Обдув батареи отопления вентилятором от компьютера

Обдув батареи отопления вентилятором от компьютера

Самые интересные ролики на Youtube

Пролог.

В этом году у нас свирепствуют небывалые морозы. В отдельных районах республики температура воздуха падала до -24ºС, что для тёплой Молдовы является аномальным явлением. У меня в комнате не висит термометр, но я почувствовал, что рука, лежащая на столе, стала мёрзнуть, и мне пришлось подложить под неё кусок поролона.

Мы, в общем-то, как Амундсены, уже привыкли к прохладе, но вчера председатель нашего кондоминиума, собирая подписи под обращением к поставщику тепла, спросил, какая у нас температура воздуха в квартире. Вряд ли поставщик тепла повысит температуру теплоносителя, но возможно председатель хочет под предлогом предоставления некачественных услуг потребовать неустойку.

Как бы там ни было, но меня это событие сначала подтолкнуло к измерению температуры воздуха в квартире, а потом и к проведению этого эксперимента.

Конечно, сказать, что этот эксперимент был нечистым, это не сказать ничего. Слишком уж много переменных, которые могли отразиться на точности результата, начиная от направления ветра за бортом и кончая активностью компьютера, работающего в тестируемой комнате.

Но, самый важный параметр, который в другое время не позволил бы вообще провести этот эксперимент, это стабильность температуры теплоносителя.

Дело в том, что в более теплые периоды времени, температуру теплоносителя активно регулируют в течение суток, для экономии расхода энергии. Когда же на улице аномальная температура, то все задвижки открывают настежь.


Цель эксперимента.

Подтвердить или опровергнуть предположение, что принудительное охлаждение батареи парового отопления, даже при температуре теплоносителя 42ºС, может значительно повысить теплоотдачу системы в условиях обычной городской квартиры.


Датчик температуры.

Чтобы определить эффективность того или иного способа обдува батареи, было решено измерить разницу температур теплоносителя до и после батареи центрального отопления.

На самом деле, начал я с промера температуры батареи в разных точках, но полученные данные обработать так и не удалось. :)

Для этого было изготовлено два одинаковых датчика температуры на основе полупроводниковых терморезисторов КМТ-17.

А вот так датчики были закреплены на трубах парового отопления. Для улучшения контакта с трубой, терморезистор был смазан теплопроводной пастой КПТ-8.

Чтобы снизить погрешность измерений, вносимых потоками воздуха, датчики пришлось дополнительно изолировать поролоновой лентой.

Выбор оптимального положения вентилятора.

Замеры температуры теплоносителя были произведены при разных положениях вентилятора относительно батареи. Мощность вентилятора, при этом, не менялась.

На протяжении эксперимента, температура теплоносителя была 43ºС, воздуха в помещении 20ºС.

Во всех случаях, расстояние от центра лопастей до центра батареи было равно 70см.

Разность показаний между температурой теплоносителя на входе и на выходе указана в условных единицах, так как откалибровать термометр с такой высокой точностью было просто нечем. При этом за начало отсчёта принят 0 (ноль) условных единиц, при котором батарея охлаждалась естественным путём.

Поток воздуха направлен сверху вниз, а угол наклона вала вентилятора относительно горизонта 50º. При этом, разность температур на входе и выходе батареи – 11 Условных Единиц (далее УЕ).

Поток воздуха направлен сверху вниз, вентилятор работает в режиме «подхалим» (поворачивается из стороны в сторону). Разность температур – 8 УЕ.

При обдуве батареи сбоку, разница температур между входом и выходом – 13 УЕ.

При направлении потока воздуха в центр батареи, удалось получить самую высокую разность температур – 15 УЕ.

Если направить поток воздуха в центр батареи, но при этом включить режим "подхалим", то разность температур снизится до – 12 УЕ.

Выводы.

Наиболее выгодным, с точки зрения теплоотдачи, оказалось направление потока воздуха от пола в сторону плоскости батареи.


Экспериментальные данные.

Первый день эксперимента.

Все графики показывают изменение температуры с 8.00 утра до 24.00 ночи.

Температура теплоносителя 42ºС.

По графику видно, что более эффективно система работала, пока разность температур воздуха и батареи была велика. Когда разница уменьшилась, система стабилизировалась.

Температура воздуха в центре комнаты на высоте 65см от пола поднялась с 15ºС до 20ºС за 9 часов.

В дальнейшем температура поднялась ещё на 0,5ºС.

Потребляемая мощность вентилятора при этом составила 35,2 Ватта.

Когда, во время эксперимента, я вышел из своей комнаты в коридор, то сразу почувствовал разницу температур, ведь к тому времени я уже снял тёплые вещи.

Сходил в сарай и принёс оттуда ещё один вентилятор. Этот вентилятор не был оборудован переключателем мощности, поэтому я его подключил через самодельный симисторный регулятор, конструкция которого подробно описана здесь.

Что ж, жить стало лучше, жить стало веселей!

Второй день эксперимента.

Утром я снова промерил температуру теплоносителя, а также температуру воздуха в комнате. Все значения остались неизменными, в том числе и температура за бортом.

В течение дня никаких изменений температуры замечено не было.

Третий день эксперимента.

Температура теплоносителя повысилась на один градус и составила 43ºС.

Температура на улице снижалась и достигла -15ºС.

При этом температура в комнате выросла ещё на 0,5ºС и достигла 21,5ºС.

Четвёртый день эксперимента.

Температура теплоносителя всё ещё 43ºС.

Температур за на улице с утра -15ºС.

Температура в комнате утром составила 21,5ºС.

Так как за прошедшие сутки никаких существенных изменений температуры не отмечено, решил увеличить поток воздуха и в 10.00 установил второй вентилятор.

Через 10-15 минут температура воздуха возросла сразу на один градус, а потом и ещё на полградуса и достигла 23ºС.

Гулять так гулять, подумал я, и в 19.00 включил оба вентилятора на полную мощность. Температура за два часа возросла ещё на один градус и достигла 24ºС.

Результаты и выводы.

  1. Мне удалось повысить температуру воздуха в комнате на целых 6ºС, а в экстремальном режиме работы вентиляторов даже на 9ºС, что подтвердило предположение о том, что повысить теплоотдачу батареи центрального отопления можно, даже при такой низкой температуре теплоносителя.

  2. При использовании обычного бытового вентилятора без регулятора оборотов, в комнате становится слишком шумно. Однако если использовать накопленное комнатой тепло, то, например, в спальне можно на ночь отключать вентилятор, а в столовой, наоборот, включать. Тогда, можно использовать вентилятор на полной мощности.

  3. Если находиться в той части комнаты, где наиболее ощутимо движение воздуха, генерируемого вентилятором, то создаётся ложное ощущения снижения температуры.

  4. Те, кто опасается, что вентилятор много "намотает", могут посчитать месячное потребление энергии.

    35(Ватт) * 24(часа) * 30(дней) ≈ 25(кВт*час)


Выбор вентилятора (кулера)

Можно купить готовую систему внешнего охлаждения, но за полчаса и без финансовых затрат можно собрать ее из подручного материала. Для этого понадобится старый кулер от компьютера и USB кабель.

Внешний вид кулера от процессора для охлаждения мини-ПК

Кулер был взят от морально устаревшего процессора Intel Pentium I, проработавший много лет. Проверка показала свободное вращение крыльчатки и тихую работу при напряжении 12 В. Если крыльчатка вращается туго, то кулер нужно разобрать и смазать подшипник.

В мини-ПК нет возможности подключить внешнее устройство на напряжение питания 12 В, а только 5 В через USB разъем. Отдельный блок питания использовать не хотелось. Поэтому работа кулера была проверена подключением к лабораторному источнику питания при напряжении 5 В. Кулер стабильно запускался даже при 4,5 В и, создавал достаточный воздушный поток.

Осталось только разобраться с цветовой маркировкой проводов кулера, USB шнура и припаять шнур к печатной плате кулера.

Цветовая маркировка кабеля USB разъема

Для подачи питающего напряжения на кулер подойдет любой кабель с разъемом USB. Такие кабели повсеместно используются для подключения к зарядному устройству сотовых телефонов, принтеров и других устройств.

Маркировка USB разъема

Если заглянуть внутрь разъема USB, то можно увидеть четыре контакта, как показано на фотографии. Через первый и четвертый контакты подается питающее напряжение 5 В, по остальным – информационные данные, которые для подключения кулера не нужны.

Контакты соединены с проводами разных цветов по стандарту. В таблице приведены данные по цветовой маркировке USB кабелей. Для питания кулера необходимы только провода красного и черного цветов.

Внешний вид USB кабеля с внутренними проводами

Для подключения самодельной системы дополнительного охлаждения к USB разъему мини-ПК достаточно длины шнура 20 см, но решил сделать 50 см для возможности использования вентилятора в других случаях. При желании провод всегда можно будет сделать короче.

Подготовка USB кабеля для припайки к кулеру

После обрезки кабеля нужно снять с него изоляцию на длину около сантиметра, обрезать провода Данных (белый и зеленый провода) и с помощью паяльника залудить концы проводов. Необходимо исключить возможность прикосновения проводов данных между собой.

Припайка проводов USB кабеля к вентилятору

Компьютерные вентиляторы могут иметь двух, трех или четырех контактные разъемы для подключения. В настоящее время действует стандарт по цветам проводов и номерам выводов разъемов кулеров. Но ранее цветовая маркировка была произвольной, и производители выбирали цвета по внутренним стандартам. Поэтому если будете использовать кулер от старого компьютера, то лучше ориентироваться по разъему.

Распайка проводов на плате кулера

Для того, чтобы добраться до места пайки проводов кулера нужно отклеить этикетку. Как оказалось в этом кулере цвета не соответствовали стандарту. Вместо провода красного цвета использовался желтый, а вместо желтого – зеленый. Кстати, если попутать полярность подключения кулера, то он не будет вращаться и не выйдет из строя.

Доработка фиксатора кулера для кабеля USB кабеля

После отпайки штатных проводов кулера для фиксации USB кабеля пришлось с помощью овального надфиля расширить входное отверстие в корпусе.

Фиксация USB кабеля на кулере

Осталось только припаять к печатной плате кулера провода USB и закрепить кабель хомутом. Вместо хомута можно воспользоваться ниткой.

USB самодельный вентилятор для мини-ПК

Самодельная система внешнего охлаждения мини-ПК изготовлена и осталось только проверить ее в работе и провести испытания.

USB самодельный вентилятор установлен на корпус мини-ПК

Вентилятор был просто положен на мини-ПК и включен в его USB разъем. На расстоянии метра в полной тишине шум работающего кулера не прослушивался.