Connexion et principe de fonctionnement de l'accumulateur de chaleur pour la chaudière

Dans les maisons où il n'y a ni gaz ni chauffage central, des systèmes de chauffage individuels sont utilisés, y compris des chaudières à combustible solide et électriques ou des systèmes solaires fonctionnant à l'énergie solaire. Ces systèmes présentent un inconvénient important: un fluide caloporteur inégal en raison des caractéristiques fondamentales du fonctionnement ou de l'influence de facteurs externes. Ils peuvent être optimisés à l'aide d'un accumulateur de chaleur pour le chauffage, qui jouera le rôle de tampon entre la source de chaleur et les consommateurs.

Le but de l'accumulateur de chaleur

Le réservoir de stockage de chaleur peut être connecté à tout type de chaudière

L'accumulateur de chaleur pour différents types de chaudières de chauffage est un impressionnant réservoir rempli d'eau, qui vous permet de résoudre les problèmes qui surviennent lors du fonctionnement de la chaudière de chauffage:

• dépassement d'énergie;
• puissance de chauffage excédentaire;
• surchauffe de l'eau dans la chaudière;
• fluctuations périodiques de la température de chauffage en raison de l'inégalité du processus de combustion lui-même et de la pose intempestive de bois de chauffage, de charbon;
• inadéquation des pics de production et de consommation d'énergie thermique.

Certains des problèmes peuvent être résolus en installant une chaudière à pyrolyse pour une longue combustion, mais dans ce dernier cas, cela n'aidera pas. La particularité du fonctionnement de la chaudière est qu'après la pose du combustible, la puissance de transfert de chaleur augmente progressivement, atteignant des valeurs de pointe, puis diminue également progressivement. Si le combustible n'est pas ajouté à temps à la chaudière, il s'arrête, le liquide de refroidissement commence à refroidir et, avec lui, la température dans la maison baisse. Pendant la production de chaleur de pointe, le système n'est pas en mesure de distribuer efficacement toute l'énergie, car il est équipé de régulateurs de température, de sorte qu'une partie de la chaleur est gaspillée. Si la chaudière est électrique, il est beaucoup plus rentable d'accumuler de la chaleur la nuit, lorsque l'électricité est calculée à un tarif réduit la nuit, afin de consommer le moins d'électricité possible pendant la journée.

Le réservoir de stockage de chaleur du système de chauffage est en acier inoxydable ou ordinaire et peut être recouvert d'un vernis protecteur de l'intérieur. Les murs supérieurs sont peints avec de la peinture résistante à la chaleur, puis fermés avec un matériau calorifuge et de la similicuir. En effet, lorsque l'accumulateur de chaleur est connecté, le volume du caloporteur dans le système de chauffage augmente, ce qui permet de compenser la puissance de crête de la chaudière et en même temps d'accumuler de la chaleur pour la transférer vers le caloporteur lorsque la chaudière génère de l'énergie thermique. Grâce à une isolation de haute qualité, l'eau de l'accumulateur de chaleur se refroidit longtemps. Il est stocké dans un état chauffé pendant plusieurs heures et même des jours et est introduit dans le système via une pompe. Le principe de fonctionnement de l'accumulateur de chaleur est basé sur différentes capacités calorifiques de divers environnements, en particulier l'eau et l'air. Une diminution de la température de 1 litre d'eau d'un degré entraîne une augmentation de la température de l'air de 1 m3 de 4 degrés.

Si vous utilisez des chaudières à combustibles solides et électriques, l'installation d'un accumulateur de chaleur est souhaitable mais pas nécessaire, alors la présence d'un accumulateur de chaleur dans le système solaire est une condition nécessaire au fonctionnement, car il est impossible d'obtenir de l'énergie solaire le soir et la nuit, et en automne et en hiver par temps nuageux, l'utilisation du système est très limitée.

Avantages et inconvénients

Vous pouvez installer un accumulateur de chaleur dans lequel il y a des fonctions de chaudière

Avantages d'utiliser un accumulateur de chaleur:

• Conserve l'énergie thermique pendant plusieurs heures et jours.
• La surchauffe de la chaudière est exclue.
• L'énergie thermique n'est pas gaspillée, mais accumulée pour être utilisée à l'avenir, de ce fait, l'efficacité de la chaudière et du système de chauffage dans son ensemble augmente.
• Vous permet d'économiser des ressources financières.
• La température de l'air dans les pièces est facilement maintenue au niveau optimal, les sauts brusques de température sont exclus.
• Pas besoin de téléchargements fréquents de carburant.
• En plus d'une chaudière à combustible solide, vous pouvez installer un système solaire, qui est une source gratuite d'énergie thermique.
• Certains modèles d'accumulateurs thermiques pour le chauffage peuvent combiner les fonctions d'une chaudière.

Les inconvénients du système:

• Chauffage long - installation optimale dans les maisons destinées à la résidence permanente. Dans les chalets d'été, qui sont visités en hiver le week-end, un tel dispositif n'apportera aucun bénéfice.
• Coût élevé - ils coûtent à peu près le même prix qu'une chaudière, et parfois plus cher.
• Dimensions et poids importants - de ce fait, certaines difficultés surviennent lors du transport et de l'installation. De plus, un accumulateur de chaleur destiné au chauffage est installé à proximité immédiate de la chaudière, des équipements supplémentaires doivent y être installés, il est donc souvent nécessaire d'allouer une salle spéciale pour l'installation des appareils et de la préparer de manière particulière: équiper une plateforme de support pouvant supporter le poids de l'accumulateur. Une fois rempli, le réservoir peut peser 3-4.
• Une chaudière haute puissance est nécessaire - l'achat d'un variateur est justifié si la puissance de la chaudière n'est pas pleinement utilisée, il y a au moins une double réserve de puissance, sinon l'appareil sera inactif.

L'accumulateur de chaleur peut être fabriqué de vos propres mains en acier inoxydable et un tuyau en cuivre

Dans la fabrication d'un accumulateur de chaleur de vos propres mains, vous pouvez économiser une quantité importante. La conception la plus simple est faite de baril en acier inoxydable ou même de tôle d'acier inoxydable d'une épaisseur d'au moins 3 mm. Un tube en cuivre d'un diamètre de 3 cm et d'une longueur de 14 m sera également nécessaire, plié en spirale et placé à l'intérieur de la cuve. Par le bas, faites l'approvisionnement en eau froide, par le dessus d'un robinet pour chaud, installez des robinets sur les robinets. Il est absolument nécessaire d'isoler un accumulateur de chaleur fabriqué par vous-même pour une chaudière à combustible solide, sinon il sera inefficace. Il est également nécessaire d'installer des capteurs de pression et de température.

S'il n'est pas possible de souder un récipient cylindrique, vous pouvez fabriquer un accumulateur de chaleur pour le chauffage sous la forme d'un parallélépipède - il est plus facile de fabriquer un réservoir de cette forme de vos propres mains. Les coins se renforcent en outre, à l'extérieur, ils complètent la conception avec des raidisseurs - ils sont soudés à une distance de 30 à 35 cm les uns des autres. Le rapport entre le diamètre et la hauteur de l'appareil est de 1: 3 (4).

Les critères de sélection

Choisissez un accumulateur de chaleur, en tenant compte des paramètres du système de chauffage et du type de liquide de refroidissement

Il est nécessaire de sélectionner un accumulateur de chaleur selon des calculs précis qui prennent en compte les paramètres d'un système de chauffage domestique. Cependant, en plus des valeurs calculées, les caractéristiques générales des dispositifs de stockage thermique sont prises en compte.

• Pression dans le système de chauffage. Selon ce paramètre, l'accumulateur de chaleur doit correspondre au système de chauffage. Dans tous les cas, la valeur peut être supérieure, mais pas inférieure. La pression que peut supporter l'entraînement dépend de l'épaisseur de la paroi, de la forme du réservoir et du matériau de fabrication. Les accumulateurs de chaleur pour chaudières résistant à plus de 4 bar ont des couvercles inférieur et supérieur convexes.
• Le volume du réservoir tampon. Ce paramètre est considéré comme le plus important et ils essaient de choisir une capacité d'un volume tel que le variateur peut accumuler tout l'excès de chaleur. Mais en même temps, un appareil trop volumineux n'est pas nécessaire.
• Dimensions extérieures et poids. Le transport et la mise en place de l'équipement devront être traités, donc tout doit être soigneusement calculé: le réservoir passera-t-il dans l'embrasure de la porte, les sols résisteront-ils au réservoir lorsqu'il sera complètement rempli d'eau.
• Equipé d'échangeurs de chaleur supplémentaires.Ils vous permettent d'optimiser davantage le fonctionnement du système. Les modèles sont sélectionnés en fonction de la complexité de l'ensemble du système.
• Possibilité d'installer des appareils supplémentaires. Avec le presse-papiers de la batterie, des éléments chauffants, des capteurs et des régulateurs de température supplémentaires sont installés. Si tous les éléments du système sont sélectionnés correctement, vous pouvez réduire de moitié la consommation de carburant.

Les réservoirs sont en acier au carbone ou en acier inoxydable. Ces derniers sont plus chers et durent plus longtemps, et les premiers ont nécessairement un revêtement anti-corrosion. Vous devez vous assurer de sa qualité.

Calcul du volume de la capacité tampon de la chaudière

Selon les calculs, l'accumulateur de chaleur doit prendre toute l'énergie d'une seule tablette de combustible dans la chaudière

Le volume du ballon tampon est généralement calculé de telle sorte que lors de la combustion d'un signet de combustible, l'accumulateur de chaleur conserve toute la chaleur générée par la chaudière. Seuls des calculs approximatifs peuvent être effectués seuls, sans tenir compte des pertes de chaleur des radiateurs de chauffage et de l'influence de la température ambiante. La formule de base pour calculer le volume de l'accumulateur de chaleur:

W = k × m × s × Δtoù

• W - chaleur excessive;
• m - masse de liquide;
• avec - capacité calorifique du liquide de refroidissement;
• Δt - le nombre de degrés par lesquels chauffer le liquide de refroidissement;
• k - efficacité de la chaudière.

De là, vous devez calculer la masse du liquide de refroidissement:m = W / (k × s × Δt).

Comme W est définie comme la différence des valeurs d'énergie générée par la chaudière et dépensée pour le chauffage de la maison, il est également nécessaire de les clarifier ainsi que le temps de rodage du signet fuel. Si la puissance de la chaudière est indiquée dans le certificat de l'appareil, la consommation d'énergie thermique pour le chauffage doit être calculée. Le temps de combustion du carburant est déterminé empiriquement. Disons que c'est 3 heures et qu'il faut 10 kW / h pour chauffer une maison. Donc, en 3 heures, il sera dépensé:10 × 3 = 30 kW.

La production de chaleur par une chaudière d'une capacité de 22 kW / h est:22 × 3 = 66 kW.

Selon les résultats des calculs, l'excès de chaleur sera:W = 66 - 30 = 36 kW. Nous traduisons en watts, nous obtenons 36000 watts.

Utilisation de la formule m = W / (k × s × Δt), déterminez la valeur souhaitée de la masse d'eau. L'efficacité est indiquée dans le passeport en pourcentage. Cette valeur doit être convertie en décimal, divisée par 100. Par exemple, 80/100 = 0,8. La capacité thermique de l'eau est 4,19 kJ / kg × ° C ou 1,164 W × h / kg × ° C ou 1,16 kW / m³ × ° C.

Δt déterminé en mesurant la température des tuyaux d'alimentation et de retour, en soustrayant le plus petit de la plus grande valeur. Par exemple:Δt = 88 - 58 = 30 ° CDe cette façon,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Pour conserver toute l'énergie excédentaire générée par la chaudière, une capacité d'au moins 1 288,7 m3 est requise. L'accumulateur de chaleur Jaspi GTV Teknik de 1 500 litres convient. Avec des valeurs de calcul plus modestes, vous pouvez vous limiter à un réservoir, par exemple, à 750 litres.

Méthodes et schémas de bricolage

L'accumulateur de chaleur avec un réservoir vide est installé si la pression dans le système est faible

La complexité et les caractéristiques de la connexion dépendent du type de stockage de chaleur. Par conséquent, vous devez comprendre ce qu'ils sont.

• La conception la plus simple est un réservoir vide à l'intérieur. La chaudière et les consommateurs sont connectés directement. L'utilisation est optimale si le même liquide de refroidissement est utilisé dans tous les circuits, la pression dans le système ne dépasse pas les valeurs admissibles de l'accumulateur et la température du liquide de refroidissement fourni par la chaudière ne dépasse pas les valeurs admissibles pour le circuit de chauffage. Si les deux premières conditions ne sont pas remplies, lors de la connexion au système, vous devez utiliser des échangeurs de chaleur externes supplémentaires. Dans ce dernier cas, des unités de mélange avec des vannes à trois voies doivent être installées.
• Réservoir tampon avec échangeur de chaleur interne - un ou plusieurs. L'échangeur de chaleur est un tuyau en spirale en cuivre ou en acier inoxydable. Dans un tel milieu de stockage, le liquide de refroidissement est mélangé. Le serpentin situé en partie basse chauffe le caloporteur, l'eau chaude monte comme moins dense.Au sommet se trouve un autre serpentin qui prend de l'énergie et l'apporte aux circuits de chauffage. Un appareil de ce type est optimal lors de l'utilisation de différents types de liquides de refroidissement, à haute pression et température de liquide de refroidissement, et lors du raccordement de plusieurs générateurs de chaleur.
• Le ballon avec un circuit d'écoulement d'eau chaude. L'échangeur de chaleur est principalement situé en haut du réservoir. Il doit être en métal répondant aux normes de consommation d'eau alimentaire. Les circuits sont connectés directement. Un tel système est préférable avec un débit d'eau chaude homogène.
• Accumulateur de chaleur avec une chaudière interne. L'eau chauffée pour la consommation domestique est stockée dans le réservoir de stockage. Ce type de batterie accumulatrice de chaleur peut être intégré sans problème dans des systèmes de chauffage ouverts et fermés équipés de combustibles solides, de chaudières électriques et de capteurs solaires. Les réservoirs tampons de ce type sont particulièrement pertinents lors de l'utilisation de chaudières électriques, lorsque le caloporteur est chauffé la nuit et que l'eau est consommée pendant la journée. Une chaudière de 150 litres suffit pour une consommation quotidienne moyenne d'eau par famille moyenne.

Il y a plusieurs tuyaux de sortie pour l'accumulateur de chaleur destinés au système de chauffage, et ils sont situés le long du réservoir verticalement, car il y a un gradient de température le long de la hauteur. Ceci est fait de sorte qu'il est possible de connecter des circuits avec des exigences différentes pour la température du liquide de refroidissement, afin de réduire la charge sur les régulateurs de température. En conséquence, l'énergie thermique est utilisée aussi efficacement que possible.

Dans un système avec des vannes à trois voies, un contrôle de température plus précis est possible.

Autres types de systèmes:

1. Un schéma de cerclage simple qui limite la capacité de réglage. L'eau chaude monte et est prélevée du point supérieur, après refroidissement, elle tombe et entre à nouveau dans la chaudière. Il est utilisé si la pression et la température du générateur de chaleur et des circuits de chauffage sont identiques. La température n'est régulée que par la méthode d'augmentation / diminution du débit de liquide de refroidissement.
2. Dans le système, il y a des unités de mélange, des dérivations, donc un réglage plus précis de la température du liquide de refroidissement est possible. L'efficacité de l'équipement est obtenue grâce à l'installation, par exemple, de vannes à trois voies.
3. Un réservoir supplémentaire est inclus dans le système, grâce auquel un petit volume d'eau chaude est disponible immédiatement après le démarrage de la chaudière. Le consommateur n'a pas à attendre que le système soit entièrement chauffé, mais l'approvisionnement en eau n'est pas important et le système chauffe plus lentement que le système classique.
4. Il y a un serpentin à l'intérieur du réservoir tampon, l'énergie thermique de la source le traverse et le liquide de refroidissement dans le réservoir de stockage de chaleur est déjà chauffé par le serpentin. Dans un système de ce type, différents liquides de refroidissement sont utilisés. Vous pouvez choisir ceux qui ne peuvent pas être mélangés en raison d'une incompatibilité des caractéristiques chimiques. À travers le serpentin, du chauffage ou de l'eau chaude peut être fourni, ou le liquide de refroidissement de la source circulera dans ce cercle.
5. Un échangeur de chaleur externe supplémentaire est installé dans le système. Il vous permet de maintenir la température souhaitée dans la batterie.
6. Système avec un circuit d'écoulement d'eau chaude. Il est optimal si l'eau chaude est utilisée uniformément. Sinon, il est recommandé d'acheter un accumulateur d'énergie avec une chaudière intégrée.
7. Système avec une bobine et connexion à une autre source d'énergie, par exemple un capteur solaire. Il est appelé bivalent. La connexion est effectuée de telle manière que le collecteur joue un rôle de premier plan dans le chauffage du système et la chaudière est connectée lorsqu'il n'y a pas assez d'énergie thermique.
8. Un système multivalent où le chauffage principal est effectué par des sources à basse température, par exemple, un capteur solaire et une pompe à chaleur géothermique.Ils sont connectés au bas de l'accumulateur de chaleur. Une chaudière haute température est utilisée comme source auxiliaire d'énergie thermique.

En présence de divers circuits de chauffage et sources d'énergie thermique, un système complexe et ramifié est formé avec de nombreux équipements de réglage, capteurs et groupes de sécurité supplémentaires. Il est recommandé de confier sa conception à des professionnels, car des calculs de haute précision seront nécessaires.

Faisceau de batterie pour la chaleur

Le conteneur doit être bien isolé. S'il s'agit d'un accumulateur de chaleur acheté, vous devez évaluer l'épaisseur et la qualité de l'isolation extérieure. Plus l'isolant thermique est meilleur et plus épais, plus la chaleur restera longtemps. Grâce à la structure spéciale de l'isolant thermique, l'accumulateur de chaleur fonctionne comme un thermos. L'épaisseur de l'isolation thermique dans les modèles de haute qualité est d'environ 10 cm et couvre le corps peint avec une peinture résistante à la chaleur. Au dessus de l'isolation se trouve une couche de similicuir. L'auto-isolation est réalisée selon le même schéma. Tout d'abord, le réservoir est peint avec une peinture résistante aux hautes températures, puis il est isolé avec du coton basalte d'une épaisseur d'au moins 150 mm, et le dessus est recouvert de papier d'aluminium.