Pripojenie a princíp činnosti tepelného akumulátora pre kotol

V domácnostiach, kde nie je plyn alebo ústredné kúrenie, sa používajú individuálne vykurovacie systémy vrátane tuhých palív a elektrických kotlov alebo solárnych systémov poháňaných slnečnou energiou. Tieto systémy majú dôležitú nevýhodu - nerovnomerné zahrievanie chladiacej kvapaliny v dôsledku základných charakteristík fungovania alebo vplyvu vonkajších faktorov. Môžu byť optimalizované pomocou tepelného akumulátora na vykurovanie, ktorý bude slúžiť ako nárazník medzi zdrojom tepla a spotrebiteľmi.

Účel akumulátora tepla

Akumulátor tepla pre rôzne typy vykurovacích kotlov je impozantne veľký zásobník naplnený vodou, ktorý umožňuje riešiť problémy, ktoré vznikajú pri prevádzke vykurovacieho kotla:

• nadmerná spotreba energie;
• nadmerný vykurovací výkon;
• prehriatie vody v kotle;
• periodické výkyvy teploty vykurovania v dôsledku nerovností samotného spaľovacieho procesu a predčasného kladenia palivového dreva, uhlia;
• nesúlad medzi vrcholmi výroby a spotreby tepelnej energie.

Niektoré problémy je možné vyriešiť inštaláciou pyrolýzneho kotla s dlhým spaľovaním, ale v druhom prípade to nepomôže. Zvláštnosťou činnosti kotla je, že po naložení paliva sa výstup tepelnej energie postupne zvyšuje, dosahuje špičkové hodnoty a potom tiež postupne klesá. Ak včas nepridáte palivo do kotla, zastaví sa, chladiaca kvapalina sa začne ochladzovať, a tým klesá teplota v dome. Počas špičkovej výroby tepla nie je systém schopný efektívne distribuovať všetku energiu, pretože je vybavený termostatmi, takže časť tepla je zbytočná. Ak je kotol elektrický, je oveľa výhodnejšie akumulovať teplo v noci, keď sa elektrina počíta za zvýhodnenú nočnú sadzbu, aby sa cez deň spotrebovalo čo najmenej elektriny.

Zásobník tepla pre vykurovací systém je vyrobený z nehrdzavejúcej alebo obyčajnej ocele, vnútorná strana môže byť potiahnutá ochranným lakom. Steny sú zhora natreté žiaruvzdornou farbou, potom pokryté tepelnoizolačným materiálom a koženkou. Keď je pripojený akumulátor tepla, v skutočnosti sa zvyšuje objem tepelného nosiča vo vykurovacom systéme, čo umožňuje kompenzovať špičkový výkon kotla a súčasne akumulovať teplo na jeho prenos do tepelného nosiča. keď klesá výkon generovania tepla kotlom. Vďaka kvalitnej izolácii voda v tepelnom akumulátore dlho ochladzuje. Zostáva teplý niekoľko hodín až pár dní a prečerpáva sa do systému pomocou čerpadla. Princíp činnosti tepelného akumulátora je založený na rozdielnej tepelnej kapacite rôznych médií, najmä vody a vzduchu. Pokles teploty o 1 liter vody o jeden stupeň vedie k zvýšeniu teploty vzduchu o 1 m3 o 4 stupne.

Ak je pri použití kotla na tuhé palivo a elektrických kotlov inštalácia tepelného akumulátora žiaduca, ale nie nevyhnutná, je nevyhnutnou podmienkou pre jej fungovanie prítomnosť tepelného akumulátora v solárnom systéme, pretože nie je možné získať slnečnú energiu v večer a v noci a použitie systému je na jeseň av zime v zamračených dňoch veľmi obmedzené.

Klady a zápory

Výhody použitia tepelného akumulátora:

• Ukladá tepelnú energiu na hodiny a dni.
• Prehrievanie kotla je vylúčené.
• Tepelná energia sa neplytvá, ale hromadí sa, aby sa mohla v budúcnosti využiť. Z tohto dôvodu sa zvyšuje účinnosť kotla a vykurovacieho systému ako celku.
• Umožňuje vám ušetriť peniaze.
• Teplota vzduchu v priestoroch sa ľahko udržuje na optimálnej úrovni, sú vylúčené náhle teplotné výkyvy.
• Nie je potrebné časté tankovanie.
• Okrem kotla na tuhé palivá môžete nainštalovať solárny systém, ktorý je bezplatným zdrojom tepelnej energie.
• Niektoré modely tepelných akumulátorov na vykurovanie môžu kombinovať funkcie kotla.

Nevýhody systému:

• Dlhé vykurovanie - optimálna inštalácia v domoch určených na trvalé bydlisko. Vo vidieckych chatách, ktoré sú navštevované v zime cez víkendy, nebude takéto zariadenie užitočné.
• Vysoké náklady - stoja približne rovnako ako kotol a niekedy aj viac.
• Významné rozmery a hmotnosť - z tohto dôvodu vznikajú pri preprave a inštalácii určité ťažkosti. Okrem toho je v bezprostrednej blízkosti kotla inštalovaný tepelný akumulátor určený na vykurovanie, musí tam byť umiestnené ďalšie zariadenie, preto je často potrebné prideliť špeciálnu miestnosť na inštaláciu zariadení a pripraviť ju špeciálnym spôsobom: vybaviť podpornú plošinu, ktorá vydrží váhu pohonu. Po naplnení môže mať nádrž hmotnosť 3 - 4.
• Vyžaduje sa vysokovýkonný kotol - nákup akumulačného zariadenia je opodstatnený, ak nie je plne využitý výkon kotla, existuje minimálne dvojnásobná rezerva výkonu, inak bude zariadenie nečinné.

Pri výrobe tepelného akumulátora vlastnými rukami budete môcť ušetriť značné množstvo. Najjednoduchšie prevedenie je vyrobené z nehrdzavejúcej ocele alebo dokonca plechu z nehrdzavejúcej ocele s hrúbkou najmenej 3 mm. Budete tiež potrebovať medenú rúrku s priemerom 3 cm a dĺžkou 14 m. Je ohnutá do špirály a umiestnená vo vnútri nádrže. Zospodu robia prívod studenej vody, zhora kohútik na teplú vodu, na kohútiky inštalujú kohútiky. Je nevyhnutné izolovať svojpomocne vyrobený tepelný akumulátor pre kotol na tuhé palivo, inak bude neúčinný. Je tiež potrebné inštalovať snímače tlaku a teploty.

Ak nemôžete zvárať valcovú nádobu, môžete si vyrobiť tepelný akumulátor na ohrev v tvare rovnobežnostenu - je ľahšie vyrobiť zásobník tohto tvaru vlastnými rukami. Rohy sú dodatočne vystužené, z vonkajšej strany dopĺňajú konštrukciu výstuhami - sú zvárané vo vzdialenosti 30-35 cm od seba. Pomer priemeru a výšky zariadenia je 1: 3 (4).

Kritériá pre výber

Je potrebné zvoliť akumulátor tepla v súlade s presnými výpočtami, berúc do úvahy parametre domáceho vykurovacieho systému. Okrem vypočítaných hodnôt sa však berú do úvahy všeobecné charakteristiky zariadení na akumuláciu tepla.

• Tlak vykurovacieho systému. Podľa tohto parametra musí tepelný akumulátor zodpovedať vykurovaciemu systému. V každom prípade môže byť hodnota vyššia, nie však nižšia. Aký tlak vydrží skladovacie zariadenie, závisí od hrúbky steny, tvaru nádrže a materiálu výroby. Akumulátory tepla pre kotly s kapacitou viac ako 4 bary majú konvexný horný a spodný kryt.
• Objem vyrovnávacej nádrže. Tento parameter sa považuje za najdôležitejší a snažia sa zvoliť kapacitu takého objemu, aby pohon mohol akumulovať všetko prebytočné teplo. Ale zároveň nie je potrebné zbytočne objemné zariadenie.
• Vonkajšie rozmery a hmotnosť.Bude potrebné vyriešiť otázky prepravy a umiestnenia vybavenia, takže je potrebné starostlivo vypočítať všetko: či nádrž bude prechádzať dverami, či presahy vydržia, keď je nádrž úplne naplnená vodou.
• Vybavenie ďalšími výmenníkmi tepla. Umožňujú vám ďalej optimalizovať fungovanie systému. Modely sa vyberajú podľa zložitosti celého systému.
• Možnosť inštalácie ďalších zariadení. Spolu so schránkou na batérie sú nainštalované ďalšie vykurovacie články, snímače a regulátory teploty. Ak sú všetky prvky systému vybrané správne, môže sa spotreba paliva znížiť na polovicu.

Nádrže sú vyrobené z uhlíkovej ocele alebo nehrdzavejúcej ocele. Druhé sú drahšie a vydržia dlhšie a prvé musia mať antikorózny náter. Musíte sa uistiť o jeho kvalite.

Výpočet objemu vyrovnávacej nádrže kotla

Objem vyrovnávacej nádrže sa zvyčajne počíta tak, že počas spaľovania jednej palivovej náplne si tepelný akumulátor udrží všetko teplo generované kotlom. Samostatne môžete vykonať iba približné výpočty, ktoré nezohľadňujú tepelné straty z vykurovacích radiátorov a vplyv teploty vzduchu v miestnosti. Základný vzorec na výpočet objemu tepelného akumulátora:

W = k × m × s × Δtkde

• Ž - nadmerné množstvo tepla;
• m - hmotnosť kvapaliny;
• od - tepelná kapacita chladiacej kvapaliny;
• Δt - počet stupňov, o ktoré musíte ohriať chladiacu kvapalinu;
• k - účinnosť kotla.

Odtiaľ musíte vypočítať hmotnosť chladiacej kvapaliny:m = W / (k × s × Δt).

Ako Ž je definovaný ako rozdiel medzi hodnotami energie vyrobenej kotlom a vynaloženej na vykurovanie domu; je tiež potrebné ich objasniť a dobu spálenia palivovej nádrže. Ak je výkon kotla uvedený v pase prístroja, musí sa vypočítať spotreba tepelnej energie na vykurovanie. Čas vyhorenia paliva sa určuje empiricky. Povedzme, že sú to 3 hodiny, ale vykurovanie domu si vyžaduje 10 kW / h. To znamená, že za 3 hodiny sa minie:10 × 3 = 30 kW.

Výroba tepla kotlom 22 kW / h je:22 × 3 = 66 kW.

Na základe výsledkov výpočtu bude prebytočné teplo:Š = 66 - 30 = 36 kW. Preložíme do wattov, dostaneme 36 000 wattov.

Pomocou vzorca m = W / (k × s × Δt), určíme požadovanú hodnotu hmotnosti vody. Účinnosť je v pase uvedená ako percento. Táto hodnota musí byť prevedená na desatinné miesto vydelením 100. Napríklad 80/100 = 0,8... Tepelná kapacita vody je 4,19 kJ / kg × ° С alebo 1,164 š × v / kg × ° С alebo 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt sa stanoví zmeraním teploty prívodného a vratného potrubia, odčítajúc spodnú od väčšej hodnoty. Napríklad:Δt = 88 - 58 = 30 ° CTouto cestou,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Na uskladnenie všetkej prebytočnej energie generovanej kotlom bude potrebný zásobník s objemom najmenej 1 288,7 m3. Vhodný je tepelný akumulátor Jaspi GTV Teknik 1500 HP. Pri skromnejších hodnotách výpočtu sa môžete obmedziť na nádrž, napríklad 750 litrov.

Metódy a diagramy pripojenia pre domácich majstrov

Zložitosť a vlastnosti pripojenia závisia od typu zariadenia na akumuláciu tepla. Preto by ste mali prísť na to, o čo ide.

• Najjednoduchším dizajnom je prázdna nádrž vo vnútri. Kotol a spotrebiče sú pripojené priamo. Optimálne použitie je, ak sa vo všetkých okruhoch používa rovnaká chladiaca kvapalina, tlak v systéme nepresahuje prípustné hodnoty akumulačnej nádrže a teplota chladiacej kvapaliny privádzanej z kotla nepresahuje prípustné hodnoty pre vykurovacieho okruhu. Ak nie sú splnené prvé dve požiadavky, pri pripojení k systému musíte použiť ďalšie externé výmenníky tepla. V druhom prípade by mali byť namontované zmiešavacie agregáty s trojcestnými ventilmi.
• Vyrovnávacia nádrž s vnútorným výmenníkom tepla - jedným alebo viacerými.Výmenník tepla je špirálová rúrka vyrobená z medi alebo nehrdzavejúcej ocele. V takomto skladovacom médiu je chladiaca zmes zmiešaná. Cievka, ktorá sa nachádza v spodnej časti, ohrieva chladiacu kvapalinu, horúca voda prúdi nahor ako menej hustá. Na vrchu je ďalšia špirála, ktorá odoberá energiu a dodáva ju do vykurovacích okruhov. Zariadenie tohto typu je optimálne pri použití rôznych typov nosičov tepla, pri vysokom tlaku a teplote nosiča tepla, spájajúcich niekoľko generátorov tepla.
• Cisterna s prietokovým okruhom na zásobovanie teplou vodou. Výmenník tepla je väčšinou umiestnený v hornej časti nádrže. Musí byť vyrobená z kovu, ktorý spĺňa požiadavky na potravinársku vodu. Obvody sú pripojené priamo. Takýto systém je výhodnejší pri rovnomernom prúdení horúcej vody.
• Akumulátor tepla s vnútorným bojlerom. Akumulačná nádrž uchováva ohriatu vodu na domácu spotrebu. Tento typ tepelného akumulátora možno ľahko integrovať do otvoreného a uzavretého vykurovacieho systému vybaveného tuhým palivom, elektrickými kotlami a solárnymi kolektormi. Vyrovnávacie nádrže tohto typu sú obzvlášť dôležité pri použití elektrických kotlov, keď sa chladiaca kvapalina ohrieva v noci a voda sa spotrebúva počas dňa. 150 litrový kotol stačí na dennú spotrebu vody priemernej rodiny.

Existuje niekoľko výstupných potrubí pre tepelný akumulátor určených pre vykurovací systém a sú umiestnené pozdĺž nádrže zvisle, pretože je tam teplotný gradient pozdĺž výšky. To sa deje preto, aby bolo možné pripojiť obvody s rôznymi požiadavkami na teplotu chladiacej kvapaliny, aby sa znížilo zaťaženie regulátorov teploty. Vďaka tomu sa tepelná energia využíva čo najefektívnejšie.

Ostatné typy systémov:

1. Najjednoduchšia schéma viazania obmedzujúca možnosti nastavenia. Horúca voda stúpa nahor a odoberá sa z horného bodu, po ochladení klesá a opäť vstupuje do kotla. Používa sa, keď sú tlak a teplota v generátore tepla a vo vykurovacích okruhoch rovnaké. Teplota sa reguluje iba zvyšovaním / znižovaním prietoku nosiča tepla.
2. Systém obsahuje zmiešavacie jednotky, obtoky, preto je možná presnejšia regulácia teploty chladiacej kvapaliny. Účinnosť zariadenia sa dosahuje inštaláciou napríklad trojcestných ventilov.
3. Súčasťou systému je ďalšia nádrž, aby bolo ihneď po spustení kotla k dispozícii malé množstvo teplej vody. Spotrebiteľ nemusí čakať na úplné zahriatie systému, ale prívod vody nie je veľký a systém sa ohrieva pomalšie ako klasický.
4. Vo vnútri vyrovnávacej nádrže je jedna špirála, cez ktorú prechádza tepelná energia zo zdroja a už z nej sa ohrieva chladiaca kvapalina v tepelnom zásobníku. V systéme tohto typu sa používajú rôzne kvapaliny na prenos tepla. Môžete si vybrať také, ktoré sa nemôžu miešať kvôli nekompatibilite chemických vlastností. Cez špirálu môžete napájať vykurovanie alebo dodávku teplej vody, alebo chladiaca kvapalina zo zdroja bude cirkulovať týmto kruhom.
5. V systéme je nainštalovaný ďalší externý výmenník tepla. Umožňuje vám udržiavať požadovanú teplotu v batérii.
6. Systém s prúdiacim okruhom horúcej vody. Optimálne je, ak sa horúca voda používa rovnomerne. V opačnom prípade sa odporúča zakúpiť jednotku na akumuláciu energie so zabudovaným kotlom.
7. Systém s jednou cievkou s pripojením na alternatívny zdroj energie, ako je solárny kolektor. Nazýva sa to bivalentný. Pripojenie sa vykonáva takým spôsobom, že kolektor zohráva vedúcu úlohu pri vykurovaní systému a kotol je pripojený, keď nie je dostatok tepelnej energie.
8. Multivalentný systém, kde sa hlavné vykurovanie vykonáva nízkoteplotnými zdrojmi, ako sú solárny kolektor a tepelné čerpadlo zem. Sú pripojené v spodnej časti tepelného akumulátora. Ako pomocný zdroj tepelnej energie sa používa vysokoteplotný kotol.

V prítomnosti rôznych vykurovacích okruhov a zdrojov tepelnej energie sa vytvára zložitý rozvetvený systém s mnohými ďalšími regulačnými zariadeniami, snímačmi a bezpečnostnými skupinami. Odporúča sa zveriť jeho návrh odborníkom, pretože sa budú vyžadovať veľmi presné výpočty.

Páskovanie akumulátora na teplo

Nádoba musí byť dobre izolovaná. Ak ide o komerčne dostupné zariadenie na akumuláciu tepla, musí sa posúdiť hrúbka a kvalita vonkajšej izolácie. Čím kvalitnejší a silnejší je tepelný izolátor, tým dlhšie teplo zostane. Vďaka špeciálnej štruktúre tepelného izolátora funguje tepelný akumulátor ako termoska. Hrúbka tepelnej izolácie u vysoko kvalitných modelov je asi 10 cm, pokrýva telo natreté žiaruvzdornou farbou. Na vrchu tepelnej izolácie je vrstva koženky. Rovnakým spôsobom sa izolácia vykonáva samostatne. Najskôr je nádrž natretá farbou, ktorá je odolná voči vysokým teplotám, potom je izolovaná čadičovou vlnou s hrúbkou najmenej 150 mm a vrchná časť je pokrytá fóliou.