في المنازل التي لا يوجد فيها غاز أو تدفئة مركزية ، يتم استخدام أنظمة التدفئة الفردية ، بما في ذلك الوقود الصلب والمراجل الكهربائية أو أنظمة الطاقة الشمسية التي تعمل بالطاقة الشمسية. هذه الأنظمة لها عيب مهم - وسيلة تسخين غير متساوية بسبب السمات الأساسية للأداء أو تأثير العوامل الخارجية. يمكن تحسينها باستخدام تراكم الحرارة للتدفئة ، والتي ستلعب دور الحاجز بين مصدر الحرارة والمستهلكين.
الغرض من المركم الحراري
مجمع الحرارة لأنواع مختلفة من مراجل التدفئة هو خزان مثير للإعجاب مملوء بالماء ، والذي يسمح لك بحل المشكلات التي تنشأ أثناء تشغيل غلاية التدفئة:
- تجاوز الطاقة
- طاقة التسخين الزائدة
- ارتفاع درجة حرارة الماء في المرجل ؛
- تقلبات دورية في درجة حرارة التدفئة بسبب عدم انتظام عملية الاحتراق نفسها ووضع الحطب والفحم في الوقت المناسب ؛
- عدم تطابق القمم في إنتاج واستهلاك الطاقة الحرارية.
يمكن حل بعض المشاكل عن طريق تركيب غلاية الانحلال الحراري للحرق الطويل ، ولكن في الحالة الأخيرة لن يساعد. تكمن خصوصية تشغيل المرجل في أنه بعد وضع الوقود ، تزداد قوة نقل الحرارة تدريجيًا ، وتصل إلى قيم الذروة ، ثم تنخفض تدريجيًا أيضًا. إذا لم يتم إضافة الوقود إلى المرجل في الوقت المناسب ، فإنه يتوقف ، ويبدأ المبرد في التبريد ، ومعه تنخفض درجة الحرارة في المنزل. أثناء ذروة إنتاج الحرارة ، لا يكون النظام قادرًا على توزيع كل الطاقة بكفاءة ، لأنه مجهز بأجهزة تحكم في درجة الحرارة ، لذلك يتم إهدار جزء من الحرارة. إذا كانت الغلاية كهربائية ، فمن الأكثر ربحًا أن تتراكم الحرارة في الليل ، عندما يتم حساب الكهرباء بمعدل ليلي مخفض ، بحيث تستهلك أقل قدر ممكن من الكهرباء خلال النهار.
صهريج تخزين الحرارة لنظام التدفئة مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ العادي ، ويمكن تغليفه بورنيش وقائي من الداخل. الجدران في الأعلى مطلية بطلاء مقاوم للحرارة ، ثم تغلق بمواد عازلة للحرارة وجلد. في الواقع ، عندما يتم توصيل تراكم الحرارة ، يزداد حجم الناقل الحراري في نظام التدفئة ، مما يجعل من الممكن تعويض قوة الذروة للغلاية وفي نفس الوقت لتجميع الحرارة لنقلها إلى الناقل الحراري عندما تولد الغلاية طاقة حرارية. بفضل العزل عالي الجودة ، يبرد الماء في المجمع الحراري لفترة طويلة. يتم تخزينها في حالة ساخنة لعدة ساعات وحتى أيام ويتم إدخالها في النظام من خلال مضخة. يعتمد مبدأ تشغيل المجمع الحراري على السعة الحرارية المختلفة للبيئات المختلفة ، وخاصة الماء والهواء. يؤدي انخفاض درجة حرارة 1 لتر من الماء بدرجة واحدة إلى زيادة درجة حرارة الهواء بمقدار 1 متر مكعب بمقدار 4 درجات.
إذا كنت تستخدم وقودًا صلبًا ومراجل كهربائية ، فإن تركيب المركب الحراري أمر مرغوب فيه ولكنه ليس ضروريًا ، فإن وجود المجمع الحراري في النظام الشمسي هو شرط ضروري للعمل ، حيث أنه من المستحيل الحصول على الطاقة الشمسية في المساء والليل ، وفي الخريف والشتاء في الأيام الغائمة ، يكون استخدام النظام محدودًا للغاية.
المميزات والعيوب
إيجابيات استخدام المجمع الحراري:
- يحافظ على الطاقة الحرارية لعدة ساعات وأيام.
- يتم استبعاد ارتفاع درجة حرارة المرجل.
- لا يتم إهدار الطاقة الحرارية ، ولكن يتم تراكمها لاستخدامها لاحقًا ، ونتيجة لذلك ، تزداد كفاءة المرجل ونظام التدفئة ككل.
- يتيح لك توفير الموارد المالية.
- يتم الحفاظ على درجة حرارة الهواء في الغرف بسهولة عند المستوى الأمثل ، ويتم استبعاد القفزات الحادة في درجة الحرارة.
- لا حاجة لتنزيل الوقود بشكل متكرر.
- بالإضافة إلى غلاية الوقود الصلب ، يمكنك تثبيت نظام شمسي ، وهو مصدر مجاني للطاقة الحرارية.
- يمكن لبعض نماذج المراكم الحرارية للتدفئة أن تجمع بين وظائف المرجل.
مساوئ النظام:
- التسخين الطويل - التركيب الأمثل في المنازل المخصصة للإقامة الدائمة. في البيوت الصيفية ، التي تتم زيارتها في الشتاء في عطلات نهاية الأسبوع ، لن يجلب هذا الجهاز فائدة.
- تكلفة عالية - تكلف حوالي نفس تكلفة المرجل ، وأحيانًا أكثر تكلفة.
- أبعاد ووزن كبير - ولهذا السبب ، تنشأ صعوبات معينة أثناء النقل والتركيب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تركيب تراكم حراري مخصص للتدفئة في المنطقة المجاورة مباشرة للغلاية ، ويجب وضع معدات إضافية هناك ، لذلك غالبًا ما يكون من الضروري تخصيص غرفة خاصة لتركيب الأجهزة وإعدادها بطريقة خاصة: تجهيز منصة داعمة يمكنها دعم وزن المركم. عند ملء الخزان يمكن أن يزن 3-4.
- مطلوب غلاية عالية الطاقة - شراء محرك له ما يبرره إذا لم يتم استخدام طاقة المرجل بالكامل ، وهناك على الأقل احتياطي طاقة مزدوج ، وإلا فسيكون الجهاز غير نشط.
في تصنيع تراكم الحرارة بيديك ، يمكنك توفير كمية كبيرة. أبسط تصميم مصنوع من برميل الفولاذ المقاوم للصدأ أو حتى ورقة من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 3 مم على الأقل. ستحتاج أيضًا إلى أنبوب نحاسي يبلغ قطره 3 سم وطوله 14 مترًا ، ويتم ثنيه بشكل لولبي ويوضع داخل الخزان. من الأسفل ، قم بعمل إمداد بالماء البارد ، من فوق صنبور للساخنة ، قم بتثبيت الصمامات على الصنابير. من الضروري للغاية عزل المجمع الحراري الذي صنعته بنفسك لغلاية الوقود الصلب ، وإلا سيكون غير فعال. من الضروري أيضًا تثبيت مستشعرات الضغط ودرجة الحرارة.
إذا لم يكن من الممكن لحام حاوية أسطوانية ، يمكنك عمل تراكم حراري للتسخين على شكل موازٍ - من الأسهل عمل خزان بهذا الشكل بيديك. بالإضافة إلى ذلك ، تعزز الزوايا الهيكل الخارجي مع تقوية - يتم لحامها على مسافة 30-35 سم من بعضها البعض. نسبة قطر وارتفاع الجهاز 1: 3 (4).
معيار الاختيار
من الضروري اختيار تراكم الحرارة وفقًا للحسابات الدقيقة التي تأخذ في الاعتبار معلمات نظام التدفئة المنزلية. ومع ذلك ، بالإضافة إلى القيم المحسوبة ، يتم أخذ الخصائص العامة لأجهزة التخزين الحراري في الاعتبار.
- الضغط في نظام التدفئة. وفقًا لهذه المعلمة ، يجب أن يتوافق تراكم الحرارة مع نظام التسخين. في أي حال ، قد تكون القيمة أعلى ، ولكن ليس أقل. يعتمد الضغط الذي يمكن أن يتحمله محرك الأقراص على سمك الجدار وشكل الخزان ومواد التصنيع. تحتوي المراكم الحرارية للمراجل التي تتحمل أكثر من 4 بار على أغطية محدبة سفلية وأعلى.
- حجم الخزان العازلة. تعتبر هذه المعلمة هي الأكثر أهمية ويحاولون اختيار سعة مثل هذا الحجم بحيث يمكن لمحرك الأقراص أن يتراكم كل الحرارة الزائدة. ولكن في الوقت نفسه ، ليست هناك حاجة إلى جهاز ضخم للغاية.
- الأبعاد الخارجية والوزن. يجب معالجة نقل المعدات ووضعها ، لذلك تحتاج إلى حساب كل شيء بعناية: هل يمر الخزان في المدخل ، وسوف تتحمل الأرضيات الخزان عند امتلائه بالكامل بالماء.
- تجهيز مبادلات حرارية إضافية.أنها تسمح لك لتحسين أداء النظام. يتم اختيار النماذج وفقًا لتعقيد النظام بأكمله.
- القدرة على تثبيت أجهزة إضافية. جنبا إلى جنب مع حافظة البطارية ، يتم تثبيت عناصر تسخين إضافية وأجهزة استشعار ووحدات تحكم في درجة الحرارة. إذا تم تحديد جميع عناصر النظام بشكل صحيح ، فيمكنك تقليل استهلاك الوقود بمقدار النصف.
خزانات مصنوعة من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ. هذا الأخير أكثر تكلفة ويستمر لفترة أطول ، والأول بالضرورة لديه طلاء مضاد للتآكل. يجب عليك التأكد من جودتها.
حساب حجم سعة العازلة للمرجل
وفقًا للحسابات ، يجب أن يأخذ المركم الحراري كل الطاقة من إشارة مرجعية واحدة للوقود في المرجل
عادة ما يتم حساب حجم الخزان العازل بطريقة تحترق أثناء احتراق إشارة مرجعية واحدة من الوقود ، كل تراكم الحرارة كل الحرارة المتولدة عن المرجل. يمكن إجراء الحسابات التقريبية فقط بشكل مستقل لا يأخذ في الاعتبار فقدان الحرارة من مشعات التدفئة وتأثير درجة حرارة الهواء في الغرفة. الصيغة الأساسية لحساب حجم المجمع الحراري:
W = k × m × s × Δtأين
- دبليو - الحرارة الزائدة ؛
- م - كتلة السائل ؛
- مع - السعة الحرارية للمبرد ؛
- .t - عدد الدرجات التي يتم من خلالها تسخين المبرد ؛
- ك - كفاءة المرجل.
من هنا تحتاج إلى حساب كتلة المبرد:م = W / (k × s × Δt).
مثل دبليو يتم تعريفها على أنها الفرق في قيم الطاقة التي تولدها المرجل وتنفق على تسخين المنزل ، ومن الضروري أيضًا توضيحها ووقت حرق إشارة الوقود. إذا تم إعطاء طاقة الغلاية في شهادة الجهاز ، فيجب حساب استهلاك الطاقة الحرارية للتدفئة. يتم تحديد وقت حرق الوقود بشكل تجريبي. لنفترض أنها 3 ساعات ، ويستغرق تسخين المنزل 10 كيلو واط / ساعة. لذلك ، في غضون 3 ساعات سيتم إنفاقها:10 × 3 = 30 كيلو واط.
توليد الحرارة بواسطة مرجل بسعة 22 كيلو واط / ساعة هو:22 × 3 = 66 كيلو واط.
وفقًا لنتائج الحساب ، ستكون الحرارة الزائدة:W = 66-30 = 36 كيلو واط. نترجم بالواط نحصل على 36000 واط.
باستخدام الصيغة م = W / (k × s × Δt)، حدد القيمة المرغوبة لكتلة الماء. الكفاءة موضحة في جواز السفر كنسبة مئوية. يجب تحويل هذه القيمة إلى عشري ، مقسومة على 100. على سبيل المثال ، 80/100 = 0,8. السعة الحرارية للماء 4.19 كيلوجول / كجم × ° C أو 1.164 W × h / kg × ° C أو 1.16 كيلوواط / م³ × ° C.
.t يتحدد بقياس درجة حرارة أنابيب الإمداد والعودة ، وطرح الأصغر من القيمة الأكبر. على سبيل المثال:Δt = 88-58 = 30 درجة مئوية.في هذا الطريق،م = 36000 / (0.8 × 1.164 × 30) = 1،288.7 كجم.
للحفاظ على جميع الطاقة الزائدة التي تولدها المرجل ، يلزم سعة لا تقل عن 1288.7 م 3. إن مركب الحرارة Jaspi GTV Teknik 1500 لتر مناسب. مع قيم حساب أكثر تواضعا ، يمكنك أن تقتصر على خزان ، على سبيل المثال ، إلى 750 لتر.
طرق وخطط DIY
يعتمد تعقيد وميزات الاتصال على نوع تخزين الحرارة. لذلك ، يجب أن تفهم ما هي عليه.
- أبسط تصميم هو خزان فارغ في الداخل. يتم توصيل المرجل والمستهلكين مباشرة. الاستخدام هو الأمثل إذا تم استخدام نفس المبرد في جميع الدوائر ، ولا يتجاوز الضغط في النظام القيم المسموح بها للمراكم ولا تتجاوز درجة حرارة المبرد المقدم من المرجل القيم المسموح بها لدائرة التسخين. إذا لم يتم تلبية المتطلبين الأولين ، عند الاتصال بالنظام ، يجب عليك استخدام مبادلات حرارية خارجية إضافية. في الحالة الأخيرة ، يجب تركيب وحدات خلط مع صمامات ثلاثية.
- خزان عازل مع مبادل حراري داخلي - واحد أو أكثر. المبادل الحراري عبارة عن أنبوب حلزوني مصنوع من النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ. في وسط التخزين هذا ، يخلط المبرد. الملف الموجود في الجزء السفلي يسخن المبرد ، يندفع الماء الساخن إلى الأعلى على أنه أقل كثافة.في الأعلى ملف آخر يأخذ الطاقة ويجلبها إلى دوائر التسخين. هذا النوع من الأجهزة هو الأمثل عند استخدام أنواع مختلفة من المبردات ، عند الضغط العالي ودرجة حرارة المبرد ، وربط العديد من مولدات الحرارة.
- الخزان مع دائرة متدفقة من إمدادات المياه الساخنة. يقع المبادل الحراري في الغالب في الجزء العلوي من الخزان. يجب أن تكون مصنوعة من المعدن الذي يفي بمعايير استهلاك المياه الغذائية. الدوائر متصلة مباشرة. مثل هذا النظام المفضل مع تدفق متساو من الماء الساخن.
- تراكم الحرارة مع المرجل الداخلي. يتم تخزين المياه الساخنة للاستهلاك المحلي في صهريج التخزين. يمكن دمج هذا النوع من البطاريات المتراكمة للحرارة بسهولة في أنظمة التدفئة المفتوحة والمغلقة المجهزة بالوقود الصلب والمراجل الكهربائية ومجمعات الطاقة الشمسية. تعتبر الخزانات العازلة من هذا النوع ذات صلة خاصة عند استخدام الغلايات الكهربائية ، عندما يتم تسخين الناقل الحراري في الليل ، ويتم استهلاك المياه خلال النهار. يكفي غلاية سعة 150 لترًا لمتوسط الاستهلاك اليومي من المياه من قبل عائلة متوسطة.
-
- تراكم الحرارة الآني
-
- مع مرجل
-
- مع مبادل حراري
هناك العديد من أنابيب المخرج لمركم الحرارة المخصص لنظام التدفئة ، وهي تقع على طول الخزان عموديًا ، حيث يوجد تدرج درجة حرارة على طول الارتفاع. يتم ذلك بحيث يمكن توصيل الدوائر بمتطلبات مختلفة لدرجة حرارة سائل التبريد ، لتقليل الحمل على وحدات التحكم في درجة الحرارة. ونتيجة لذلك ، يتم استخدام الطاقة الحرارية بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.
أنواع الأنظمة الأخرى:
- مخطط ربط بسيط يحد من القدرة على الضبط. يرتفع الماء الساخن ويؤخذ من النقطة العليا ، بعد التبريد ، يسقط ويدخل المرجل مرة أخرى. يتم استخدامه إذا كان الضغط ودرجة الحرارة في مولد الحرارة ودوائر التسخين متماثلين. يتم تنظيم درجة الحرارة فقط من خلال طريقة زيادة / تقليل تدفق المبرد.
- يوجد في النظام وحدات خلط وتجاوز ، وبالتالي من الممكن إجراء تعديل أكثر دقة لدرجة حرارة سائل التبريد. يتم تحقيق كفاءة المعدات من خلال تركيب صمامات ثلاثية الاتجاه ، على سبيل المثال.
- يتم تضمين خزان إضافي في النظام ، ونتيجة لذلك يتوفر حجم صغير من الماء الساخن فور بدء تشغيل المرجل. لا يتعين على المستهلك الانتظار حتى يتم تسخين النظام بالكامل ، ولكن إمدادات المياه ليست كبيرة ، ويتم تسخين النظام بشكل أبطأ من النظام الكلاسيكي.
- يوجد ملف واحد داخل الخزان العازلة ، تمر الطاقة الحرارية من المصدر من خلاله ، ويتم تسخين المبرد الموجود في خزان تخزين الحرارة بالفعل من الملف. في نظام من هذا النوع ، يتم استخدام المبردات المختلفة. يمكنك اختيار تلك التي لا يمكن خلطها بسبب عدم توافق الخصائص الكيميائية. من خلال الملف ، يمكن توفير التسخين أو الماء الساخن ، أو يدور المبرد من المصدر في هذه الدائرة.
- يتم تركيب مبادل حراري خارجي إضافي في النظام. يسمح لك بالحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة في البطارية.
- نظام مع دائرة متدفقة من إمدادات المياه الساخنة. من الأفضل استخدام الماء الساخن بالتساوي. خلاف ذلك ، فمن المستحسن شراء تراكم الطاقة مع المرجل المدمج.
- نظام بملف واحد واتصال بمصدر طاقة بديل ، على سبيل المثال ، جامع شمسي. يطلق عليه ثنائي التكافؤ. يتم إجراء التوصيل بطريقة يلعب فيها المجمع دورًا رائدًا في تسخين النظام ، ويتم توصيل الغلاية عندما لا تكون هناك طاقة حرارية كافية.
- نظام متعدد المواضع يتم فيه التسخين الرئيسي بمصادر منخفضة الحرارة ، على سبيل المثال ، مجمع شمسي ومضخة حرارية جوفية.يتم توصيلها في الجزء السفلي من المجمع الحراري. يتم استخدام غلاية عالية الحرارة كمصدر مساعد للطاقة الحرارية.
في وجود دوائر تسخين مختلفة ومصادر للطاقة الحرارية ، يتم تشكيل نظام معقد مع العديد من معدات الضبط الإضافية وأجهزة الاستشعار والمجموعات الأمنية. يوصى بتكليف تصميمها للمهنيين ، حيث ستكون هناك حاجة إلى حسابات عالية الدقة.
تسخير البطارية للحرارة
يجب أن تكون الحاوية معزولة جيدًا. إذا كان هذا هو تراكم الحرارة المشتراة ، فأنت بحاجة إلى تقييم سمك وجودة العزل الخارجي. كلما كان العازل الحراري أفضل وأسمك ، كلما بقيت الحرارة أطول. بفضل الهيكل الخاص لعزل الحرارة ، يعمل المركم الحراري مثل الترمس. يبلغ سمك العزل الحراري في الموديلات عالية الجودة حوالي 10 سم ، ويغطي الجسم المطلي بطلاء مقاوم للحرارة. على الجزء العلوي من العزل طبقة من الجلد. يتم تنفيذ العزل الذاتي وفقًا لنفس المخطط. أولاً ، يتم طلاء الخزان بدهان مقاوم لدرجات الحرارة العالية ، ثم يتم عزله بصوف القطن البازلت بسمك لا يقل عن 150 مم ، والجزء العلوي مغطى بورق.
