Anschluss und Funktionsweise des Wärmespeichers für den Kessel

In Häusern ohne Gas- oder Zentralheizung werden individuelle Heizsysteme eingesetzt, darunter Festbrennstoff- und Elektrokessel oder solarbetriebene Solaranlagen. Diese Systeme haben einen wichtigen Nachteil - die ungleichmäßige Erwärmung des Kühlmittels aufgrund der grundlegenden Funktionsmerkmale oder des Einflusses externer Faktoren. Sie können durch einen Wärmespeicher zum Heizen optimiert werden, der als Puffer zwischen Wärmequelle und Verbrauchern fungiert.

Zweck des Wärmespeichers

Der Wärmespeicher für verschiedene Arten von Heizkesseln ist ein mit Wasser gefüllter Behälter von beeindruckender Größe, mit dem Sie die Probleme lösen können, die beim Betrieb eines Heizkessels auftreten:

• übermäßiger Energieverbrauch;
• überschüssige Heizleistung;
• Überhitzung des Wassers im Kessel;
• periodische Schwankungen der Heiztemperatur aufgrund der Ungleichmäßigkeit des Verbrennungsprozesses selbst und der vorzeitigen Verlegung von Brennholz, Kohle;
• Diskrepanz zwischen den Spitzen der Erzeugung und des Verbrauchs von Wärmeenergie.

Einige Probleme können durch die Installation eines langbrennenden Pyrolysekessels gelöst werden, aber im letzteren Fall hilft es nicht. Die Besonderheit des Kesselbetriebs besteht darin, dass nach dem Einfüllen des Brennstoffs die Wärmeenergieabgabe allmählich zunimmt, Spitzenwerte erreicht und dann auch allmählich abnimmt. Wenn Sie dem Kessel nicht rechtzeitig Brennstoff hinzufügen, stoppt er, das Kühlmittel beginnt abzukühlen und damit sinkt die Temperatur im Haus. Während der Spitzenwärmeproduktion ist das System nicht in der Lage, die gesamte Energie effizient zu verteilen, da es mit Thermostaten ausgestattet ist, sodass ein Teil der Wärme verschwendet wird. Wenn der Kessel elektrisch ist, ist es viel rentabler, nachts Wärme zu speichern, wenn der Strom zu einem bevorzugten Nachttarif berechnet wird, um tagsüber so wenig Strom wie möglich zu verbrauchen.

Der Wärmespeicher für die Heizungsanlage besteht aus Edelstahl oder Normalstahl, die Innenseite kann mit einem Schutzlack überzogen werden. Die Wände werden von oben mit hitzebeständiger Farbe gestrichen, dann mit wärmedämmendem Material und Kunstleder bezogen. Tatsächlich erhöht sich bei Anschluss eines Wärmespeichers das Volumen des Wärmeträgers im Heizsystem, wodurch es möglich ist, die Spitzenleistung des Kessels zu kompensieren und gleichzeitig Wärme zu speichern, um sie an den Wärmeträger zu übertragen wenn die Leistung der Wärmeerzeugung durch den Kessel sinkt. Dank hochwertiger Isolierung kühlt das Wasser im Wärmespeicher lange ab. Es bleibt mehrere Stunden bis Tage erhitzt und wird mittels einer Pumpe in das System gepumpt. Das Funktionsprinzip des Wärmespeichers beruht auf der unterschiedlichen Wärmekapazität verschiedener Medien, insbesondere Wasser und Luft. Eine Temperaturabnahme von 1 Liter Wasser um ein Grad führt zu einer Temperaturerhöhung eines Luftvolumens von 1 m3 um 4 Grad.

Wenn bei der Verwendung von Festbrennstoff- und Elektrokesseln die Installation eines Wärmespeichers wünschenswert, aber nicht erforderlich ist, ist das Vorhandensein eines Wärmespeichers in der Solaranlage eine notwendige Voraussetzung für das Funktionieren, da es unmöglich ist, Sonnenenergie zu gewinnen abends und nachts sowie im Herbst und Winter an bewölkten Tagen ist die Nutzung des Systems sehr eingeschränkt.

Vorteile und Nachteile

Vorteile der Verwendung eines Wärmespeichers:

• Speichert Wärmeenergie über Stunden und Tage.
• Eine Überhitzung des Kessels ist ausgeschlossen.
• Wärmeenergie wird nicht verschwendet, sondern gesammelt, um in Zukunft genutzt zu werden, dadurch steigt der Wirkungsgrad des Kessels und der gesamten Heizungsanlage.
• Ermöglicht Ihnen, Geld zu sparen.
• Die Lufttemperatur in den Räumlichkeiten wird problemlos auf einem optimalen Niveau gehalten, plötzliche Temperaturschwankungen sind ausgeschlossen.
• Ein häufiges Tanken ist nicht erforderlich.
• Zusätzlich zum Festbrennstoffkessel können Sie eine Solaranlage installieren, die eine kostenlose Wärmequelle ist.
• Einige Modelle von Wärmespeichern zum Heizen können die Funktionen eines Kessels kombinieren.

Nachteile des Systems:

• Langes Heizen - optimale Installation in Häusern, die für einen dauerhaften Aufenthalt bestimmt sind. In Berghütten, die im Winter am Wochenende besucht werden, ist ein solches Gerät nicht sinnvoll.
• Hohe Kosten - sie kosten etwa so viel wie ein Kessel und manchmal mehr.
• Bedeutende Abmessungen und Gewicht - Aus diesem Grund treten beim Transport und bei der Installation gewisse Schwierigkeiten auf. Darüber hinaus ist in unmittelbarer Nähe des Kessels ein zum Heizen vorgesehener Wärmespeicher installiert, dort müssen sich zusätzliche Geräte befinden, daher ist es häufig erforderlich, einen speziellen Raum für die Installation von Geräten zuzuweisen und speziell vorzubereiten: eine Tragplattform ausstatten, die dem Gewicht des Antriebs standhält. Befüllt kann der Tank 3-4 wiegen.
• Ein Hochleistungskessel ist erforderlich - die Anschaffung eines Speichers ist gerechtfertigt, wenn die Leistung des Kessels nicht voll ausgenutzt wird, mindestens eine doppelte Leistungsreserve vorhanden ist, sonst steht das Gerät still.

Wenn Sie einen Wärmespeicher mit Ihren eigenen Händen herstellen, können Sie eine erhebliche Menge sparen. Die einfachste Ausführung besteht aus einem Edelstahlrohr oder sogar einem Edelstahlblech mit einer Dicke von mindestens 3 mm. Außerdem benötigen Sie ein Kupferrohr mit einem Durchmesser von 3 cm und einer Länge von 14 m, das zu einer Spirale gebogen und in den Tank gelegt wird. Von unten liefern sie kaltes Wasser, von oben einen Hahn für Warmwasser, installieren Absperrhähne an den Hähnen. Es ist unbedingt erforderlich, einen selbstgebauten Wärmespeicher für einen Festbrennstoffkessel zu isolieren, da er sonst unwirksam ist. Außerdem müssen Druck- und Temperatursensoren installiert werden.

Wenn Sie einen zylindrischen Behälter nicht schweißen können, können Sie einen Wärmespeicher zum Heizen in Form eines Parallelepipeds herstellen - es ist einfacher, einen Behälter dieser Form mit Ihren eigenen Händen herzustellen. Die Ecken sind zusätzlich verstärkt, von außen ergänzen sie die Struktur mit Versteifungen - sie sind im Abstand von 30-35 cm voneinander verschweißt. Das Verhältnis von Durchmesser und Höhe des Geräts beträgt 1: 3 (4).

Auswahlkriterium

Es ist notwendig, einen Wärmespeicher nach genauen Berechnungen unter Berücksichtigung der Parameter des Hausheizungssystems auszuwählen. Neben den berechneten Werten werden jedoch auch die allgemeinen Eigenschaften der Wärmespeicher berücksichtigt.

• Druck der Heizungsanlage. Gemäß diesem Parameter muss der Wärmespeicher dem Heizsystem entsprechen. In jedem Fall kann der Wert höher, aber nicht niedriger sein. Welchem ​​Druck der Speicher standhält, hängt von der Wandstärke, der Form des Tanks und dem Herstellungsmaterial ab. Wärmespeichersysteme für Kessel mit einer Kapazität von mehr als 4 bar haben eine gewölbte obere und untere Abdeckung.
• Das Volumen des Pufferspeichers. Dieser Parameter gilt als der wichtigste und sie versuchen, eine Kapazität von einem solchen Volumen zu wählen, dass das Laufwerk die gesamte überschüssige Wärme speichern kann. Gleichzeitig wird aber kein unnötig voluminöses Gerät benötigt.
• Außenmaße und Gewicht.Die Fragen des Transports und der Platzierung der Ausrüstung müssen geklärt werden, daher muss alles sorgfältig berechnet werden: ob der Tank durch die Türöffnung passt, ob die Überlappungen standhalten, wenn der Tank vollständig mit Wasser gefüllt ist.
• Ausstattung mit zusätzlichen Wärmetauschern. Sie ermöglichen es Ihnen, die Funktionsweise des Systems weiter zu optimieren. Modelle werden entsprechend der Komplexität des Gesamtsystems ausgewählt.
• Möglichkeit der Installation zusätzlicher Geräte. Zusammen mit der Batterie-Zwischenablage werden zusätzliche Heizelemente, Sensoren und Temperaturregler verbaut. Bei richtiger Auswahl aller Elemente des Systems kann der Kraftstoffverbrauch halbiert werden.

Die Tanks bestehen aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahl. Letztere sind teurer und halten länger, und erstere müssen eine Korrosionsschutzbeschichtung haben. Sie müssen sich von seiner Qualität überzeugen.

Berechnung des Volumens des Pufferspeichers des Kessels

Das Volumen des Pufferspeichers wird in der Regel so bemessen, dass bei der Verbrennung einer Brennstoffladung die gesamte vom Kessel erzeugte Wärme im Wärmespeicher gespeichert wird. Sie können unabhängig nur ungefähre Berechnungen durchführen, die den Wärmeverlust von Heizkörpern und den Einfluss der Lufttemperatur im Raum nicht berücksichtigen. Die Grundformel zur Berechnung des Volumens eines Wärmespeichers:

W = k × m × s × two

• W - übermäßige Hitze;
• ich - die Masse der Flüssigkeit;
• von - Wärmekapazität des Kühlmittels;
• t - die Gradzahl, um die Sie das Kühlmittel erwärmen müssen;
• k - Kesselwirkungsgrad.

Von hier aus müssen Sie die Masse des Kühlmittels berechnen:m = W/(k × s × t).

Als W ist definiert als die Differenz zwischen den Werten der vom Kessel erzeugten und für die Beheizung des Hauses aufgewendeten Energie. Sie müssen auch geklärt werden und der Zeitpunkt der Verbrennung des Brennstoffeinsatzes. Wenn die Kesselleistung im Pass des Gerätes angegeben ist, muss der Wärmeenergieverbrauch für die Heizung berechnet werden. Die Kraftstoffausbrennzeit wird empirisch bestimmt. Sagen wir, es sind 3 Stunden, aber das Heizen des Hauses erfordert 10 kW / h. Dies bedeutet, dass es in 3 Stunden ausgegeben wird:10 × 3 = 30 kW.

Die Wärmeproduktion durch einen 22 kW / h Kessel beträgt:22 × 3 = 66 kW.

Basierend auf den Berechnungsergebnissen beträgt die überschüssige Wärme:W = 66 - 30 = 36 kW. Wir übersetzen in Watt, wir erhalten 36.000 Watt.

Mit der Formel m = W / (k × s × t), bestimmen wir den gewünschten Wert der Wassermasse. Die Effizienz wird im Pass in Prozent angegeben. Dieser Wert muss durch Division durch 100 in eine Dezimalzahl umgewandelt werden. Beispiel: 80/100 = 0,8... Die Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,19 kJ / kg × ° С oder 1.164 W × h / kg × ° С oder 1,16 kW / m³ × ° С.

t wird durch Messung der Temperatur der Vor- und Rücklaufleitung ermittelt, wobei der niedrigere vom größeren Wert abgezogen wird. Beispielsweise:t = 88 - 58 = 30 ° C.Auf diese Weise,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Um die gesamte vom Kessel erzeugte überschüssige Energie zu speichern, wird ein Behälter mit einem Volumen von mindestens 1.288,7 m3 benötigt. Geeignet ist der Wärmespeicher Jaspi GTV Teknik 1500 PS. Mit bescheideneren Rechenwerten können Sie sich auf einen Tank beschränken, beispielsweise 750 Liter.

DIY-Verbindungsmethoden und -diagramme

Die Komplexität und Merkmale der Verbindung hängen von der Art des Wärmespeichers ab. Daher sollten Sie herausfinden, was sie sind.

• Das einfachste Design ist ein leerer Tank im Inneren. Kessel und Verbraucher werden direkt angeschlossen. Die Verwendung ist optimal, wenn in allen Kreisläufen das gleiche Kühlmittel verwendet wird, der Druck im System die zulässigen Werte des Speicherbehälters nicht überschreitet und die Temperatur des vom Kessel gelieferten Kühlmittels die zulässigen Werte für nicht überschreitet den Heizkreis. Wenn die ersten beiden Voraussetzungen nicht erfüllt sind, müssen Sie beim Anschluss an das System zusätzliche externe Wärmetauscher verwenden. Im letzteren Fall sollten Mischaggregate mit Dreiwegeventilen installiert werden.
• Pufferspeicher mit internem Wärmetauscher - einer oder mehrere.Der Wärmetauscher ist ein Spiralrohr aus Kupfer oder Edelstahl. In ein solches Speichermedium wird das Kühlmittel gemischt. Die im unteren Teil befindliche Spule erwärmt das Kühlmittel, heißes Wasser strömt als weniger dicht nach oben. Oben befindet sich eine weitere Spule, die Energie aufnimmt und an die Heizkreise abgibt. Eine derartige Vorrichtung ist optimal, wenn verschiedene Arten von Wärmeträgern verwendet werden, bei hohem Druck und hoher Temperatur des Wärmeträgers mehrere Wärmeerzeuger miteinander verbunden werden.
• Ein Speicher mit Durchflusskreislauf für die Warmwasserversorgung. Der Wärmetauscher befindet sich meist oben im Tank. Es muss aus Metall bestehen, das die Anforderungen an Lebensmittelwasser erfüllt. Die Stromkreise sind direkt verbunden. Ein solches System ist mit einem gleichmäßigen Heißwasserfluss bevorzugt.
• Wärmespeicher mit internem Boiler. Der Speicher speichert erwärmtes Wasser für den Hausgebrauch. Dieser Wärmespeichertyp lässt sich problemlos in offene und geschlossene Heizungssysteme mit Festbrennstoff-, Elektrokesseln und Sonnenkollektoren integrieren. Pufferspeicher dieser Art sind besonders relevant bei der Verwendung von Elektrokesseln, wenn nachts das Kühlmittel erhitzt wird und tagsüber Wasser verbraucht wird. Ein 150-Liter-Boiler reicht für den täglichen Wasserverbrauch einer durchschnittlichen Familie.

Es gibt mehrere Auslassrohre für den für das Heizsystem bestimmten Wärmespeicher, die sich vertikal entlang des Tanks befinden, da ein Temperaturgradient entlang der Höhe besteht. Dies geschieht, um Kreisläufe mit unterschiedlichen Anforderungen an die Temperatur des Kühlmittels anschließen zu können, um die Temperaturregler zu entlasten. Dadurch wird die Wärmeenergie so effizient wie möglich genutzt.

Andere Arten von Systemen:

1. Das einfachste Umreifungsschema, das die Einstellmöglichkeiten einschränkt. Heißes Wasser steigt auf und wird vom oberen Punkt entnommen, nach dem Abkühlen geht es nach unten und gelangt wieder in den Kessel. Es kommt zum Einsatz, wenn Druck und Temperatur im Wärmeerzeuger- und Heizkreis gleich sind. Die Temperatur wird nur durch Erhöhen / Verringern des Wärmeträgerstroms gesteuert.
2. Das System enthält Mischeinheiten, Bypässe, daher ist eine genauere Regelung der Kühlmitteltemperatur möglich. Die Anlageneffizienz wird beispielsweise durch den Einbau von Dreiwegeventilen erreicht.
3. Ein zusätzlicher Speicher ist im System enthalten, so dass sofort nach dem Starten des Kessels eine kleine Menge Warmwasser zur Verfügung steht. Der Verbraucher muss nicht warten, bis das System vollständig aufgewärmt ist, aber der Wasservorrat ist nicht groß und das System heizt sich langsamer auf als das klassische System.
4. Innerhalb des Pufferspeichers befindet sich eine Spule, durch die Wärmeenergie von der Quelle geleitet wird, und bereits von der Spule wird das Kühlmittel im Wärmespeicher erwärmt. In einem derartigen System werden unterschiedliche Wärmeträgerflüssigkeiten verwendet. Sie können diejenigen auswählen, die aufgrund von Inkompatibilität der chemischen Eigenschaften nicht gemischt werden können. Durch die Spule können Sie Heizung oder Warmwasser liefern, oder das Kühlmittel aus der Quelle zirkuliert durch diesen Kreis.
5. Im System ist ein zusätzlicher externer Wärmetauscher installiert. Es ermöglicht Ihnen, die gewünschte Temperatur in der Batterie aufrechtzuerhalten.
6. System mit fließendem Warmwasserkreislauf. Optimal ist es, wenn das heiße Wasser gleichmäßig verwendet wird. Ansonsten empfiehlt sich die Anschaffung eines Energiespeichers mit eingebautem Boiler.
7. Single-Coil-System mit Anschluss an eine alternative Energiequelle wie z. B. einen Sonnenkollektor. Es heißt bivalent. Der Anschluss erfolgt so, dass der Kollektor eine führende Rolle bei der Beheizung des Systems spielt und der Kessel angeschlossen wird, wenn nicht genügend Wärmeenergie vorhanden ist.
8. Multivalentes System, bei dem die Hauptheizung durch Niedertemperaturquellen wie Sonnenkollektor und Erdwärmepumpe erfolgt. Sie werden unten am Wärmespeicher angeschlossen. Als zusätzliche Wärmequelle dient ein Hochtemperaturkessel.

Bei Vorhandensein verschiedener Heizkreise und Wärmequellen bildet sich ein komplexes verzweigtes System mit vielen zusätzlichen Regelgeräten, Sensoren, Sicherheitsgruppen. Es wird empfohlen, die Konstruktion Fachleuten anzuvertrauen, da hochpräzise Berechnungen erforderlich sind.

Speicherumreifung für Wärme

Der Behälter muss gut isoliert sein. Handelt es sich um einen handelsüblichen Wärmespeicher, ist die Dicke und Qualität der Außendämmung zu beurteilen. Je besser und dicker der Wärmeisolator ist, desto länger bleibt die Wärme erhalten. Durch den speziellen Aufbau des Wärmeisolators funktioniert der Wärmespeicher wie eine Thermoskanne. Die Dicke der Wärmedämmung bei hochwertigen Modellen beträgt etwa 10 cm und bedeckt die mit hitzebeständigem Lack lackierte Karosserie. Auf der Wärmedämmung befindet sich eine Schicht Kunstleder. Die Isolierung erfolgt auf die gleiche Weise. Zuerst wird der Tank mit hochtemperaturbeständiger Farbe gestrichen, dann mit Basaltwolle mit einer Dicke von mindestens 150 mm isoliert und die Oberseite mit Folie abgedeckt.