Jak vybrat tepelný akumulátor pro kotel na tuhá paliva?

Použití tepelných akumulátorů pro otopnou soustavu umožňuje optimalizovat spalování tuhých paliv v kotlích. Jednoduše řečeno, pokud je k dispozici vyrovnávací nádrž – akumulátor tepla, majitel domu nemusí často navštěvovat kotelnu a palivové dřevo bude hořet v optimálním režimu. K tomu však musí být nádoba správně vybrána a poté připojena k topnému zařízení, což neznalému člověku jistě způsobí potíže. Proto stojí za to podrobně pochopit, co je tepelný akumulátor pro kotel na tuhá paliva, jak jej vyzvednout a připojit k vytápění soukromého domu.

Co je vyrovnávací kapacita

Ve skutečnosti je tepelný akumulátor určený pro topný systém obyčejná kovová nádrž odhadované kapacity, pokrytá tepelně izolační vrstvou. V nejjednodušších továrních modelech jsou pouze trubky pro připojení chladicí kapaliny a objímky pro instalaci teploměrů. V dražších vyrovnávacích nádržích jsou již zabudované teploměry, nejdražší výrobky jsou vybaveny výměníky tepla ve formě spirál. Zařízení takového tepelného akumulátoru je znázorněno na obrázku:

Jak vidíte, návrh vyrovnávací nádrže není nijak zvlášť obtížný, a proto se různí řemeslníci přizpůsobili tomu, aby to udělali vlastními rukama, což je popsáno v samostatném tématu.

Účelem výměníků je ohřev vody pro zásobování teplou vodou a připojení alternativních zdrojů tepelné energie – solárních kolektorů. Je zřejmé, že tato funkce je žádaná pouze za příznivých povětrnostních podmínek v regionu bydliště. Obecně je vyrovnávací nádrž pro topný kotel navržena tak, aby řešila následující úkoly:

1. Vytvoření podmínek pro provoz TT-kotle s maximální účinností a minimálními emisemi do ovzduší.
2. Pohodlný provoz generátoru tepla, kdy nemusíte házet palivové dříví do topeniště každých 4-6 hodin, včetně noci.
3. Vytápění a zásobování pitnou vodou 1-2 spotřebitelům (možnost).

Většina výrobců topných zařízení na tuhá paliva uvádí v přiložené dokumentaci, že je velmi žádoucí připojit akumulátor tepla ke kotli TT. Důvod je tento: jednotka dosahuje největší účinnosti, když se provozní režim blíží maximu. A protože vzniklé přebytečné teplo musí být před dodáním do topného systému někde umístěno, bude potřeba vyrovnávací nádrž s vodou.

Bez tepelného akumulátoru se snažíme všemi možnými způsoby tepelnou jednotku „uškrtit“ a omezit tak přívod spalovacího vzduchu. Nejenže to snižuje jeho účinnost na 40 % (jako u kamen na břicho), ale také to způsobuje uvolňování toxického oxidu uhelnatého do atmosféry. Některé evropské země kvůli tomu zakázaly spalování dřeva a uhlí v topných kotlích bez vyrovnávací nádrže.

Při vzácnějších návštěvách pece je vše jasné: teplo akumulované v nádrži bude vynaloženo na vytápění domu po dlouhou dobu, pokud je správně spočítán jeho objem. Navíc, když je kotel na tuhá paliva spárován s tepelným akumulátorem, pravděpodobnost přehřátí a varu vody v plášti jednotky se sníží téměř na nulu.

Kromě součinnosti s generátory tepla spalujícími dřevo lze tepelné akumulátory použít také s elektrickými kotli. To dává smysl, když se elektřina spotřebovaná v noci počítá se sazbou, která je 2-3krát nižší než obvykle. Po dobu platnosti tohoto tarifu bude elektroinstalace schopna plně „nabít“ akumulátor tepla a tuto energii začne vydávat na vytápění domu během dne.

Při této volbě budou muset být výsledky předchozího výpočtu výkonu elektrokotle zdvojnásobeny, aby jeho přenos tepla stačil na vytápění domu a zatížení zásobníku noční sazbou.

Výpočet kapacity vyrovnávací paměti

Hlavním kritériem pro výběr vyrovnávací nádrže pro kotel na tuhá paliva je její objem stanovený výpočtem. Jeho hodnota závisí na těchto faktorech:

• tepelné zatížení topného systému soukromého domu;
• výkon topného kotle;
• předpokládaná doba provozu bez pomoci zdroje tepla.

Před výpočtem kapacity tepelného akumulátoru je nutné si ujasnit všechny výše uvedené body, počínaje průměrným tepelným výkonem, který systém spotřebuje v zimním období. Maximální výkon by se neměl brát pro výpočet, to povede ke zvětšení velikosti nádrže, a tím ke zvýšení ceny produktu. Je lepší vydržet několik dní v roce nepohodlí a zatěžovat topeniště častěji, než platit šílenou cenu za velký akumulátor tepla, který bude využíván nerozumně. A ano, zabere to příliš mnoho místa.

Názor odborníka. K zajištění tepelné energie domu o rozloze 200 m² stačí vyrovnávací nádrž obsahující 1 tunu nosiče tepla, což je objem 1 m³. Tvrzení platí pro centrální zónu Ruské federace, v jižnějších nebo severnějších regionech bude zarovnání odlišné.

Normální provoz topného systému s tepelným akumulátorem není možný, když zdroj tepla má malou rezervu výkonu. V tomto případě nebude nikdy možné plně „nabít“ baterii, protože generátor tepla musí současně vytápět dům a nabíjet nádobu. Pamatujte, že výběr kotle na tuhá paliva pro potrubí s tepelným akumulátorem znamená dvojí dodávku tepelné energie.

Algoritmus výpočtu je navržen ke studiu na příkladu domu o ploše 200 m² s odstávkou kotle 8 hodin. Předpokládá se, že se voda v zásobníku ohřeje na 90 °C a během provozu topení se ochladí na 40 °C. K vytápění takové oblasti v nejchladnějším čase bude potřeba 20 kW tepla a jeho průměrná spotřeba bude asi 10 kW / h. To znamená, že baterie musí uložit 10 kWh x 8 h = 80 kW energie. Dále se výpočet objemu tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva provádí pomocí vzorce pro tepelnou kapacitu vody:

m = Q / 1.163 x Δt, kde:

• Q je odhadované množství tepelné energie, která má být akumulována, W;
• m je hmotnost vody v nádrži, kg;
• Δt je rozdíl mezi počáteční a konečnou teplotou chladicí kapaliny v nádrži, rovný 90 – 40 = 50 °С;
• 163 W/kg °С nebo 4.187 kJ/kg °С je měrná tepelná kapacita vody.

Pro uvažovaný příklad bude hmotnost vody v tepelném akumulátoru:

m = 80000 1.163 / 50 x 1375 = 1.4 XNUMX kg nebo XNUMX m³.

Jak vidíte, v důsledku výpočtů je velikost vyrovnávací paměti větší, než doporučuje odborník. Důvod je jednoduchý: pro výpočet byly použity nepřesné počáteční údaje. V praxi, zvláště když je dům dobře izolovaný, bude průměrná spotřeba tepla na 200 m² plochy nižší než 10 kWh. Z toho tedy závěr: pro správný výpočet rozměrů tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva je nutné použít přesnější výchozí údaje o spotřebě tepla.

Pro referenci. Existuje i rozšířený způsob výpočtu, podle kterého na každý kW tepelného výkonu kotle připadá 25 litrů objemu tepelného akumulátoru.

Výběr tepelného akumulátoru

Zbývající kritéria pro výběr kapacity nejsou tak důležitá a týkají se především různých možností. Jednou z nich je vestavěná spirála, která ohřívá vodu pro potřeby domácnosti. Může se hodit, pokud nejsou jiné způsoby vytápění, ale pro vysoké náklady v síti TUV tento způsob rozhodně není vhodný. Výměník tepla navíc odebere část „nabití“ tepelného akumulátoru, čímž zkrátí životnost topné baterie.

Užitečnou možností je topné těleso zabudované v horní části nádrže, schopné udržovat teplotu chladicí kapaliny na určité úrovni. Díky elektrickému ohřevu se systém v případě havárie neodmrazuje a dokonce dokáže vytápět dům ještě nějakou dobu poté, co se baterie „vybije“ a kotel ještě není spuštěn.

Druhá cívka pro připojení solárního systému je užitečná pouze v jižních oblastech, kde sluneční aktivita umožní nabití tepelného akumulátoru. Na co byste si ale při výběru měli dát pozor, je pracovní tlak nádrže. Je třeba si uvědomit, že většina kotlů na tuhá paliva je konstruována pro tlaky pláště do 3 barů, to znamená, že stejné množství by bez problémů měla vydržet i vyrovnávací nádrž.

Schémata zapojení

Existuje mnoho způsobů, jak spojit kotel na tuhá paliva s akumulátorem tepla a topným systémem. Ale všechny jsou odvozeny ze základního obvodu zobrazeného níže. S jeho pomocí je snadné zjistit, jak tyto jednotky fungují ve dvojicích, a pak vše namontovat vlastníma rukama.

Zdroj tepla na tuhá paliva má tradiční kotlový okruh se směšovací jednotkou, která má za úkol zamezit přívodu chladného chladiva do kotle. Poté se k vyrovnávací nádrži připojí přívodní a zpětné potrubí shora a zespodu. Stejným způsobem je k tepelnému akumulátoru připojen otopný systém, rovněž vybavený směšovací jednotkou. Jeho účelem je udržovat požadovanou teplotu vody v systému, v případě potřeby přimíchávat část horké chladicí kapaliny.

Důležitý bod. Skutečný výkon oběhového čerpadla kotlového okruhu by měl být o něco vyšší než výkon čerpacího agregátu topné sítě. Dodržení této podmínky umožní, aby se toky uvnitř tepelného akumulátoru pohybovaly správným směrem (zobrazeno v diagramu bílými šipkami).

Ve skutečnosti bude síťové čerpadlo výkonnější než kotlové a zde je důvod. Odpor sítě potrubí a otopných těles je vyšší než 3-5 m potrubí od kotle na tuhá paliva k tepelnému akumulátoru. K překonání tohoto odporu je potřeba větší výkon a tlak. Větší průtok tedy dokáže zajistit slabší čerpadlo kotlového okruhu, jen je potřeba správně nastavit obě jednotky. Existují 2 možnosti, jak problém vyřešit:

1. Při použití 3rychlostních čerpadel můžete jejich výkon upravit přepínáním rychlostí.
2. Nainstalujte vyvažovací ventil na vstup zpátečky ze systému do vyrovnávací nádrže, pomocí kterého proveďte nastavení.

Současný ohřev topných zařízení a vrstvené zatěžování tepelného akumulátoru je možné při horizontálním pohybu toků uvnitř zásobníku s mírnou převahou ze strany kotle na tuhá paliva. Nabízí se otázka – jak to zkontrolovat? Nabízí se odpověď: na oba vstupy zpátečky do nádrže je nutné umístit teploměry (jako na schématu) a provést seřízení přepínáním otáček čerpadel nebo otáčením vyvažovacího ventilu. Důležitá podmínka: třícestný ventil topné sítě musí být plně otevřen ručně.

Seřízením je nutné zajistit, aby teplota na vstupu do tepelného akumulátoru (T1) byla nižší než na jeho výstupu (T2). To znamená, že část teplé vody jde „nabíjet“ baterii. Více o všech bodech se můžete dozvědět od odborníka ve videu:

Alternativní schéma

Toto schéma pro vázání vyrovnávací nádrže a kotle na tuhá paliva navrhl jeden z účastníků populárního fóra. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že při výpadku proudu je zachována provozuschopnost okruhu, i když za to musíte platit zvětšenými průměry ocelových trubek. Níže uvedený obrázek ukazuje připojení tepelného akumulátoru k uzavřenému topnému systému, ale při instalaci je lepší jej otevřít, jak říká sám autor.

Stručně řečeno, podstatou je toto: díky vstupu ve tvaru T na horní straně nádrže se současně ohřívají radiátory a ručně vyrobený termoakumulátor se „nabíjí“. Čerpadlo kotlového okruhu je řízeno klešťovým čidlem na přívodním potrubí, které zapne jednotku při dosažení teploty 60 °C. Cirkulace v síti závisí na pokojovém termostatu, ke kterému je připojeno síťové čerpadlo.

Poznámka. Navržené schéma páskování jeho tvůrce otestoval na vlastní zkušenosti. Veškeré detaily jeho instalace a provozu popisuje autor na fóru

Závěr

Nelze popřít, že akumulátor tepla zlepšuje provozní podmínky běžného kotle na tuhá paliva. Ten spaluje palivo s maximální účinností a po zahřátí se počet výjezdů do kotelny sníží na minimum. Další věc je, že toto potěšení není levné, a proto je lví podíl baterií pracujících v soukromých domech domácí.

Použití tepelných akumulátorů pro topný systém umožňuje optimalizovat spalování tuhých paliv v kotlích. Jednoduše řečeno, pokud je k dispozici vyrovnávací nádrž – akumulátor tepla – majitel domu nemusí často navštěvovat kotelnu a palivové dřevo bude optimálně hořet. K tomu je ale potřeba vybrat tu správnou nádobu. V článku mistr instalatér vám řekne, co je to akumulátor tepla pro kotel na tuhá paliva a jak vypočítat jeho objem.

Nainstalovaný v topném systému je v automatickém režimu:

• Akumuluje přebytečné teplo;
• Přenáší akumulované teplo do chladicí kapaliny ve správný čas;
• Zabraňuje varu vody v kotli při absenci elektřiny;
• Zajišťuje provoz kotle bez zásahu člověka.

В tepelný akumulátor Zásobníkem přebytečného tepla je vyrovnávací nádrž na vodu. (na fotce červená). Jedná se o vodní nádrž s hadem, krytá tepelnou izolací. Zatímco dřevo hoří, akumuluje přebytečné teplo. Jakmile kotel přestane produkovat požadovanou teplotu, přebytečné teplo z této nádoby se předá do topného systému. Voda v radiátorech se neochlazuje. Topení v domech nelze instalovat bez elektřiny čerpadla, které zajišťují oběh chladicí kapalina. Není těžké si představit, co se stane při výpadku proudu. Dřevo hoří, teplo se uvolňuje a voda stojí nehybně v potrubí. V kotlíku se začne vařit.

Pokud tento okamžik zmeškáte, je možný výbuch se všemi z toho vyplývajícími důsledky. Topný akumulátor tomu brání. Zatímco palivo hoří, musí se pravidelně přidávat. Pokud to neuděláte včas, kotel zhasne. Každý ví, jak je to v silných mrazech nebezpečné. S tepelným akumulátorem se výrazně zvyšuje proces mezi stohováním palivového dřeva. V tomto případě nehrozí rozmrznutí systému vlivem útlumu kotle.

Akumulátor tepla se volí při návrhu topného systému. S výběrem vhodného akumulátoru tepla vám pomohou topenáři. Pokud však není možné využít jejich služeb, budete si muset vybrat sami. Není těžké to udělat.

Hlavní kritéria při výběru tohoto zařízení jsou následující:

– hlavní ukazatel. Čím je vyšší, tím je ve vytápěné místnosti tepleji. S ohledem na tento parametr je při výběru tepelného akumulátoru pro kotle na tuhá paliva věnována pozornost maximálnímu tlaku, který může odolat;
• Kapacita vyrovnávací paměti. Závisí na tom schopnost akumulovat teplo pro otopnou soustavu za provozu. Čím je větší, tím více tepla se v nádobě naakumuluje. Zde je potřeba počítat s tím, že zvyšovat limit do nekonečna je nesmyslné. Ale pokud je vody méně než normálně, zařízení jednoduše nebude plnit svou funkci akumulace tepla. Pro správný výběr tepelného akumulátoru je tedy nutné vypočítat jeho vyrovnávací kapacitu. O něco později si ukážeme, jak se provádí;
• Vnější rozměry a hmotnost. To jsou také důležité ukazatele při výběru tepelného akumulátoru. Zejména v již postaveném domě. Když je tepelný akumulátor pro vytápění spočítán a dodán na místo instalace, může nastat problém se samotnou instalací. Z hlediska celkových rozměrů se do standardního dveřního otvoru možná prostě nevejde. Kromě toho jsou na samostatném základu instalovány velkokapacitní akumulátory tepla (od 500 litrů). Masivní zařízení naplněné vodou bude ještě těžší. Tyto nuance je třeba vzít v úvahu. Ale cestu ven lze snadno najít. V tomto případě jsou zakoupeny dva akumulátory tepla pro kotle na tuhá paliva s celkovým objemem vyrovnávacích zásobníků rovnajícím se vypočtenému objemu pro celý otopný systém;
• Vybaveno přídavnými výměníky tepla. Pokud dům nemá teplovodní systém nebo vlastní okruh ohřevu vody v kotli, je lepší okamžitě pořídit akumulátor tepla s přídavnými výměníky tepla. Pro ty, kteří žijí v jižních oblastech, bude užitečné připojit solární kolektor k tepelnému akumulátoru, který se stane dalším bezplatným zdrojem tepla v domě. Jednoduchý výpočet topného systému ukáže, kolik dalších výměníků tepla je žádoucí mít v tepelném akumulátoru;
• Možnost instalace dalších zařízení. To znamená instalaci topné prvky (trubkové elektrické ohřívače), přístrojové vybavení (řídicí a měřicí přístroje), pojistné ventily a další zařízení, která zajišťují nepřetržitý a bezpečný provoz vyrovnávací kapacity v zařízení. Například v případě havarijního zhasnutí kotle bude teplota v topném systému udržována topnými tělesy. V závislosti na objemu vytápění nemusí vytvářet příjemnou teplotu, ale zcela jistě zabrání odmrazování systému. Přítomnost přístrojového vybavení umožní včasnou pozornost k možným problémům, které vznikly v topném systému.

Dávejte pozor! Při výběru tepelného akumulátoru pro vytápění dbejte na jeho tepelnou izolaci. Závisí na tom zachování přijatého tepla

Výpočet objemu vyrovnávací nádrže kotle

Nejoptimálnějším řešením tohoto úkolu bude svěřit jeho realizaci topenářům. Výpočet objemu tepelného akumulátoru pro celý topný systém soukromého domu vyžaduje zohlednění různých faktorů, které znají pouze oni. Navzdory tomu lze předběžné výpočty provést nezávisle. K tomu budete kromě obecných znalostí fyziky a matematiky potřebovat kalkulačku a čistý list papíru.

Zjišťujeme následující údaje:

• Výkon kotle, kW;
• Doba aktivního spalování paliva;
• Tepelný výkon vytápění domu, kW;
• účinnost kotle;
• Teploty v přívodním a vratném potrubí.

Podívejme se na příklad předběžné kalkulace. Vytápěná plocha – 200 m2, doba aktivního hoření kotle – 8 hodin, teplota chladiva při ohřevu – 90°C, ve vratném okruhu – 40°C. Předpokládaný tepelný výkon vytápěných místností je 10 kW. S takovými počátečními údaji získá tepelné zařízení 80 kW (10×8) energie.

Vyrovnávací kapacitu kotle na tuhá paliva vypočítáme na základě tepelné kapacity vody:

• m je hmotnost vody v nádobě (kg);
• Q je množství tepla (W);
• ∆t je rozdíl teplot vody v přívodním a vratném potrubí (°С);
• 1,163 – měrná tepelná kapacita vody (W/kg °C).

Dosazením čísel do vzorce dostaneme 1375 kg vody neboli 1,4 m3 (80000/1,163×50). Pro topný systém domu o ploše 200 m2 je tedy nutné instalovat akumulátor tepla o objemu 1,4 m3. Když znáte toto číslo, můžete bezpečně jít do obchodu a zjistit, který akumulátor tepla je přijatelný.

Rozměry, cena, výbava, výrobce jsou již snadno určeny. Porovnáním známých faktorů není těžké provést předběžný výběr tepelného akumulátoru pro váš domov. Tento výpočet je relevantní, když je dům postaven a topný systém je již nainstalován. Výsledek výpočtu ukáže, zda je nutné kvůli rozměrům tepelného akumulátoru demontovat dveřní otvory. Po posouzení možnosti instalace na trvalé místo je proveden konečný výpočet tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva instalovaný v systému.

Po shromáždění údajů o topném systému provádíme výpočty podle vzorce:

• W je množství tepla potřebné k ohřevu chladicí kapaliny;
• m je hmotnost vody;
• c – tepelná kapacita;
• ∆t – teplota ohřevu vody.

Navíc budete potřebovat hodnotu k – účinnost kotle.

Ze vzorce (1) zjistíme hmotnost:

Protože účinnost kotle je známá, zpřesníme vzorec (1) a získáme

kde najdeme opravenou hmotnost vody

Zvažme, jak vypočítat akumulátor tepla pro dům. V topném systému je instalován kotel o výkonu 20 kW (uveden v pasových údajích). Záložka paliva vyhoří za 2,5 hodiny. Vytápění domu vyžaduje 8,5 kW/1 hodinu energie. To znamená, že během vyhoření jedné záložky bude přijato 20 × 2,5 u50d XNUMX kW

Za vytápění prostoru bude vynaloženo

Produkované přebytečné teplo

50 – 21,5 = 28,5 kW

uloženy v tepelném akumulátoru.

Teplota, na kterou se ohřívá chladicí kapalina, je 35 °C. (Rozdíl teplot v přívodním a vratném potrubí. Zjišťuje se měřením za provozu topného systému). Dosazením požadovaných hodnot do vzorce (4) získáme

28500 0,8 / (1,163 × 35 × 874,5) = XNUMX kg

Tento údaj znamená, že pro zachování tepla generovaného kotlem potřebujete 875 kg chladicí kapaliny. K tomu budete potřebovat vyrovnávací nádrž pro celý systém o objemu 0,875 m3. Takové zjednodušené výpočty usnadňují výběr tepelného akumulátoru pro topné kotle.

V příběhu – Výpočet kapacity tepelného akumulátoru

V příběhu – Výběr tepelného akumulátoru do kotle

V příběhu – Volba velikosti vyrovnávací nádrže, aby bylo vytápění elektřinou levnější a pohodlnější dřevem