La proiectarea unui sistem de încălzire, principalele obiective sunt confortul și funcționarea fără probleme. Casa ar trebui să fie caldă și confortabilă, iar pentru aceasta radiatorul trebuie să primească întotdeauna un agent de răcire fierbinte fără întârzieri și sărituri de temperatură.
Cu un cazan pe bază de combustibil solid este dificil de realizat, deoarece nu este întotdeauna posibilă umplerea unei noi porțiuni de lemn sau cărbune în timp, iar procesul de ardere propriu-zis este neuniform. Acumulatorul de căldură pentru cazanele de încălzire va ajuta la corectarea situației.
Având un design simplu și un principiu de funcționare, acesta este capabil să elimine o serie de dezavantaje și dezavantaje ale schemei de încălzire clasică.
De ce am nevoie
Acumulatorul de căldură este un rezervor bine izolat de mare capacitate, umplut cu agent de răcire și apă. Datorită capacității de căldură mare de apă, prin încălzirea volumul total în container se acumulează o marjă substanțială de energie termică, care pot fi utilizate în alte scopuri în momentul în care cazanul nu poate face față sau chiar inactiv.
Aceasta este cea mai simplă definiție a unui acumulator de căldură, însă scopul și domeniul său de aplicare sunt mult mai largi.
Acumulatorul de căldură mărește, de fapt, volumul transportorului de căldură din circuitul de încălzire, capacitatea de încălzire și, prin urmare, inerția întregului sistem. Pentru a încălzi întregul volum, aveți nevoie de mai multă energie și de timp cu o putere de încălzire limitată, dar va dura mult timp pentru a răci bateria. Dacă este necesar, apa caldă din baterie poate fi alimentată în circuitul de încălzire și să mențină o temperatură confortabilă în casă.
Pentru a evalua avantajele unui acumulator de căldură, este mai ușor să luați în considerare câteva situații pentru a începe:
- Cazanul cu combustibil solid încălzește periodic doar apă. La momentul aprinderii, puterea este minimă, în timpul arderii active, puterea crește până la maxim, după arderea marcajului, aceasta scade din nou și astfel ciclul se repetă. Ca urmare, temperatura apei din circuit variază constant într-un interval suficient de mare;
- Pentru producerea apei calde necesită instalarea unui schimbător suplimentar de căldură sau a unui cazan extern cu încălzire indirectă, care afectează în mod semnificativ funcționarea circuitului de încălzire;
- La sistemul de încălzire construit în jurul cazanului cu combustibil solid, este extrem de dificil să se conecteze surse suplimentare de căldură. Aceasta va necesita un schimb de informații complex, de preferință cu control automat;
- Un cazan cu combustibil solid, chiar și o ardere prelungită, necesită în mod constant atenția utilizatorului. Merită să pierdeți timpul să marcați o nouă porțiune de combustibil, deoarece lichidul de răcire din circuitul de încălzire începe deja să se răcească, ca și întreaga casă;
- Deseori, capacitatea maximă a cazanului este excesivă, în special în primăvară și vară, când nu este necesară o producție maximă.
Soluția pentru toate situațiile de mai sus este un acumulator de căldură, mai mult decât atât, fără compromis și mai accesibil în ceea ce privește implementarea și costurile. Funcționează ca un joncțiune între cazanul cu combustibil solid și circuitul (circuitele) de încălzire și o bază excelentă pentru funcții suplimentare.
Conform proiectului, acumulatorul de căldură poate fi:
- "Empty" - un container simplu izolat cu conexiune directă;
- cu un registru de bobină sau țevi ca schimbător de căldură;
- cu cazan încorporat.
Cu un kit complet de corp, acumulatorul de căldură este capabil:
- Acumulați și depozitați o cantitate semnificativă de energie termică, în primul rând excesul, cu revenirea ulterioară la circuitul de încălzire. Chiar dacă renunțați la una sau două variante de alimentare cu combustibil, iar boilerul se oprește, temperatura în casă va scădea cu doar câteva grade. Pentru cazanele electrice este posibil să se stabilească un program conform căruia consumul de energie electrică va avea loc doar noaptea la un tarif redus, în timp ce în timpul zilei căldura va veni de la acumulatorul de căldură;
- Dacă există un schimbător de căldură mai mic - conectați surse suplimentare de căldură, colector solar, boiler de rezervă, care funcționează cu gaz sau motorină, pompă de căldură geotermală;
- Cu încălzitoare încorporate folosite ca sursă de căldură de rezervă în cazul în care cazanul cu combustibil solid nu funcționează sau este oprit pentru prevenire și reparare;
- În prezența unui schimbător de căldură superior - pentru conectarea unui circuit de apă caldă menajeră sau a unui cazan indirect de încălzire. Unele modele de acumulatoare de căldură în locul unui schimbător de căldură sunt livrate cu un cazan gata făcut în interiorul rezervorului principal;
- Implementați o protecție suplimentară în sistemele cu circulație forțată în caz de întrerupere a alimentării, împiedicând supraîncălzirea apei în cazan. Având în vedere că rezervorul este o unitate de hidroizolare, acesta poate fi conectat într-un circuit mixt cu cazanul, deasupra acestuia și conducte de diametru mai mare pentru a menține circulația naturală. În același timp, distribuția pe radiatoare va fi efectuată de pompă într-o manieră obligatorie.
Chiar dacă energia electrică este oprit sau pompa de circulație este rupt, apa din cazan va fierbe si va circula in circuitul mic, este legat de rezervorul de stocare.
Principiul acumulatorului de căldură
Puterea acumulată de rezervor de acumulare (TA) se calculează din volumul recipientului, mai degrabă masa fluidului în aceasta, căldura specifică a lichidului utilizat pentru umplerea acestuia, iar diferența de temperatură, maxim la care poate fi încălzit lichid, iar ținta minimă la care încă mai poate fi efectuată Acumularea de căldură de la acumulatorul de căldură la circuitul de încălzire.
- Q = m * C * (T2-T1);
- m este masa, kg;
- C - căldura specifică W / kg * K;
- (T2-T1) este delta temperaturilor, finită și inițială.
Dacă apa din cazan și, în consecință, în TA este încălzită la 90 ° C, iar pragul inferior este egal cu 50 ° C, atunci delta este egală cu 40 ° C. Dacă luați apă ca TA de umplere, atunci o tona de apă când se răcește la 40 ° C eliberează aproximativ 46 kW * ore de căldură.
Energia stocată trebuie să fie suficientă pentru utilizarea în mod corespunzător a acumulatorului de căldură.
Pentru a selecta volumul necesar al acumulatorului de căldură, este necesar să se determine:
- Timpul în care energia acumulată în TA ar trebui să fie suficientă pentru a acoperi pierderile de căldură ale casei;
- Timpul pentru care lichidul de răcire trebuie să se încălzească în TA;
- Puterea sursei principale de căldură.
Pentru funcționarea periodică a cazanului în timpul zilei
În cazul în care este necesar pentru a converti cazanului doar pe timpul nopții sau în modul zi, atunci când vine căldura pentru o perioadă limitată de timp, puterea de AT ar trebui să fie suficient pentru a opri de căldură la domiciliu pentru timpul rămas. În același timp, capacitatea cazanului trebuie să fie suficientă pentru a încălzi AT la timp și din nou pentru a încălzi casa.
Să presupunem că se utilizează un cazan pe bază de combustibil solid cu lemne de foc care se montează doar pe parcursul zilei timp de 10 ore, pierderile de căldură estimate la domiciliu pentru cea mai rece perioadă a anului sunt de 5 kW. O zi necesită 120 kW * ore pentru încălzire completă.
Bateria este utilizată timp de 14 ore, ceea ce înseamnă că trebuie să acumuleze 5 kW * 14 ore = 70 kW * ore de căldură. Dacă luați apă ca lichid de răcire, veți avea nevoie de 1,75 tone sau de volumul de TA 1,75 m3. Este important ca cazanul să furnizeze toată căldura necesară în doar 10 ore, adică puterea sa ar trebui să fie mai mare de 120/10 = 12 kW.
În cazul în care acumulatorul de căldură este utilizat ca soluție de rezervă în cazul defectării cazanului, energia stocată ar trebui să fie suficient pentru cel puțin o zi sau două pentru a acoperi toată căldura din casă. Când umplut cu apă, trebuie să aibă un volum de cel puțin 5,3 m 3, de exemplu, să ia aceeași casă 100 m2, pentru încălzirea ei au nevoie de 240 kWh timp de două zile, și acumulatorul de căldură.
Dar în acest caz nu este necesar ca TA să fie încălzită într-un timp scurt. Este suficient să existe o rezervă de putere unică și jumătate pentru ca cazanul să acumuleze cantitatea necesară de căldură într-o săptămână sau două.
Calculul este aproximativ, fără a lua în considerare reducerea puterii de căldură a radiatoarelor, în funcție de temperatura agentului de răcire și de aerul din încăpere.
Diagrama conexiunii
În cel mai simplu caz, acumulatorul de căldură este conectat în serie între cazan și circuitul de încălzire. O pompă de circulație este montată între cazan și cazan, astfel încât apa caldă să intre în partea superioară a TA, împingând apa rece din partea inferioară în cazan. Între TA și circuitul de încălzire este instalată o pompă de circulație pentru colectarea apei calde din partea superioară și transportul către radiatoare.
Cu toate acestea, în același timp, capacitatea totală de încălzire a sistemului crește substanțial, iar la pornirea inițială a încălzirii este necesar să se aștepte până când întregul volum de TA este încălzit înainte ca căldura să ajungă la radiatoare.
O altă opțiune pentru pornire este în paralel cu boilerul de încălzire. Această opțiune se prezintă bine în combinație cu un sistem de încălzire gravitațional. Ieșirea superioară a acumulatorului de căldură este conectată la cel mai înalt punct al distribuției și în punctul inferior la cazan.
Dezavantajele sunt aceleași ca și în primul caz, încălzirea are loc întreaga cantitate de lichid de răcire din sistem și din TA, ceea ce mărește semnificativ timpul pentru pornirea încălzirii.
Dintre avantaje, doar ușurința de conectare și minimul elementelor folosite.
Schimbarea schemei cu amestecarea
Cel mai bine este să utilizați un circuit de comutare cu un amestec sau o hidroizolație. Sunt utilizate vane cu trei căi cu termostat. Acumulatorul de căldură este instalat ca element separat al sistemului, paralel cu circuitul de încălzire.
Partea principală a automatizării este instalată pe linia de alimentare: supapă cu trei căi, termostate, grup de siguranță etc. Implicit, supapa cu trei căi dirijează lichidul de răcire de la boiler la radiatoare, până când temperatura camerei atinge nivelul necesar.
Schema de conectare cu amestecare
De îndată ce nu este necesară încălzirea activă, supapa transferă o parte a lichidului de răcire de la boiler la acumulatorul de căldură, aruncând excesul de căldură.
Când se atinge temperatura maximă a apei în TA și temperatura țintă în radiatoare, senzorul instalat în cazan se supraîncălzește și este oprit. În timp ce încălzirea este necesară sau dacă acumulatorul de căldură nu este încălzit, funcționarea cazanului continuă.
Dacă, din anumite motive, cazanul a încetat să dea puterea nominală sau sa oprit complet când temperatura pe linia de alimentare scade, apa din acumulatorul de căldură este amestecată în circuitul de încălzire, înlocuind pierderea de căldură a sistemului.
Puteți utiliza mai multe supape cu trei căi pe distribuție și retur și un grup de termostate. Ca opțiune, la vânzare există ansambluri gata pentru conectarea acumulatorilor de căldură - unitatea de amestecare automată, de exemplu LADDOMAT.
Cu mâinile tale
Cu o dorință puternică, puteți construi un rezervor de stocare cu propriile mâini. În mod ideal, ar trebui:
- cu o rezervă pentru a rezista la presiunea nominală din sistem;
- au un volum calculat;
- să fie protejat de coroziune și temperaturi ridicate;
- să fie complet sigilate.
Pentru producție este necesar să se ia oțel de tablă, de preferință din oțel inoxidabil cu o grosime de cel puțin 3 mm, ținând cont de sarcina și presiunea totală.
Forma standard a TA este un cilindru înalt cu o bază semicirculară și un capac. Raportul dintre diametru și înălțime este selectat de la aproximativ 1 la 3-4 pentru a favoriza o mai bună separare a căldurii în rezervor.
În acest caz, de la cel mai înalt punct este aportul de apă caldă la radiatoare. Puțin deasupra centrului, apa este deviată spre conturul podelei calde, iar linia de retur către cazanul de încălzire este conectată la cel mai de jos punct al TA.
Este aproape imposibil să sudați independent un rezervor cilindric. Este mai simplu să construiți un paralelipiped cu o configurație și un raport de aspect similar. Toate colțurile ar trebui consolidate în continuare.
Pentru a instala acumulatorul de căldură, trebuie să pregătiți un tampon special de sprijin, o fundație care să reziste la greutatea enormă a echipamentului. Chiar și bateria în sine poate cântări până la 400-500 kg. Dacă volumul său, de exemplu 3 metri cubi, apoi în forma sa completă, greutatea sa va depăși 3,5 tone.
Producția rusă
Pe piața rusă nu există atât de multe acumulatoare de căldură de producție internă, deoarece abia recent au început să fie introduse activ în sistemele de încălzire autonomă.