Podłączenie i zasada działania akumulatora ciepła dla kotła

W domach, w których nie ma gazu ani centralnego ogrzewania, stosuje się indywidualne systemy grzewcze, w tym kotły na paliwo stałe i elektryczne lub systemy słoneczne zasilane energią słoneczną. Systemy te mają ważną wadę - nierównomierny czynnik grzewczy ze względu na podstawowe cechy funkcjonowania lub wpływ czynników zewnętrznych. Można je zoptymalizować za pomocą akumulatora ciepła do ogrzewania, który będzie pełnił rolę bufora między źródłem ciepła a odbiornikami.

Cel akumulatora ciepła

Akumulator ciepła dla różnych typów kotłów grzewczych jest imponującym zbiornikiem wypełnionym wodą, który pozwala rozwiązać problemy pojawiające się podczas pracy kotła grzewczego:

• nadmiar energii;
• nadwyżka mocy grzewczej;
• przegrzanie wody w kotle;
• okresowe wahania temperatury ogrzewania z powodu nierównomierności samego procesu spalania i przedwczesnego układania drewna opałowego, węgla;
• niedopasowanie pików w produkcji i zużyciu energii cieplnej.

Niektóre problemy można rozwiązać, instalując kocioł pirolityczny do długiego spalania, ale w tym drugim przypadku nie pomoże. Osobliwością działania kotła jest to, że po ułożeniu paliwa moc przenoszenia ciepła stopniowo wzrasta, osiągając wartości szczytowe, a następnie stopniowo maleje. Jeśli paliwo nie zostanie dodane do kotła na czas, zatrzymuje się, płyn chłodzący zaczyna się ochładzać, a wraz z nim temperatura w domu spada. Podczas szczytowej produkcji ciepła system nie jest w stanie efektywnie rozprowadzić całej energii, ponieważ jest wyposażony w regulatory temperatury, więc część ciepła jest marnowana. Jeśli kocioł jest elektryczny, bardziej opłacalne jest gromadzenie ciepła w nocy, gdy energia elektryczna jest obliczana według obniżonej stawki nocnej, aby zużywać jak najmniej energii elektrycznej w ciągu dnia.

Zbiornik ciepła dla systemu grzewczego jest wykonany ze stali nierdzewnej lub zwykłej i może być od wewnątrz pokryty lakierem ochronnym. Ściany na górze są malowane farbą żaroodporną, a następnie są zamykane materiałem termoizolacyjnym i skóropodobnym. W rzeczywistości, gdy podłączony jest akumulator ciepła, zwiększa się objętość płynu chłodzącego w systemie grzewczym, co pozwala zrekompensować szczytową moc kotła i jednocześnie gromadzić ciepło w celu przeniesienia go do płynu chłodzącego, gdy moc generowania ciepła przez kocioł spada. Dzięki wysokiej jakości izolacji woda w akumulatorze ciepła chłodzi się przez długi czas. Jest on przechowywany w stanie ogrzanym przez kilka godzin, a nawet dni i jest podawany do układu przez pompę. Zasada działania akumulatora ciepła opiera się na różnej pojemności cieplnej różnych środowisk, w szczególności wody i powietrza. Spadek temperatury o 1 litr wody o jeden stopień prowadzi do wzrostu temperatury powietrza o 1 m3 o 4 stopnie.

Jeśli używasz kotłów na paliwo stałe i elektryczne, instalowanie akumulatora ciepła jest pożądane, ale nie konieczne, to obecność akumulatora ciepła w układzie słonecznym jest niezbędnym warunkiem funkcjonowania, ponieważ nie można uzyskać energii słonecznej wieczorem i nocą, a jesienią i zimą w pochmurne dni, korzystanie z systemu jest bardzo ograniczone.

Zalety i wady

Zalety korzystania z akumulatora ciepła:

• Utrzymuje energię cieplną przez kilka godzin i dni.
• Przegrzanie kotła jest wykluczone.
• Energia cieplna nie jest marnowana, lecz gromadzona w celu wykorzystania w przyszłości, dzięki czemu zwiększa się sprawność kotła i całego systemu grzewczego.
• Pozwala oszczędzać zasoby finansowe.
• Temperaturę powietrza w pomieszczeniach można łatwo utrzymać na optymalnym poziomie, wykluczone są gwałtowne skoki temperatury.
• Nie ma potrzeby częstego pobierania paliwa.
• Oprócz kotła na paliwo stałe można zainstalować system słoneczny, który jest bezpłatnym źródłem energii cieplnej.
• Niektóre modele akumulatorów termicznych do ogrzewania mogą łączyć funkcje kotła.

Wady systemu:

• Długie ogrzewanie - optymalna instalacja w domach przeznaczonych na pobyt stały. W letnich domkach, które są odwiedzane zimą w weekendy, takie urządzenie nie przyniesie korzyści.
• Wysoki koszt - kosztują mniej więcej tyle samo, co kocioł, a czasem są droższe.
• Znaczące wymiary i waga - z tego powodu powstają pewne trudności podczas transportu i instalacji. Ponadto akumulator ciepła przeznaczony do ogrzewania jest zainstalowany w bezpośrednim sąsiedztwie kotła, należy tam umieścić dodatkowe wyposażenie, dlatego często konieczne jest przydzielenie specjalnego pomieszczenia do instalacji urządzeń i przygotowanie go w specjalny sposób: wyposażenie platformy wspierającej, która może utrzymać ciężar napędu. Po napełnieniu zbiornik może ważyć 3-4.
• Wymagany jest kocioł dużej mocy - zakup napędu jest uzasadniony, jeśli moc kotła nie jest w pełni wykorzystana, istnieje co najmniej podwójna rezerwa mocy, w przeciwnym razie urządzenie będzie nieaktywne.

Przy produkcji akumulatora ciepła własnymi rękami możesz zaoszczędzić znaczną ilość. Najprostsza konstrukcja wykonana jest z lufy ze stali nierdzewnej lub nawet blachy ze stali nierdzewnej o grubości co najmniej 3 mm. Wymagana będzie również rura miedziana o średnicy 3 cm i długości 14 m. Zagięta jest spiralnie i umieszczona w zbiorniku. Od dołu wykonaj dopływ zimnej wody, z góry kran do gorącej, zainstaluj kurki na kranach. Konieczne jest zaizolowanie samodzielnie wykonanego akumulatora ciepła dla kotła na paliwo stałe, w przeciwnym razie będzie on nieskuteczny. Konieczne jest również zainstalowanie czujników ciśnienia i temperatury.

Jeśli nie można spawać cylindrycznego pojemnika, możesz wykonać akumulator ciepła do ogrzewania w kształcie równoległościanu - łatwiej jest zrobić zbiornik o takim kształcie własnymi rękami. Narożniki dodatkowo wzmacniają, na zewnątrz uzupełniają konstrukcję usztywnieniami - są przyspawane w odległości 30-35 cm od siebie. Stosunek średnicy do wysokości urządzenia wynosi 1: 3 (4).

Kryteria wyboru

Konieczne jest wybranie akumulatora ciepła zgodnie z dokładnymi obliczeniami, które uwzględniają parametry systemu ogrzewania domu. Jednak oprócz obliczonych wartości brane są również pod uwagę ogólne cechy urządzeń do magazynowania ciepła.

• Ciśnienie w układzie grzewczym. Zgodnie z tym parametrem akumulator ciepła musi odpowiadać systemowi grzewczemu. W każdym razie wartość może być wyższa, ale nie niższa. To, jakie ciśnienie wytrzyma napęd, zależy od grubości ściany, kształtu zbiornika i materiału produkcyjnego. Akumulatory ciepła dla kotłów o wytrzymałości większej niż 4 bary mają wypukłą dolną i górną pokrywę.
• Objętość zbiornika buforowego. Ten parametr jest uważany za najważniejszy i starają się wybrać pojemność o takiej objętości, aby dysk mógł zgromadzić całe nadmiar ciepła. Ale jednocześnie zbyt obszerne urządzenie nie jest potrzebne.
• Wymiary zewnętrzne i waga. Trzeba będzie zająć się transportem i rozmieszczeniem sprzętu, dlatego wszystko należy dokładnie obliczyć: czy zbiornik przejdzie przez drzwi, czy podłogi wytrzymają zbiornik, gdy będzie on całkowicie wypełniony wodą.
• Wyposażony w dodatkowe wymienniki ciepła.Pozwalają na dalszą optymalizację funkcjonowania systemu. Modele są wybierane zgodnie ze złożonością całego systemu.
• Możliwość instalacji dodatkowych urządzeń. Wraz ze schowkiem na baterie instalowane są dodatkowe elementy grzejne, czujniki i regulatory temperatury. Jeśli wszystkie elementy systemu są prawidłowo wybrane, możesz zmniejszyć zużycie paliwa o połowę.

Zbiorniki wykonane są ze stali węglowej lub nierdzewnej. Te ostatnie są droższe i trwają dłużej, a te pierwsze koniecznie mają powłokę antykorozyjną. Musisz upewnić się o jego jakości.

Obliczanie objętości pojemności buforowej kotła

Objętość zbiornika buforowego jest zwykle obliczana w taki sposób, że podczas spalania jednej zakładki paliwa akumulator ciepła zatrzymuje całe ciepło wytwarzane przez kocioł. Samodzielnie można wykonać tylko przybliżone obliczenia, nie biorąc pod uwagę strat ciepła z grzejników i wpływu temperatury w pomieszczeniu. Podstawowy wzór do obliczania objętości akumulatora ciepła:

W = k × m × s × Δtgdzie

• W. - nadmiar ciepła;
• m - masa cieczy;
• z - pojemność cieplna chłodziwa;
• Δt - liczba stopni, o jaką należy ogrzać płyn chłodzący;
• k - sprawność kotła.

Stąd musisz obliczyć masę płynu chłodzącego:m = W / (k × s × Δt).

Tak jak W. definiuje się jako różnicę wartości energii generowanej przez kocioł i zużywanej na ogrzewanie domu, konieczne jest również ich wyjaśnienie i czas wypalania zakładki paliwa. Jeżeli moc kotła jest podana w certyfikacie urządzenia, należy obliczyć zużycie energii cieplnej do ogrzewania. Czas spalania paliwa określa się empirycznie. Powiedzmy, że to 3 godziny, a ogrzewanie domu zajmuje 10 kW / h. Tak więc za 3 godziny zostaną wydane:10 × 3 = 30 kW.

Wytwarzanie ciepła przez kocioł o wydajności 22 kW / h wynosi:22 × 3 = 66 kW.

Zgodnie z wynikami obliczeń nadwyżka ciepła będzie wynosić:W = 66-30 = 36 kW. Tłumaczymy w watach, otrzymujemy 36000 watów.

Za pomocą formuły m = W / (k × s × Δt), określ pożądaną wartość masy wody. Wydajność jest wskazana w paszporcie jako procent. Tę wartość należy przekonwertować na liczbę dziesiętną podzieloną przez 100. Na przykład 80/100 = 0,8. Pojemność cieplna wody wynosi 4,19 kJ / kg × ° C lub 1.164 W × h / kg × ° C lub 1,16 kW / m3 × ° C.

Δt określane przez pomiar temperatury rur zasilających i powrotnych, odejmując mniejszą od większej wartości. Na przykład:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.W ten sposób,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Aby zachować całą nadwyżkę energii wytwarzanej przez kocioł, wymagana jest pojemność co najmniej 1 288,7 m3. Akumulator ciepła Jaspi GTV Teknik o pojemności 1500 litrów jest odpowiedni. Dzięki skromniejszym wartościom obliczeniowym możesz ograniczyć się do zbiornika, na przykład do 750 litrów.

Metody i schematy majsterkowania

Złożoność i cechy połączenia zależą od rodzaju zasobnika ciepła. Dlatego powinieneś zrozumieć, czym one są.

• Najprostsza konstrukcja to pusty zbiornik w środku. Kocioł i odbiorniki są połączone bezpośrednio. Zastosowanie jest optymalne, jeśli we wszystkich obwodach stosowany jest ten sam płyn chłodzący, ciśnienie w układzie nie przekracza dopuszczalnych wartości akumulatora, a temperatura płynu chłodzącego dostarczanego z kotła nie przekracza dopuszczalnych wartości dla obwodu grzewczego. Jeśli dwa pierwsze wymagania nie są spełnione, przy podłączaniu do systemu należy użyć dodatkowych zewnętrznych wymienników ciepła. W tym drugim przypadku należy zainstalować zespoły mieszające z zaworami trójdrożnymi.
• Zbiornik buforowy z wewnętrznym wymiennikiem ciepła - jeden lub więcej. Wymiennik ciepła to spiralna rura wykonana z miedzi lub stali nierdzewnej. W takim nośniku chłodziwo jest mieszane. Cewka znajdująca się w dolnej części ogrzewa nośnik ciepła, gorąca woda przepływa w górę jako mniej gęsta.Na górze znajduje się kolejna cewka, która pobiera energię i doprowadza ją do obwodów grzewczych. Urządzenie tego typu jest optymalne przy stosowaniu różnych rodzajów chłodziwa, pod wysokim ciśnieniem i temperaturą chłodziwa oraz przy podłączaniu kilku generatorów ciepła.
• Zbiornik z przepływającym obiegiem dostarczania ciepłej wody. Wymiennik ciepła znajduje się głównie na górze zbiornika. Powinien być wykonany z metalu spełniającego standardy zużycia wody spożywczej. Obwody są podłączone bezpośrednio. Taki system jest preferowany przy równomiernym przepływie gorącej wody.
• Akumulator ciepła z kotłem wewnętrznym. Podgrzana woda do celów domowych jest magazynowana w zbiorniku. Ten typ akumulatora akumulującego ciepło można łatwo zintegrować z otwartymi i zamkniętymi systemami grzewczymi wyposażonymi w paliwo stałe, kotły elektryczne i kolektory słoneczne. Tego rodzaju zbiorniki buforowe są szczególnie istotne w przypadku korzystania z kotłów elektrycznych, gdy nośnik ciepła jest ogrzewany w nocy, a woda jest zużywana w ciągu dnia. 150-litrowy bojler wystarcza do średniego dziennego zużycia wody przez przeciętną rodzinę.

Istnieje kilka rur wylotowych do akumulatora ciepła przeznaczonego do systemu grzewczego i są one umieszczone wzdłuż zbiornika pionowo, ponieważ na wysokości występuje gradient temperatury. Odbywa się to tak, aby można było łączyć obwody o różnych wymaganiach dotyczących temperatury chłodziwa, aby zmniejszyć obciążenie regulatorów temperatury. W rezultacie energia cieplna jest wykorzystywana tak wydajnie, jak to możliwe.

Inne rodzaje systemów:

1. Prosty schemat wiązania, który ogranicza możliwość dostosowania. Gorąca woda podnosi się i jest pobierana z górnego punktu, po ochłodzeniu spada i ponownie wchodzi do kotła. Jest stosowany, gdy ciśnienie i temperatura w generatorze ciepła i obwodach grzewczych są takie same. Temperaturę reguluje się tylko poprzez zwiększenie / zmniejszenie przepływu chłodziwa.
2. W systemie znajdują się zespoły mieszające, obejścia, dlatego możliwa jest dokładniejsza regulacja temperatury płynu chłodzącego. Wydajność sprzętu osiąga się poprzez instalację np. Zaworów trójdrożnych.
3. Dodatkowy zbiornik jest zawarty w systemie, dzięki czemu niewielka ilość ciepłej wody jest dostępna natychmiast po uruchomieniu kotła. Konsument nie musi czekać, aż system zostanie w pełni rozgrzany, ale dopływ wody nie jest duży, a system nagrzewa się wolniej niż klasyczny.
4. W zbiorniku buforowym znajduje się jedna cewka, energia cieplna ze źródła przechodzi przez nią, a czynnik chłodzący w zbiorniku ciepła jest już podgrzewany z cewki. W systemie tego typu stosuje się różne chłodziwa. Możesz wybrać te, których nie można mieszać z powodu niezgodności właściwości chemicznych. Przez cewkę można dostarczać ciepło lub ciepłą wodę, albo płyn chłodzący ze źródła będzie krążył w tym okręgu.
5. Dodatkowy zewnętrzny wymiennik ciepła jest zainstalowany w systemie. Pozwala utrzymać żądaną temperaturę w akumulatorze.
6. Układ z przepływającym obiegiem dostarczania ciepłej wody. Optymalne jest równomierne zużycie ciepłej wody. W przeciwnym razie zaleca się zakup akumulatora energii z wbudowanym kotłem.
7. System z jedną cewką i podłączeniem do alternatywnego źródła energii, na przykład kolektora słonecznego. Nazywa się to dwuwartościowym. Połączenie odbywa się w taki sposób, że kolektor odgrywa wiodącą rolę w ogrzewaniu systemu, a kocioł jest podłączony, gdy nie ma wystarczającej energii cieplnej.
8. Wielowartościowy system, w którym główne ogrzewanie odbywa się za pomocą źródeł o niskiej temperaturze, na przykład kolektora słonecznego i geotermalnej pompy ciepła.Są one połączone na dole akumulatora ciepła. Kocioł wysokotemperaturowy jest wykorzystywany jako pomocnicze źródło energii cieplnej.

W obecności różnych obiegów grzewczych i źródeł energii cieplnej powstaje złożony rozgałęziony system z wieloma dodatkowymi urządzeniami regulacyjnymi, czujnikami i grupami bezpieczeństwa. Zaleca się powierzenie jego projektu profesjonalistom, ponieważ wymagane będą precyzyjne obliczenia.

Wiązka akumulatorów do ogrzewania

Pojemnik musi być dobrze izolowany. Jeśli jest to zakupiony akumulator ciepła, musisz ocenić grubość i jakość izolacji zewnętrznej. Im lepszy i grubszy izolator ciepła, tym dłużej ciepło pozostanie. Dzięki specjalnej konstrukcji izolatora ciepła akumulator działa jak termos. Grubość izolacji termicznej w modelach wysokiej jakości wynosi około 10 cm i pokrywa korpus pomalowany farbą żaroodporną. Na wierzchu izolacji znajduje się warstwa sztucznej skóry. Samoizolacja odbywa się zgodnie z tym samym schematem. Najpierw zbiornik jest malowany farbą odporną na wysoką temperaturę, następnie jest izolowany wełną bazaltową o grubości co najmniej 150 mm, a wierzch pokrywa się folią.