Zapojení a princip činnosti tepelného akumulátoru pro kotel

V domácnostech, kde není k dispozici plyn nebo ústřední topení, se používají individuální systémy vytápění, včetně kotlů na tuhá paliva a elektrických kotlů nebo solárních systémů poháněných solární energií. Tyto systémy mají důležitou nevýhodu - nerovnoměrné zahřívání chladicí kapaliny v důsledku základních rysů fungování nebo vlivu vnějších faktorů. Lze je optimalizovat pomocí tepelného akumulátoru pro vytápění, který bude fungovat jako nárazník mezi zdrojem tepla a spotřebiteli.

Účel tepelného akumulátoru

Akumulátor tepla pro různé typy topných kotlů je impozantně velký zásobník naplněný vodou, který umožňuje řešit problémy, které vznikají při provozu topného kotle:

• nadměrná spotřeba energie;
• nadměrný topný výkon;
• přehřátí vody v kotli;
• periodické výkyvy teploty ohřevu v důsledku nerovnoměrnosti samotného spalovacího procesu a předčasné pokládky palivového dřeva, uhlí;
• nesoulad mezi vrcholy výroby a spotřeby tepelné energie.

Některé problémy lze vyřešit instalací pyrolýzního kotle s dlouhým spalováním, ale v druhém případě to nepomůže. Zvláštností provozu kotle je to, že po naložení paliva se výkon tepelné energie postupně zvyšuje, dosahuje špičkových hodnot a poté také postupně klesá. Pokud do kotle nepřidáte palivo včas, zastaví se, chladicí kapalina začne ochlazovat a tím teplota v domě klesá. Během špičkové výroby tepla není systém schopen efektivně distribuovat veškerou energii, protože je vybaven termostaty, takže část tepla je zbytečná. Pokud je kotel elektrický, je mnohem výhodnější akumulovat teplo v noci, kdy se elektřina počítá s preferenční noční rychlostí, aby se během dne spotřebovalo co nejméně elektřiny.

Zásobník tepla pro topný systém je vyroben z nerezové nebo obyčejné oceli, vnitřek může být potažen ochranným lakem. Stěny jsou shora natřeny žáruvzdornou barvou, poté pokryty tepelně izolačním materiálem a koženkou. Ve skutečnosti, když je připojen tepelný akumulátor, zvyšuje se objem tepelného nosiče v topném systému, což umožňuje kompenzovat špičkový výkon kotle a současně akumulovat teplo pro jeho přenos do tepelného nosiče když výkon generovaný teplem kotlem poklesne. Díky vysoce kvalitní izolaci voda v tepelném akumulátoru dlouhodobě chladne. Zůstává teplý několik hodin a dokonce dnů a je čerpán do systému pomocí čerpadla. Princip činnosti tepelného akumulátoru je založen na rozdílné tepelné kapacitě různých médií, zejména vody a vzduchu. Pokles teploty 1 litru vody o jeden stupeň vede ke zvýšení teploty objemu vzduchu o 1 m3 o 4 stupně.

Pokud je při použití kotle na tuhá paliva a elektrických kotlů instalace tepelného akumulátoru žádoucí, ale není to nutné, je nezbytnou podmínkou pro provoz přítomnost tepelného akumulátoru v solárním systému, protože není možné získat sluneční energii v večer a v noci a používání systému je na podzim a v zimě v zamračených dnech velmi omezené.

Výhody a nevýhody

Výhody použití tepelného akumulátoru:

• Ukládá tepelnou energii na hodiny a dny.
• Přehřátí kotle je vyloučeno.
• Tepelná energie není zbytečná, ale akumuluje se, aby mohla být použita v budoucnu, a proto se zvyšuje účinnost kotle a topného systému jako celku.
• Umožňuje vám ušetřit peníze.
• Teplota vzduchu v objektu se snadno udržuje na optimální úrovni, jsou vyloučeny náhlé výkyvy teploty.
• Není třeba časté doplňování paliva.
• Kromě kotle na tuhá paliva můžete instalovat solární systém, který je bezplatným zdrojem tepelné energie.
• Některé modely tepelných akumulátorů pro vytápění mohou kombinovat funkce kotle.

Nevýhody systému:

• Dlouhé vytápění - optimální instalace v domech určených k trvalému pobytu. Ve venkovských chatách, které jsou v zimě navštěvovány o víkendech, nebude takové zařízení užitečné.
• Vysoké náklady - stojí přibližně stejně jako kotel a někdy i více.
• Významné rozměry a hmotnost - z tohoto důvodu vznikají při přepravě a instalaci určité potíže. Kromě toho je v bezprostřední blízkosti kotle instalován tepelný akumulátor určený k vytápění, musí tam být umístěno další zařízení, proto je často nutné vyčlenit speciální místnost pro instalaci zařízení a připravit ji zvláštním způsobem: vybavit podpůrnou plošinu, která vydrží váhu pohonu. Po naplnění může nádrž vážit 3-4.
• Vyžaduje se vysoce výkonný kotel - nákup akumulačního zařízení je oprávněný, pokud není výkon kotle plně využit, je zde alespoň dvojnásobná rezerva výkonu, jinak bude zařízení nečinné.

Při výrobě tepelného akumulátoru vlastními rukama budete moci ušetřit značné množství. Nejjednodušší konstrukce je vyrobena z nerezové oceli nebo dokonce z nerezové oceli o tloušťce nejméně 3 mm. Budete také potřebovat měděnou trubku o průměru 3 cm a délce 14 m. Je ohnutá do spirály a umístěna uvnitř nádrže. Ze dna dělají přívod studené vody, shora kohoutek pro teplou vodu, instalují kohoutky na kohoutky. Je nutné izolovat vlastní tepelný akumulátor pro kotel na tuhá paliva, jinak to bude neúčinné. Je také nutné nainstalovat snímače tlaku a teploty.

Pokud nemůžete svařovat válcovou nádobu, můžete si vyrobit tepelný akumulátor pro ohřev ve tvaru rovnoběžnostěnu - je snazší vyrobit zásobník tohoto tvaru vlastními rukama. Rohy jsou dodatečně vyztuženy, zvenčí doplňují konstrukci výztuhami - jsou svařeny ve vzdálenosti 30-35 cm od sebe. Poměr průměru a výšky zařízení je 1: 3 (4).

Kritéria výběru

Je nutné zvolit akumulátor tepla v souladu s přesnými výpočty s přihlédnutím k parametrům domácího topného systému. Kromě vypočítaných hodnot se však berou v úvahu obecné charakteristiky zařízení pro akumulaci tepla.

• Tlak v topném systému. Podle tohoto parametru musí akumulátor tepla odpovídat topnému systému. V každém případě může být hodnota vyšší, ale ne nižší. Jaký tlak vydrží skladovací zařízení, závisí na tloušťce stěny, tvaru nádrže a materiálu výroby. Akumulátory tepla pro kotle o kapacitě větší než 4 bary mají konvexní horní a dolní kryt.
• Objem vyrovnávací nádrže. Tento parametr je považován za nejdůležitější a snaží se zvolit kapacitu takového objemu, aby pohon mohl akumulovat veškeré přebytečné teplo. Současně však není nutné zbytečně objemné zařízení.
• Vnější rozměry a hmotnost.Budou muset být vyřešeny problémy s přepravou a umístěním zařízení, takže je třeba pečlivě vypočítat vše: zda nádrž projde dveřmi, zda překrytí vydrží, když je nádrž zcela naplněna vodou.
• Vybaveno dalšími výměníky tepla. Umožňují vám dále optimalizovat fungování systému. Modely jsou vybírány podle složitosti celého systému.
• Možnost instalace dalších zařízení. Spolu se schránkou na baterie jsou instalovány další topné články, senzory a regulátory teploty. Pokud jsou všechny prvky systému vybrány správně, může být spotřeba paliva snížena na polovinu.

Nádrže jsou vyrobeny z uhlíkové oceli nebo nerezové oceli. Druhé jsou dražší a vydrží déle a první musí mít antikorozní povlak. Musíte se ujistit o jeho kvalitě.

Výpočet objemu vyrovnávací nádrže kotle

Objem vyrovnávací nádrže se obvykle počítá takovým způsobem, že během spalování jedné palivové náplně zadržuje tepelný akumulátor veškeré teplo generované kotlem. Samostatně můžete provést pouze přibližné výpočty, které nezohledňují tepelné ztráty z topných těles a vliv teploty vzduchu v místnosti. Základní vzorec pro výpočet objemu tepelného akumulátoru:

W = k × m × s × Δtkde

• Ž - nadměrné množství tepla;
• m - hmotnost kapaliny;
• z - tepelná kapacita chladicí kapaliny;
• Δt - počet stupňů, o které musíte ohřát chladicí kapalinu;
• k - účinnost kotle.

Odtud musíte vypočítat hmotnost chladicí kapaliny:m = W / (k × s × Δt).

Tak jako Ž je definován jako rozdíl mezi hodnotami energie generované kotlem a vynaložené na vytápění domu; je rovněž nutné je vyjasnit a dobu spalování palivové nádrže. Pokud je výkon kotle uveden v pasu zařízení, musí se vypočítat spotřeba tepelné energie na vytápění. Doba vyhoření paliva je stanovena empiricky. Řekněme, že jsou to 3 hodiny, ale vytápění domu vyžaduje 10 kW / h. To znamená, že za 3 hodiny to bude utraceno:10 × 3 = 30 kW.

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

Na základě výsledků výpočtu bude přebytečné teplo:W = 66 - 30 = 36 kW. Přeložíme do wattů, dostaneme 36 000 wattů.

Pomocí vzorce m = W / (k × s × Δt), určíme požadovanou hodnotu hmotnosti vody. Účinnost je v pasu uvedena jako procento. Tato hodnota musí být převedena na desetinnou část vydělením 100. Například 80/100 = 0,8... Tepelná kapacita vody je 4,19 kJ / kg × ° С. nebo 1,164 W × h / kg × ° С nebo 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt se stanoví měřením teploty přívodního a zpětného potrubí odečtením nižší od větší hodnoty. Například:Δt = 88 - 58 = 30 ° CTakto,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Ke skladování veškeré přebytečné energie generované kotlem bude zapotřebí zásobník o objemu minimálně 1 288,7 m3. Vhodný je tepelný akumulátor Jaspi GTV Teknik 1500 HP. Při skromnějších hodnotách výpočtu se můžete omezit na nádrž, například 750 litrů.

Metody a diagramy připojení kutilství

Složitost a vlastnosti připojení závisí na typu zařízení pro akumulaci tepla. Proto byste měli zjistit, jaké jsou.

• Nejjednodušší design je prázdná nádrž uvnitř. Kotel a spotřebiče jsou připojeny přímo. Použití je optimální, pokud je ve všech okruzích použito stejné chladivo, tlak v systému nepřesahuje přípustné hodnoty zásobníku a teplota chladiva dodávaného z kotle nepřekračuje přípustné hodnoty pro topného okruhu. Pokud nejsou splněny první dva požadavky, musíte při připojení k systému použít další externí tepelné výměníky. V druhém případě by měla být nainstalována směšovací zařízení s trojcestnými ventily.
• Vyrovnávací nádrž s vnitřním výměníkem tepla - jedním nebo více.Výměník tepla je spirálová trubka z mědi nebo nerezové oceli. V takovém skladovacím médiu se chladivo mísí. Cívka umístěná ve spodní části ohřívá chladicí kapalinu, horká voda proudí nahoru jako méně hustá. Nahoře je další cívka, která odebírá energii a přivádí ji do topných okruhů. Zařízení tohoto typu je optimální při použití různých typů nosičů tepla, při vysokém tlaku a teplotě nosiče tepla, spojujících několik generátorů tepla.
• Nádrž s průtokovým okruhem pro zásobování teplou vodou. Výměník tepla je většinou umístěn v horní části nádrže. Musí být vyroben z kovu, který splňuje požadavky na potravinářskou vodu. Obvody jsou připojeny přímo. Takový systém je výhodnější s rovnoměrným průtokem horké vody.
• Akumulátor tepla s interním bojlerem. Zásobník akumuluje ohřátou vodu pro domácí spotřebu. Tento typ tepelného akumulátoru lze snadno integrovat do otevřeného a uzavřeného topného systému vybaveného tuhým palivem, elektrickými kotli a solárními kolektory. Vyrovnávací nádrže tohoto typu jsou zvláště důležité při použití elektrických kotlů, kdy se chladicí kapalina ohřívá v noci a voda se spotřebovává během dne. 150 litrový kotel je dostatečný pro denní spotřebu vody průměrné rodiny.

Existuje několik výstupních trubek pro tepelný akumulátor určených pro topný systém a jsou umístěny podél nádrže svisle, protože podél výšky je teplotní gradient. To se provádí proto, aby bylo možné připojit obvody s různými požadavky na teplotu chladicí kapaliny, aby se snížilo zatížení regulátorů teploty. Díky tomu se tepelná energie využívá co nejúčinněji.

Jiné typy systémů:

1. Nejjednodušší schéma páskování omezující možnosti nastavení. Horká voda stoupá nahoru a je odebírána z horního bodu, po ochlazení klesá a znovu vstupuje do kotle. Používá se, když jsou tlak a teplota v generátoru tepla a v topných okruzích stejné. Teplota se reguluje pouze zvyšováním / snižováním průtoku nosiče tepla.
2. Systém obsahuje směšovací jednotky, obtoky, proto je možná přesnější regulace teploty chladicí kapaliny. Účinnosti zařízení je dosaženo instalací například třícestných ventilů.
3. Součástí systému je přídavná nádrž, takže ihned po spuštění kotle je k dispozici malé množství teplé vody. Spotřebitel nemusí čekat na úplné zahřátí systému, ale přívod vody není velký a systém se ohřívá pomaleji než klasický.
4. Uvnitř vyrovnávací nádrže je jedna cívka, kterou prochází tepelná energie ze zdroje, a již z cívky se chladivo v zásobníku tepla ohřívá. V systému tohoto typu se používají různé kapaliny pro přenos tepla. Můžete si vybrat ty, které nelze míchat kvůli nekompatibilitě chemických vlastností. Cívkou můžete napájet topení nebo horkou vodu, nebo bude chladicí kapalina ze zdroje cirkulovat tímto kruhem.
5. V systému je nainstalován další externí výměník tepla. Umožňuje vám udržovat požadovanou teplotu v baterii.
6. Systém s tekoucím okruhem horké vody. Optimální je, pokud je horká voda používána rovnoměrně. V opačném případě se doporučuje zakoupit jednotku pro skladování energie s vestavěným kotlem.
7. Systém s jednou cívkou s připojením k alternativnímu zdroji energie, jako je solární kolektor. Říká se tomu bivalentní. Připojení se provádí tak, že kolektor hraje hlavní roli při ohřevu systému a kotel je připojen, když není dostatek tepelné energie.
8. Multivalentní systém, kde je hlavní ohřev prováděn nízkoteplotními zdroji, jako je solární kolektor a tepelné čerpadlo země. Jsou připojeny ve spodní části tepelného akumulátoru. Vysokoteplotní kotel se používá jako pomocný zdroj tepelné energie.

Za přítomnosti různých topných okruhů a zdrojů tepelné energie se vytváří komplexní rozvětvený systém s mnoha dalšími regulačními zařízeními, senzory a bezpečnostními skupinami. Doporučuje se svěřit jeho konstrukci odborníkům, protože budou vyžadovány vysoce přesné výpočty.

Páskování akumulátoru pro teplo

Nádoba musí být dobře izolovaná. Pokud se jedná o komerčně dostupné zařízení k akumulaci tepla, musí být posouzena tloušťka a kvalita vnější izolace. Čím lepší a silnější je tepelný izolátor, tím déle teplo zůstane. Díky speciální konstrukci tepelného izolátoru funguje tepelný akumulátor jako termoska. Tloušťka tepelné izolace u vysoce kvalitních modelů je asi 10 cm a pokrývá tělo natřené žáruvzdornou barvou. Na horní straně tepelné izolace je vrstva koženky. Izolace se provádí samostatně stejným způsobem. Nejprve je nádrž natřena barvou odolnou vůči vysokým teplotám, poté je izolována čedičovou vlnou o tloušťce nejméně 150 mm a horní část je pokryta fólií.