Conexión y principio de funcionamiento del acumulador de calor para la caldera.

En los hogares donde no hay gas o calefacción centralizada, se utilizan sistemas de calefacción individual, incluyendo calderas de combustible sólido y eléctricas o sistemas solares alimentados por energía solar. Estos sistemas tienen un inconveniente importante: el calentamiento desigual del refrigerante debido a las características fundamentales del funcionamiento o la influencia de factores externos. Se pueden optimizar utilizando un acumulador de calor para calefacción, que actuará como un amortiguador entre la fuente de calor y los consumidores.

Finalidad del acumulador de calor

El acumulador de calor para varios tipos de calderas de calefacción es un depósito de tamaño impresionante lleno de agua, que le permite resolver los problemas que surgen durante el funcionamiento de una caldera de calefacción:

• consumo excesivo de energía;
• exceso de potencia calorífica;
• sobrecalentamiento del agua en la caldera;
• fluctuaciones periódicas en la temperatura de calentamiento debido a la irregularidad del proceso de combustión en sí y la colocación prematura de leña, carbón;
• desajuste entre los picos de producción y consumo de energía térmica.

Algunos problemas se pueden resolver instalando una caldera de pirólisis de combustión prolongada, pero en el último caso, no ayudará. La peculiaridad del funcionamiento de la caldera es que después de que se carga el combustible, la producción de energía térmica aumenta gradualmente, alcanzando valores máximos y luego también disminuye gradualmente. Si no agrega combustible a la caldera a tiempo, se detiene, el refrigerante comienza a enfriarse y, con esto, la temperatura en la casa desciende. Durante el pico de producción de calor, el sistema no puede distribuir de manera eficiente toda la energía, ya que está equipado con termostatos, por lo que parte del calor se desperdicia. Si la caldera es eléctrica, es mucho más rentable acumular calor por la noche, cuando la electricidad se calcula a tarifa nocturna preferencial para consumir la menor cantidad de electricidad posible durante el día.

El tanque de almacenamiento de calor para el sistema de calefacción está hecho de acero inoxidable o acero ordinario, el interior se puede recubrir con un barniz protector. Las paredes se pintan desde arriba con pintura resistente al calor, luego se cubren con material aislante del calor y cuero sintético. De hecho, cuando se conecta un acumulador de calor, aumenta el volumen del portador de calor en el sistema de calefacción, lo que permite compensar la potencia máxima de la caldera y, al mismo tiempo, acumular calor para transferirlo al portador de calor. cuando cae la potencia de generación de calor por la caldera. Gracias al aislamiento de alta calidad, el agua del acumulador de calor se enfría durante mucho tiempo. Permanece calentado durante varias horas e incluso días y se bombea al sistema mediante una bomba. El principio de funcionamiento del acumulador de calor se basa en la diferente capacidad calorífica de varios medios, en particular agua y aire. Una disminución en la temperatura de 1 litro de agua en un grado conduce a un aumento en la temperatura de un volumen de aire de 1 m3 en 4 grados.

Si, al utilizar calderas de combustible sólido y eléctricas, la instalación de un acumulador de calor es deseable, pero no necesaria, entonces la presencia de un acumulador de calor en el sistema solar es una condición necesaria para su funcionamiento, ya que es imposible obtener energía solar en por la tarde y por la noche, y en otoño e invierno en días nublados, el uso del sistema es muy limitado.

Pros y contras

Ventajas de usar un acumulador de calor:

• Almacena energía térmica durante horas y días.
• Se excluye el sobrecalentamiento de la caldera.
• La energía térmica no se desperdicia, sino que se acumula para poder ser utilizada en el futuro, por lo que aumenta la eficiencia de la caldera y del sistema de calefacción en su conjunto.
• Le permite ahorrar dinero.
• La temperatura del aire en las instalaciones se mantiene fácilmente a un nivel óptimo, se excluyen las fluctuaciones bruscas de temperatura.
• No es necesario repostar con frecuencia.
• Además de la caldera de combustible sólido, puede instalar un sistema solar, que es una fuente gratuita de energía térmica.
• Algunos modelos de acumuladores térmicos para calefacción pueden combinar las funciones de una caldera.

Desventajas del sistema:

• Calefacción prolongada: instalación óptima en casas destinadas a residencia permanente. En las casas de campo, que se visitan en invierno los fines de semana, dicho dispositivo no será útil.
• Alto costo: cuestan aproximadamente lo mismo que una caldera y, a veces, más.
• Dimensiones y peso significativos: debido a esto, surgen ciertas dificultades durante el transporte y la instalación. Además, se instala un acumulador de calor destinado a la calefacción en las inmediaciones de la caldera, se debe ubicar equipo adicional allí, por lo tanto, a menudo es necesario asignar una sala especial para la instalación de dispositivos y prepararla de una manera especial: equipe una plataforma de apoyo que pueda soportar el peso del variador. Cuando está lleno, el tanque puede pesar 3-4.
• Se requiere una caldera de alta potencia: la compra de un dispositivo de almacenamiento está justificada si la energía de la caldera no se utiliza por completo, hay al menos una reserva de energía doble, de lo contrario, el dispositivo estará inactivo.

Al hacer un acumulador de calor con sus propias manos, podrá ahorrar una cantidad significativa. El diseño más simple está hecho de un barril de acero inoxidable o incluso una hoja de acero inoxidable con un espesor de al menos 3 mm. También necesitará un tubo de cobre de 3 cm de diámetro y 14 m de longitud, que se dobla en espiral y se coloca dentro del tanque. Desde abajo hacen un suministro de agua fría, desde arriba un grifo para agua caliente, instalan llaves de paso en los grifos. Es imperativo aislar un acumulador de calor de fabricación propia para una caldera de combustible sólido, de lo contrario no será efectivo. También es necesario instalar sensores de presión y temperatura.

Si no puede soldar un recipiente cilíndrico, puede hacer un acumulador de calor para calentar en forma de paralelepípedo; es más fácil hacer un depósito de esta forma con sus propias manos. Las esquinas también están reforzadas, desde el exterior complementan la estructura con refuerzos: están soldadas a una distancia de 30-35 cm entre sí. La relación entre el diámetro y la altura del dispositivo es 1: 3 (4).

Criteria de selección

Es necesario seleccionar un acumulador de calor de acuerdo con cálculos precisos, teniendo en cuenta los parámetros del sistema de calefacción del hogar. Sin embargo, además de los valores calculados, se tienen en cuenta las características generales de los dispositivos de almacenamiento de calor.

• Presión del sistema de calefacción. Según este parámetro, el acumulador de calor debe corresponder al sistema de calefacción. En cualquier caso, el valor puede ser mayor, pero no menor. La presión que puede soportar el dispositivo de almacenamiento depende del grosor de la pared, la forma del tanque y el material de fabricación. Los sistemas de almacenamiento de calor para calderas con una capacidad de más de 4 bar tienen una tapa superior e inferior convexa.
• El volumen del tanque de compensación. Este parámetro se considera el más importante e intentan elegir una capacidad de tal volumen que la unidad pueda acumular todo el exceso de calor. Pero al mismo tiempo, no se necesita un dispositivo innecesariamente voluminoso.
• Dimensiones externas y peso.Los problemas de transporte y ubicación del equipo deberán resolverse, por lo tanto, todo debe calcularse cuidadosamente: si el tanque pasará por la puerta, si las superposiciones resistirán cuando el tanque esté completamente lleno de agua.
• Equipado con intercambiadores de calor adicionales. Le permiten optimizar aún más el funcionamiento del sistema. Los modelos se seleccionan de acuerdo con la complejidad de todo el sistema.
• Posibilidad de instalar dispositivos adicionales. Junto con el portapapeles de la batería, se instalan elementos calefactores adicionales, sensores y controladores de temperatura. Si todos los elementos del sistema se seleccionan correctamente, el consumo de combustible se puede reducir a la mitad.

Los tanques están hechos de acero al carbono o acero inoxidable. Las últimas son más caras y duran más, y las primeras deben tener un revestimiento anticorrosión. Debes asegurarte de su calidad.

Cálculo del volumen del tanque de compensación de la caldera.

El volumen del tanque de compensación se calcula generalmente de tal manera que durante la combustión de una carga de combustible, el acumulador de calor retiene todo el calor generado por la caldera. Puede realizar de forma independiente solo cálculos aproximados que no tengan en cuenta la pérdida de calor de los radiadores de calefacción y el efecto de la temperatura del aire en la habitación. La fórmula básica para calcular el volumen de un acumulador de calor:

W = k × m × s × Δtdónde

• W - cantidad excesiva de calor;
• metro - la masa del líquido;
• de - capacidad calorífica del refrigerante;
• Δt - la cantidad de grados en los que necesita calentar el refrigerante;
• k - eficiencia de la caldera.

A partir de aquí, debe calcular la masa del refrigerante:m = W / (k × s × Δt).

Como W se define como la diferencia entre los valores de la energía generada por la caldera y gastada en calentar la casa, también es necesario aclararlos y el tiempo de quemado del combustible insertado. Si la potencia de la caldera se proporciona en el pasaporte del dispositivo, se debe calcular el consumo de energía térmica para calefacción. El tiempo de combustión del combustible se determina empíricamente. Digamos que son 3 horas, pero calentar la casa requiere 10 kW / h. Esto significa que en 3 horas se gastará:10 × 3 = 30 kW.

La producción de calor de una caldera de 22 kW / h es:22 × 3 = 66 kW.

Según los resultados del cálculo, el exceso de calor será:W = 66 - 30 = 36 kW. Traducimos a vatios, obtenemos 36.000 vatios.

Usando la fórmula m = W / (k × s × Δt), determinamos el valor deseado de la masa de agua. La eficiencia se indica en el pasaporte como un porcentaje. Este valor debe convertirse a decimal dividiéndolo por 100. Por ejemplo, 80/100 = 0,8... La capacidad calorífica del agua es 4,19 kJ / kg × ° С o 1,164 W × h / kg × ° С o 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt se determina midiendo la temperatura de las tuberías de suministro y retorno, restando el valor menor del mayor. Por ejemplo:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.De este modo,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Para almacenar todo el exceso de energía generado por la caldera, se requerirá un contenedor con un volumen mínimo de 1.288,7 m3. El acumulador de calor Jaspi GTV Teknik 1500 HP es adecuado. Con valores de cálculo más modestos, puede limitarse a un tanque, por ejemplo, 750 litros.

Métodos de conexión y diagramas de bricolaje.

La complejidad y las características de la conexión dependen del tipo de dispositivo de almacenamiento de calor. Por lo tanto, debes averiguar cuáles son.

• El diseño más simple es un tanque vacío en el interior. La caldera y los consumidores están conectados directamente. El uso es óptimo si se usa el mismo refrigerante en todos los circuitos, la presión en el sistema no excede los valores permitidos del tanque de almacenamiento y la temperatura del refrigerante suministrado desde la caldera no excede los valores permitidos para el circuito de calefacción. Si no se cumplen los dos primeros requisitos, al conectarse al sistema, debe utilizar intercambiadores de calor externos adicionales. En este último caso, deben instalarse conjuntos de mezcla con válvulas de tres vías.
• Tanque de inercia con intercambiador de calor interno: uno o más.El intercambiador de calor es un tubo en espiral de cobre o acero inoxidable. En tal medio de almacenamiento, se mezcla el refrigerante. La bobina ubicada en la parte inferior calienta el refrigerante, el agua caliente se precipita hacia arriba como menos densa. En la parte superior hay otra bobina que toma energía y la lleva a los circuitos de calefacción. Un dispositivo de este tipo es óptimo cuando se utilizan diferentes tipos de portadores de calor, a alta presión y temperatura del portador de calor, conectando varios generadores de calor.
• Un tanque con un circuito de flujo continuo para el suministro de agua caliente. El intercambiador de calor se encuentra principalmente en la parte superior del tanque. Debe estar hecho de metal que cumpla con los requisitos de agua para alimentos. Los circuitos están conectados directamente. Es preferible un sistema de este tipo con un flujo uniforme de agua caliente.
• Acumulador de calor con caldera interna. El tanque de almacenamiento almacena agua calentada para consumo doméstico. Este tipo de acumulador de calor se puede integrar fácilmente en sistemas de calefacción abiertos y cerrados equipados con combustible sólido, calderas eléctricas y colectores solares. Los tanques de compensación de este tipo son especialmente relevantes cuando se usan calderas eléctricas, cuando el refrigerante se calienta por la noche y el agua se consume durante el día. Una caldera de 150 litros es suficiente para el consumo diario de agua de una familia media.

Hay varias tuberías de salida para el acumulador de calor destinado al sistema de calefacción, y están ubicadas a lo largo del tanque verticalmente, ya que existe un gradiente de temperatura a lo largo de la altura. Esto se hace para poder conectar circuitos con diferentes requisitos para la temperatura del refrigerante, para reducir la carga en los controladores de temperatura. Como resultado, la energía térmica se utiliza de la manera más eficiente posible.

Otros tipos de sistemas:

1. El esquema de flejado más simple, limitando las posibilidades de ajuste. El agua caliente sube y se toma del punto superior, después de enfriarse, baja y vuelve a entrar en la caldera. Se utiliza cuando la presión y la temperatura en el generador de calor y los circuitos de calefacción son las mismas. La temperatura se controla solo aumentando / disminuyendo el flujo del portador de calor.
2. El sistema contiene unidades de mezcla, derivaciones, por lo tanto, es posible una regulación más precisa de la temperatura del refrigerante. La eficiencia del equipo se logra instalando, por ejemplo, válvulas de tres vías.
3. Se incluye un tanque adicional en el sistema, por lo que una pequeña cantidad de agua caliente está disponible inmediatamente después de encender la caldera. El consumidor no tiene que esperar a que el sistema se caliente por completo, pero el suministro de agua no es grande y el sistema se calienta más lentamente que el clásico.
4. Dentro del tanque intermedio hay un serpentín, a través del cual pasa la energía térmica desde la fuente, y ya desde el serpentín, se calienta el refrigerante en el almacenamiento de calor. En un sistema de este tipo se utilizan diferentes fluidos caloportadores. Puede elegir los que no se pueden mezclar por incompatibilidad de características químicas. A través de la bobina, puede suministrar calefacción o suministro de agua caliente, o el refrigerante de la fuente circulará a través de este círculo.
5. Se instala un intercambiador de calor externo adicional en el sistema. Le permite mantener la temperatura deseada en la batería.
6. Sistema con circuito de agua caliente corriente. Es óptimo si el agua caliente se usa de manera uniforme. De lo contrario, se recomienda comprar una unidad de almacenamiento de energía con una caldera incorporada.
7. Sistema de bobina simple con conexión a una fuente de energía alternativa como un colector solar. Se llama bivalente. La conexión se realiza de tal manera que el colector juega un papel principal en la calefacción del sistema, y ​​la caldera se conecta cuando no hay suficiente energía térmica.
8. Sistema multivalente, donde la calefacción principal se realiza mediante fuentes de baja temperatura, como un colector solar y una bomba de calor geotérmica. Están conectados en la parte inferior del acumulador de calor. Se utiliza una caldera de alta temperatura como fuente auxiliar de energía térmica.

En presencia de varios circuitos de calefacción y fuentes de energía térmica, se forma un complejo sistema ramificado con muchos equipos de regulación, sensores y grupos de seguridad adicionales. Se recomienda confiar su diseño a profesionales, ya que se requerirán cálculos de alta precisión.

Flejado de acumulador para calor

El contenedor debe estar bien aislado. Si se trata de un almacenamiento de calor disponible comercialmente, se debe evaluar el grosor y la calidad del aislamiento externo. Cuanto mejor y más grueso sea el aislante térmico, más tiempo permanecerá el calor. Debido a la estructura especial del aislante térmico, el acumulador de calor funciona como un termo. El espesor del aislamiento térmico en los modelos de alta calidad es de unos 10 cm. Cubre el cuerpo pintado con pintura resistente al calor. Encima del aislamiento térmico hay una capa de polipiel. El aislamiento se realiza por sí solo de la misma manera. Primero, el tanque se pinta con pintura resistente a altas temperaturas, luego se aísla con lana de basalto con un grosor de al menos 150 mm y la parte superior se cubre con papel de aluminio.