Pripojenie a princíp činnosti tepelného akumulátora pre kotol

V domácnostiach, kde nie je plyn alebo ústredné kúrenie, sa používajú individuálne vykurovacie systémy vrátane kotlov na tuhé palivo a elektrických kotlov alebo solárnych systémov, ktoré sú poháňané slnečnou energiou. Tieto systémy majú dôležitú nevýhodu - nerovnomerné vykurovacie médium kvôli základným vlastnostiam fungovania alebo vplyvu vonkajších faktorov. Môžu byť optimalizované pomocou tepelného akumulátora na vykurovanie, ktorý bude hrať úlohu nárazníka medzi zdrojom tepla a spotrebiteľmi.

Účel tepelného akumulátora

Akumulátor tepla pre rôzne typy vykurovacích kotlov je pôsobivá nádrž naplnená vodou, ktorá vám umožňuje riešiť problémy, ktoré sa vyskytnú počas prevádzky vykurovacieho kotla:

• prekročenie energie;
• nadmerný tepelný výkon;
• prehriatie vody v kotli;
• pravidelné kolísanie teploty ohrevu v dôsledku nerovnomernosti samotného procesu spaľovania a predčasného ukladania palivového dreva, uhlia;
• nesúlad vrcholov pri výrobe a spotrebe tepelnej energie.

Niektoré z problémov je možné vyriešiť inštaláciou pyrolytického kotla na dlhodobé spaľovanie, ale v druhom prípade to nepomôže. Zvláštnosťou činnosti kotla je to, že po položení paliva sa výkon prenosu tepla postupne zvyšuje, dosahuje najvyššie hodnoty a potom tiež postupne klesá. Ak do kotla nepridáte palivo včas, zastaví sa, chladiaca kvapalina sa začne ochladzovať a tým klesá teplota v dome. Počas špičkovej výroby tepla nie je systém schopný efektívne distribuovať všetku energiu, pretože je vybavený regulátormi teploty, takže časť tepla je zbytočná. Ak je kotol elektrický, je oveľa výhodnejšie akumulovať teplo v noci, keď sa elektrina počíta so zníženou nočnou sadzbou, aby sa počas dňa spotrebovala čo najmenšia elektrina.

Zásobník tepla pre vykurovací systém je vyrobený z nehrdzavejúcej alebo obyčajnej ocele a môže byť zvnútra potiahnutý ochranným lakom. Steny na vrchnej strane sú natreté žiaruvzdornou farbou, potom sú uzavreté tepelne izolačným materiálom a koženkou. V skutočnosti, keď je pripojený tepelný akumulátor, zvyšuje sa objem chladiva vo vykurovacom systéme, čo vám umožňuje kompenzovať špičkový výkon kotla a súčasne akumulovať teplo a prenášať ho do chladiva, keď klesá energia výroby tepla z kotla. Voda v tepelnom akumulátore sa vďaka vysokej izolácii dlho chladí. Skladuje sa vo vyhrievanom stave niekoľko hodín až pár dní a dodáva sa do systému pomocou čerpadla. Princíp činnosti tepelného akumulátora je založený na rozdielnej tepelnej kapacite rôznych prostredí, najmä vody a vzduchu. Zníženie teploty o 1 liter vody o jeden stupeň vedie k zvýšeniu teploty vzduchu o 1 m3 o 4 stupne.

Ak sa používa kotol na tuhé palivo a elektrické kotly, je žiaduce, ale nie potrebné, inštalovať tepelný akumulátor, potom je prítomnosť tepelného akumulátora v solárnom systéme nevyhnutnou podmienkou fungovania, pretože nie je možné získať slnečnú energiu vo večerných hodinách av noci, na jeseň av zime v zamračených dňoch je použitie systému veľmi obmedzené.

Výhody a nevýhody

Výhody použitia tepelného akumulátora:

• Udržuje tepelnú energiu niekoľko hodín a dní.
• Prehrievanie kotla je vylúčené.
• Tepelná energia sa neplytvá, ale akumuluje sa na použitie v budúcnosti, v dôsledku toho sa zvyšuje účinnosť kotla a vykurovacieho systému ako celku.
• Umožňuje šetriť finančné prostriedky.
• Teplota vzduchu v miestnostiach sa ľahko udržuje na optimálnej úrovni, sú vylúčené ostré skoky teploty.
• Nie je potrebné časté sťahovanie paliva.
• Okrem kotla na tuhé palivo môžete nainštalovať aj solárny systém, ktorý je bezplatným zdrojom tepelnej energie.
• Niektoré modely tepelných akumulátorov na vykurovanie môžu kombinovať funkcie kotla.

Nevýhody systému:

• Dlhé vykurovanie - optimálna inštalácia v domácnostiach určených na trvalý pobyt. V letných chatkách, ktoré sú cez víkendy navštevované v zime, takéto zariadenie neprinesie výhody.
• Vysoké náklady - stoja približne rovnako ako kotol a niekedy sú drahšie.
• Významné rozmery a hmotnosť - z tohto dôvodu vznikajú pri preprave a inštalácii určité ťažkosti. Okrem toho je v bezprostrednej blízkosti kotla inštalovaný tepelný akumulátor určený na vykurovanie, v ktorom je potrebné umiestniť ďalšie vybavenie, takže je často potrebné vyhradiť špeciálnu miestnosť na inštaláciu zariadení a pripraviť ho špeciálnym spôsobom: vybaviť nosnú plošinu, ktorá unesie hmotnosť pohonu. Po naplnení môže nádrž vážiť 3-4.
• Vyžaduje sa vysokovýkonný kotol - nákup pohonu je opodstatnený, ak nie je výkon kotla úplne využitý, existuje najmenej dvojitá rezerva energie, inak bude zariadenie neaktívne.

Pri výrobe tepelného akumulátora vlastnými rukami môžete ušetriť značné množstvo. Najjednoduchšia konštrukcia je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele alebo dokonca plechu z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou najmenej 3 mm. Vyžaduje sa tiež medená rúrka s priemerom 3 cm a dĺžkou 14 m. Je ohnutá v špirále a umiestnená vo vnútri nádrže. Zospodu zabezpečte prívod studenej vody, zhora z kohútika na horúcu vodu, na kohútiky namontujte uzatváracie kohútiky. Pre kotol na tuhé palivo je bezpodmienečne nutné izolovať tepelný akumulátor, ktorý ste vyrobili, inak bude neúčinný. Je tiež potrebné nainštalovať snímače tlaku a teploty.

Ak nie je možné zvariť valcový kontajner, môžete si vyrobiť tepelný akumulátor na ohrev vo forme rovnobežnostena - je jednoduchšie vyrobiť si nádrž tohto tvaru vlastnými rukami. Rohy navyše zosilňujú, na vonkajšej strane dopĺňajú dizajn výstužami - sú zvárané vo vzdialenosti 30 - 35 cm od seba. Pomer priemeru a výšky zariadenia je 1: 3 (4).

Kritériá pre výber

Je potrebné vybrať tepelný akumulátor v súlade s presnými výpočtami, ktoré zohľadňujú parametre systému vykurovania domácností. Okrem vypočítaných hodnôt sa však berú do úvahy aj všeobecné vlastnosti tepelných akumulačných zariadení.

• Tlak vo vykurovacom systéme. Podľa tohto parametra musí tepelný akumulátor zodpovedať vykurovaciemu systému. V každom prípade môže byť hodnota vyššia, ale nie nižšia. Aký tlak dokáže pohon vydržať, závisí od hrúbky steny, tvaru nádrže a materiálu výroby. Tepelné akumulátory pre kotly, ktoré vydržia viac ako 4 bary, majú konvexné spodné a horné kryty.
• Objem vyrovnávacej nádrže. Tento parameter sa považuje za najdôležitejší a snaží sa zvoliť takú kapacitu, aby pohon mohol akumulovať všetok prebytočné teplo. Zároveň však nie je potrebné príliš objemné zariadenie.
• Vonkajšie rozmery a hmotnosť. Bude potrebné zaoberať sa prepravou a umiestnením vybavenia, preto je potrebné dôkladne vypočítať všetko: prejde nádrž vo dverách, budú podlahy odolávať nádrži, keď bude úplne naplnená vodou.
• Vybavené ďalšími výmenníkmi tepla.Umožňujú vám ďalej optimalizovať fungovanie systému. Modely sa vyberajú podľa zložitosti celého systému.
• Schopnosť inštalovať ďalšie zariadenia. Spolu so schránkou na batériu sú nainštalované ďalšie vykurovacie telesá, senzory a regulátory teploty. Ak sú všetky prvky systému vybrané správne, môžete znížiť spotrebu paliva o polovicu.

Nádrže sú vyrobené z uhlíkovej ocele alebo nehrdzavejúcej ocele. Posledne menované sú drahšie a vydržia dlhšie a prvé z nich musia mať antikorózny povlak. Musíte sa uistiť o jeho kvalite.

Výpočet objemu vyrovnávacej kapacity kotla

Objem vyrovnávacej nádrže sa obyčajne počíta tak, že počas horenia jednej záložky paliva si tepelný akumulátor zachováva všetok teplo generované kotlom. Samotné je možné vykonať iba približné výpočty, pričom sa nezohľadňujú tepelné straty vykurovacích telies a vplyv teploty miestnosti. Základný vzorec na výpočet objemu tepelného akumulátora:

W = k × m × s × Δtkde

• W - nadmerné teplo;
• m - množstvo kvapaliny;
• s - tepelná kapacita chladiva;
• at - počet stupňov, v ktorých sa má chladivo zohrievať;
• k - účinnosť kotla.

Odtiaľ musíte vypočítať hmotnosť chladiacej zmesi:m = W / (k × s × At).

ako W je definovaný ako rozdiel v hodnotách energie vyrobenej kotlom a vynaloženej na vykurovanie domu, je tiež potrebné ich objasniť a čas horenia karty paliva. Ak je výkon kotla uvedený v certifikáte zariadenia, musí sa vypočítať spotreba energie na vykurovanie. Čas vyhorenia paliva je stanovený empiricky. Povedzme, že sú to 3 hodiny a vykurovanie domu trvá 10 kW / h. Takže za 3 hodiny sa strávi:10 × 3 = 30 kW.

Výroba tepla kotlom s kapacitou 22 kW / h je:22 × 3 = 66 kW.

Podľa výsledkov výpočtu bude prebytočné teplo:W = 66 - 30 = 36 kW. Prekladáme do wattov, dostávame 36000 wattov.

Pomocou vzorca m = W / (k × s × Δt), stanovte požadovanú hodnotu hmotnosti vody. Účinnosť je v pase uvedená ako percento. Táto hodnota sa musí previesť na desatinné miesto delené 100. Napríklad, 80/100 = 0,8, Tepelná kapacita vody je 4,19 kJ / kg × ° C alebo 1,164 W × h / kg × ° C alebo 1,16 kW / m3 × ° C.

at stanovené meraním teploty prívodného a vratného potrubia, odčítaním menšej od väčšej hodnoty. Napríklad:Δt = 88 - 58 = 30 ° CTouto cestou,m = 36000 / (0,8 x 1,164 x 30) = 1 288,7 kg.

Na zachovanie všetkej prebytočnej energie generovanej kotlom je potrebná kapacita najmenej 1 288,7 m3. Vhodný je tepelný akumulátor Jaspi GTV Teknik s objemom 1 500 litrov. Pri skromnejších výpočtových hodnotách sa môžete obmedziť na nádrž, napríklad na 750 litrov.

DIY metódy a schémy

Zložitosť a vlastnosti pripojenia závisia od typu akumulácie tepla. Preto by ste mali pochopiť, o čo ide.

• Najjednoduchšou konštrukciou je prázdny tank vo vnútri. Kotol a spotrebiče sú pripojené priamo. Použitie je optimálne, ak sa rovnaké chladivo používa vo všetkých okruhoch, tlak v systéme nepresahuje prípustné hodnoty akumulátora a teplota chladiva dodávaného z kotla nepresahuje povolené hodnoty pre vykurovací okruh. Ak nie sú splnené prvé dve požiadavky, musíte pri pripájaní do systému použiť ďalšie externé výmenníky tepla. V druhom prípade by sa mali nainštalovať zmiešavacie jednotky s trojcestnými ventilmi.
• Vyrovnávacia nádrž s vnútorným výmenníkom tepla - jeden alebo viac. Výmenník tepla je špirálová rúra vyrobená z medi alebo nehrdzavejúcej ocele. V takomto skladovacom médiu je chladivo zmiešané. Cievka umiestnená v dolnej časti ohrieva nosič tepla, horúca voda prúdi smerom hore ako menej hustá.Na vrchu je ďalšia cievka, ktorá berie energiu a privádza ju do vykurovacích okruhov. Zariadenie tohto typu je optimálne pri použití rôznych typov chladiacich médií, pri vysokom tlaku a teplote chladiacej kvapaliny a pri pripojení viacerých generátorov tepla.
• Nádrž s prúdiacim okruhom dodávky teplej vody. Výmenník tepla je väčšinou umiestnený v hornej časti nádrže. Mal by byť vyrobený z kovu, ktorý spĺňa normy spotreby potravinovej vody. Obvody sú spojené priamo. Takýto systém je výhodný pri rovnomernom prúde horúcej vody.
• Tepelný akumulátor s vnútorným bojlerom. Vyhrievaná voda na domácu spotrebu je uložená v zásobnej nádrži. Tento typ akumulátora akumulujúceho teplo možno ľahko integrovať do otvorených a uzavretých vykurovacích systémov vybavených pevnými palivami, elektrickými kotlami a solárnymi kolektormi. Vyrovnávacie nádrže tohto typu sú zvlášť dôležité pri používaní elektrických kotlov, keď sa nosič tepla zahrieva v noci a voda sa počas dňa spotrebúva. 150-litrový kotol postačuje na priemernú dennú spotrebu vody priemernou rodinou.

Existuje niekoľko výstupných potrubí pre akumulátory tepla určené pre vykurovací systém a sú umiestnené pozdĺž nádrže vertikálne, pretože vo výške je teplotný gradient. Je to tak, aby bolo možné spojiť obvody s rôznymi požiadavkami na teplotu chladiacej kvapaliny, aby sa znížilo zaťaženie regulátorov teploty. Výsledkom je, že tepelná energia sa využíva čo najúčinnejšie.

Iné typy systémov:

1. Jednoduchá páskovacia schéma, ktorá obmedzuje možnosť prispôsobenia. Horúca voda stúpa a je odoberaná z horného bodu, po ochladení klesne a znovu vstupuje do kotla. Používa sa, ak je tlak a teplota v generátore tepla a vo vykurovacích obvodoch rovnaké. Teplota sa reguluje iba spôsobom zvyšovania / znižovania prietoku chladiva.
2. V systéme sú zmiešavacie jednotky, napríklad, preto je možné presnejšie nastavenie teploty chladiacej kvapaliny. Účinnosť zariadenia sa dosiahne napríklad inštaláciou trojcestných ventilov.
3. V systéme je zahrnutá ďalšia nádrž, vďaka ktorej je ihneď po spustení kotla k dispozícii malé množstvo horúcej vody. Spotrebiteľ nemusí čakať na úplné zahriatie systému, ale prívod vody nie je veľký a systém sa zahrieva pomalšie ako klasický systém.
4. Vo vyrovnávacej nádrži je jedna špirála, cez ňu prechádza tepelná energia zo zdroja a chladivo v zásobníku tepla je už zo špirály vyhrievané. V systéme tohto typu sa používajú rôzne chladivá. Môžete si vybrať tie, ktoré nemôžu byť zmiešané kvôli nekompatibilite chemických vlastností. Cievkou sa môže privádzať vykurovacia alebo horúca voda alebo v tomto kruhu cirkuluje chladivo zo zdroja.
5. V systéme je nainštalovaný ďalší externý výmenník tepla. Umožňuje vám udržiavať v batérii požadovanú teplotu.
6. Systém s prúdiacim okruhom dodávky teplej vody. Je optimálne, ak sa horúca voda používa rovnomerne. V opačnom prípade sa odporúča kúpiť si akumulátor so zabudovaným bojlerom.
7. Systém s jednou cievkou a pripojením na alternatívny zdroj energie, napríklad solárny kolektor. Nazýva sa bivalentná. Pripojenie sa vykonáva tak, že kolektor zohráva vedúcu úlohu pri vykurovaní systému a kotol je pripojený, keď nie je dostatok tepelnej energie.
8. Multivalentný systém, v ktorom sa hlavné vykurovanie vykonáva pomocou nízkoteplotných zdrojov, napríklad solárneho kolektora a geotermálneho tepelného čerpadla.Sú pripojené na spodnej časti zásobníka tepla. Vysokoteplotný kotol sa používa ako pomocný zdroj tepelnej energie.

V prítomnosti rôznych vykurovacích okruhov a zdrojov tepelnej energie sa vytvára komplexný rozvetvený systém s mnohými ďalšími nastavovacími zariadeniami, senzormi a bezpečnostnými skupinami. Odporúča sa zveriť jeho návrh odborníkom, pretože sa budú vyžadovať presné výpočty.

Popruh na batérie

Nádoba musí byť dobre izolovaná. Ak ide o zakúpený tepelný akumulátor, musíte vyhodnotiť hrúbku a kvalitu vonkajšej izolácie. Čím lepší a hrubší je tepelný izolátor, tým dlhšie zostane teplo. Vďaka špeciálnej štruktúre tepelného izolátora funguje tepelný akumulátor ako termoska. Hrúbka tepelnej izolácie vo vysoko kvalitných modeloch je asi 10 cm a pokrýva telo natreté žiaruvzdorným náterom. Na vrchnej časti izolácie je koženka. Samoizolácia sa vykonáva podľa rovnakej schémy. Najprv je nádrž natretá náterom odolným voči vysokej teplote, potom je izolovaná čadičovou vatovou vatou s hrúbkou najmenej 150 mm a vrchná časť je potiahnutá fóliou.