Теплоаккумулятор расчет объема – Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

Содержание

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Как я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

13 февраля 2015

Предыстория

Так получилось, что некоторое время назад я приобрёл частный дом на некотором «удалении от цивилизации». Удалённость от цивилизации определяется главным образом тем, что газ там отсутствует в принципе. А разрешённая мощность электрического подключения не предоставляет технической возможности отапливать дом электричеством. Единственным реальным источником тепла в зимнее время является использование твёрдого топлива. Другими словами, дом был оборудован печкой, которую прежний хозяин топил дровами и углём.

Если кто-то имеет опыт использования печки, то ему не нужно объяснять, что это занятие требует постоянного контроля. Даже в не слишком холодную погоду невозможно заложить в печку дрова один раз и «забыть» про неё. Если положить слишком много дров, то в доме станет жарко. А после прогорания топлива, дом всё-равно быстро остынет. Волей-неволей, для поддержания комфортной температуры нужно постоянно подкладывать дрова понемногу. А в сильные морозы печь нельзя оставить без присмотра даже на 3-4 часа. Если не хочешь проснуться утром в холодном помещении, будь добр хотя бы один раз за ночь к печке подойти…

Разумеется у меня желания работать кочегаром не было. И поэтому я сразу же стал думать о более удобном способе отопления. Конечно, при невозможности использования газа или электричества, таким способом могла стать только современная система отопления на твёрдом топливе, состоящая из твердотопливного котла, теплоаккумулятора и простейшей автоматики для включения и выключения рециркуляционного насоса.

Чем современный котёл лучше обычной печки? Он занимает намного меньше места, в него можно заложить больше топлива, он обеспечивает лучшее сгорание этого топлива при максимальной загрузке, и теоретически с его помощью можно большую часть тепла оставить в доме, а не выпустить в трубу. Но в отличие от печки, твердотопливный котёл практически не возможно использовать без теплоаккумулятора. Я так подробно об этом пишу, потому что знаю множество людей, которые пытались отапливать дом такими котлами, подключая их напрямую к трубам отопления. Ничего хорошего у них не получилось.

Что же такое теплоаккумулятор или, как его ещё называют, буферная емкость? В простейшем случае это просто большая бочка с водой, стенки которой имеют хорошую теплоизоляцию. Котёл за два-три часа своей работы нагревает воду в этой бочке. А потом эта горячая вода циркулирует по системе отопления до тех пор, пока не остынет. По мере остывания, котёл нужно разжигать снова. Простейший теплоаккумулятор легко сделает любой сварщик. Но я, после непродолжительных раздумий, от этой идеи отказался и купил готовый. Поскольку живу я в Украине, то обратился в компанию «Теплобак» и ни разу не пожалел: здесь аккумулирующие баки делают профессионально и очень качественно.

В зависимости от объёма теплоаккумулятора, мощности котла и того, сколько тепла нужно дому, котёл приходится топить не постоянно, а один-два раза в сутки, или даже раз в двое-трое суток.

Как рассчитать объём теплоаккумулятора

При желании в интернете легко найти методики расчёта объёма теплоаккумулятора, но меня ни одна из них не устроила.

Некоторые «специалисты» рекомендуют умножать максимальную мощность имеющегося котла в киловаттах на какой-то коэффициент, причём этот коэффициент на разных сайтах отличается в два раза и более — от 25 до 50. По моему — бред полный. Просто потому, что полученный результат не имеет никакого отношения ни к вашему конкретному дому, ни к вашим пожеланиям как часто вам хочется топить котёл.

Нормальная методика учитывает все факторы: и климат в вашей местности, и теплоизоляцию дома, и ваши представления о комфорте. По-хорошему, этот расчёт также нужно будет провести много раз для разных температурных режимов, и выбрать максимальный объём теплоаккумулятора. И, кстати, мощность котла в правильной методике получается в результате расчётов, а не по принципу «какой был, такой и поставили». Но всё это достаточно сложно, и подходит скорее для котельных, а не для частного домовладения.

Я поступил гораздо проще. Я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла следующим образом.

Надо оценить количества тепла, которое требуется дому за сутки. Это самая сложная и ответственная часть работы. Опять таки можно углубиться в расчёты (в учебниках для строительных вузов можно найти все необходимые методики). Но,если есть возможность, то проще и надёжнее провести непосредственное измерение — просто протопив дом в холодную погоду и измерив количество использованного топлива. Мой дом сравнительно небольшой — немного меньше 100 кв. м, и довольно теплый. Поэтому у меня получилось, что при температуре на улице около 0 градусов, для поддержания комфортной температуры требуется с солидным запасом 50 кВт*ч, для — 10 градусов — 100 кВт*ч, для — 20 градусов — 150 кВт*ч.
Выбрать котёл очень просто. Самые распространённые котлы имеют мощность порядка 25 кВт и с одной максимальной загрузки дают эту мощность порядка 3 часов. Следовательно одна растопка даёт порядка 75 кВт*ч тепла. Для нулевой температуры, таким образом, даже одной полной загрузки мне будет многовато. А для -20 градусов вполне достаточно будет топить 2 раза в сутки. Меня этот вариант вполне устроил.
Теперь собственно объём теплоаккумулятора. Теплоёмкость воды 4,2 кДж на литр на градус. максимальная тепмература в теплоаккумуляторе — 95 градусов, комфортная температура воды в системе отопления — 55 градусов. То есть, 40 градусов разницы. Другими словами, 1 литр воды в теплоаккумуляторе может накопить 168 кДж тепла, или 46 Вт*ч. А 1000 литров, соответственно — 46 кВт*ч. Отсюда следует, что для того, чтобы сохранить тепло от одной полной загрузки котла мне нужен теплоаккумулятор на 1500 литров. Это всё с запасом. На самом деле, требуется немного меньше, но после изучения цен на буферные ёмкости я решил этим пренебречь.

Этот расчёт означает, что в сильные морозы мне приходится топить котёл два раза в сутки, а в очень сильные — и три раза. Причём делать это нужно равномерно в течение суток: утром и вечером или утром, в начале вечера и перед сном. А когда больших морозов нет, я топлю котёл всего один раз — в любое время суток.

Конечно, если поставить теплоаккумулятор ещё больший по объёму, то можно сделать свою жизнь ещё комфортнее. Но тут уже приходится сталкиваться и с тем, что для большой бочки нужно много места.

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Котельные установки на твердом топливе не могут работать долгое время без вмешательства человека, который должен периодически загружать в топку дрова. Если этого не сделать, система начнет остывать, температура в доме будет понижаться. В случае отключения электроэнергии при полностью разгоревшейся топке появляется опасность вскипания теплоносителя в рубашке агрегата и последующее ее разрушение. Все эти проблемы можно решить, установив теплоаккумулятор для котлов отопления. Он также сможет выполнять функцию защиты чугунных установок от растрескивания при резком перепаде температур сетевой воды.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м 3

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

Простая схема включения с подмешиванием

Аккумулирующее устройство может включаться в систему по разным схемам. Простейшая обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором пригодна для работы с гравитационными системами подачи теплоносителя и будет действовать при отключении электричества. Для этого бак надо установить выше радиаторов отопления. Схема включает в себя циркуляционный насос, термостатический трехходовой клапан и обратный клапан. В начале цикла разогрева вода, побуждаемая насосом, проходит по подающему трубопроводу от источника тепла через трехходовой клапан на отопительные приборы. Это продолжается до тех пор, пока температура подачи не достигнет определенного значения, например, 60 ⁰С.

Теплоаккумулятор для котлов отопления

При этой температуре клапан начинает подмешивать в систему холодную воду из нижнего патрубка бака, соблюдая на выходе установленную температуру 60 ⁰С. Через верхний патрубок, напрямую соединенный с котлом, в бак начнет поступать нагретая вода, аккумулятор начнет заряжаться. При полном сгорании дров в топке температура в подающей трубе начнет понижаться. Когда она станет меньше 60 ⁰С, термостат будет постепенно перекрывать подачу от источника тепла и открывать поток воды из бака. Тот, в свою очередь, будет постепенно наполняться холодной водой из котла и в конце цикла трехходовой клапан вернется в первоначальное положение.

Обратный клапан, включенный параллельно трехходовому термостату, включается в работу при остановке циркуляционного насоса. Тогда котел с теплоаккумулятором станут работать напрямую, теплоноситель пойдет к приборам отопления напрямую из емкости, которая будет пополняться водой от источника тепла. Термостат в этом случае не принимает участия в работе схемы.

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

циркуляционный насос;
трехходовой термостатический клапан;
обратный клапан;
грязевик;
шаровые краны;
приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Преимущества и недостатки

Система отопления с теплоаккумулятором, в которой источником тепла служит твердотопливная установка, имеет массу достоинств:

Повышение комфортных условий в доме, поскольку после сгорания топлива система отопления продолжает обогревать дом горячей водой из бака. Не нужно вставать среди ночи и загружать порцию дров в топку.
Наличие емкости защищает от закипания и разрушения водяную рубашку котла. Если внезапно отключили электричество или термостатические головки, установленные на радиаторах, перекрыли теплоноситель по причине достижения нужной температуры, то источник тепла будет нагревать воду в баке. За это время может возобновиться подача электричества или будет запущен дизель-генератор.
Исключена подача холодной воды из обратного трубопровода в раскаленный чугунный теплообменник после внезапного включения циркуляционного насоса.
Теплоаккумуляторы могут использоваться как гидравлические разделители в системе отопления (гидрострелки). Это делает работу всех ветвей схемы независимыми, что дает дополнительную экономию тепловой энергии.

Более высокая стоимость монтажа всей системы и требования к размещению оборудования – это единственные недостатки применения аккумулирующих емкостей. Однако за этими вложениями и неудобствами последуют минимальные эксплуатационные затраты в долгосрочной перспективе.

Как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу своими руками?

Сейчас многие владельцы частных домов, которые живут вдалеке от центральной магистрали отопления, переходят на твердотопливные котлы. Но эти устройства имеют существенный недостаток – для поддержания в помещении нужной температуры их нужно растапливать дважды за сутки, иначе можно остаться без тепла. Чтобы этого не случилось, в домашнюю систему отопления вводят еще один узел – теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Его еще называют накопителем из-за способности удерживать тепло.

Особенности конструкции теплоаккумулятора

Устройство представляет собой цилиндрическую емкость, выполненную из нержавейки или черной стали. Габариты емкости зависят от его объема, который варьируется от нескольких сотен до десятков тысяч литров. Из-за больших объемов такое устройство сложно разместить в уже имеющейся котельной, поэтому нередко приходится ее достраивать. Существуют модели как с заводской теплоизоляцией, так емкости без неё.

При монтаже теплоаккумулятора нужно учитывать, что толщина утеплителя составляет 10 см. После него сверху на бак надевается кожаный кожух. Внутри емкости находится теплоноситель, который при сгорании топлива в котле быстро нагревается и долго сохраняет тепло за счет слоя утеплителя. После остановки работы котла накопитель отдает свое тепло в помещение, обогревая его. По этой причине растапливать котел будет необходимо не так часто, как раньше.

По своему устройству емкости теплоаккумулятора бывают:

с расположенным внутри бойлером. Такая конструкция создана для обеспечения жилья горячей водой из автономного источника;
с одним или двумя теплообменниками;
пустыми (без теплоносителя).

Для подключения накопителя к котлу и системе отопления дома предусмотрены резьбовые отверстия.

Принцип работы накопителя

Благодаря налаженной работе всей топливной системы, и в частности, теплоаккумулятора для твердотопливного котла, в жилье поддерживается постоянная температура за счет высокого КПД устройства и рационального использования тепла. Взаимодействие всей системы происходит в следующей последовательности:

Подача в котел холодной воды. После начала работы циркуляционного насоса, расположенного между котлом и накопителем, холодная жидкость из последнего устройства передается в верхнюю часть котла, и горячая вода начинает занимать освободившееся пространство.
Подача горячей воды в отопительную систему . После включения насоса, установленного между накопителем и радиатором, он нагнетает горячую воду в трубы отопления, а холодный теплоноситель начинает поступать вниз накопительного бака. После достижения в помещении нужной температуры термостат отключает работу накопителя.
Передача аккумулирующей энергии. Она осуществляется даже после сгорания в топке всех дров. Накопитель будет передавать тепло до тех пор, пока весь его бак не заполнится холодной водой.

Теплоаккумулятор для котлов отопления может отапливать помещение своими силами даже сутки. На продолжительность его работы будет влиять объем емкости, количество радиаторов, продолжительность труб между ними и температура на улице. Продлить его работу помогут встроенные в него змеевики – ТЭНы, подогревающие жидкость.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Это устройство имеет довольно внушительные размеры, поэтому его лучше вносить в первоначальный проект отопления. Существует несколько методик расчета его бака. Приведем самые простые из них:

Буферная емкость выбирается из среднего соотношения 30–50 л воды на 1 кВт мощности котельной установки.

Принять за исходную величину площадь отапливаемого помещения. Зная квадратуру отапливаемого помещения, следует умножить ее на 4 и получить объем бака. Например, нагреть домик в 50 м2 способен накопитель в 200 литров.

Не стоит брать бак слишком большого объема. В этом случае нужно нагреть много воды, а котел может не справиться с поставленной задачей. Его мощность первоначально выбиралась исходя из расчета, что она больше в два раза нужной, а в случае использования габаритной емкости потребуется приобрести котельную установку еще с большим запасом мощности.

При выборе накопительной емкости кроме расчетов следует учитывать еще один показатель: если теплопотребление в пиковые часы сильно отличается от среднечасового, и они занимают продолжительное время, то бак нужно покупать с большим объемом, чем получился при расчетах.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Подключение осуществляется в упрощенном виде, и может быть выполнено своими руками. Буферная емкость располагается параллельно отопительному устройству, а трубы закольцовывают ее, поэтому такая схема известна еще как обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

В подключении участвуют:

трехходовой клапан;
циркуляционный насос, расположенный на обратной магистрали между котлом и накопителем;
змеевик для нагрева воды;
теплоаккумулятор для котла отопления в виде большого бака, наполненного горячей и холодной водой;
трехходовой кран;
циркуляционный насос, находящийся между накопителем и радиатором;
котел;
отопительный прибор.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется через патрубки. Более точную информацию о завязке всех приборов отопительной системы можно понять, изучив пошаговую инструкцию.

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Пошаговая инструкция по подключению агрегата:

Вначале устанавливается котел по стандартной схеме. На трубах, идущих от него к накопителю, обязательно нужно установить группу безопасности и трехходовой клапан. Последний защищает котельную установку от конденсата. Если в котле ручная загрузка, то температура воды в обратной магистрали будет не ниже 55 0С, а для его аналога гидролизного типа она лежит в пределах от 65 до 75 0С. Под этот показатель подбирается соответствующий клапан. Перед ним устанавливается циркуляционный насос, нагнетающий горячий теплоноситель в буферный бак.
В систему подключается теплоаккумулятор.
На верхней трубе устанавливается трехходовой смесительный кран.
Подключается насос. Для его подсоединения в систему нужно дополнительно установить на верхней части накопителя обычный релейный термостат, который имеет погружную гильзу.
После него необходимо предусмотреть два обратных клапана: лепестковый вид будет расположен на горячей трубе, а пружинный на обратке. Они необходимы для введения в систему газового котла.

Установка, работающая на газу, признана выполнять две функции: она выступает альтернативным источником тепла, а также компенсирует долгий нагрев отопительной системы котлом, уменьшая его от 4 часов до получаса. Газовая установка дает в систему воду, нагретую до 40 0С, а котел нагнетает ее до 600С. Когда такая вода продвигается по системе, в газовом устройстве происходит автоматическое отключение. В случае если в системе температура станет меньше 400С, газовый котел снова включится и начнет обогревать жилье.

В предложенном ролике продемонстрировано, как правильно подсоединить накопитель с котлом на твердом топливе и его аналогом на газу.

Сегодня накопители для топливной системы очень популярны. Они эффективны и экономны. С ними можно оттянуть закладку топлива в котел на сутки, а при продумывании всех деталей системы и на более долгий срок. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу можно выполнить самому или обратившись за помощью к специалистам. Запуск отопления лучше производить в их присутствии, чтобы они правильно отреагировали при возникновении неполадок.

Источники: http://www.sovets.ru/housewife/flat/otoplenie/11111.htm, http://cotlix.com/teploakkumulyator-dlya-kotlov-otopleniya-rekomendacii-po-vyboru, http://ksportal.ru/804-podklyuchit-teploakkumulyator-k-tverdotoplivnomu-kotlu.html

teplosten24.ru

Назначение теплоаккумуляторов и буферных емкостей, методики их расчета

При планировании отопления с помощью твердотопливного котла необходимо понимать то, что данный тип оборудования достаточно специфический. При всем том, что стандартный котел на твердом топливе по сути является, образно говоря, «куском» металла или чугуна с водяной рубашкой и автоматикой определенного типа, его использование имеет ряд особенностей, отличных от газового или электрического котла:

Относительно малый диапазон регулировки мощности. Все стандартные стальные и чугунные котлы с обьемным горением топлива обеспечивают свой паспортный КПД в режиме максимального горения. Так как мощность котла выбирается согласно пиковых теплопотерь, а они припадают лишь на незначительный период отопительного сезона, то имеем ситуацию, когда котел большую часть отопительного сезона работает в режиме неполной мощности. В результате имеем перерасход топлива, засорение топки, теплообменных поверхностей и дымоходных каналов (особенно при отоплении древесиной).

Необходимость периодической дозагрузки топлива в котел. Большинство стандартных котлов имеют небольшие по обьему камеры сгорания, потому закладка топлива (опять же, касается дров) перегорает за 2-3 часа. При использовании каменного угля ситуация попроще, однако основным доступным топливом все равно является древесина, применяющаяся большинством пользователей.
Повышенная опасность эксплуатации. На сегодня большинство систем отопления проектируются закрытыми, с принудительной циркуляцией теплоносителя. Если с газовыми котлами тут проблемы не возникают, то в случае с твердотопливными котлами велика вероятность закипания теплоносителя при перебоях с электричеством и остановке циркуляционных насосов. С соответствующими последствиями…

Таким образом имеем три основных вопроса, возникающих при планировании отопления твердым топливом, и требующих оптимального решения:

Вопрос экономичности.
Вопрос комфота эксплуатации.
Вопрос безопасности функционирования.

Именно для решения вышеприведенных вопросов предназначены тепловые аккумуляторы и буферные емкости. Снова обращаем Ваше внимание на то, что понятия «буфер» и «теплоаккумулятор» относятся к одному и тому же типу оборудования — стальной неэмалированной емкости с присоединительными патрубками контуров котла и отопительной системы, и теплоизоляцией. Данные понятия определяют функции баков, их назначение в решении трех указанных вопросов.

Тепловой аккумулятор накапливает тепло при работе котла в режиме номинальной мощности, и потом отдает его в отопительную дозированно, по мере потребности отапливаемого здания в тепловой энергии. Таким образом решаются вопросы №1 и 2. Котел сжигает топливо максимально эффективно, а накопленное тепло расходуется точно в соответствии с потребностями. Теперь возникает вопрос расчета необходимого обьема такого теплового аккумулятора.

Сегодня можно увидеть множество методик расчета баков-аккумуляторов. Например, 25 или 50 литров обьема бака на 1 квт мощности котла. Однако такие расчеты не учитывают ни температурный режим отопительной системы, ни используемое топливо в котлах, а, самое главное, нет определения функции бака — аккумулирование тепла или иные цели. Сейчас попробуем привести пример расчета теплового аккумулятора для стандартного жилого дома.

Итак, имеем небольшой жилой дом с отапливаемой площадью 150 кв.м. Расчетные теплопотери 10 квт ( утепление согласно современным нормам ). Отопление радиаторное, температурный режим 70/50. Имеем стандартный твердотопливный котел — чугунный Demrad Solidmaster 5S с тепловой мощностью на дровах 23 квт. Обьем топки 70 литров, количество загружаемых дров с учетом плотности дубовых дров 600 кг на 1 куб.м. и коэффициента закладки топлива 0,5 составляет: 70 х 0,6 х 0,5 = 21 кг. Теплотворная способность древесины (сухой дуб) с учетом КПД котла составляет 3 квт на 1 кг. Таким образом разовая закладка топлива выдаст 21х3 = 63 квт. Закладка топлива сгорит за 63/23 = 2,7 часа, округлим до 3-х часов.

При потребности в тепле 10 квт (пиковые теплопотери) из 23 квт номинальной мощности 10 квт передается в систему, а 13 квт необходимо запасти. За 3 часа работы закладки система потребит 10х3 = 30 квт, а запасет 13х3 = 39 квт, которые система будет потреблять после прогорания закладки еще в течении 39/10 = 3,9, то есть почти 4 часа. При использовании теплоаккумулятора закладки топлива хватит на 3+4 = 7 часов непрерывной работы.

Чтоб запасти 39 квт тепла необходимо расчитать обьем бака с учетом температурного режима системы. Температура в теплоаккумуляторе не может превышать +95С, а температура подачи на систему +70С. Имеем запас по температуре 95-70 = 25С.

Обьем теплоаккумулятора = 39000 Вт/ (1,163х25) = 1334 литра. Данное значение является минимально необходимым. Его можно округлить до 1500 литров.

При повышении наружной температуры и соответственно уменьшении потребности в тепле время работы от зарядки теплоаккумулятора увеличивается. Так как при температурах наружного воздуха -22С и 0С значение теплопотерь отличаются в 2 раза, то, соответственно, при околонулевой температуре запаса тепла хватит на 7х2 = 14 часов.

При нулевых температурах потребность в тепле составит около 5 квт. Тогда бак будет запасать (23-5) х 3 = 54 квт тепла, которого достаточно для обеспечения теплом в течении 54/5 = 10-11 часов. Увеличивается запасаемая мощность и увеличивается запас температур.

Таким образом для расчета теплоаккумулятора отопительной системы необходимо учитывать следующее:

Определить теплопотери отапливаемого помещения.
Определить температурный график системы отопления.
На основании требований к длительности работы от разовой закладки расчитать необходимое количество тепла для запаса мощности.
Расчитать обьем теплоаккумулятора на основании данных в пунктах, указанных выше.
Мощность котла необходимо подбирать не под теплопотери, а под обьем теплоаккумулятора с таким расчетом, чтоб зарядить его за одну, максимум 2 протопки. Как видно из примера возможно допускать даже 2-кратный запас мощности ( и это еще не предел ).

В нашем случае котел мощностью 23 квт обеспечит первоначальный нагрев аккумулятора (при комнатной температуре теплоносителя) за (1500х(95-20)х1,163)/23000 = 5,5 часов, то есть почти за 2 протопки. В дальнейшем, во время эксплуатации нижняя температура теплоносителя врядли будет опускатся ниже 40С, и потому нагрев бака будет происходить за одну-полторы протопки, что полностью удовлетворяет указанные требования.

Таким образом наш котел работает с максимальным КПД на протяжении всего отопительного сезона и обеспечивает вполне комфортные условия эксплуатации со временем работы разовой загрузки котла от 7 до 14 часов. На лицо выполнение тепловым аккумулятором своих функций в полном обьеме.

Накопительный бак с функцией «буферная емкость»

подразумевает, как правило, защиту твердотопливного котла от аварий, связанных с закипанием теплоносителя. Буферная емкость имеет различные варианты монтажа в отопительные системы. Она может устанавливаться так же, как теплоаккумулятор, то есть последовательно (котел-бак-система отопления), или котел греет систему напрямую, а излишек тепла сбрасывается в буфер посредством переключающих клапанов. Так же буферные емкости устанавливают в системы с малым количеством теплоносителя для уменьшения тактования (частого включения/выключения) горелочных устройств отопительных котлов.

Что касается расчета обьема буферных баков, то можно встретить 2 варианта:

Так же как и с аккумуляторами тепла, определенное количество теплоносителя на 1 квт мощности котла.
Формула расчета, которая приводится в документации на многие иностранные котлы:

Обьем буфера = 15 х Н х Qк х (1-0,3 х (Qп/Qмин), где:

Н — время горения котла при номинальной мощности, ч.

Qк — номинальная тепловая мощность котла, квт.

Qп — теплопотери отапливаемого помещения. квт

Qмин — минимальная тепловая мощность котла. квт

Пример. Тот же твердотопливный котел Demrad Solidmaster 5S с мощностью на дровах 23 квт. Время горения закладки 3 часа. Минимальную мощность котла с учетом незначительного диапазона регулировки примем за 20 квт. Теплопотери помещения 20 квт, т есть котел подобран аккурат в номинал. Имеем следующий расчет:

Обьем буфера = 15 х 3 х 23 х (1-0,3 х (20/20)) = 724 литра. Округлим до 750 литров.

Как видно, для расчета защиты от закипания данная формула вполне пригодна, так как учитывает параметры мощности котла и длительности работы закладки при номинальном режиме.

Таким образом на приведенных примерах вполне понятно показан принцип расчета тепловых аккумуляторов и буферных емкостей, определены ключевые параметры, влияющие на конечный выбор обьемов баков. В любом случае всегда требуется предварительная оценка обоснования необходимости их установки.

kotel.prom.ua

Как я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Предыстория

Как рассчитать объём теплоаккумулятора

Я поступил гораздо проще. Я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла следующим образом.

Надо оценить количества тепла, которое требуется дому за сутки. Это самая сложная и ответственная часть работы. Опять таки можно углубиться в расчёты (в учебниках для строительных вузов можно найти все необходимые методики). Но,если есть возможность, то проще и надёжнее провести непосредственное измерение — просто протопив дом в холодную погоду и измерив количество использованного топлива. Мой дом сравнительно небольшой — немного меньше 100 кв. м, и довольно теплый. Поэтому у меня получилось, что при температуре на улице около 0 градусов, для поддержания комфортной температуры требуется с солидным запасом 50 кВт*ч, для — 10 градусов — 100 кВт*ч, для — 20 градусов — 150 кВт*ч.
Выбрать котёл очень просто. Самые распространённые котлы имеют мощность порядка 25 кВт и с одной максимальной загрузки дают эту мощность порядка 3 часов. Следовательно одна растопка даёт порядка 75 кВт*ч тепла. Для нулевой температуры, таким образом, даже одной полной загрузки мне будет многовато. А для -20 градусов вполне достаточно будет топить 2 раза в сутки. Меня этот вариант вполне устроил.
Теперь собственно объём теплоаккумулятора. Теплоёмкость воды 4,2 кДж на литр на градус. максимальная тепмература в теплоаккумуляторе — 95 градусов, комфортная температура воды в системе отопления — 55 градусов. То есть, 40 градусов разницы. Другими словами, 1 литр воды в теплоаккумуляторе может накопить 168 кДж тепла, или 46 Вт*ч. А 1000 литров, соответственно — 46 кВт*ч. Отсюда следует, что для того, чтобы сохранить тепло от одной полной загрузки котла мне нужен теплоаккумулятор на 1500 литров. Это всё с запасом. На самом деле, требуется немного меньше, но после изучения цен на буферные ёмкости я решил этим пренебречь.

www.sovets.ru

Изготовление теплоаккумулятора для твердотопливного котла своими руками

Когда дрова в твердотопливном котле догорают, он перестает греть воду и в комнатах становится холодно. Чтобы такая остановка не сказалась на работе системы отопления, необходимой является обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

Конструкция

Схема теплоаккумулятора включает такие элементы:

Бак из нержавеющей стали или других материалов.
Теплоизоляционный материал (находится вокруг бака).
Змеевик. Его делают из меди. Он размещается внутри термоаккумулятора.

Теплоаккумулятор подключают к системе сразу после устройства. Очень горячий теплоноситель проходит через накопитель тепла, немного охлаждается, отдав тепло, и дальше поступает в радиаторы.

Расчет объема теплоаккумулятора

При расчете теплоаккумулятора для твердотопливного котла нужно выбрать наиболее подходящий накопитель тепла по следующим показателям:

Количества тепла, необходимое для отопления дома.
Продолжительности простоя котла.

Например, для отопления дома площадью в 200 кв. м. и ГВС с косвенным бойлером на 50 л нужно создавать 33 кВт/час тепла. Если котел будет простаивать 6 часов, то теплоаккумулятор должен отдать за это время 33*6 = 198 кВт. До выключения прибора он должен накопить такое количество тепла.

По системе отопления может циркулировать теплоноситель с температурой 65, 70 или 85 °С. Пусть в схему радиаторов будет поступать вода, нагретая до 70 °С. Из котла может поступать вода, нагретая до 110 °С. Ее температура будет составлять 95 °С. Такую же температуру будет иметь нагретая вода в теплоаккумуляторе. Разница температур составляет 25 °С.

При охлаждении до такой температуры 1 л воды потеряет 0,0012*1*25 = 0,03 кВт. Цифра 0,0012 является удельной емкостью воды, выраженной в кВт/(кг*°С). Цифра 1 – это вес 1 л воды. Чтобы накопитель тепла смог отдать 198 кВт, нужно, чтобы его объем составлял 198/0,03 = 6 600 л. Это составляет 6,6 куб м. Такой объем имеет цилиндр высотой 2,5 м и диаметром 1,8 м.

Изготовление бака

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла можно изготовить своими руками в форме цилиндра, квадратной или прямоугольной формы. Первый вариант лучше. Для его изготовления стоит взять обычный листовой металл с толщиной 4-9 мм. Выгнуть такой металл в цилиндр в домашних условиях очень сложно. Поэтому стоит обратиться в металлообрабатывающие компании. Там проведут прокатку материала и сделают качественные швы.

Проще изготовить своими руками прямоугольный бак. Изготовление включает такие этапы:

Подключение болгарки к электросети и разрезание металла на прямоугольники согласно своей схеме.
Установка двух вертикальных сторон под углом 90°. Для их фиксации можно использовать большие тяжелые предметы. Могут подойти бочки.
Выполнение точечной сварки в нескольких местах.
Проверка правильности угла и при необходимости коррекция.
Сварка двух стенок. Шов следует делать как извне, так и изнутри.
Приваривание всех остальных частей.
Наваривание на каждую сторону 4-5 ребер жесткости. Такие ребра можно было бы не приваривать на бак с объемом, меньшим 5 куб. м. Если будет использоваться цилиндрическая емкость, то ребра жесткости необходимы на верхней и нижней стороне.

Поскольку теплоаккумулятор дляу стройства будет большим, на верхней стороне стоит сделать крышку. Диаметр крышки – 60 см. Ее толщина должна в два раза превышать толщину основного материала. Можно будет залезать/вылезать из бака и варить его изнутри. Крышка должна закрываться герметично. Для этого в конце всех работ на стыки наклеивают своими руками резиновую втулку.

Некоторые пытаются использовать в качестве основной емкости пластмассовые бочки. Они не подходят, так как рассчитаны на невысокую температуру. Исключение составляют изделия, в маркировке которых указано «способность выдерживать температуру, равную 100 °С».

Система патрубков

В готовой металлической емкости сверлят дырки для приварки патрубков. Их должно быть много:

3 для термометров (их рассредоточивают на одной боковой стороне).
2 для термодатчиков. Диаметр этих штуцеров – 0,5 дюйма;
4 штуцера для двух змеевиков. 2 из них размещают в самом верху. 2 – недалеко от дна. Диаметр ¾ дюйма. Эти патрубки нужно делать двухсторонними. Они должны торчать с обеих сторон стенки.
2 патрубка для подачи и отвода холодной воды в сам бак. Диаметр – ¾ дюйма. Благодаря этому можно будет охлаждать бак в случае его перегрева.
2 на верхней стороне. Диаметр – 1 дюйм. Один предназначен для магниевого анода, другой для монтажа группы безопасности.
1 патрубок в дне для слива воды и всей грязи. Диаметр – ¾ дюйма. Большинство времени он будет просто заглушенным.

После приварки патрубков внутреннюю поверхность шлифуют, очищают, обрабатывают с помощью раствора ортофосфорной кислоты, наносят своими руками до 6 слоев грунтовки и несколько слоев термостойкой краски.

Изготовление и фиксация змеевика

Его делают из медной трубы, которая имеет диаметр 20 мм. Нужно сделать своими руками два змеевика. Оба должны иметь одинаковую высоту. Для вышеописанного примера она может составлять 1,1 м. Это значит, что можно сделать змеевик с 1,1/0,02 = 55 витками. Если диаметр одного круга составляет 1,6 м, то для змеевика нужно использовать 1,6*3,14*55 = 276,32 м трубы.

Гнуть трубу придется в самом баке. Можно и снаружи, однако, для этого теплоаккумулятор для котлов отопления должен обладать очень большой крышкой.

Далее нужны такие работы:

Подключение змеевика к необходимым штуцерам и приварка их.
Проверка бака и каждого змеевика на герметичность. Проверяют только водой, сделав подключение изделия к водяному насосу.
Шлифовка, грунтовка и окраска внешней стороны.
Теплоизоляция. Для этого следует использовать пенопласт. Его толщина должна составлять 10 см, а плотность – 25 кг/м³. Его приклеивают к корпусу. Альтернативой является минеральная вата с плотностью 135-145 кг/м³.
Монтаж лицевого материала. Многие схемы предусматривают использование оцинкованного листа, ДВП или фанеры.

После можно приступать к подключению термоаккумулятора к котлу.

poluchi-teplo.ru

Теплоаккумулятор (буферная емкость) в системе отопления

Буферная емкость — полезнейший элемент в системе отопление с твердотопливным котлом и с электрическим котлом. Но если теплоаккумулятор подключить не правильно, то он не будет выполнять свои функции как положено.

Аккумулятор тепла для системы отопления (Буферная емкость) представляет из себя большую емкость наполненную теплоносителем и подключенную в схеме между котлом и радиаторами.

Разберемся, зачем нужен теплоаккумулятор в системе отопления, в чем заключается особенность подключения буферной емкости, и какое объем потребуется.

Назначение теплоаккумулятора

Назначение теплоаккумулятора понятно из его названия – хранить в себе запас тепловой энергии. У твердотопливного котла действие периодическое. Температура теплоносителя на его выходе изменяется в зависимости от интенсивности горения и количества одновременно горящего топлива.

Удобно топить котел не чаще раза в сутки.
За одну топку он может выделить, к примеру, 100 кВт (30 кг дров или 13 кг угля при КПД 80%). Но такая энергия выделится за 3 – 4 часа, а нам нужно, чтобы она подпитывала систему отопления равномерно в течении 24 часов. Получается по 4 – 5 кВт. Сделать это поможет только буферная емкость.

Аккумулятором тепла в доме выступают сама система отопления, так как в ней немало жидкости – может быть 100 литров и больше. Также тепло хорошо аккумулируют тяжелые строительные материалы – цементнопесчаная стяжка, перегородки и стены из кирпича, бетона, шлакобетона.

В доме, где много тяжелых строительных материалов, где большая внутренняя теплоемкость, сохраняется особый комфорт из-за отсутствия резки скачков температуры и влажности. В каркасных домах сгладить дискомфорт призвана система вентиляции управляемая электроникой.

Чтобы поддерживать стабильную температуру на протяжении суток в холодное время при неработающем котле, одной внутренней теплоемкости дома будет мало, необходима буферная емкость.

Как применяется буферная емкость с электрическим котлом

С твердотопливным котлом все понятно, — буферная емкость нужна чтобы топить котел пореже.
Но зачем нужен теплоаккумулятор с электрическим котлом, который можно запрограммировать как угодно?

Ответ на вопрос заключается в ночном маленьком тарифе на электричество.

Если есть возможность подключить ночной тариф и достаточную электрическую мощность (трехфазное подключение), то отопление электрическим котлом будет оптимальным. Несмотря на повышенную стоимость электричества (даже ночной тариф! — 1,7 руб/кВт, для дров примерно 1,0– 1,3 руб /кВт) выбор в пользу электрокотла побеждает из-за самого комфортного пользования.

Буферная емкость накапливает энергию выработанную за ночь электрокотлом, а днем будет ее отдавать.

Можно ознакомится с выбором вида отопления для дома – что дешевле?

Как подключается буферная емкость

Лучше применить простую и надежную схему подключения буферной емкости.

На емкость подключаются два контура – с одной стороны котел с насосом. С другой стороны система отопления со своим насосом.

Правильное направление движения жидкости в буферной емкости сверху вниз (указано на схеме стрелкой). Тогда теплоаккумулятор будет нагреваться от котла, или, как говорят специалисты, — будет заряжаться. После выключения котла емкость будет остывать и отдавать разогретый теплоноситель на радиаторы и тепло на ГВС.

Но как этого добиться?
Достигается путем подбора производительности насосов. Как правило, контур котла короткий, поэтому при одинаковых насосах жидкость будет двигаться в емкости сверху вниз. Чтобы обеспечить в любом случае превосходство контура котла по производительности в систему всешжда вводят дроссельный кран, которым запирают контур отопления при необходимости.

Термометры и трехходовой клапан

Также в подключении радиаторов может быть применен трехходовой клапан с термоголовкой (на схеме не показан) который позволит забирать тепло из емкости понемногу в соответствии с настройками термоголовки.

Проверить же в каком направлении движется жидкость по емкости – снизу вверх или сверху вниз, можно с помощь термометров, установленных с двух сторон емкости на обратке. Некоторые теплоаккумуляторы снабжены градусниками.
Температура на обратке котла должна быть несколько больше, чем на обратке отопления. Тогда буферная емкость будет заряжаться.

Змеевик внутри буферной емкости обеспечит нагрев воды для горячего водоснабжения. Отдельный бойлер для ГВС не нужен.

Крайне важно, оградить твердотопливный котел от холодной обратки, ведь остывшую емкость не быстро разогреть, а также необходимо прекращать циркуляцию, когда котел погаснет. В противном случае он быстро охладит жидкость через свой теплообменник, ведь продувка на дымоход идет постоянно. Как подключить котел, чтобы он работал в оптимальном режиме – читайте на данном ресурсе.

Какой объем аккумулятора тепла выбрать

В подборе объема теплоаккумулятора для системы отопления важны не столько расчеты, сколько опыт эксплуатации и здравый смысл.

Весь нюанс выбора объема буферной емкости в том, что она стоит не мало, а дней с пиковыми холодами совсем не много.
Поэтому разумней не устанавливать емкость на 3 тонны, которая весьма дорогая, а в сильные морозы протопить несколько раз. Да к тому же и нагревать 3 тонны весьма долго, отопление получится не комфортным.

Практика показала, что оптимальным объемом, обеспечивающий достаточный комфорт, является одна тонна на 200 м кв. площади дома, если дом, конечно, утеплен как положено. Из этого расчета можно приблизительно принять: 100 м кв — 0,7 тонны, 300 м кв – 1,3 тонны.

Кстати, об утеплении – как утеплить дом, чтобы отопление было минимальным, читайте ЗДЕСЬ.

С буферной емкостью удобней использовать твердотопливный котел повышенной мощности, по принципу, — «Протопил один раз». Подбирается котел как минимум в 2 раза мощнее, чем по расчету теплопотерь. Если нужен на 15 кВт, — берем на 40 и не ошибаемся. Мощный твердотопливный котел, в отличие от других типов котлов всегда удобнее в эксплуатации.

Остается заметить, что сделать буферную емкость самостоятельно или пользоваться «самопалом» чаще не практичнее и не дешевле. Устройство сложное, требует защиты от коррозии, высокой теплоизоляции, правильного змеевика, лучшей циркуляции воды, и к тому же особой прочности. Так что думайте сами…

teplodom1.ru

Теплоаккумулятор расчет объема – Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора