Kết nối và nguyên lý hoạt động của bộ tích nhiệt cho lò hơi

Trong những ngôi nhà không có khí đốt hoặc hệ thống sưởi tập trung, các hệ thống sưởi ấm riêng lẻ được sử dụng, bao gồm nhiên liệu rắn và nồi hơi điện hoặc hệ thống năng lượng mặt trời chạy bằng năng lượng mặt trời. Các hệ thống này có một nhược điểm quan trọng - sự gia nhiệt không đều của chất làm mát do các đặc điểm cơ bản của hoạt động hoặc do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài. Chúng có thể được tối ưu hóa bằng cách sử dụng bộ tích lũy nhiệt để sưởi ấm, bộ tích lũy này sẽ hoạt động như một bộ đệm giữa nguồn nhiệt và người tiêu dùng.

Mục đích của bộ tích tụ nhiệt

Bộ tích lũy nhiệt cho các loại lò hơi gia nhiệt là một bể chứa có kích thước ấn tượng chứa đầy nước, cho phép bạn giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình vận hành lò hơi gia nhiệt:

• tiêu thụ năng lượng quá mức;
• năng lượng sưởi ấm dư thừa;
• quá nhiệt của nước trong nồi hơi;
• sự dao động định kỳ của nhiệt độ sưởi ấm do quá trình đốt cháy không đồng đều và đốt củi, than không kịp thời;
• sự không phù hợp giữa các đỉnh của sản xuất và tiêu thụ nhiệt năng.

Một số vấn đề có thể được giải quyết bằng cách lắp đặt một lò hơi nhiệt phân đốt cháy lâu, nhưng trong trường hợp sau, nó sẽ không giúp ích được gì. Đặc thù của quá trình vận hành lò hơi là sau khi nạp nhiên liệu, nhiệt năng tỏa ra tăng dần, đạt giá trị cực đại, sau đó cũng giảm dần. Nếu bạn không đổ thêm nhiên liệu vào lò hơi kịp thời, lò hơi sẽ dừng lại, chất làm mát bắt đầu nguội đi, và do đó nhiệt độ trong nhà giảm xuống. Trong quá trình sản sinh nhiệt cao điểm, hệ thống không thể phân phối tất cả năng lượng một cách hiệu quả, vì nó được trang bị bộ điều nhiệt, do đó, một phần nhiệt bị lãng phí. Nếu lò hơi chạy bằng điện, thì việc tích nhiệt vào ban đêm sẽ có lợi hơn nhiều, khi điện được tính theo mức ưu đãi vào ban đêm để tiêu thụ ít điện nhất có thể vào ban ngày.

Bình giữ nhiệt cho hệ thống sưởi được làm bằng thép không gỉ hoặc thép thường, bên trong có thể phủ một lớp vecni bảo vệ. Các bức tường được sơn từ trên cao bằng sơn chống nóng, sau đó được phủ bằng vật liệu cách nhiệt và giả da. Trên thực tế, khi kết nối bộ tích lũy nhiệt, thể tích của vật mang nhiệt trong hệ thống sưởi tăng lên, điều này có thể bù lại công suất cực đại của lò hơi và đồng thời tích nhiệt để truyền sang vật mang nhiệt. khi công suất tỏa nhiệt của lò hơi giảm xuống. Nhờ lớp cách nhiệt chất lượng cao, nước trong bình tích nhiệt sẽ nguội lại trong thời gian dài. Nó vẫn được làm nóng trong vài giờ và thậm chí vài ngày và được bơm vào hệ thống bằng máy bơm. Nguyên tắc hoạt động của bộ tích nhiệt dựa trên nhiệt dung khác nhau của các phương tiện khác nhau, cụ thể là nước và không khí. Nhiệt độ của 1 lít nước giảm một độ dẫn đến nhiệt độ của thể tích không khí có thể tích 1 m3 tăng thêm 4 độ.

Nếu, khi sử dụng nhiên liệu rắn và nồi hơi điện, việc lắp đặt bộ tích lũy nhiệt là mong muốn, nhưng không cần thiết, thì sự hiện diện của bộ tích lũy nhiệt trong hệ thống năng lượng mặt trời là điều kiện cần thiết để hoạt động, vì không thể thu được năng lượng mặt trời trong vào buổi tối và ban đêm, và vào mùa thu và mùa đông vào những ngày nhiều mây, việc sử dụng hệ thống rất hạn chế.

Ưu và nhược điểm

Ưu điểm của việc sử dụng bộ tích nhiệt:

• Lưu trữ nhiệt năng trong nhiều giờ và nhiều ngày.
• Quá nhiệt của lò hơi được loại trừ.
• Năng lượng nhiệt không bị lãng phí mà được tích lũy để sử dụng trong tương lai, do đó, hiệu suất của lò hơi và hệ thống sưởi ấm nói chung tăng lên.
• Cho phép bạn tiết kiệm tiền.
• Nhiệt độ không khí trong khuôn viên dễ dàng được duy trì ở mức tối ưu, loại trừ các biến động nhiệt độ đột ngột.
• Không cần phải tiếp nhiên liệu thường xuyên.
• Ngoài lò hơi đốt nhiên liệu rắn, bạn có thể lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, đây là một nguồn năng lượng nhiệt miễn phí.
• Một số mô hình tích lũy nhiệt để sưởi ấm có thể kết hợp các chức năng của lò hơi.

Nhược điểm của hệ thống:

• Hệ thống sưởi lâu - lắp đặt tối ưu trong những ngôi nhà dành cho nơi ở lâu dài. Trong những ngôi nhà nông thôn, nơi được ghé thăm vào mùa đông vào cuối tuần, một thiết bị như vậy sẽ không hữu ích.
• Chi phí cao - chúng có giá tương đương với một lò hơi, và đôi khi cao hơn.
• Kích thước và trọng lượng đáng kể - do đó, những khó khăn nhất định phát sinh trong quá trình vận chuyển và lắp đặt. Ngoài ra, một bộ tích tụ nhiệt dùng để sưởi ấm được lắp đặt ngay gần lò hơi, các thiết bị bổ sung phải được đặt ở đó, do đó, thường cần bố trí một phòng đặc biệt để lắp đặt các thiết bị và chuẩn bị nó theo cách đặc biệt: trang bị bệ đỡ có thể chịu được sức nặng của ổ. Khi đầy, bể có thể nặng 3-4.
• Cần có lò hơi công suất cao - việc mua thiết bị lưu trữ là hợp lý nếu công suất của lò hơi không được sử dụng hết, ít nhất phải có mức dự trữ năng lượng gấp đôi, nếu không thiết bị sẽ không hoạt động.

Khi tự tay làm một bộ tích nhiệt, bạn sẽ tiết kiệm được một khoản đáng kể. Thiết kế đơn giản nhất được làm bằng thùng thép không gỉ hoặc thậm chí là một tấm thép không gỉ với độ dày ít nhất là 3 mm. Bạn cũng sẽ cần một ống đồng có đường kính 3 cm, dài 14 m, được uốn thành hình xoắn ốc và đặt bên trong bể. Từ phía dưới, họ tạo ra một nguồn cung cấp nước lạnh, từ phía trên một vòi cho nước nóng, cài đặt các nút chặn trên các vòi. Bắt buộc phải cách nhiệt bộ tích nhiệt tự tạo cho lò hơi đốt nhiên liệu rắn, nếu không sẽ mất tác dụng. Cũng cần thiết phải lắp đặt các cảm biến áp suất và nhiệt độ.

Nếu bạn không thể hàn một bình chứa hình trụ, bạn có thể làm một bộ tích lũy nhiệt để sưởi ấm theo hình dạng của một ống song song - dễ dàng hơn để tạo một bình chứa có hình dạng này bằng chính tay của bạn. Các góc được gia cố thêm, từ bên ngoài chúng bổ sung cho cấu trúc bằng chất làm cứng - chúng được hàn cách nhau 30-35 cm. Tỷ lệ đường kính và chiều cao của thiết bị là 1: 3 (4).

Tiêu chí lựa chọn

Cần phải chọn một bộ tích lũy nhiệt phù hợp với các tính toán chính xác, có tính đến các thông số của hệ thống sưởi ấm trong nhà. Tuy nhiên, ngoài các giá trị tính toán, các đặc tính chung của các thiết bị lưu trữ nhiệt cũng được tính đến.

• Hệ thống gia nhiệt áp suất. Theo thông số này, bộ tích nhiệt phải tương ứng với hệ thống sưởi. Trong mọi trường hợp, giá trị có thể cao hơn, nhưng không thấp hơn. Áp suất mà thiết bị lưu trữ có thể chịu được phụ thuộc vào độ dày của thành, hình dạng của bể và vật liệu chế tạo. Hệ thống lưu trữ nhiệt cho nồi hơi có dung tích lớn hơn 4 bar có nắp trên và dưới lồi.
• Thể tích của bể đệm. Thông số này được coi là quan trọng nhất và họ cố gắng chọn công suất có thể tích sao cho ổ có thể tích tụ hết nhiệt lượng dư thừa. Nhưng đồng thời, một thiết bị quá lớn không cần thiết là không cần thiết.
• Kích thước bên ngoài và trọng lượng.Các vấn đề về vận chuyển và bố trí thiết bị sẽ phải được giải quyết, do đó, mọi thứ phải được tính toán cẩn thận: liệu bể có đi qua ô cửa hay không, liệu sự chồng chéo có chịu được khi bể chứa đầy nước hoàn toàn hay không.
• Trang bị thêm bộ trao đổi nhiệt. Chúng cho phép bạn tối ưu hóa hơn nữa hoạt động của hệ thống. Các mô hình được lựa chọn tùy theo mức độ phức tạp của toàn bộ hệ thống.
• Khả năng cài đặt các thiết bị bổ sung. Cùng với khay nhớ tạm thời của pin, các bộ phận làm nóng, cảm biến và bộ điều khiển nhiệt độ bổ sung được lắp đặt. Nếu tất cả các yếu tố của hệ thống được chọn chính xác, mức tiêu thụ nhiên liệu có thể giảm một nửa.

Các bể được làm bằng thép carbon hoặc thép không gỉ. Loại thứ hai đắt hơn và tuổi thọ lâu hơn, và loại thứ nhất phải có lớp phủ chống ăn mòn. Bạn cần đảm bảo chất lượng của nó.

Tính toán thể tích của thùng đệm của lò hơi

Thể tích của thùng đệm thường được tính toán sao cho trong quá trình đốt cháy một chất tải nhiên liệu, bộ tích tụ nhiệt giữ lại tất cả nhiệt do lò hơi tạo ra. Bạn chỉ có thể thực hiện các tính toán gần đúng một cách độc lập mà không tính đến tổn thất nhiệt từ bộ tản nhiệt sưởi ấm và ảnh hưởng của nhiệt độ không khí trong phòng. Công thức cơ bản để tính thể tích của bình tích nhiệt:

W = k × m × s × ΔtỞ đâu

• W - lượng nhiệt quá lớn;
• m - khối lượng của chất lỏng;
• từ - nhiệt dung của chất làm mát;
• Δt - số độ bạn cần làm nóng chất làm mát;
• k - hiệu suất lò hơi.

Từ đây, bạn cần tính khối lượng của chất làm mát:m = W / (k × s × Δt).

Như W được định nghĩa là sự khác biệt giữa các giá trị của năng lượng do lò hơi tạo ra và chi phí để sưởi ấm ngôi nhà, cũng cần phải làm rõ chúng và thời gian đốt cháy phụ liệu. Nếu công suất lò hơi được nêu trong hộ chiếu của thiết bị, thì năng lượng nhiệt tiêu thụ để sưởi ấm phải được tính toán. Thời gian tiêu hao nhiên liệu được xác định theo kinh nghiệm. Giả sử đó là 3 giờ, nhưng sưởi ấm ngôi nhà cần 10 kW / h. Điều này có nghĩa là trong 3 giờ, số tiền đó sẽ được sử dụng:10 × 3 = 30 kW.

Sản lượng nhiệt của lò hơi 22 kW / h là:22 × 3 = 66 kW.

Dựa vào kết quả tính toán, nhiệt lượng thừa sẽ là:W = 66 - 30 = 36 kW. Chúng tôi chuyển thành watt, chúng tôi nhận được 36.000 watt.

Sử dụng công thức m = W / (k × s × Δt), chúng tôi xác định giá trị mong muốn của khối lượng nước. Hiệu quả được chỉ ra trong hộ chiếu dưới dạng phần trăm. Giá trị này phải được chuyển đổi thành số thập phân bằng cách chia cho 100. Ví dụ: 80/100 = 0,8... Nhiệt dung của nước là 4,19 kJ / kg × ° С hoặc là 1,164 W × h / kg × ° С hoặc là 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt được xác định bằng cách đo nhiệt độ của đường ống cung cấp và đường ống trở lại, trừ giá trị thấp hơn cho giá trị lớn hơn. Ví dụ:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Bằng cách này,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Để tích trữ tất cả năng lượng dư thừa do lò hơi tạo ra, cần phải có một thùng chứa có thể tích ít nhất là 1.288,7 m3. Bộ tích nhiệt Jaspi GTV Teknik 1500 HP phù hợp. Với các giá trị tính toán khiêm tốn hơn, bạn có thể giới hạn bản thân trong một bể chứa, ví dụ: 750 lít.

Sơ đồ và phương pháp kết nối tự làm

Độ phức tạp và các tính năng của kết nối phụ thuộc vào loại thiết bị lưu trữ nhiệt. Do đó, bạn nên tìm hiểu chúng là gì.

• Thiết kế đơn giản nhất là một thùng rỗng bên trong. Lò hơi và người tiêu dùng được kết nối trực tiếp. Việc sử dụng là tối ưu nếu cùng một chất làm mát được sử dụng trong tất cả các mạch, áp suất trong hệ thống không vượt quá giá trị cho phép của bể chứa và nhiệt độ của chất làm mát được cung cấp từ lò hơi không vượt quá giá trị cho phép đối với các mạch sưởi ấm. Nếu hai yêu cầu đầu tiên không được đáp ứng, khi kết nối với hệ thống, bạn phải sử dụng thêm bộ trao đổi nhiệt bên ngoài. Trong trường hợp thứ hai, nên lắp các cụm trộn có van ba ngả.
• Bể đệm với bộ trao đổi nhiệt bên trong - một hoặc nhiều.Bộ trao đổi nhiệt là một ống xoắn làm bằng đồng hoặc thép không gỉ. Trong môi trường lưu trữ như vậy, chất làm mát được trộn. Cuộn dây nằm ở phần dưới làm nóng chất làm mát, nước nóng chảy lên phía trên càng ít đặc hơn. Trên cùng là một cuộn dây khác lấy năng lượng và đưa nó ra các mạch sưởi ấm. Một thiết bị loại này là tối ưu khi sử dụng các loại chất mang nhiệt khác nhau, ở áp suất và nhiệt độ cao của chất mang nhiệt, kết nối một số máy phát nhiệt.
• Một bể chứa có mạch chảy qua để cấp nước nóng. Bộ trao đổi nhiệt hầu hết được đặt ở trên cùng của bể. Nó phải được làm bằng kim loại đáp ứng các yêu cầu về nước thực phẩm. Các mạch được kết nối trực tiếp. Hệ thống như vậy thích hợp hơn với dòng nước nóng đồng đều.
• Bộ tích lũy nhiệt với nồi hơi bên trong. Bể chứa dự trữ nước nóng cho sinh hoạt. Loại tích lũy nhiệt này có thể dễ dàng tích hợp vào các hệ thống sưởi ấm đóng và mở được trang bị nhiên liệu rắn, nồi hơi điện và bộ thu năng lượng mặt trời. Bể đệm kiểu này đặc biệt thích hợp khi sử dụng nồi hơi điện, khi chất làm mát được đun nóng vào ban đêm và nước được tiêu thụ vào ban ngày. Một nồi hơi 150 lít là đủ cho lượng nước tiêu thụ hàng ngày của một gia đình trung bình.

Có một số đường ống đầu ra cho bộ tích lũy nhiệt dành cho hệ thống sưởi và chúng được đặt dọc theo bể chứa theo chiều dọc, vì có một gradient nhiệt độ dọc theo chiều cao. Điều này được thực hiện để có thể kết nối các mạch với các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ của chất làm mát, để giảm tải cho các bộ điều khiển nhiệt độ. Kết quả là, năng lượng nhiệt được sử dụng hiệu quả nhất có thể.

Các loại hệ thống khác:

1. Sơ đồ đóng đai đơn giản nhất, hạn chế khả năng điều chỉnh. Nước nóng bốc lên được lấy từ điểm trên, sau khi nguội bớt sẽ đi xuống và lại đi vào lò hơi. Nó được sử dụng khi áp suất và nhiệt độ trong bộ tạo nhiệt và mạch sưởi giống nhau. Nhiệt độ chỉ được kiểm soát bằng cách tăng / giảm dòng nhiệt.
2. Hệ thống bao gồm các bộ phận trộn, các đường vòng, do đó, có thể điều chỉnh chính xác hơn nhiệt độ nước làm mát. Hiệu quả thiết bị đạt được bằng cách lắp đặt, ví dụ, van ba ngả.
3. Một bồn chứa bổ sung được bao gồm trong hệ thống, để một lượng nhỏ nước nóng có sẵn ngay sau khi khởi động lò hơi. Người tiêu dùng không phải đợi hệ thống nóng lên hoàn toàn, nhưng lượng nước cung cấp không lớn và hệ thống nóng lên chậm hơn so với hệ thống cổ điển.
4. Bên trong thùng đệm có một cuộn dây, qua đó năng lượng nhiệt truyền từ nguồn và đã từ cuộn dây, chất làm mát trong bộ lưu trữ nhiệt được làm nóng. Trong một hệ thống kiểu này, các chất lỏng truyền nhiệt khác nhau được sử dụng. Bạn có thể chọn những loại không thể trộn lẫn do không tương thích về đặc tính hóa học. Thông qua cuộn dây, bạn có thể cấp nhiệt hoặc cấp nước nóng, hoặc chất làm mát từ nguồn sẽ lưu thông qua vòng tròn này.
5. Một bộ trao đổi nhiệt bên ngoài bổ sung được lắp đặt trong hệ thống. Nó cho phép bạn duy trì nhiệt độ mong muốn trong pin.
6. Hệ thống có mạch nước nóng chảy. Sẽ là tối ưu nếu nước nóng được sử dụng đồng đều. Nếu không, bạn nên mua bộ lưu trữ năng lượng có lò hơi lắp sẵn.
7. Hệ thống cuộn dây đơn có kết nối với nguồn năng lượng thay thế như bộ thu năng lượng mặt trời. Nó được gọi là hai hóa trị. Kết nối được thực hiện theo cách mà bộ thu đóng vai trò dẫn đầu trong việc đốt nóng hệ thống, và lò hơi được kết nối khi không có đủ nhiệt năng.
8. Hệ thống đa hóa trị, trong đó việc sưởi ấm chính được thực hiện bằng các nguồn nhiệt độ thấp, chẳng hạn như bộ thu năng lượng mặt trời và máy bơm nhiệt nguồn mặt đất. Chúng được kết nối ở dưới cùng của bộ tích lũy nhiệt. Lò hơi nhiệt độ cao được sử dụng như một nguồn nhiệt năng phụ trợ.

Với sự hiện diện của các mạch gia nhiệt và các nguồn nhiệt năng khác nhau, một hệ thống phân nhánh phức tạp được hình thành với nhiều thiết bị điều chỉnh bổ sung, cảm biến, nhóm an toàn. Bạn nên giao thiết kế của nó cho các chuyên gia, vì sẽ yêu cầu tính toán chính xác cao.

Bộ tích lũy đóng đai cho nhiệt

Bình chứa phải được cách nhiệt tốt. Nếu là kho chứa nhiệt có bán trên thị trường thì phải đánh giá độ dày và chất lượng của lớp cách nhiệt bên ngoài. Chất cách nhiệt càng tốt và dày thì thời gian giữ nhiệt càng lâu. Do cấu tạo đặc biệt của bình cách nhiệt nên bình tích nhiệt hoạt động giống như phích nước. Độ dày của tôn cách nhiệt ở các dòng xe cao cấp khoảng 10 cm, bao phủ toàn thân sơn chống nóng. Bên trên lớp cách nhiệt có một lớp giả da. Cách nhiệt được thực hiện theo cách tương tự. Đầu tiên, bể được sơn bằng sơn chịu được nhiệt độ cao, sau đó được cách nhiệt bằng len bazan với độ dày ít nhất là 150 mm, bên trên được phủ một lớp giấy bạc.