加拿大冬天是怎么供暖的呢?

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介绍一下加拿大农村、小镇常用的木柴、颗粒取暖炉技术,结构都不复杂,加拿大多木少煤,煤炉原理也是一样的。这几种炉子,国内也有自主产品。请自行淘宝、阿里。

要想实现充分燃烧不产生煤气,必须电控!没有电控,根本不可能调节房间温度,同时实现充分燃烧。

充分燃烧和热功率调节

要想避免黑烟(C和复杂有机物)和煤气(CO)排放,就要完全燃烧,把所有可燃物都转化成二氧化碳和水。

中学化学课上提过,燃烧需要高温、氧气和燃料三个条件。缺氧就会出现不完全燃烧,所以助燃空气一定要足量;但是助燃进气是冷的,空气流速太快,会让燃料来不及燃烧就脱离高温环境,因此空气也不能过多。

炉子的容积有限,单位时间能输入的空气量也是有限的,而且还需要调节输出热功率。

加拿大的炉子大体有两种,一种叫颗粒炉(pellet stove)烧类似清洁煤块的木颗粒,一种叫木柴炉(wood stove)烧形状大小不确定的木柴。

颗粒炉的电控方式是“调节燃料量,助燃空气量跟着燃料走”

颗粒炉

颗粒炉如图,1是燃烧篮,2是烟气泵(可选,没有烟气泵的炉子用炉门开度控制助燃气流),3的上方是螺旋颗粒泵。

调节热功率,是通过调节颗粒泵的转速,控制单位时间内到达燃烧篮的燃料颗粒量。助燃空气跟燃料量联动,是通过氧传感器(图中,绿正方形伸到下面烟气管道上的小零件)。厂家设定好氧传感器输出标准值,一般设定为空气略微过量(烟气里有少量氧气),如果氧传感器信号低则提高烟气泵转速或增大炉门,反之则降低烟气泵转速或减小炉门。

木柴炉的电控方式是“间歇开/关助燃空气,调节燃烧时间”

催化式木柴炉,无催化式木柴炉

木柴直接燃烧很难完全,容易产生烟雾和煤气。木柴炉有两种,催化式和无催化式,催化器比较贵,小型木柴炉一般采用无催化式,大型木柴炉一般采用催化式。催化氧化器跟汽车上使用的催化原理相同,都是通过贵金属催化剂降低着火点,从而让烟气里未完全燃烧的煤气和烟雾等在催化作用下燃烧掉。

无论有没有催化,木柴炉里都有一根或几根“补气管”(secondary burn pipe),炉体表面设置补气道,补气管从补气道吸取被炉体加热的空气,从小孔进入炉膛,和来自木头的,未完全燃烧的挥发气体在补气管气孔处燃烧。补气管和火焰形状见下图。

补气管和气孔
补气管火焰形状

这两种木柴炉都是不能连续调节热功率的,只有“大火”和“停火”两档,前者对应炉门大开,后者对应炉门完全关闭(但开放补气道烧掉可燃气体包括CO),因为半开炉门时会出现不完全燃烧现象。

电控调节热功率的原理是间歇地开炉门,比如开5分钟关5分钟。

火管风道式换热器

煤和氧气化合后的废气,术语叫烟气,初始温度很高,但烟气使人窒息不能直接用于取暖,必须提取热量后,通过烟囱排放掉。旧式煤炉主要靠炉体表面加热房间空气,从烟囱排放的烟气仍然带有大量热,浪费燃料,增加污染。因此,需要使用“换热器”把烟气里的热量传到房间空气里。

加拿大住家暖炉,常用的是火管风道式换热器。火管是表面积很大的烟气管道,风道就是一根很粗的方形铁皮管,连通暖炉、空调和每个房间。风压由空调或暖炉内置的风机提供。暖炉里,烟气经过下图所示的S形弯管(弯管上面没有小孔,内外是隔离的,图上画的容易引起误解),从圆形烟管排放到烟囱。最下面的圆柱其实是个蜗牛型的离心风机,把房间里的冷空气从左上的风道入口抽进换热器,吹拂弯管外表面加热,然后送进右上的风道出口。

风机的速度是靠烟气温度传感器来反馈调节,烟气残余温度越高,风机转速越快,把更多的热量带进房间。

加拿大大部分城市冬季都需要依赖暖气系统度过。入冬前必须检查暖气系统,确保其安全正常使用。一般住宅取暖系统有四种类型,1,电热取暖系统。 2,蒸汽暖汽系统。3,水暖系统。4,风暖系统。我们分别来谈谈这4种系统的优缺点。

1. 电热系统

这种是暖气系统中最安静的,最环保的系统,它的优点大家都很清楚,由于不少地区的电价低于煤气和油的加格,魁北克差价更大,所以哪里好多人都改电暖。电暖系统还有一个最大的优点就是方便控制,你可以方便地分别控制不同房间的温度,人少的家庭可以将不用的房间设定不同的温度,这样达到综合节能的目的。下面再来谈谈发热器,一般电暖的房子建筑商都采用 Baseboard heating 上面还有个简单的双金属片结构的温控器,装在其外壳上,这种发热器结构简单,成本低,耐用,缺点是该产品属于热辐射型的,对整个房间加热不均匀,再有温控器装在暖气壳上,其传感器所感知的温度是其周围温度,它不能代表整个房间温度,所有很不准确。另外还有一种加热体后面有个风煽的电heating ,这种就好多了,它具有热辐射和热对流两种形式,可使房间均匀加热,但该产品一般不被建筑商采用,因为成本太高,而一般商店里能买到的有风煽的也都是110V的,不能装在 heating 的专线上,如果随便插在别的插座上就会造成支路负荷加重,不利安全用电,请慎重,除非你另拉专线。另外值得一提的是有种 heating 专用温控开关,大电流工作,可串联在电路中,然后将温控器放在能代表整个房子温度的地方,这样可以较准确地控制房间温度,此外你还可以用大功率的时间开关,设定加热的时间程序。

最后说一句,不管什么形式的发热器最好放在靠窗的位置,这样效率最高

2. 蒸汽系统

这种暖气系统有烧油的和烧煤气两种,除了燃料的不同其工作原理都相同,由于它庞大的锅炉和沉重的暖气片的原因以经退出历史舞台了,但在些老的城市还能看到它的身影,在多伦多那些老城区里它们还在辛勤地工作着,由于这种系统已经很少见了,所以我在这也不想说太多,但我在这想谈的是这种系统的常见故障和解决办法。

该系统由于是蒸汽加热,时间长了就存在有些暖气片不热或部分不热的现象,其主要原因是暖气片内有残留的空气存在,当锅炉工作时蒸汽从管道里从下传到暖气片上,由于里面有空气,于是蒸汽将空气压缩到顶端而造成部分不热,解决的办法是在锅炉工作时将上端小小的放气阀打开或拧下,让蒸气将空气赶走,当看到有大量的蒸汽从放气孔喷出时即管上阀门(操作时要戴厚手套,避免烫伤),这时整个暖气片都热了,等锅炉降温后没有蒸汽了,那密封的暖气片里就成真空状态,等下次在启动时蒸汽就很容易地充满整个暖气片。

3. 水暖系统

水暖系统在汽暖系统的基础上经过改进而发展起来的新型的高效的暖气系统,改系统的优点是安静,传输热损失小,效率高,各房间隔音好,控制简单,有利于温度分区,综合节能,由于现在多采用3/4寸的铜管做暖气水管,所以施工方便整个房屋的建造成本底。它的工作原理是锅炉将水加热,然后在通过管道送到各房间的散热片上,再另一端流回锅炉再加热,当然整个过程是由水泵驱动,如果设计合理,送到每个房间的热量都比较均匀,不存在二楼比一楼热的现象。该系统分并联和串联两种,后者可加温控器而实现不同房间温度分别控制的目的,也可用阀门手动实现,由于现代技术的提高,新型的水暖锅炉体积很小,一般以烧煤气的为主,老式的锅炉体积大,有烧油的和烧煤气的之分。在散热器上也有分别,一般老式的采用铸铁暖气片,体积大,沉重,但功率大,新式的多采用轻质材料制成的Baseboard 式的,其长度视房间面积而定,其缺点是靠墙不好放家具,这两种都是热辐射式的。值得一提的是现在出现一种体积小的水暖散热器,外型酷似电暖器,里面有个风煽将热量吹出,它属于辐射和对流综合式的,可放到墙里,从而有利于房间布局。水暖系统在美国非常普遍,占90/100,但在加拿大还很少,这是这里的房屋年代比美国普遍新,多采用风暖系统,只有那些较老的房子才用这种系统。这种系统趋于淘汰的原因主要是不能加中央空调和讨厌的散热器的存在而影响房间的布局,除了这两点外,水暖系统还是比较好的暖气系统,如果你的房子是这种系统的话你也大可不必赶时髦,非要花上万银子来改成风暖,你要是知道在你心目中最现代化的城市纽约还有99/100的房子采用这种系统的话你就心安了。至于冷气问题你可以另想别的办法,其实分体空调是更好的选择其优点不言而俞。

4. 气暖系统

气暖系统是炉子(furnance )加热空气后由一个大的鼓风机通过胶大的铁皮管道送到各个房间,再由回风管回到炉子循环再加热,该系统最大的优点是由于热空气是从风口吹出,属于热对流的传导形式,所以房间的温度较均匀,再加上风口设在地板或墙上,不占用房间的有效空间,这对房间的布置不会有影响,再加上可以实现和冷气系统方便地组成中央冷暖空调,这就使这一系统有很强大的生命力,现代新建的房子大多采用这一加热系统,再加上采用高效的炉子,其效率可达90/100多(这里只计算了煤气的燃烧效率),想必这一系统大家都很熟悉,因为在多伦多占有很大的比例。可事物总是相生相克,有了那么多优点就一定存在缺点,这种系统有以下不足之处,1,是空气干燥,不过这一点可用加湿器克服,2,是由于热空气由管道传输,其传输效率大打折扣,尤其是传输较远的房间和二楼就显得不如一楼热,这是由于管道本身散热和传输中的损耗,但你也别担心这些热量会损失,只是肉烂在锅里而已,如果设计和施工不合理就会造成热量分配不均,所以这种系统只适合于一至二层的房子,要是有三楼的话就显得力不从心了。3,不能分区控制,虽然可以采用手动关掉一些不用房间的风门的办法来调节,但太麻烦,不能实现自动化温控,综合节能差。4,该系统不利于房屋间的隔音,由于热空气是靠共用管道系统传送,它不但可以传热同时也可以传声,用这种系统的人要主意,不要靠近出气口说秘密话,再有就是不利于分租,要是地下室做饭,其味道很可能通过回风管传到各个房间。5,就是管道复杂,建筑成本高。

下面谈谈这一系统的加热原理, 一般来说每个房间都有一个和一个以上出风口,出风口有的在下面也有的在上面,一般的说下面的效率比在上面的高,因为热空气的密度小,热气向上走,除了出风口外还有回风口,这种回风口较大,一般装在和出风口对角的位置,让空气形成对流,使房间的空气再回到炉子循环加热,有的改建过的房间没有回风口,那么只出不进,房间的空气就不能再回到炉子循环加热,我们知道空气是热的不良导体,只能通过对流才能使整个房间温度均匀分布,如果没有回风口就不会形成对流,这也是造成这些房间较冷的原因,所以要重视回风。

暖气系统保养

怎么保养暖气系统?最佳方法是请合格的有牌技师,在冬天来临前做定期的保养和检查。确保系统能正常地操作,而不会出现问题。通常每年需要做的暖炉的常规保养(Tune-up),包括风机清理检查、热交换器检查、一氧化碳含量和煤气压力测试等重要项目。

对于暖炉的保养维修和安全使用,专家建议:

1. 不要以紧急故障维修代替日常保养。一些大的故障,如电机、 电子板等重要部件的损坏往往都是长年不做日常维修造成。若每年做一次日常维修,花的是小钱,但若不维修出了大故障去更换电机、电子板等备件的费用往往成百上千;

2. 不要混淆通风管道清理与冷暖气的日常维修 。管道清理只清理冷暖气设备以外的部分,并不能解决冷暖气日常维修所包含的内容;

3. 保持暖炉周围环境的通风。特别对于中效炉,周围要有足够空间。暖炉周围不宜堆积杂物。如果暖炉周围空间不足,氧气不够,缺氧燃烧不仅会产生大量危险的一氧化碳,还浪费能源和金钱;

4.高效炉要经常检查进气管和排气管有否被堵住;

5.定期更换暖炉的滤板,建议每两个月换一次。这样不仅能保持空气的洁净,也能预防管道的堵塞;

6.室内一定要安装足够的一氧化碳探测器,且每个月要测试各个探测器是否能工作正常;

7.如果听到炉子发出怪声音,或者闻到异味或煤气味,一定要立即联络专业人士修理,不可轻视拖延。

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