Trong những ngôi nhà không có khí đốt hoặc sưởi ấm trung tâm, các hệ thống sưởi ấm riêng lẻ được sử dụng, bao gồm nồi hơi nhiên liệu rắn và điện hoặc hệ thống năng lượng mặt trời chạy bằng năng lượng mặt trời. Các hệ thống này có một nhược điểm quan trọng - môi trường gia nhiệt không đồng đều do các tính năng cơ bản của chức năng hoặc ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài. Chúng có thể được tối ưu hóa bằng cách sử dụng bộ tích nhiệt để sưởi ấm, sẽ đóng vai trò là bộ đệm giữa nguồn nhiệt và người tiêu dùng.
Mục đích của bộ tích nhiệt
Bộ tích nhiệt cho các loại nồi hơi sưởi ấm khác nhau là một bể chứa đầy nước ấn tượng, cho phép bạn giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình vận hành nồi hơi sưởi ấm:
- tràn ngập năng lượng;
- thừa nhiệt;
- quá nóng nước trong nồi hơi;
- biến động định kỳ trong nhiệt độ sưởi ấm do sự không đồng đều của quá trình đốt cháy và việc đặt củi, than không đúng lúc;
- sự không phù hợp của các đỉnh trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng nhiệt.
Một số vấn đề có thể được giải quyết bằng cách cài đặt nồi hơi nhiệt phân để đốt cháy lâu, nhưng trong trường hợp sau, nó sẽ không giúp ích gì. Đặc thù của hoạt động của lò hơi là sau khi đặt nhiên liệu, công suất truyền nhiệt tăng dần, đạt giá trị cực đại, và sau đó cũng giảm dần. Nếu nhiên liệu không được thêm vào nồi hơi kịp thời, nó dừng lại, chất làm mát bắt đầu làm mát và với nhiệt độ trong nhà giảm xuống. Trong quá trình sản xuất nhiệt cao điểm, hệ thống không thể phân phối hiệu quả tất cả năng lượng, vì nó được trang bị bộ điều khiển nhiệt độ, do đó một phần nhiệt bị lãng phí. Nếu lò hơi là điện, việc tích lũy nhiệt vào ban đêm sẽ có lợi hơn nhiều, khi điện được tính với tốc độ ban đêm giảm, để tiêu thụ càng ít điện càng tốt trong ngày.
Bình chứa nhiệt cho hệ thống sưởi ấm được làm bằng thép không gỉ hoặc thép thông thường, và có thể được phủ một lớp vecni bảo vệ từ bên trong. Các bức tường trên đầu được sơn bằng sơn chịu nhiệt, sau đó chúng được đóng lại bằng vật liệu cách nhiệt và giả da. Trong thực tế, khi bộ tích nhiệt được kết nối, thể tích chất làm mát trong hệ thống sưởi tăng lên, cho phép bạn bù công suất cực đại của nồi hơi và đồng thời tích lũy nhiệt để truyền nó sang chất làm mát khi năng lượng phát nhiệt của lò hơi giảm. Nhờ cách nhiệt chất lượng cao, nước trong bình tích nhiệt nguội đi trong một thời gian dài. Nó được lưu trữ trong trạng thái nóng trong vài giờ và thậm chí vài ngày và được đưa vào hệ thống thông qua một máy bơm. Nguyên lý hoạt động của bộ tích nhiệt dựa trên công suất nhiệt khác nhau của các môi trường khác nhau, đặc biệt là nước và không khí. Nhiệt độ giảm 1 lít nước giảm một độ dẫn đến nhiệt độ không khí tăng thêm 1 m3 thêm 4 độ.
Nếu sử dụng nồi hơi nhiên liệu rắn và điện, việc lắp đặt bộ tích nhiệt là mong muốn nhưng không cần thiết, thì sự hiện diện của bộ tích nhiệt trong hệ mặt trời là điều kiện cần thiết để hoạt động, vì không thể có được năng lượng mặt trời vào buổi tối và đêm, và vào mùa thu và mùa đông vào những ngày nhiều mây.
Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm của việc sử dụng bộ tích nhiệt:
- Giữ năng lượng nhiệt trong vài giờ và ngày.
- Nồi hơi quá nóng được loại trừ.
- Năng lượng nhiệt không bị lãng phí, nhưng tích lũy sẽ được sử dụng trong tương lai, do đó hiệu quả của lò hơi và hệ thống sưởi ấm nói chung tăng lên.
- Cho phép bạn tiết kiệm nguồn tài chính.
- Nhiệt độ không khí trong phòng dễ dàng được duy trì ở mức tối ưu, loại trừ nhiệt độ đột ngột.
- Không cần tải nhiên liệu thường xuyên.
- Ngoài nồi hơi nhiên liệu rắn, bạn có thể lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, đây là nguồn năng lượng nhiệt miễn phí.
- Một số mô hình của bộ tích nhiệt để sưởi ấm có thể kết hợp các chức năng của nồi hơi.
Những nhược điểm của hệ thống:
- Sưởi ấm dài - cài đặt tối ưu trong nhà dành cho thường trú. Trong các ngôi nhà mùa hè, được truy cập vào mùa đông vào cuối tuần, một thiết bị như vậy sẽ không mang lại lợi ích.
- Chi phí cao - chúng có giá tương đương một nồi hơi, và đôi khi đắt hơn.
- Kích thước và trọng lượng đáng kể - vì điều này, một số khó khăn nhất định phát sinh trong quá trình vận chuyển và lắp đặt. Ngoài ra, một bộ tích nhiệt dành cho sưởi ấm được lắp đặt ở ngay gần lò hơi, phải đặt thêm thiết bị ở đó, vì vậy thường phải bố trí một phòng đặc biệt để lắp đặt thiết bị và chuẩn bị theo cách đặc biệt: trang bị một nền tảng hỗ trợ có thể hỗ trợ trọng lượng của ổ đĩa. Khi đổ đầy, bể có thể nặng 3-4.
- Cần có nồi hơi công suất cao - việc mua ổ đĩa là hợp lý nếu công suất nồi hơi không được sử dụng hết, có ít nhất gấp đôi dự trữ năng lượng, nếu không thiết bị sẽ không hoạt động.
Trong việc sản xuất một bộ tích nhiệt bằng tay của chính bạn, bạn có thể tiết kiệm một lượng đáng kể. Thiết kế đơn giản nhất được làm bằng thùng thép không gỉ hoặc thậm chí là tấm thép không gỉ có độ dày ít nhất 3 mm. Một ống đồng có đường kính 3 cm và chiều dài 14 m cũng sẽ được yêu cầu. Nó được uốn theo hình xoắn ốc và đặt bên trong bể. Từ bên dưới, cung cấp nước lạnh, từ phía trên một vòi cho nóng, cài đặt khóa vòi trên vòi. Điều tuyệt đối cần thiết là cách nhiệt một bộ tích nhiệt do chính bạn tạo ra cho nồi hơi nhiên liệu rắn, nếu không nó sẽ không hiệu quả. Nó cũng là cần thiết để cài đặt cảm biến áp suất và nhiệt độ.
Nếu không thể hàn một thùng chứa hình trụ, bạn có thể tạo một bộ tích nhiệt để sưởi ấm dưới dạng song song - việc chế tạo một chiếc xe tăng có hình dạng này bằng tay của bạn sẽ dễ dàng hơn. Các góc được gia cố thêm, ở bên ngoài chúng bổ sung cho thiết kế bằng các chất làm cứng - chúng được hàn ở khoảng cách 30-35 cm với nhau. Tỷ lệ đường kính và chiều cao của thiết bị là 1: 3 (4).
Tiêu chí lựa chọn
Cần phải chọn một bộ tích nhiệt theo tính toán chính xác có tính đến các thông số của hệ thống sưởi ấm gia đình. Tuy nhiên, ngoài các giá trị tính toán, các đặc điểm chung của thiết bị lưu trữ nhiệt được tính đến.
- Áp suất trong hệ thống sưởi. Theo thông số này, bộ tích nhiệt phải tương ứng với hệ thống sưởi. Trong mọi trường hợp, giá trị có thể cao hơn, nhưng không thấp hơn. Áp lực nào mà ổ đĩa có thể chịu được phụ thuộc vào độ dày thành, hình dạng của bể và vật liệu sản xuất. Các bộ tích nhiệt cho nồi hơi chịu được hơn 4 bar có nắp dưới và lồi.
- Thể tích của bể đệm. Thông số này được coi là quan trọng nhất và họ cố gắng chọn công suất có thể tích sao cho ổ đĩa có thể tích lũy tất cả nhiệt lượng dư thừa. Nhưng đồng thời, một thiết bị quá mạnh là không cần thiết.
- Kích thước bên ngoài và trọng lượng. Việc vận chuyển và bố trí thiết bị sẽ phải được giải quyết, do đó, mọi thứ phải được tính toán cẩn thận: bể sẽ đi qua ô cửa, sàn sẽ chịu được bể khi chứa đầy nước.
- Trang bị thêm bộ trao đổi nhiệt.Chúng cho phép bạn tối ưu hóa hơn nữa chức năng của hệ thống. Các mô hình được lựa chọn phù hợp với sự phức tạp của toàn bộ hệ thống.
- Khả năng cài đặt các thiết bị bổ sung. Cùng với bảng tạm pin, các bộ phận làm nóng, cảm biến và bộ điều khiển nhiệt độ bổ sung được cài đặt. Nếu tất cả các yếu tố của hệ thống được chọn chính xác, bạn có thể giảm một nửa mức tiêu thụ nhiên liệu.
Xe tăng được làm bằng thép carbon hoặc thép không gỉ. Loại thứ hai đắt hơn và tồn tại lâu hơn, và loại trước nhất thiết phải có lớp phủ chống ăn mòn. Bạn phải chắc chắn về chất lượng của nó.
Tính toán thể tích dung tích đệm của lò hơi
Theo tính toán, bộ tích nhiệt phải lấy toàn bộ năng lượng từ một điểm đánh dấu nhiên liệu vào nồi hơi
Thể tích của bể đệm thường được tính toán để trong quá trình đốt cháy một dấu nhiên liệu, bộ tích nhiệt giữ lại tất cả nhiệt lượng do lò hơi tạo ra. Chỉ có thể tự mình tính toán gần đúng, không tính đến tổn thất nhiệt từ bộ tản nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ phòng. Công thức cơ bản để tính toán thể tích của bộ tích nhiệt:
W = k × m × s × tỞ đâu
- W - nhiệt dư;
- m - khối lượng chất lỏng;
- với - nhiệt dung của chất làm mát;
- Δt - số độ để làm nóng chất làm mát;
- k - Hiệu suất lò hơi.
Từ đây bạn cần tính khối lượng chất làm mát:m = W / (k × s × t).
Như W được định nghĩa là sự khác biệt về giá trị năng lượng do lò hơi tạo ra và dành cho việc sưởi ấm ngôi nhà, cũng cần phải làm rõ chúng và thời gian cháy của tab nhiên liệu. Nếu công suất lò hơi được đưa ra trong chứng chỉ thiết bị, phải tính mức tiêu thụ năng lượng nhiệt để sưởi ấm. Thời gian đốt nhiên liệu được xác định theo kinh nghiệm. Giả sử là 3 giờ và phải mất 10 kW / giờ để sưởi ấm một ngôi nhà. Vì vậy, trong 3 giờ nó sẽ được sử dụng:10 × 3 = 30 kw.
Nhiệt sinh ra bởi lò hơi có công suất 22 mã lực / giờ là:22 × 3 = 66 kw.
Theo kết quả tính toán, nhiệt dư sẽ là:W = 66 - 30 = 36 kw. Chúng tôi dịch theo watt, chúng tôi nhận được 36000 watt.
Sử dụng công thức m = W / (k × s × t), xác định giá trị mong muốn của khối lượng nước. Hiệu quả được chỉ định trong hộ chiếu dưới dạng phần trăm. Giá trị này phải được chuyển đổi thành số thập phân, chia cho 100. Ví dụ: 80/100 = 0,8. Nhiệt dung của nước là 4,19 kJ / kg × ° C hoặc là 1.164 W × h / kg × ° C hoặc là 1,16 kW / m³ × ° C.
Δt xác định bằng cách đo nhiệt độ của đường ống cung cấp và trở lại, trừ đi giá trị nhỏ hơn từ giá trị lớn hơn. Ví dụ:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Theo cách này,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1.288,7 kg.
Để bảo toàn tất cả năng lượng dư thừa do lò hơi tạo ra, cần có dung tích ít nhất là 1.288,7 m3. Bình tích nhiệt Jaspi GTV Teknik 1.500 lít là phù hợp. Với các giá trị tính toán khiêm tốn hơn, bạn có thể giới hạn mình trong một chiếc xe tăng, ví dụ, ở mức 750 lít.
Phương pháp và đề án DIY
Độ phức tạp và tính năng của kết nối phụ thuộc vào loại lưu trữ nhiệt. Do đó, bạn nên hiểu chúng là gì.
- Thiết kế đơn giản nhất là một bể rỗng bên trong. Lò hơi và người tiêu dùng được kết nối trực tiếp. Sử dụng là tối ưu nếu sử dụng cùng một chất làm mát trong tất cả các mạch, áp suất trong hệ thống không vượt quá giá trị cho phép của bộ tích lũy và nhiệt độ của chất làm mát được cung cấp từ nồi hơi không vượt quá giá trị cho phép đối với mạch gia nhiệt. Nếu hai yêu cầu đầu tiên không được đáp ứng, khi kết nối với hệ thống, bạn phải sử dụng các bộ trao đổi nhiệt bên ngoài bổ sung. Trong trường hợp sau, nên lắp đặt các bộ trộn với van ba chiều.
- Bể đệm với bộ trao đổi nhiệt bên trong - một hoặc nhiều. Bộ trao đổi nhiệt là một ống xoắn ốc làm bằng đồng hoặc thép không gỉ. Trong một phương tiện lưu trữ như vậy, chất làm mát được trộn lẫn. Các cuộn dây nằm ở phần dưới làm nóng chất mang nhiệt, nước nóng dâng lên càng ít đậm đặc hơn.Trên cùng là một cuộn dây khác lấy năng lượng và đưa nó vào các mạch sưởi. Một thiết bị loại này là tối ưu khi sử dụng các loại chất làm mát khác nhau, ở áp suất cao và nhiệt độ chất làm mát, và kết nối một số máy phát nhiệt.
- Các bể với một mạch chảy của nguồn cung cấp nước nóng. Bộ trao đổi nhiệt chủ yếu nằm ở đầu bể. Nó nên được làm bằng kim loại đáp ứng các tiêu chuẩn tiêu thụ nước thực phẩm. Mạch được kết nối trực tiếp. Một hệ thống như vậy là tốt hơn với một dòng nước nóng đều.
- Tích lũy nhiệt với một nồi hơi nội bộ. Nước nóng để tiêu thụ trong nước được lưu trữ trong bể chứa. Loại pin tích lũy nhiệt này có thể dễ dàng tích hợp vào các hệ thống sưởi mở và đóng được trang bị nhiên liệu rắn, nồi hơi điện và bộ thu năng lượng mặt trời. Bể đệm loại này đặc biệt có liên quan khi sử dụng nồi hơi điện, khi chất mang nhiệt được làm nóng vào ban đêm và nước được tiêu thụ vào ban ngày. Một nồi hơi 150 lít là đủ cho một mức tiêu thụ nước trung bình hàng ngày của một gia đình trung bình.
-
- Tích lũy nhiệt tức thời
-
- Với một nồi hơi
-
- Với bộ trao đổi nhiệt
Có một số ống thoát cho bộ tích nhiệt dành cho hệ thống sưởi, và chúng được đặt dọc theo bể theo chiều dọc, vì có một dải nhiệt độ dọc theo chiều cao. Điều này được thực hiện để có thể kết nối các mạch với các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ của chất làm mát, để giảm tải cho các bộ điều khiển nhiệt độ. Do đó, năng lượng nhiệt được sử dụng hiệu quả nhất có thể.
Các loại hệ thống khác:
- Một sơ đồ đóng đai đơn giản giới hạn khả năng điều chỉnh. Nước nóng dâng lên và được lấy từ điểm trên, sau khi hạ nhiệt, nó rơi xuống và đi vào nồi hơi một lần nữa. Nó được sử dụng nếu áp suất và nhiệt độ trong bộ tạo nhiệt và mạch sưởi là như nhau. Nhiệt độ chỉ được điều chỉnh bằng phương pháp tăng / giảm lưu lượng chất làm mát.
- Trong hệ thống có các bộ phận trộn, bỏ qua, do đó điều chỉnh chính xác hơn nhiệt độ của chất làm mát là có thể. Hiệu quả thiết bị đạt được thông qua việc cài đặt, ví dụ, van ba chiều.
- Một bể bổ sung được bao gồm trong hệ thống, do đó một lượng nhỏ nước nóng có sẵn ngay sau khi nồi hơi bắt đầu. Người tiêu dùng không phải đợi cho đến khi hệ thống được làm nóng hoàn toàn, nhưng nguồn cung cấp nước không lớn và hệ thống nóng lên chậm hơn so với hệ thống cổ điển.
- Bên trong bể đệm có một cuộn dây, năng lượng nhiệt từ nguồn đi qua nó và chất làm mát trong bể chứa nhiệt đã được làm nóng từ cuộn dây. Trong một hệ thống loại này, các chất làm mát khác nhau được sử dụng. Bạn có thể chọn những thứ không thể trộn lẫn do không tương thích các đặc tính hóa học. Thông qua cuộn dây, có thể cung cấp nước nóng hoặc nước nóng hoặc chất làm mát từ nguồn sẽ lưu thông trong vòng tròn này.
- Một bộ trao đổi nhiệt bên ngoài bổ sung được cài đặt trong hệ thống. Nó cho phép bạn duy trì nhiệt độ mong muốn trong pin.
- Hệ thống với một mạch chảy của nguồn cung cấp nước nóng. Nó là tối ưu nếu nước nóng được sử dụng đồng đều. Mặt khác, nên mua một bộ tích lũy năng lượng với nồi hơi tích hợp.
- Hệ thống với một cuộn dây và kết nối với nguồn năng lượng thay thế, ví dụ, bộ thu năng lượng mặt trời. Nó được gọi là hóa trị hai. Kết nối được thực hiện theo cách mà bộ thu đóng vai trò hàng đầu trong việc làm nóng hệ thống và nồi hơi được kết nối khi không có đủ năng lượng nhiệt.
- Một hệ thống đa hóa trị, nơi sưởi ấm chính được thực hiện bởi các nguồn nhiệt độ thấp, ví dụ, bộ thu năng lượng mặt trời và bơm nhiệt địa nhiệt.Chúng được kết nối ở dưới cùng của bộ tích nhiệt. Lò hơi nhiệt độ cao được sử dụng làm nguồn năng lượng phụ trợ.
Với sự hiện diện của các mạch sưởi ấm và nguồn năng lượng nhiệt khác nhau, một hệ thống phân nhánh phức tạp được hình thành với nhiều thiết bị điều chỉnh, cảm biến và nhóm bảo mật bổ sung. Nên giao phó thiết kế của mình cho các chuyên gia, vì các tính toán có độ chính xác cao sẽ được yêu cầu.
Pin cho nhiệt
Các thùng chứa phải được cách nhiệt tốt. Nếu đây là một bộ tích lũy nhiệt mua, bạn cần đánh giá độ dày và chất lượng của lớp cách nhiệt bên ngoài. Chất cách nhiệt càng tốt và càng dày thì nhiệt sẽ càng lâu. Nhờ cấu trúc đặc biệt của chất cách nhiệt, bộ tích nhiệt hoạt động giống như phích nước. Độ dày của lớp cách nhiệt trong các mô hình chất lượng cao là khoảng 10 cm. Nó bao phủ thân máy được sơn bằng sơn chịu nhiệt. Trên cùng của lớp cách nhiệt là một lớp giả da. Tự cách nhiệt được thực hiện theo cùng một sơ đồ. Đầu tiên, bể được sơn bằng sơn chịu được nhiệt độ cao, sau đó nó được cách nhiệt bằng bông cotton bazan có độ dày ít nhất 150 mm, và mặt trên được phủ bằng giấy bạc.
