Conexão e princípio de operação do acumulador de calor para a caldeira

Em residências onde não há aquecimento a gás ou central, são utilizados sistemas de aquecimento individuais, incluindo caldeiras a combustível sólido e elétricas ou sistemas solares que funcionam com energia solar. Esses sistemas têm uma desvantagem importante - meio de aquecimento desigual, devido às características fundamentais do funcionamento ou influência de fatores externos. Eles podem ser otimizados usando um acumulador de calor para aquecimento, que desempenhará o papel de um buffer entre a fonte de calor e os consumidores.

O objetivo do acumulador de calor

O tanque de armazenamento de calor pode ser conectado a qualquer tipo de caldeira

O acumulador de calor para vários tipos de caldeiras de aquecimento é um impressionante tanque cheio de água, que permite solucionar problemas que surgem durante a operação da caldeira de aquecimento:

• excesso de energia;
• excesso de potência de aquecimento;
• superaquecimento de água na caldeira;
• flutuações periódicas na temperatura de aquecimento devido à irregularidade do próprio processo de combustão e à colocação prematura de lenha, carvão;
• incompatibilidade de picos na produção e consumo de energia térmica.

Alguns dos problemas podem ser resolvidos com a instalação de uma caldeira de pirólise para queima longa, mas no último caso, isso não ajuda. A peculiaridade do funcionamento da caldeira é que, após a colocação do combustível, o poder de transferência de calor aumenta gradualmente, atingindo valores máximos e depois diminuindo gradualmente. Se o combustível não for adicionado à caldeira a tempo, ele pára, o líquido de arrefecimento começa a esfriar e, com isso, a temperatura na casa cai. Durante o pico de produção de calor, o sistema não é capaz de distribuir com eficiência toda a energia, uma vez que é equipado com controladores de temperatura; portanto, parte do calor é desperdiçado. Se a caldeira é elétrica, é muito mais lucrativo acumular calor à noite, quando a eletricidade é calculada a uma taxa noturna reduzida, de modo a consumir o mínimo de eletricidade possível durante o dia.

O tanque de armazenamento de calor para o sistema de aquecimento é feito de aço inoxidável ou aço comum e pode ser revestido com um verniz de proteção por dentro. As paredes na parte superior são pintadas com tinta resistente ao calor, depois são fechadas com material isolante térmico e couro sintético. De fato, quando um acumulador de calor é conectado, o volume do transportador de calor no sistema de aquecimento aumenta, o que possibilita compensar o pico de potência da caldeira e, ao mesmo tempo, acumular calor para transferi-lo para o transportador de calor quando a caldeira gera energia térmica. Graças ao isolamento de alta qualidade, a água no acumulador de calor esfria por um longo tempo. Ele é armazenado em um estado aquecido por várias horas e até dias e é alimentado no sistema através de uma bomba. O princípio de operação do acumulador de calor baseia-se em diferentes capacidades térmicas de vários ambientes, em particular água e ar. Uma diminuição na temperatura de 1 litro de água em um grau leva a um aumento na temperatura do ar de 1 m3 em 4 graus.

Se usar caldeiras a combustível sólido e elétricas, a instalação de um acumulador de calor é desejável, mas não necessária, a presença de um acumulador de calor no sistema solar é uma condição necessária para o funcionamento, uma vez que é impossível obter energia solar à noite e à noite, e no outono e inverno em dias nublados, o uso do sistema é muito limitado.

Vantagens e desvantagens

Você pode instalar um acumulador de calor no qual existem funções da caldeira

Prós do uso de um acumulador de calor:

• Mantém energia térmica por várias horas e dias.
• O superaquecimento da caldeira é excluído.
• A energia térmica não é desperdiçada, mas acumulada para ser utilizada posteriormente, devido a isso, a eficiência da caldeira e do sistema de aquecimento como um todo aumenta.
• Permite economizar recursos financeiros.
• A temperatura do ar nos quartos é facilmente mantida no nível ideal, excluindo saltos repentinos de temperatura.
• Não há necessidade de downloads frequentes de combustível.
• Além de uma caldeira a combustível sólido, você pode instalar um sistema solar, que é uma fonte livre de energia térmica.
• Alguns modelos de acumuladores térmicos para aquecimento podem combinar as funções de uma caldeira.

As desvantagens do sistema:

• Aquecimento prolongado - instalação ideal em residências destinadas à residência permanente. Nas cabanas de verão, que são visitadas no inverno nos fins de semana, esse dispositivo não trará benefícios.
• Alto custo - eles custam quase o mesmo que uma caldeira e, às vezes, mais caros.
• Dimensões e peso significativos - por isso, algumas dificuldades surgem durante o transporte e a instalação. Além disso, um acumulador de calor destinado ao aquecimento é instalado nas imediações da caldeira; equipamentos adicionais devem ser localizados no local; portanto, muitas vezes é necessário alocar uma sala especial para a instalação de dispositivos e prepará-la de uma maneira especial: equipar uma plataforma de suporte que suporte o peso do inversor. Quando cheio, o tanque pode pesar 3-4.
• É necessária uma caldeira de alta potência - a compra de uma unidade é justificada se a energia da caldeira não for usada ao máximo, houver pelo menos uma reserva de energia dupla, caso contrário, o dispositivo ficará inativo.

O acumulador de calor pode ser fabricado com suas próprias mãos em aço inoxidável e um tubo de cobre

Na fabricação de um acumulador de calor com suas próprias mãos, você pode economizar uma quantidade significativa. O design mais simples é feito de um barril de aço inoxidável ou mesmo de uma chapa de aço inoxidável com uma espessura de pelo menos 3 mm. Também será necessário um tubo de cobre com um diâmetro de 3 cm e um comprimento de 14 m, dobrado em espiral e colocado dentro do tanque. Abaixo, faça o fornecimento de água fria; acima de uma torneira para água quente, são instaladas válvulas de corte nas torneiras. É absolutamente necessário isolar um acumulador de calor fabricado por você para uma caldeira a combustível sólido, caso contrário, será ineficaz. Também é necessário instalar sensores de pressão e temperatura.

Se não for possível soldar um recipiente cilíndrico, você pode criar um acumulador de calor para aquecimento na forma de um paralelepípedo - é mais fácil fazer um tanque dessa forma com suas próprias mãos. Os cantos reforçam adicionalmente, complementam externamente a estrutura com reforços - eles são soldados a uma distância de 30 a 35 cm um do outro. A proporção do diâmetro e da altura do dispositivo é de 1: 3 (4).

Critério de seleção

Escolha um acumulador de calor, levando em consideração os parâmetros do sistema de aquecimento e o tipo de líquido de refrigeração

É necessário selecionar um acumulador de calor de acordo com cálculos precisos que levem em consideração os parâmetros de um sistema de aquecimento doméstico. No entanto, além dos valores calculados, as características gerais dos dispositivos de armazenamento térmico são levadas em consideração.

• Pressão no sistema de aquecimento. De acordo com este parâmetro, o acumulador de calor deve corresponder ao sistema de aquecimento. De qualquer forma, o valor pode ser maior, mas não menor. A pressão que a unidade pode suportar depende da espessura da parede, da forma do tanque e do material de fabricação. Os acumuladores de calor para caldeiras com capacidade superior a 4 bar têm tampas inferior e superior convexas.
• O volume do tanque de buffer. Este parâmetro é considerado o mais importante e eles tentam escolher uma capacidade de tal volume que o inversor possa acumular todo o excesso de calor. Mas, ao mesmo tempo, não é necessário um dispositivo excessivamente volumoso.
• Dimensões e peso externos. O transporte e a colocação dos equipamentos deverão ser abordados, portanto, é necessário calcular cuidadosamente tudo: o tanque passará pela porta, os pisos suportarão o tanque quando ele estiver completamente cheio de água.
• Equipando com trocadores de calor adicionais.Eles permitem otimizar ainda mais o funcionamento do sistema. Os modelos são selecionados de acordo com a complexidade de todo o sistema.
• Capacidade de instalar dispositivos adicionais. Juntamente com a área de transferência da bateria, elementos de aquecimento adicionais, sensores e controladores de temperatura são instalados. Se todos os elementos do sistema forem selecionados corretamente, você poderá reduzir pela metade o consumo de combustível.

Os tanques são feitos de aço carbono ou aço inoxidável. Os últimos são mais caros e duram mais, e os primeiros têm necessariamente revestimento anti-corrosão. Você deve se certificar de sua qualidade.

Cálculo do volume da capacidade tampão da caldeira

De acordo com os cálculos, o acumulador de calor deve levar toda a energia de uma guia de combustível para a caldeira

O volume do tanque de buffer é geralmente calculado para que, durante a queima de um marcador de combustível, o acumulador retenha todo o calor gerado pela caldeira. Somente cálculos aproximados podem ser feitos por conta própria, sem levar em conta a perda de calor dos radiadores de aquecimento e a influência da temperatura ambiente. A fórmula básica para calcular o volume do acumulador de calor:

W = k × m × s × ΔtOnde

• W - excesso de calor;
• m - massa de líquido;
• com - capacidade de calor do líquido de refrigeração;
• Δt - o número de graus pelos quais aquecer o líquido de refrigeração;
• k - eficiência da caldeira.

A partir daqui, você precisa calcular a massa do líquido de refrigeração:m = W / (k × s × Δt).

Como W é definida como a diferença nos valores de energia gerada pela caldeira e gasta no aquecimento da casa, também é necessário esclarecê-los e o tempo de queima da guia de combustível. Se a energia da caldeira for fornecida no certificado do dispositivo, o consumo de energia térmica para aquecimento deve ser calculado. O tempo de queima do combustível é determinado empiricamente. Digamos que são 3 horas e são necessários 10 kW / h para aquecer uma casa. Então, em 3 horas será gasto:10 × 3 = 30 kW.

A geração de calor por uma caldeira com capacidade de 22 kW / h é:22 × 3 = 66 kW.

De acordo com os resultados do cálculo, o excesso de calor será:W = 66 - 30 = 36 kW. Nós traduzimos em watts, obtemos 36000 watts.

Usando a fórmula m = W / (k × s × Δt), determine o valor desejado da massa de água. A eficiência é indicada no passaporte como uma porcentagem. Este valor deve ser convertido em decimal, dividido por 100. Por exemplo, 80/100 = 0,8. A capacidade de calor da água é 4,19 kJ / kg × ° C ou 1,164 W × h / kg × ° C ou 1,16 kW / m³ × ° C.

Δt determinado medindo a temperatura dos tubos de suprimento e retorno, subtraindo o menor do valor maior. Por exemplo:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Nesse caminho,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1.288,7 kg.

Para preservar todo o excesso de energia gerada pela caldeira, é necessária uma capacidade de pelo menos 1.288,7 m3. O acumulador de calor Jaspi GTV Teknik de 1.500 litros é adequado. Com valores de cálculo mais modestos, você pode limitar-se a um tanque, por exemplo, a 750 litros.

Métodos e esquemas de bricolage

O acumulador de calor com um tanque vazio é instalado se a pressão no sistema for baixa

A complexidade e os recursos da conexão dependem do tipo de armazenamento de calor. Portanto, você deve entender o que são.

• O design mais simples é um tanque vazio dentro. A caldeira e os consumidores estão conectados diretamente. O uso é ideal se o mesmo líquido de refrigeração for usado em todos os circuitos, a pressão no sistema não exceder os valores permitidos do acumulador e a temperatura do líquido de refrigeração fornecido pela caldeira não exceder os valores permitidos para o circuito de aquecimento. Se os dois primeiros requisitos não forem atendidos, ao conectar ao sistema, você deverá usar trocadores de calor externos adicionais. Neste último caso, unidades de mistura com válvulas de três vias devem ser instaladas.
• Tanque de buffer com um trocador de calor interno - um ou mais. O trocador de calor é um tubo em espiral feito de cobre ou aço inoxidável. Nesse meio de armazenamento, o líquido de refrigeração é misturado. A bobina localizada na parte inferior aquece o transportador de calor, a água quente corre para cima como menos densa.No topo, há outra bobina que consome energia e a leva aos circuitos de aquecimento. Um dispositivo desse tipo é ideal ao usar diferentes tipos de refrigerantes, a alta pressão e temperatura do refrigerante, e conectar vários geradores de calor.
• O tanque com um circuito de fluxo de abastecimento de água quente. O trocador de calor está localizado principalmente na parte superior do tanque. Deve ser feito de metal que atenda aos padrões de consumo de água dos alimentos. Os circuitos são conectados diretamente. Esse sistema é preferível com um fluxo uniforme de água quente.
• Acumulador de calor com caldeira interna. A água aquecida para consumo doméstico é armazenada no tanque de armazenamento. Esse tipo de bateria acumuladora de calor pode ser facilmente integrado a sistemas de aquecimento abertos e fechados, equipados com combustível sólido, caldeiras elétricas e coletores solares. Tanques-tampão desse tipo são especialmente relevantes ao usar caldeiras elétricas, quando o transportador de calor é aquecido à noite e a água é consumida durante o dia. Uma caldeira de 150 litros é suficiente para um consumo médio diário de água por uma família média.

Existem vários tubos de saída para o acumulador de calor destinados ao sistema de aquecimento, e eles estão localizados ao longo do tanque verticalmente, pois existe um gradiente de temperatura ao longo da altura. Isso é feito para que seja possível conectar circuitos com diferentes requisitos para a temperatura do líquido de arrefecimento, para reduzir a carga nos controladores de temperatura. Como resultado, a energia térmica é usada da maneira mais eficiente possível.

Em um sistema com válvulas de três vias, é possível um controle de temperatura mais preciso.

Outros tipos de sistemas:

1. Um esquema simples de amarração que limita a capacidade de ajuste. A água quente sobe e é retirada do ponto superior, depois de resfriada, cai e entra na caldeira novamente. É usado se a pressão e a temperatura no gerador de calor e nos circuitos de aquecimento forem iguais. A temperatura é regulada apenas aumentando / diminuindo o fluxo de refrigerante.
2. No sistema existem unidades de mistura, desvios, portanto, é possível um ajuste mais preciso da temperatura do líquido de refrigeração. A eficiência do equipamento é alcançada através da instalação de, por exemplo, válvulas de três vias.
3. Um tanque adicional é incluído no sistema, devido ao qual um pequeno volume de água quente está disponível imediatamente após o início da caldeira. O consumidor não precisa esperar até que o sistema esteja totalmente aquecido, mas o suprimento de água não é grande e o sistema esquenta mais lentamente do que o clássico.
4. Há uma bobina dentro do tanque de buffer, a energia térmica da fonte passa por ele e o líquido de arrefecimento no tanque de armazenamento de calor já é aquecido a partir da bobina. Em um sistema desse tipo, diferentes refrigerantes são usados. Você pode escolher aqueles que não podem ser misturados devido à incompatibilidade de características químicas. Através da bobina, pode ser fornecido aquecimento ou água quente, ou o líquido de arrefecimento da fonte circulará neste círculo.
5. Um trocador de calor externo adicional está instalado no sistema. Permite manter a temperatura desejada na bateria.
6. Sistema com um circuito de fluxo de abastecimento de água quente. É ideal se a água quente for usada uniformemente. Caso contrário, é recomendável comprar um acumulador de energia com uma caldeira embutida.
7. Sistema com uma bobina e conexão a uma fonte de energia alternativa, por exemplo, um coletor solar. É chamado de bivalente. A conexão é realizada de forma que o coletor desempenhe um papel de liderança no aquecimento do sistema, e a caldeira é conectada quando não há energia térmica suficiente.
8. Um sistema multivalente em que o aquecimento principal é realizado por fontes de baixa temperatura, por exemplo, um coletor solar e uma bomba de calor geotérmica.Eles estão conectados na parte inferior do acumulador de calor. Uma caldeira de alta temperatura é usada como fonte auxiliar de energia térmica.

Na presença de vários circuitos de aquecimento e fontes de energia térmica, um sistema ramificado complexo é formado com muitos equipamentos de ajuste, sensores e grupos de segurança adicionais. Recomenda-se confiar seu projeto a profissionais, pois serão necessários cálculos de alta precisão.

Arnês de bateria para aquecimento

O recipiente deve estar bem isolado. Se este é um acumulador de calor adquirido, é necessário avaliar a espessura e a qualidade do isolamento externo. Quanto melhor e mais espesso o isolador de calor, mais tempo o calor permanecerá. Graças à estrutura especial do isolador de calor, o acumulador de calor funciona como uma garrafa térmica. A espessura do isolamento térmico nos modelos de alta qualidade é de cerca de 10 cm e cobre o corpo pintado com tinta resistente ao calor. No topo do isolamento há uma camada de couro sintético. O auto-isolamento é realizado de acordo com o mesmo esquema. Primeiro, o tanque é pintado com uma tinta resistente a altas temperaturas, depois é isolado com algodão de basalto com uma espessura de pelo menos 150 mm e a parte superior é coberta com papel alumínio.