Připojení a princip činnosti tepelného akumulátoru pro kotel

V domácnostech, kde není plyn nebo ústřední topení, se používají individuální topné systémy, včetně pevných paliv a elektrických kotlů nebo solárních systémů, které fungují na sluneční energii. Tyto systémy mají důležitou nevýhodu - nerovnoměrné topné médium kvůli základním vlastnostem fungování nebo vlivu vnějších faktorů. Mohou být optimalizovány pomocí tepelného akumulátoru pro vytápění, který bude hrát roli nárazníku mezi zdrojem tepla a spotřebiteli.

Účel tepelného akumulátoru

Akumulátor tepla pro různé typy topných kotlů je působivá nádrž naplněná vodou, která umožňuje řešit problémy, které se vyskytnou během provozu topného kotle:

• překročení energie;
• nadměrný topný výkon;
• přehřátí vody v kotli;
• pravidelné kolísání teploty zahřívání v důsledku nerovnoměrnosti samotného procesu spalování a předčasného pokládky palivového dříví, uhlí;
• nesoulad vrcholů ve výrobě a spotřebě tepelné energie.

Některé z problémů lze vyřešit instalací pyrolytického kotle pro dlouhodobé spalování, ale ve druhém případě to nepomůže. Zvláštností činnosti kotle je to, že po položení paliva se výkon přenosu tepla postupně zvyšuje, dosahuje vrcholných hodnot a pak také postupně klesá. Pokud se do kotle nepřidá palivo včas, zastaví se, začne chladit chladicí kapalina a tím klesá teplota v domě. Během špičkové výroby tepla není systém schopen účinně distribuovat veškerou energii, protože je vybaven regulátory teploty, takže část tepla je zbytečná. Pokud je kotel elektrický, je mnohem výhodnější akumulovat teplo v noci, když se elektřina počítá za sníženou noční sazbu, aby se během dne spotřebovala co nejmenší elektřina.

Zásobník tepla pro topný systém je vyroben z nerezové nebo běžné oceli a může být zevnitř potažen ochranným lakem. Stěny na horní straně jsou natřeny tepelně odolnou barvou, poté jsou uzavřeny tepelně izolačním materiálem a koženkou. Ve skutečnosti, když je připojen tepelný akumulátor, zvětšuje se objem nosiče tepla v topném systému, což umožňuje kompenzovat špičkový výkon kotle a současně akumulovat teplo pro přenos do nosiče tepla, když kotel generuje tepelnou energii. Díky kvalitní izolaci se voda v tepelném akumulátoru chladí po dlouhou dobu. Skladuje se ve vyhřívaném stavu po dobu několika hodin až sudých dnů a do systému se přivádí pomocí čerpadla. Princip činnosti tepelného akumulátoru je založen na různé tepelné kapacitě různých prostředí, zejména vody a vzduchu. Snížení teploty o 1 litr vody o jeden stupeň vede ke zvýšení teploty vzduchu o 1 m3 o 4 stupně.

Při použití kotlů na tuhá paliva a elektrických kotlů je žádoucí, ale ne nutná instalace tepelného akumulátoru, pak je přítomnost tepelného akumulátoru ve sluneční soustavě nezbytnou podmínkou fungování, protože není možné získat sluneční energii ve večerních a nočních hodinách, v podzimních a zimních měsících je používání systému velmi omezené.

Výhody a nevýhody

Výhody použití tepelného akumulátoru:

• Udržuje tepelnou energii několik hodin a dní.
• Přehřívání kotle je vyloučeno.
• Tepelná energie není zbytečná, ale akumuluje se pro budoucí použití, čímž se zvyšuje účinnost kotle a topného systému jako celku.
• Umožňuje ušetřit finanční prostředky.
• Teplota vzduchu v místnostech se snadno udržuje na optimální úrovni, ostré skoky teploty jsou vyloučeny.
• Není třeba časté stahování paliva.
• Kromě kotle na pevná paliva můžete instalovat také solární systém, který je bezplatným zdrojem tepelné energie.
• Některé modely tepelných akumulátorů pro vytápění mohou kombinovat funkce kotle.

Nevýhody systému:

• Dlouhé vytápění - optimální instalace v domech určených k trvalému pobytu. V letních chatkách, které jsou o víkendech navštěvovány v zimě, takové zařízení nepřinese užitek.
• Vysoké náklady - stojí přibližně stejně jako kotel a někdy dražší.
• Významné rozměry a hmotnost - z tohoto důvodu vznikají při přepravě a instalaci určité potíže. Kromě toho je v bezprostřední blízkosti kotle instalován tepelný akumulátor určený k vytápění, musí zde být umístěna přídavná zařízení, takže je často nutné vyhradit zvláštní prostor pro instalaci zařízení a připravit ho speciálním způsobem: vybavit nosnou plošinu, která unese hmotnost pohonu. Po naplnění může nádrž vážit 3-4.
• Vyžaduje se výkonný kotel - nákup pohonu je oprávněný, pokud není výkon kotle plně využit, existuje alespoň dvojnásobná rezerva výkonu, jinak bude zařízení neaktivní.

Při výrobě tepelného akumulátoru vlastníma rukama můžete ušetřit značné množství. Nejjednodušší provedení je vyrobeno z nerezové oceli nebo dokonce z nerezové oceli o tloušťce nejméně 3 mm. Bude také vyžadována měděná trubice o průměru 3 cm a délce 14 m. Je ohnuta ve spirále a umístěna uvnitř nádrže. Zezdola proveďte přívod studené vody, z horní strany kohoutek pro horkou, nainstalujte kohoutky na kohoutky. Je naprosto nezbytné izolovat tepelný akumulátor, který jste vytvořili pro kotel na tuhá paliva, jinak bude neúčinný. Je také nutné nainstalovat snímače tlaku a teploty.

Pokud není možné svařovat válcovou nádobu, můžete si vytvořit ohřívač tepla pro ohřev ve tvaru rovnoběžnosti - je snazší si vyrobit nádrž tohoto tvaru vlastními rukama. Rohy navíc vyztužují, z vnějšku doplňují design výztuhami - jsou svařovány ve vzdálenosti 30-35 cm od sebe. Poměr průměru a výšky zařízení je 1: 3 (4).

Kritéria výběru

Je třeba vybrat tepelný akumulátor v souladu s přesnými výpočty, které zohledňují parametry systému vytápění domácností. Kromě vypočtených hodnot se však berou v úvahu i obecné vlastnosti tepelných akumulačních zařízení.

• Tlak v topném systému. Podle tohoto parametru musí tepelný akumulátor odpovídat topnému systému. V každém případě může být hodnota vyšší, ale nikoli nižší. Jaký tlak může pohon odolat, závisí na tloušťce stěny, tvaru nádrže a materiálu výroby. Tepelné akumulátory pro kotle, které vydrží více než 4 bary, mají konvexní spodní a horní kryty.
• Objem vyrovnávací nádrže. Tento parametr je považován za nejdůležitější a snaží se zvolit kapacitu takového objemu, aby pohon mohl akumulovat veškeré přebytečné teplo. Zároveň však není potřeba příliš objemné zařízení.
• Vnější rozměry a hmotnost. Bude třeba se zabývat přepravou a umístěním zařízení, a proto je třeba pečlivě vypočítat vše: projde nádrž ve dveřích, budou podlahy odolávat nádrži, když bude zcela naplněna vodou.
• Vybaven dalšími tepelnými výměníky.Umožňují vám dále optimalizovat fungování systému. Modely jsou vybírány v souladu se složitostí celého systému.
• Možnost instalace dalších zařízení. Spolu s bateriovou schránkou jsou instalovány další topné prvky, senzory a regulátory teploty. Pokud jsou všechny prvky systému zvoleny správně, můžete snížit spotřebu paliva o polovinu.

Nádrže jsou vyrobeny z uhlíkové nebo nerezové oceli. Ty jsou dražší a vydrží déle a první z nich musí mít antikorozní povlak. Musíte se ujistit o jeho kvalitě.

Výpočet objemu vyrovnávací kapacity kotle

Objem vyrovnávací nádrže se obvykle počítá tak, že během spalování jednoho palivového jazýčku si tepelný akumulátor udržuje veškeré teplo generované kotlem. Lze provést pouze přibližné výpočty bez ohledu na tepelné ztráty z topných těles a vliv teploty místnosti. Základní vzorec pro výpočet objemu tepelného akumulátoru:

W = k × m × s × Δtkde

• W - nadměrné teplo;
• m - hmotnost kapaliny;
• s - tepelná kapacita chladicího média;
• Δt - počet stupňů, kterými se má chladicí kapalina zahřívat;
• k - účinnost kotle.

Odtud je třeba vypočítat hmotnost chladicí kapaliny:m = W / (k × s × Δt).

Tak jako W je definován jako rozdíl v hodnotách energie generované kotelem a vynaložených na vytápění domu, je také nutné je vyjasnit a dobu vypalování karty paliva. Je-li výkon kotle uveden v certifikátu zařízení, musí se vypočítat spotřeba tepelné energie pro vytápění. Doba spalování paliva je stanovena empiricky. Řekněme, že to jsou 3 hodiny a vytápění domu trvá 10 kW / h. Za 3 hodiny se tedy utratí:10 × 3 = 30 kW.

Výroba tepla kotlem o výkonu 22 kW / h je:22 × 3 = 66 kW.

Podle výsledků výpočtu bude přebytečné teplo:W = 66 - 30 = 36 kW. Překládáme ve wattech, dostáváme 36000 wattů.

Pomocí vzorce m = W / (k × s × Δt), určete požadovanou hodnotu hmotnosti vody. Účinnost je v pasu uvedena jako procento. Tato hodnota musí být převedena na desetinné místo děleno 100. Například: 80/100 = 0,8. Tepelná kapacita vody je 4,19 kJ / kg × ° C nebo 1,164 W × h / kg × ° C nebo 1,16 kW / m3 × ° C.

Δt stanoví se změřením teploty přívodního a vratného potrubí, odečtením menší z větší hodnoty. Například:Δt = 88 - 58 = 30 ° CTakto,m = 36000 / (0,8 x 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Pro zachování veškeré přebytečné energie generované kotlem je nutná kapacita minimálně 1 288,7 m3. Vhodný je tepelný akumulátor Jaspi GTV Teknik s objemem 1 500 litrů. S více skromnými výpočtovými hodnotami se můžete omezit na nádrž, například na 750 litrů.

DIY metody a schémata

Složitost a vlastnosti připojení závisí na typu akumulace tepla. Proto byste měli rozumět tomu, co jsou.

• Nejjednodušší konstrukcí je prázdná nádrž uvnitř. Kotel a spotřebiče jsou připojeny přímo. Použití je optimální, pokud je stejné chladivo použito ve všech obvodech, tlak v systému nepřekračuje přípustné hodnoty akumulátoru a teplota chladiva dodávaného z kotle nepřekračuje přípustné hodnoty pro topný okruh. Pokud nejsou splněny první dva požadavky, musíte při připojení k systému použít další externí výměníky tepla. V druhém případě je třeba nainstalovat směšovací jednotky s trojcestnými ventily.
• Vyrovnávací nádrž s vnitřním tepelným výměníkem - jeden nebo více. Výměník tepla je spirálová trubka z mědi nebo nerezové oceli. V takovém paměťovém médiu je chladivo smícháno. Cívka umístěná ve spodní části ohřívá nosič tepla, horká voda spěchá směrem nahoru jako méně hustá.Nahoře je další cívka, která odebírá energii a přivádí ji do topných okruhů. Zařízení tohoto typu je optimální při použití různých typů chladiv, při vysokém tlaku a teplotě chladicí kapaliny a při připojování několika generátorů tepla.
• Nádrž s proudícím okruhem dodávky teplé vody. Výměník tepla je většinou umístěn v horní části nádrže. Měl by být vyroben z kovu, který splňuje standardy spotřeby potravinářské vody. Okruhy jsou připojeny přímo. Takový systém je výhodný s rovnoměrným proudem horké vody.
• Tepelný akumulátor s interním kotlem. Ohřátá voda pro domácí spotřebu je uložena v zásobní nádrži. Tento typ akumulátoru akumulujícího teplo lze snadno integrovat do otevřených a uzavřených topných systémů vybavených pevnými palivy, elektrickými kotli a solárními kolektory. Vyrovnávací nádrže tohoto typu jsou zvláště důležité při používání elektrických kotlů, když je nosič tepla zahříván v noci a voda je spotřebována během dne. Kotel o objemu 150 litrů postačuje pro průměrnou denní spotřebu vody průměrné rodiny.

Existuje několik výstupních trubek pro tepelný akumulátor určený pro topný systém a jsou umístěny podél nádrže svisle, protože ve výšce je teplotní gradient. To se provádí tak, že je možné spojit obvody s různými požadavky na teplotu chladicí kapaliny, aby se snížilo zatížení regulátorů teploty. V důsledku toho je tepelná energie využívána co nejefektivněji.

Další typy systémů:

1. Jednoduché schéma páskování, které omezuje možnost přizpůsobení. Horká voda stoupá a je odebrána z horního bodu, po ochlazení klesne a znovu vstoupí do kotle. Používá se, pokud jsou tlak a teplota v generátoru tepla a topných okruzích stejné. Teplota je regulována pouze způsobem zvyšování / snižování průtoku chladiva.
2. V systému jsou směšovací jednotky, například, proto je možné přesnější nastavení teploty chladicí kapaliny. Účinnosti zařízení je dosaženo instalací například trojcestných ventilů.
3. V systému je zahrnuta další nádrž, díky které je ihned po spuštění kotle k dispozici malé množství horké vody. Spotřebitel nemusí čekat, až bude systém úplně zahřátý, ale přívod vody není velký a systém se zahřívá pomaleji než klasický.
4. Uvnitř vyrovnávací nádrže je jedna cívka, tepelná energie ze zdroje prochází skrz ni a chladivo v zásobníku tepla je již zahříváno z cívky. V systému tohoto typu se používají různé chladicí kapaliny. Můžete si vybrat ty, které nelze mísit kvůli nekompatibilitě chemických vlastností. Cívkou může být přiváděna topná nebo horká voda nebo v tomto kruhu cirkuluje chladivo ze zdroje.
5. V systému je nainstalován další externí tepelný výměník. To vám umožní udržovat požadovanou teplotu v baterii.
6. Systém s proudícím okruhem dodávky teplé vody. Je optimální, je-li horká voda používána rovnoměrně. V opačném případě doporučujeme zakoupit akumulátor s vestavěným kotlem.
7. Systém s jednou cívkou a připojením k alternativnímu zdroji energie, například solární kolektor. Říká se tomu bivalentní. Připojení je provedeno tak, že kolektor hraje hlavní roli při ohřevu systému a kotel je připojen, když není dostatek tepelné energie.
8. Multivalentní systém, kde je hlavní vytápění prováděno nízkoteplotními zdroji, například solárním kolektorem a geotermálním tepelným čerpadlem.Jsou připojeny na spodní straně tepelného akumulátoru. Jako pomocný zdroj tepelné energie se používá vysokoteplotní kotel.

V přítomnosti různých topných okruhů a zdrojů tepelné energie je vytvořen komplexní rozvětvený systém s mnoha dalšími nastavovacími zařízeními, senzory a bezpečnostními skupinami. Doporučuje se svěřit svůj návrh profesionálům, protože budou vyžadovány přesné výpočty.

Kabelový svazek pro teplo

Nádoba musí být dobře izolovaná. Pokud se jedná o zakoupený tepelný akumulátor, musíte posoudit tloušťku a kvalitu vnější izolace. Čím lepší a silnější je tepelný izolátor, tím déle bude teplo zůstat. Díky speciální struktuře tepelného izolátoru funguje tepelný akumulátor jako termoska. Tloušťka tepelné izolace u vysoce kvalitních modelů je asi 10 cm a pokrývá tělo natřené tepelně odolným nátěrem. Na vrcholu izolace je vrstva koženky. Samoizolace se provádí podle stejného schématu. Nejprve je nádrž natřena barvou odolnou vůči vysoké teplotě, poté je izolována čedičovou vatovou vatou o tloušťce nejméně 150 mm a horní část je pokryta fólií.