Правильна схема опалення з теплоакумулятором

Багато господарів часто задумуються, що таке тепловий акумулятор, який використовується в опалювальній системі, і як він функціонує. Про влаштування цих механізмів, а також про те, як має проходити підключення теплоакумулятора до котла, й піде далі мова.

Функціональні особливості теплоакумулятора

Акумуляторний опалювальний бак зовні являє собою високу ємність циліндричної або прямокутної форми, оснащену кількома патрубками, розташованими на різному рівні. Об’єм такого резервуара може становити від 20 до 3000 літрів, однак найбільш поширеними зразками є моделі від 0,3 до 2 м3.

• Конструкція може бути оснащена великим числом патрубків (від чотирьох до кількох десятків). Впливає на це те, яку конфігурацію має система опалення з теплоакумулятором, а також те, скільки контурів в ній є.
• Це обладнання можна оснастити теплоізоляцією, якою можуть бути такі традиційні матеріали, як мінеральна вата або спінений поліуретан. При цьому правильніше буде ізолювати бак навіть у тому випадку, якщо він розташовується в опалювальному приміщенні, оскільки це дозволить уникнути непередбачених втрат тепла.
• Матеріалом для виготовлення стінок теплового акумулятора своїми руками можуть послужити такі елементи, як чорна або нержавіюча сталь. Другий матеріал забезпечить обладнанню довший термін служби, однак придбання обійдеться дорожче.
• Існує можливість поділу конструкції бака на з’єднані сегменти, відокремлені один від одного розташованими горизонтально перегородками. Це дозволяє теплоносію мати приблизно однакову температуру в тій чи іншій частині механізму.
• Бак може бути оснащений особливими фланцями, призначеними для встановлення ТЕНів (трубчастих електронагрівачів). Їх використання може допускати можливість того, що весь апарат буде функціонувати за принципом електричного котла.
• У тому випадку, якщо обладнується теплоакумулятор з теплообмінником, ємність акумулятора може виконувати функцію приготування гарячої води, придатної для пиття. При цьому теплообмінник в цьому випадку може бути як звичайним проточним пластинчастим, так і накопичувальним баком всередині резервуара. Так чи інакше, розрахунок теплоакумулятора для опалення не передбачає великі витрати на нагрів води для цих цілей;
• Знизу агрегату може знаходитися ще один теплообмінник, призначений для встановлення колектора сонячного тепла. Монтується він внизу системи тому, що ефективну тепловіддачу можна забезпечити навіть за умови, якщо продуктивність колектора буде невисокою, приміром, у вечірній час. Читайте також: “Сонячна батарея для нагріву води своїми руками”.

Використання теплоакумуляторів для твердопаливних котлів

Для котлів такого типу схема опалення з теплоакумулятором передбачає такий режим роботи, при якому паливо зможе по можливості згоряти без будь-якого залишку, а потужність обладнання, так само як і його ККД, будуть максимальними. Щоб відрегулювати потужність обладнання, можна обмежити подачу повітря до камери згоряння.

• тепло, вироблене при максимальній потужності котлом, направляється безпосередньо до резервуара з водою для її нагріву;
• по закінченні повного згоряння палива теплоносій не припиняє циркулювати по системі від бака до накопичення радіаторів, поступово забираючи у нього теплову енергію. Читайте також: “Схема підключення твердопаливного котла до системи опалення”.

Тепловий акумулятор для електрокотла

Саморобний теплоакумулятор опалення, використовуваний разом з котлом, що працює від електрики, також може забезпечити деяку вигоду, попри те, що більшість сучасних електрокотлів не вимагає ретельного догляду і чудово функціонує без втручання. Читайте також: “Саморобний піролізний котел”.

Особливу користь така система буде мати за умови нічного тарифу. Так, в темний час доби вартість на електроенергію може бути значно меншою, порівняно з денною ціною на кіловат-години.

1. У нічний час автоматизований котел самостійно включається в потрібний час, при цьому нагріваючи акумулятор опалення до температури, що дорівнює 90°.
2. Вдень все отримане тепло витрачається на обігрів житла. При цьому регулювати витрату води можна, налаштувавши бажаним чином продуктивність насоса циркуляції. Читайте також: “Як встановити тепловий акумулятор для опалення різними видами котлів”.

Системи багатоконтурного опалення з теплоакумулятор

Ще одна незаперечна перевага бака накопичення – це потенційна можливість експлуатувати його як гідрострілку.

Подібна функція є дуже потрібною, оскільки з огляду на те, що корпус бака оснащений як мінімум чотирма патрубками, з’являється можливість відбирати теплоносій з потрібною температурою на тому чи іншому рівні накопичувального бака. Це дасть можливість обладнати якісний контур з високою температурою радіаторами, а також влаштувати опалення з низькими температурами, як, наприклад, у теплій підлозі.

Однак не варто забувати й про насоси, що мають схеми контролю нагріву, оскільки температура на різних рівнях накопичувального резервуара в різний час доби відрізняється.

При цьому функція патрубків не зводиться виключно до відведень для опалювальних контурів. Відразу кілька систем котлів, обладнаних по різному типу, можна під’єднати до одного акумулятора опалення.

Правила встановлення і розрахунок

Принцип підключення теплоакумулятора є таким же, як і у гідрострілки, а основна відмінність полягає тільки в теплоізоляції та обсязі. Ці механізми потрібно монтувати між двома трубопроводами, що йдуть від котла – зворотним і подачі. Елемент подачі підключається до верхньої частини резервуара, в той час, як зворотний – до нижньої.

Для того щоб розрахувати теплову місткість пристрою, можна скористатися наступною формулою: Q = mc (T2-T1). У даному разі Q – це кількість накопиченого тепла, m – маса, якою володіє вода в місткості, c – показник питомої тепломісткості, що вимірюється в Дж/(кг*К), що дорівнює 4200, а Т2 і Т1 – вихідний і кінцевий параметр температури води.

Приклад використання теплоакумулятора в схемі опалення:
Ця формула дозволить правильно розрахувати, яку теплову місткість повинен мати теплоакумулятор для котлів опалення. При виникненні питань щодо створення і монтажу теплоакумуляторів, а також щоб уникнути неполадок під час подальшої експлуатації завжди можна звернутися за допомогою до кваліфікованих спеціалістів, у наявності у яких завжди є фото варіантів обладнання, а також докладні відео з їх правильної установки.

Тепловий акумулятор. Як розрахувати об’єм?

Акумулювання тепла, отриманого в результаті роботи твердопаливного котла, дає користувачеві значні переваги. Устаткування працює у оптимальному режимі, продовжуються періоди між закладками палива. Є можливість підключити в систему кілька теплогенераторів і використовувати найвигідніший на конкретний час.

Теплоакумулятор – теплоізольований бак для накопичення тепла у вигляді гарячого теплоносія. У найпростішому виконанні це сталевий бак, що утеплює пінополіуретаном або аналогічним матеріалом, облицьований кожухом зі шкірозамінника з висновками на котельний та опалювальний контури. Більш функціональні теплоакумулятори можуть мати один або кілька вбудованих змійовиків, електричні ТЕНи, вбудовані баки або змійовики з нержавіючої сталі. Часто таке обладнання називають акумулююча ємність, буферна ємність, тепловий акумулятор.

Який потрібен обсяг теплового акумулятора?

Існують різні методи розрахунку обсягу теплоакумуляторів. Рекомендується, щоб бак міг помістити тепло від однієї закладки палива. Орієнтовно можна прийняти приблизно 30-50 літрів на 1 кВт потужності котла, але правильніше зробити розрахунок обсягу теплового акумулятора, виходячи з реальних даних.

Об’єм буферної ємності залежить від калорійності палива та величини камери згоряння у твердопаливному котлі. Чим вище калорійність, чим більша камера згоряння, тим більшим буде потрібний тепловий акумулятор. Акумулююча ємність недостатнього об’єму не може вмістити все тепло. Твердопаливний котел працюватиме неефективно.

Логіка розрахунку така. Обчислюємо кількість тепла, отриману від згоряння палива. Зменшуємо його відповідно ККД твердопаливного котла. Ділимо навпіл виходячи з того, що половина тепла піде на обігрів будинку, а друга половина на накопичення в акумуляторі. Помножуємо отримане значення на 860 (1 Вт = 859.8 кал/год) і ділимо на 40. 40 – різниця температур, на яку догріватиметься вода в тепловому акумуляторі.

Де брати вихідні дані для розрахунку об’єму теплоакумулятора? Об’єм камери згоряння і, відповідно, скільки та якого палива можна завантажити в котел можна подивитися в інструкції виробника. Там же вказано ККД котла. Таблиць зі значеннями калорійності палива безліч в інтернет. Одну з них ми наводимо нижче.

Приклад розрахунку теплоакумулятора

• твердопаливний котел потужністю 33 кВт з об’ємом камери згоряння 100 дм.куб (наприклад, TATRAMET SPARTAK UNI); ;
• ККД 85%
• паливо – кам’яне вугілля (теплота згоряння 7,5 кВт/кг)

Питома вага кам’яного вугілля приблизно 1,3 т/м3. Коефіцієнт укладання камери згоряння можна прийняти 0,5 (камера буде заповнена наполовину). Вага однієї закладки вугілля дорівнює 0,100 * 0,5 * 1,3 = 0,065 тонн = 65 кг (підтверджено фахівцем TATRAMET при консультації з дзвінка).

((65*7,5*0,85)/2)*860/40 = 4454 літри.

Для акумуляції тепла від твердопаливного котла TATRAMET SPARTAK UNI 33 кВт при опаленні кам’яним вугіллям з питомою теплотою згоряння 7,5 кВт/кг потрібна буферна ємність об’ємом 4,5 м.куб.

Такий спосіб розрахунку наводиться компанією MEIBES на своєму сайті.

Підбір обсягу теплоакумулятора за графіком

Розрахунок розміру буферної ємності для твердопаливного котла

Буферні ємності роблять застосування твердопаливних систем опалення майже таким самим простим і комфортним, як і газові, рідкопаливні котли. Твердопаливні котли при одному наповненні в період догоряння виробляють значно більше енергії, ніж необхідно системі опалення в даний момент. Надлишок енергії, що виробляється теплогенератором, зберігається у буферному баку. Після того, як вогонь у дров’яному казані згасне, тепло буферного бака надходить до будинку протягом деякого часу. Систему можна постачати теплом без постійного закладення палива в котел. При виборі твердопаливного котла мета зазвичай затоплювати його лише один або два рази на день, щоб забезпечити будівлю теплом двадцять чотири години на добу. При цьому підвищується комфорт опалення.

Розмір буферної ємності слід вибирати таким чином, щоб кількість енергії, отримана при одному заповненні котла, могла повністю зберігатись у буферній ємності.

За графіком нижче можна підібрати об’єм теплоакумулятора залежно від теплової потужності котла. На горизонтальній осі виберіть потужність теплогенератора в кВт. Піднімайтеся до перетину з червоною або блакитною лінією і на вертикальній осі зліва дивіться об’єм бака. Перетин із червоною лінією вказує на мінімальну ємність теплоакумулятора, з синьою – на рекомендовану.

Розрахунок розміру буферного резервуара для сонячних систем

Сонце світить зазвичай не тоді, коли потрібно тепло. Найбільше тепла необхідно вранці та ввечері – або для обігріву приміщення, або для приготування гарячої води. Це завжди вимагає зберігання сонячної енергії у буферній ємності.

Розмір сонячного бака повинен відповідати розміру площі колектора. Якщо ємність резервуара занадто велика, в ньому не буде досягнуто корисної температури. Якщо ємність резервуара занадто мала, доступна сонячна енергія не використовуватиметься ефективно.

На графіку нижче вказано, який об’єм теплоакумулятора слід вибирати в залежності від корисної площі сонячного колектора.

Розрахунок та Підбір Теплоакумулятора

Бак акумулятор підбирають під раніше обране джерело тепла (котел) і розраховують таким чином, щоб він міг акумулювати все тепло вироблене цим джерелом, або під споживача якого слід забезпечити теплом, виробленим до часу теплоспоживання джерелом малої потужності

Пріоритетом у підборі бака акумулятора буде джерело, якщо його потужність або час теплонадходження лімітовано, наприклад:

• у схемі з твердопаливним котлом для акумулювання тепла разового завантаження палива та подальшим розбором системою опалення протягом доби.
• сонячним колектором певної потужності зі збиранням тепла у світлий час доби та піковим або рівномірним використанням протягом доби у системі гарячого водопостачання.

Пріоритетом у підборі теплоакумулятора буде споживач, якщо потрібно покрити задане теплове навантаження за певний час, наприклад:

• в системах опалення джерелом тепла в яких є електричний котел, що працює тільки під час дії зниженого нічного тарифу;
• у системах гарячого водопостачання із заданим високим піковим споживанням гарячої води та нагріванням цієї води джерелом малої потужності протягом доби (таку схему застосовують у лазнях)

Розрахунок теплоакумулятора

Розрахунок теплоакумулятора полягає у визначенні акумулюючої здатності запасеного обє’му води. Акумулюючу здатність води характеризує теплоємність, що дорівнює 4,187 кДж *кг/°С. Це означає, що для нагрівання одного кілограма води на 1 градус необхідно підвести кількість тепла еквівалентну 4,187 кДж або, що теж саме, = 1 ккал = 1,163 Вт. Наприклад, якщо у нас є бак акумулятор тепла об’ємом 1000 літрів (далі умовно прийнята маса 1 літра води рівна 1 кг) і ми його нагріємо на 50 градусів, то в ньому буде акумульовано теплової енергії 1000*50 = 50 000 ккал = 0.05 Гкал = 58 кВт.год. При відборі тепла та охолодженні бака на 50 градусів від нього буде відведено відповідно 0,05 Гкал тепла.

Залежно від схеми застосування використовуються різні методики розрахунку акумуляторів тепла, але загалом при підборі слід враховувати:

• Чим більше пікове теплоспоживання відрізняється від середньогодинного і чим довше його тривалість, тим більше має бути обсяг бака накопичувача тепла.
• Чим більше пікове теплонадходження і чим менша його тривалість, тим більше має бути потужність теплообмінного апарату незалежно зовнішній він або інтегрований в бак накопичувач гарячої води.
• Номінальний тиск бака накопичувача тепла PN має бути більшим за максимальний робочий тиск у точці його підключення.
• У баках акумуляторах гарячої води з двома і більше теплообмінниками – системи з більшою температурою підключаються до верхніх теплообмінників, а з меншою – до нижніх.
• Бак теплоакумулятор, підключений до твердопаливного котла, повинен акумулювати тепло, що генерується, як мінімум разовим завантаженням котла.
• У всіх схемах з баками акумуляторами гарячої води обов’язково повинні бути присутні – розширювальний бак та запобіжний клапан.

питання : коментар : відгук