Connexió i principi de funcionament de l’acumulador de calor de la caldera

A les llars on no hi ha gas o calefacció central s’utilitzen sistemes de calefacció individuals, inclosos combustibles sòlids i calderes elèctriques o sistemes solars que funcionen amb energia solar. Aquests sistemes tenen un inconvenient important: un medi de calefacció desigual a causa de les característiques fonamentals del funcionament o la influència de factors externs. Es poden optimitzar mitjançant un acumulador de calor per escalfar, que jugarà el paper d’un amortidor entre la font de calor i els consumidors.

L’objectiu de l’acumulador de calor

El dipòsit d’emmagatzematge de calor es pot connectar a qualsevol tipus de caldera

L’acumulador de calor de diversos tipus de calderes de calefacció és un impressionant dipòsit ple d’aigua, que permet solucionar problemes que sorgeixen durant el funcionament de la caldera de calefacció:

• desbordament d’energia;
• excés de potència de calefacció;
• sobreescalfament d’aigua a la caldera;
• fluctuacions periòdiques de la temperatura de la calefacció a causa del desnivell del propi procés de combustió i la posada intempestiva de llenya, carbó;
• desajust de pics en la producció i el consum d’energia tèrmica.

Alguns dels problemes es poden solucionar mitjançant la instal·lació d’una caldera de piròlisi durant una crema llarga, però en aquest darrer cas no serveix per res. La peculiaritat del funcionament de la caldera és que després de la col·locació de combustible, la potència de transferència de calor augmenta gradualment, assolint valors màxims, i també disminueix gradualment. Si no s’afegeix combustible a la caldera a temps, s’atura, el refrigerant comença a refredar-se i amb ella la temperatura de la casa baixa. Durant la producció de calor màxima, el sistema no és capaç de distribuir de forma eficient tota l’energia, ja que està equipat amb controladors de temperatura, de manera que es perd una part de la calor. Si la caldera és elèctrica, és molt més rendible acumular calor a la nit, quan l’electricitat es calcula a una tarifa nocturna reduïda, de manera que es consumeixi la menor quantitat d’electricitat possible durant el dia.

El dipòsit d'emmagatzematge de calor del sistema de calefacció és d'acer inoxidable o ordinari, i es pot recobrir amb un vernís protector des de l'interior. Les parets de la part superior estan pintades amb pintura resistent a la calor, i després es tanquen amb material aïllant tèrmic i pell de pell. De fet, quan es connecta l’acumulador de calor, augmenta el volum del refrigerant al sistema de calefacció, cosa que permet compensar la potència màxima de la caldera i, alhora, acumular calor per transferir-la al refrigerant quan la potència de generació de calor per part de la caldera baixa. Gràcies a un aïllament d'alta qualitat, l'aigua de l'acumulador de calor es refreda durant molt de temps. Es guarda en estat escalfat durant diverses hores i fins i tot dies i s’introdueix al sistema mitjançant una bomba. El principi de funcionament de l'acumulador de calor es basa en la capacitat de calor diferent de diversos ambients, en particular l'aigua i l'aire. Una disminució de la temperatura d’1 litre d’aigua d’un grau comporta un augment de la temperatura de l’aire d’1 m3 de 4 graus.

Si s’utilitza combustible sòlid i calderes elèctriques, la instal·lació d’un acumulador de calor és desitjable però no necessària, llavors la presència d’un acumulador de calor al sistema solar és una condició necessària per al funcionament, ja que és impossible obtenir energia solar al vespre i a la nit, i a la tardor i l’hivern els dies ennuvolats, l’ús del sistema és molt limitat.

Avantatges i inconvenients

Podeu instal·lar un acumulador de calor en el qual hi hagi funcions de caldera

Avantatges d’utilitzar un acumulador de calor:

• Manté l’energia tèrmica durant diverses hores i dies.
• S'exclou el sobreescalfament de la caldera.
• L'energia tèrmica no es malgasta, sinó que s'acumula per utilitzar-la en el futur, a causa d'això augmenta l'eficiència de la caldera i del sistema de calefacció.
• Permet estalviar recursos financers.
• La temperatura de l’aire a les habitacions es manté fàcilment al nivell òptim, i s’exclouen salts bruscos de la temperatura.
• No és necessària la descàrrega freqüent de combustible.
• A més d’una caldera de combustible sòlid, podeu instal·lar un sistema solar, que és una font lliure d’energia tèrmica.
• Alguns models d’acumuladors tèrmics per escalfar poden combinar les funcions d’una caldera.

Els desavantatges del sistema:

• Calefacció llarga: instal·lació òptima en cases destinades a residència permanent. A les cases rurals d’estiu, que es visiten a l’hivern els caps de setmana, aquest dispositiu no aportarà beneficis.
• Cost elevat: costen aproximadament el mateix que una caldera, i de vegades més cara.
• Dimensions i pes importants: per això es produeixen certes dificultats durant el transport i la instal·lació. A més, s’instal·la un acumulador de calor destinat a la calefacció a les proximitats immediates de la caldera, cal situar-hi equips addicionals, de manera que sovint cal destinar una habitació especial per a la instal·lació d’aparells i preparar-la d’una manera especial: equipar una plataforma de suport que suporti el pes de l’accionament. Quan s’omple, el dipòsit pot pesar 3-4.
• És necessària una caldera d’alta potència: la compra d’un disc es justifica si la potència de la caldera no s’utilitza del tot, hi ha almenys una doble reserva d’energia, en cas contrari, el dispositiu quedarà inactiu.

L’acumulador de calor es pot fer amb les vostres pròpies mans d’acer inoxidable i una canonada de coure

En la fabricació d’un acumulador de calor amb les vostres pròpies mans, podeu estalviar una quantitat important. El disseny més senzill és de barril d’acer inoxidable o fins i tot xapa d’acer inoxidable amb un gruix mínim de 3 mm. També caldrà un tub de coure amb un diàmetre de 3 cm i una longitud de 14 m. Es doblega en espiral i es col·loca dins del dipòsit. Des de baix, fer el subministrament d’aigua freda, des de dalt d’una aixeta per escalfar calents, instal·lar taps a les aixetes. És absolutament necessari aïllar un acumulador de calor fet per tu mateix per a una caldera de combustible sòlid, en cas contrari no serà eficaç. També és necessari instal·lar sensors de pressió i temperatura.

Si no es pot soldar un recipient cilíndric, es pot fer un acumulador de calor per escalfar-se en forma de paral·lelepíped - és més fàcil fer un dipòsit d’aquesta forma amb les teves pròpies mans. Les cantonades també es reforcen, a la part exterior complementen el disseny amb enduridors: es solden a una distància de 30-35 cm els uns dels altres. La relació del diàmetre i l’altura del dispositiu és 1: 3 (4).

Criteris de selecció

Trieu un acumulador de calor tenint en compte els paràmetres del sistema de calefacció i el tipus de refrigerant

Cal seleccionar un acumulador de calor d’acord amb càlculs precisos que tinguin en compte els paràmetres d’un sistema de calefacció per a la llar. Tot i això, a més dels valors calculats, es tenen en compte les característiques generals dels dispositius d’emmagatzematge tèrmic.

• Pressió al sistema de calefacció. Segons aquest paràmetre, l’acumulador de calor ha de correspondre al sistema de calefacció. En qualsevol cas, el valor pot ser superior, però no inferior. La pressió que pot suportar l’accionament depèn del gruix de la paret, de la forma del tanc i del material de fabricació. Els acumuladors de calor de les calderes que aguanten més de 4 bar tenen cobertes inferiors i superiors convexes.
• El volum del tanc tampó. Es considera que aquest paràmetre és el més important i s’intenta triar una capacitat d’aquest volum que l’accionament pot acumular tota l’excés de calor. Però, al mateix temps, no cal un dispositiu massa voluminós.
• Dimensions exteriors i pes. Caldrà abordar el transport i la col·locació de l’equip, per tant, tot s’ha de calcular acuradament: el tanc passarà a la porta, els sòls suportaran el dipòsit quan estigui completament ple d’aigua.
• Equipat amb intercanviadors de calor addicionals.Permeten optimitzar encara més el funcionament del sistema. Els models es seleccionen d’acord amb la complexitat de tot el sistema.
• Possibilitat d’instal·lar dispositius addicionals. Juntament amb el porta-retalls de la bateria, s’instal·len elements de calefacció addicionals, sensors i controladors de temperatura. Si tots els elements del sistema estan seleccionats correctament, podeu reduir el consum de combustible a la meitat.

Els dipòsits són d’acer al carboni o d’acer inoxidable. Els primers són més cars i duren més i els primers tenen un recobriment anticorrosió. Heu d’assegurar-vos de la seva qualitat.

Càlcul del volum de la capacitat tampó de la caldera

Segons els càlculs, l’acumulador de calor ha de portar tota la energia d’una sola fitxa de combustible a la caldera

El volum del dipòsit tampó sol calcular-se de manera que durant la crema d’un marcador de combustible, l’acumulador de calor reté tota la calor generada per la caldera. Només es poden fer càlculs aproximats per compte propi, sense tenir en compte la pèrdua de calor dels radiadors de calefacció i la influència de la temperatura ambient. La fórmula bàsica per calcular el volum de l’acumulador de calor:

W = k × m × s × Δton

• W - excés de calor;
• m - massa de líquid;
• amb - capacitat de calor del refrigerant;
• Δt - el nombre de graus per escalfar el refrigerant;
• k - eficiència de la caldera.

A partir d’aquí, cal calcular la massa del refrigerant:m = W / (k × s × Δt).

Com a W es defineix com la diferència entre els valors d’energia generats per la caldera i gastats en escalfar la casa, també cal aclarir-los i el temps d’arrencada de la pestanya de combustible. Si la potència de la caldera es dóna en el certificat del dispositiu, cal calcular el consum d’energia tèrmica per a la calefacció. El temps de combustió del combustible es determina empíricament. Diguem que són 3 hores, i calen 10 kW / h per escalfar una casa. Així, en tres hores es passarà:10 × 3 = 30 kW.

La generació de calor mitjançant una caldera amb una capacitat de 22 kW / h és:22 × 3 = 66 kW.

Segons els resultats del càlcul, l’excés de calor serà:W = 66 - 30 = 36 kW. Traduïm en watts, obtenim 36000 watts.

Utilitzant la fórmula m = W / (k × s × Δt), determineu el valor desitjat de la massa d’aigua. L’eficiència s’indica al passaport en percentatge. Aquest valor s'ha de convertir en decimal, dividit per 100. Per exemple, 80/100 = 0,8. La capacitat de calor de l’aigua és 4,19 kJ / kg × ° C o 1,164 W × h / kg × ° C o 1,16 kW / m³ × ° C.

Δt determinat mitjançant la mesura de la temperatura de les canonades de subministrament i retorn, restant el més petit del valor més gran. Per exemple:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Per aquest camí,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1.288,7 kg.

Per preservar tot l’excés d’energia generada per la caldera, cal tenir una capacitat d’almenys 1.288,7 m3. L’acumulador de calor Jaspi GTV Teknik de 1.500 litres és adequat. Amb valors de càlcul més modestos, podeu limitar-vos a un dipòsit, per exemple, a 750 litres.

Mètodes i esquemes de bricolatge

L’acumulador de calor amb un dipòsit buit s’instal·la si la pressió al sistema és baixa

La complexitat i les característiques de la connexió depenen del tipus d’emmagatzematge de calor. Per tant, heu d’entendre quins són.

• El disseny més senzill és un dipòsit buit al seu interior. La caldera i els consumidors estan connectats directament. L’ús és òptim si s’utilitza el mateix refrigerant en tots els circuits, la pressió del sistema no supera els valors admissibles de l’acumulador i la temperatura del refrigerant subministrat des de la caldera no supera els valors admissibles per al circuit de calefacció. Si no es compleixen els dos primers requisits, en connectar-vos al sistema, heu d'utilitzar bescanviadors de calor externs. En aquest darrer cas, s’haurien d’instal·lar unitats de mescla amb vàlvules de tres vies.
• Dipòsit amortidor amb un intercanviador de calor intern, un o més. L’intercanviador de calor és una canonada en espiral feta de coure o acer inoxidable. En un medi d'emmagatzematge, el líquid refrigerant es barreja. La bobina situada a la part inferior escalfa el portador de calor, l’aigua calenta s’enfila cap amunt per ser menys densa.A la part superior hi ha una altra bobina que pren energia i la porta als circuits de calefacció. Un dispositiu d’aquest tipus és òptim quan s’utilitzen diferents tipus de refrigerants, a alta pressió i temperatura de refrigerant i connectant diversos generadors de calor.
• El dipòsit amb un circuit que flueix amb subministrament d’aigua calenta. L’intercanviador de calor es troba principalment a la part superior del dipòsit. Ha de ser de metall que compleixi els estàndards de consum d’aigua dels aliments. Els circuits estan connectats directament. Aquest sistema és preferible amb un flux uniforme d'aigua calenta.
• Acumulador de calor amb una caldera interna. L’aigua escalfada per al consum domèstic s’emmagatzema al dipòsit d’emmagatzematge. Aquest tipus de bateria que acumula calor es pot integrar fàcilment en sistemes de calefacció oberts i tancats, equipats amb combustible sòlid, calderes elèctriques i captadors solars. Els dipòsits tampons d’aquest tipus són especialment rellevants quan s’utilitzen calderes elèctriques, quan s’escalfa el portador de calor durant la nit i es consumeix aigua durant el dia. Una caldera de 150 litres és suficient per a un consum mitjà diari d’aigua per part d’una família mitjana.

Hi ha diverses canonades de sortida de l’acumulador de calor destinades al sistema de calefacció i es troben al llarg del dipòsit verticalment, ja que hi ha un gradient de temperatura al llarg de l’alçada. Això es fa de manera que sigui possible connectar circuits amb diferents requisits per a la temperatura del refrigerant, per reduir la càrrega dels controladors de temperatura. Com a resultat, l’energia tèrmica s’utilitza el més eficient possible.

En un sistema amb vàlvules de tres vies, és possible un control de temperatura més precís.

Altres tipus de sistemes:

1. Un esquema de cinturó senzill que limita la capacitat d’ajustar L’aigua calenta s’eleva i es pren des del punt superior, després de refredar-se, baixa i entra de nou a la caldera. S'utilitza si la pressió i la temperatura dels generadors de calor i circuits de calefacció són iguals. La temperatura només es regula pel mètode d’augmentar / disminuir el flux de refrigerant.
2. Al sistema hi ha unitats de barreja, bypass, per tant és possible un ajustament més precís de la temperatura del refrigerant. L’eficiència dels equips s’aconsegueix mitjançant la instal·lació de, per exemple, vàlvules de tres vies.
3. S'inclou un dipòsit addicional al sistema, a causa del qual es disposa d'un volum reduït d'aigua calenta immediatament després que la caldera comenci. El consumidor no ha d’esperar fins que el sistema s’escalfi completament, però el subministrament d’aigua no és gran i el sistema s’escalfa més lentament que el clàssic.
4. Dins del dipòsit tampó hi ha una bobina, l’energia tèrmica de la font hi passa i ja des de la bobina s’escalfa el portador de calor al dipòsit d’emmagatzematge de calor. En un sistema d’aquest tipus s’utilitzen diferents refrigerants. Podeu triar aquelles que no es poden barrejar per incompatibilitat de característiques químiques. A través de la bobina es pot subministrar aigua calenta o calenta, o el refrigerant de la font circularà en aquest cercle.
5. Al sistema hi ha instal·lat un intercanviador de calor extern. Permet mantenir la temperatura desitjada a la bateria.
6. Sistema amb un circuit que flueix d’abastament d’aigua calenta. És òptim si s’utilitza aigua calenta de manera uniforme. En cas contrari, es recomana comprar un acumulador d’energia amb una caldera integrada.
7. Sistema amb una sola bobina i connexió a una font d’energia alternativa, per exemple, un col·lector solar. Es diu bivalent. La connexió es realitza de manera que el col·lector tingui un paper principal en la calefacció del sistema i la caldera es connecta quan no hi ha prou energia tèrmica.
8. Un sistema multivalent on la calefacció principal és a càrrec de fonts de baixa temperatura, per exemple, un col·lector solar i una bomba de calor geotèrmica.Estan connectats a la part inferior de l’acumulador de calor. Una caldera d’alta temperatura s’utilitza com a font d’energia tèrmica auxiliar.

En presència de diversos circuits d’escalfament i fonts d’energia tèrmica, es forma un complex sistema ramificat amb molts equips d’ajust addicionals, sensors i grups de seguretat. Es recomana confiar el seu disseny a professionals, ja que caldran càlculs d'alta precisió.

Arnés de la bateria per calor

L’envàs ha d’estar ben aïllat. Si es tracta d’un acumulador de calor adquirit, heu d’avaluar el gruix i la qualitat de l’aïllament extern. Com millor i més gruixut sigui l’aïllant de calor, més temps es mantindrà la calor. Gràcies a l'estructura especial de l'aïllant tèrmic, l'acumulador de calor funciona com un termos. El gruix de l’aïllament tèrmic en models d’alta qualitat és d’uns 10 cm, i cobreix el cos pintat amb pintura resistent a la calor. A la part superior de l’aïllament hi ha una capa de cuir. L’autoïllament es realitza segons el mateix esquema. En primer lloc, el dipòsit es pinta amb una pintura resistent a altes temperatures, després s’aïlla amb llana de cotó de basalt amb un gruix d’almenys 150 mm, i la part superior està recoberta de làmina.