Výpočet a pripojenie tepelného akumulátora pre kotol na tuhé palivo

Kotolne na tuhé palivá nemôžu dlho fungovať bez zásahu osoby, ktorá musí pravidelne naložiť palivové drevo do pece. Ak to neurobíte, systém sa začne ochladzovať a teplota v dome klesne. V prípade výpadku elektrickej energie, keď je pec úplne spálená, existuje nebezpečenstvo vyvarenia sa chladiacej kvapaliny v plášti jednotky a jej následného zničenia. Všetky tieto problémy je možné vyriešiť inštaláciou tepelného akumulátora pre vykurovacie kotly. Bude tiež schopný vykonávať funkciu ochrany liatinových zariadení pred praskaním pri prudkom poklese teploty prívodnej vody.

Pripojenie kotla na tuhé palivo s akumulátorom tepla

Výpočet akumulačnej kapacity pre kotol

Úloha akumulátora tepla vo všeobecnej schéme vykurovania je nasledovná: počas prevádzky kotla v normálnom režime akumulujte tepelnú energiu a po rozpade kúreniska ju na určitú dobu dajte radiátorom. Konštrukčne je tepelným akumulátorom pre kotol na tuhé palivo izolovaná nádrž na vodu s odhadovanou kapacitou. Môže byť inštalovaný ako v spaľovacej miestnosti, tak aj v samostatnej miestnosti domu. Nemá zmysel postaviť takúto nádrž na ulicu, pretože voda v nej sa ochladí oveľa rýchlejšie ako vo vnútri budovy.

Pripojenie akumulátora tepla k kotlu na tuhé palivo

Vzhľadom na dostupnosť voľného priestoru v dome sa výpočet tepelného akumulátora pre kotol na tuhé palivo v praxi vykonáva takto: kapacita nádrže sa berie z pomeru 25-50 litrov vody na 1 kW výkonu potrebného na vykurovanie domu... Pre presnejší výpočet vyrovnávacej kapacity kotla sa predpokladá, že voda v nádrži sa počas prevádzky kotolne zahreje na 90 ° C a po vypnutí kotla vydá teplo a ochladí sa. do 50 ⁰С. Pre teplotný rozdiel 40 ° C sú hodnoty vydávaného tepla pre rôzne objemy nádrže uvedené v tabuľke.

Tabuľka hodnôt daného tepla pre rôzne objemy nádrže

Objem tepelného akumulátora, m3	0.35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
Množstvo vydávaného tepla pri teplotnom rozdiele 40 ⁰С, kW / h	20	30	45	58	85	115	170	210

Aj keď je v budove priestor pre veľkú kapacitu, nemusí to vždy mať zmysel. Malo by sa pamätať na to, že bude potrebné zohriať veľké množstvo vody, potom by mal byť samotný výkon kotla spočiatku 2-krát väčší, ako je potrebný na vykurovanie obydlia. Príliš malá nádrž nebude vykonávať svoju funkciu, pretože nebude schopná akumulovať dostatok tepla.

Výpočet kapacity tepelného akumulátora

Metodika výpočtu sa môže líšiť v závislosti od schémy aplikácie. Tu je hrubý výpočtový graf:

1. Stanovenie maximálneho zaťaženia paliva. Napríklad kúrenisko pojme 20 kg palivového dreva. 1 kg palivového dreva je schopný uvoľniť 3,5 kWh energie. Pri spaľovaní jednej záložky palivového dreva teda kotol poskytne 20 3,5 = 70 kWh tepla. Čas potrebný na vypálenie celej záložky je možné určiť empiricky alebo vypočítať. Ak je výkon kotla napríklad 25 kW 70: 25 = 2,8 h.
2. Teplota nosiča tepla vo vykurovacom systéme. Ak je systém už nainštalovaný, stačí zmerať teplotu na vstupe a výstupe a určiť tepelné straty.
3. Stanovenie požadovanej frekvencie sťahovania. Napríklad zaťaženie je možné ráno a večer, ale nie je možné prevádzkovať kotol cez deň a v noci.

Výpočet tepelného akumulátora

Ak je napríklad na hodinu tepelná strata miestnosti 6,7 kW, potom to bude 160 kW. V tomto príklade je to o niečo viac ako dve palivové náplne.Ako bolo definované vyššie, jedna záložka palivového dreva horí asi 3 hodiny a uvoľňuje 70 kWh tepelnej energie.

Potreba vykurovania domu je 6,7 3 = 20,1 kWh, rezerva akumulačnej nádrže bude 70-20,1 = 49,9, to znamená približne 50 kWh. Táto energia bude stačiť na obdobie 50: 6,7 - to je asi 7 hodín. To znamená, že sú potrebné dve plné občerstvenia a jedno neúplné denne.

Na základe týchto výpočtov, berúc do úvahy niekoľko možností, sa zastavíme pri tomto: o 23 hodine sa vykoná neúplné načítanie, o 6,00 a 18,00 - plné. Ak nakreslíte graf úrovne nabitia tepelného akumulátora, uvidíte, že maximálny náboj klesne o 9:00 na 60 kWh.

Pretože 1 kWh = 3600 kJ, rezerva by mala byť 60 3600 = 216000 kJ tepelnej energie. Teplotná rezerva (rozdiel medzi indikátorom maximálnej vody a požadovaným prietokom) je 95-57 = 38 ° С. Tepelná kapacita vody 4,187 kJ. Teda 216000 / (4,18738) = 1350 kg. V takom prípade bude požadovaný objem tepelného akumulátora 1,35 m3.

Uvažovaný príklad poskytuje všeobecnú predstavu o tom, ako sa počíta kapacita zásobníka. V každom jednotlivom prípade je potrebné vziať do úvahy zvláštnosti vykurovacieho systému a podmienky jeho prevádzky.

Vlastnosti inštalácie tepelného akumulátora

Pred inštaláciou zariadenia je potrebné vypracovať podrobný návrh. Je potrebné vziať do úvahy všetky požiadavky výrobcov vykurovacích zariadení. Pri inštalácii zásobníka je potrebné dodržiavať nasledujúce pravidlá:

• Povrch nádoby musí mať spoľahlivú tepelnú izoláciu.
• Na vstupe a výstupe by mali byť inštalované teplomery na sledovanie teploty vody.
• Objemové nádrže sa najčastejšie nezmestia do dverí. Ak nie je možné tank priviesť pred koncom stavby, budete musieť použiť skladaciu verziu alebo niekoľko menších tankov.
• Na vstupnom potrubí je žiaduci hrubý filter.
• V blízkosti nádrže by mal byť namontovaný poistný ventil a manometer. V samotnej nádrži by mal byť tiež odvzdušňovací ventil.
• Musí byť možné vypustiť vodu z nádrže.

Poradenstvo! Pomerne často je prítomnosť tepelného akumulátora predpokladom záruky výrobcu kotla na tuhé palivá.

Použitie tepelného akumulátora v systéme s kotlom na tuhé palivá zvyšuje účinnosť generátora tepla a jeho životnosť a umožňuje tiež ekonomickejšiu spotrebu paliva. Vďaka možnosti menej častého doplňovania paliva je pre spotrebiteľa pohodlnejšie použitie vykurovacieho kotla. Výpočet požadovanej kapacity akumulačnej nádrže musí brať do úvahy typ kotla, vlastnosti vykurovacieho systému a podmienky jeho prevádzky.

Odporúčania týkajúce sa výberu

Výber tepelného akumulátora pre kotol na tuhé palivá je ovplyvnený prítomnosťou voľného priestoru v miestnosti. Pri kúpe veľkej skladovacej nádrže bude potrebné zabezpečiť základové zariadenie, pretože zariadenie s významnou hmotnosťou nemožno umiestniť na bežné podlahy. Ak je podľa výpočtu potrebná nádrž s objemom 1 m3 a na jej inštaláciu nie je dostatok miesta, môžete si kúpiť 2 výrobky po 0,5 m3 a umiestniť ich na rôzne miesta.

Akumulátor tepla pre kotol na tuhé palivá

Ďalším bodom je prítomnosť systému TÚV v dome. V prípade, že kotol nemá vlastný okruh na ohrev vody, je možné s takýmto okruhom dokúpiť akumulátor tepla. Nemenej dôležitá je hodnota pracovného tlaku vo vykurovacom systéme, ktorý by v obytných budovách nemal tradične presiahnuť 3 bar. V niektorých prípadoch tlak dosiahne 4 bar, ak sa ako zdroj tepla použije výkonná domáca jednotka. Potom bude musieť akumulátor tepla pre vykurovací systém zvoliť špeciálnu verziu - s torisférickým krytom.

Niektoré továrenské akumulátory teplej vody sú vybavené elektrickým vykurovacím telesom inštalovaným v hornej časti nádrže. Takéto technické riešenie neumožní úplné ochladenie chladiacej kvapaliny po zastavení kotla, horná zóna nádrže sa zahreje. Bude fungovať prívod teplej úžitkovej vody.

Jednoduchý spínací obvod s prímesou

Pamäťové zariadenie je možné do systému zahrnúť rôznymi spôsobmi. Najjednoduchšie potrubie kotla na tuhé palivo s tepelným akumulátorom je vhodné na prácu s gravitačnými systémami prívodu chladiacej kvapaliny a bude fungovať v prípade výpadku elektrickej energie. Za týmto účelom musí byť nádrž inštalovaná nad vykurovacími radiátormi. Okruh obsahuje obehové čerpadlo, termostatický trojcestný ventil a spätný ventil. Na začiatku vykurovacieho cyklu voda poháňaná čerpadlom preteká cez prívodné potrubie od zdroja tepla cez trojcestný ventil k ohrievačom. Toto pokračuje, kým teplota na výstupe nedosiahne určitú hodnotu, napríklad 60 ° C.

Akumulátor tepla na vykurovacie kotly

Pri tejto teplote začne ventil primiešavať do systému studenú vodu zo spodného odbočného potrubia nádrže, pričom na výstupe sleduje nastavenú teplotu 60 ° C. Horúca voda začne tiecť do nádrže cez horné odbočné potrubie priamo spojené s kotlom a batéria sa začne nabíjať. Pri úplnom spaľovaní dreva v kúrenisku začne teplota v prívodnom potrubí klesať. Keď klesne pod 60 ° C, termostat postupne preruší dodávku zo zdroja tepla a otvorí prietok vody z nádrže. Tá sa následne postupne naplní studenou vodou z kotla a na konci cyklu sa trojcestný ventil vráti do pôvodnej polohy.

Spätný ventil, zapojený paralelne s trojcestným termostatom, sa aktivuje pri zastavení obehového čerpadla. Potom bude kotol s akumulátorom tepla pracovať priamo, chladiaca kvapalina pôjde do vykurovacích zariadení priamo z nádrže, ktorá sa doplní vodou zo zdroja tepla. V takom prípade sa termostat nezúčastňuje na prevádzke okruhu.

Kam umiestniť obehové čerpadlo

Vo väčšine schém potrubia pre tepelný akumulátor s cirkulačným čerpadlom je umiestnený v spätnom potrubí pred kotlom. V spätnom potrubí - pretože tu je teplota nižšia, ale môžete ju umiestniť aj na krmivo. Moderné čerpadlá sú určené na čerpanie chladiacej kvapaliny až do 110 ° C, takže sa tam cítia dobre. Druhý bod: pri inštalácii na prietok nebude čerpadlo vytvárať ďalší tlak na výmenník tepla, čo predĺži jeho životnosť.

V každom prípade pri inštalácii obehového čerpadla na prívode alebo spiatočke neexistuje možnosť prirodzeného obehu. To znamená, že v prípade výpadku elektrickej energie sa cirkulácia zastaví, kotol bude nevyhnutne vrieť. Aby sa tomu zabránilo, je nainštalovaný štvorcestný ventil, ktorým sa prehriata voda odvádza do kanalizácie a napája sa studenou vodou z prívodu studenej vody. Týmto spôsobom je organizované núdzové chladenie výmenníka tepla a je zabránené varu chladiacej kvapaliny.

Jedným zo spôsobov, ako zabrániť prehriatiu chladiacej kvapaliny vo vykurovacom kotle

Upozorňujeme, že túto schému je možné implementovať iba do oceľových alebo medených výmenníkov tepla. S liatinou - to je nemožné. Pri vystavení studenej vode môžu prasknúť.

Existuje aj iná cesta. Je šetrnejšia k výmenníku tepla (vhodná aj pre liatinu) a vyžaduje menej materiálov. Medzi kotlom a tepelným akumulátorom môžete vytvoriť potrubie na vykurovanie, ktoré udržuje prirodzenú cirkuláciu. V takom prípade, keď dôjde k prerušeniu napájania, kotol nebude vrieť - bude naďalej ohrievať vodu v nádobe.

Aby sa zachovala prirodzená cirkulácia chladiacej kvapaliny, je čerpadlo umiestnené v samostatnom, špeciálne vytvorenom okruhu. Aby obvod fungoval, je v obvode nainštalovaný spätný ventil s veľkým prierezom okvetného lístka.

Takto sa zachová prirodzená cirkulácia aj pri absencii napájania

Keď cirkulačné čerpadlo nefunguje, prechádza tokom tepelného nosiča z TA. Keď je cirkulačné čerpadlo v činnosti, svojim tlakom podopiera ventil a chladiaca kvapalina preteká cez čerpadlo. K čerpadlu vedie potrubie s priemerom najmenej jeden palec. Iba v takom prípade je možné zachovať prirodzený obeh.

Schéma hydraulického oddeľovania

Ďalšia, zložitejšia schéma pripojenia, znamená nepretržitú dodávku elektriny. Ak to nie je možné, je potrebné zabezpečiť pripojenie k sieti prostredníctvom neprerušiteľného zdroja napájania. Ďalšou možnosťou je použitie naftových alebo benzínových elektrární. V predchádzajúcom prípade bolo pripojenie tepelného akumulátora k kotlu na tuhé palivo nezávislé, to znamená, že systém mohol fungovať oddelene od nádrže. V tejto schéme funguje akumulátor ako vyrovnávacia nádrž (hydraulický odlučovač). Špeciálna zmiešavacia jednotka (LADDOMAT) je zabudovaná do primárneho okruhu, cez ktorý cirkuluje voda pri zapálení kotla.

Pripojenie akumulátora tepla k kotlu na tuhé palivo

Blokové prvky:

• obehové čerpadlo;
• trojcestný termostatický ventil;
• spätný ventil;
• žumpa;
• Guľové ventily;
• zariadenia na reguláciu teploty.

Rozdiely od predchádzajúcej schémy - všetky zariadenia sú zostavené v jednom bloku a chladiaca kvapalina ide do nádrže, a nie do vykurovacieho systému. Princíp činnosti miešacej jednotky zostáva nezmenený. Takéto potrubie kotla na tuhé palivá s tepelným akumulátorom umožňuje pripojiť na výstup z nádrže toľko vykurovacích vetiev, koľko sa vám páči. Napríklad na napájanie radiátorov a podlahových alebo vzduchových vykurovacích systémov. Každá vetva má navyše svoje obehové čerpadlo. Všetky okruhy sú hydraulicky oddelené, prebytočné teplo zo zdroja sa akumuluje v nádrži a podľa potreby sa využíva.

Pripojenie CK k spotrebiteľom

Na druhej strane musí byť zásobník tepla pripojený k vykurovaciemu systému. Ak pripojíme iba radiátory, všetko je jednoduché - z jedného z horných vývodov ide potrubie do prívodného potrubia a spätné potrubie pripojíme k spodnému. V takom prípade sa však môžu radiátory prehriať. Keď sa voda v nádrži zahreje na teplotu nad 60 ° C, môže to byť nebezpečné a teplota môže byť 90 ° C alebo dokonca vyššia. Pri dotyku s takýmito horúcimi radiátormi existuje vysoká pravdepodobnosť vážneho popálenia. V miestnosti bude navyše zreteľne teplo.

Pripojenie radiátorov

Aby sa zabránilo príliš vysokému prívodu tepla, je nainštalovaný ďalší trojcestný zmiešavací ventil. Obvod funguje rovnako, ako je popísané vyššie. Na regulátore sme nastavili požadovanú teplotu, napríklad 50 ° C. Len čo je chladiaca kvapalina v prívode horúca, ventil otvorí zmes vody zo spiatočky.

Jednou z výhod inštalácie tepelného akumulátora je schopnosť prípravy TÚV v rovnakom zásobníku (stredný obrázok na obrázku nižšie). K tomu je v nádrži zabudovaný výmenník tepla alebo nádoba. Jeho výstup je pripojený k hrebeňu na prívod teplej vody.

Schémy potrubia vyrovnávacej nádrže zo strany vykurovacieho systému

Pretože je v tomto prípade tiež možné prehriatie, je tu tiež potrebná zmiešavacia jednotka. Je len potrebné pridať studenú vodu z vodovodu. Táto jednotka je implementovaná pomocou iného trojcestného zmiešavacieho ventilu. Vývod z prívodu studenej vody je pripojený k trojcestnému zmiešavaciemu ventilu TÚV. Aby pri absencii parsovania horúcej vody nespadla do hrebeňa so studenou vodou, nasadili sme na prívodný ventil zo prívodu studenej vody spätný ventil.

Táto schéma potrubia akumulátora tepla má významnú nevýhodu: keď sa nepoužíva horúca voda, voda v potrubiach sa ochladzuje. Aby ste sa „zohriali“, musíte vychladnuté naliať len do kanalizácie. To je nepríjemné, pretože musíte čakať a je to neekonomické.Na vyriešenie problému je spätné vedenie vytiahnuté z posledného bodu analýzy, v ktorom je nainštalované ich obehové čerpadlo. Tento okruh sa nazýva recirkulácia. Kým kohútik kdekoľvek nezapnete, voda beží v kruhu. Zo všetkých kohútikov sa tak neustále odoberá teplá voda. Venujte pozornosť inštalácii spätných ventilov - sú povinné pre činnosť okruhu.

Potrubie tepelného akumulátora na individuálne vykurovanie so všetkými funkčnými prvkami a armatúrami

Pre záverečnú štúdiu schémy je tiež potrebné určiť miesto inštalácie armatúr. Jedná sa o automatické vetracie otvory, ktoré sú inštalované v najvyšších bodoch systému. Potrebné sú aj kohútiky. Sú inštalované v blízkosti každej veľkej funkčnej jednotky, aby bolo možné v prípade potreby vypnúť kohútiky a odobrať zariadenie na opravu alebo údržbu.

Ako napájať podlahu s teplou vodou

Teplú podlahu je možné veľmi dobre spojiť s akumulátorom tepla. Potrubie sa v tomto prípade nelíši od prípadu s radiátormi. Potrebujeme rovnakú miešaciu jednotku s trojcestným zmiešavacím ventilom, mala by však byť nastavená na nižšiu teplotu - nie vyššiu ako + 40 ° C. V takom prípade môžete pripojiť podlahové kúrenie bez zmiešavacej jednotky - pri opustení kotla musí byť teplota regulovaná. Ale môžete to hrať bezpečne - vložte druhú zmiešavaciu jednotku na rozdeľovač rozvodu podlahového kúrenia.

Tepelné akumulačné potrubie s podlahou s teplou vodou (v zelenej slučke)

Existuje tiež druhá možnosť zapojenia tepelného akumulátora do teplej podlahy - dodávajte rovnakú teplotu ako chladiaca kvapalina, ktorá vedie k radiátorom. Miešacia jednotka ju zníži. Problémy a náklady sú menšie (na odbočenie z hlavnej linky sú potrebné iba odpaliská), ale spoľahlivosť takéhoto riešenia je nižšia. Toto zariadenie sa však vyrovná s chladiacou kvapalinou dodávanou bežným kotlom.

Akumulátor tepla je jednotka na zber a zvyšovanie tepla za účelom jeho ďalšieho využitia. Zariadenie sa používa v súkromných domoch, bytoch, v podnikoch, ako aj na predhrievanie motorov. Akumulátor tepla pre vykurovací systém umožňuje znížiť náklady na energiu na vykurovanie priestorov a dodávku teplej vody. Jednotky sú inštalované v potrubí kotla na tuhé palivá alebo pripojené k solárnemu systému.

Prevádzka kotla na tuhé palivo vo vykurovacom systéme je určitou cyklickosťou. Najskôr sa do neho vloží palivo, zapáli sa a potom kotol postupne dosahuje svoj maximálny výkon a prenáša tepelnú energiu cez chladiacu kvapalinu do vykurovacieho systému.

Záložka palivového dreva postupne horí, prestup tepla klesá a chladiaca kvapalina sa ochladzuje. Počas obdobia špičkového výkonu zostáva časť tepelnej energie nevyžiadaná a počas dohorievania paliva to naopak nebude stačiť. Na zopakovanie cyklu by sa malo znovu naložiť tuhé palivo.

Výhody a nevýhody

Vykurovací systém s akumulátorom tepla, v ktorom slúži ako zdroj tepla zariadenie na tuhé palivá, má veľa výhod:

• Zlepšenie komfortných podmienok v dome, pretože po spálení paliva vykurovací systém pokračuje v ohrievaní domu teplou vodou z nádrže. Nie je potrebné vstávať uprostred noci a nakladať časť palivového dreva do kúreniska.
• Prítomnosť nádoby chráni vodný plášť kotla pred varom a zničením. Ak dôjde k náhlemu prerušeniu dodávky elektriny alebo k odpojeniu termostatických hlavíc nainštalovaných na radiátoroch chladiacou kvapalinou z dôvodu dosiahnutia požadovanej teploty, potom bude zdroj tepla ohrievať vodu v nádrži. Počas tejto doby sa môže obnoviť dodávka elektriny alebo sa spustí dieselový generátor.
• Dodávka studenej vody zo spätného potrubia do liateho liatinového výmenníka tepla po náhlom spustení obehového čerpadla je vylúčená.
• Akumulátory tepla je možné použiť ako hydraulické rozdeľovače vykurovacieho systému (hydraulické šípky). Toto robí činnosť všetkých vetiev obvodu nezávislou, čo poskytuje ďalšie úspory tepelnej energie.

Vyššie náklady na inštaláciu celého systému a požiadavky na umiestnenie vybavenia sú jedinými nevýhodami používania skladovacích nádrží. Po týchto investíciách a nepríjemnostiach však budú z dlhodobého hľadiska nasledovať minimálne prevádzkové náklady.

Riešenie problému s kondenzáciou

Logickým riešením problému príliš studenej vody na spiatočke je dolievanie teplej vody z napájacieho zdroja. To sa deje pomocou prepojky a nastaviteľného trojcestného zmiešavacieho ventilu nainštalovaného na odbočke. Ventil musí byť zmiešavacieho typu: po dosiahnutí nastavenej teploty začne plynulo posúvať ventily v dvoch pripojených potrubiach. Takto sa dosiahne postupná a plynulá zmena teploty.

Potrubie tepelného akumulátora: prídavný okruh na miešanie teplej vody do spiatočky

Studená voda v spätnom potrubí sa objavuje v niekoľkých prípadoch: počas akcelerácie kotla, keď voda v zásobníku tepla silno vychladla (po dobe nečinnosti), a kotol je v prevádzke. Poďme sa pozrieť na to, ako táto schéma zapojenia tepelného akumulátora funguje v oboch prípadoch. Pohyb chladiacej kvapaliny je znázornený na obrázkoch nižšie.

Kým sa kotol nezahreje, je chladiaca kvapalina úplne studená. V takom prípade trojcestný ventil uzavrie tok chladiacej kvapaliny do TA a pohybuje sa v malom kruhu (obrázok dole, obrázok vľavo hore). K zahriatiu dochádza rýchlo, pretože je málo vody, čas na tvorbu kondenzácie je minimálny. Obrázok predpokladá, že trojcestný ventil je nastavený na 55 ° C. Kým voda v malom kruhu nedosiahne túto teplotu, cirkuluje v nej.

Keď sa nosič tepla v malom krúžku zahreje na 55 ° C, ventil posunie klapky a zapne sa akumulátor tepla na vykurovanie. V takom prípade idú súčasne tri streamy (pravý údaj v hornom riadku):

• malý, ako na prvom obrázku;
• časť chladiacej kvapaliny ide do TA cez ventil;
• z TA pozdĺž spätného potrubia, cez ventil, k čerpadlu a k výmenníku tepla kotla (tretí kruh).