Расчет водяного аккумулятора тепла отопительных систем
Запись дневника сделана клиентом Андрей-АА, 14.11.14
Просмотров: 68.827, Комментариев: 31
В тонне воды (см. "формулу" выше) при дельте 40*С содержится 46кВтчасов тепла. Это означает, что для собирания 85кВтчасов нужно 1,8 тонны воды (85/46).
Все которые нужны для Вас перерасчеты под собственные условия тут обязаны быть линейны, т.е. пропорциональны переменам площади дома, дельтам температур и потерям тепла.
Для уменьшения объема аккумулятора тепла можно также попытаться максимизировать дельту температур в нём, сделав её выше 40*С. При обогреваемых полах это вполне возможно.
Что сделать если чуть-чуть не хватает мощности сети?
1. Дополнительно утеплять дом.
2. В самые морозы закрыть и не обогревать некоторые комнаты.
3. Расширить подводимую мощность сети (через поставщика э/энергии) и внутреннюю, если понадобится.
4. Включать нагрев аккумулятора тепла не только ночью, но (в самые морозы) и днем. А т. к. самые морозы бывают редко, то и материальные потери на дневной тариф будут маленькими.
5. Прибавить в систему котел на твердом топливе — как резервное теплоснабжение и как добавка в морозы. Считаю, что при электро-отоплении резервное теплоснабжение лучше всего во всяком случае. Я для себя в данном вопросе разобрался: Стратегия твердотопливного круглогодичного теплоснабжения.
Ну, или заключить с энергетиками ожесточённый для них договор, чтобы очень редко (надолго) не отключали э/э. Тем не менее, тому кто это сумеет выполнить нужно будет вручить орден "За заслуги перед Отечеством" (и это — не шуточка, хотя и забавно звучит).
6. Во время работы на пределе электро-мощностей можно применять реле приоритета (реле разгрузки), которые, если понадобится, ненадолго будут отключать мощные нагреватели (а лучше — лишь часть из них) для возможности применения иных потребителей без увеличения предельной мощности сети. Если эти "прочие потребители" находятся изнутри дома, то вся электрическая энергия потраченная на них все равно перейдет в тепло.
Примечание:
На морозе уличные автовыключатели имеют очень высокие токи выключения тепловых расцепителей, чем номинальные (указанные на них).
При крепких морозах — аж до 20%.
***
Еще может понадобиться это:
Предупреждение коррозии в теплоаккумуляторах отопительных систем.
Измерение потерь тепла дома на даче (6 способов).
И это: Электрохимическая защита от коррозии накопительных водонагревателей и аккумуляторов тепла.
Расчет толщины утепления ППС при нахождении ТА на улице.
Тут расчет ТА по нагрузкам (я его не проверял).
Расчет теплоаккумулятора
Для чего необходим теплоаккумулятор?
Буферная емкость, или теплоаккумулятор, используется в основном в системах с котлом на твердом топливе или с электрокотлом во время работы по двухтарифному счетчику.
- Расчет потерь тепла.
- Проект пола с подогревом (50 руб/м2, расчет потерь тепла включен).
- Проект радиаторного теплоснабжения (40 руб/м2, расчет потерь тепла включен).
- Проект теплогенерирующей установке разной сложности (500 руб/контур).
- Смета из магазина (10 руб/позиция).
Время разрядки. На сколько часов теплоснабжения хватит теплоаккумулятора? Таблица 1.
Время зарядки. Сколько необходимо согревать теплоаккумулятор? Таблица 2.
(котел на твердом топливе 20 кВт)
(котел на твердом топливе 20 кВт)
Время разрядки. Расчет к Таблице 1.
Время зарядки. Расчет к Таблице 2.
Тут температура начальная будет 0 С, остаточная 70.
Нам необходимо Q = 3800*1000*(70-0)=266 МДж=73,8 кВт
Сейчас все может зависеть от мощности вашего котла. Делите получившуюся Q на мощность и коэффициент полезного действия котла и получаете время в часах. К примеру, котел мощностью 100 кВт и кпд 0,6 нагреет эту емкость за:
t=73.8/100/0.6=1.23 ч = 73,8 мин = 1 ч 14 минут.
Вариант 2. Вы проживаете в доме. Емкость с водой не успевает остынуть ниже домашней температуры 20 С.
Тогда согревать необходимо меньше.
Q=4200*1000*(70-20)=210 МДж=58,3 кВт*ч
t=58,3/100/0.6=0.97 ч=58 минут
Вариант 1. Зима, вы не были в доме неделю, приехали на выходные. Температура антифриза в емкости 0 С. Сколько по времени необходимо согревать теплоаккумулятор?
Тут температура начальная будет 0 С, остаточная 70.
Нам необходимо Q = 3800*1000*(70-0)=266 МДж=73,8 кВт
Сейчас все может зависеть от мощности вашего котла. Делите получившуюся Q на мощность и коэффициент полезного действия котла и получаете время в часах. К примеру, котел мощностью 100 кВт и кпд 0,6 нагреет эту емкость за:
t=73.8/100/0.6=1.23 ч = 73,8 мин = 1 ч 14 минут.
Вариант 2. Вы проживаете в доме. Емкость с водой не успевает остынуть ниже домашней температуры 20 С.
Теплоаккумулятор для отопительных котлов — назначение, расчет и процесс установки
Расчет и подключение теплоаккумулятора для котла на твердом топливе
Равномерность работы системы обогрева и небольшое время за ее надзором – мечта каждого владельца своего дома. Не на последнем месте стоит экономность. Теплоаккумулятор для отапливания (ТА) соединяет и делает указанные выше функции.
Данное особое устройство собственными силами в определенный момент снижает или повышает температуру носителя тепла. В результате достигается тепловой комфорт в обогреваемых помещениях. Вмешательство человека в данном процессе исключается.
Про то, как присоединить теплоаккумулятор к котлу на твердом топливе будет рассказано дальше.
Теплоаккумулятор для домашней системы обогрева
Назначение теплоаккумулятора
Поставленный в системе обогрева он в режиме автомат:
- копит чрезмерное тепло;
- отдает собранное тепло тепловому носителю в определенный момент;
- предохраняет закипание воды в котле при отсутствии электрической энергии;
- обеспечивает работу котла без вмешательства человека.
Буферная емкость необходима для работы в режиме автомат
В теплоаккумуляторе накопителем излишков тепла считается буферная емкость для воды. (На фото красная). Собой представляет ёмкость для воды со змеевиком, укрытую тепловой изоляцией. Пока горят дрова, она копит избытки тепла.
Как только котел перестает выдавать необходимую температуру, чрезмерное тепло из этой емкости отдается в систему обогрева. Вода в отопительных приборах не стынет. Система обогрева в домах не ставится без электрических насосов, которые предоставляют циркуляцию носителя тепла.
Легко представить, что происходит в момент перебоев с электрической энергией. Дрова горят, тепло выделяется, а вода неподвижно стоит в трубах. Начинается ее закипание в котле.
Если данный момент потерять, то возможен взрыв со всеми вытекающими результатами. Теплоаккумулятор для отапливания мешает этому. Пока горит горючее, его необходимо время от времени прибавлять.
Если не выполнить это вовремя, котел потухнет. Чем это страшно в крепкие морозы, знает каждый. Имея ТА процесс между закладками дров становится больше в несколько раз.
При этом не формируется опасность размораживания системы из-за затухания котла.
Выбираем теплоаккумулятор
ТА подбирают проектируя систему обогрева. По правилам выбрать теплоаккумулятор смогут помочь инженеры-теплотехники. Однако, если нереально воспользоваться их услугами, нужно будет выбирать собственными силами. Выполнить это легко.
Теплоаккумулятор для котла на твердом топливе
Основными критериями при выборе данного устройства в большинстве случаев считают следующие:
- давление в системе обогрева;
- объем буферной емкости;
- внешние размеры и вес;
- оснащение добавочными теплообменными аппаратами;
- вероятность установки добавочных устройств.
Водонапор (давление) в системе обогрева — главный признак. Чем он больще, тем теплее в обогреваемом помещении.
Принимая к сведению такой параметр, во время выбора теплоаккумулятора для котлов работающих на твёрдом топливе обращается внимание на максимальное давление, которое он может держать.
Теплоаккумулятор для котла на твердом топливе, показанный на фото, изготовлен из нержавейки, выдержит высокое водное давление.
Объем буферной емкости. От него зависит способность собирания тепла для системы обогрева во время работы. Чем он выше, тем больше тепла накопится в емкости. Тут необходимо брать во внимание, что увеличивать предел очень долго не имеет смысла.
Однако если воды окажется меньшей нормы, устройство просто не будет делать возложенную на него функцию собирания тепла. Благодаря этому для оптимального выбора теплоаккумулятора нужно будет выполнить расчет его буферной емкости.
Чуть позже будет показано, как он делается.
Внешние размеры и вес. Это тоже важные показатели во время выбора ТА. Тем более в уже выстроенном доме. Когда расчет теплоаккумулятора для отапливания выполнен, доставка к месту установки осуществлена, возможно появление проблемы с самой установкой. По габаритным габаритам он может просто не вписаться в типовый дверной проем.
Кроме этого, ТА большой емкости (от 500 л.) ставятся на отдельный фундамент. Массивное устройство, наполненное водой станет еще тяжелее. Эти невидимые моменты необходимо брать во внимание. Но выход найти легко.
В данном случае покупается два теплоаккумулятора для котлов работающих на твёрдом топливе с суммарным объемом буферных емкостей, равным расчетному для всей системы обогрева.
Оснащение добавочными теплообменными аппаратами. При отсутствии в доме системы ГВС, своего контура подогрева воды в котле, лучше всего сразу приобрести ТА с добавочными теплообменными аппаратами.
Для проживающих в районах юга нелишним станет подключение солнечного коллектора к ТА, что станет добавочным бесплатным тепловым источником в доме.
Простой расчёт системы обогрева покажет, сколько добавочных теплообменных аппаратов неплохо бы иметь в теплоаккумуляторе.
Вероятность установки добавочных устройств. Тут имеется в виду установка Нагревательных элементов трубчатого типа (трубчатых электронагревателей), КИП (контрольно-измерительных приборов), предохранительных клапанов и остальных устройств, которые обеспечивают бесперебойную и неопасную работу буферной емкости в устройстве.
К примеру, в случае аварийного затухания котла, температуру в системе обогрева будут поддерживать Трубчатые нагреватели. В зависимости от объема обогревания помещений оптимальной температуры они могут не создать, но размораживание системы предупредят в первую очередь.
Наличие КИП даст возможность вовремя обратить собственное внимание на допустимые поломки, появившиеся в системе обогрева.
Главное. Подбирая теплоаккумулятор для отапливания заостряйте внимание на его тепловую изоляцию. От нее зависит сохранение полученного тепла.
Объемного расчет буферной емкости котла
Очень хорошим решением такой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам.
Объемного расчет теплоаккумулятора для всей системы обогрева приватного дома просит предусматривать разные факторы, известны только им.
Не обращая внимания на это, первичные расчеты можно выполнить своими руками. Для этого помимо общих знаний физики и математики потребуются калькулятор и чистый бумажный лист.
Находим следующие данные:
- котельная мощность, кВт;
- время энергичного горения топлива;
- теплопроизводительность обогревания дома, кВт;
- Коэффициент полезного действия котла;
- температуры в трубе подачи и «обратке».
Рассмотрим пример ориентировочного расчета. Обогреваемая площадь — 200 м2, время энергичного горения котла – 8 часов, температура носителя тепла при нагревании — 90° С, в обратном контуре — 40° С. Расчетная теплопроизводительность обогреваемых помещений – 10 кВт. При подобных начальных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10?8) энергии.
Делаем расчет буферной емкости котла на твердом топливе по теплоемкости воды:
m=Q/1,163??tгде:m – масса воды в емкости (кг);Q – кол-во тепла (Вт);?t – разница температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);
1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).
Расчет буферной емкости котла на твердом топливе
Подставив цифры в формулу получаем 1375 кг воды или 1,4 м3 (80000/1,163?50). Подобным образом для системы обогрева дома площадью 200 м2 нужно установить ТА емкостью 1,4 м3. Зная данную цифру смело можно идти в супермаркет и смотреть, какой теплоаккумулятор позволителен.
Размеры, цена, комплектация, изготовитель уже легко определяемы. Сопоставляя известны факторы легко выполнить подготовительный выбор аккумулятора тепла для дома.
Подобный расчет важен в случае, когда дом возведен, система обогрева уже установлена. Результат расчета покажет, стоит ли демонтировать проемы двери из-за габаритов ТА.
Оценив возможность его установки на постоянное место, выполняется конечный расчет теплоаккумулятора для котла на твердом топливе, поставленного в системе.
Собрав данные по отопительной системе выполняем вычисления по формуле:
W = m?c??t (1)где:W – кол-во нужного тепла для нагревания носителя тепла;m – масса воды;c – теплоемкость;?t – температура подогрева воды;
Плюс ко всему потребуется значение k – Коэффициент полезного действия котла.
Из формулы (1) находим массу:
m = W/(c??t) (2)
Потому как Коэффициент полезного действия котла известен, уточняем формулу (1) и приобретаем
W = m?c??t?k (3)откуда находим уточненную массу воды
Рассмотрим, как высчитать теплоаккумулятор для дома. В системе обогрева поставлен котел мощностью 20 кВт (указана в реквизитах паспорта). Закладка топлива прогорает за 2,5 часа. Для отапливания дома необходимо 8,5 кВт/1 час энергии. Значит, за время прогорания одной закладки будет получено 20?2,5 = 50 кВт
На теплоснабжение помещений будет израсходовано
8,5?2,5 = 21,5 кВт
Лишнее произведенное тепло50 – 21,5 = 28,5 кВт
сберегается в ТА.
Температура, на которую нагревается тепловой носитель составляет 35° С. (Разница температур в трубе подачи и «обратки». Определяется замером в ходе работы системы обогрева). Подставляя искомые значения в формулу (4) приобретаем
28500/(0,8?1,163?35) = 874,5 кг
Данная цифра значит, что для теплосбережения, выработанного котлом нужно иметь 875 кг носителя тепла. Для этого потребуется буферная емкость для всей системы объемом 0,875 м3. Такие легкие расчеты дают возможность легко подобрать теплоаккумулятор для отопительных котлов.
Совет. Для более правильного расчета объема буферной емкости лучше попросить профессионалов.
Способы подсоединения
Подключение теплоаккумулятора к котлу на твердом топливе выполняется всевозможными вариантами.
Но во всяком случае есть ряд правил, соблюдение которых в первую очередь:
- все соединения в системе обязаны быть резьбовыми или фланцевыми;
- рекомендуется установка арматуры запорной на магистрали ТА;
- оснащение КИП входов и выходов ТА;
- установка фильтров чистки на входах;
- установка прибора для определения величины давления и клапана предохранительного на ТА;
- запланировать установку клапана крана Маевского.
План подсоединения теплоаккумулятора к котлу на твердом топливе
Соблюдение таких требований обеспечивает трудоспособность и безопасность всей системы обогрева. Обвязка котла на твердом топливе с теплоаккумулятором выполняется по самым разным схемам. На фото показана одна из них. По собственной сущности она считается простой базисной моделью системы обогрева. Поняв принцип ее действия приступаем к самостоятельному процессу установки.
Как делается обвязка обращаете внимание на видео:
Смесительный узел котлового контура избавляет от попадания холодной воды в котел. В то же время подобный узел отопительного контура если понадобится подает часть горячего носителя тепла в систему для поддерживания в ней установленной температуры.
Балансировочный вентиль дает возможность обеспечить аналогичный нагрев всех отопительных систем, на каком бы удалении от котла они не пребывали.
Если есть наличие добавочных змеевиков и солнечного коллектора на крыше ТА на конкретное время преобразуется в термоаккумулятор. Это дает возможность уменьшить топливный расход для котла.
Схема подсоединения теплоаккумулятора к котлу на твердом топливе почти не меняется.
Схема подсоединения теплоаккумулятора к твердотопливному котлуК сведению. Теплоаккумулятор для отопительных котлов возможно не только присоединить, но и сделать собственными руками, что многими уже опробовано.
Теплоаккумулятор для котла на твердом топливе позволяет сжигать горючее с самым большим КПД, и делает больше время между заброской дров. Наряду с ощутимой экономией топлива и оптимальной температурой обогреваемых помещений данное устройство становится популярным в каждой отопительной системе.
Подключение теплоаккумулятора к котлу на твердом топливе самостоятельно больших сложностей не выполняет.
Теплоаккумулятор для котла
Во время проектирования системы обогрева главные цели – это комфорт и безотказность. В доме должно быть уютно и тепло, а для этого в отопительные приборы всегда должен поступать горячий тепловой носитель без промедлений и скачков температуры.
С котлом на твердом топливе это тяжело осуществить, потому что не всегда удается своевременно заправить новую порцию дров или угля, а процесс горения сам по себе неравномерен. Поправить ситуацию поможет теплоаккумулятор для отопительных котлов.
С простой конструкцией и принципом действия он может спасти от большого ряда неудобств и минусов традиционной отопительной схемы.
Для чего необходим
Теплоаккумулятор собой представляет отлично теплый резервуар большой емкости, насыщенный тепловым носителем, водой. За счёт высокой теплоемкости воды при нагревании всего объема в емкости собирается существенный запас теплопроизводительности, которую можно применять по назначению В то время, когда котел не может справиться или совсем бездействует.
Это очень простое обозначение теплоаккумулятора, однако, назначение и область использования у него намного шире.
Теплоаккумулятор практически увеличивает объем носителя тепла в отопительном контуре, теплоемкость и поэтому инертность всей системы.
Для нагревания всего объема понадобится больше энергии и времени при небольшой мощности теплоснабжения, но и остывать аккумулятор будет достаточно долго.
По надобности горячая вода из аккумулятора подается в отопительный контур и поддерживать оптимальную температуру в доме.
Чтобы оценить плюсы теплоаккумулятора, большого труда не составит рассмотреть для начала несколько обстоятельств:
- Котел на твердом топливе лишь иногда подогревает воду. В момент розжига мощность минимальна, во время энергичного горения мощность увеличивается до предела, после прогорания закладки она вновь падает и так цикл повторяется. В конце концов температура воды в контуре регулярно колеблется в довольно обширном диапазоне;
- Для получения горячей воды необходима установка добавочного трубного змеевика или внешнего электрического водонагревателя с неявным нагревом, что значительно проявляется на работе отопительного контура;
- К отопительной системе, выстроенной вокруг котла на твердом топливе, присоединить добавочные тепловые источники очень и очень тяжело. Понадобится непростая развязка, неплохо бы с автоматизированным управлением;
- Котел на твердом топливе, даже долгого горения, регулярно просит внимания клиента. Стоит пропустить время закладки новой порции топлива, как тепловой носитель в отопительном контуре уже начинает остывать, как и весь дом;
- Часто самая большая котельная мощность бывает избыточной, особенно весною и в летнюю пору, когда не потребуется самая большая отдача.
Решением для абсолютно всех перечисленных выше обстоятельств становится теплоаккумулятор, притом бескомпромиссным и очень доступным в плане реализации и стоимости. Он находится в роли узла развязки между котлом на твердом топливе и контуром (-ами) теплоснабжения и хорошей базисной площадкой для включения добавочных функций.
По конструкции теплоаккумулятор может быть:
- «пустым» – обычная теплоизолированная емкость с прямым подключением;
- со змеевиком или регистром труб в качестве трубного змеевика;
- с вмонтированным бойлерным бачком.
С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:
- Собирать и хранить большой объем энергии тепла, первым делом избыточную, с дальнейшей отдачей его в отопительный контур. Если даже пропустить одну или две заправки дров, и котел остановится, температура в доме опустится всего на пару градусов. Для электрических бойлеров имеется возможность установить распорядок, по которому трата электрической энергии произойдет исключительно в ночное время суток по сниженному курсу, в то время как днем тепло будет поступать от теплоаккумулятора;
- Если есть наличие нижнего трубного змеевика – подсоединять добавочные тепловые источники, солнечный коллектор, вспомогательный котел, действующий на газу или дизтопливе, геотермальный тепловой насос;
- С встроенными Трубчатыми нагревателями применяться в качестве запасного теплового источника на случай, если котел на твердом топливе не работает или отключен для предупреждения и ремонта;
- Если есть наличие верхнего трубного змеевика – для подсоединения контура ГВС или косвеника. Многие модели теплоаккумуляторов взамен трубного змеевика снабжены готовым накопительным водонагревателем, расположенным изнутри ключевой емкости;
- Осуществить защиту в системах с циркуляцией принудительного типа на случай выключения электрической энергии, не позволяя перегрева воды в котле. Рассматривая емкость как узел гидроразвязки, его можно присоединить по смешанной схеме с котлом, выше него и трубами большего размера для поддерживания гравитационной циркуляции. Одновременно с этим раздача по отопительным приборам будет выполняться насосом в принудительном порядке. Если даже электричество отключено или циркулярный насос перестал работать, то вода в котле не закипит, а будет циркулировать в малом контуре, завязанном на теплоаккумуляторе.Рабочий принцип теплоаккумулятора
Мощность ,накапливаемая теплоаккумулятором (ТА), рассчитывается если исходить из объема емкости, точнее массы жидкости в ней, удельной теплоемкости жидкости, применяемой для его наполнения, и температурной разницы, самой большой, до которой может разогреваться жидкость, и небольшой целевой, при которой еще может выполняться забор тепла от теплоаккумулятора к отопительному контуру.
- Q = m*С*(T2-T1);
- m – масса, кг;
- С – удельная теплоемкость Вт/кг*К;
- (Т2-Т1) – дельта температур, конечной и начальной.
Если вода в котле и поэтому в ТА нагревается до 90?С, а нижний порог берется равным 50?С, то дельта равняется 40?С. Если брать как наполнитель ТА воду, то одна тонна воды при остывании на 40?С выделяет ориентировочно 46 кВт*часов тепла.
