Podłączenie i zasada działania akumulatora ciepła do kotła

W domach, w których nie ma ogrzewania gazowego ani centralnego, stosuje się indywidualne systemy grzewcze, w tym kotły na paliwo stałe i elektryczne lub systemy solarne zasilane energią słoneczną. Systemy te mają ważną wadę - nierównomierne nagrzewanie chłodziwa ze względu na podstawowe cechy funkcjonowania lub wpływ czynników zewnętrznych. Można je zoptymalizować za pomocą akumulatora ciepła do ogrzewania, który będzie działał jako bufor między źródłem ciepła a odbiorcami.

Cel akumulatora ciepła

Zasobnik ciepła do różnego rodzaju kotłów grzewczych to imponująco gabaryty zbiornik wypełniony wodą, co pozwala rozwiązać problemy pojawiające się podczas pracy kotła grzewczego:

• nadmierne zużycie energii;
• nadmierna moc grzewcza;
• przegrzanie wody w kotle;
• okresowe wahania temperatury ogrzewania spowodowane nierównomiernością samego procesu spalania i przedwczesnym układaniem drewna opałowego, węgla;
• niedopasowanie szczytów produkcji i zużycia energii cieplnej.

Niektóre problemy można rozwiązać, instalując długo palący się kocioł do pirolizy, ale w tym drugim przypadku to nie pomoże. Specyfika pracy kotła polega na tym, że po załadowaniu paliwa moc cieplna stopniowo wzrasta, osiągając wartości szczytowe, a następnie stopniowo maleje. Jeśli nie dodasz paliwa do kotła na czas, zatrzyma się, płyn chłodzący zacznie się ochładzać, a wraz z tym temperatura w domu spada. Podczas szczytowej produkcji ciepła system nie jest w stanie wydajnie rozprowadzać całej energii, ponieważ jest wyposażony w termostaty, więc część ciepła jest marnowana. Jeśli kocioł jest elektryczny, znacznie bardziej opłaca się akumulować ciepło w nocy, gdy prąd jest obliczany według preferencyjnej stawki nocnej, aby zużywać jak najmniej energii elektrycznej w ciągu dnia.

Zasobnik ciepła do systemu grzewczego wykonany jest ze stali nierdzewnej lub zwykłej stali, wnętrze może być pokryte lakierem ochronnym. Ściany są malowane od góry farbą żaroodporną, a następnie pokryte materiałem termoizolacyjnym i sztuczną skórą. W rzeczywistości, gdy podłączony jest akumulator ciepła, zwiększa się objętość nośnika ciepła w systemie grzewczym, co umożliwia kompensację mocy szczytowej kotła i jednoczesne gromadzenie ciepła w celu przekazania go do nośnika ciepła gdy spada moc wytwarzania ciepła przez kocioł. Dzięki wysokiej jakości izolacji woda w akumulatorze ciepła schładza się przez długi czas. Pozostaje ciepły przez kilka godzin, a nawet dni i jest pompowany do systemu za pomocą pompy. Zasada działania akumulatora ciepła opiera się na różnej pojemności cieplnej różnych mediów, w szczególności wody i powietrza. Spadek temperatury 1 litra wody o jeden stopień prowadzi do wzrostu temperatury objętości powietrza 1 m3 o 4 stopnie.

Jeżeli przy stosowaniu kotłów na paliwo stałe i elektryczne instalacja akumulatora ciepła jest pożądana, ale nie jest konieczna, wówczas obecność akumulatora ciepła w układzie słonecznym jest niezbędnym warunkiem działania, ponieważ nie można uzyskać energii słonecznej w wieczorem iw nocy, a korzystanie z systemu jest bardzo ograniczone jesienią i zimą w pochmurne dni.

Plusy i minusy

Zalety korzystania z akumulatora ciepła:

• Przechowuje energię cieplną przez wiele godzin i dni.
• Przegrzanie kotła jest wykluczone.
• Energia cieplna nie jest marnowana, lecz akumulowana do wykorzystania w przyszłości, dzięki czemu wzrasta sprawność kotła i całego systemu grzewczego.
• Pozwala zaoszczędzić pieniądze.
• Temperatura powietrza w pomieszczeniach jest łatwo utrzymywana na optymalnym poziomie, wykluczone są nagłe wahania temperatury.
• Nie ma potrzeby częstego tankowania.
• Oprócz kotła na paliwo stałe można zainstalować system solarny, który jest darmowym źródłem energii cieplnej.
• Niektóre modele akumulatorów termicznych do ogrzewania mogą łączyć funkcje kotła.

Wady systemu:

• Długie ogrzewanie - optymalna instalacja w domach przeznaczonych na pobyt stały. W wiejskich domkach, które odwiedza się zimą w weekendy, takie urządzenie nie przyda się.
• Wysoki koszt - kosztują mniej więcej tyle samo, co kocioł, a czasem więcej.
• Znaczne wymiary i waga - z tego powodu pojawiają się pewne trudności podczas transportu i instalacji. Ponadto w bezpośrednim sąsiedztwie kotła zainstalowany jest akumulator ciepła przeznaczony do ogrzewania, musi tam znajdować się dodatkowe wyposażenie, dlatego często konieczne jest wydzielenie specjalnego pomieszczenia na instalację urządzeń i przygotowanie go w specjalny sposób: wyposażyć platformę wsporczą, która wytrzyma ciężar napędu. Po napełnieniu zbiornik może ważyć 3-4.
• Wymagany kocioł dużej mocy - zakup zasobnika jest uzasadniony, jeśli moc kotła nie jest w pełni wykorzystana, jest co najmniej podwójna rezerwa mocy, w przeciwnym razie urządzenie będzie bezczynne.

Wykonując akumulator ciepła własnymi rękami, będziesz w stanie zaoszczędzić znaczną ilość. Najprostsza konstrukcja wykonana jest z beczki ze stali nierdzewnej lub nawet blachy ze stali nierdzewnej o grubości co najmniej 3 mm. Potrzebna będzie również rurka miedziana o średnicy 3 cm i długości 14 m. Jest ona wygięta w spiralę i umieszczona w zbiorniku. Od dołu doprowadzają zimną wodę, od góry kran do ciepłej wody, na krany montują krany. Konieczne jest zaizolowanie samodzielnie wykonanego akumulatora ciepła do kotła na paliwo stałe, w przeciwnym razie będzie nieskuteczny. Niezbędne jest również zainstalowanie czujników ciśnienia i temperatury.

Jeśli nie możesz spawać cylindrycznego pojemnika, możesz wykonać akumulator ciepła do ogrzewania w kształcie równoległościanu - łatwiej jest zrobić zbiornik o tym kształcie własnymi rękami. Narożniki są dodatkowo wzmocnione, od zewnątrz uzupełniają konstrukcję usztywnieniami - są spawane w odległości 30-35 cm od siebie. Stosunek średnicy i wysokości urządzenia wynosi 1: 3 (4).

Kryteria wyboru

Konieczny jest dobór akumulatora ciepła zgodnie z dokładnymi obliczeniami, biorąc pod uwagę parametry domowego systemu grzewczego. Jednak oprócz wartości obliczonych uwzględnia się ogólną charakterystykę urządzeń do magazynowania ciepła.

• Ciśnienie w systemie grzewczym. Zgodnie z tym parametrem akumulator ciepła musi odpowiadać systemowi grzewczemu. W każdym razie wartość może być wyższa, ale nie niższa. To, jakie ciśnienie może wytrzymać urządzenie magazynujące, zależy od grubości ścianki, kształtu zbiornika i materiału produkcyjnego. Akumulatory ciepła do kotłów o wydajności powyżej 4 bar posiadają wypukłe pokrywy górne i dolne.
• Objętość zbiornika buforowego. Ten parametr jest uważany za najważniejszy i starają się dobrać pojemność o takiej objętości, aby napęd mógł akumulować cały nadmiar ciepła. Ale jednocześnie niepotrzebnie obszerne urządzenie nie jest potrzebne.
• Wymiary zewnętrzne i waga.Kwestie transportu i rozmieszczenia sprzętu będą musiały zostać rozwiązane, więc wszystko należy dokładnie obliczyć: czy zbiornik przejdzie przez drzwi, czy zakładki wytrzymają, gdy zbiornik zostanie całkowicie napełniony wodą.
• Wyposażenie w dodatkowe wymienniki ciepła. Pozwalają na dalszą optymalizację działania systemu. Modele dobierane są w zależności od złożoności całego systemu.
• Możliwość instalacji dodatkowych urządzeń. Wraz ze schowkiem na baterie instalowane są dodatkowe elementy grzejne, czujniki i regulatory temperatury. Jeśli wszystkie elementy systemu są dobrane prawidłowo, zużycie paliwa można zmniejszyć o połowę.

Zbiorniki wykonane są ze stali węglowej lub nierdzewnej. Te drugie są droższe i trwalsze, a te pierwsze muszą mieć powłokę antykorozyjną. Musisz zadbać o jego jakość.

Obliczanie objętości zbiornika buforowego kotła

Objętość bufora jest zwykle obliczana w taki sposób, że podczas spalania jednego ładunku paliwa akumulator ciepła zatrzymuje całe ciepło wytworzone przez kocioł. Możesz samodzielnie wykonać tylko przybliżone obliczenia, które nie uwzględniają strat ciepła z grzejników i wpływu temperatury powietrza w pomieszczeniu. Podstawowy wzór do obliczania objętości akumulatora ciepła:

W = k × m × s × Δtgdzie

• W - nadmierna ilość ciepła;
• m - masa cieczy;
• z - pojemność cieplna chłodziwa;
• t - liczba stopni, o jaką należy podgrzać płyn chłodzący;
• k - sprawność kotła.

Stąd musisz obliczyć masę chłodziwa:m = W / (k × s × Δt).

Tak jak W definiuje się jako różnicę pomiędzy wartościami energii wytworzonej przez kocioł a zużytej na ogrzewanie domu, konieczne jest również ich doprecyzowanie oraz czas spalania wkładu paliwowego. Jeżeli moc kotła jest podana w paszporcie urządzenia, należy obliczyć zużycie energii cieplnej do ogrzewania. Czas wypalania paliwa wyznaczany jest empirycznie. Powiedzmy, że to 3 godziny, ale ogrzewanie domu wymaga 10 kW/h. Oznacza to, że za 3 godziny zostanie wydane:10 × 3 = 30 kW.

Produkcja ciepła przez kocioł 22 kW/h to:22 × 3 = 66 kW.

Na podstawie wyników obliczeń nadmiar ciepła będzie wynosił:W = 66 - 30 = 36 kW. Tłumaczymy na waty, otrzymujemy 36 000 watów.

Korzystanie ze wzoru m = W / (k × s × Δt), określamy pożądaną wartość masy wody. Wydajność jest wskazana w paszporcie w procentach. Tę wartość należy przekonwertować na dziesiętną, dzieląc przez 100. Na przykład 80/100 = 0,8... Pojemność cieplna wody wynosi 4,19 kJ / kg × ° С lub 1,164 W × h / kg × ° С lub 1,16 kW / m³ × ° C.

t określa się mierząc temperaturę rur zasilających i powrotnych, odejmując niższą od większej wartości. Na przykład:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.W ten sposób,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1288,7 kg.

Do magazynowania całej nadwyżki energii wytworzonej przez kocioł potrzebny będzie zbiornik o pojemności co najmniej 1288,7 m3. Odpowiedni jest akumulator ciepła Jaspi GTV Teknik 1500 HP. Przy skromniejszych wartościach obliczeniowych możesz ograniczyć się do zbiornika, na przykład 750 litrów.

Diy metody połączeń i schematy

Złożoność i cechy połączenia zależą od rodzaju urządzenia magazynującego ciepło. Dlatego powinieneś dowiedzieć się, jakie one są.

• Najprostsza konstrukcja to pusty zbiornik w środku. Kocioł i odbiorniki są połączone bezpośrednio. Zastosowanie jest optymalne, jeśli ten sam płyn chłodzący jest stosowany we wszystkich obwodach, ciśnienie w układzie nie przekracza dopuszczalnych wartości zbiornika magazynowego, a temperatura płynu chłodzącego dostarczanego z kotła nie przekracza dopuszczalnych wartości dla obieg grzewczy. Jeśli dwa pierwsze wymagania nie są spełnione, przy podłączaniu do systemu należy zastosować dodatkowe zewnętrzne wymienniki ciepła. W tym drugim przypadku należy zainstalować zespoły mieszające z zaworami trójdrogowymi.
• Zbiornik buforowy z wewnętrznym wymiennikiem ciepła - jeden lub więcej.Wymiennik ciepła to spiralna rura wykonana z miedzi lub stali nierdzewnej. W takim nośniku chłodziwo jest mieszane. Wężownica umieszczona w dolnej części podgrzewa chłodziwo, gorąca woda pędzi w górę jako mniej gęsta. Na górze znajduje się kolejna cewka, która pobiera energię i odprowadza ją do obwodów grzewczych. Urządzenie tego typu jest optymalne przy zastosowaniu różnych rodzajów nośników ciepła, przy wysokim ciśnieniu i temperaturze nośnika ciepła, łącząc kilka generatorów ciepła.
• Zbiornik z obiegiem przepływowym do dostarczania ciepłej wody. Wymiennik ciepła znajduje się najczęściej w górnej części zbiornika. Musi być wykonany z metalu, który spełnia wymagania dotyczące wody w żywności. Obwody są połączone bezpośrednio. Taki system jest preferowany przy równomiernym przepływie gorącej wody.
• Zasobnik ciepła z kotłem wewnętrznym. Zbiornik magazynowy przechowuje podgrzaną wodę do użytku domowego. Ten typ akumulatora ciepła można łatwo zintegrować z otwartymi i zamkniętymi systemami grzewczymi wyposażonymi w paliwa stałe, kotły elektryczne i kolektory słoneczne. Zbiorniki buforowe tego typu są szczególnie istotne w przypadku korzystania z kotłów elektrycznych, gdy płyn chłodzący jest podgrzewany w nocy, a woda jest zużywana w ciągu dnia. Kocioł o pojemności 150 litrów wystarcza na codzienne zużycie wody przez przeciętną rodzinę.

Istnieje kilka rur wylotowych do akumulatora ciepła przeznaczonych do systemu grzewczego i są one umieszczone pionowo wzdłuż zbiornika, ponieważ na wysokości występuje gradient temperatury. Odbywa się to, aby móc połączyć obwody o różnych wymaganiach dotyczących temperatury chłodziwa, aby zmniejszyć obciążenie regulatorów temperatury. Dzięki temu energia cieplna jest wykorzystywana tak efektywnie, jak to tylko możliwe.

Inne rodzaje systemów:

1. Najprostszy schemat spinania, ograniczający możliwości regulacji. Ciepła woda unosi się i pobierana jest z górnego punktu, po ostygnięciu schodzi w dół i ponownie wchodzi do kotła. Stosuje się go, gdy ciśnienie i temperatura w generatorze ciepła i obiegach grzewczych są takie same. Temperatura jest kontrolowana tylko poprzez zwiększenie/zmniejszenie przepływu nośnika ciepła.
2. System zawiera jednostki mieszające, boczniki, dzięki czemu możliwa jest dokładniejsza regulacja temperatury chłodziwa. Wydajność sprzętu osiąga się instalując np. zawory trójdrożne.
3. Do systemu dołączony jest dodatkowy zbiornik, dzięki czemu niewielka ilość ciepłej wody jest dostępna od razu po uruchomieniu kotła. Konsument nie musi czekać, aż system całkowicie się rozgrzeje, ale dopływ wody nie jest duży, a system nagrzewa się wolniej niż klasyczny.
4. Wewnątrz zbiornika buforowego znajduje się jedna wężownica, przez którą energia cieplna przechodzi ze źródła, a już z wężownicy nagrzewa się czynnik chłodzący w zasobniku ciepła. W systemie tego typu stosuje się różne płyny przenoszące ciepło. Możesz wybrać te, których nie można mieszać ze względu na niezgodność właściwości chemicznych. Przez cewkę można dostarczać ogrzewanie lub ciepłą wodę, lub chłodziwo ze źródła będzie krążyć przez ten okrąg.
5. W systemie montowany jest dodatkowy zewnętrzny wymiennik ciepła. Pozwala na utrzymanie pożądanej temperatury w akumulatorze.
6. System z przepływającym obiegiem ciepłej wody. Optymalnie jest, jeśli gorąca woda jest używana równomiernie. W przeciwnym razie zaleca się zakup zasobnika energii z wbudowanym kotłem.
7. Układ z jedną wężownicą z podłączeniem do alternatywnego źródła energii, np. kolektora słonecznego. Nazywa się to biwalentnym. Podłączenie odbywa się w taki sposób, że kolektor odgrywa wiodącą rolę w ogrzewaniu instalacji, a kocioł jest podłączony, gdy nie ma wystarczającej ilości energii cieplnej.
8. System multiwalentny, w którym główne ogrzewanie realizowane jest przez źródła niskotemperaturowe, takie jak kolektor słoneczny i gruntowa pompa ciepła. Są one połączone w dolnej części akumulatora ciepła. Jako pomocnicze źródło energii cieplnej wykorzystywany jest kocioł wysokotemperaturowy.

W obecności różnych obwodów grzewczych i źródeł energii cieplnej powstaje złożony rozgałęziony system z wieloma dodatkowymi urządzeniami regulacyjnymi, czujnikami, grupami bezpieczeństwa. Zaleca się powierzenie jego projektu profesjonalistom, ponieważ wymagane będą bardzo precyzyjne obliczenia.

Taśmowanie akumulatora na ciepło

Pojemnik musi być dobrze izolowany. Jeśli jest to magazyn ciepła dostępny w handlu, należy ocenić grubość i jakość izolacji zewnętrznej. Im lepszy i grubszy izolator ciepła, tym dłużej ciepło pozostanie. Dzięki specjalnej konstrukcji izolatora ciepła akumulator ciepła działa jak termos. Grubość izolacji termicznej w modelach wysokiej jakości wynosi około 10 cm, pokrywa nadwozie pomalowane farbą żaroodporną. Na wierzchu ocieplenia znajduje się warstwa skóry ekologicznej. Izolację wykonuje się samodzielnie w ten sam sposób. Najpierw zbiornik malowany jest farbą odporną na wysokie temperatury, następnie izoluje się wełną bazaltową o grubości co najmniej 150 mm, a wierzch pokrywa folią.