I hjem der det ikke er gass eller sentralvarme, brukes individuelle varmesystemer, inkludert faste drivstoff og elektriske kjeler eller solsystemer drevet av solenergi. Disse systemene har en viktig ulempe - ujevn oppvarming av kjølevæsken på grunn av de grunnleggende funksjonene til funksjonen eller påvirkningen av eksterne faktorer. De kan optimaliseres ved hjelp av en varmeakkumulator for oppvarming, som vil fungere som en buffer mellom varmekilden og forbrukerne.
Formålet med varmeakkumulatoren
Varmeakkumulatoren for forskjellige typer varmekjeler er et imponerende størrelse reservoar fylt med vann, som lar deg løse problemene som oppstår under drift av en varmekjele:
- overforbruk av energi;
- overflødig oppvarming
- overoppheting av vann i kjelen;
- periodiske svingninger i oppvarmingstemperaturen på grunn av ujevnheter i selve forbrenningsprosessen og utidig legging av ved, kull;
- uoverensstemmelse mellom toppene for produksjon og forbruk av varmeenergi.
Noen problemer kan løses ved å installere en langvarig pyrolyse-kjele, men i sistnevnte tilfelle hjelper det ikke. Det spesielle ved kjeledriften er at etter at drivstoffet er lastet, øker varmeenergiutgangen gradvis og når toppverdier, og reduseres deretter gradvis. Hvis du ikke fyller fyren på kjelen i tide, stopper den, kjølevæsken begynner å kjøle seg ned, og med dette synker temperaturen i huset. Under toppvarmeproduksjon kan ikke systemet effektivt distribuere all energien, siden det er utstyrt med termostater, så noe av varmen blir bortkastet. Hvis kjelen er elektrisk, er det mye mer lønnsomt å samle opp varme om natten, når strøm beregnes med en foretrukket nattrate for å forbruke så lite strøm som mulig på dagtid.
Varmelagertanken til varmesystemet er laget av rustfritt eller vanlig stål, innsiden kan belegges med en beskyttende lakk. Veggene er malt ovenfra med varmebestandig maling, deretter dekket med varmeisolerende materiale og kunstlær. Når en varmeakkumulator er koblet til, øker volumet av varmebæreren i varmesystemet, noe som gjør det mulig å kompensere for toppeffekten til kjelen og samtidig akkumulere varme for å overføre den til varmebæreren. når kraften til varmeproduksjon av kjelen synker. Takket være høykvalitetsisolasjon kjøler vannet i varmeakkumulatoren seg lenge. Den forblir oppvarmet i flere timer og til og med dager og pumpes inn i systemet ved hjelp av en pumpe. Prinsippet for drift av varmeakkumulatoren er basert på den forskjellige varmekapasiteten til forskjellige medier, spesielt vann og luft. En reduksjon i temperaturen på 1 liter vann med en grad fører til en økning i temperaturen på et luftvolum på 1 m3 med 4 grader.
Hvis installasjon av en varmeakkumulator er ønskelig, men ikke nødvendig, når det brukes faste brennstoffer og elektriske kjeler, er tilstedeværelsen av en varmeakkumulator i solsystemet en nødvendig forutsetning for å fungere, siden det er umulig å skaffe solenergi i om kvelden og om natten, og om høsten og vinteren på overskyede dager, er bruken av systemet veldig begrenset.
Fordeler og ulemper
Fordeler med å bruke en varmeakkumulator:
- Lagrer varmeenergi i flere timer og dager.
- Overoppheting av kjelen er ekskludert.
- Termisk energi går ikke bort, men akkumuleres for å kunne brukes i fremtiden, på grunn av dette øker effektiviteten til kjelen og varmesystemet som helhet.
- Lar deg spare penger.
- Lufttemperaturen i lokalene holdes enkelt på et optimalt nivå, plutselige temperatursvingninger er ekskludert.
- Det er ikke behov for hyppig tanking.
- I tillegg til fastfyringskjelen, kan du installere et solsystem, som er en gratis kilde til termisk energi.
- Noen modeller av termiske akkumulatorer for oppvarming kan kombinere funksjonene til en kjele.
Ulemper ved systemet:
- Lang oppvarming - optimal installasjon i hus beregnet på permanent opphold. I landhytter som besøkes om vinteren i helgene, vil en slik enhet ikke være nyttig.
- Høy pris - de koster omtrent det samme som en kjele, og noen ganger mer.
- Betydelige dimensjoner og vekt - på grunn av dette oppstår det visse vanskeligheter under transport og installasjon. I tillegg installeres en varmeakkumulator beregnet for oppvarming i umiddelbar nærhet av kjelen, ekstra utstyr må være plassert der, derfor er det ofte nødvendig å tildele et spesielt rom for installasjon av enheter og forberede det på en spesiell måte: utstyr en støtteplattform som tåler vekten av stasjonen. Når den er fylt, kan tanken veie 3-4.
- Det kreves en kraftig kjele - kjøp av en lagringsenhet er berettiget hvis kjelens kraft ikke utnyttes fullt ut, det er minst en dobbel effektreserve, ellers vil enheten være inaktiv.
Når du lager en varmeakkumulator med egne hender, vil du kunne spare et betydelig beløp. Den enkleste utformingen er laget av en rustfritt stålfat eller til og med et ark av rustfritt stål med en tykkelse på minst 3 mm. Du trenger også et kobberrør med en diameter på 3 cm og en lengde på 14 m. Det er bøyd i en spiral og plassert inne i tanken. Fra bunnen leverer de kaldt vann, ovenfra en kran for varmt vann, installerer stoppekraner på kranene. Det er viktig å isolere en egenprodusert varmeakkumulator for en kjele med fast drivstoff, ellers vil den være ineffektiv. Det er også nødvendig å installere trykk- og temperaturfølere.
Hvis du ikke kan sveise en sylindrisk beholder, kan du lage en varmeakkumulator for oppvarming i form av en parallellpiped - det er lettere å lage et reservoar av denne formen med egne hender. Hjørnene er i tillegg forsterket, fra utsiden utfyller de strukturen med avstivere - de er sveiset i en avstand på 30-35 cm fra hverandre. Forholdet mellom diameter og høyde på enheten er 1: 3 (4).
Utvalgskriterier
Det er nødvendig å velge en varmeakkumulator i samsvar med nøyaktige beregninger, med tanke på parametrene til hjemmevarmesystemet. I tillegg til de beregnede verdiene blir de generelle egenskapene til varmelagringsenhetene tatt i betraktning.
- Varmesystemtrykk. I henhold til denne parameteren må varmeakkumulatoren tilsvare varmesystemet. I alle fall kan verdien være høyere, men ikke lavere. Hvilket trykk lagringsenheten tåler, avhenger av veggtykkelsen, tankens form og fremstillingsmaterialet. Varmelagringssystemer for kjeler med en kapasitet på mer enn 4 bar har et konveks topp- og bunndeksel.
- Volumet på buffertanken. Denne parameteren regnes som den viktigste, og de prøver å velge en kapasitet på et slikt volum at stasjonen kan akkumulere all overflødig varme. Men samtidig er det ikke nødvendig med en unødvendig voluminøs enhet.
- Eksterne dimensjoner og vekt.Problemene med transport og plassering av utstyr må løses, derfor må alt beregnes nøye: om tanken vil passere gjennom døråpningen, om overlappingen tåler når tanken er fullstendig fylt med vann.
- Utstyr med ekstra varmevekslere. De lar deg ytterligere optimalisere funksjonen til systemet. Modeller velges i henhold til kompleksiteten i hele systemet.
- Mulighet for å installere flere enheter. Sammen med batteriutklippstavlen er ekstra varmeelementer, sensorer og temperaturregulatorer installert. Hvis alle elementene i systemet er valgt riktig, kan drivstofforbruket halveres.
Tankene er laget av karbonstål eller rustfritt stål. Sistnevnte er dyrere og varer lenger, og førstnevnte må ha et korrosjonsbeskyttende belegg. Du må sørge for kvaliteten.
Beregning av volumet på buffertanken til kjelen
I følge beregninger skal varmeakkumulatoren ta all energien fra en drivstofflast inn i kjelen.
Volumet på buffertanken beregnes vanligvis på en slik måte at varmeakkumulatoren beholder all varmen som genereres av kjelen under forbrenningen av en drivstofflast. Du kan uavhengig bare gjøre beregninger som ikke tar hensyn til varmetap fra radiatorer og effekten av lufttemperaturen i rommet. Den grunnleggende formelen for å beregne volumet til en varmeakkumulator:
W = k × m × s × Δthvor
- W - overdreven mengde varme;
- m - væskens masse;
- fra - kjølevæskens varmekapasitet;
- At - antall grader som du trenger for å varme opp kjølevæsken;
- k - kjeleeffektivitet.
Herfra må du beregne massen på kjølevæsken:m = W / (k × s × Δt).
Som W er definert som forskjellen mellom verdiene til energien som genereres av kjelen og brukes på oppvarming av huset. Det er også nødvendig å avklare dem og tidspunktet for forbrenning av drivstoffinnsatsen. Hvis kjeleeffekten er oppgitt i passet til enheten, må varmeenergiforbruket for oppvarming beregnes. Brenningstiden for drivstoff bestemmes empirisk. La oss si at det er 3 timer, men å varme opp huset krever 10 kW / t. Dette betyr at om 3 timer vil det brukes:10 × 3 = 30 kW.
Varmeproduksjon med en 22 kW / t kjele er:22 × 3 = 66 kW.
Basert på beregningsresultatene vil overskuddsvarmen være:W = 66 - 30 = 36 kW. Vi oversetter til watt, vi får 36.000 watt.
Ved hjelp av formelen m = W / (k × s × Δt), bestemmer vi ønsket verdi av vannmassen. Effektiviteten er angitt i passet i prosent. Denne verdien må konverteres til desimal ved å dele med 100. For eksempel 80/100 = 0,8... Varmekapasiteten til vann er 4,19 kJ / kg × ° С eller 1,164 W × h / kg × ° С eller 1,16 kW / m³ × ° С.
At bestemmes ved å måle temperaturen på tilførsels- og returrørene, og trekke den nedre fra den større verdien. For eksempel:Δt = 88-58 = 30 ° C.På denne måten,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.
For å lagre all overflødig energi som genereres av kjelen, kreves det en container med et volum på minst 1 288,7 m3. Jaspi GTV Teknik 1500 HP varmeakkumulator er egnet. Med mer beskjedne beregningsverdier kan du begrense deg til en tank, for eksempel 750 liter.
DIY tilkoblingsmetoder og diagrammer
Forbindelsens kompleksitet og funksjoner avhenger av typen varmelagringsenhet. Derfor bør du finne ut hva de er.
- Den enkleste designen er en tom tank inni. Kjelen og forbrukerne er koblet direkte. Bruken er optimal hvis det samme kjølevæsken brukes i alle kretser, trykket i systemet ikke overstiger tillatte verdier for lagertanken og temperaturen på kjølevæsken som tilføres fra kjelen ikke overstiger de tillatte verdiene for varmekretsen. Hvis de to første kravene ikke er oppfylt, må du bruke ekstra eksterne varmevekslere når du kobler til systemet. I sistnevnte tilfelle bør blandesamlinger med treveisventiler installeres.
- Buffertank med en intern varmeveksler - en eller flere.Varmeveksleren er et spiralrør laget av kobber eller rustfritt stål. I et slikt lagringsmedium blandes kjølevæsken. Spolen som er plassert i den nedre delen varmer opp kjølevæsken, varmt vann strømmer oppover som mindre tett. På toppen er det en annen spole som tar energi og bringer den ut til varmekretsene. En enhet av denne typen er optimal når du bruker forskjellige typer varmebærere, ved høyt trykk og temperatur på varmebæreren, og kobler sammen flere varmegeneratorer.
- En tank med gjennomstrømningskrets for varmtvannsforsyning. Varmeveksleren er stort sett plassert på toppen av tanken. Den må være laget av metall som oppfyller kravene til matvann. Kretsene er koblet direkte. Et slikt system er å foretrekke med en jevn strøm av varmt vann.
- Varmeakkumulator med innvendig kjele. Lagringstanken lagrer oppvarmet vann til husholdningsbruk. Denne typen varmeakkumulator kan enkelt integreres i åpne og lukkede varmesystemer utstyrt med fast drivstoff, elektriske kjeler og solfangere. Buffertanker av denne typen er spesielt relevante når du bruker elektriske kjeler, når kjølevæsken oppvarmes om natten og vann forbrukes om dagen. En 150 liters kjele er nok for det daglige vannforbruket til en gjennomsnittlig familie.
Det er flere utløpsrør for varmeakkumulatoren beregnet på varmesystemet, og de er plassert langs tanken vertikalt, siden det er en temperaturgradient langs høyden. Dette gjøres for å kunne koble til kretser med forskjellige krav til temperaturen på kjølevæsken, for å redusere belastningen på temperaturregulatorene. Som et resultat blir termisk energi brukt så effektivt som mulig.
Andre typer systemer:
- Den enkleste stropping ordningen, begrenser mulighetene for justering. Varmt vann stiger opp og tas fra det øvre punktet, etter avkjøling, går det ned og kommer igjen inn i kjelen. Den brukes når trykk og temperatur i varmegeneratoren og varmekretsene er de samme. Temperaturen styres bare ved å øke / redusere varmebærestrømmen.
- Systemet inneholder blandeenheter, bypass, derfor er en mer nøyaktig regulering av kjølevæsketemperaturen mulig. Utstyrseffektivitet oppnås ved å installere for eksempel treveisventiler.
- En ekstra tank er inkludert i systemet, slik at en liten mengde varmt vann er tilgjengelig umiddelbart etter at kjelen er startet. Forbrukeren trenger ikke å vente på at systemet varmes opp helt, men vannforsyningen er ikke stor, og systemet varmes opp saktere enn det klassiske.
- Inne i buffertanken er det en spole, gjennom hvilken varmeenergien passerer fra kilden, og allerede fra spolen oppvarmes kjølevæsken i varmelageret. I et system av denne typen brukes forskjellige varmeoverføringsvæsker. Du kan velge de som ikke kan blandes på grunn av inkompatibilitet med kjemiske egenskaper. Gjennom spolen kan du levere varme eller varmtvannsforsyning, ellers vil kjølevæsken fra kilden sirkulere gjennom denne sirkelen.
- En ekstra ekstern varmeveksler er installert i systemet. Den lar deg opprettholde ønsket temperatur i batteriet.
- System med flytende varmtvannskrets. Det er optimalt hvis varmtvannet brukes jevnt. Ellers anbefales det å kjøpe en energilagringsenhet med en innebygd kjele.
- Enkelt spolesystem med tilkobling til en alternativ energikilde, for eksempel en solfanger. Det kalles toverdig. Tilkoblingen utføres på en slik måte at samleren spiller en ledende rolle i oppvarming av systemet, og kjelen kobles til når det ikke er nok varmeenergi.
- Multivalent system, der hovedoppvarmingen utføres av kilder med lav temperatur, for eksempel en solfanger og en grunnvarmepumpe. De er koblet til i bunnen av varmeakkumulatoren. En kjele med høy temperatur brukes som en ekstra kilde til termisk energi.
I nærvær av forskjellige varmekretser og kilder til termisk energi dannes et komplekst forgrenet system med mange ekstra reguleringsutstyr, sensorer, sikkerhetsgrupper. Det anbefales å overlate designen til fagfolk, da det kreves høye presisjonsberegninger.
Akkumulatorbånd for varme
Beholderen må være godt isolert. Hvis det er et kommersielt tilgjengelig varmelager, må tykkelsen og kvaliteten på den ytre isolasjonen vurderes. Jo bedre og tykkere varmeisolatoren er, desto lenger vil varmen være. På grunn av den spesielle strukturen til varmeisolatoren fungerer varmeakkumulatoren som en termos. Tykkelsen på varmeisolasjon i modeller av høy kvalitet er ca 10 cm. Den dekker kroppen malt med varmebestandig maling. På toppen av varmeisolasjonen er det et lag kunstlær. Isolasjon utføres på egen hånd på samme måte. Først males tanken med maling som er motstandsdyktig mot høye temperaturer, deretter isoleres den med basaltull med en tykkelse på minst 150 mm, og toppen er dekket med folie.