Информационный ресурс о строительстве и ремонте
Инженерные коммуникации
32
0
Нравится 0

Теплоакумулятор для опалення. Призначення, плюси і мінуси

Теплоакумулятор для опалення. Призначення, плюси і мінуси
У будинках, де відсутній газ чи централізоване опалення, використовуються опалювальні індивідуальні системи, що включають твердопаливні та електричні котли або геліосистеми, що працюють на сонячній енергії. У цих систем є важливий недолік - нерівномірність нагріву теплоносія через принципові особливості функціонування або впливу зовнішніх факторів. Оптимізувати їх можна за допомогою теплоакумулятора для опалення, який зіграє роль буфера між джерелом тепла і споживачами.

Призначення теплоакумулятора


Теплоакумулятор для різного типу котлів опалення являє собою заповнений водою резервуар значного розміру, який дозволяє вирішити проблеми, що виникають при роботі опалювального котла:

• перевитрата енергії;
• надлишкова потужність опалення;
• перегрів води в котлі;
• періодичні коливання температури нагріву через нерівномірність самого процесу горіння і несвоєчасної закладки дров, вугілля;
• розбіжність піків вироблення і споживання теплової енергії.

Частину проблем можна вирішити шляхом установки піролізного котла тривалого горіння, але в останньому випадку він не допоможе. Особливість роботи котла в тому, що після закладки палива потужність віддачі теплової енергії поступово збільшується, досягаючи пікових значень, а потім також поступово зменшується. Якщо вчасно не додати паливо в котел, він зупиняється, теплоносій починає остигати, а разом з цим падає температура в будинку. У період пікового вироблення тепла система не в змозі ефективно розподіляти всю енергію, оскільки оснащена терморегуляторами, тому частина тепла витрачається даремно. Якщо котел електричний, набагато вигідніше накопичувати тепло в нічні години, коли електроенергія розраховується за пільговим нічним тарифом, щоб вдень споживати електрику якомога менше.

Резервуар теплоакумулятора для системи опалення виконаний з нержавіючої або звичайної сталі, зсередини може бути покритий захисним лаком. Стінки зверху фарбуються теплотривкою фарбою, потім закриваються теплоізоляційним матеріалом і шкірзамінником. Фактично при підключенні теплоакумулятора обсяг теплоносія в системі опалення збільшується, що дозволяє компенсувати пікову потужність котла і одночасно накопичити тепло для передачі її теплоносію при падінні потужності вироблення теплової енергії котлом. Завдяки якісному утепленню вода в теплоакумуляторі остигає довго. Вона зберігається в нагрітому стані протягом декількох годин і навіть днів і за допомогою насоса подається в систему. Принцип дії теплоакумулятора заснований на різній теплоємності різних середовищ, зокрема води і повітря.

Якщо при використанні твердопаливних і електричних котлів установка теплового акумулятора бажана, але не обов'язкова, то присутність теплоакумулятора в геліосистемі - необхідна умова функціонування, оскільки у вечірній і нічний час сонячну енергію неможливо отримати, а восени і взимку в похмурі дні використання системи сильно обмежена.

Плюси і мінуси


Плюси використання теплового акумулятора:

• Зберігає теплову енергію протягом декількох годин і днів.
• Виключається перегрів котла.
• Теплова енергія не витрачається даремно, а накопичується, щоб бути використаною в подальшому, завдяки цьому збільшується ККД котла і опалювальної системи в цілому.
• Дозволяє економити фінансові кошти.
• Температура повітря в приміщеннях легко підтримується на оптимальному рівні, різкі скачки температури виключені.
• Немає необхідності в частих завантаженнях палива.
• Додатково до твердопаливного котла можна встановити геліосистему, що є безкоштовним джерелом теплової енергії.
• Деякі моделі для опалення можуть поєднувати функції бойлера.

Недоліки системи:

• Довгий нагрів - оптимальна установка в будинках, призначених для постійного проживання. У дачних котеджах, які відвідуються взимку у вихідні, користь такий прилад не принесе.
• Висока вартість - вони коштують приблизно стільки ж, скільки і котел, а іноді і дорожче.
• Значні габарити і вага - через це виникають певні складнощі при транспортуванні і монтажі. Крім того, теплонакопичувач, призначений для опалення, встановлюють в безпосередній близькості до котла, там же має перебувати додаткове обладнання, тому нерідко доводиться виділяти для установки приладів спеціальне приміщення і готувати його спеціальним чином: облаштовувати опорну площадку, здатну витримати вагу накопичувача.
• Потрібно котел високої потужності - покупка накопичувача виправдана, якщо потужність котла не використовується повною мірою, є як мінімум подвійний запас потужності, в іншому випадку прилад не діятиме.

При виготовленні теплоакумулятора своїми руками вдасться заощадити значну суму. Найпростіша конструкція виготовляється із сталевої нержавіючої бочки або навіть листової нержавіючої сталі товщиною не менше 3 мм. Також буде потрібно мідна трубка діаметром 3 см і довжиною 14 м. Її згинають у вигляді спіралі і поміщають всередину бака. Знизу роблять підводку холодної води, зверху відведення для гарячої, встановлюють на відводи запірні крани. Обов'язково потрібно утеплити теплоакумулятор, зроблений своїми руками для твердопаливного котла, інакше він буде неефективний. Також необхідно встановити датчики тиску і температури.

Якщо циліндричну ємність зварити не виходить, можна виготовити теплоакумулятор для опалення в формі паралелепіпеда - своїми руками резервуар такої форми зробити простіше. Кути додатково підсилюють, зовні доповнюють конструкцію ребрами жорсткості - приварюють їх на відстані 30-35 см одна від одної.

Критерії при підборі


Підбирати тепловий акумулятор необхідно відповідно до точних розрахунків, які враховують параметри домашньої системи опалення. Однак крім розрахункових значень беруть до уваги загальні характеристики теплових накопичувачів.

• Тиск в системі опалення. За цим параметром тепловий акумулятор повинен відповідати системі опалення. У всякому разі значення може бути вище, але не нижче. Який тиск зможе витримати накопичувач, залежить від товщини стінок, форми резервуара, матеріалу виготовлення. Теплоакумулятори для котлів, що витримують більше 4 бар, мають опуклі нижню і верхню кришки.
• Обсяг буферної ємності. Цей параметр вважають найбільш важливим і намагаються вибрати ємність такого обсягу, щоб накопичувач міг акумулювати все зайве тепло. Але в той же час і надмірно об'ємний прилад не потрібен.
• Зовнішні розміри і вага. Питання транспортування і розміщення обладнання вирішувати доведеться, тому необхідно ретельно все розрахувати: чи пройде бак в дверний отвір, чи витримають перекриття при повністю заповненому водою резервуарі.
• Оснащення додатковими теплообмінниками. Вони дозволяють ще більш оптимізувати функціонування системи. Моделі підбирають відповідно до складності всієї системи.
• Можливість установки додаткових пристроїв. Спільно з акумуляторним буфером обміну встановлюють додаткові тени, датчики і регулятори температури. Якщо всі елементи системи підібрані грамотно, можна знизити витрату палива в два рази.
Баки виготовляють з вуглецевої сталі або нержавіючої сталі. Останні коштують дорожче і служать довше, а перші обов'язково мають антикорозійне покриття. Необхідно переконатися в його якості.

Розрахунок обсягу буферної ємності котла


Обсяг буферної ємності зазвичай розраховують таким чином, щоб за час горіння однієї закладки палива теплоакумулятор зберіг все вироблене котлом тепло. Самостійно можна зробити лише приблизні розрахунки, які не враховують втрати тепла від радіаторів опалення та вплив температури повітря в приміщенні. Основна формула для розрахунків обсягу теплоакумулятора:

W = k × m × з × Δt , де
• W - надмірна кількість тепла;
• m - маса рідини;
• з - теплоємність теплоносія;
• Δt - кількість градусів, на які потрібно нагріти теплоносій;
• k - ККД котла.

Звідси потрібно обчислити масу теплоносія: m = W / (k × з × Δt).
Так як W визначається як різниця значень енергії, виробленої котлом і витраченої на обігрів будинку, необхідно також уточнити їх і час прогорання закладки палива. Якщо потужність котла наводиться в паспорті приладу, витрата теплової енергії на опалення потрібно розраховувати. Час прогорання палива визначається дослідним шляхом. Припустимо, це 3 ч, а на опалення будинку потрібно 10 кВт / год. Значить, за 3 год буде витрачено: 10 × 3 = 30 кВт.

Вироблення тепла котлом потужністю 22 кВт / год складає: 22 × 3 = 66 кВт.
За підсумками розрахунку надлишкове тепло складе: W = 66 - 30 = 36 кВт. Переводимо в Вт, отримуємо 36000 Вт.
Використовуючи формулу m = W / (k × з × Δt) , визначаємо значення маси води. ККД вказується в паспорті в процентах. Це значення потрібно перевести в десяткове, розділивши на 100. Наприклад, 80/100 = 0,8 . Теплоємність води дорівнює 4,19 кДж / кг ×° С або 1,164 Вт × год / кг ×° С або 1,16 кВт / м³ ×° С.

Δt визначають шляхом вимірювання температури труби подачі і обратки, віднімаючи з більшого значення менше. Наприклад: Δt = 88 - 58 = 30 ° С. Таким чином, m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 кг.
Для збереження всієї надлишкової енергії, виробленої котлом, буде потрібно ємність об'ємом не менше 1 288,7 м3. Підійде теплоакумулятор Jaspi GTV Teknik на 1500 л. При більш скромних значеннях розрахунку можна обмежитися резервуаром, наприклад, на 750 л.

Способи і схеми підключення своїми руками


Складність і особливості передачі даних залежить від типу теплового накопичувача. Тому слід розібратися, якими вони бувають.

• Найпростіша конструкція - порожній усередині бак. Котел і споживачі підключаються безпосередньо. Використання оптимально, якщо застосовується однаковий теплоносій у всіх контурах, тиск в системі не перевищує допустимі показники накопичувача і температура теплоносія, що подається з котла, не перевищує допустимих значень для контуру опалення. Якщо перші дві вимоги не дотримуються, при підключенні до системи необхідно скористатися додатковими зовнішніми теплообмінниками. В останньому випадку слід встановити змішувальні вузли з триходовими кранами.

• Буферна ємність з внутрішнім теплообмінником - одним або декількома. Теплообмінник являє собою спіральну трубу з міді або нержавіючої сталі. В такому накопичувачі теплоносій перемішується. Змійовик, розташований в нижній частині, нагріває теплоносій, гаряча вода спрямовується вгору як менш щільна. Нагорі розташований інший змійовик, який забирає енергію і виводить її на контури опалення. Прилад такого типу оптимальний при використанні різних типів теплоносіїв, при високому тиску і температурі теплоносія, підключенні декількох генераторів тепла.

• Резервуар з проточним контуром гарячого водопостачання. Теплообмінник здебільшого розташований вгорі бака. Він повинен бути виконаний з металу, що відповідає нормативам харчового водоспоживання. Контури підключаються безпосередньо. Така система краща при рівномірній витраті гарячої води.

• Теплоакумулятор з внутрішнім бойлером. У накопичувальній ємності зберігається нагріта вода для побутового споживання. Такий тип акумулятора, накопичує тепло, можна без проблем вбудувати в відкриту і закриту системи опалення, оснащені твердопаливними, електричними котлами і сонячними колекторами. Особливо актуальні буферні ємності цього типу при використанні електрокотлів, коли теплоносій нагрівається вночі, а вода витрачається вдень. Бойлера на 150 л цілком достатньо для добового споживання води середньостатистичної сім'єю.

Обв'язка акумулятора для тепла


Ємність повинна бути добре утеплена. Якщо це покупний теплоакумулятор, потрібно оцінити товщину і якість зовнішньої ізоляції. Чим краще і товще утеплювач, тим довше буде зберігатися тепло. Завдяки особливій структурі утеплювача теплоакумулятор працює як термос. Товщина теплоізоляції в якісних моделях складає близько 10 см. Вона закриває пофарбований термостійкою фарбою корпус. Поверх теплоізоляції йде шар шкірозамінника. Самостійно утеплення виконується за тією ж схемою. Спочатку бак фарбують фарбою, стійкою до високої температури, потім утеплюють базальтовою ватою товщиною не менше 150 мм, а зверху закривають фольгою.




Оставьте свой коментарий...