Katla siltuma akumulatora savienojums un darbības princips

Mājās, kur nav gāzes vai centrālās apkures, tiek izmantotas individuālas apkures sistēmas, ieskaitot cietā kurināmā un elektriskos katlus vai saules enerģijas sistēmas, kas darbojas ar saules enerģiju. Šīm sistēmām ir būtisks trūkums - nevienmērīga apkures vide, pateicoties funkcionēšanas pamatiezīmēm vai ārējo faktoru ietekmei. Tos var optimizēt, izmantojot apkures siltuma akumulatoru, kam būs bufera loma starp siltuma avotu un patērētājiem.

Siltuma akumulatora mērķis

Siltuma akumulators dažādu veidu apkures katliem ir iespaidīga tvertne, kas piepildīta ar ūdeni, kas ļauj jums atrisināt problēmas, kas rodas apkures katla darbības laikā:

• enerģijas pārsniegšana;
• liekā apkures jauda;
• ūdens pārkaršana katlā;
• periodiskas apkures temperatūras svārstības paša sadedzināšanas procesa nevienmērīguma un savlaicīgas malkas, ogļu ieklāšanas dēļ;
• virsotņu neatbilstība siltumenerģijas ražošanā un patēriņā.

Dažas no problēmām var atrisināt, uzstādot pirolīzes katlu ilgstošai sadedzināšanai, taču pēdējā gadījumā tas nepalīdzēs. Katla darbības īpatnība ir tāda, ka pēc kurināmā ieklāšanas pakāpeniski palielinās siltuma pārneses jauda, ​​sasniedzot maksimālās vērtības, un pēc tam arī pakāpeniski samazinās. Ja katlam savlaicīgi netiek pievienota degviela, tā apstājas, dzesēšanas šķidrums sāk atdzist, un līdz ar to mājā temperatūra pazeminās. Maksimālā siltuma ražošanas laikā sistēma nespēj efektīvi sadalīt visu enerģiju, jo tā ir aprīkota ar temperatūras regulatoriem, tāpēc daļa siltuma tiek izšķiesta. Ja katls ir elektrisks, daudz izdevīgāk ir uzkrāt siltumu naktī, kad elektrība tiek aprēķināta ar samazinātu nakts ātrumu, lai dienas laikā patērētu pēc iespējas mazāk elektroenerģijas.

Apkures sistēmas siltuma uzkrāšanas tvertne ir izgatavota no nerūsējoša vai parasta tērauda, ​​un no iekšpuses to var pārklāt ar aizsargājošu laku. Sienas virspusē ir krāsotas ar karstumizturīgu krāsu, pēc tam tās aizver ar siltumizolējošu materiālu un ādu. Faktiski, kad ir pievienots siltuma akumulators, siltumnesēja tilpums apkures sistēmā palielinās, kas ļauj kompensēt katla maksimālo jaudu un tajā pašā laikā uzkrāt siltumu, lai to pārnestu uz siltumnesēju, kad katls ģenerē siltumenerģiju. Pateicoties augstas kvalitātes izolācijai, ūdens siltumnesējā ilgstoši atdziest. Tas tiek uzkarsētā stāvoklī vairākas stundas un pat dienas un tiek iesūknēts sistēmā. Siltuma akumulatora darbības princips ir balstīts uz dažādu vidi, jo īpaši ūdens un gaisa, atšķirīgu siltuma jaudu. 1 litra ūdens temperatūras pazemināšanās par vienu grādu noved pie gaisa temperatūras paaugstināšanās par 1 m3 par 4 grādiem.

Ja tiek izmantots cietais kurināmais un elektriskie katli, siltuma akumulatora uzstādīšana ir vēlama, bet nav nepieciešama, tad siltuma akumulatora klātbūtne Saules sistēmā ir nepieciešams funkcionēšanas nosacījums, jo nav iespējams iegūt saules enerģiju vakarā un naktī, bet rudenī un ziemā mākoņainās dienās sistēmas izmantošana ir ļoti ierobežota.

Priekšrocības un trūkumi

Siltuma akumulatora lietošanas priekšrocības:

• Uztur siltumenerģiju vairākas stundas un dienas.
• Katla pārkaršana nav izslēgta.
• Siltumenerģija netiek izšķiesta, bet tiek uzkrāta turpmākai izmantošanai, tāpēc palielinās katla un apkures sistēmas efektivitāte kopumā.
• Ļauj ietaupīt finanšu resursus.
• Gaisa temperatūra telpās tiek viegli uzturēta optimālā līmenī, nav pieļaujami strauji temperatūras lēcieni.
• Nav nepieciešama bieža degvielas lejupielāde.
• Papildus cietā kurināmā katlam jūs varat uzstādīt saules sistēmu, kas ir bezmaksas siltumenerģijas avots.
• Daži apkures termoakumulatoru modeļi var apvienot katla funkcijas.

Sistēmas trūkumi:

• Ilga apkure - optimāla uzstādīšana mājās, kas paredzētas pastāvīgai dzīvesvietai. Vasaras mājiņās, kuras ziemā apmeklē nedēļas nogalēs, šāda ierīce nedos labumu.
• Augstas izmaksas - tās maksā apmēram tikpat, cik katls, un dažreiz dārgākas.
• Nozīmīgi izmēri un svars - tāpēc transportēšanas un uzstādīšanas laikā rodas zināmas grūtības. Turklāt apkures katls, kas paredzēts apkurei, ir uzstādīts tiešā katla tuvumā, tur ir jāatrodas papildu aprīkojumam, tāpēc bieži vien ierīču uzstādīšanai ir jāpiešķir īpaša telpa un tā jāsagatavo īpašā veidā: aprīkojiet atbalsta platformu, kas var atbalstīt piedziņas svaru. Pēc piepildīšanas tvertne var nosvērt 3-4.
• Nepieciešams lieljaudas katls - piedziņas pirkšana ir pamatota, ja katla jauda netiek izmantota pilnībā, ir vismaz divkārša jaudas rezerve, pretējā gadījumā ierīce būs neaktīva.

Siltuma akumulatora ražošanā ar savām rokām jūs varat ietaupīt ievērojamu daudzumu. Vienkāršākais dizains ir izgatavots no nerūsējošā tērauda mucas vai pat no nerūsējošā tērauda loksnes, kuras biezums ir vismaz 3 mm. Būs nepieciešama arī vara caurule ar diametru 3 cm un garumu 14 m, kas ir saliekta spirālē un ievietota tvertnes iekšpusē. No apakšas veiciet aukstā ūdens padevi, no augšas - karstā krāna, uzstādiet krāniem krāniņus. Cietā kurināmā katlam ir absolūti nepieciešams izolēt siltuma akumulatoru, pretējā gadījumā tas būs neefektīvs. Ir arī jāuzstāda spiediena un temperatūras sensori.

Ja nav iespējams metināt cilindrisku tvertni, sildīšanai varat izgatavot siltuma akumulatoru paralēlā caurules formā - šādas formas tvertni ir vieglāk izgatavot ar savām rokām. Stūri papildus pastiprina, no ārpuses tie papildina dizainu ar stingrinātājiem - tie tiek metināti 30-35 cm attālumā viens no otra. Ierīces diametra un augstuma attiecība ir 1: 3 (4).

Atlases kritēriji

Siltuma akumulators ir jāizvēlas saskaņā ar precīziem aprēķiniem, kas ņem vērā mājas apkures sistēmas parametrus. Tomēr papildus aprēķinātajām vērtībām tiek ņemti vērā arī siltuma uzglabāšanas ierīču vispārējie raksturlielumi.

• Spiediens apkures sistēmā. Saskaņā ar šo parametru siltuma akumulatoram jāatbilst apkures sistēmai. Jebkurā gadījumā vērtība var būt augstāka, bet ne zemāka. Tas, kādu spiedienu piedziņa var izturēt, ir atkarīgs no sienas biezuma, tvertnes formas un izgatavošanas materiāla. Katlu siltuma akumulatoriem, kas iztur vairāk nekā 4 bar, ir izliekti apakšējie un augšējie vāki.
• Bufera tvertnes tilpums. Šis parametrs tiek uzskatīts par vissvarīgāko, un viņi mēģina izvēlēties tādu tilpumu, lai piedziņa varētu uzkrāt visu lieko siltumu. Bet tajā pašā laikā nav nepieciešama pārāk apjomīga ierīce.
• Ārējie izmēri un svars. Būs jārisina aprīkojuma transportēšana un izvietošana, tāpēc jums rūpīgi jāaprēķina viss: vai tvertne izies pa durvīm, vai grīdas izturēs cisternu, kad tā būs pilnībā piepildīta ar ūdeni.
• Aprīkošana ar papildu siltummaiņiem.Tie ļauj jums vēl vairāk optimizēt sistēmas darbību. Modeļi tiek izvēlēti, ņemot vērā visas sistēmas sarežģītību.
• Iespēja uzstādīt papildu ierīces. Kopā ar akumulatora starpliktuvi ir uzstādīti papildu sildelementi, sensori un temperatūras kontrolieri. Ja visi sistēmas elementi ir izvēlēti pareizi, jūs varat samazināt degvielas patēriņu uz pusi.

Tvertnes ir izgatavotas no oglekļa tērauda vai nerūsējošā tērauda. Pēdējie ir dārgāki un kalpo ilgāk, un pirmajiem obligāti ir pretkorozijas pārklājums. Jums jāpārliecinās par tā kvalitāti.

Katla buferšķīduma tilpuma aprēķināšana

Bufera tvertnes tilpumu parasti aprēķina tādā veidā, ka vienas degvielas cilnes sadedzināšanas laikā siltuma akumulators saglabā visu katla radīto siltumu. Paši var veikt tikai aptuvenus aprēķinus, neņemot vērā siltuma zudumus no apkures radiatoriem un istabas temperatūras ietekmi. Siltuma akumulatora tilpuma aprēķināšanas pamatformula:

W = k × m × s × Δtkur

• W - pārmērīgs karstums;
• m - šķidruma masa;
• ar - dzesēšanas šķidruma siltuma jauda;
• Δt - dzesēšanas šķidruma sildīšanas grādu skaits;
• k - katla efektivitāte.

Šeit jums jāaprēķina dzesēšanas šķidruma masa:m = W / (k × s × Δt).

Kā W ir definēta kā katla ģenerētās un mājas apkurei patērētās enerģijas vērtību atšķirība, ir arī jāprecizē tās un kurināmā cilnes degšanas laiks. Ja katla jauda ir norādīta ierīces sertifikātā, jāaprēķina siltumenerģijas patēriņš apkurei. Degvielas sadegšanas laiku nosaka empīriski. Teiksim, ka tas ir 3 stundas, un mājas sildīšanai nepieciešams 10 kW / h. Tātad 3 stundu laikā tas tiks iztērēts:10 × 3 = 30 kW.

Siltumenerģija ar katlu ar jaudu 22 kW / h ir:22 × 3 = 66 kW.

Saskaņā ar aprēķinu rezultātiem siltumenerģijas pārpalikums būs:W = 66 - 30 = 36 kW. Mēs tulkojam vatos, mēs iegūstam 36000 vatus.

Izmantojot formulu m = W / (k × s × Δt), nosaka vēlamo ūdens masas vērtību. Efektivitāte pasē ir norādīta procentos. Šī vērtība ir jāpārvērš decimāldaļās, dalot ar 100. Piemēram, 80/100 = 0,8. Ūdens siltumietilpība ir 4,19 kJ / kg × ° C vai 1,164 W × h / kg × ° C vai 1,16 kW / m³ × ° C.

Δt to nosaka, izmērot pieplūdes un atpakaļgaitas cauruļu temperatūru, no lielākās vērtības atņemot mazāko. Piemēram:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Pa šo ceļu,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1,288,7 kg.

Lai saglabātu visu katla radīto lieko enerģiju, nepieciešama vismaz 1288,7 m3 ietilpība. Piemērots ir Jaspi GTV Teknik 1500 litru siltuma akumulators. Izmantojot pieticīgākas aprēķina vērtības, jūs varat aprobežoties ar tvertni, piemēram, līdz 750 litriem.

DIY metodes un shēmas

Savienojuma sarežģītība un īpašības ir atkarīgas no siltuma uzkrāšanas veida. Tāpēc jums vajadzētu saprast, kas viņi ir.

• Vienkāršākais dizains ir tukša tvertne iekšpusē. Katls un patērētāji ir tieši savienoti. Izmantošana ir optimāla, ja visās ķēdēs tiek izmantots viens un tas pats dzesēšanas šķidrums, spiediens sistēmā nepārsniedz akumulatora pieļaujamās vērtības un no katla piegādātā dzesēšanas šķidruma temperatūra nepārsniedz apkures loka pieļaujamās vērtības. Ja pirmās divas prasības nav izpildītas, pieslēdzoties sistēmai, jums jāizmanto papildu ārējie siltummaiņi. Pēdējā gadījumā ir jāuzstāda sajaukšanas vienības ar trīsceļu vārstiem.
• Bufera tvertne ar iekšēju siltummaini - viena vai vairākas. Siltummainis ir spirālveida caurule, kas izgatavota no vara vai nerūsējošā tērauda. Šādā uzglabāšanas vidē dzesēšanas šķidrumu sajauc. Spole, kas atrodas apakšējā daļā, silda siltumnesēju, karstais ūdens plūst uz augšu kā mazāk blīvs.Augšpusē ir vēl viena spole, kas ņem enerģiju un nogādā to apkures lokos. Šāda veida ierīce ir optimāla, ja izmanto dažāda veida dzesēšanas šķidrumus, augstā spiedienā un dzesēšanas šķidruma temperatūrā un vairāku siltuma ģeneratoru savienošanai.
• Tvertne ar karstā ūdens padeves plūstošu ķēdi. Siltummainis lielākoties atrodas tvertnes augšpusē. Tam jābūt izgatavotam no metāla, kas atbilst pārtikas ūdens patēriņa standartiem. Ķēdes ir savienotas tieši. Šāda sistēma ir vēlama ar vienmērīgu karstā ūdens plūsmu.
• Siltuma akumulators ar iekšējo katlu. Sadzīves patēriņam uzsildīts ūdens tiek glabāts tvertnē. Šāda veida akumulējošos akumulatorus var viegli integrēt atvērtās un slēgtās apkures sistēmās, kas aprīkotas ar cieto kurināmo, elektriskajiem katliem un saules kolektoriem. Šāda veida bufera tvertnes ir īpaši svarīgas, izmantojot elektriskos katlus, kad siltumnesējs tiek uzkarsēts naktī un ūdens tiek patērēts dienas laikā. 150 litru katls ir pietiekams, lai vidusmēra ģimene dienā patērētu vidēji ūdeni.

Siltuma akumulatoram, kas paredzēts apkures sistēmai, ir vairākas izplūdes caurules, un tās atrodas vertikāli gar tvertni, jo visā augstumā ir temperatūras gradients. Tas tiek darīts tā, lai būtu iespējams savienot ķēdes ar dažādām prasībām attiecībā uz dzesēšanas šķidruma temperatūru, lai samazinātu temperatūras kontrolieru slodzi. Tā rezultātā siltumenerģija tiek izmantota pēc iespējas efektīvāk.

Cita veida sistēmas:

1. Vienkārša siksnu shēma, kas ierobežo pielāgošanās iespējas. Karstais ūdens paceļas un tiek ņemts no augšējā punkta, pēc atdzišanas tas nokrīt un atkal nonāk katlā. To lieto, ja spiediens un temperatūra siltuma ģeneratorā un apkures lokos ir vienādi. Temperatūru regulē tikai ar dzesēšanas šķidruma plūsmas palielināšanas / samazināšanas metodi.
2. Sistēmā ir sajaukšanas vienības, apvedceļš, tāpēc ir iespējams precīzāk pielāgot dzesēšanas šķidruma temperatūru. Iekārtu efektivitāti panāk, uzstādot, piemēram, trīsceļu vārstus.
3. Sistēmā ir iekļauta papildu tvertne, kuras dēļ tūlīt pēc katla iedarbināšanas ir pieejams neliels daudzums karstā ūdens. Patērētājam nav jāgaida, kamēr sistēma tiek pilnībā uzkarsēta, taču ūdens padeve nav liela, un sistēma uzkarst lēnāk nekā klasiskā.
4. Bufera tvertnes iekšpusē ir viena spole, siltumenerģija no avota iziet caur to, un dzesēšanas šķidrums siltuma uzkrāšanas tvertnē jau tiek uzkarsēts no spoles. Šāda veida sistēmā tiek izmantoti dažādi dzesēšanas šķidrumi. Jūs varat izvēlēties tos, kurus nevar sajaukt ķīmisko īpašību nesaderības dēļ. Caur spoli var piegādāt apkuri vai karstu ūdeni, pretējā gadījumā šajā lokā cirkulēs dzesēšanas šķidrums no avota.
5. Sistēmā ir uzstādīts papildu ārējais siltummainis. Tas ļauj akumulatorā uzturēt vēlamo temperatūru.
6. Sistēma ar karstā ūdens padeves plūstošu ķēdi. Tas ir optimāli, ja karstu ūdeni izmanto vienmērīgi. Pretējā gadījumā ieteicams iegādāties enerģijas akumulatoru ar iebūvētu katlu.
7. Sistēma ar vienu spoli un savienojums ar alternatīvu enerģijas avotu, piemēram, saules kolektoru. To sauc par divvērtīgu. Savienojums tiek veikts tādā veidā, ka kolektoram ir galvenā loma sistēmas sildīšanā, un katls tiek pievienots, ja nepietiek siltumenerģijas.
8. Daudzvērtīga sistēma, kurā galveno apkuri veic zemas temperatūras avoti, piemēram, saules kolektors un ģeotermiskais siltumsūknis.Tie ir savienoti siltuma akumulatora apakšā. Apkures katls ar augstu temperatūru tiek izmantots kā siltumenerģijas papildu avots.

Dažādu apkures loku un siltumenerģijas avotu klātbūtnē tiek veidota sarežģīta ratificēta sistēma ar daudzām papildu regulēšanas iekārtām, sensoriem un drošības grupām. Tās dizainu ieteicams uzticēt profesionāļiem, jo ​​būs nepieciešami augstas precizitātes aprēķini.

Akumulatora karstums

Tvertnei jābūt labi izolētai. Ja tas ir iegādāts siltuma akumulators, jums jānovērtē ārējās izolācijas biezums un kvalitāte. Jo labāks un biezāks būs siltumizolators, jo ilgāk siltums paliks. Pateicoties siltumizolatora īpašajai struktūrai, siltuma akumulators darbojas kā termoss. Siltumizolācijas biezums augstas kvalitātes modeļos ir aptuveni 10 cm, un tas pārklāj korpusu, kas krāsots ar karstumizturīgu krāsu. Izolācijas virspusē ir mākslīgās ādas slānis. Pašizolācija tiek veikta saskaņā ar to pašu shēmu. Pirmkārt, tvertne ir krāsota ar krāsu, kas ir izturīga pret augstu temperatūru, pēc tam tā tiek izolēta ar bazalta vati, kuras biezums ir vismaz 150 mm, un augšdaļa ir pārklāta ar foliju.