Воскресенье , 4 декабря 2022

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

В домах, где нет газового или центрального отопления, используются индивидуальные системы отопления, такие как твердотопливные или электрические котлы или системы, использующие солнечную энергию. Эти системы имеют серьезный недостаток — неравномерный нагрев теплоносителя из-за базовых особенностей функционирования или влияния внешних факторов. Они могут быть оптимизированы за счет использования теплоаккумулятора, который действует как буфер между источником тепла и потребителем.

Содержание статьи:

Назначение теплоаккумулятора

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

Различные типы накопительных нагревателей для котлов отопления представляют собой внушительных размеров резервуары, заполненные водой, и могут решить проблемы, возникающие в процессе эксплуатации отопительного котла, такие как

  • Чрезмерное потребление энергии;
  • Чрезмерная мощность нагрева;
  • Перегрев воды в котле;
  • Циклические колебания температуры отопления из-за неравномерности самого процесса горения и преждевременной закладки дров и угля;
  • Несоответствие между пиками производства и потребления тепловой энергии.

Некоторые проблемы можно решить установкой пиролизных котлов длительного горения, но в последнем случае это не поможет. Особенностью работы котла является то, что после загрузки топлива выход тепловой энергии постепенно увеличивается, достигает пикового значения, а затем снова постепенно снижается. Если котел не заправляется вовремя, он отключается, и теплоноситель начинает остывать, что, в свою очередь, снижает температуру внутри дома. Поскольку термостат установлен, во время пика выработки тепла система не может эффективно распределить всю энергию, и часть тепла уходит впустую. Если котел электрический, то гораздо выгоднее накапливать тепло ночью, когда электроэнергия рассчитывается по ночным льготным тарифам, чтобы максимально снизить дневное потребление электроэнергии.

Баки для хранения тепла для систем отопления изготавливаются из нержавеющей или обычной стали и могут быть покрыты внутри защитным лаком. Стены покрыты сверху термостойкой краской и обтянуты изоляцией и кожзаменителем. На практике подключение теплоаккумулятора увеличивает объем теплоносителя в системе отопления. Это компенсирует пиковую мощность котла и в то же время позволяет сохранять и передавать тепло теплоносителю. Тепловая мощность котла снижается. Благодаря высококачественной изоляции вода в теплоаккумуляторе охлаждается в течение более длительного времени. Она хранится в нагретом состоянии в течение нескольких часов или дней и подается в систему с помощью насосов. Принцип действия теплового аккумулятора основан на различной теплоемкости различных сред, в частности, воды и воздуха. На каждый 1 градус Цельсия снижения температуры литра воды температура воздуха в 1 м3 повышается на 4 градуса Цельсия.

Там, где используются твердотопливные и электрические котлы, наличие теплоаккумулятора в гелиосистеме является необходимым условием функционирования, поскольку солнечная энергия недоступна в вечернее время, когда установка теплоаккумулятора желательна, но не обязательна. Кроме того, ночью и в пасмурные дни осенью и зимой использование системы очень ограничено.

Плюсы и минусы

Преимущества использования теплового аккумулятора:

  • Тепловая энергия сохраняется в течение нескольких часов или дней;
  • Перегрев котла исключен;
  • Тепловая энергия не расходуется, а накапливается для дальнейшего использования. Это повышает эффективность работы котла и системы отопления в целом;
  • Экономия денег;
  • Температура в помещении легко поддерживается на оптимальном уровне, а резкие скачки температуры исключены;
  • Частая загрузка топлива не требуется;
  • В дополнение к твердотопливным котлам могут быть установлены гелиосистемы. Это бесплатный источник тепловой энергии;
  • В некоторых моделях термоламинаторов для нагрева функция бойлера может быть совмещена.

Недостатки системы:

  • Длительное отопление — идеально подходит для установки в домах, предназначенных для постоянного проживания. Такие устройства не принесут пользы летним дачам, посещаемым зимой по выходным;
  • Высокая стоимость — стоит примерно столько же, сколько бойлер, а иногда и дороже;
  • Важные габариты и вес секции создают определенные трудности при транспортировке и монтаже. Кроме того, поскольку тепловые машины, предназначенные для целей отопления, устанавливаются в непосредственной близости от котла, необходимо дополнительное оборудование, что часто требует выделения и специальной подготовки помещения для установки устройства. Опорная платформа, способная выдержать вес привода. При полных условиях вес танка составляет 3-4;
  • Необходим котел высокой мощности — если мощность котла используется не полностью, покупка привода оправдана, и имеется как минимум двойной источник питания, иначе устройство будет деактивировано.

При изготовлении тепловых аккумуляторов своими руками можно сэкономить значительную сумму денег. Самые простые конструкции изготавливаются из стальных нержавеющих бочек или даже листовой нержавеющей стали толщиной не менее 3 мм. Для этого также требуются медные трубки диаметром 3 см и длиной 14 м. Его сгибают в форме спирали и помещают в резервуар. Снизу над баком горячей воды производится холодная вода, а на ус устанавливается закрытый кран. Всегда изолируйте теплоаккумулятор, изготовленный самостоятельно для вашего твердотопливного котла. В противном случае они не будут эффективными. Также должны быть установлены датчики давления и температуры.

Если нет возможности приготовить цилиндрический сосуд, можно сделать тепловой аккумулятор для нагрева в виде параллельной залежи — бак такой формы легко сделать своими руками. Углы дополнительно усилены, и конструкция дополнена конструкцией с усиливающими элементами — они приварены на расстоянии 30-35 см друг от друга. Отношение диаметра к высоте устройства составляет 1:3 (4).

Критерии при подборе

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

Тепловая батарея должна быть выбрана в соответствии с точными расчетами, учитывающими параметры системы отопления дома. Однако в дополнение к расчетным значениям учитываются общие характеристики теплового привода

  • Давление в системе отопления. В соответствии с этим параметром тепловая батарея должна быть совместима с системой отопления. В любом случае, стоимость может быть выше, но не ниже. Давление, которое может выдержать накопитель, зависит от толщины стенок, формы резервуара и материала изготовления. Коэффициент нагрева котла выдерживает давление свыше 4 бар, с выпуклой крышкой и верхней крышкой;
  • Объем буферной емкости. Этот параметр считается самым важным и позволяет подобрать такой объем, чтобы накопитель мог аккумулировать все нежелательное тепло. Но в то же время слишком много объемных устройств не нужно;
  • Внешний размер и вес. Необходимо решить вопросы транспортировки и размещения оборудования, поэтому все должно быть тщательно рассчитано. Вопрос в том, пройдет ли резервуар через дверной проем и выдержит ли потолок полное заполнение водой;
  • Оборудование с дополнительными теплообменниками. Это позволяет дополнительно оптимизировать функциональность системы. Выберите модель в зависимости от сложности всей системы;
  • Возможность установки дополнительных устройств. Наряду с батарейным буфером устанавливаются дополнительные нагревательные элементы, датчики и терморегуляторы. Если все элементы системы подобраны правильно, расход топлива может быть снижен вдвое.

Резервуары изготавливаются из углеродистой или нержавеющей стали. Последняя дороже и служит дольше, а первая неизбежно имеет антикоррозийное покрытие. Необходимо проверить их качество.

Расчёт объема буферной емкости котла

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

Емкость буферной емкости обычно рассчитывается таким образом, чтобы аккумулятор вмещал все тепло, производимое котлом при сжигании одной закладки топлива. Самостоятельно вы можете сделать только приблизительный расчет, который не учитывает потери тепла из-за нагрева радиаторов и влияния температуры в помещении. Основной формулой для расчета объема теплового аккумулятора является.

W = k × m × c × Δt, где

  • Вт — избыточное тепло;
  • m — масса жидкости;
  • c — теплоемкость теплоносителя;
  • Δt — это количество градусов, на которое необходимо нагреть теплоноситель;
  • k — КПД котла.

Исходя из этого, необходимо рассчитать массу теплоносителя: m = W / (k × c × Δt).

Поскольку W определяется как разница между стоимостью энергии, произведенной котлом и затраченной на отопление дома, время их сгорания и загрузка топлива также требуют уточнения. Если мощность котла указана в паспорте устройства, необходимо рассчитать расход тепловой энергии на отопление. Время сгорания топлива определяется эмпирически. Предположим, что для обогрева дома требуется три часа и 10 кВт/ч. Это означает, что она будет израсходована за 3 часа: 10 × 3 = 30 кВт.

Тепловая мощность котла 22 кВт/ч составляет: 22 × 3 = 66 кВт.

По результатам расчетов избыточное тепло составляет W = 66 — 30 = 36 кВт; в пересчете на ватты это 36 000 Вт.

Используйте формулу m \u003d W / (k x c x Δt), чтобы определить желаемое значение массы воды. Эффективность выражается в паспорте в процентах. Это значение должно быть преобразовано в десятичное число путем деления на 100. Например, 80/100 = 0,8. Теплоемкость воды составляет 4,19 кДж/кг х °С или 1,164 Вт х ч/кг х °С или 1,16 кВт/м³ х °С.

Δt определяется путем измерения температур подающей и обратной труб и вычитания меньшего значения из большего. Пример: Δt \u003d 88 — 58 \u003d 30 °C. Таким образом, m = 36 000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 кг.

Для хранения всей избыточной энергии, вырабатываемой котлом, необходим резервуар объемом не менее 1 288,7 м3. Подходящий теплоаккумулятор Jaspi GTV Teknik 1500 л. Используя более консервативные расчетные значения, бак может быть ограничен, например, 750 литрами.

Способы и схемы подключения своими руками

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

Сложность и функциональность соединений зависит от типа теплоаккумулятора. Поэтому необходимо понять, что они собой представляют.

  • Простейшая конструкция представляет собой пустой резервуар внутри. Котел и потребитель соединены напрямую. Применение оптимально, если во всех контурах используется один и тот же теплоноситель, давление в системе не превышает допустимого показателя аккумулятора, а температура теплоносителя, подаваемого котлом, не превышает допустимого значения отопительного контура. Если первые два требования не выполняются, при подключении к системе необходимо использовать дополнительный внешний теплообменник. В последнем случае необходимо установить смесительный узел с трехходовым клапаном;
  • Контейнеры буфера с внутренними теплообменниками — один или несколько. Теплообменник представляет собой спиральную трубу из меди или нержавеющей стали. В этих приводах охлаждающая жидкость смешивается. Змеевик, расположенный в нижней части, нагревает теплоноситель, и горячая вода становится менее плотной. На втором этаже находится еще один змеевик. Это забирает энергию и направляет ее в нагревательный профиль. Данный тип устройства идеально подходит при соединении нескольких теплогенераторов, использующих различные типы теплоносителя, с высоким давлением и температурой теплоносителя;
  • Теплоаккумуляторные емкости с плавными очертаниями бака для горячей воды. Теплообменник в основном расположен в верхней части бака. Они должны быть изготовлены из металла, соответствующего стандартам потребления пищевых продуктов. Контуры непосредственно связаны между собой. Такие системы должны равномерно расходовать горячую воду;
  • Тепловые аккумуляторы с внутренними котлами. В накопительных емкостях хранится нагретая вода для бытового потребления. Накопленное тепло этого типа аккумуляторов может быть включено в открытые и закрытые системы отопления, оснащенные твердотопливными, электрическими котлами и солнечными коллекторами. Этот тип буферной емкости особенно актуален при использовании электрообуви, где теплоноситель нагревается ночью, а вода расходуется днем. Для ежедневного потребления воды в средней семье достаточно бойлера объемом 150 литров.

Имеется несколько выходных труб тепловой батареи для системы отопления, которые расположены вертикально по отношению к резервуарам из-за температурного градиента по высоте. Это делается для того, чтобы можно было подключать контуры при различных требованиях к температуре теплоносителя и снизить нагрузку на регулятор температуры. В результате тепловая энергия используется максимально эффективно.

Подключение и принцип работы аккумулятора тепла для котла

Другие типы систем:

  1. Самая простая схема соединения, которая ограничивает возможности регулировки. Горячая вода поднимается и забирается из верхней точки. После охлаждения он снова поступает в котел. Используется, когда давление и температура теплогенератора и контура нагрева одинаковы. Температура регулируется только путем увеличения/уменьшения потока охлаждающей жидкости;
  2. Система включает узел смешивания и байпас, что позволяет более точно регулировать температуру охлаждающей жидкости. Благодаря установке, включающей трехходовой клапан, достигается эффективность оборудования;
  3. Система включает в себя дополнительный бак, который делает доступным небольшое количество горячей воды сразу после запуска бойлера. Потребителям не приходится ждать, пока система полностью нагреется, запас воды невелик, а сама система нагревается медленнее, чем классические;
  4. В буферной емкости находится одна катушка, через нее проходит тепловая энергия от источника, а теплоноситель термопривода уже нагрет от катушки. В системах этого типа используются различные охлаждающие жидкости. Вы можете выбрать те, которые нельзя смешивать из-за несовместимости их химических свойств. Через змеевик можно подавать тепло или ГВС. В этом круге охлаждающая жидкость циркулирует от источника;
  5. Система имеет дополнительный внешний теплообменник. Это позволяет батарее поддерживать необходимую температуру;
  6. Система имеет проточный контур подачи горячей воды. Это идеальный вариант, если горячая вода расходуется равномерно. В противном случае рекомендуется приобрести энергоаккумулятор, совмещенный с бойлером;
  7. Система с одним змеевиком и подключением к альтернативному источнику энергии, например, солнечным коллекторам. Он называется бивалентным. Подключение осуществляется таким образом, чтобы коллектор играл ведущую роль в обогреве системы, а котел подключается, если тепловой энергии недостаточно;
  8. Мультивалентные системы, в которых основной нагрев осуществляется низкотемпературными источниками, такими как солнечные коллекторы или геотермальные тепловые насосы. Они подключаются в нижней части тепловой батареи. Высокотемпературные котлы используются в качестве вспомогательного источника тепловой энергии.

При наличии различных отопительных контуров и источников тепловой энергии формируется сложная отраслевая система с множеством дополнительных регуляторов, датчиков и групп безопасности. Поскольку требуются высокоточные расчеты, рекомендуется доверить его разработку специалистам.

Обвязка аккумулятора для тепла

Контейнер должен быть надлежащим образом изолирован. Если это покупной тепловой аккумулятор, необходимо оценить толщину и качество внешней изоляции. Чем лучше и толще теплоизоляция, тем дольше сохраняется тепло. Благодаря специальной конструкции теплоизоляции, тепловой аккумулятор действует как термос. Толщина теплоизоляции высококачественных моделей составляет около 10 см. Он закрывает корпус, который окрашен термостойкой краской. Поверх теплоизоляции лежит слой кожзаменителя. Независимые проверки проводятся по той же схеме. Сначала резервуар окрашивается краской, утепляется базальтовой ватой, устойчивой к высоким температурам, толщиной не менее 150 мм, и закрывается сверху фольгой.

Смотрите также

Как выбрать качественный автосервис для ремонта своего автомобиля

Современные автомобили представляют собой сложные механизмы с комбинацией механических компонентов и многочисленных электронных устройств. Для …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *