Vykurovacie systémy s tepelnými akumulátormi

Obsah článku

• Čo je to zariadenie na uchovávanie tepla
• Čo dáva inštalácia tepelného akumulátora?
• Kritériá výberu nárazníkovej nádrže
• Výpočet tepelného akumulátora
• Funkcie inštalácie a prevádzky

Existuje spôsob, ako priblížiť pohodlie používania kotla na tuhé palivo k pohodliu, ktoré poskytuje vykurovanie zemným plynom. Akumulátor tepla nielen znižuje frekvenciu podpaľovania, ale poskytuje aj významné úspory v elektrickom vykurovaní prostredníctvom systému s viacerými tarifami.

Čo je to zariadenie na uchovávanie tepla

Úloha zachovania tepelnej energie je jedným z najnaliehavejších problémov vo svetovom energetickom sektore. V prvom rade je potrebné jeho riešenie na optimalizáciu prevádzky systémov premeny slnečnej energie, ale rovnaký problém sa vyskytuje aj v bežných domácnostiach. Niektorí majitelia vidieckych domov nie sú priťahovaní myšlienkou stať sa hasičom, zatiaľ čo tí, ktorí používajú elektrinu na vykurovanie, sa predovšetkým obávajú znižovania nákladov..

Všetky tieto úlohy je možné vyriešiť inštaláciou tepelného akumulátora, ktorý akumuluje energiu v režime aktívnej prevádzky ohrievača a potom ho dlhodobo prevádza do systému. Aby sa predišlo nejasnostiam, je potrebné ihneď poznamenať, že existujú dva typy zariadení na akumuláciu tepla:

1. Tepelné akumulátory magnezitu inštalované v elektrických vyhrievacích zariadeniach.
2. Vyrovnávacie nádrže s vodou – prírodná látka s najvyššou tepelnou kapacitou.

Prvý typ akumulácie tepla je známy asi pol storočia a slúži ako náhrada za elektrické konvektory, kde je dôležitá multitarifná platba za elektrinu. Akumulované teplo magnezitového plášťa je schopné poskytnúť 8 až 12 hodín, pričom vykuruje dom počas dňa bez toho, aby muselo spotrebovávať elektrinu. Hlavnou nevýhodou takýchto tepelných akumulátorov je potreba presne vypočítať tepelnú kapacitu individuálne pre každú miestnosť, berúc do úvahy zotrvačnosť stavebných štruktúr, tepelné straty a objem vzduchu. Chyby vo výpočtoch vedú k porušeniu klimatického režimu a v dôsledku toho k absolútnej neskúsenosti pri používaní tepelných akumulátorov tohto typu..

Vyrovnávacia nádrž je nádrž na vodu integrovaná do hydraulického vykurovacieho systému. Ohrievanie pufrového chladiva sa môže uskutočňovať priamo – takéto nádrže sa nazývajú jednookruhové alebo prostredníctvom výmenníka tepla, to znamená, že chladivá v rôznych okruhoch sú navzájom izolované. Univerzálnosť zásobníka vody umožňuje jeho použitie tak na rovnomerný prenos tepla v prechodných režimoch, ako aj na akumuláciu energie počas nočného tarifného obdobia. Práve tento typ tepelných akumulátorov je pre ruského spotrebiteľa najzaujímavejší a budeme sa ním podrobne zaoberať..

Čo dáva inštalácia tepelného akumulátora?

Akumulátor tepla nie je možné klasifikovať ako modernizáciu vykurovacieho systému. Priemerné náklady začínajú od 120 do 140 tisíc rubľov. a môže dosiahnuť pol milióna, a stanovené cenové rozpätie je relevantné pre systémy, ktoré poskytujú teplo pre bývanie s plochou do 150 m². Prichádza prirodzená otázka: aké je opodstatnenie nákupu takého drahého zariadenia??

Aby ste pochopili uskutočniteľnosť inštalácie zariadenia na akumuláciu tepla, musíte dobre porozumieť špecifikám jeho činnosti. V prvom rade treba mať na pamäti, že neposkytuje hmatateľné výhody v spojení s kotlom na zemný plyn, vykurovací olej, tj s automatickým dodávaním paliva. Má zmysel inštalovať tepelný akumulátor s elektrickými alebo pevnými palivovými jednotkami s ručným vkladaním, ako aj v spojení so solárnymi kolektormi. V tomto poradí je možné rozlíšiť niekoľko výhod:

1. Zlepšenie prevádzkového komfortu kotla na tuhé palivá – počet podpalísk sa môže znížiť na jeden deň, čo platí pre mimosezónu aj za najchladnejších päť dní.
2. Zvýšené úspory: pri prevádzke na maximálny výkon kotol na tuhé palivo nestráca teplo spolu s produktmi spaľovania. Voda s nízkou teplotou cirkuluje vo vinutí stále a efektívne absorbuje generovanú energiu.
3. Predĺženie životnosti kotla z dôvodu ochrany pred prehriatím. V režime aktívneho spaľovania plameňa zostáva tepelný výmenník stále suchý – v dôsledku neprítomnosti kondenzátu je znečistenie dymových kanálov dechtom výrazne spomalené a vylučuje sa účinok kyselín, ktoré vznikajú pri kontakte dymu s vlhkosťou, na kov vinutia..
4. Ak je systém napájaný solárnym kolektorom, je tepelný akumulátor nevyhnutný, pretože vďaka nemu je možné vykurovať obytný objem nielen počas dňa, ale aj v noci..
5. Konštrukčné prvky tepelného akumulátora umožňujú čo najjednoduchšie implementovať systém prípravy TÚV vrátane recirkulácie.

Kritériá výberu nárazníkovej nádrže

Ako už bolo uvedené, cenové rozpätie pre zariadenia na uchovávanie tepla s rovnakou kapacitou je veľmi vysoké. Aby ste sa mohli správne rozhodnúť, musíte vedieť, čo určuje kvalitu a životnosť zariadenia. Materiál telesa kontajnera má prvoradý význam:

• Uhlíková oceľ sa môže používať v systémoch, ktoré nemajú pravidelné doplňovanie vody, čo znamená, že kovové prvky nie sú trvalo vystavené rozpustenému kyslíku..
• Ušľachtilá oceľ má antikorózne vlastnosti, takže takáto nádoba nie je schopná spôsobiť tvorbu kalu v systéme a je považovaná za najmodernejší typ akumulácie tepla, ale je drahšia ako iné..
• Kovové puzdro s polymérnym povlakom – v tomto prípade nie je odolnosť základného materiálu nádrže proti korózii kritická, pretože ochranný obal zaručuje čistotu kvapaliny. Musíte však byť opatrní: niektoré polymérne zlúčeniny môžu reagovať so špeciálnymi nosičmi tepla. Okrem toho musí byť hrúbka kovového plášťa dostatočne vysoká, aby odolala mechanickému namáhaniu..

Konštrukcie tepelných akumulátorov: 1 – priame pripojenie obvodov; 2 – s jedným výmenníkom tepla; 3 – s dvoma výmenníkmi tepla

Vyrovnávacie nádrže vyrobené výlučne z plastu by sa nemali považovať za vážne. Takéto skladovacie zariadenia nie sú schopné vydržať zaťaženie z kvapaliny expandujúcej pri zahrievaní, navyše pri vysokých teplotách mnoho polymérnych materiálov stráca svoje vlastnosti..

Dôležitý je nielen samotný materiál, ale aj štrukturálne vlastnosti prípadu. Najlepším riešením je valcový tvar s jednodielnym vylisovaným guľovým dnom. Dovážané zariadenie sa okrem iného vyznačuje vyššou kvalitou zvárania, pred dodaním výrobkov na trh sa skúša zvýšeným hydraulickým tlakom. Zložitosť zariadenia tiež zohráva úlohu: najjednoduchšie akumulátory sú súčasťou systému priamo, ale ak sa na vykurovanie používa špeciálny nosič tepla, prenos tepla sa vykonáva podľa schémy: bojler – akumulácia – vykurovací okruh prostredníctvom výmenníkov tepla. V tomto prípade sa ochrana pred zamrznutím vody v zásobnej nádrži realizuje inštaláciou elektrického ohrievača, ktorý udržuje pozitívnu teplotu vody v pohotovostnom režime. Spotreba energie je zanedbateľná z dôvodu nepretržitej tepelnej izolácie vyrovnávacej nádrže.

Ďalším nuansom je typ a kvalita tepelnej izolácie, ktorá tiež priamo ovplyvňuje náklady. Rozpočtové modely sú oblečené v obale z minerálnej vlny a expandovaného polystyrénu – nie sú to ideálne materiály z hľadiska trvanlivosti a požiarnej bezpečnosti. Pokročilejšie modely majú izoláciu z polyuretánovej peny a najdrahšie modely sú polyizokyanurát. Tieto materiály si uchovávajú teplo lepšie ako iné, v prevádzkových podmienkach pohonu slúžia desiatky, ak nie stovky rokov, pričom nepredstavujú nebezpečenstvo požiaru..

Náklady na zariadenie na akumuláciu tepla môžu ovplyvniť aj tieto voliteľné doplnky:

• Pevné puzdro zvyšuje estetiku a chráni tepelnú izoláciu pred mechanickým poškodením.
• Prítomnosť elektrického vykurovacieho telesa alebo odbočky na jeho inštaláciu.
• Ďalšie odbočky z cievky TÚV alebo ďalšie výmenníky tepla.
• Vstavané teplomery, tlakomery, kapsuly na inštaláciu elektronických snímačov.

Výpočet tepelného akumulátora

Jediným parametrom tepelného akumulátora, ktorý je potrebné určiť pre správnu integráciu do vykurovacieho systému, je v skutočnosti jeho kapacita. Výpočet sa vykonáva podľa jednoduchej schémy: určuje sa čas, počas ktorého sa systém pri neprítomnosti energie ochladzuje na nepohodlnú hodnotu. Požadovanú autonómnu prevádzkovú dobu je potrebné vydeliť touto hodnotou a potom použiť výsledný koeficient na vlastnú kapacitu vykurovacieho systému..

Napríklad, ak pri objeme systému 100 litrov dôjde k ochladeniu za hodinu, zatiaľ čo je potrebné prívod tepla na 12 hodín z jedného podpalušia, celkové množstvo nosiča tepla by malo byť 1,2 t, resp. Požadovaná kapacita pufra je 1100 litrov. Zároveň by sa malo vziať do úvahy zvyšujúce sa tepelné straty systému, ktoré nepresahujú 10% ani pri najrozsiahlejších rozpočtových možnostiach..

Približný vzorec na výber objemu tepelného akumulátora:

m = (P? t) / (c = T)

Kde: m– objem
P– výkon kotla, W
?– účinnosť kotla, 0,98%
T– doba zahrievania, h
C– merná tepelná kapacita vody, Wch / kg K
?T– teplota delta, K

Pri prevádzke z elektrickej vykurovacej jednotky sa kapacita vyrovnávacej nádrže počíta podľa výkonu kotla a prípustného elektrického pripojovacieho výkonu zariadenia. Pri znalosti množstva energie potrebnej na ohrev vody pri danom teplotnom rozdiele je potrebné zvoliť taký objem, aby sa vyrovnávacia nádrž počas nízkej tarify úplne zahriala. Napríklad na zohriatie jedného litra vody s delta 80 ° C je potrebných 93 W / h elektrickej energie s účinnosťou systému rovnou jednote, zatiaľ čo doba zahrievania bude asi tri minúty. Aby ste sa neplietli so zložitosťou vzorcov, môžete použiť pohodlnú online kalkulačku.

Ďalší aspekt dimenzovania systému sa týka výkonu kotla. Pre systém bez tepelného akumulátora by mal byť asi dvakrát taký vysoký, ako je potrebné. Po prvé, umožní to zvýšenie zaťaženia paliva a vyhorenie v režime zvýšeného výkonu, čo znamená, že pri vykurovaní systému budete musieť horšie palivové drevo vyhodiť menej často. Po druhé, pri zvýšení výkonu kotla sa zvyšuje povrchová plocha výmenníka tepla, resp. Množstvo tepla, ktoré ním nie je absorbované, bude nižšie..

Funkcie inštalácie a prevádzky

Schéma hnacieho potrubia nezávisí od prítomnosti a počtu medziľahlých výmenníkov tepla. Pri pripájaní tepelného akumulátora je obvyklé oddeliť okruhy kotla a radiátora. Každá z nich vyžaduje inštaláciu trojcestných ventilov:

• Zmiešavací ventil na okruhu kotla je potrebný, aby kotol nepracoval v kondenzačnom režime, zatiaľ čo celý objem vody v tepelnom akumulátore sa ohrieva. Miešanie horúcej vody z prívodu do spiatočky kotla umožňuje udržiavať teplotu výmenníka tepla na úrovni, pri ktorej nedochádza k navlhčeniu sadzí..
• Regulačný ventil na okruhu radiátora vám umožňuje regulovať teplotu vody dodávanej do ohrievačov. Po prvé, to vám umožní predĺžiť životnosť batérie, navyše je možné splniť teplotné obmedzenia pre systémy s plastovými rúrami alebo podlahovým kúrením bez ďalších technických prostriedkov..

Schéma zapojenia kotla na tuhé palivo s tepelným akumulátorom: 1 – bojler na tuhé palivo; 2 – termostat; 3 – bezpečnostná skupina; 4 – odlučovač vzduchu; 5 – obehové čerpadlo; 6 – spätný ventil; 7 – vyrovnávacia nádrž (tepelný akumulátor); 8 – trojcestný ventil; 9 – automatizácia; 10 – vykurovací okruh; 11 – snímač teploty namontovaný na povrch; 12 – expanzná nádrž; 13 – snímač chodu nasucho; 14 – doplňovací ventil

Pri inštalácii tepelného akumulátora sa vytvárajú dva okruhy nútenej cirkulácie so samostatnými čerpadlami. V tomto prípade je teplá voda privádzaná do vykurovacích zariadení čo najskôr po spustení kotla, pretože chladivo je odoberané z hornej časti nádrže, kde je sorbovaná kvapalina s najvyššou teplotou. Je dôležité neumožniť inštaláciu čerpadiel po vetve, aby sa napájali ventily, takže ak sú úplne zatvorené, cirkulácia systému sa nezastaví. Zároveň nie je rozdiel v tom, či je čerpadlo nainštalované na prívodnej alebo vratnej vetve..

Ak prevádzkujete kotol na tuhé palivo s vyrovnávacou nádržou, nesmie sa povoliť jeho prevádzka v kondenzačnom režime. V systémoch bez tepelného akumulátora je zvyčajné obmedziť prívod kyslíka, takže môžete predĺžiť dobu horenia záložky. V prítomnosti vyrovnávacej nádrže v režime vykurovania kotol pracuje stále v režime horenia plameňom, čo je možné vďaka značnému objemu chladiva, ktoré je schopné absorbovať obrovské množstvo tepelnej energie. Aby sa zabránilo kondenzácii, musí byť trojcestný zmiešavací ventil nastavený na teplotu, ktorá nie je nižšia ako 60 ° C. Možno v dôsledku zníženia delta teploty nebude prestup tepla taký aktívny, ale je to jediný spôsob, ako vylúčiť nadmerné zvlhčenie výmenníka tepla, čo uľahčí čistenie od sadzí a predĺži životnosť vykurovacej jednotky..