Conectarea și principiul funcționării acumulatorului de căldură pentru cazan

În casele în care nu există gaz sau încălzire centrală, sunt utilizate sisteme individuale de încălzire, inclusiv combustibil solid și cazane electrice sau sisteme solare care utilizează energie solară. Aceste sisteme au un dezavantaj important - un mediu de încălzire neuniform datorită caracteristicilor fundamentale ale funcționării sau influenței factorilor externi. Acestea pot fi optimizate folosind un acumulator de căldură pentru încălzire, care va juca rolul de tampon între sursa de căldură și consumatori.

Scopul acumulatorului de căldură

Rezervorul de stocare a căldurii poate fi conectat la orice tip de cazan

Acumulatorul de căldură pentru diferite tipuri de cazane de încălzire este un rezervor impresionant umplut cu apă, care vă permite să rezolvați problemele care apar în timpul funcționării cazanului de încălzire:

• depasirea energiei;
• exces de putere de încălzire;
• supraîncălzirea apei în cazan;
• fluctuații periodice ale temperaturii de încălzire din cauza denivelării procesului de ardere în sine și a instalării premature a lemnului de foc, a cărbunelui;
• nepotrivire a vârfurilor în producția și consumul de energie termică.

Unele dintre probleme pot fi rezolvate prin instalarea unui cazan de piroliză pentru ardere îndelungată, dar în acest din urmă caz ​​nu va ajuta. Particularitatea funcționării cazanului este că, după punerea combustibilului, puterea de transfer de căldură crește treptat, atingând valori de vârf și apoi, de asemenea, scade treptat. Dacă nu se adaugă combustibil la cazan la timp, acesta se oprește, lichidul de răcire începe să se răcească și odată cu acesta temperatura din casă scade. În timpul producției de căldură maximă, sistemul nu este capabil să distribuie eficient toată energia, deoarece este echipat cu controlere de temperatură, astfel încât o parte din căldură este irosită. Dacă centrala este electrică, este mult mai profitabil să acumulezi căldură noaptea, când energia electrică este calculată la o rată de noapte redusă, astfel încât să consumi cât mai puțină energie electrică în timpul zilei.

Rezervorul de stocare a căldurii pentru sistemul de încălzire este realizat din oțel inoxidabil sau obișnuit și poate fi acoperit cu un lac de protecție din interior. Pereții de deasupra sunt vopsiți cu vopsea termorezistentă, apoi sunt închise cu material termoizolant și pielărie. De fapt, atunci când este conectat acumulatorul de căldură, volumul lichidului de răcire din sistemul de încălzire crește, ceea ce vă permite să compensați puterea de vârf a centralei și, în același timp, să acumulați căldură pentru a-l transfera în lichidul de răcire atunci când puterea de producere a căldurii de către cazan scade. Datorită izolației de înaltă calitate, apa din acumulatorul de căldură se răcește mult timp. Se păstrează în stare încălzită timp de câteva ore și chiar zile și este introdus în sistem printr-o pompă. Principiul de funcționare a acumulatorului de căldură se bazează pe capacitatea de căldură diferită din diverse medii, în special apa și aerul. O scădere a temperaturii de 1 litru de apă cu un grad duce la o creștere a temperaturii aerului de 1 m3 cu 4 grade.

Dacă utilizați combustibil solid și cazane electrice, instalarea unui acumulator de căldură este de dorit, dar nu este necesară, atunci prezența unui acumulator de căldură în sistemul solar este o condiție necesară pentru funcționare, deoarece este imposibil să obțineți energie solară seara și noaptea, iar toamna și iarna în zilele înnorate, utilizarea sistemului este foarte limitată.

Avantaje și dezavantaje

Puteți instala un acumulator de căldură în care există funcții ale cazanului

Beneficiile utilizării unui acumulator de căldură:

• Păstrează energia termică timp de câteva ore și zile.
• Supraîncălzirea cazanului este exclusă.
• Energia termică nu este irosită, ci acumulată pentru a fi utilizată în viitor, datorită acestui fapt eficiența cazanului și a sistemului de încălzire în ansamblu crește.
• Vă permite să economisiți resurse financiare.
• Temperatura aerului din camere se menține cu ușurință la un nivel optim, sunt excluse salturile puternice ale temperaturii.
• Nu este nevoie de descărcări frecvente de combustibil.
• Pe lângă un cazan cu combustibil solid, puteți instala un sistem solar, care este o sursă gratuită de energie termică.
• Unele modele de acumulatori termici pentru încălzire pot combina funcțiile unui cazan.

Dezavantajele sistemului:

• Încălzire lungă - instalare optimă în locuințe destinate reședinței permanente. În căsuțele de vară, care sunt vizitate iarna în weekend, un astfel de dispozitiv nu va aduce beneficii.
• Cost ridicat - costă cam la fel ca un cazan și uneori mai scump.
• Dimensiuni și greutate semnificative - din această cauză apar anumite dificultăți în timpul transportului și instalării. În plus, în imediata vecinătate a cazanului este instalat un acumulator de căldură destinat încălzirii, trebuie să fie amplasat acolo un echipament suplimentar, de aceea este adesea necesară alocarea unei încăperi speciale pentru instalarea dispozitivelor și pregătirea acestuia într-un mod special: echiparea unei platforme de susținere care să poată suporta greutatea acumulatorului. La umplere, rezervorul poate cântări 3-4.
• Este necesară o boiler de mare putere - cumpărarea unei unități de acționare este justificată dacă puterea cazanului nu este complet utilizată, există cel puțin o dublă rezervă de energie, altfel dispozitivul va fi inactiv.

Acumulatorul de căldură poate fi realizat cu propriile mâini din oțel inoxidabil și o țeavă de cupru

La fabricarea unui acumulator de căldură cu propriile mâini, puteți economisi o cantitate semnificativă. Cel mai simplu design este realizat din butoi din oțel inoxidabil sau chiar foi din oțel inoxidabil cu o grosime de cel puțin 3 mm. De asemenea, va fi necesar un tub de cupru cu un diametru de 3 cm și o lungime de 14 m. Este îndoit într-o spirală și plasat în interiorul rezervorului. De dedesubt, faceți alimentare cu apă rece, deasupra unui robinet pentru a instala calduri de blocare pe robinete. Este absolut necesară izolarea unui acumulator de căldură realizat de tine pentru un cazan cu combustibil solid, altfel va fi ineficient. De asemenea, este necesar să instalați senzori de presiune și temperatură.

Dacă nu este posibil să sudați un recipient cilindric, puteți face un acumulator de căldură pentru încălzire sub formă de paralelipiped - este mai ușor să faceți un rezervor de această formă cu propriile mâini. Colțurile consolidează suplimentar, la exterior completează designul cu rigidizatoare - sunt sudate la o distanță de 30-35 cm unul de celălalt. Raportul dintre diametrul și înălțimea dispozitivului este de 1: 3 (4).

Criterii de selecție

Alegeți un acumulator de căldură, ținând cont de parametrii sistemului de încălzire și tipul de lichid de răcire

Este necesar să selectați un acumulator de căldură în conformitate cu calcule exacte care să țină seama de parametrii unui sistem de încălzire pentru locuințe. Cu toate acestea, pe lângă valorile calculate, se iau în considerare caracteristicile generale ale dispozitivelor de stocare termică.

• Presiunea în sistemul de încălzire. Conform acestui parametru, acumulatorul de căldură trebuie să corespundă sistemului de încălzire. În orice caz, valoarea poate fi mai mare, dar nu mai mică. Ce presiune poate suporta unitatea depinde de grosimea peretelui, de forma rezervorului și de materialul de fabricație. Acumulatoarele de căldură pentru cazane cu mai mult de 4 bari au capacele inferioare și superioare convexe.
• Volumul rezervorului tampon. Acest parametru este considerat cel mai important și încearcă să aleagă o capacitate de un astfel de volum încât unitatea poate acumula toată căldura în exces. În același timp, nu este necesar un dispozitiv excesiv de volum.
• Dimensiuni exterioare și greutate. Transportul și amplasarea echipamentului trebuie să fie abordate, prin urmare, totul trebuie calculat cu atenție: va trece rezervorul în ușă, podelele vor rezista rezervorului atunci când va fi complet umplut cu apă.
• Dotat cu schimbătoare de căldură suplimentare.Acestea vă permit să optimizați în continuare funcționarea sistemului. Modelele sunt selectate în conformitate cu complexitatea întregului sistem.
• Posibilitatea de a instala dispozitive suplimentare. Împreună cu tabloul de baterii, sunt instalate elemente de încălzire suplimentare, senzori și controlere de temperatură. Dacă toate elementele sistemului sunt selectate corect, puteți reduce consumul de combustibil la jumătate.

Rezervoarele sunt realizate din oțel carbon sau oțel inoxidabil. Acestea din urmă sunt mai scumpe și durează mai mult, iar primele au în mod necesar acoperire anticorozivă. Trebuie să vă asigurați de calitatea sa.

Calculul volumului capacității tampon al cazanului

Conform calculelor, acumulatorul de căldură trebuie să ia toată energia dintr-o filă de combustibil în cazan

Volumul rezervorului tampon este de obicei calculat astfel încât, în timpul arderii unui marcaj de combustibil, acumulatorul de căldură să păstreze toată căldura generată de cazan. Doar calcule aproximative pot fi făcute singure, fără a ține cont de pierderea de căldură din radiatoarele de încălzire și de influența temperaturii camerei. Formula de bază pentru calcularea volumului acumulatorului de căldură:

L = k × m × s × ΔtUnde

• W - căldură în exces;
• m - masa lichidului;
• cu - capacitatea termică a lichidului de răcire;
• At - numărul de grade cu care se încălzește lichidul de răcire;
• k - eficiența cazanului.

De aici trebuie să calculați masa lichidului de răcire:m = W / (k × s × Δt).

La fel de W este definit ca diferența dintre valorile de energie generate de cazan și cheltuite pentru încălzirea casei, de asemenea, este necesar să le clarificăm și timpul de ardere al marcajului de combustibil. Dacă puterea cazanului este dată în certificatul dispozitivului, trebuie calculat consumul de energie termică pentru încălzire. Timpul de ardere a combustibilului este determinat empiric. Să zicem că este 3 ore și este nevoie de 10 kW / h pentru încălzirea unei case. Deci, în 3 ore se va cheltui:10 × 3 = 30 kW.

Generarea de căldură cu un cazan cu o capacitate de 22 kW / h este:22 × 3 = 66 kW.

Conform rezultatelor calculului, căldura în exces va fi:L = 66 - 30 = 36 kW. Traducem în wați, obținem 36000 de wați.

Folosind formula m = W / (k × s × Δt), determinați valoarea dorită a masei de apă. Eficiența este indicată în pașaport în procente. Această valoare trebuie convertită în zecimale, împărțită la 100. De exemplu, 80/100 = 0,8. Capacitatea de căldură a apei este 4,19 kJ / kg × ° C sau 1,164 W × h / kg × ° C sau 1,16 kW / m³ × ° C.

At determinată prin măsurarea temperaturii conductelor de alimentare și retur, scăzând cea mai mică din valoarea mai mare. De exemplu:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.În acest fel,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Pentru a păstra tot excesul de energie generată de cazan, este necesară o capacitate de cel puțin 1.288,7 m3. Acumulatorul de căldură Jaspi GTV Teknik de 1.500 litri este potrivit. Cu valori mai modeste de calcul, vă puteți limita la un rezervor, de exemplu, la 750 de litri.

Metode și scheme DIY

Acumulatorul de căldură cu un rezervor gol este instalat dacă presiunea în sistem este scăzută

Complexitatea și caracteristicile conexiunii depind de tipul de stocare a căldurii. Prin urmare, ar trebui să înțelegeți care sunt.

• Cel mai simplu design este un rezervor gol în interior. Cazanul și consumatorii sunt conectați direct. Utilizarea este optimă dacă se folosește același lichid de răcire în toate circuitele, presiunea din sistem nu depășește valorile admise ale acumulatorului, iar temperatura lichidului de răcire furnizat de la cazan nu depășește valorile admise pentru circuitul de încălzire. Dacă primele două cerințe nu sunt îndeplinite, atunci când vă conectați la sistem, trebuie să utilizați schimbătoare de căldură externe suplimentare. În ultimul caz, ar trebui instalate unități de amestec cu valve cu trei căi.
• Rezervor tampon cu schimbător de căldură intern - unul sau mai multe. Schimbătorul de căldură este o țeavă în spirală din cupru sau oțel inoxidabil. Într-un astfel de mediu de depozitare, lichidul de răcire este amestecat. Bobina situată în partea inferioară încălzește purtătorul de căldură, apa fierbinte se grăbește în sus, ca fiind mai puțin densă.În partea de sus este o altă bobină care preia energie și o aduce în circuitele de încălzire. Un dispozitiv de acest tip este optim atunci când utilizați diferite tipuri de lichide de răcire, la presiune ridicată și temperatura de răcire și conectați mai multe generatoare de căldură.
• Rezervorul cu un circuit curgător de alimentare cu apă caldă. Schimbătorul de căldură este situat în cea mai mare parte în partea de sus a rezervorului. Ar trebui să fie confecționat din metal care respectă standardele de consum de apă alimentară. Circuitele sunt conectate direct. Un astfel de sistem este de preferat cu un flux uniform de apă caldă.
• Acumulator de căldură cu un cazan intern. Apa încălzită pentru consumul casnic este depozitată în rezervorul de depozitare. Acest tip de baterie acumulatoare de căldură poate fi integrat cu ușurință în sisteme de încălzire deschise și închise echipate cu combustibil solid, cazane electrice și colectoare solare. Rezervoarele tampon de acest tip sunt deosebit de relevante atunci când se utilizează cazane electrice, când încălzitorul este încălzit noaptea și se consumă apă în timpul zilei. Un cazan de 150 de litri este suficient pentru un consum mediu zilnic de apă de către o familie obișnuită.

Există mai multe conducte de ieșire pentru acumulatorul de căldură destinate sistemului de încălzire și sunt amplasate de-a lungul rezervorului pe verticală, deoarece există un gradient de temperatură de-a lungul înălțimii. Acest lucru se face astfel încât să fie posibilă conectarea circuitelor cu cerințe diferite pentru temperatura lichidului de răcire, pentru a reduce sarcina pe regulatoarele de temperatură. Drept urmare, energia termică este utilizată cât mai eficient.

Într-un sistem cu valve cu trei căi, este posibilă o controlare mai precisă a temperaturii.

Alte tipuri de sisteme:

1. O schemă simplă de împletire care limitează capacitatea de ajustare. Apa caldă crește și este luată din punctul superior, după răcire, scade și intră din nou în cazan. Se utilizează dacă presiunea și temperatura din generatorul de căldură și circuitele de încălzire sunt aceleași. Temperatura este reglată numai prin creșterea / scăderea debitului de lichid de răcire.
2. În sistem există unități de amestec, bypass, prin urmare, este posibilă o reglare mai precisă a temperaturii lichidului de răcire. Eficiența echipamentului se realizează prin instalarea, de exemplu, a unor supape cu trei căi.
3. În sistem este inclus un rezervor suplimentar, datorită căruia un volum mic de apă caldă este disponibil imediat după pornirea cazanului. Consumatorul nu trebuie să aștepte până când sistemul este complet încălzit, dar alimentarea cu apă nu este mare, iar sistemul se încălzește mai lent decât cel clasic.
4. În interiorul rezervorului tampon există o singură bobină, energia termică din sursă trece prin ea și deja din bobină se încălzește purtătorul de căldură din rezervorul de stocare a căldurii. Într-un sistem de acest tip, sunt utilizate diferite lichide de răcire. Puteți alege cele care nu pot fi amestecate din cauza incompatibilității caracteristicilor chimice. Prin bobină, se poate furniza încălzire sau apă caldă, sau lichidul de răcire de la sursă va circula în acest cerc.
5. În sistem este instalat un schimbător de căldură suplimentar extern. Vă permite să mențineți temperatura dorită în baterie.
6. Sistem cu un circuit curgător de alimentare cu apă caldă. Este optim dacă se folosește apă caldă uniform. În caz contrar, se recomandă achiziționarea unui acumulator de energie cu un cazan încorporat.
7. Sistem cu o bobină și conexiune la o sursă de energie alternativă, de exemplu, un colector solar. Se numește bivalent. Conexiunea se realizează astfel încât colectorul joacă un rol de lider în încălzirea sistemului, iar cazanul este conectat atunci când nu există suficientă energie termică.
8. Un sistem multivalent în care încălzirea principală este realizată de surse de temperatură scăzută, de exemplu, un colector solar și o pompă de căldură geotermală.Sunt conectate în partea de jos a acumulatorului de căldură. O boiler de temperatură înaltă este utilizată ca sursă auxiliară de energie termică.

În prezența diferitelor circuite de încălzire și surse de energie termică, se formează un sistem ramificat complex cu multe echipamente de ajustare, senzori și grupuri de securitate suplimentare. Se recomandă încrederea proiectării sale profesioniștilor, deoarece vor fi necesare calcule de înaltă precizie.

Cablajul bateriei pentru căldură

Recipientul trebuie să fie bine izolat. Dacă acesta este un acumulator de căldură achiziționat, trebuie să evaluați grosimea și calitatea izolației exterioare. Cu cât izolatorul de căldură este mai bun și mai gros, cu atât va rămâne mai multă căldură. Datorită structurii speciale a izolatorului termic, acumulatorul de căldură funcționează ca un termos. Grosimea izolației termice la modelele de înaltă calitate este de aproximativ 10 cm. Acoperă corpul vopsit cu vopsea termorezistentă. Pe partea de sus a izolației se află un strat de pielărie. Autoizolarea se realizează conform aceleiași scheme. În primul rând, rezervorul este vopsit cu o vopsea rezistentă la temperaturi ridicate, apoi este izolat cu vată de bazalt cu o grosime de cel puțin 150 mm, iar partea superioară este acoperită cu folie.