Изчисляване и свързване на топлинен акумулатор за котел на твърдо гориво

Котелните инсталации на твърдо гориво не могат да работят дълго време без намесата на човек, който периодично трябва да зарежда дърва за огрев в пещта. Ако това не бъде направено, системата ще започне да се охлажда и температурата в къщата ще спадне. В случай на прекъсване на електрозахранването, когато пещта е напълно изгорена, съществува опасност от кипене на охлаждащата течност в кожуха на блока и последващото му разрушаване. Всички тези проблеми могат да бъдат решени чрез инсталиране на топлинен акумулатор за отоплителни котли. Той също така ще може да изпълнява функцията за защита на чугунните инсталации от напукване при рязък спад на температурата на подаващата вода.

Свързване на котел на твърдо гориво с акумулатор на топлина

Изчисляване на капацитета на буфера за котела

Ролята на топлинния акумулатор в общата отоплителна схема е следната: по време на работа на котела в нормален режим, акумулирайте топлинна енергия и след разпадането на камината я дайте на радиаторите за определен период от време. Структурно топлинният акумулатор за котел на твърдо гориво е изолиран резервоар за вода с прогнозен капацитет. Може да се инсталира както в горивната стая, така и в отделна стая на къщата. Няма смисъл да поставяте такъв резервоар на улицата, тъй като водата в него ще се охлади много по-бързо, отколкото вътре в сградата.

Свързване на топлинен акумулатор към котел на твърдо гориво

Предвид наличието на свободно пространство в къщата, изчисляването на топлинния акумулатор за котел на твърдо гориво на практика се извършва, както следва: капацитетът на резервоара се взема от съотношението 25-50 литра вода на 1 kW мощност, необходима за отопление на къщата... За по-точно изчисляване на буферния капацитет за котела се приема, че водата в резервоара се загрява по време на работа на котелната централа до 90 ⁰С и след изключване на последния ще отдели топлина и ще се охлади до 50 ⁰С. За температурна разлика от 40 ° C стойностите на топлината, отделяна за различни обеми на резервоара, са представени в таблицата.

Таблица на стойностите на дадената топлина за различни обеми на резервоара

Обем на топлинния акумулатор, m3	0.35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
Количеството топлина, отделяно при температурна разлика от 40 ⁰С, kW / h	20	30	45	58	85	115	170	210

Дори да има място за голям капацитет в сграда, това не винаги има смисъл. Трябва да се помни, че ще трябва да се нагрява голямо количество вода, тогава мощността на самия котел първоначално трябва да бъде 2 пъти повече, отколкото е необходимо за отопление на жилището. Твърде малък резервоар няма да изпълнява своята функция, тъй като няма да може да акумулира достатъчно топлина.

Изчисляване на капацитета на топлинния акумулатор

Методологията за изчисление може да бъде различна в зависимост от схемата за кандидатстване. Ето груба диаграма за изчисление:

1. Определяне на максималното зареждане с гориво. Например, камината побира 20 кг дърва за огрев. 1 кг дърва за огрев е в състояние да освободи 3,5 kWh енергия. По този начин, когато изгаряте една отметка за дърва за огрев, котелът ще даде 20 3,5 = 70 kWh топлина. Времето, необходимо на изгарянето на пълен маркер, може да бъде определено емпирично или изчислено. Ако мощността на котела е например 25 kW 70: 25 = 2,8 h.
2. Температура на топлоносителя в отоплителната система. Ако системата вече е инсталирана, достатъчно е да се измери температурата на входа и изхода и да се определят топлинните загуби.
3. Определяне на желаната честота на изтегляне. Например зареждането е възможно сутрин и вечер, но не е възможно обслужването на котела през деня и през нощта.

Изчисляване на топлинния акумулатор

Ако например топлинните загуби на помещението са 6,7 kW на час, това ще бъде 160 kW на ден. В този пример това е малко повече от две зареждания с гориво.Както беше определено по-горе, един раздел дърва за огрев гори около 3 часа, отделяйки 70 kWh топлинна енергия.

Необходимостта от отопление на къщата е 6,7 3 = 20,1 kWh, резервът на резервоара за съхранение ще бъде 70-20,1 = 49,9, т.е. приблизително 50 kWh. Тази енергия ще бъде достатъчна за период от 50: 6.7 - това е около 7 часа. Това означава, че са необходими две пълни закуски и една непълна на ден.

Въз основа на тези изчисления, след като разгледахме няколко варианта, ще спрем на това: в 23 часа се прави непълно натоварване, в 6.00 и 18.00 - пълно. Ако нарисувате графика на нивото на заряда на топлинния акумулатор, можете да видите, че максималното зареждане пада на 60 kWh в 9 часа сутринта.

Тъй като 1 kWh = 3600 kJ, резервът трябва да бъде 60 3600 = 216000 kJ топлинна енергия. Температурният резерв (разликата между индикатора за максимална вода и необходимия дебит) е 95-57 = 38 ° С. Топлинен капацитет на вода 4.187 kJ. По този начин 216000 / (4.18738) = 1350 кг. В този случай необходимият обем на топлинния акумулатор ще бъде 1,35 м3.

Разглежданият пример дава обща представа за това как се изчислява капацитетът на резервоара за съхранение. Във всеки случай е необходимо да се вземат предвид особеностите на отоплителната система и условията на нейната работа.

Характеристики на инсталирането на топлинен акумулатор

Преди да инсталирате оборудването, трябва да бъде изготвен подробен проект. Необходимо е да се вземат предвид всички изисквания на производителите на отоплително оборудване. Когато инсталирате резервоара за съхранение, трябва да се спазват следните правила:

• Повърхността на контейнера трябва да има надеждна топлоизолация.
• На входа и изхода трябва да се монтират термометри за наблюдение на температурата на водата.
• Обемните резервоари най-често не се вписват във вратата. Ако не е възможно да вкарате резервоара преди края на строителството, ще трябва да използвате сгъваема версия или няколко по-малки резервоара.
• На входящата тръба е желателен груб филтър.
• В близост до резервоара трябва да се монтира предпазен клапан и манометър. В самия резервоар също трябва да има клапан за обезвъздушаване.
• Трябва да има възможност за източване на водата от резервоара.

Съвет! Доста често наличието на топлинен акумулатор е предпоставка за гаранция от производителя на котел на твърдо гориво.

Използването на топлинен акумулатор в система с котел на твърдо гориво увеличава ефективността на топлинния генератор и неговия експлоатационен живот, а също така позволява по-икономичен разход на гориво. Възможността за по-рядко зареждане с гориво прави използването на отоплителния котел по-удобно за потребителя. Изчисляването на необходимия капацитет на резервоара за съхранение трябва да вземе предвид вида на котела, характеристиките на отоплителната система и условията на нейната работа.

Препоръки за подбор

Изборът на топлинен акумулатор за котел на твърдо гориво се влияе от наличието на свободно пространство в стаята. Когато купувате голям резервоар за съхранение, ще е необходимо да осигурите устройство за фундамент, тъй като оборудване със значителна маса не може да бъде поставено на обикновени подове. Ако според изчислението се изисква резервоар с обем от 1 м3 и няма достатъчно място за монтажа му, тогава можете да закупите 2 продукта от по 0,5 м3 всеки, като ги поставите на различни места.

Топлоакумулатор за котел на твърдо гориво

Друг момент е наличието на система за БГВ в къщата. В случай, че котелът няма собствен кръг за отопление на водата, е възможно да закупите топлинен акумулатор с такава верига. От не малко значение е стойността на работното налягане в отоплителната система, което традиционно не бива да надвишава 3 бара в жилищните сгради. В някои случаи налягането достига 4 бара, ако като източник на топлина се използва мощен домашен агрегат. Тогава топлинният акумулатор за отоплителната система ще трябва да бъде избран в специален дизайн - с торисферично покритие.

Някои фабрични акумулатори за топла вода са оборудвани с електрически нагревателен елемент, монтиран в горната част на резервоара. Такова техническо решение няма да позволи охлаждащата течност да се охлади напълно след спиране на котела, горната зона на резервоара ще бъде нагрята. Битовото водоснабдяване ще работи.

Обикновена комутационна верига с примес

Устройството за съхранение може да бъде включено в системата по различни начини. Най-простият тръбопровод на котел на твърдо гориво с акумулатор на топлина е подходящ за работа с гравитационни системи за подаване на охлаждаща течност и ще работи в случай на прекъсване на електрозахранването. За това резервоарът трябва да бъде монтиран над отоплителните радиатори. Веригата включва циркулационна помпа, термостатичен трипътен клапан и възвратен клапан. В началото на отоплителния цикъл водата, задвижвана от помпата, преминава през захранващия тръбопровод от източника на топлина през трипътния вентил към нагревателите. Това продължава, докато температурата на подаване достигне определена стойност, например 60 ° C.

Топлоакумулатор за отоплителни котли

При тази температура клапанът започва да смесва студена вода в системата от долния разклонителен тръбопровод на резервоара, спазвайки зададената температура от 60 ⁰С на изхода. Нагрятата вода ще започне да тече в резервоара през горния разклонител, директно свързан към котела, и батерията ще започне да се зарежда. При пълно изгаряне на дърва в горивната камера температурата в захранващата тръба ще започне да спада. Когато падне под 60 ° C, термостатът постепенно ще прекъсне подаването от източника на топлина и ще отвори потока вода от резервоара. Това от своя страна постепенно ще се напълни със студена вода от котела и в края на цикъла трипътният клапан ще се върне в първоначалното си положение.

Възвратният клапан, свързан паралелно с трипътния термостат, се задейства при спиране на циркулационната помпа. Тогава котелът с топлинния акумулатор ще работи директно, охлаждащата течност ще отиде към отоплителните устройства директно от резервоара, който ще се попълни с вода от източника на топлина. В този случай термостатът не участва в работата на веригата.

Къде да поставите циркулационната помпа

В повечето схеми на тръбопроводи за акумулатор на топлина с циркулационна помпа той се намира във връщащата тръба пред котела. В линията за връщане - тъй като тук температурата е по-ниска, но можете и да я сложите на фуража. Съвременните помпи са проектирани да изпомпват охлаждаща течност до 110 ° C, така че там се чувстват добре. Вторият момент: когато е инсталирана на захранването, помпата няма да създаде допълнителен натиск върху топлообменника, което ще удължи експлоатационния му живот.

Във всеки случай, когато инсталирате циркулационна помпа в подаването или връщането, няма възможност за естествена циркулация. Тоест, в случай на прекъсване на електрозахранването, циркулацията ще спре, котелът неизбежно ще заври. За да се избегне това, е монтиран четирипътен клапан, през който прегрятата вода се изхвърля в канализацията и се захранва със студена вода от студената водоснабдителна система. По този начин се организира аварийно охлаждане на топлообменника и се предотвратява кипенето на охлаждащата течност.

Един от начините да се избегне прегряване на охлаждащата течност в отоплителния котел

Моля, имайте предвид, че тази схема може да се прилага само на стоманени или медни топлообменници. С чугун - това е невъзможно. Те могат да се спукат, ако са изложени на студена вода.

Има и друг начин. Той е по-щадящ по отношение на топлообменника (подходящ и за чугун) и изисква по-малко материали. Можете да направите тръбопроводи между котела и топлинния акумулатор за отопление, така че да поддържате естествената циркулация. В този случай, когато захранването бъде прекъснато, котелът няма да заври - той ще продължи да загрява водата в контейнера.

За да се запази естествената циркулация на охлаждащата течност, помпата се поставя в отделна, специално създадена верига. За да може веригата да работи, във веригата е монтиран обратен клапан с голямо напречно сечение.

По този начин се поддържа естествена циркулация дори при липса на захранване

Когато циркулационната помпа не работи, тя преминава потока на топлоносителя от ТА. Когато циркулационната помпа работи, тя подпира клапана със своето налягане и охлаждащата течност преминава през помпата. Тръба с диаметър най-малко един инч отива към помпата. Само в този случай може да се запази естествената циркулация.

Схема на хидравлично разделяне

Друга, по-сложна схема на свързване, предполага непрекъснато снабдяване с електричество. Ако това не е възможно, тогава е необходимо да се осигури връзка с мрежата чрез непрекъсваемо захранване. Друг вариант е да се използват дизелови или бензинови електроцентрали. В предишния случай свързването на топлинния акумулатор към котела за твърдо гориво беше независимо, т.е. системата може да работи отделно от резервоара. В тази схема акумулаторът действа като буферен резервоар (хидравличен сепаратор). В първичния кръг е вграден специален смесител (LADDOMAT), през който циркулира вода, когато котелът се запали.

Свързване на топлинен акумулатор към котел на твърдо гориво

Блокови елементи:

• циркулационна помпа;
• трипътен термостатичен вентил;
• възвратен клапан;
• картер;
• Сферични кранове;
• устройства за контрол на температурата.

Разлики от предишната схема - всички устройства са сглобени в един блок и охлаждащата течност отива в резервоара, а не към отоплителната система. Принципът на действие на разбъркващия блок остава непроменен. Такива тръбопроводи на котел на твърдо гориво с акумулатор на топлина ви позволяват да свържете колкото се може повече отоплителни клонове на изхода от резервоара. Например за захранване на радиатори и подови или въздушни отоплителни системи. Освен това всеки клон има своя циркулационна помпа. Всички вериги са хидравлично разделени, излишната топлина от източника се натрупва в резервоара и се използва, когато е необходимо.

Свързване на TA към потребителите

От друга страна, резервоарът за съхранение на топлина трябва да бъде свързан към отоплителната система. Ако свързваме само радиатори, всичко е просто - от един от горните изходи тръба отива в захранващия тръбопровод, ние свързваме връщащата тръба с долния. Но в този случай радиаторите могат да прегреят. Когато водата в резервоара се нагрява до температури над 60 ° C, това може да бъде опасно и температурата може да бъде 90 ° C или дори по-висока. Когато докосвате такива горещи радиатори, има голяма вероятност да получите сериозно изгаряне. Освен това в стаята явно ще е горещо.

Свързване на радиатори

За да избегнете подаването на твърде горещ топлоносител, инсталирайте друг трипътен смесителен клапан. Веригата работи по същия начин, както е описано по-горе. Задаваме необходимата температура на регулатора, например 50 ° C. Веднага след като охлаждащата течност в захранването е гореща, клапанът ще отвори водната смес от връщането.

Едно от предимствата на инсталирането на топлинен акумулатор е възможността за приготвяне на БГВ в същия съд (средна снимка на фигурата по-долу). За това в резервоара е вграден топлообменник или контейнер. Изходът му е свързан с гребен за подаване на топла вода.

Схеми на тръбни буферни резервоари от страната на отоплителната система

Тъй като в този случай е възможно и прегряване, тук е необходим и смесител. Просто трябва да добавите студена вода от чешмата. Това устройство е изпълнено с помощта на друг трипътен смесителен клапан. Изходът от захранването със студена вода е свързан към трипътен смесител за БГВ. За да не попадне в гребен за студена вода, при липса на парсинг на топла вода, ние поставяме възвратен клапан на захранващата линия от захранването със студена вода.

Тази схема на тръбните акумулатори има значителен недостатък: когато не се използва топла вода, водата в тръбите се охлажда. За да се „загреете“, трябва да излеете охладеното просто в канализацията. Това е неудобно, защото трябва да изчакате и е неикономично.За да се реши проблемът, от последната точка на разбор се изтегля връщаща линия, в която е инсталирана циркулационната им помпа. Тази верига се нарича рециркулация. Докато кранът никъде не се отвори, водата тече в кръг. Така топла вода непрекъснато се черпи от всички кранове. Обърнете внимание на монтажа на възвратни клапани - те са задължителни за работата на веригата.

Тръбопроводи за акумулатор на топлина за индивидуално отопление с всички функционални елементи и фитинги

За окончателното проучване на схемата е необходимо също така да се определи мястото на монтаж на фитингите. Това са автоматични вентилационни отвори, които се монтират в най-високите точки на системата. Необходими са и спирателни кранове. Те се инсталират близо до всеки голям функционален възел, така че при необходимост да можете да изключите крановете и да премахнете оборудването за ремонт или поддръжка.

Как да захранвам топъл воден под

Топлият под може да бъде свързан много добре с акумулатор на топлина. Тръбопроводите в този случай не се различават от случая с радиатори. Нуждаем се от същия смесител с трипътен смесител, но той трябва да бъде настроен на по-ниска температура - не по-висока от + 40 ° C. В този случай можете да свържете подово отопление без смесител - температурата трябва да се контролира при напускане на котела. Но можете да играете безопасно - поставете втори смесител на разпределителния колектор за подово отопление.

Тръбопроводи за съхранение на топлина с топъл воден под (в зелен контур)

Има и втора опция за тръбопроводи на топлинен акумулатор с топъл под - подаване на същата температура като охлаждащата течност, която отива към радиаторите. Смесителната единица ще го спусне. Неприятностите и разходите са по-малко (за разклоняване от основната линия са необходими само тройници), но надеждността на такова решение е по-ниска. Въпреки това, това оборудване се справя с охлаждащата течност, доставяна от обикновен котел.

Топлоакумулаторът е устройство за събиране и увеличаване на топлината с цел по-нататъшното му използване. Устройството се използва в частни къщи, апартаменти, в предприятия, както и за двигатели с предварително нагряване. Топлинният акумулатор за отоплителната система позволява да се намалят енергийните разходи за отопление на помещенията и водоснабдяване. Агрегатите са инсталирани в тръбопроводите на котел на твърдо гориво или са свързани към слънчевата система.

Работата на котел на твърдо гориво в отоплителната система е определена цикличност. Първо в него се вкарва гориво, запалва се и след това котелът постепенно достига максималната си мощност и предава топлинна енергия през охлаждащата течност към отоплителната система.

Отметката за дърва за огрев постепенно изгаря, преносът на топлина намалява и охлаждащата течност се охлажда. През периода на пикова мощност част от топлинната енергия остава непотърсена, а по време на доизгарянето на горивото, напротив, няма да е достатъчна. За да повторите цикъла, твърдото гориво трябва да бъде заредено отново.

Предимства и недостатъци

Отоплителна система с топлинен акумулатор, в която инсталация за твърдо гориво служи като източник на топлина, има много предимства:

• Подобряване на комфортните условия в къщата, тъй като след изгаряне на горивото отоплителната система продължава да отоплява къщата с топла вода от резервоара. Няма нужда да ставате посред нощ и да зареждате част от дърва за огрев в горивната камера.
• Наличието на контейнер предпазва водната риза на котела от кипене и разрушаване. Ако електричеството внезапно бъде прекъснато или термостатичните глави, монтирани на радиаторите, отрязват охлаждащата течност поради достигане на желаната температура, тогава източникът на топлина ще загрява водата в резервоара. През това време електрозахранването може да се възобнови или дизеловият генератор ще бъде стартиран.
• Изключва се подаването на студена вода от връщащия тръбопровод към нажежения чугунен топлообменник след внезапно стартиране на циркулационната помпа.
• Топлоакумулаторите могат да се използват като хидравлични разделители в отоплителната система (хидравлични стрелки). Това прави работата на всички клонове на веригата независима, което дава допълнителни икономии на топлинна енергия.

По-високите разходи за инсталиране на цялата система и изискванията за поставяне на оборудване са единствените недостатъци при използването на резервоари за съхранение. Тези инвестиции и неудобства обаче ще бъдат последвани от минимални оперативни разходи в дългосрочен план.

Решаване на проблема с кондензацията

Логично решение на проблема с твърде студената вода при връщането е добавянето на топла вода от захранването. Това се прави с помощта на джъмпер и регулируем трипътен смесителен клапан, инсталиран на клона. Клапанът трябва да е от смесителен тип: когато се достигне зададената температура, той плавно започва да движи клапаните в двете свързани тръби. По този начин се получава постепенно и плавно изменение на температурата.

Тръбопроводи за акумулатор на топлина: допълнителен кръг за смесване на топла вода в обратния канал

Студената вода в обратната тръба се появява в няколко случая: по време на ускорението на котела, когато водата в топлинния акумулатор се охлади силно (след празен ход) и котелът работи. Нека да разгледаме как работи тази схема на свързване на акумулатор на топлина и в двата случая. Движението на охлаждащата течност е показано на илюстрациите по-долу.

Докато котелът не се загрее, охлаждащата течност е напълно студена. В този случай трипътният клапан спира потока на охлаждащата течност към TA и той се движи в малък кръг (снимка отдолу, горната лява снимка). Загряването става бързо, тъй като има малко вода, времето за образуване на конденз е минимално. Фигурата предполага, че трипътният клапан е настроен на 55 ° C. Докато водата в малкия кръг достигне тази температура, тя циркулира в нея.

Когато топлоносителят в малкия пръстен се нагрява до 55 ° C, клапанът измества клапите и топлинният акумулатор за отопление се включва. В този случай три потока преминават едновременно (дясната фигура в горния ред):

• малък, като на първата снимка;
• част от охлаждащата течност преминава към ТА през клапана;
• от ТА по обратната линия, през клапана, до помпата и до топлообменника на котела (трети кръг).