Свързване и принцип на действие на топлинния акумулатор за котела

В домовете, където няма газ или централизирано отопление, се използват индивидуални отоплителни системи, включително котли на твърдо гориво и електричество или слънчеви системи, захранвани от слънчева енергия. Тези системи имат важен недостатък - неравномерното нагряване на охлаждащата течност поради основните характеристики на функционирането или влиянието на външни фактори. Те могат да бъдат оптимизирани с помощта на топлинен акумулатор за отопление, който ще действа като буфер между топлинния източник и потребителите.

Предназначение на топлинния акумулатор

Топлинният акумулатор за различни видове отоплителни котли е впечатляващо голям резервоар, пълен с вода, който ви позволява да решите проблемите, възникващи по време на работа на отоплителния котел:

• прекомерно потребление на енергия;
• излишна отоплителна мощност;
• прегряване на водата в котела;
• периодични колебания в температурата на нагряване поради неравномерността на самия процес на горене и ненавременното полагане на дърва за огрев, въглища;
• несъответствие между върховете на производство и потребление на топлинна енергия.

Някои проблеми могат да бъдат решени чрез инсталиране на котел за пиролиза с дълго изгаряне, но в последния случай това няма да помогне. Особеността на работата на котела е, че след зареждане на горивото, отдадената топлинна енергия постепенно се увеличава, достигайки пикови стойности, а след това постепенно намалява. Ако не добавите навреме гориво към котела, той спира, охлаждащата течност започва да се охлажда и с това температурата в къщата спада. По време на пиково производство на топлина, системата не е в състояние ефективно да разпределя цялата енергия, тъй като е оборудвана с термостати, така че част от топлината се губи. Ако котелът е електрически, е много по-изгодно да се натрупва топлина през нощта, когато електричеството се изчислява с преференциална нощна ставка, за да се консумира възможно най-малко електроенергия през деня.

Резервоарът за съхранение на топлина за отоплителната система е направен от неръждаема или обикновена стомана, вътрешността може да бъде покрита със защитен лак. Стените са боядисани отгоре с топлоустойчива боя, след това покрити с топлоизолационен материал и изкуствена кожа. Всъщност, когато е свързан топлинен акумулатор, обемът на топлоносителя в отоплителната система се увеличава, което дава възможност да се компенсира пиковата мощност на котела и в същото време да се натрупва топлина за прехвърлянето му в топлоносителя когато мощността на генериране на топлина от котела падне. Благодарение на висококачествената изолация, водата в акумулатора на топлина се охлажда за дълго време. Той остава нагрят в продължение на няколко часа и дори дни и се изпомпва в системата с помощта на помпа. Принципът на действие на топлинния акумулатор се основава на различния топлинен капацитет на различни среди, по-специално вода и въздух. Намаляването на температурата от 1 литър вода с един градус води до повишаване на температурата на въздушния обем от 1 м3 с 4 градуса.

Ако при използване на котли на твърдо гориво и електричество е желателно инсталирането на топлинен акумулатор, но не е необходимо, тогава наличието на топлинен акумулатор в слънчевата система е необходимо условие за функционирането, тъй като е невъзможно да се получи слънчева енергия в вечер и през нощта, а през есента и зимата в облачни дни, използването на системата е много ограничено.

Предимства и недостатъци

Плюсове за използване на топлинен акумулатор:

• Съхранява топлинна енергия за часове и дни.
• Прегряването на котела е изключено.
• Топлинната енергия не се губи, а се натрупва, за да се използва в бъдеще, поради което се повишава ефективността на котела и отоплителната система като цяло.
• Позволява ви да спестите пари.
• Температурата на въздуха в помещенията се поддържа лесно на оптимално ниво, изключват се внезапни температурни колебания.
• Няма нужда от често зареждане с гориво.
• В допълнение към котела за твърдо гориво можете да инсталирате слънчева система, която е безплатен източник на топлинна енергия.
• Някои модели термоакумулатори за отопление могат да комбинират функциите на котел.

Недостатъци на системата:

• Дълго отопление - оптимален монтаж в къщи, предназначени за постоянно пребиваване. В селските вили, които се посещават през зимата през уикендите, такова устройство няма да бъде полезно.
• Висока цена - струват приблизително колкото котел, а понякога и повече.
• Значителни размери и тегло - поради това при транспортирането и монтажа възникват определени трудности. Освен това в непосредствена близост до котела е инсталиран топлинен акумулатор, предназначен за отопление, там трябва да бъде разположено допълнително оборудване, поради което често е необходимо да се отдели специално помещение за инсталиране на устройства и да се подготви по специален начин: оборудвайте поддържаща платформа, която може да издържи теглото на задвижването. Когато се напълни, резервоарът може да тежи 3-4.
• Необходим е котел с висока мощност - закупуването на устройство за съхранение е оправдано, ако мощността на котела не е оползотворена напълно, има поне двоен резерв на мощност, в противен случай устройството няма да работи.

Когато правите топлинен акумулатор със собствените си ръце, ще можете да спестите значително количество. Най-простият дизайн е направен от цев от неръждаема стомана или дори лист от неръждаема стомана с дебелина най-малко 3 мм. Ще ви трябва и медна тръба с диаметър 3 см и дължина 14 м. Тя се огъва в спирала и се поставя вътре в резервоара. Отдолу правят захранване със студена вода, отгоре кран за топла вода, монтират спирателни кранове на крановете. Наложително е да се изолира самостоятелно направен акумулатор на топлина за котел на твърдо гориво, в противен случай той ще бъде неефективен. Също така е необходимо да се монтират сензори за налягане и температура.

Ако не можете да заварявате цилиндричен контейнер, можете да направите топлинен акумулатор за отопление във формата на паралелепипед - по-лесно е да направите резервоар с тази форма със собствените си ръце. Ъглите са допълнително подсилени, отвън те допълват конструкцията с ребра за усилване - те са заварени на разстояние 30-35 см един от друг. Съотношението на диаметъра и височината на устройството е 1: 3 (4).

Критерии за подбор

Необходимо е да се избере акумулатор на топлина в съответствие с точни изчисления, като се вземат предвид параметрите на отоплителната система на дома. В допълнение към изчислените стойности се вземат предвид общите характеристики на устройствата за съхранение на топлина.

• Налягане на отоплителната система. Според този параметър топлинният акумулатор трябва да съответства на отоплителната система. Във всеки случай стойността може да бъде по-висока, но не и по-ниска. На какво налягане може да издържи устройството за съхранение зависи от дебелината на стената, формата на резервоара и материала на производството. Системите за съхранение на топлина за котли с капацитет над 4 бара имат изпъкнал горен и долен капак.
• Обемът на буферния резервоар. Този параметър се счита за най-важен и те се опитват да изберат капацитет с такъв обем, че устройството да може да акумулира цялата излишна топлина. Но в същото време не е необходимо излишно обемно устройство.
• Външни размери и тегло.Въпросите за транспортиране и поставяне на оборудване ще трябва да бъдат решени, следователно всичко трябва да бъде внимателно изчислено: дали резервоарът ще премине през вратата, дали припокриванията ще издържат, когато резервоарът е напълно напълнен с вода.
• Оборудване с допълнителни топлообменници. Те ви позволяват допълнително да оптимизирате функционирането на системата. Моделите се избират според сложността на цялата система.
• Възможност за инсталиране на допълнителни устройства. Заедно с клипборда на батерията са инсталирани допълнителни нагревателни елементи, сензори и контролери за температура. Ако всички елементи на системата са избрани правилно, разходът на гориво може да бъде намален наполовина.

Резервоарите са изработени от въглеродна стомана или неръждаема стомана. Последните са по-скъпи и издържат по-дълго, а първите трябва да имат антикорозионно покритие. Трябва да се уверите в качеството му.

Изчисляване на обема на буферния резервоар на котела

Обемът на буферния резервоар обикновено се изчислява по такъв начин, че по време на изгарянето на един горивен товар, акумулаторът на топлина задържа цялата топлина, генерирана от котела. Можете самостоятелно да правите само приблизителни изчисления, които не отчитат топлинните загуби от отоплителните радиатори и ефекта от температурата на въздуха в помещението. Основната формула за изчисляване на обема на топлинен акумулатор:

W = k × m × s × Δtкъдето

• W - прекомерно количество топлина;
• м - масата на течността;
• от - топлинен капацитет на охлаждащата течност;
• Δt - броят на градусите, с които трябва да загреете охлаждащата течност;
• к - ефективност на котела.

Оттук трябва да изчислите масата на охлаждащата течност:m = W / (k × s × Δt).

Като W се определя като разлика между стойностите на енергията, генерирана от котела и изразходвана за отопление на къщата, също така е необходимо да се изяснят и времето за изгаряне на горивната вложка. Ако мощността на котела е дадена в паспорта на устройството, трябва да се изчисли консумацията на топлинна енергия за отопление. Времето за изгаряне на горивото се определя емпирично. Да приемем, че са 3 часа, но отоплението на къщата изисква 10 kW / h. Това означава, че след 3 часа ще бъдат изразходвани:10 × 3 = 30 kW.

Производството на топлина от котел с мощност 22 kW / h е:22 × 3 = 66 kW.

Въз основа на резултатите от изчислението излишната топлина ще бъде:W = 66 - 30 = 36 kW. Превеждаме във ватове, получаваме 36 000 вата.

Използвайки формулата m = W / (k × s × Δt), определяме желаната стойност на масата на водата. Ефективността е посочена в паспорта като процент. Тази стойност трябва да бъде преобразувана в десетична чрез деление на 100. Например, 80/100 = 0,8... Топлинният капацитет на водата е 4,19 kJ / kg × ° С или 1,164 W × h / kg × ° С или 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt се определя чрез измерване на температурата на подаващите и връщащите тръби, като се изважда по-ниската от по-голямата стойност. Например:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.По този начин,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 кг.

За да се съхранява цялата излишна енергия, генерирана от котела, ще е необходим контейнер с обем от най-малко 1 288,7 m3. Топлинният акумулатор Jaspi GTV Teknik 1500 HP е подходящ. С по-скромни изчислителни стойности можете да се ограничите до резервоар, например 750 литра.

Методи и диаграми за свързване „направи си сам“

Сложността и характеристиките на връзката зависят от вида на устройството за съхранение на топлина. Следователно трябва да разберете какви са те.

• Най-простият дизайн е празен резервоар вътре. Котелът и консуматорите са свързани директно. Използването е оптимално, ако една и съща охлаждаща течност се използва във всички вериги, налягането в системата не надвишава допустимите стойности на резервоара за съхранение и температурата на охлаждащата течност, подавана от котела, не надвишава допустимите стойности за отоплителния кръг. Ако първите две изисквания не са изпълнени, когато се свързвате към системата, трябва да използвате допълнителни външни топлообменници. В последния случай трябва да бъдат монтирани смесителни възли с трипътни клапани.
• Буферен резервоар с вътрешен топлообменник - един или повече.Топлообменникът е спирална тръба, изработена от мед или неръждаема стомана. В такава среда за съхранение охлаждащата течност се смесва. Намотката, разположена в долната част, загрява охлаждащата течност, горещата вода се втурва нагоре като по-малко плътна. В горната част има друга намотка, която взима енергия и я извежда към отоплителните кръгове. Устройство от този тип е оптимално при използване на различни видове топлоносители, при високо налягане и температура на топлоносителя, свързващо няколко топлинни генератора.
• Резервоар с проточна верига за захранване с топла вода. Топлообменникът се намира най-вече в горната част на резервоара. Той трябва да бъде направен от метал, който отговаря на изискванията за вода за храна. Веригите са свързани директно. Такава система е за предпочитане с равномерен поток гореща вода.
• Топлоакумулатор с вътрешен котел. Резервоарът съхранява нагрята вода за битова консумация. Този тип топлинен акумулатор може лесно да се интегрира в отворени и затворени отоплителни системи, оборудвани с твърдо гориво, електрически котли и слънчеви колектори. Буферните резервоари от този тип са особено подходящи при използване на електрически котли, когато охлаждащата течност се нагрява през нощта и водата се консумира през деня. Котел от 150 литра е достатъчен за дневната консумация на вода на средностатистическо семейство.

Има няколко изходни тръби за топлинния акумулатор, предназначени за отоплителната система, и те са разположени по протежение на резервоара вертикално, тъй като има температурен градиент по височината. Това се прави, за да може да се свържат вериги с различни изисквания за температурата на охлаждащата течност, за да се намали натоварването на температурните контролери. В резултат на това топлинната енергия се използва възможно най-ефективно.

Други видове системи:

1. Най-простата схема на каишка, ограничаваща възможностите за настройка. Горещата вода се издига нагоре и се взима от горната точка, след като се охлади, тя слиза надолу и отново влиза в котела. Използва се, когато налягането и температурата в топлогенератора и отоплителните кръгове са еднакви. Температурата се контролира само чрез увеличаване / намаляване на потока на топлоносителя.
2. Системата съдържа смесителни блокове, байпаси, поради което е възможно по-точно регулиране на температурата на охлаждащата течност. Ефективността на оборудването се постига чрез инсталиране, например, на трипътни клапани.
3. В системата е включен допълнителен резервоар, така че малко количество топла вода да е на разположение веднага след стартиране на котела. Потребителят не трябва да чака системата да се затопли напълно, но водоснабдяването не е голямо и системата се загрява по-бавно от класическата.
4. Вътре в буферния резервоар има една намотка, през която топлинната енергия преминава от източника, а вече от намотката, охлаждащата течност в акумулатора на топлина се нагрява. В система от този тип се използват различни течности за пренос на топлина. Можете да изберете тези, които не могат да се смесват поради несъвместимост на химичните характеристики. Чрез намотката можете да подавате отопление или топла вода, или охлаждащата течност от източника ще циркулира през този кръг.
5. В системата е инсталиран допълнителен външен топлообменник. Тя ви позволява да поддържате желаната температура в батерията.
6. Система с течаща верига за топла вода. Оптимално е горещата вода да се използва равномерно. В противен случай се препоръчва да закупите блок за съхранение на енергия с вграден котел.
7. Система с единична намотка с връзка към алтернативен източник на енергия като слънчев колектор. Нарича се двувалентен. Връзката се извършва по такъв начин, че колекторът да играе водеща роля в отоплението на системата, а котелът е свързан, когато няма достатъчно топлинна енергия.
8. Многовалентна система, при която основното отопление се осъществява от нискотемпературни източници, като слънчев колектор и термопомпа с наземен източник. Те са свързани в долната част на акумулатора на топлина. Като спомагателен източник на топлинна енергия се използва високотемпературен котел.

При наличието на различни отоплителни кръгове и източници на топлинна енергия се формира сложна разклонена система с много допълнително оборудване за регулиране, сензори, групи за безопасност. Препоръчва се неговият дизайн да се повери на професионалисти, тъй като ще са необходими изчисления с висока точност.

Лента за акумулатор за топлина

Контейнерът трябва да е добре изолиран. Ако това е търговско складово съхранение, трябва да се оцени дебелината и качеството на външната изолация. Колкото по-добър и дебел е топлоизолаторът, толкова по-дълго ще остане топлината. Благодарение на специалната структура на топлоизолатора, топлинният акумулатор работи като термос. Дебелината на топлоизолацията при висококачествени модели е около 10 см. Тя покрива корпуса, боядисан с топлоустойчива боя. На върха на топлоизолацията има слой от изкуствена кожа. Изолацията се извършва самостоятелно по същия начин. Първо, резервоарът е боядисан с боя, устойчива на високи температури, след това е изолиран с базалтова вата с дебелина най-малко 150 мм, а отгоре е покрит с фолио.