Conexiunea și principiul de funcționare a acumulatorului de căldură pentru cazan

În casele în care nu există gaz sau încălzire centralizată, se folosesc sisteme individuale de încălzire, inclusiv cazane cu combustibil solid și electric sau sisteme solare alimentate cu energie solară. Aceste sisteme prezintă un dezavantaj important - încălzirea inegală a lichidului de răcire datorită caracteristicilor fundamentale ale funcționării sau influenței factorilor externi. Acestea pot fi optimizate folosind un acumulator de căldură pentru încălzire, care va acționa ca un tampon între sursa de căldură și consumatori.

Scopul acumulatorului de căldură

Acumulatorul de căldură pentru diferite tipuri de cazane de încălzire este un rezervor de dimensiuni impresionante, umplut cu apă, care vă permite să rezolvați problemele care apar în timpul funcționării unui cazan de încălzire:

• supraconsum de energie;
• exces de putere de încălzire;
• supraîncălzirea apei în cazan;
• fluctuații periodice ale temperaturii de încălzire din cauza denivelării procesului de ardere în sine și a așezării necorespunzătoare a lemnului de foc, cărbunelui;
• nepotrivire între vârfurile de producție și consumul de energie termică.

Unele probleme pot fi rezolvate prin instalarea unui cazan cu piroliză cu ardere îndelungată, dar în acest din urmă caz ​​nu va ajuta. Particularitatea funcționării cazanului este că, după încărcarea combustibilului, puterea de energie termică crește treptat, atingând valorile de vârf și apoi scade treptat. Dacă nu adăugați combustibil la cazan la timp, acesta se oprește, lichidul de răcire începe să se răcească și, cu aceasta, temperatura din casă scade. În timpul producției de căldură de vârf, sistemul nu este capabil să distribuie eficient toată energia, deoarece este echipat cu termostate, astfel încât o parte din căldură este irosită. Dacă cazanul este electric, este mult mai profitabil să acumulezi căldură pe timp de noapte, când energia electrică este calculată la o rată de noapte preferențială pentru a consuma cât mai puțină energie electrică în timpul zilei.

Rezervorul de stocare a căldurii pentru sistemul de încălzire este fabricat din oțel inoxidabil sau obișnuit, interiorul poate fi acoperit cu un lac de protecție. Pereții sunt vopsiți de sus cu vopsea termorezistentă, apoi acoperiți cu material termoizolant și piele. De fapt, atunci când este conectat un acumulator de căldură, volumul purtătorului de căldură din sistemul de încălzire crește, ceea ce face posibilă compensarea puterii de vârf a cazanului și, în același timp, acumularea căldurii pentru transferul acestuia la purtătorul de căldură când scade puterea de generare a căldurii de către cazan. Datorită izolației de înaltă calitate, apa din acumulatorul de căldură se răcește mult timp. Rămâne cald câteva ore și chiar zile și este pompat în sistem cu ajutorul unei pompe. Principiul de funcționare al acumulatorului de căldură se bazează pe capacitatea diferită de căldură a diferitelor medii, în special a apei și a aerului. O scădere a temperaturii de 1 litru de apă cu un grad duce la o creștere a temperaturii unui volum de aer de 1 m3 cu 4 grade.

Dacă, atunci când se utilizează cazane cu combustibil solid și electrice, instalarea unui acumulator de căldură este de dorit, dar nu este necesară, atunci prezența unui acumulator de căldură în sistemul solar este o condiție necesară pentru funcționare, deoarece este imposibil să se obțină energie solară în seara și noaptea, iar utilizarea sistemului este foarte limitată toamna și iarna în zilele înnorate.

Argumente pro şi contra

Avantaje ale utilizării unui acumulator de căldură:

• Stochează energia termică ore și zile.
• Supraîncălzirea cazanului este exclusă.
• Energia termică nu este irosită, ci se acumulează pentru a putea fi utilizată în viitor, datorită acestui fapt, crește eficiența cazanului și a sistemului de încălzire în ansamblu.
• Vă permite să economisiți bani.
• Temperatura aerului din incintă este ușor menținută la un nivel optim, fluctuațiile bruște de temperatură sunt excluse.
• Nu este nevoie de realimentare frecventă.
• Pe lângă cazanul pe combustibil solid, puteți instala un sistem solar, care este o sursă gratuită de energie termică.
• Unele modele de acumulatori termici pentru încălzire pot combina funcțiile unui cazan.

Dezavantaje ale sistemului:

• Încălzire lungă - instalare optimă în case destinate reședinței permanente. În căsuțele rurale, care sunt vizitate iarna în weekend, un astfel de dispozitiv nu va fi util.
• Cost ridicat - costă cam la fel ca un cazan și, uneori, mai mult.
• Dimensiuni și greutate semnificative - din această cauză apar anumite dificultăți în timpul transportului și instalării. În plus, un acumulator de căldură destinat încălzirii este instalat în imediata vecinătate a cazanului, echipamentul suplimentar trebuie să fie amplasat acolo, prin urmare, este adesea necesar să alocați o cameră specială pentru instalarea dispozitivelor și să o pregătiți într-un mod special: echipați o platformă de suport care poate rezista la greutatea unității. Când este umplut, rezervorul poate cântări 3-4.
• Este necesar un cazan de mare putere - achiziționarea unui dispozitiv de stocare este justificată dacă puterea cazanului nu este pe deplin utilizată, există cel puțin o rezervă de putere dublă, altfel dispozitivul va rămâne inactiv.

Când faceți un acumulator de căldură cu propriile mâini, veți putea economisi o cantitate semnificativă. Cel mai simplu design este realizat dintr-un butoi din oțel inoxidabil sau chiar o foaie de oțel inoxidabil cu o grosime de cel puțin 3 mm. De asemenea, veți avea nevoie de un tub de cupru cu un diametru de 3 cm și o lungime de 14 m. Este îndoit într-o spirală și plasat în interiorul rezervorului. Din partea de jos fac o alimentare cu apă rece, de deasupra unui robinet pentru apă fierbinte, instalați robinete pe robinete. Este imperativ să izolați un acumulator de căldură auto-fabricat pentru un cazan pe combustibil solid, altfel va fi ineficient. De asemenea, este necesar să instalați senzori de presiune și temperatură.

Dacă nu puteți sudura un recipient cilindric, puteți face un acumulator de căldură pentru încălzire în formă de paralelipiped - este mai ușor să faceți un rezervor de această formă cu propriile mâini. Colțurile sunt armate suplimentar, din exterior completează structura cu rigidizări - sunt sudate la o distanță de 30-35 cm una de cealaltă. Raportul dintre diametrul și înălțimea dispozitivului este de 1: 3 (4).

Criterii de selecție

Este necesar să selectați un acumulator de căldură în conformitate cu calcule exacte, luând în considerare parametrii sistemului de încălzire a locuinței. Cu toate acestea, pe lângă valorile calculate, sunt luate în considerare caracteristicile generale ale dispozitivelor de stocare a căldurii.

• Presiunea sistemului de încălzire. Conform acestui parametru, acumulatorul de căldură trebuie să corespundă sistemului de încălzire. În orice caz, valoarea poate fi mai mare, dar nu mai mică. Ce presiune poate rezista dispozitivul de stocare depinde de grosimea peretelui, de forma rezervorului și de materialul de fabricație. Acumulatoarele de căldură pentru cazane cu o capacitate mai mare de 4 bari au un capac superior și inferior convex.
• Volumul rezervorului tampon. Acest parametru este considerat cel mai important și încearcă să aleagă o capacitate a unui astfel de volum, astfel încât unitatea să poată acumula toată căldura în exces. Dar, în același timp, nu este nevoie de un dispozitiv voluminos inutil.
• Dimensiuni și greutate externe.Problemele legate de transport și plasarea echipamentului vor trebui rezolvate, deci totul trebuie calculat cu atenție: dacă rezervorul va trece prin ușă, dacă suprapunerile vor rezista atunci când rezervorul este complet umplut cu apă.
• Echipat cu schimbătoare de căldură suplimentare. Acestea vă permit să optimizați în continuare funcționarea sistemului. Modelele sunt selectate în funcție de complexitatea întregului sistem.
• Posibilitatea de a instala dispozitive suplimentare. Împreună cu clipboard-ul bateriei, sunt instalate elemente de încălzire suplimentare, senzori și regulatoare de temperatură. Dacă toate elementele sistemului sunt selectate corect, consumul de combustibil poate fi redus la jumătate.

Rezervoarele sunt fabricate din oțel carbon sau oțel inoxidabil. Acestea din urmă sunt mai scumpe și durează mai mult, iar primele trebuie să aibă un strat anticoroziv. Trebuie să vă asigurați de calitatea sa.

Calculul volumului rezervorului tampon al cazanului

Volumul rezervorului tampon este de obicei calculat în așa fel încât în ​​timpul arderii unei încărcături de combustibil, acumulatorul de căldură reține toată căldura generată de cazan. Puteți face în mod independent numai calcule aproximative care nu iau în considerare pierderile de căldură de la radiatoarele de încălzire și efectul temperaturii aerului din cameră. Formula de bază pentru calcularea volumului unui acumulator de căldură:

W = k × m × s × ΔtUnde

• W - cantitate excesivă de căldură;
• m - masa lichidului;
• din - capacitatea termică a lichidului de răcire;
• Δt - numărul de grade cu care trebuie să încălziți lichidul de răcire;
• k - randamentul cazanului.

De aici trebuie să calculați masa lichidului de răcire:m = W / (k × s × Δt).

La fel de W este definit ca diferența dintre valorile energiei generate de cazan și consumate pentru încălzirea locuinței; este, de asemenea, necesar să le clarificați și timpul de ardere a combustibilului. Dacă puterea cazanului este dată în pașaportul dispozitivului, trebuie calculat consumul de energie termică pentru încălzire. Timpul de ardere a combustibilului este determinat empiric. Să presupunem că sunt 3 ore, dar încălzirea casei necesită 10 kW / h. Aceasta înseamnă că în 3 ore se vor cheltui:10 × 3 = 30 kW.

Producția de căldură de la un cazan de 22 kW / h este:22 × 3 = 66 kW.

Pe baza rezultatelor calculului, excesul de căldură va fi:L = 66 - 30 = 36 kW. Ne traducem în wați, obținem 36.000 de wați.

Folosind formula m = W / (k × s × Δt), determinăm valoarea dorită a masei de apă. Eficiența este indicată în pașaport ca procent. Această valoare trebuie convertită în zecimală împărțind la 100. De exemplu, 80/100 = 0,8... Capacitatea de căldură a apei este 4,19 kJ / kg × ° С sau 1,164 W × h / kg × ° С sau 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt se determină prin măsurarea temperaturii conductelor de alimentare și de retur, scăzând valoarea inferioară din valoarea mai mare. De exemplu:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.În acest fel,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Pentru a stoca toată surplusul de energie generat de cazan, va fi necesar un recipient cu un volum de cel puțin 1.288,7 m3. Acumulatorul de căldură Jaspi GTV Teknik 1500 CP este potrivit. Cu valori de calcul mai modeste, vă puteți limita la un rezervor, de exemplu, 750 de litri.

Metode și diagrame de conectare DIY

Complexitatea și caracteristicile conexiunii depind de tipul dispozitivului de stocare a căldurii. Prin urmare, ar trebui să vă dați seama care sunt acestea.

• Cel mai simplu design este un rezervor gol în interior. Cazanul și consumatorii sunt conectați direct. Utilizarea este optimă dacă același agent de răcire este utilizat în toate circuitele, presiunea din sistem nu depășește valorile admise ale rezervorului de stocare și temperatura lichidului de răcire furnizat de la cazan nu depășește valorile admise pentru circuitul de încălzire. Dacă primele două cerințe nu sunt îndeplinite, atunci când vă conectați la sistem, trebuie să utilizați schimbătoare de căldură externe suplimentare. În acest din urmă caz, ar trebui instalate ansambluri de amestecare cu supape cu trei căi.
• Rezervor tampon cu schimbător de căldură intern - unul sau mai multe.Schimbătorul de căldură este un tub spiralat din cupru sau oțel inoxidabil. Într-un astfel de mediu de stocare, lichidul de răcire este amestecat. Bobina, situată în partea inferioară, încălzește lichidul de răcire, apa fierbinte se grăbește în sus ca fiind mai puțin densă. În partea de sus este o altă bobină care ia energie și o scoate în circuitele de încălzire. Un dispozitiv de acest tip este optim atunci când se utilizează diferite tipuri de purtători de căldură, la presiune și temperatură ridicate ale purtătorului de căldură, conectând mai multe generatoare de căldură.
• Un rezervor cu circuit de curgere pentru alimentarea cu apă caldă. Schimbătorul de căldură este situat în cea mai mare parte în partea superioară a rezervorului. Trebuie să fie din metal care să îndeplinească cerințele de apă pentru alimente. Circuitele sunt conectate direct. Un astfel de sistem este de preferat cu un debit uniform de apă caldă.
• Acumulator de căldură cu cazan intern. Rezervorul de stocare stochează apă încălzită pentru consumul casnic. Acest tip de acumulator de căldură poate fi ușor integrat în sistemele de încălzire deschise și închise echipate cu combustibil solid, cazane electrice și colectoare solare. Rezervoarele tampon de acest tip sunt relevante în special la utilizarea cazanelor electrice, când lichidul de răcire este încălzit noaptea și apa este consumată în timpul zilei. Un cazan de 150 de litri este suficient pentru consumul zilnic de apă al unei familii medii.

Există mai multe țevi de ieșire pentru acumulatorul de căldură destinat sistemului de încălzire și sunt situate de-a lungul rezervorului pe verticală, deoarece există un gradient de temperatură de-a lungul înălțimii. Acest lucru se face pentru a putea conecta circuite cu cerințe diferite pentru temperatura lichidului de răcire, pentru a reduce sarcina asupra regulatoarelor de temperatură. Ca urmare, energia termică este utilizată cât mai eficient posibil.

Alte tipuri de sisteme:

1. Cea mai simplă schemă de legare, limitând posibilitățile de reglare. Apa fierbinte crește și se ia din punctul superior, după ce s-a răcit, coboară și intră din nou în cazan. Se utilizează atunci când presiunea și temperatura din generatorul de căldură și circuitele de încălzire sunt aceleași. Temperatura este controlată numai prin creșterea / scăderea debitului purtătorului de căldură.
2. Sistemul conține unități de amestecare, ocoliri, prin urmare, este posibilă o reglare mai precisă a temperaturii lichidului de răcire. Eficiența echipamentelor se realizează prin instalarea, de exemplu, a unor valve cu trei căi.
3. Un sistem suplimentar este inclus în sistem, astfel încât o cantitate mică de apă caldă este disponibilă imediat după pornirea cazanului. Consumatorul nu trebuie să aștepte ca sistemul să se încălzească complet, dar alimentarea cu apă nu este mare, iar sistemul se încălzește mai lent decât cel clasic.
4. În interiorul rezervorului tampon există o bobină, prin care energia termică trece de la sursă și deja din bobină, agentul de răcire din depozitul de căldură este încălzit. Într-un sistem de acest tip, se utilizează diferite fluide de transfer termic. Puteți alege cele care nu pot fi amestecate din cauza incompatibilității caracteristicilor chimice. Prin bobină, puteți furniza încălzire sau apă caldă, sau lichidul de răcire de la sursă va circula prin acest cerc.
5. În sistem este instalat un schimbător de căldură extern suplimentar. Vă permite să mențineți temperatura dorită în baterie.
6. Sistem cu circuit de apă caldă curgătoare. Este optim dacă apa fierbinte este utilizată uniform. În caz contrar, se recomandă achiziționarea unei unități de stocare a energiei cu un cazan încorporat.
7. Sistem cu o singură bobină cu conexiune la o sursă alternativă de energie, cum ar fi un colector solar. Se numește bivalent. Conexiunea se realizează în așa fel încât colectorul joacă un rol principal în încălzirea sistemului, iar cazanul este conectat atunci când nu există suficientă energie termică.
8. Sistem multivalent, unde încălzirea principală este realizată de surse de temperatură scăzută, cum ar fi un colector solar și o pompă de căldură cu sursă de sol. Acestea sunt conectate în partea de jos a acumulatorului de căldură. Un cazan de temperatură înaltă este utilizat ca sursă auxiliară de energie termică.

În prezența diferitelor circuite de încălzire și a surselor de energie termică, se formează un sistem ramificat complex cu multe echipamente suplimentare de reglare, senzori, grupuri de siguranță. Se recomandă încredințarea proiectării profesioniștilor, deoarece vor fi necesare calcule de înaltă precizie.

Curele de acumulator pentru căldură

Recipientul trebuie să fie bine izolat. Dacă este un dispozitiv de stocare a căldurii disponibil comercial, trebuie evaluate grosimea și calitatea izolației externe. Cu cât izolatorul termic este mai bun și mai gros, cu atât căldura va rămâne mai lungă. Datorită structurii speciale a izolatorului de căldură, acumulatorul de căldură funcționează ca un termos. Grosimea izolației termice la modelele de înaltă calitate este de aproximativ 10 cm. Acoperă corpul vopsit cu vopsea rezistentă la căldură. Deasupra izolației termice se află un strat de piele. Izolația se realizează singură în același mod. În primul rând, rezervorul este vopsit cu vopsea rezistentă la temperaturi ridicate, apoi este izolat cu vată bazaltică cu o grosime de cel puțin 150 mm, iar partea superioară este acoperită cu folie.