Priključitev in princip delovanja hranilnika toplote za kotel

V hišah, kjer ni plinskega ali centraliziranega ogrevanja, se uporabljajo individualni ogrevalni sistemi, vključno s kotli na trda goriva in električnimi kotli ali solarnimi sistemi na sončno energijo. Ti sistemi imajo pomembno pomanjkljivost - neenakomerno segrevanje hladilne tekočine zaradi temeljnih značilnosti delovanja ali vpliva zunanjih dejavnikov. Optimiziramo jih lahko z uporabo hranilnika toplote za ogrevanje, ki bo imel vlogo blažilnika med virom toplote in porabniki.

Namen hranilnika toplote

Hranilnik toplote za različne vrste ogrevalnih kotlov je rezervoar, napolnjen z vodo, impresivne velikosti, ki vam omogoča reševanje težav, ki nastanejo med delovanjem ogrevalnega kotla:

• prekomerna poraba energije;
• presežna moč ogrevanja;
• pregrevanje vode v kotlu;
• občasna nihanja temperature ogrevanja zaradi neenakomernosti samega zgorevalnega procesa in nepravočasne postavitve drva in premoga;
• neskladje med konicami proizvodnje in porabe toplotne energije.

Nekatere težave je mogoče rešiti z namestitvijo piroliznega kotla z dolgim ​​gorenjem, vendar v slednjem primeru to ne bo pomagalo. Posebnost delovanja kotla je, da se po dodajanju goriva moč oddajanja toplotne energije postopoma povečuje in doseže najvišje vrednosti, nato pa se postopoma zmanjšuje. Če v kotel ne dodate goriva pravočasno, se ustavi, hladilno sredstvo se začne ohlajati, hkrati pa temperatura v hiši pade. V času največje proizvodnje toplote sistem ne more učinkovito razdeliti vse energije, saj je opremljen s termostati, zato se del toplote izgubi. Če je kotel električni, se veliko bolj splača akumulirati toploto ponoči, ko se elektrika obračunava po preferencialni nočni tarifi, da bi podnevi porabili čim manj električne energije.

Hranilnik toplote za ogrevalni sistem je izdelan iz nerjavečega ali navadnega jekla, notranjost pa je lahko premazana z zaščitnim lakom. Stene so na vrhu pobarvane s toplotno odporno barvo, nato prekrite s toplotnoizolacijskim materialom in usnjem. Dejansko se ob priključitvi hranilnika toplote poveča prostornina hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu, kar omogoča kompenzacijo konične moči kotla in hkrati akumulira toploto za prenos v hladilno tekočino, ko toplota kotla zmogljivost proizvodnje energije pade. Zahvaljujoč kakovostni izolaciji se voda v hranilniku toplote ohlaja dolgo časa. V segretem stanju se hrani več ur in celo dni in se preko črpalke dovaja v sistem. Princip delovanja hranilnika toplote temelji na različnih toplotnih kapacitetah različnih medijev, predvsem vode in zraka.Znižanje temperature 1 litra vode za eno stopinjo povzroči zvišanje temperature zraka s prostornino 1 m3 za 4 stopinje.

Če je pri uporabi kotlov na trda goriva in električne energije vgradnja hranilnika toplote zaželena, ni pa obvezna, potem je prisotnost hranilnika toplote v solarnem sistemu nujen pogoj za delovanje, saj zvečer in ponoči sončna energija ni mogoče dobiti, jeseni in pozimi v oblačnih dneh pa je uporaba sistema zelo omejena.

Prednosti in slabosti

Prednosti uporabe hranilnika toplote:

• Ohranja toplotno energijo ure in dneve.
• Preprečeno je pregrevanje kotla.
• Toplotna energija se ne zapravlja, ampak se kopiči za uporabo v prihodnosti, zahvaljujoč temu se poveča učinkovitost kotla in ogrevalnega sistema kot celote.
• Omogoča prihranek denarja.
• Temperatura zraka v prostorih se zlahka vzdržuje na optimalni ravni, nenadne spremembe temperature so izključene.
• Ni potrebe po pogostem polnjenju goriva.
• Poleg kotla na trda goriva lahko vgradite solarni sistem, ki je brezplačen vir toplotne energije.
• Nekateri modeli toplotnih akumulatorjev za ogrevanje lahko združujejo funkcije kotla.

Slabosti sistema:

• Dolgo ogrevanje - optimalna namestitev v hišah, namenjenih za stalno bivanje. V podeželskih hišicah, ki jih pozimi obiščejo ob koncu tedna, taka naprava ne bo uporabna.
• Visoki stroški - stanejo približno enako kot kotel, včasih pa tudi več.
• Pomembne dimenzije in teža - zaradi tega se med prevozom in namestitvijo pojavijo določene težave.Poleg tega je treba v neposredni bližini kotla namestiti hranilnik toplote, namenjen ogrevanju, zato je pogosto treba nameniti poseben prostor za namestitev naprav in ga pripraviti na poseben način: opremiti podporna ploščad, ki lahko prenese težo akumulatorja. Ko je napolnjen, lahko rezervoar tehta 3-4.
• Potreben je kotel z visoko močjo - nakup hranilnika je upravičen, če moč kotla ni v celoti izkoriščena; obstaja vsaj dvojna rezerva moči, sicer bo naprava neaktivna.

Z izdelavo akumulatorja toplote z lastnimi rokami lahko znatno prihranite. Najenostavnejša zasnova je izdelana iz cevi iz nerjavečega jekla ali celo iz nerjaveče pločevine debeline najmanj 3 mm. Potrebovali boste tudi bakreno cev s premerom 3 cm in dolžino 14 m. Ukrivljena je v spiralo in nameščena v rezervoar. Dovod hladne vode je narejen od spodaj, odvod tople vode je narejen od zgoraj, na odvodih pa so nameščeni zaporni ventili. Nujno je treba izolirati toplotni akumulator, ki ga izdelate sami za kotel na trda goriva, sicer bo neučinkovit. Prav tako je treba namestiti senzorje tlaka in temperature.

Če ne morete zvariti cilindrične posode, lahko naredite hranilnik toplote za ogrevanje v obliki paralelepipeda - lažje je narediti rezervoar te oblike z lastnimi rokami. Vogali so dodatno ojačani, konstrukcija pa je od zunaj dopolnjena z ojačevalnimi rebri - varjena so na razdalji 30-35 cm drug od drugega. Razmerje premera in višine naprave je 1:3(4).

Kriteriji izbire

Hranilnik toplote je treba izbrati v skladu z natančnimi izračuni, ki upoštevajo parametre ogrevalnega sistema doma. Vendar pa so poleg izračunanih vrednosti upoštevane splošne značilnosti hranilnikov toplote.

• Tlak v ogrevalnem sistemu. Po tem parametru mora hranilnik toplote ustrezati ogrevalnemu sistemu. V vsakem primeru je lahko vrednost višja, nižja pa ne. Kakšen pritisk lahko vzdrži pogon, je odvisno od debeline sten, oblike rezervoarja in materiala izdelave. Hranilniki toplote za kotle, ki prenesejo pritisk nad 4 bare, imajo izbočen spodnji in zgornji pokrov.
• Prostornina medpomnilnika. Ta parameter velja za najpomembnejšega in poskušajo izbrati posodo takšne prostornine, da lahko pogon akumulira vso odvečno toploto. Toda hkrati ni potrebna pretirano obsežna naprava.
• Zunanje mere in teža. Rešiti bo treba vprašanja prevoza in namestitve opreme, zato morate vse skrbno izračunati: ali se bo rezervoar prilegal skozi vrata, ali bodo stropi zdržali, ko bo rezervoar popolnoma napolnjen z vodo.
• Opremljen z dodatnimi izmenjevalniki toplote. Omogočajo dodatno optimizacijo delovanja sistema. Modeli so izbrani glede na zahtevnost celotnega sistema.
• Možnost vgradnje dodatnih naprav. Skupaj z odložiščem baterije so nameščeni dodatni grelni elementi, senzorji in regulatorji temperature. Če so vsi elementi sistema pravilno izbrani, se lahko poraba goriva zmanjša za polovico.

Rezervoarji so izdelani iz ogljikovega jekla ali nerjavečega jekla. Slednji so dražji in trajajo dlje, prvi pa imajo nujno protikorozijsko prevleko.Prepričati se morate o njegovi kakovosti.

Izračun prostornine vmesnega rezervoarja kotla

Prostornina vmesnega hranilnika je običajno izračunana tako, da pri izgorevanju ene obremenitve goriva hranilnik toplote zadrži vso toploto, ki jo ustvari kotel. Sami lahko naredite le približne izračune, ki ne upoštevajo toplotnih izgub zaradi radiatorjev in vpliva temperature zraka v prostoru. Osnovna formula za izračun prostornine hranilnika toplote:

W = k × m × c × Δt, Kje

• W – prekomerna količina toplote;
• m – masa tekočine;
• z – toplotna zmogljivost hladilne tekočine;
• Δt – število stopinj, za katere je treba segreti hladilno sredstvo;
• k – Učinkovitost kotla.

Od tu morate izračunati maso hladilne tekočine: m = W / (k × c × Δt).

Ker W je opredeljena kot razlika v vrednostih energije, ki jo ustvari kotel in porabljena za ogrevanje hiše; prav tako jih je treba razjasniti in čas gorenja obremenitve goriva. Če je moč kotla navedena v potnem listu naprave, je treba izračunati porabo toplotne energije za ogrevanje. Čas izgorevanja goriva se določi eksperimentalno. Recimo, da je 3 ure, za ogrevanje hiše pa je potrebnih 10 kW/h. To pomeni, da bo v 3 urah porabljeno: 10 × 3 = 30 kW.

Proizvodnja toplote s kotlom 22 kW/h je: 22 × 3 = 66 kW.

Na podlagi rezultatov izračuna bo odvečna toplota: W = 66 – 30 = 36 kW. Če pretvorimo v W, dobimo 36000 W.

Uporaba formule m = W / (k × c × Δt), določimo želeno vrednost mase vode. Učinkovitost je v potnem listu navedena v odstotkih. To vrednost je treba pretvoriti v decimalno z deljenjem s 100. Na primer, 80/100 = 0,8. Toplotna kapaciteta vode je 4,19 kJ/kg×°С oz 1,164 Wh/kg×°C oz 1,16 kW/m³×°С.

Δt se določi z merjenjem temperature dovodnih in povratnih cevi, pri čemer se manjša odšteje od večje vrednosti. Na primer: Δt = 88 – 58 = 30°C. torej m = 36000/(0,8 × 1,164 × 30) = 1288,7 kg.

Za shranjevanje vse odvečne energije, ki jo ustvari kotel, bo potreben rezervoar s prostornino najmanj 1.288,7 m3. Primeren je hranilnik toplote Jaspi GTV Teknik s prostornino 1500 litrov. Pri skromnejših računskih vrednostih se lahko omejite na na primer 750-litrski rezervoar.

DIY metode povezovanja in diagrami

Kompleksnost in značilnosti povezave so odvisne od vrste hranilnika toplote. Zato bi morali ugotoviti, kaj so.

• Najenostavnejša oblika je prazen rezervoar v notranjosti. Kotel in porabniki so povezani direktno. Uporaba je optimalna, če se v vseh tokokrogih uporablja ista hladilna tekočina, tlak v sistemu ne presega dovoljenih vrednosti zalogovnika in temperatura hladilne tekočine, dovedene iz kotla, ne presega dovoljenih vrednosti za ogrevalni krog. Če prvi dve zahtevi nista izpolnjeni, je treba pri priključitvi na sistem uporabiti dodatne zunanje prenosnike toplote. V slednjem primeru je treba namestiti mešalne enote s tripotnimi ventili.
• Vmesni rezervoar z notranjim izmenjevalnikom toplote - enega ali več. Toplotni izmenjevalnik je spiralna cev iz bakra ali nerjavečega jekla. V takem hranilniku se hladilna tekočina meša. Tuljava, ki se nahaja v spodnjem delu, segreva hladilno tekočino, vroča voda se dvigne navzgor, saj je manj gosta. Na vrhu je druga tuljava, ki jemlje energijo in jo oddaja ogrevalnim krogom.Naprava te vrste je optimalna pri uporabi različnih vrst hladilnih tekočin, pri visokem tlaku in temperaturi hladilne tekočine ter pri povezovanju več generatorjev toplote.
• Rezervoar s pretočnim krogotokom za oskrbo s toplo vodo. Toplotni izmenjevalnik je večinoma nameščen na vrhu rezervoarja. Izdelan mora biti iz kovine, ki ustreza standardom porabe vode za hrano. Tokokrogi so povezani neposredno. Ta sistem je bolj primeren za enakomeren pretok tople vode.
• Hranilnik toplote z notranjim bojlerjem. Zalogovnik hrani ogrevano vodo za gospodinjsko porabo. To vrsto hranilnika toplote je mogoče enostavno integrirati v odprte in zaprte ogrevalne sisteme, opremljene na trda goriva, električne kotle in sončne kolektorje. Tovrstni vmesni rezervoarji so še posebej pomembni pri uporabi električnih kotlov, ko se hladilno sredstvo segreva ponoči, voda pa se porabi podnevi. 150 litrski bojler je povsem dovolj za dnevno porabo vode povprečne družine.

Hranilnik toplote, namenjen ogrevalnemu sistemu, ima več odtočnih cevi, ki so nameščene navpično vzdolž rezervoarja, saj je po višini temperaturni gradient. To se naredi tako, da je mogoče povezati tokokroge z različnimi zahtevami glede temperature hladilne tekočine in zmanjšati obremenitev temperaturnih regulatorjev. Posledično se toplotna energija uporablja čim bolj učinkovito.

Druge vrste sistemov:

1. Najenostavnejša shema jermenov, ki omejuje možnosti prilagajanja.Vroča voda se dvigne navzgor in se odvzame z zgornje točke, po ohlajanju pade in ponovno vstopi v kotel. Uporablja se, če sta tlak in temperatura v generatorju toplote in ogrevalnih krogih enaka. Temperatura se uravnava samo s povečanjem/zmanjšanjem pretoka hladilne tekočine.
2. Sistem vsebuje mešalne enote in bypasse, tako da je možna natančnejša nastavitev temperature hladilne tekočine. Učinkovitost opreme se doseže z vgradnjo, na primer, tripotnih ventilov.
3. Sistem vključuje dodatni rezervoar, tako da je majhna količina tople vode na voljo takoj po zagonu kotla. Potrošniku ni treba čakati, da se sistem popolnoma segreje, vendar zaloga vode ni velika, sistem pa se segreva počasneje kot klasičen.
4. Znotraj vmesnega rezervoarja je ena tuljava, skozi katero gre toplotna energija iz vira, hladilna tekočina v hranilniku toplote pa se segreva iz tuljave. Ta vrsta sistema uporablja različne hladilne tekočine. Izberete lahko tiste, ki jih zaradi nezdružljivih kemičnih lastnosti ni mogoče mešati. Preko grelnika se lahko napaja ogrevanje ali sanitarna voda ali pa bo po tem krogu krožila hladilna tekočina iz vira.
5. Sistem ima dodatni zunanji izmenjevalnik toplote. Omogoča vam vzdrževanje želene temperature v bateriji.
6. Sistem s pretočnim krogom za oskrbo s toplo vodo. Optimalno je, če se vroča voda uporablja enakomerno. V nasprotnem primeru je priporočljiv nakup hranilnika energije z vgrajenim bojlerjem.
7. Sistem z eno tuljavo in povezavo z alternativnim virom energije, na primer sončnim kolektorjem. Imenuje se bivalentno.Priključitev je izvedena tako, da ima kolektor vodilno vlogo pri ogrevanju sistema, kotel pa se priključi, ko ni dovolj toplotne energije.
8. Multivalentni sistem, kjer se glavno ogrevanje izvaja z nizkotemperaturnimi viri, kot sta sončni kolektor in geotermalna toplotna črpalka. Priključijo se na spodnji strani hranilnika toplote. Kot pomožni vir toplotne energije se uporablja visokotemperaturni kotel.

V prisotnosti različnih ogrevalnih krogov in virov toplotne energije se oblikuje kompleksen razvejan sistem z veliko dodatne nadzorne opreme, senzorjev in varnostnih skupin. Priporočljivo je, da njegovo zasnovo zaupate strokovnjakom, saj bodo potrebni zelo natančni izračuni.

Baterijski priključek za ogrevanje

Posoda mora biti dobro izolirana. Če gre za kupljeni hranilnik toplote, morate oceniti debelino in kakovost zunanje izolacije. Boljši in debelejši kot je toplotni izolator, dlje bo toplota ostala. Zahvaljujoč posebni strukturi toplotnega izolatorja hranilnik toplote deluje kot termovka. Debelina toplotne izolacije pri visokokakovostnih modelih je približno 10 cm. Prekriva telo, pobarvano s toplotno odporno barvo. Na vrhu toplotne izolacije je plast usnja. Neodvisna izolacija se izvaja po isti shemi. Najprej je rezervoar pobarvan z barvo, ki je odporna na visoke temperature, nato je izoliran z bazaltno volno debeline najmanj 150 mm, vrh pa je prekrit s folijo.