Katla siltuma akumulatora savienojums un darbības princips

Mājās, kur nav gāzes vai centralizētas apkures, tiek izmantotas individuālas apkures sistēmas, tostarp cietā kurināmā un elektriskie katli vai saules sistēmas, kas darbojas ar saules enerģiju. Šīm sistēmām ir svarīgs trūkums - nevienmērīga dzesēšanas šķidruma sildīšana funkcionēšanas pamatīpašību vai ārējo faktoru ietekmes dēļ. Tos var optimizēt, apkurei izmantojot siltuma akumulatoru, kas darbosies kā buferis starp siltuma avotu un patērētājiem.

Siltuma akumulatora mērķis

Dažāda veida apkures katlu siltuma akumulators ir iespaidīga izmēra ūdens tilpne, kas ļauj atrisināt problēmas, kas rodas apkures katla darbības laikā:

• enerģijas pārmērīgs patēriņš;
• liekā apkures jauda;
• ūdens pārkaršana katlā;
• periodiskas apkures temperatūras svārstības paša sadegšanas procesa nevienmērīguma un malkas, ogļu nelaikā dēšanas dēļ;
• nesakritība starp siltuma enerģijas ražošanas un patēriņa virsotnēm.

Dažas problēmas var atrisināt, uzstādot ilgi degošu pirolīzes katlu, taču pēdējā gadījumā tas nepalīdzēs. Katla darbības īpatnība ir tāda, ka pēc degvielas iekraušanas siltuma enerģijas jauda pakāpeniski palielinās, sasniedzot maksimālās vērtības, un pēc tam arī pakāpeniski samazinās. Ja jūs savlaicīgi nepievienojat apkures katlam degvielu, tas apstājas, dzesēšanas šķidrums sāk atdzist, un līdz ar to temperatūra mājā pazeminās. Pīķa siltuma ražošanas laikā sistēma nespēj efektīvi sadalīt visu enerģiju, jo tā ir aprīkota ar termostatiem, tāpēc daļa siltuma tiek izšķiesta. Ja katls ir elektrisks, daudz izdevīgāk ir uzkrāt siltumu naktī, kad elektroenerģiju aprēķina ar preferenciālu nakts likmi, lai dienā patērētu pēc iespējas mazāk elektroenerģijas.

Apkures sistēmas siltuma uzglabāšanas tvertne ir izgatavota no nerūsējošā vai parastā tērauda, ​​iekšpusi var pārklāt ar aizsarglaku. Sienas no augšas ir nokrāsotas ar karstumizturīgu krāsu, pēc tam pārklātas ar siltumizolējošu materiālu un mākslīgo ādu. Faktiski, kad ir pievienots siltuma akumulators, siltuma nesēja tilpums apkures sistēmā palielinās, kas ļauj kompensēt katla maksimālo jaudu un tajā pašā laikā uzkrāt siltumu tā pārnešanai uz siltuma nesēju kad katla siltuma ražošanas jauda samazinās. Pateicoties augstas kvalitātes izolācijai, siltuma akumulatorā esošais ūdens ilgstoši atdziest. Tas paliek silts vairākas stundas un pat dienas, un ar sūkņa palīdzību tiek iesūknēts sistēmā. Siltuma akumulatora darbības princips ir balstīts uz dažādu barotņu, jo īpaši ūdens un gaisa, atšķirīgo siltuma jaudu. 1 litra ūdens temperatūras pazemināšanās par vienu grādu noved pie gaisa tilpuma 1 m3 temperatūras paaugstināšanās par 4 grādiem.

Ja, izmantojot cietā kurināmā un elektriskos katlus, siltuma akumulatora uzstādīšana ir vēlama, bet nav nepieciešama, tad siltuma akumulatora klātbūtne Saules sistēmā ir nepieciešams darbības nosacījums, jo saules enerģiju nav iespējams iegūt vakarā un naktī, un sistēmas izmantošana rudenī un ziemā mākoņainās dienās ir ļoti ierobežota.

Plusi un mīnusi

Plusi par siltuma akumulatora izmantošanu:

• Uzglabā siltuma enerģiju stundām un dienām.
• Katla pārkaršana nav atļauta.
• Siltumenerģija netiek izšķiesta, bet gan uzkrājas, lai to varētu izmantot nākotnē, tāpēc palielinās katla un visas apkures sistēmas efektivitāte.
• Ļauj ietaupīt naudu.
• Gaisa temperatūra telpās ir viegli uzturama optimālā līmenī, izslēgtas pēkšņas temperatūras svārstības.
• Nav nepieciešama bieža degvielas uzpildīšana.
• Papildus cietā kurināmā katlam varat uzstādīt saules sistēmu, kas ir bezmaksas siltuma enerģijas avots.
• Daži siltuma akumulatoru modeļi apkurei var apvienot katla funkcijas.

Sistēmas trūkumi:

• Ilga apkure - optimāla uzstādīšana mājās, kas paredzētas pastāvīgai dzīvesvietai. Lauku mājiņās, kuras ziemā apmeklē nedēļas nogalēs, šāda ierīce nebūs noderīga.
• Augstas izmaksas - tās maksā apmēram tikpat, cik katls, un dažreiz vairāk.
• Ievērojami izmēri un svars - tāpēc transportēšanas un uzstādīšanas laikā rodas zināmas grūtības. Turklāt apkures katla tiešā tuvumā ir uzstādīts apkurei paredzētais siltuma akumulators, tur jāatrodas papildu aprīkojumam, tāpēc ierīču uzstādīšanai bieži vien jāpiešķir īpaša telpa un īpašā veidā jāsagatavo: aprīkojiet atbalsta platformu, kas iztur diska svaru. Uzpildot, tvertne var svērt 3-4.
• Nepieciešams lieljaudas katls - uzglabāšanas ierīces iegāde ir pamatota, ja katla jauda netiek pilnībā izmantota, ir vismaz divkārša jaudas rezerve, pretējā gadījumā ierīce būs dīkstāvē.

Veicot siltuma akumulatoru ar savām rokām, jūs varēsiet ietaupīt ievērojamu daudzumu. Vienkāršākais dizains ir izgatavots no nerūsējošā tērauda mucas vai pat no nerūsējošā tērauda loksnes, kura biezums ir vismaz 3 mm. Jums būs nepieciešama arī vara caurule ar diametru 3 cm un garumu 14 m. Tā ir saliekta spirālē un ievietota tvertnes iekšpusē. No apakšas viņi izveido aukstā ūdens padevi, no augšas krāna karstam ūdenim uzstāda krānus. Cietā kurināmā katlam ir obligāti jāizolē pašizgatavots siltuma akumulators, pretējā gadījumā tas būs neefektīvs. Ir nepieciešams arī uzstādīt spiediena un temperatūras sensorus.

Ja jūs nevarat sametināt cilindrisku trauku, varat izgatavot siltuma akumulatoru sildīšanai paralēlskaldņa formā - ar savām rokām ir vieglāk izgatavot šādas formas rezervuāru. Stūri ir papildus pastiprināti, no ārpuses tie papildina struktūru ar stingrinātājiem - tie ir metināti 30-35 cm attālumā viens no otra. Ierīces diametra un augstuma attiecība ir 1: 3 (4).

Atlases kritēriji

Ir nepieciešams izvēlēties siltuma akumulatoru saskaņā ar precīziem aprēķiniem, ņemot vērā mājas apkures sistēmas parametrus. Tomēr papildus aprēķinātajām vērtībām tiek ņemtas vērā arī siltuma uzkrāšanas ierīču vispārīgās īpašības.

• Apkures sistēmas spiediens. Saskaņā ar šo parametru siltuma akumulatoram jāatbilst apkures sistēmai. Jebkurā gadījumā vērtība var būt augstāka, bet ne zemāka. Kādu spiedienu uzglabāšanas ierīce var izturēt, ir atkarīgs no sienas biezuma, tvertnes formas un izgatavošanas materiāla. Siltuma akumulatoriem katliem ar jaudu virs 4 bāriem ir izliekts augšējais un apakšējais vāks.
• Bufera tvertnes tilpums. Šis parametrs tiek uzskatīts par vissvarīgāko, un viņi mēģina izvēlēties šāda tilpuma jaudu, lai disks varētu uzkrāt visu lieko siltumu. Bet tajā pašā laikā nevajadzīgi apjomīga ierīce nav nepieciešama.
• Ārējie izmēri un svars.Būs jāatrisina transporta un aprīkojuma izvietošanas jautājumi, tāpēc viss ir rūpīgi jāaprēķina: vai tvertne iziet cauri durvju ailei, vai pārklāšanās izturēs, kad tvertne būs pilnībā piepildīta ar ūdeni.
• Aprīkojums ar papildu siltummaiņiem. Tie ļauj vēl vairāk optimizēt sistēmas darbību. Modeļi tiek izvēlēti atbilstoši visas sistēmas sarežģītībai.
• Iespēja uzstādīt papildu ierīces. Kopā ar akumulatora starpliktuvi tiek uzstādīti papildu sildelementi, sensori un temperatūras regulatori. Ja visi sistēmas elementi ir izvēlēti pareizi, degvielas patēriņu var samazināt uz pusi.

Tvertnes ir izgatavotas no oglekļa tērauda vai nerūsējošā tērauda. Pēdējie ir dārgāki un kalpo ilgāk, un pirmajiem jābūt ar pretkorozijas pārklājumu. Jums jāpārliecinās par tā kvalitāti.

Katla bufera tvertnes tilpuma aprēķins

Bufera tvertnes tilpums parasti tiek aprēķināts tā, ka vienas degvielas kravas sadedzināšanas laikā siltuma akumulators saglabā visu katla radīto siltumu. Jūs varat patstāvīgi veikt tikai aptuvenus aprēķinus, kuros netiek ņemti vērā siltuma zudumi no radiatoru sildīšanas un gaisa temperatūras ietekme telpā. Siltuma akumulatora tilpuma aprēķināšanas pamatformula:

W = k × m × s × Δtkur

• W - pārmērīgs siltuma daudzums;
• m - šķidruma masa;
• no - dzesēšanas šķidruma siltuma jauda;
• Δt - grādu skaits, par kuru jums jāuzsilda dzesēšanas šķidrums;
• k - katla efektivitāte.

No šejienes jums jāaprēķina dzesēšanas šķidruma masa:m = W / (k × s × Δt).

Kā W ir definēta kā starpība starp katla saražotās un mājas apkurei iztērētās enerģijas vērtībām; tās arī jāprecizē un degvielas uzpildes laiks. Ja katla jauda ir norādīta ierīces pasē, jāaprēķina siltumenerģijas patēriņš apkurei. Degvielas izdegšanas laiks tiek noteikts empīriski. Pieņemsim, ka tas ir 3 stundas, bet mājas apkurei nepieciešams 10 kW / h. Tas nozīmē, ka 3 stundu laikā tas tiks iztērēts:10 × 3 = 30 kW.

Siltuma ražošana ar 22 kW / h katlu ir:22 × 3 = 66 kW.

Pamatojoties uz aprēķinu rezultātiem, siltuma pārpalikums būs:W = 66 - 30 = 36 kW. Mēs tulkojam vatos, mēs iegūstam 36 000 vatus.

Izmantojot formulu m = W / (k × s × Δt), mēs nosakām vēlamo ūdens masas vērtību. Efektivitāte pasē ir norādīta procentos. Šī vērtība jāpārvērš decimāldaļās, dalot ar 100. Piemēram, 80/100 = 0,8... Ūdens siltuma jauda ir 4,19 kJ / kg × ° С. vai 1,164 W × h / kg × ° С. vai 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt nosaka, mērot pieplūdes un atgriešanas cauruļu temperatūru, no lielākās vērtības atņemot zemāko. Piemēram:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Pa šo ceļu,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1288,7 kg.

Lai uzkrātu visu katla radīto lieko enerģiju, būs nepieciešams konteiners ar tilpumu vismaz 1 288,7 m3. Jaspi GTV Teknik 1500 ZS akumulators ir piemērots. Izmantojot pieticīgākas aprēķina vērtības, jūs varat aprobežoties ar tvertni, piemēram, ar 750 litriem.

DIY savienojuma metodes un diagrammas

Savienojuma sarežģītība un funkcijas ir atkarīgas no siltuma uzkrāšanas ierīces veida. Tādēļ jums vajadzētu noskaidrot, kas tie ir.

• Vienkāršākais dizains ir tukša tvertne iekšpusē. Katls un patērētāji ir tieši savienoti. Lietošana ir optimāla, ja visās ķēdēs tiek izmantots viens un tas pats dzesēšanas šķidrums, spiediens sistēmā nepārsniedz uzglabāšanas tvertnes pieļaujamās vērtības un no katla piegādātā dzesēšanas šķidruma temperatūra nepārsniedz pieļaujamās vērtības apkures loku. Ja pirmās divas prasības nav izpildītas, pieslēdzoties sistēmai, jums jāizmanto papildu ārējie siltummaiņi. Pēdējā gadījumā būtu jāuzstāda sajaukšanas mezgli ar trīsceļu vārstiem.
• Bufera tvertne ar iekšējo siltummaini - viena vai vairākas.Siltummainis ir spirālveida caurule, kas izgatavota no vara vai nerūsējošā tērauda. Šādā uzglabāšanas vidē dzesēšanas šķidrums tiek sajaukts. Spole, kas atrodas apakšējā daļā, silda dzesēšanas šķidrumu, karsts ūdens metas uz augšu kā mazāk blīvs. Augšpusē ir vēl viena spole, kas uzņem enerģiju un izved to uz apkures lokiem. Šāda veida ierīce ir optimāla, ja tiek izmantoti dažāda veida siltumnesēji, pie augsta siltuma nesēja spiediena un temperatūras, savienojot vairākus siltuma ģeneratorus.
• Tvertne ar caurplūdes kontūru karstā ūdens padevei. Siltummainis lielākoties atrodas tvertnes augšpusē. Tam jābūt izgatavotam no metāla, kas atbilst pārtikas ūdens prasībām. Kontūras ir savienotas tieši. Šāda sistēma ir vēlama ar vienmērīgu karstā ūdens plūsmu.
• Siltuma akumulators ar iekšējo katlu. Uzglabāšanas tvertne uzglabā uzsildītu ūdeni mājas patēriņam. Šāda veida siltuma akumulatorus var viegli integrēt atvērtās un slēgtās apkures sistēmās, kas aprīkotas ar cieto kurināmo, elektriskajiem katliem un saules kolektoriem. Šāda veida bufera tvertnes ir īpaši aktuālas, lietojot elektriskos katlus, kad dzesēšanas šķidrums tiek uzkarsēts naktī, bet dienā tiek patērēts ūdens. Vidējas ģimenes ikdienas ūdens patēriņam pietiek ar 150 litru katlu.

Apkures sistēmai paredzētajam siltuma akumulatoram ir vairākas izplūdes caurules, un tās atrodas vertikāli gar tvertni, jo gar augstumu ir temperatūras gradients. Tas tiek darīts, lai varētu savienot ķēdes ar dažādām prasībām dzesēšanas šķidruma temperatūrai, lai samazinātu temperatūras regulatoru slodzi. Rezultātā siltumenerģija tiek izmantota pēc iespējas efektīvāk.

Cita veida sistēmas:

1. Vienkāršākā siksnu shēma, kas ierobežo pielāgošanās iespējas. Karstais ūdens paceļas uz augšu un tiek ņemts no augšējā punkta, pēc atdzesēšanas tas iet uz leju un atkal nonāk katlā. To lieto, ja spiediens un temperatūra siltuma ģeneratorā un apkures lokos ir vienādi. Temperatūru kontrolē tikai palielinot / samazinot siltumnesēja plūsmu.
2. Sistēma satur maisīšanas vienības, apvedceļus, tāpēc ir iespējams precīzāk regulēt dzesēšanas šķidruma temperatūru. Iekārtas efektivitāte tiek panākta, uzstādot, piemēram, trīsceļu vārstus.
3. Sistēmā ir iekļauta papildu tvertne, lai tūlīt pēc katla iedarbināšanas būtu pieejams neliels daudzums karstā ūdens. Patērētājam nav jāgaida sistēmas pilnīga sasilšana, taču ūdens padeve nav liela, un sistēma uzsilst lēnāk nekā klasiskā.
4. Bufera tvertnes iekšpusē ir viena spole, caur kuru siltuma enerģija iet no avota, un jau no spoles siltuma krātuvē esošais dzesēšanas šķidrums tiek uzkarsēts. Šāda veida sistēmā tiek izmantoti dažādi siltuma pārneses šķidrumi. Jūs varat izvēlēties tos, kurus nevar sajaukt ķīmisko īpašību nesaderības dēļ. Caur spoli jūs varat piegādāt apkuri vai karstā ūdens padevi, vai arī dzesēšanas šķidrums no avota cirkulēs pa šo apli.
5. Sistēmā ir uzstādīts papildu ārējais siltummainis. Tas ļauj uzturēt akumulatorā vēlamo temperatūru.
6. Sistēma ar plūstoša karstā ūdens kontūru. Tas ir optimāli, ja karsto ūdeni lieto vienmērīgi. Pretējā gadījumā ieteicams iegādāties enerģijas akumulatoru ar iebūvētu katlu.
7. Viena spoles sistēma ar savienojumu ar alternatīvu enerģijas avotu, piemēram, saules kolektoru. To sauc par divvērtīgu. Savienojums tiek veikts tā, ka kolektoram ir galvenā loma sistēmas sildīšanā, un apkures katls ir savienots, ja nav pietiekami daudz siltumenerģijas.
8. Daudzvērtīga sistēma, kur galveno apkuri veic zemas temperatūras avoti, piemēram, saules kolektors un zemes siltumsūknis. Tie ir savienoti siltuma akumulatora apakšā. Augstas temperatūras katlu izmanto kā papildu siltuma enerģijas avotu.

Dažādu apkures loku un siltumenerģijas avotu klātbūtnē tiek veidota sarežģīta sazarota sistēma ar daudzām papildu regulēšanas iekārtām, sensoriem, drošības grupām. Tās dizainu ieteicams uzticēt profesionāļiem, jo ​​būs nepieciešami augstas precizitātes aprēķini.

Akumulatora siksnas siltumam

Tvertnei jābūt labi izolētai. Ja tā ir komerciāli pieejama siltuma uzkrāšanas ierīce, jānovērtē ārējās izolācijas biezums un kvalitāte. Jo labāks un biezāks ir siltumizolators, jo ilgāk siltums saglabāsies. Siltuma izolatora īpašās struktūras dēļ siltuma akumulators darbojas kā termoss. Siltumizolācijas biezums augstas kvalitātes modeļos ir aptuveni 10 cm. Tas pārklāj ķermeni, kas nokrāsots ar karstumizturīgu krāsu. Siltumizolācijas augšpusē ir mākslīgās ādas slānis. Izolācija tiek veikta atsevišķi tāpat. Pirmkārt, tvertne ir nokrāsota ar krāsu, kas ir izturīga pret augstām temperatūrām, pēc tam tā tiek izolēta ar bazalta vilnu, kuras biezums ir vismaz 150 mm, un augšdaļa ir pārklāta ar foliju.