Conexión y principio de funcionamiento del acumulador de calor para la caldera.

En los hogares donde no hay calefacción central o de gas, se utilizan sistemas de calefacción individuales, que incluyen combustible sólido y calderas eléctricas o sistemas solares que funcionan con energía solar. Estos sistemas tienen un inconveniente importante: un medio de calentamiento desigual debido a las características fundamentales del funcionamiento o la influencia de factores externos. Se pueden optimizar utilizando un acumulador de calor para calentar, que desempeñará el papel de un amortiguador entre la fuente de calor y los consumidores.

El propósito del acumulador de calor.

El tanque de almacenamiento de calor se puede conectar a cualquier tipo de caldera

El acumulador de calor para varios tipos de calderas de calefacción es un tanque impresionante lleno de agua, que le permite resolver los problemas que surgen durante el funcionamiento de la caldera de calefacción:

• energía desbordada;
• exceso de potencia de calentamiento;
• sobrecalentamiento de agua en la caldera;
• fluctuaciones periódicas en la temperatura de calentamiento debido a la irregularidad del proceso de combustión en sí y la colocación prematura de leña, carbón;
• desajuste de picos en la producción y consumo de energía térmica.

Algunos de los problemas se pueden resolver instalando una caldera de pirólisis para una combustión prolongada, pero en este último caso no ayudará. La peculiaridad del funcionamiento de la caldera es que después de la colocación del combustible, la potencia de transferencia de calor aumenta gradualmente, alcanzando valores máximos, y luego también disminuye gradualmente. Si no se agrega combustible a la caldera a tiempo, se detiene, el refrigerante comienza a enfriarse y con él la temperatura en la casa baja. Durante la producción de calor pico, el sistema no puede distribuir eficientemente toda la energía, ya que está equipado con controladores de temperatura, por lo que se desperdicia parte del calor. Si la caldera es eléctrica, es mucho más rentable acumular calor por la noche, cuando la electricidad se calcula a una tarifa nocturna reducida, para consumir la menor cantidad de electricidad posible durante el día.

El tanque de almacenamiento de calor para el sistema de calefacción está hecho de acero inoxidable u acero ordinario, y puede recubrirse con un barniz protector desde el interior. Las paredes en la parte superior están pintadas con pintura resistente al calor, luego se cierran con material aislante del calor y cuero sintético. De hecho, cuando se conecta un acumulador de calor, el volumen del portador de calor en el sistema de calefacción aumenta, lo que hace posible compensar la potencia máxima de la caldera y al mismo tiempo acumular calor para transferirlo al portador de calor cuando la caldera genera energía térmica. Gracias al aislamiento de alta calidad, el agua en el acumulador de calor se enfría durante mucho tiempo. Se almacena en estado calentado durante varias horas e incluso días y se alimenta al sistema a través de una bomba. El principio de funcionamiento del acumulador de calor se basa en la capacidad de calor diferente de varios entornos, en particular el agua y el aire. Una disminución en la temperatura de 1 litro de agua en un grado conduce a un aumento en la temperatura del aire de 1 m3 en 4 grados.

Si utiliza combustible sólido y calderas eléctricas, es deseable instalar un acumulador de calor pero no es necesario, entonces la presencia de un acumulador de calor en el sistema solar es una condición necesaria para su funcionamiento, ya que es imposible obtener energía solar por la tarde y la noche, y en otoño e invierno en días nublados el uso del sistema es muy limitado.

Ventajas y desventajas

Puede instalar un acumulador de calor en el que hay funciones de caldera

Ventajas de usar un acumulador de calor:

• Mantiene la energía térmica durante varias horas y días.
• Se excluye el sobrecalentamiento de la caldera.
• La energía térmica no se desperdicia, sino que se acumula para ser utilizada más tarde, debido a esto, aumenta la eficiencia de la caldera y el sistema de calefacción en su conjunto.
• Le permite ahorrar recursos financieros.
• La temperatura del aire en las habitaciones se mantiene fácilmente al nivel óptimo, se excluyen los saltos bruscos de temperatura.
• No es necesario realizar descargas frecuentes de combustible.
• Además de una caldera de combustible sólido, puede instalar un sistema solar, que es una fuente gratuita de energía térmica.
• Algunos modelos de acumuladores térmicos para calefacción pueden combinar las funciones de una caldera.

Las desventajas del sistema:

• Calefacción prolongada: instalación óptima en hogares destinados a residencia permanente. En las cabañas de verano, que se visitan en invierno los fines de semana, dicho dispositivo no traerá beneficios.
• Alto costo: cuestan casi lo mismo que una caldera y, a veces, son más caros.
• Dimensiones y peso significativos: debido a esto, surgen ciertas dificultades durante el transporte y la instalación. Además, se instala un acumulador de calor destinado a la calefacción en las inmediaciones de la caldera, se debe ubicar un equipo adicional allí, por lo que a menudo es necesario asignar una sala especial para la instalación de dispositivos y prepararlo de una manera especial: equipar una plataforma de soporte que pueda soportar el peso de la unidad. Cuando está lleno, el tanque puede pesar 3-4.
• Se requiere una caldera de alta potencia: la compra de una unidad se justifica si la potencia de la caldera no se utiliza por completo, hay al menos una doble reserva de energía, de lo contrario el dispositivo estará inactivo.

El acumulador de calor se puede hacer con sus propias manos de acero inoxidable y una tubería de cobre.

En la fabricación de un acumulador de calor con sus propias manos, puede ahorrar una cantidad significativa. El diseño más simple está hecho de un barril de acero inoxidable o incluso una lámina de acero inoxidable con un espesor de al menos 3 mm. También se requerirá un tubo de cobre con un diámetro de 3 cm y una longitud de 14 m. Se dobla en espiral y se coloca dentro del tanque. Desde abajo, haga un suministro de agua fría, desde arriba un grifo para agua caliente, instale llaves de paso en los grifos. Es absolutamente necesario aislar un acumulador de calor hecho por usted para una caldera de combustible sólido, de lo contrario será ineficaz. También es necesario instalar sensores de presión y temperatura.

Si no es posible soldar un recipiente cilíndrico, puede hacer un acumulador de calor para calentar en forma de paralelepípedo; es más fácil hacer un tanque de esta forma con sus propias manos. Las esquinas también se refuerzan, en el exterior complementan el diseño con refuerzos: se sueldan a una distancia de 30-35 cm entre sí. La relación del diámetro y la altura del dispositivo es 1: 3 (4).

Criteria de selección

Elija un acumulador de calor, teniendo en cuenta los parámetros del sistema de calefacción y el tipo de refrigerante.

Es necesario seleccionar un acumulador de calor de acuerdo con cálculos precisos que tengan en cuenta los parámetros de un sistema de calefacción del hogar. Sin embargo, además de los valores calculados, se tienen en cuenta las características generales de los dispositivos de almacenamiento térmico.

• Presión en el sistema de calefacción. Según este parámetro, el acumulador de calor debe corresponder al sistema de calefacción. En cualquier caso, el valor puede ser mayor, pero no menor. La presión que puede soportar la unidad depende del grosor de la pared, la forma del tanque y el material de fabricación. Los acumuladores de calor para calderas que soportan más de 4 bar tienen cubiertas convexas inferiores y superiores.
• El volumen del tanque tampón. Este parámetro se considera el más importante y tratan de elegir una capacidad de tal volumen que la unidad pueda acumular todo el exceso de calor. Pero al mismo tiempo, no se necesita un dispositivo demasiado voluminoso.
• Dimensiones exteriores y peso. El transporte y la colocación del equipo deberán abordarse, por lo tanto, todo debe calcularse cuidadosamente: si el tanque pasa por la puerta, los pisos soportarán el tanque cuando esté completamente lleno de agua.
• Equipado con intercambiadores de calor adicionales.Le permiten optimizar aún más el funcionamiento del sistema. Los modelos se seleccionan de acuerdo con la complejidad de todo el sistema.
• Posibilidad de instalar dispositivos adicionales. Junto con el portapapeles de la batería, se instalan elementos calefactores, sensores y controladores de temperatura adicionales. Si todos los elementos del sistema se seleccionan correctamente, puede reducir el consumo de combustible a la mitad.

Los tanques están hechos de acero al carbono o acero inoxidable. Estos últimos son más caros y duran más, y los primeros necesariamente tienen un revestimiento anticorrosivo. Debe asegurarse de su calidad.

Cálculo del volumen de la capacidad tampón de la caldera.

Según los cálculos, el acumulador de calor debe llevar toda la energía de una pestaña de combustible a la caldera

El volumen del tanque de compensación generalmente se calcula de modo que durante la combustión de un marcador de combustible, el acumulador de calor retiene todo el calor generado por la caldera. Solo se pueden hacer cálculos aproximados por sí mismos, sin tener en cuenta la pérdida de calor de los radiadores de calefacción y la influencia de la temperatura ambiente. La fórmula básica para calcular el volumen del acumulador de calor:

W = k × m × s × Δtdónde

• W - exceso de calor;
• metro - masa de líquido;
• con - capacidad calorífica del refrigerante;
• Δt - el número de grados para calentar el refrigerante;
• k - eficiencia de la caldera.

A partir de aquí, debe calcular la masa del refrigerante:m = W / (k × s × Δt).

Como W se define como la diferencia en los valores de energía generados por la caldera y gastados en calentar la casa, también es necesario aclararlos y el tiempo de quemado de la pestaña de combustible. Si la potencia de la caldera se proporciona en el certificado del dispositivo, se debe calcular el consumo de energía térmica para calefacción. El tiempo de consumo de combustible se determina empíricamente. Digamos que son 3 horas, y se necesitan 10 kW / h para calentar una casa. Entonces, en 3 horas se gastará:10 × 3 = 30 kW.

La generación de calor por una caldera con una capacidad de 22 kW / h es:22 × 3 = 66 kW.

Según los resultados del cálculo, el exceso de calor será:W = 66-30 = 36 kW. Traducimos en vatios, obtenemos 36000 vatios.

Usando la fórmula m = W / (k × s × Δt), determine el valor deseado de la masa de agua. La eficiencia se indica en el pasaporte como un porcentaje. Este valor debe convertirse a decimal, dividido por 100. Por ejemplo, 80/100 = 0,8. La capacidad calorífica del agua es 4.19 kJ / kg × ° C o 1.164 W × h / kg × ° C o 1,16 kW / m³ × ° C.

Δt determinado midiendo la temperatura de las tuberías de suministro y retorno, restando el menor del mayor valor. Por ejemplo:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.De este modo,m = 36000 / (0.8 × 1.164 × 30) = 1,288.7 kg.

Para preservar todo el exceso de energía generado por la caldera, se requiere una capacidad de al menos 1,288.7 m3. El acumulador de calor Jaspi GTV Teknik de 1.500 litros es adecuado. Con valores de cálculo más modestos, puede limitarse a un tanque, por ejemplo, a 750 litros.

Métodos y esquemas de bricolaje

El acumulador de calor con un tanque vacío se instala si la presión en el sistema es baja

La complejidad y las características de la conexión dependen del tipo de almacenamiento de calor. Por lo tanto, debes entender cuáles son.

• El diseño más simple es un tanque vacío adentro. La caldera y los consumidores están conectados directamente. El uso es óptimo si se usa el mismo refrigerante en todos los circuitos, la presión en el sistema no excede los valores permisibles del acumulador y la temperatura del refrigerante suministrado desde la caldera no excede los valores permitidos para el circuito de calefacción. Si no se cumplen los dos primeros requisitos, al conectarse al sistema, debe usar intercambiadores de calor externos adicionales. En este último caso, se deben instalar unidades de mezcla con válvulas de tres vías.
• Depósito de inercia con intercambiador de calor interno: uno o más. El intercambiador de calor es un tubo en espiral de cobre o acero inoxidable. En dicho medio de almacenamiento, el refrigerante se mezcla. La bobina ubicada en la parte inferior calienta el portador de calor, el agua caliente se precipita hacia arriba como menos densa.En la parte superior hay otra bobina que toma energía y la lleva a los circuitos de calefacción. Un dispositivo de este tipo es óptimo cuando se utilizan diferentes tipos de refrigerantes, a alta presión y temperatura del refrigerante, y se conectan varios generadores de calor.
• El tanque con un circuito de suministro de agua caliente. El intercambiador de calor se encuentra principalmente en la parte superior del tanque. Debe estar hecho de metal que cumpla con los estándares de consumo de agua para alimentos. Los circuitos están conectados directamente. Tal sistema es preferible con un flujo uniforme de agua caliente.
• Acumulador de calor con caldera interna. El agua calentada para consumo doméstico se almacena en el tanque de almacenamiento. Este tipo de batería acumuladora de calor puede integrarse fácilmente en sistemas de calefacción abiertos y cerrados equipados con combustible sólido, calderas eléctricas y colectores solares. Los depósitos intermedios de este tipo son especialmente relevantes cuando se utilizan calderas eléctricas, cuando el portador de calor se calienta por la noche y se consume agua durante el día. Una caldera de 150 litros es suficiente para un consumo diario promedio de agua por una familia promedio.

Hay varios tubos de salida para el acumulador de calor destinados al sistema de calefacción, y están ubicados a lo largo del tanque verticalmente, ya que hay un gradiente de temperatura a lo largo de la altura. Esto se hace para que sea posible conectar circuitos con diferentes requisitos para la temperatura del refrigerante, para reducir la carga en los controladores de temperatura. Como resultado, la energía térmica se usa de la manera más eficiente posible.

En un sistema con válvulas de tres vías, es posible un control de temperatura más preciso.

Otros tipos de sistemas:

1. Un esquema de flejado simple que limita la capacidad de ajuste. El agua caliente sube y se toma desde el punto superior, después de enfriarse, cae y vuelve a entrar en la caldera. Se utiliza si la presión y la temperatura en el generador de calor y los circuitos de calefacción son las mismas. La temperatura se regula solo por el método de aumentar / disminuir el flujo de refrigerante.
2. En el sistema hay unidades de mezcla, derivación, por lo tanto, es posible un ajuste más preciso de la temperatura del refrigerante. La eficiencia del equipo se logra mediante la instalación de, por ejemplo, válvulas de tres vías.
3. Se incluye un tanque adicional en el sistema, debido a que hay un pequeño volumen de agua caliente disponible inmediatamente después de que se inicia la caldera. El consumidor no tiene que esperar hasta que el sistema se caliente por completo, pero el suministro de agua no es grande y el sistema se calienta más lentamente que el clásico.
4. Hay una bobina dentro del tanque de amortiguación, la energía térmica de la fuente la atraviesa y el refrigerante en el tanque de almacenamiento de calor ya se calienta desde la bobina. En un sistema de este tipo, se utilizan diferentes refrigerantes. Puede elegir aquellos que no se pueden mezclar debido a la incompatibilidad de las características químicas. A través de la bobina, se puede suministrar calefacción o agua caliente, o el refrigerante de la fuente circulará en este círculo.
5. Se instala un intercambiador de calor externo adicional en el sistema. Le permite mantener la temperatura deseada en la batería.
6. Sistema con circuito de suministro de agua caliente. Es óptimo si el agua caliente se usa de manera uniforme. De lo contrario, se recomienda comprar un acumulador de energía con una caldera incorporada.
7. Sistema con una bobina y conexión a una fuente de energía alternativa, por ejemplo, un colector solar. Se llama bivalente. La conexión se lleva a cabo de tal manera que el colector desempeña un papel principal en el calentamiento del sistema y la caldera se conecta cuando no hay suficiente energía térmica.
8. Un sistema multivalente donde el calentamiento principal se realiza mediante fuentes de baja temperatura, por ejemplo, un colector solar y una bomba de calor geotérmica.Están conectados en la parte inferior del acumulador de calor. Una caldera de alta temperatura se utiliza como fuente auxiliar de energía térmica.

En presencia de varios circuitos de calefacción y fuentes de energía térmica, se forma un complejo sistema ramificado con muchos equipos de ajuste adicionales, sensores y grupos de seguridad. Se recomienda confiar su diseño a profesionales, ya que se requerirán cálculos de alta precisión.

Arnés de batería para calor

El contenedor debe estar bien aislado. Si se trata de un acumulador de calor comprado, debe evaluar el grosor y la calidad del aislamiento externo. Cuanto mejor y más grueso sea el aislante térmico, más tiempo permanecerá el calor. Gracias a la estructura especial del aislante térmico, el acumulador de calor funciona como un termo. El espesor del aislamiento térmico en los modelos de alta calidad es de unos 10 cm. Cubre el cuerpo pintado con pintura resistente al calor. En la parte superior del aislamiento hay una capa de cuero sintético. El autoaislamiento se lleva a cabo de acuerdo con el mismo esquema. Primero, el tanque se pinta con una pintura resistente a altas temperaturas, luego se aísla con algodón de basalto con un grosor de al menos 150 mm y la parte superior se cubre con papel de aluminio.