большое изменение в отрасли водонагревателей. Мало того, что производители должны вносить изменения, им также необходимо будет заняться просвещением потребителей — как обучать оптовиков, сантехников, подрядчиков и коммунальных служб. «Особенно коммунальные услуги, — говорит Грин. В частности, в отношении скидок за наличие энергоэффективного водонагревательного оборудования и ознакомления его с тем, что такое UEF и что оно означает.

Что касается того, что новая администрация означает для незавершенных нормативных требований, Грин говорит, что отрасль очень активно участвует в мониторинге и работает над этими проблемами почти ежедневно. Конечно, производители поддерживают энергоэффективность и инновационные технологии. Отчасти потому, что это обеспечивает конкурентоспособность, но также потому, что это правильно; это хорошо для потребителей и для страны.

Франк Станоник, главный технический советник AHRI, добавляет: «Существует значительная неопределенность, как и в случае с любой новой администрацией.Хотя нормотворчество идет по графику, установленному законом, всегда есть период в начале новой администрации, когда разработка правил, которая ведется, приостанавливается, а те, которые еще не были опубликованы в Федеральном реестре, задерживаются для проверки новые ответственные люди ».

В настоящее время перед отраслью и новой администрацией стоят два постановления. В самом конце администрации Обамы было издано окончательное правило, повышающее минимальный стандарт энергоэффективности для коммерческих котлов.Однако это окончательное правило было опубликовано в то время, когда оно технически не было опубликовано в Федеральном реестре и, следовательно, не стало законом.

Когда президент Трамп вступил в должность, он издал указ, в соответствии с которым, начиная с 20 января, для всех федеральных агентств был введен 60-дневный мораторий, что означало, что никакие правила, предложения или инструкции не могли быть изданы. На момент написания этой статьи те 60 дней еще не прошли. Однако в качестве оговорки в меморандуме президента, несмотря на это 60-дневное замораживание, когда назначается секретарь кабинета, в меморандуме содержится указание секретарю потенциально оценить, следует ли продлить 60-дневное замораживание путем уведомления и комментария.

«Одна из вещей, которые они оценивают по окончательному правилу стандарта КПД коммерческих котлов, заключается в том, следует ли и дальше откладывать это правило, хотя некоторые в отрасли хотели бы, чтобы это правило было отменено», — говорит Грин. «Не вдаваясь в подробности законности всего этого, возможно ли это? Возможно, но, по нашей оценке, это окончательное правило будет опубликовано с большей вероятностью. Вопрос только в том, когда.

Другой незавершенный нормативный акт касается новых минимальных стандартов энергоэффективности для коммерческого водонагревательного оборудования.Как упоминалось ранее, это нормотворчество не было завершено к концу правления администрации Обамы и, как следствие, сейчас находится на рассмотрении. Проблема с этим нормотворчеством заключается в том, что у него есть юридический крайний срок, к которому Министерство энергетики должно выпустить новое окончательное правило о новых минимальных стандартах эффективности для коммерческого водонагревательного оборудования к маю 2018 года. Поскольку это нормотворчество не было завершено, оно не подпадает под действие 60 -дневное замораживание в том смысле, что вы на самом деле ничего не замораживаете, потому что они так и не закончили это. «Но с приходом новой администрации, — говорит Грин, — есть вероятность, что она скажет:« Что ж, мы действительно не думаем, что это необходимо, и мы собираемся попытаться откатить ее назад ».’”

В дополнение к текущим нормативам по пересмотренным стандартам для водонагревателей и водонагревателей для бассейнов, Стэноник говорит: «Существует новое нормотворчество для повторного пересмотра водонагревателей для жилых домов, начало которого запланировано на конец этого года».

Есть ли преимущества в регулировании?

«Конечно, — говорит Грин, — на наш взгляд, есть два преимущества. Федеральные правила помогают обеспечить единый стандарт по всей стране, а не 50, а также помогают продвигать технологии и инновации, чтобы еще больше отличать наши продукты от продуктов наших конкурентов.Отдельные преимущества, конечно же, заключаются в том, чтобы помочь нашим клиентам экономить электроэнергию, что помогает снизить их эксплуатационные расходы и обеспечивает экологические преимущества ».

Станоник соглашается с тем, что есть два преимущества, и добавляет, что стороннему наблюдателю может показаться, что правила не приносят ощутимой пользы производителям, но настаивает на том, что это неправда. «Хотя нормотворчество иногда может быть спорным делом, в целом национальная система регулирования в рамках EPCA имеет два основных преимущества для производителей: во-первых, закон имеет преимущественную силу на федеральном уровне, который запрещает штатам и местностям вводить более строгие (или более свободные) стандарты для покрытых продуктов.Это позволяет производителям создавать продукты для национального рынка, что максимизирует выгоды от распределения затрат между большими объемами производства. Это также помогает со вторым преимуществом: предсказуемостью. Поскольку правила разрабатываются по графику, производители знают, что появляются новые правила, даже если они не знают, что именно они будут содержать. Таким образом, они могут управлять изменениями, чтобы производить более эффективные водонагреватели в сочетании с их обычной деятельностью, чтобы разрабатывать новые, более эффективные и инновационные продукты для удовлетворения потребностей своих клиентов.”

Что все это значит?

Мы можем согласиться с преимуществами регулирования, но мы также знаем, что существуют проблемы. «Я думаю, что проблемы в первую очередь заключаются в попытке провести некоторые необходимые реформы в процессе, чтобы мы не продолжали бесконечный цикл все более высоких уровней эффективности без тщательного рассмотрения последствий для всей производственной цепочки, от производителей до от дистрибьюторов подрядчиков до потребителей », — предупреждает Станоник.

Со всеми недавними изменениями и незавершенными нормативными актами одно неизменное — это устойчивость отрасли и ее способность адаптироваться.Станоник добавляет, что вы «должны знать, что ассоциации, представляющие производителей, дистрибьюторов и подрядчиков, очень вовлечены в процесс нормотворчества и работают друг с другом, чтобы правила обеспечивали реальную экономически эффективную экономию энергии для потребителей, не ставя в невыгодное положение какое-либо существенное подмножество. этих клиентов, и, что, возможно, более важно, не влияют отрицательно на безопасность и надежность водонагревателей ».

Водонагреватели резервуара для хранения пропана

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОПАНА В ЖИЛЫХ УСЛОВИЯХ: НАГРЕВАТЕЛИ ВОДЫ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ БАКОВ

Оборудованные ведущими функциями, такими как электронное зажигание и теплоизолированные резервуары, водонагреватели с пропановым резервуаром для хранения пропана, соответствующие требованиям Energy Star, предлагают превосходную ценность для домовладельцев, стремящихся к комфорту.

ПРИМЕНЕНИЕ

• Новое строительство.
• Замена / дооснащение.

КРАТКИЙ ОБЗОР

• Компактный размер освобождает больше места.
• Пропановая установка на 40 галлонов подает такое же количество горячей воды, как и электрическая установка на 50 галлонов.
• Соответствует требованиям сертификации Energy Star — блоки электрического сопротивления и нагревательные элементы не допускаются.
Пропановые агрегаты
• Energy Star экономят около 13-20 процентов годовых затрат на электроэнергию по сравнению со стандартными электрическими агрегатами и агрегатами, работающими на жидком топливе.
• сокращение выбросов CO2 на 1700 фунтов в год по сравнению со стандартными электрическими агрегатами.

Водонагреватели с пропановым резервуаром — это универсальное, эффективное и надежное решение для горячего водоснабжения для домовладельцев. Пропановые водонагреватели предлагают превосходную подачу горячей воды и затраты на электроэнергию по сравнению с традиционными электрическими накопительными баками, и имеют широкий диапазон мощностей, чтобы удовлетворить потребности в горячей воде в любом доме.

Водонагреватели с резервуаром для хранения пропана хорошо подходят как для нового строительства, так и в качестве простой замены электрических или газовых водонагревателей в существующих домах.Водонагреватели резервуаров для хранения пропана хорошо работают в обоих случаях по трем важным причинам.

Во-первых, вытяжные вентиляторы вытесняют выхлопные газы наружу через горизонтальный пластиковый канал, проходящий через стену или по краю потолка подвала. Модели с прямым отводом воздуха также нагнетают выхлопные газы наружу, а также втягивают наружный воздух для горения напрямую через отдельный канал. В обоих случаях пластиковая вентиляция на боковой стенке упрощает установку, позволяет гибко размещать водонагреватель и устраняет необходимость прокладывать вертикальный дымоход, ведущий вверх по дому.Варианты вентиляции газового водонагревателя с боковой стенкой — некоторые из которых позволяют вентиляционные пробеги до 40 футов — особенно полезны при замене электрического водонагревателя на пропановый, когда добавляется новое вентиляционное отверстие.

Вторая причина заключается в том, что газовые линии из гибких гофрированных труб из нержавеющей стали (CSST) могут подавать пропан в водонагреватель как при новом строительстве, так и при замене. Линии CSST гибки и легко проложены к месту расположения водонагревателя, что ускоряет установку.

И, наконец, доступен широкий выбор водонагревателей на пропане различной конструкции, мощности и уровня эффективности, включая блоки, соответствующие требованиям Energy Star.

Пропановые водонагреватели для хранения воды могут выполнять многие бытовые функции. Системы «Комби» используют один источник, которым может быть накопительный водонагреватель, для обеспечения как горячей воды, так и отопления помещений в доме.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Пропановый водонагреватель подает такое же количество горячей воды, как и электрический бак, который намного больше и занимает больше места в доме. Например, чтобы доставить около 70 галлонов горячей воды в первый час, дому потребуется пропановая установка на 40 галлонов или электрическая установка на 50 галлонов (см. ДИАГРАММУ 1).

Кроме того, электрический бак большего размера будет испытывать большие потери в режиме ожидания (тепловые потери в окружающую среду) из-за большей площади поверхности.

Высокоэффективные водонагреватели для хранения пропана, включая блоки, соответствующие требованиям Energy Star, также предлагают такие функции, как электронное зажигание, высокоизолированные и устойчивые к коррозии резервуары и автоматические заслонки дымовых газов.

Размер накопительного бака, необходимый для доставки 70 галлонов в первый час

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

Пропановые водонагреватели соответствуют требованиям сертификации Energy Star, в то время как блоки электрического сопротивления и нагревательные элементы — нет.Согласно списку продуктов Energy Star, существует около 270 сертифицированных водонагревателей на пропане.

Эти устройства имеют минимальный коэффициент энергии 0,67 и размеры резервуаров от 29 до 65 галлонов. Рейтинг первого часа для этих агрегатов — то есть количество горячей воды, которое агрегат может подавать в час при запуске с баком, полным горячей воды, — колеблется от 67 до 120 галлонов.

Важно отметить, что рейтинг энергетического коэффициента для водонагревателей полезен для сравнения блоков с одним и тем же источником энергии, но , а не , полезен при сравнении продуктов с разными источниками энергии, такими как пропан и электрические блоки.Вместо этого такие показатели, как $ / год, расход горячей воды и квалификация Energy Star, обеспечивают более точное сравнение моделей с различными источниками энергии.

ПОТРЕБЛЕНИЕ И РАСХОДЫ ЭНЕРГИИ

Пропановые водонагреватели, соответствующие требованиям Energy Star, обладают такими функциями, как электронное зажигание и теплоизолированные баки, и обеспечивают значительную экономию энергии. Как показано в ДИАГРАММЕ 2, пропановая установка, соответствующая требованиям Energy Star, позволит сэкономить от 13 до 20 процентов годовых затрат на электроэнергию по сравнению со стандартными электрическими водонагревателями и водонагревателями, работающими на жидком топливе, соответственно.

Количество годового потребления пропана для водонагревателя накопительного бака будет зависеть, среди прочего, от использования горячей воды и эффективности водонагревателя. Приблизительный диапазон составляет около 190–290 галлонов в год.

ГОДОВЫЕ РАСХОДЫ НА ЭНЕРГИЮ НА ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ — 3 КВАРТИРА, 2,5 ВА ТИПОВОГО ДОМА

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ

За исключением водонагревателей, работающих на возобновляемых источниках энергии, любая система будет иметь некоторое воздействие на окружающую среду, связанное с ее работой в виде выбросов CO2.В случае с электрическими системами выработка электроэнергии выше по течению создает выбросы CO2. Пропановый водонагреватель Energy Star на основе энергетического и экологического анализа различных источников энергии предлагает:

• Снижение выбросов CO2 на 1700 фунтов в год по сравнению со стандартной системой электрического накопительного бака. Выбросы пропановой системы почти вдвое меньше, чем у электрического блока.
• Снижение выбросов CO2 на 19 процентов (около 600 фунтов в год) по сравнению с системами хранения мазута на северо-востоке.

Загрузить информационный бюллетень

Водонагреватели | ASAP Appliance Standard Awareness Project

ПРОДУКТ:

Бытовые водонагреватели используются для обеспечения горячей водой для душа, мытья посуды, стирки одежды и других бытовых нужд. В бытовых водонагревателях используются различные источники энергии, включая электричество, природный газ, пропан или мазут. Существует два основных типа бытовых водонагревателей: накопительные и проточные водонагреватели.

СТАНДАРТ:

Министерство энергетики окончательно утвердило действующие стандарты для бытовых водонагревателей в апреле 2010 года, и они вступили в силу в апреле 2015 года. Требования к эффективности различаются в зависимости от типа водонагревателя и номинального объема хранилища. Для накопительных водонагревателей объемом более 55 галлонов стандарты требуют уровня эффективности теплового насоса для электрических продуктов и уровня эффективности конденсации для газовых продуктов.

Водонагреватель бытовой ENERGY STAR версия 3.2 был выпущен в 2017 году, а версия 3.3 может быть выпущена в 2020 году. Версия 3.3 включает критерии «подключенности» для квалифицированных бытовых водонагревателей, которые позволят им участвовать в программах реагирования на спрос коммунальных предприятий. В 2019 году Вашингтон принял стандарт проектирования, требующий наличия коммуникационного порта (CTA-2045 или аналогичный) на электрических накопительных водонагревателях. Порт позволит коммунальным программам управлять нагрузками на нагрев воды.

КЛЮЧЕВЫЕ ФАКТЫ:

На отопление воды в жилых домах приходится 18% от общего годового потребления энергии домохозяйствами в США.S. Около 48% домохозяйств имеют водонагреватели, работающие на природном газе, в 45% — электрические и чуть более 6% — сжигают пропан или масло.

Все водонагреватели расходуют энергию, поддерживая горячую воду даже тогда, когда горячая вода не используется. Более толстая изоляция резервуара может снизить потери в режиме ожидания для всех типов водонагревателей. Накопительные водонагреватели с электрическим тепловым насосом продемонстрировали экономию энергии на 50% по сравнению с обычными накопительными электрическими водонагревателями, а водонагреватели с конденсационным газом могут снизить потребление энергии примерно на 25% по сравнению с традиционными установками для хранения газа.

Решено! Резервуар для хранения и водонагреватели без резервуаров

Фото: supplyhouse.com

Если вы каждый месяц просматриваете счет за электроэнергию, но редко задумываетесь о своем водонагревателе, вы упускаете нечто важное: существует прямая связь между два. Вы не поверите, но в среднем домохозяйство тратит более четверти своих общих ежегодных затрат энергии только на водонагреватель, а это означает, что водонагреватель дороже в эксплуатации, чем почти любой другой бытовой прибор — только обогрев и охлаждение обходятся дороже.

В данных обстоятельствах стоит взвесить все варианты и вычислить цифры, прежде чем покупать новый водонагреватель. Хорошая новость заключается в том, что, в основном в ответ на потребительский спрос, производители теперь предлагают ряд технологий нагрева воды, предназначенных для максимального повышения эффективности и минимизации текущих затрат. В результате сейчас хорошее время для работы на рынке, но, учитывая загруженность рынка, это также сбивает с толку.

Проконсультируйтесь с профессионалом

Найдите лицензированных специалистов по сантехнике в вашем районе и получите бесплатную бесплатную оценку вашего проекта.

Не заблуждайтесь: если у вас был один и тот же водонагреватель в течение десяти лет, вы, вероятно, тратите больше, чем строго необходимо, на такие важные повседневные задачи, как купание, стирка и мытье посуды. Но хотя обновление практически до любого нового энергоэффективного водонагревателя сэкономит вам деньги на ежемесячных счетах за коммунальные услуги, было бы глупо выбирать следующий агрегат вслепую. Почему? Да, эффективность имеет значение, но эксплуатационные расходы составляют лишь часть уравнения ценности. Также очень важно оценить затраты на покупку и установку нового водонагревателя.Так что, если вы изучаете водонагреватели, все из которых более эффективны, чем ваша текущая модель, выбор только одного требует выяснения того, какой из них больше всего повлияет на вашу прибыль в долгосрочной перспективе.

Конечно, чтобы иметь возможность выбрать одну модель выше других, вы должны сначала выбрать тип водонагревателя, который вам нужен. Существуют и другие варианты, но домовладельцы обычно рассматривают только две технологии — обычные водонагреватели с накопительными баками, с одной стороны, и инновационные водонагреватели без резервуаров, с другой.Продолжайте читать, чтобы узнать о плюсах и минусах каждого типа, а также о том, какие соображения необходимо учитывать при выборе.

Фото: supplyhouse.com

По словам Дэниела О’Брайана, технического специалиста SupplyHouse.com, «традиционные водонагреватели в виде резервуаров — самые распространенные». Несложные, непритязательные и хорошо знакомые установщикам и ремонтникам водонагреватели с накопительными резервуарами продолжают использоваться отчасти потому, что старые привычки в строительной индустрии с трудом исчезают, а также потому, что эта проверенная временем технология надежно служила поколениям домовладельцев.

Накопительные водонагреватели работают практически одинаково, независимо от того, работают ли они на природном газе, электричестве, пропане или масле. Устройство нагревает и повторно нагревает объем воды, хранящейся в изолированном резервуаре (типичные размеры резервуаров для жилых помещений составляют от 20 до 80 галлонов). Когда этого требует водопровод или прибор, использующий воду, горячая вода выходит из резервуара сверху, а холодная вода поступает снизу, чтобы пополнить резервуар.

Обычные водонагреватели работают круглосуточно, независимо от того, нужна вам горячая вода или нет.Звучит неэффективно, правда? Это. Когда вода в баке остывает ниже определенного порога, прибор повторно нагревает ту же воду, эффективно тратя энергию на процесс. Тем не менее, с большей изоляцией и меньшими потерями тепла в режиме ожидания агрегаты в виде резервуаров теперь тратят намного меньше энергии, чем раньше. Некоторые даже имеют рейтинг Energy Star!

«Если у вас есть газовый водонагреватель и вы заменяете его газовым водонагревателем, вы можете ожидать, что установка будет стоить примерно столько же, сколько само устройство — от 300 до 500 долларов», — О’Брайан говорит.Переход с одного вида топлива на другой — скажем, с электрического на газ — неизбежно увеличивает сложность и стоимость, но не так сильно, как вы думаете. Причина? Водонагреватели накопительного бака обычно не требуют модификации проводки или трубопроводов.

Есть одна основная претензия к хранилищам: поскольку их резервуары ограничены, а процесс нагрева воды не является мгновенным, горячая вода может временно закончиться. Как отмечает О’Брайан, «если вам всегда кажется, что у вас заканчивается горячая вода, это говорит о том, что вам нужен более крупный прибор.Другими словами, до тех пор, пока его размер соответствует пиковому спросу, танк не исчерпывается.

Фото: supplyhouse.com

Бесконтактные водонагреватели сами по себе не новость. Достаточно взглянуть на безрезервуарные обогреватели, которые популярны на протяжении многих лет, особенно в Европе и Азии. В Соединенных Штатах безрезервуарное водяное отопление всего дома стало популярным только относительно недавно. Но теперь все больше и больше производителей, похоже, производят все больше и больше безбаквальных агрегатов — и сообщество специалистов по обслуживанию адаптировалось — и все это для удовлетворения растущего спроса домовладельцев.

Значительно меньше по размеру, чем традиционные водонагреватели — достаточно малы, чтобы их можно было установить на стене — безбаковые устройства оправдывают свое название. По словам О’Брайана, вместо того, чтобы постоянно поддерживать запасы горячей воды, они нагревают воду «по запросу». Холодная вода поступает в безрезервуарный агрегат, а затем через доли секунды выходит, полностью нагретая до заданной температуры газовой горелкой или электронагревательными змеевиками.

Благодаря продуманной конструкции безбаквальные водонагреватели работают примерно на 30 процентов эффективнее, чем их собратья, работающие в баке.Ух ты! Но учтите, что безтанковые юниты стоят дороже, вдвое или даже втрое больше, чем у обычных юнитов. Другими словами, прежде чем безрезервуарная установка начнет экономить ваши деньги, ее эффективная работа должна компенсировать ее повышенные первоначальные затраты.

Бесконтактные водонагреватели не только стоят дороже с самого начала, но и стоят дороже в установке. «Подумайте об этом так, — говорит О’Брайан, — когда вы устанавливаете обычный блок, вы обычно подключаете его к дому как есть.Но когда вы устанавливаете безрезервуарный агрегат, необходимо вносить изменения ». Результат? В то время как традиционная установка водонагревателя стоит около 500 долларов, установка без резервуара стоит вдвое и более.

Если бак в обычном водонагревателе ограничивает мощность, то агрегаты без баков обещают безграничное горячее водоснабжение. Ситуация усложняется тем, что, как выразился О’Брайан, «никогда не кончаться горячей водой — не то же самое, что всегда иметь ее в достаточном количестве». Если спрос резко возрастет — если вы запрыгнете в душ во время работы посудомоечной машины — относительно низкий расход воды безбаквального водонагревателя может не поспевать за ним.

Выбор подходящего водонагревателя для вашего дома и вашей семьи в конечном итоге требует взвешивания удивительного количества и диапазона соображений — «все, от того, сколько воды вы используете, до того, как долго вы планируете оставаться в доме», — говорит О’Брайан. Какой тип водонагревателя обеспечивает лучшую энергоэффективность? Это просто — без танка. Что было бы наиболее экономичным выбором в вашей ситуации? Что ж, на этот вопрос ответить гораздо сложнее. «Если вы не сделаете математику, — заключает О’Брайан, — вы не узнаете наверняка.”

Фото: istockphoto.com

Эта статья была представлена ​​вам на сайте SupplyHouse.com. Его факты и мнения принадлежат BobVila.com.

Проконсультируйтесь с профессионалом

Найдите лицензированных специалистов по сантехнике в вашем районе и получите бесплатную оценку вашего проекта без каких-либо обязательств.

E Источник | Убийцы батарей: как водонагреватели превратились в устройства хранения энергии в масштабе сети

Сетевые интерактивные водонагреватели ( GIWH ) добавляют двунаправленное управление к электрическим водонагревателям сопротивления, позволяя коммунальному предприятию или стороннему агрегатору быстро включать и выключать их.Эта функция превращает парк водонагревателей в гибкий носитель энергии — своего рода аккумулятор, способный ежесекундно увеличивать и уменьшать нагрузку на сеть. А GIWH в настоящее время являются наименее дорогостоящим из имеющихся накопителей энергии. Коммунальные предприятия могут использовать парк водонагревателей, подключенных к сети, для переключения нагрузки, реагирования на спрос, арбитража, вспомогательных услуг или для реагирования на неожиданные события стабилизации сети.

Традиционное распространение новой технологии водонагревателей было кропотливо медленным процессом, но программы аренды водонагревателей могут значительно ускорить этот процесс.Самым большим препятствием, с которым в настоящее время сталкивается этот рынок, является постановление Министерства энергетики США ( DOE ), которое запрещает электрические резистивные водонагреватели объемом более 55 галлонов. Система отказа от прав была предложена, но еще не внесена в кодекс, и отрасль ожидает решения DOE .

Что такое сеточно-интерактивное водяное отопление?

Большинство людей думают о своем водонагревателе как об устройстве, предназначенном исключительно для нагрева воды в ванне или помощи в мытье раковины, полной посуды.Но электрические водонагреватели могут обеспечить одни из наиболее быстро реагирующих, гибких, масштабируемых и экономичных накопителей энергии.

Добавляя двунаправленное управление к электрическим водонагревателям сопротивления, GIWH позволяют коммунальному предприятию или стороннему агрегатору быстро и многократно включать и выключать устройства. Двунаправленное управление — гораздо более мощный инструмент, чем стандартное прямое управление нагрузкой, которое позволяет отключать только устройства, поскольку эффективно превращает водонагреватель в батарею.Традиционные батареи обеспечивают питание при низкой генерации и поглощают ее при высокой генерации. Таким образом, они помогают регулировать подачу электроэнергии в соответствии с нагрузкой. GIWH не могут подавать электроэнергию, но они обеспечивают точно такие же функциональные возможности, обращая это уравнение в обратном порядке: они могут модулировать нагрузку, чтобы следовать за генерацией. Во время избыточной генерации парк водонагревателей может быть включен для поглощения избыточной энергии, а во время недостаточной генерации их можно отключить, чтобы сбросить нагрузку и перераспределить существующую электроэнергию в сети.Таким образом, агрегированные GIWH могут действовать как виртуальные электростанции, чтобы быстро и эффективно контролировать количество энергии в сети. Более того, эти парки полностью масштабируемы и могут выполнять эту функцию за секунды.

Преимущества утилиты

GIWH позволяют коммунальному предприятию или агрегатору смещать нагрузки, реагировать на спрос, экономить доход за счет оптовой продажи электроэнергии, генерировать доход с помощью вспомогательных услуг и поддерживать стабильность сети во время непредвиденных событий.

Переключение нагрузки и традиционная реакция на спрос. В дополнение к традиционному реагированию на спрос, который сбрасывает нагрузки во время пикового спроса, GIWH могут использоваться для переключения нагрузок и выполнения интеллектуального управления нагрузкой. Предварительная или постзарядка GIWH в часы пик и меньшие всплески в течение дня может сгладить кривую нагрузки, сохраняя при этом снабжение клиентов горячей водой. Вместо того, чтобы просто сбросить пиковую нагрузку, потребление энергии перераспределяется на периоды меньшего спроса (, рис. 1, ).

РИСУНОК 1: Стандартное прямое управление нагрузкой в ​​сравнении с интеллектуальным управлением нагрузкой

Арбитраж оптовой торговли электроэнергией. Поставщики электроэнергии могут заряжать GIWH , когда цена на энергию низкая, и разряжать их, когда цена высокая, экономя коммунальные услуги и деньги их клиентов. Эта стратегия может быть особенно полезна для кооперативов и муниципальных предприятий, где сэкономленные средства можно легко передать напрямую клиентам.

Выручка от дополнительных услуг. Коммунальные предприятия также могут использовать GIWH для регулирования частоты или других услуг.Регулирование частоты — или просто регулирование — это посекундное согласование генерации с нагрузкой. В зависимости от рынка регулирование может иметь значительный потенциал дохода. Кроме того, потребность в регулировании будет только возрастать по мере того, как в сеть будет добавлено больше возобновляемых источников энергии с прерывистым режимом работы. Например, энергия солнца и ветра по своей природе колеблется в зависимости от наличия солнца и ветра, что приводит к неожиданным скачкам и падению генерации. Регулировка необходима для сглаживания этих колебаний и поддержания выработки в соответствии с нагрузкой.Не многие ресурсы обладают достаточной гибкостью для предоставления этой услуги, но накопители энергии могут с этим справиться.

Денежная стоимость регулирования частоты зависит от передающей организации, которая отслеживает и контролирует доставку высоковольтной электроэнергии в сеть. Региональные передающие организации (RTO) охватывают большие межгосударственные территории, а независимые системные операторы (ISO) охватывают меньшие географические области. RTO PJM Interconnection требует гораздо более высоких затрат на регулирование частоты, чем большинство других RTO или ISO, что делает финансовые стимулы для GIWH намного выше на территории этой организации.Для PJM один водонагреватель, обеспечивающий ночное (восемь часов в день) регулирование частоты, может приносить примерно 140 долларов дохода в год. Продавцы утверждают, что использование GIWH на территории PJM может привести к отрицательным годовым затратам на электроэнергию для потребителя; то есть клиенты могут потенциально заработать деньги, предоставляя эту услугу, согласно официальному документу Steffes Corp. 2012 г., Grid-Interactive Electric Thermal Storage (GETS) Water Heating ( PDF ). Однако подтверждения этих цифр мы не видели.

Водонагреватели с тепловым насосом (HPWH) не могут обеспечить частотное регулирование почти так же, как электрические резистивные водонагреватели. Несмотря на то, что они представляют собой отличную энергоэффективную технологию и завоевывают долю рынка благодаря усилиям DOE и Energy Star, HPWH не могут быть выключены и включены почти так же быстро, как электрические резистивные водонагреватели. Они также потребляют меньше энергии, чем электрические водонагреватели. Таким образом, потенциальный доход от регулирования HPWH составляет лишь одну восьмую дохода от электрических резистивных водонагревателей.

Стабилизация сетки. Возможно, одна из самых ценных услуг, которые предоставляют GIWH , — это способность реагировать на события стабилизации сети в течение нескольких секунд. Если трансформатор отключается или происходит другое непредвиденное событие, GIWHs позволяют коммунальному предприятию или агрегатору сбросить или увеличить нагрузку в течение нескольких секунд.

Дополнительные преимущества и последствия. Не все местоположения в сетке одинаковы. GIWH более ценны для областей с ограниченным распределением, чем для областей с избыточными ресурсами распределения, потому что они могут снизить пиковый спрос, потенциально позволяя коммунальному предприятию отложить обновления распределения.

Для территорий с обильными возобновляемыми источниками энергии, коммунальные предприятия или агрегаторы могут рассмотреть возможность использования возобновляемого накопительного водонагревателя (RSWH). В системах RSWH используется специальный дополнительный резервуар для хранения тепла (или резервуары) для улавливания недорогой или бесплатной избыточной электроэнергии из возобновляемых источников. Вспомогательный резервуар находится рядом с исходным резервуаром для горячей воды и поставляет горячую воду, произведенную из возобновляемых источников, когда она доступна. В резервуаре используется смесительный клапан для разбавления горячей воды с целью снижения температуры до стандартных уровней горячей воды для бытового потребления (ГВС) перед подачей воды потребителю.

Самый дешевый накопитель энергии

В апрельском письме в адрес DOE ( PDF ) Терри Бостон, генеральный директор PJM, заявил: «Накопление электрического водонагревателя является наиболее экономически эффективным способом накопления энергии». Фактически, GIWH примерно на порядок дешевле, чем большинство других технологий. Сравнение затрат на различные технологии хранения энергии, экспортируемые с помощью ES-Select Tool из Sandia National Laboratories, показывает относительную стоимость хранения водонагревателя по сравнению с другими формами хранения (, рис. 2, ).

РИСУНОК 2: Стоимость хранения электрического водонагревателя меньше, чем у любого другого носителя хранения

Новые технологии управления

На рынке представлены два новых элемента управления водонагревателем, специально разработанные для взаимодействия с сетью.

Первое решение разработано Steffes Corp. и использует хорошо изолированный бак и внешний блок управления. В настоящее время компания работает над интеграцией блока управления в водонагреватель в качестве заводского решения производителя оригинального оборудования (OEM). Алгоритм Штеффеса может управлять водонагревателями без изменений или допускать перегрев воды в баке, существенно удваивая емкость накопления энергии. Затем можно использовать смесительный клапан для разбавления воды, снижения температуры до стандартных уровней ГВС перед подачей ее потребителю.В ходе полевого испытания компании Hawaiian Electric Co., которое было задокументировано в отчете об изменении и оценке годовой программы программ управления спросом, документ № 2007-0341 ( PDF ), перегрев воды в резервуаре не снизил эффективность. водонагревателя. Это связано с тем, что водонагреватель провел практически такое же количество времени при температурах ниже нормы, чем при температурах выше нормы, в результате чего эффективность стирки изменилась.

Второе решение предлагается компанией Sequentric, которая разработала блок управления OEM, который может быть встроен в водонагреватель для повышения совместимости с сетью.Подход Sequentric добавляет резистивный нагревательный элемент с дистанционным управлением на дно резервуара для воды. В отличие от технологии Steffes, смесительный клапан не требуется, потому что температура никогда не превышает стандартных уровней ГВС. Поскольку вода в резервуаре естественным образом расслаивается, коммунальное предприятие или агрегатор будет контролировать первоначально холодную воду на дне резервуара. Дистанционно управляемый резистивный элемент используется для предварительного нагрева этой холодной «подпиточной» воды по мере необходимости до любой температуры, вплоть до стандартной температуры ГВС.Таким образом поддерживается постоянная температура ГВС на выходе. Кроме того, если нагревательный элемент, управляемый сетью, выходит из строя или двунаправленное управление водонагревателем теряется, клиент просто остается со стандартным, работающим электрическим водонагревателем (, рис. 3, ).

РИСУНОК 3: Органы управления водонагревателем

В дополнение к отдельным элементам управления водонагревателем, коммунальному предприятию или агрегатору потребуется программный сервис для объединения GIWH в управляемые парки.Это программное обеспечение должно отслеживать уровень заряда (температуру) отдельных водонагревателей, чтобы гарантировать, что каждый GIWH не будет заряжен чрезмерно (что приводит к более высоким температурам, чем предполагалось) или недозаряжен (что приводит к нехватке горячей воды, доступной для покупатель).

И Steffes Corp., и Sequentric имеют собственное программное обеспечение и могут использовать свои соответствующие элементы управления для обеспечения управляемости парка машин GIWH . Конкурирующая служба агрегирования флота была разработана Service Logic совместно с Battelle Memorial Institute.Это предложение позволяет управлять любым типом водонагревателя, даже стандартными моделями электрического сопротивления, не предназначенными для взаимодействия с сетью.

Конечно, первостепенное значение имеет удовлетворение потребностей клиента в достаточном количестве горячей воды. На данный момент все известные нам тесты показали успех в этой области.

Пока не оказало негативного влияния на клиентов

В случае водонагревателей Steffes, управляемых с помощью программного обеспечения Steffes, пилотные испытания не показали какого-либо отрицательного воздействия потребителей на доступность горячей воды.В ходе полевых испытаний, проведенных Hawaiian Electric, главный вывод заключался в том, что «горячая вода всегда была доступна для конечного пользователя».

В ходе испытаний стандартных электрических резистивных водонагревателей с использованием программного обеспечения Service Logic и Battelle Memorial Institute, заявленных производителем, температура подаваемой воды в верхней части резервуара оставалась постоянной, несмотря на колебания температуры в нижней части резервуара (рис. 4 ). Однако мы не видели независимых подтверждений этих данных.

РИСУНОК 4: Результаты самостоятельного тестирования Service Logic’s и Battelle Memorial Institute

Sequentric была протестирована Исследовательским институтом электроэнергетики и в настоящее время внедряется Hawaiian Electric, но нам еще предстоит увидеть результаты этих исследований.

Размещение

Альтернативные бизнес-модели, такие как коммунальное предприятие или третья сторона, предоставляющая услугу, а не товар, могут оказаться полезными. В Канаде примерно 15% всех водонагревателей в жилых домах принадлежат коммунальному предприятию или сторонним арендным компаниям и сдаются в аренду клиенту. Если коммунальное предприятие или третье лицо решат принять эту модель, они могут заменить существующий водонагреватель клиента на GIWH во время сбоя.При частоте отказов от 8 до 10 процентов в год для стандартных водонагревателей это приведет к распространению GIWH гораздо быстрее, чем рынок обеспечивал предыдущие технологии (например, безбаквальные водонагреватели). Аренда водонагревателя дает много преимуществ:

• Неисправный водонагреватель часто можно заменить менее чем за 24 часа без предварительной оплаты для клиента. Низкая ежемесячная плата (примерно 15 долларов США) за аренду водонагревателя часто более привлекательна для клиента, чем высокие единовременные расходы на замену водонагревателя, установленного водопроводчиком.
• Запасной водонагреватель часто имеет резервуар для хранения воды большего размера, что позволяет клиенту получать горячую воду дольше, чем он, вероятно, имел раньше.
• Если водонагреватель протекает, любой ущерб может быть покрыт страховкой коммунального предприятия или третьей стороны, а не домовладельца.

Был также разработан новый технологический стандарт, который может упростить процесс распространения. Стандарт 2045 ассоциации бытовой электроники — это, по сути, блок управления, который вставляется в совместимый стандартный водонагреватель и добавляет возможность взаимодействия с сетью (, рис. 5, ).Ценность этого стандарта двояка: он может поддерживать любую коммуникационную технологию (включая Wi-Fi, сотовую связь и радиочастоту), что делает интерфейс независимым от сетевой инфраструктуры коммунального предприятия или агрегатора. Это может снизить потребность в грузовых автомобилях (визитах технических специалистов в дома клиентов), позволяя клиентам устанавливать надстройку самостоятельно, как только коммунальное предприятие или агрегатор и заказчик будут готовы добавить возможность взаимодействия с сетью.

РИСУНОК 5: Модульное управление связью

Что сейчас происходит с

Great River Energy, компания по производству и передаче электроэнергии из Миннесоты, в настоящее время контролирует около 70 000 водонагревателей большой мощности для получения арбитражных выгод для своих клиентов. Кооператив заряжает GIWH в ночное время, когда оптовые рыночные цены на электроэнергию низкие, экономя деньги своих клиентов и обеспечивая те же удобства. Dairyland Power Cooperative, еще одна генерирующая и передающая компания в Висконсине, также имеет большой парк водонагревателей, которые она использует для арбитража.Нам неизвестно о каких-либо коммунальных предприятиях или агрегаторах, которые в настоящее время контролируют GIWH для регулирования частоты, хотя PJM протестировала эту стратегию и обнаружила, что GIWH смогли успешно следовать сигналу регулирования.

Самым большим препятствием, с которым в настоящее время сталкивается рынок GIWH , является постановление DOE от 2012 года, которое требует поэтапного отказа от электрических водонагревателей большой емкости (более 55 галлонов) к 2015 году и замены HPWH.К сожалению, как упоминалось ранее, потенциальный доход от частотного регулирования HPWH составляет лишь одну восьмую от дохода стандартных электрических водонагревателей. Многие партии выступили против этого постановления DOE . В ответ DOE предложил систему отказа, позволяющую производителям производить GIWH более 55 галлонов. Однако предложенный отказ еще не принят. В письме PJM Interconnection от апреля 2014 года на адрес DOE , на которое упоминалось ранее, RTO настоятельно призывает правительственное агентство ускорить процесс принятия решений и ввести кодекс в системе отказа.Статус процесса принятия решения доступен на веб-сайте федеральных нормативных актов.

Водонагреватель в качестве сетевой батареи, версия 2.0

Бытовой электрический водонагреватель, долгое время являвшийся тихим партнером в программах реагирования на спрос со стороны коммунальных предприятий, проходит ряд изменений, которые могут превратить его в инструмент, способный справиться с проблемами, возникающими на границе энергосистемы.

Часть этой работы связана с передовыми пилотными проектами, направленными на создание виртуальных батарей из тысяч водонагревателей, объединенных в быстро реагирующие системы управления, реагирующие на энергосистему.Канадский проект PowerShift Atlantic или демонстрационный проект Тихоокеанского Северо-Запада, поддерживаемый Министерством энергетики США, являются хорошими примерами такого подхода.

Или это может быть простая модернизация, стоимостью около 20 долларов в дополнительных деталях, направленная на превращение классического электрического резервуара для горячей воды сопротивления в «революционную технологию нагрева воды с регулируемой мощностью и интерактивной сеткой».

Именно так Sequentric Energy Systems описывает свой последний вклад в зарождающуюся концепцию «водонагреватель как интеллектуальный сетевой ресурс».На прошлой неделе стартап из Атланты получил патент США на свою технологию. На прошедшем на этой неделе форуме ACEEE Hot Water Forum — конференции, посвященной эффективным способам нагрева воды, — Sequentric объявила о своем первом производственном партнере, Vaughn Thermal Corp. из Массачусетса, которая планирует начать производство устройств для покупателей коммунальных услуг.

Итак, что это за большой прорыв? По словам генерального директора Sequentric Даниэля Флора, это не более чем использование того, как горячая вода поднимается, а холодная опускается в бак нагревателя.Большинство водонагревателей нагревают весь резервуар с водой, оставляя мало места для маневра в том, как часто коммунальные службы могут включать и выключать их, не влияя на температуру, раздражая клиентов и делая их непригодными для массового развертывания.

Но добавление дополнительного нагревательного элемента в нижней части резервуара, где находится холодная вода, позволяет коммунальным службам включать и выключать его по желанию, оставляя горячую воду в верхней части резервуара со стабильной температурой, сказал он. .

По его словам, это решает четыре ключевые проблемы: «Как дать коммунальной компании время, как обеспечить ее безопасность, как поддерживать горячую воду и как сделать это простым?»

Это проблемы, которые ограничивают сегодняшние программы реагирования на потребности в водонагревателях.У традиционных водонагревателей есть довольно строгие ограничения на то, как часто их можно выключать и на какое время, прежде чем вода станет достаточно холодной, чтобы домовладельцы заметили это. Точно так же программы, использующие водонагреватели для поглощения избыточной энергии — например, для использования энергии ветра, которая в противном случае была бы ограничена из-за отсутствия спроса, — могут только увеличить тепло до того, как оно начнет становиться опасно горячим, угрожающим. безопасность домовладельца и целостность самого водонагревателя.

Этот новый дизайн, напротив, позволяет коммунальным предприятиям «увеличивать пропускную способность — и брать на себя более 100 процентов времени», — сказал Флор.Вот диаграмма, показывающая, как коммунальное предприятие, использующее один из водонагревателей Sequentric, может использовать этот нижний нагревательный элемент таким образом, чтобы вызывать значительные подъемы и спады в нижней, более холодной части резервуара, сохраняя при этом температуру воды наверху резервуара стабильной. :

Что можно сделать с водонагревателем, управляемым коммунальным предприятием, с таким диапазоном и гибкостью? Новый пилотный проект, проводимый Battelle, некоммерческой организацией из Колумбуса, штат Огайо, которая управляет лабораториями Министерства энергетики, включая Тихоокеанскую северо-западную национальную лабораторию, и оператором среднеатлантической сети PJM, проверяет одну возможность: превратить водонагреватели, разбросанные по нескольким коммерческим кампусам, во вторую — посекундное частотное регулирование чувствительных нагрузок.

«Одна из задач регулирования частоты — это проверить для PJM, что вы сделали то, что они просили вас сделать», — сказал Джейсон Блэк, руководитель исследований в области энергетики и окружающей среды в Battelle. «Особенно, когда у вас есть 1000 водонагревателей, и [PJM] говорит:« Дайте мне 30 киловатт »», что соответствует примерно пяти или шести водонагревателям.

«У нас есть запатентованная нами запатентованная методология, позволяющая очень прозрачно показать PJM, что мы делаем, объявив график для каждого отдельного водонагревателя», — сказал он.В то время как Battelle модернизирует существующие водонагреватели с помощью контроллера нагрузки Sequentric, компания также протестировала новую конструкцию компании, которая, по его словам, может «обеспечить дополнительный, более точный контроль и обеспечить дополнительную емкость по сравнению с традиционным водонагревателем».

Эта способность хранения критически важна для уравновешивания 24-часовых колебаний спроса и предложения в сети, отметил Флор. Например, можно управлять водонагревателями, чтобы вода на дне резервуаров медленно остывала, чтобы «в полночь у нас была относительно небольшая мощность», ровно столько, чтобы удовлетворить потребности домашнего хозяйства в горячей воде.Затем в течение ночи, «когда подует ветер, до семи утра, зарядите его», нагревая всю воду в баке.

Затем, когда наступает утренний пик потребления электроэнергии, водонагреватель можно почти полностью отключить, чтобы использовать накопленный объем горячей воды. С этого момента «в течение дня мы все еще вкладываем энергию, но в меньшей степени, чем выходит», — сказал он.

По его словам, эта избыточная мощность также может быть использована для поглощения энергии, которая поступает при всплеске энергии ветра или отключении подстанций.«Кодовое название Battelle — это режим« Spinal Tap »- он идет на 11», — сказал он. «Возможность выборочно перезаряжать, оставляя что-то в резерве, на всякий случай — но все же безопасно, чтобы домовладелец не обгорел, а срок службы резервуара не пострадал».

По его словам, такие циклы глубокой разрядки и перезарядки могут сократить срок службы аккумуляторов, которым требуется выполнять аналогичные задачи. Но что еще более важно, в отличие от батарей, в Соединенных Штатах уже установлено около 50 миллионов электрических водонагревателей, готовых для хранения энергии ветра и быстрого реагирования.

Как водонагреватели с таким новым дизайном могли попасть в дома и подключиться к инженерным сетям, которые в них нуждаются? Стивен Коэп, менеджер по продажам коммунальных услуг в Vaughn, отметил, что водонагреватели заменяются каждые десять-пятнадцать лет или около того, гораздо чаще, чем большинство других бытовых приборов, что может сделать их одними из первых «умных приборов», получивших широкое распространение на рынке.

«Модернизация сетевых интерактивных элементов управления производилась в небольших масштабах для демонстрационных проектов, но я думаю, что это менее жизнеспособный вариант, чем возможность использовать в своих интересах 8-10-процентный средний оборот электрических водонагревателей каждый год», — сказал он.«И дополнительные затраты на добавление блока управления на заводе Вон, вероятно, составляют десятую часть стоимости модернизации», — добавил он.

«Несмотря на свой новый патент, Sequentric не занимается водонагревателями», — отметил Флор. Скорее, он производит датчики и средства управления для конечных нагрузок, а также программное обеспечение для управления сетью, которая соединяет их с коммунальными предприятиями или системами оператора сети. «Мы даем им телеметрию в реальном времени, и они решают, как управлять сетью, а мы берем на себя обслуживание — и все работает в режиме реального времени», — сказал он.

По его словам, компания участвует примерно в 26 проектах, в которых подключено около 2100 устройств. Примерно две трети из них представляют собой водонагреватели, в которых сенсоры и система управления Sequentric обеспечивают данные о напряжениях, температуре, показаниях трансформатора тока, информацию о состоянии реле, обнаружение утечек и каналы связи с операторами, обычно через сотовую или широкополосную сеть Интернет.

В рамках канадского проекта PowerShift Atlantic компания Sequentric модернизировала ряд водонагревателей, которые коммунальные предприятия сдают в аренду клиентам.По словам Флора, программы аренды водонагревателей для коммунальных предприятий — естественная цель для нового водонагревателя Sequentric. На Среднем Западе США и в Онтарио коммунальное предприятие Direct Energy имеет парк из около 1,25 миллиона арендованных водонагревателей, и аналогичные программы спонсируются Управлением долины Теннесси и другими организациями.

По его словам, компания New Brunswick Power, один из участников программы PowerShift, заменяет около 10 000 арендованных водонагревателей в год и взимает с клиентов 6 долларов в месяц в счет за электроэнергию.Он добавил, что когда эти водонагреватели выходят из строя или начинают протекать, у коммунального предприятия появляется стимул их быстро заменить.

Помимо программ прямого лизинга, существует целый мир водонагревателей, которые в конечном итоге можно было бы превратить в более гибкие коммунальные предприятия. В тридцати пяти штатах коммунальные предприятия используют программы управления нагрузкой на водонагреватель, которые включают и выключают их с помощью дистанционного управления, чтобы помочь снизить нагрузку во время пиков сети. В Соединенных Штатах сельские кооперативы являются крупными потребителями — Национальная ассоциация сельских электрических кооперативов (NRECA) насчитывает около 220 коммунальных предприятий, участвующих в программах реагирования на потребности в водонагревателях, и еще 100 их планируют.

Одним из возможных препятствий для расширения этого рынка является вопрос о том, следует ли расширить электрическое водонагревание или заменить его на водонагреватели, работающие на природном газе, водонагреватели с тепловыми насосами, солнечные системы горячего водоснабжения или другие варианты с более высоким КПД. Ранее в этом году Министерство энергетики предложило стандарты эффективности водонагревателей на 2015 год и последующие годы, которые могут запретить продажу многих электрических водонагревателей.

Сторонники водонагревателей, способных реагировать на спрос, включая NRECA, PJM, Американскую ассоциацию электроэнергетики, Институт Эдисона по электричеству и производитель умных водонагревателей Steffes Corporation, обратились к Министерству энергетики с просьбой пересмотреть эти правила, которые могут иметь более широкое влияние на производители водонагревателей по всему спектру.

***

Сеть с лидерами из GE, SDG & E, IBM, AT&T, Intel, PG&E и других по таким темам, которые стимулируют инновации на краю сети. Узнайте больше о нашем новом исполнительном совете Grid Edge.