Collegamento e principio di funzionamento dell'accumulatore di calore per la caldaia

Nelle case in cui non è presente il riscaldamento a gas o centralizzato, vengono utilizzati sistemi di riscaldamento individuali, tra cui caldaie a combustibile solido ed elettriche o sistemi solari che funzionano a energia solare. Questi sistemi presentano un importante svantaggio: il mezzo di riscaldamento irregolare a causa delle caratteristiche fondamentali del funzionamento o dell'influenza di fattori esterni. Possono essere ottimizzati utilizzando un accumulatore di calore per il riscaldamento, che svolgerà il ruolo di un cuscinetto tra la fonte di calore e i consumatori.

Lo scopo dell'accumulatore di calore

Il bollitore può essere collegato a qualsiasi tipo di caldaia

L'accumulatore di calore per vari tipi di caldaie per riscaldamento è un impressionante serbatoio pieno d'acqua, che consente di risolvere i problemi che si presentano durante il funzionamento della caldaia per riscaldamento:

• energia invasa;
• eccesso di potenza termica;
• surriscaldamento dell'acqua nella caldaia;
• periodiche fluttuazioni della temperatura di riscaldamento dovute alle irregolarità del processo di combustione stesso e alla posa prematura di legna da ardere, carbone;
• mancata corrispondenza dei picchi nella produzione e nel consumo di energia termica.

Alcuni dei problemi possono essere risolti installando una caldaia a pirolisi per una lunga combustione, ma in quest'ultimo caso non sarà d'aiuto. La particolarità del funzionamento della caldaia è che dopo la posa del combustibile, la potenza di trasferimento del calore aumenta gradualmente, raggiungendo i valori di picco, e quindi diminuisce anche gradualmente. Se il combustibile non viene aggiunto alla caldaia in tempo, si arresta, il liquido di raffreddamento inizia a raffreddarsi e con esso la temperatura in casa diminuisce. Durante la produzione di picco di calore, il sistema non è in grado di distribuire in modo efficiente tutta l'energia, poiché è dotato di termoregolatori, quindi parte del calore viene sprecata. Se la caldaia è elettrica, è molto più redditizio accumulare calore durante la notte, quando l'elettricità viene calcolata a una tariffa notturna ridotta, in modo da consumare meno elettricità possibile durante il giorno.

Il serbatoio di accumulo termico per il sistema di riscaldamento è realizzato in acciaio inossidabile o ordinario e può essere rivestito con una vernice protettiva dall'interno. Le pareti sulla parte superiore sono verniciate con vernice resistente al calore, quindi sono chiuse con materiale termoisolante e similpelle. Infatti, quando l'accumulatore di calore è collegato, il volume del liquido di raffreddamento nell'impianto di riscaldamento aumenta, il che consente di compensare la potenza di picco della caldaia e allo stesso tempo accumulare calore per trasferirlo nel liquido di raffreddamento quando diminuisce la potenza di generazione di calore da parte della caldaia. Grazie all'isolamento di alta qualità, l'acqua nell'accumulatore di calore si raffredda a lungo. Viene conservato in uno stato riscaldato per diverse ore e persino giorni e viene immesso nel sistema attraverso una pompa. Il principio di funzionamento dell'accumulatore di calore si basa sulla diversa capacità termica di vari ambienti, in particolare acqua e aria. Una diminuzione della temperatura di 1 litro di acqua di un grado porta ad un aumento della temperatura dell'aria di 1 m3 di 4 gradi.

Se si utilizzano caldaie a combustibile solido e elettriche, l'installazione di un accumulatore di calore è desiderabile ma non necessaria, quindi la presenza di un accumulatore di calore nel sistema solare è una condizione necessaria per il funzionamento, poiché è impossibile ottenere energia solare di sera e di notte e in autunno e inverno nei giorni nuvolosi l'uso del sistema è molto limitato.

Vantaggi e svantaggi

È possibile installare un accumulatore di calore in cui sono presenti funzioni della caldaia

Pro dell'utilizzo di un accumulatore di calore:

• Mantiene l'energia termica per diverse ore e giorni.
• Il surriscaldamento della caldaia è escluso.
• L'energia termica non viene sprecata, ma accumulata per essere utilizzata in seguito, a causa di ciò aumenta l'efficienza della caldaia e del sistema di riscaldamento nel suo insieme.
• Ti consente di risparmiare risorse finanziarie.
• La temperatura dell'aria negli ambienti viene facilmente mantenuta al livello ottimale, esclusi bruschi salti di temperatura.
• Non sono necessari download frequenti di carburante.
• Oltre a una caldaia a combustibile solido, è possibile installare un sistema solare, che è una fonte gratuita di energia termica.
• Alcuni modelli di accumulatori termici per riscaldamento possono combinare le funzioni di una caldaia.

Gli svantaggi del sistema:

• Riscaldamento lungo - installazione ottimale in case destinate a residenza permanente. Nei cottage estivi, che vengono visitati in inverno nei fine settimana, un tale dispositivo non porterà benefici.
• Costo elevato: costano quasi come una caldaia e talvolta più costosi.
• Dimensioni e peso significativi: per questo motivo sorgono alcune difficoltà durante il trasporto e l'installazione. Inoltre, nelle immediate vicinanze della caldaia è installato un accumulatore di calore destinato al riscaldamento, dove devono essere posizionate apparecchiature aggiuntive, quindi è spesso necessario assegnare un locale speciale per l'installazione dei dispositivi e prepararlo in un modo speciale: dotare una piattaforma di supporto in grado di supportare il peso del convertitore. Una volta riempito, il serbatoio può pesare 3-4.
• È necessaria una caldaia ad alta potenza - l'acquisto di un azionamento è giustificato se la potenza della caldaia non viene sfruttata al massimo, esiste almeno una doppia riserva di potenza, altrimenti il ​​dispositivo sarà inattivo.

L'accumulatore di calore può essere realizzato con le proprie mani in acciaio inossidabile e un tubo di rame

Nella produzione di un accumulatore di calore con le tue mani, puoi risparmiare una quantità significativa. Il design più semplice è realizzato in botte di acciaio inossidabile o persino in lamiera di acciaio inossidabile con uno spessore di almeno 3 mm. Sarà inoltre necessario un tubo di rame con un diametro di 3 cm e una lunghezza di 14 m, piegato a spirale e posizionato all'interno del serbatoio. Dal basso, erogare acqua fredda, dall'alto un rubinetto per l'acqua calda, sui rubinetti sono installate valvole di intercettazione. È assolutamente necessario isolare un accumulatore di calore creato da te per una caldaia a combustibile solido, altrimenti sarà inefficace. È inoltre necessario installare sensori di pressione e temperatura.

Se non è possibile saldare un contenitore cilindrico, è possibile creare un accumulatore di calore per il riscaldamento sotto forma di parallelepipedo: è più facile realizzare un serbatoio di questa forma con le proprie mani. Gli angoli rinforzano ulteriormente, completano esternamente la struttura con rinforzi: sono saldati ad una distanza di 30-35 cm l'uno dall'altro. Il rapporto tra diametro e altezza del dispositivo è 1: 3 (4).

Criteri di selezione

Scegli un accumulatore di calore, tenendo conto dei parametri del sistema di riscaldamento e del tipo di refrigerante

È necessario selezionare un accumulatore di calore in base a calcoli accurati che tengano conto dei parametri di un sistema di riscaldamento domestico. Tuttavia, oltre ai valori calcolati, vengono prese in considerazione le caratteristiche generali dei dispositivi di accumulo termico.

• Pressione nel sistema di riscaldamento. Secondo questo parametro, l'accumulatore di calore deve corrispondere al sistema di riscaldamento. In ogni caso, il valore può essere superiore, ma non inferiore. La pressione che l'azionamento può sopportare dipende dallo spessore della parete, dalla forma del serbatoio e dal materiale di fabbricazione. Gli accumulatori di calore per caldaie che resistono a più di 4 bar hanno coperture inferiori e superiori convesse.
• Il volume del serbatoio di accumulo. Questo parametro è considerato il più importante e cercano di scegliere una capacità di un volume tale da consentire all'unità di accumulare tutto il calore in eccesso. Ma allo stesso tempo, non è necessario un dispositivo troppo voluminoso.
• Dimensioni esterne e peso. Il trasporto e il posizionamento delle attrezzature dovranno essere affrontati, quindi è necessario calcolare attentamente tutto: il serbatoio passerà sulla porta, i pavimenti resisteranno al serbatoio quando è completamente pieno d'acqua.
• Dotato di scambiatori di calore aggiuntivi.Consentono di ottimizzare ulteriormente il funzionamento del sistema. I modelli sono selezionati in base alla complessità dell'intero sistema.
• Possibilità di installare dispositivi aggiuntivi. Insieme agli appunti della batteria, vengono installati elementi riscaldanti aggiuntivi, sensori e termoregolatori. Se tutti gli elementi del sistema sono selezionati correttamente, è possibile ridurre della metà il consumo di carburante.

I serbatoi sono realizzati in acciaio al carbonio o acciaio inossidabile. Questi ultimi sono più costosi e durano più a lungo e i primi hanno necessariamente un rivestimento anticorrosivo. Devi assicurarti della sua qualità.

Calcolo del volume della capacità tampone della caldaia

Secondo i calcoli, l'accumulatore di calore deve prelevare tutta l'energia da una scheda di combustibile nella caldaia

Il volume del serbatoio di accumulo viene solitamente calcolato in modo tale che durante la combustione di un segnalibro di combustibile, l'accumulatore di calore trattiene tutto il calore generato dalla caldaia. Solo calcoli approssimativi possono essere effettuati da soli, senza tener conto della perdita di calore dovuta ai termosifoni e dell'influenza della temperatura ambiente. La formula di base per il calcolo del volume dell'accumulatore di calore:

W = k × m × s × Δtdove

• W - calore in eccesso;
• m - massa di liquido;
• con - capacità termica del liquido di raffreddamento;
• At - il numero di gradi con cui riscaldare il liquido di raffreddamento;
• K - efficienza della caldaia.

Da qui è necessario calcolare la massa del liquido di raffreddamento:m = W / (k × s × Δt).

Come W è definita come la differenza nei valori di energia generata dalla caldaia e spesa per il riscaldamento della casa, è anche necessario chiarirli e il tempo di combustione del segnalibro del combustibile. Se la potenza della caldaia è indicata nel certificato del dispositivo, è necessario calcolare il consumo di energia termica per il riscaldamento. Il tempo di combustione del combustibile è determinato empiricamente. Diciamo che sono 3 ore e ci vogliono 10 kW / h per riscaldare una casa. Quindi, in 3 ore sarà speso:10 × 3 = 30 kW.

La generazione di calore da parte di una caldaia con una capacità di 22 kW / h è:22 × 3 = 66 kW.

Secondo i risultati del calcolo, il calore in eccesso sarà:W = 66-30 = 36 kW. Traduciamo in watt, otteniamo 36000 watt.

Usando la formula m = W / (k × s × Δt), determinare il valore desiderato della massa d'acqua. L'efficienza è indicata nel passaporto in percentuale. Questo valore deve essere convertito in decimale, diviso per 100. Ad esempio, 80/100 = 0,8. La capacità termica dell'acqua è 4,19 kJ / kg × ° C o 1.164 W × h / kg × ° C o 1,16 kW / m³ × ° C.

At determinato misurando la temperatura dei tubi di alimentazione e di ritorno, sottraendo il valore minore dal valore maggiore. Per esempio:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.In questo modo,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1,288,7 kg.

Per preservare tutta l'energia in eccesso generata dalla caldaia, è richiesta una capacità di almeno 1.288,7 m3. L'accumulatore di calore Jaspi GTV Teknik da 1.500 litri è adatto. Con valori di calcolo più modesti, puoi limitarti a un serbatoio, ad esempio, a 750 litri.

Metodi e schemi fai-da-te

L'accumulatore di calore con un serbatoio vuoto viene installato se la pressione nel sistema è bassa

La complessità e le caratteristiche della connessione dipendono dal tipo di accumulo di calore. Pertanto, dovresti capire cosa sono.

• Il design più semplice è un serbatoio vuoto all'interno. La caldaia e i consumatori sono collegati direttamente. L'uso è ottimale se lo stesso refrigerante viene utilizzato in tutti i circuiti, la pressione nel sistema non supera i valori ammessi dell'accumulatore e la temperatura del refrigerante fornita dalla caldaia non supera i valori consentiti per il circuito di riscaldamento. Se i primi due requisiti non vengono soddisfatti, durante il collegamento al sistema, è necessario utilizzare scambiatori di calore esterni aggiuntivi. In quest'ultimo caso, devono essere installate unità di miscelazione con valvole a tre vie.
• Serbatoio tampone con uno scambiatore di calore interno - uno o più. Lo scambiatore di calore è un tubo a spirale in rame o acciaio inossidabile. In un tale mezzo di conservazione, il refrigerante viene miscelato. La bobina situata nella parte inferiore riscalda il portatore di calore, l'acqua calda scorre verso l'alto come meno densa.Nella parte superiore è un'altra bobina che prende energia e la porta ai circuiti di riscaldamento. Un dispositivo di questo tipo è ottimale quando si utilizzano diversi tipi di refrigeranti, ad alta pressione e temperatura del refrigerante e quando si collegano diversi generatori di calore.
• Il serbatoio con un circuito che scorre di approvvigionamento di acqua calda. Lo scambiatore di calore si trova principalmente nella parte superiore del serbatoio. Dovrebbe essere fatto di metallo che soddisfa gli standard di consumo di acqua alimentare. I circuiti sono collegati direttamente. Un tale sistema è preferibile con un flusso uniforme di acqua calda.
• Accumulatore di calore con caldaia interna. L'acqua riscaldata per il consumo domestico è immagazzinata nel serbatoio. Questo tipo di batteria ad accumulo di calore può essere facilmente integrato in sistemi di riscaldamento aperti e chiusi dotati di combustibile solido, caldaie elettriche e collettori solari. I serbatoi tampone di questo tipo sono particolarmente importanti quando si usano caldaie elettriche, quando il portatore di calore viene riscaldato di notte e l'acqua viene consumata durante il giorno. Una caldaia da 150 litri è sufficiente per un consumo medio giornaliero di acqua da parte di una famiglia media.

Esistono diversi tubi di uscita per l'accumulatore di calore destinati al sistema di riscaldamento e si trovano lungo il serbatoio in verticale, poiché esiste un gradiente di temperatura lungo l'altezza. Questo viene fatto in modo che sia possibile collegare circuiti con requisiti diversi per la temperatura del liquido di raffreddamento, per ridurre il carico sui termoregolatori. Di conseguenza, l'energia termica viene utilizzata nel modo più efficiente possibile.

In un sistema con valvole a tre vie, è possibile un controllo della temperatura più preciso.

Altri tipi di sistemi:

1. Un semplice schema di reggiatura che limita la capacità di adattamento. L'acqua calda sale e viene prelevata dal punto superiore, dopo essersi raffreddata, scende ed entra di nuovo nella caldaia. Viene utilizzato se la pressione e la temperatura nel generatore di calore e nei circuiti di riscaldamento sono uguali. La temperatura è regolata solo dal metodo di aumento / diminuzione del flusso di refrigerante.
2. Nel sistema ci sono unità di miscelazione, bypass, quindi è possibile una regolazione più precisa della temperatura del liquido di raffreddamento. L'efficienza dell'attrezzatura si ottiene mediante l'installazione, ad esempio, di valvole a tre vie.
3. Nel sistema è incluso un serbatoio aggiuntivo, quindi una piccola quantità di acqua calda è disponibile immediatamente dopo l'avvio della caldaia. Il consumatore non deve attendere che il sistema sia completamente riscaldato, ma l'approvvigionamento idrico non è elevato e il sistema si riscalda più lentamente di quello classico.
4. C'è una bobina all'interno del serbatoio di accumulo, l'energia termica proveniente dalla sorgente lo attraversa e il liquido di raffreddamento nel serbatoio di accumulo di calore è già riscaldato dalla bobina. In un sistema di questo tipo, vengono utilizzati refrigeranti diversi. Puoi scegliere quelli che non possono essere miscelati a causa dell'incompatibilità delle caratteristiche chimiche. Attraverso la bobina, è possibile fornire acqua calda o riscaldante oppure il refrigerante proveniente dalla sorgente circolerà in questo cerchio.
5. Nel sistema è installato uno scambiatore di calore esterno aggiuntivo. Ti permette di mantenere la temperatura desiderata nella batteria.
6. Sistema con un circuito scorrevole di fornitura di acqua calda. È ottimale se l'acqua calda viene utilizzata in modo uniforme. Altrimenti, si consiglia di acquistare un accumulatore di energia con una caldaia integrata.
7. Sistema con una bobina e collegamento a una fonte di energia alternativa, ad esempio un collettore solare. Si chiama bivalente. La connessione viene eseguita in modo tale che il collettore svolga un ruolo di primo piano nel riscaldamento del sistema e la caldaia sia collegata quando non c'è abbastanza energia termica.
8. Un sistema multivalente in cui il riscaldamento principale viene effettuato da fonti a bassa temperatura, ad esempio un collettore solare e una pompa di calore geotermica.Sono collegati nella parte inferiore dell'accumulatore di calore. Una caldaia ad alta temperatura viene utilizzata come fonte ausiliaria di energia termica.

In presenza di vari circuiti di riscaldamento e fonti di energia termica, si forma un complesso sistema ramificato con molte apparecchiature di regolazione aggiuntive, sensori e gruppi di sicurezza. Si consiglia di affidare il suo design ai professionisti, poiché saranno necessari calcoli ad alta precisione.

Cablaggio batteria per riscaldamento

Il contenitore deve essere ben isolato. Se si tratta di un accumulatore di calore acquistato, è necessario valutare lo spessore e la qualità dell'isolamento esterno. Migliore e più spesso è l'isolante termico, più a lungo rimarrà il calore. Grazie alla speciale struttura dell'isolante termico, l'accumulatore di calore funziona come un thermos. Lo spessore dell'isolamento termico nei modelli di alta qualità è di circa 10 cm e copre il corpo dipinto con vernice resistente al calore. Sulla parte superiore dell'isolamento è presente uno strato di pelle. L'autoisolamento viene eseguito secondo lo stesso schema. Innanzitutto, il serbatoio è verniciato con una vernice resistente alle alte temperature, quindi è isolato con lana di cotone basalto con uno spessore di almeno 150 mm e la parte superiore è coperta con un foglio.