Calculul și conectarea unui acumulator de căldură pentru un cazan pe combustibil solid

Centralele de cazane pe combustibil solid nu pot funcționa mult timp fără intervenția unei persoane care trebuie să încarce periodic lemne de foc în cuptor. Dacă acest lucru nu se face, sistemul va începe să se răcească și temperatura din casă va scădea. În cazul unei întreruperi a curentului electric atunci când cuptorul este complet ars, există pericolul de fierbere a lichidului de răcire în jacheta unității și distrugerea ulterioară a acestuia. Toate aceste probleme pot fi rezolvate prin instalarea unui acumulator de căldură pentru cazanele de încălzire. De asemenea, va putea îndeplini funcția de a proteja instalațiile din fontă de fisuri la o scădere bruscă a temperaturii apei de alimentare.

Conectarea unui cazan pe combustibil solid cu un acumulator de căldură

Calculul capacității tampon pentru cazan

Rolul acumulatorului de căldură în schema generală de încălzire este după cum urmează: în timpul funcționării cazanului în modul normal, acumulați energie termică, iar după căderea focarului, dați-o radiatoarelor pentru o anumită perioadă de timp. Structural, acumulatorul de căldură pentru un cazan pe combustibil solid este un rezervor de apă izolat cu o capacitate estimată. Poate fi instalat atât în ​​camera de ardere, cât și într-o cameră separată a casei. Nu are sens să puneți un astfel de rezervor pe stradă, deoarece apa din el se va răci mult mai repede decât în ​​interiorul clădirii.

Conectarea unui acumulator de căldură la un cazan pe combustibil solid

Având în vedere disponibilitatea spațiului liber din casă, calculul acumulatorului de căldură pentru un cazan pe combustibil solid se face în practică după cum urmează: capacitatea rezervorului este preluată din raportul de 25-50 litri de apă la 1 kW de putere necesară pentru încălzirea casei... Pentru un calcul mai precis al capacității tampon pentru cazan, se presupune că apa din rezervor se încălzește în timpul funcționării centralei la 90 ⁰С și, după oprirea acestuia din urmă, va degaja căldură și se va răci la 50 ⁰С. Pentru o diferență de temperatură de 40 ° C, valorile căldurii degajate pentru diferite volume ale rezervorului sunt prezentate în tabel.

Tabelul valorilor căldurii date pentru diferite volume ale rezervorului

Volumul acumulatorului de căldură, m3	0.35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
Cantitatea de căldură degajată la o diferență de temperatură de 40 ⁰С, kW / h	20	30	45	58	85	115	170	210

Chiar dacă există spațiu pentru o capacitate mare într-o clădire, acest lucru nu are întotdeauna sens. Trebuie amintit că o cantitate mare de apă va trebui încălzită, apoi puterea cazanului în sine ar trebui să fie inițial de 2 ori mai mare decât este necesară pentru încălzirea locuinței. Un rezervor care este prea mic nu își va îndeplini funcția, deoarece nu va putea acumula suficientă căldură.

Calculul capacității acumulatorului de căldură

Metodologia de calcul poate fi diferită în funcție de schema de aplicare. Iată o diagramă brută de calcul:

1. Determinarea sarcinii maxime de combustibil. De exemplu, focarul conține 20 kg de lemn de foc. 1 kg de lemn de foc este capabil să elibereze 3,5 kWh de energie. Astfel, la arderea unui semn de lemn de foc, cazanul va da 20 3,5 = 70 kWh de căldură. Timpul necesar pentru arderea unui marcaj complet poate fi determinat empiric sau calculat. Dacă puterea cazanului este, de exemplu, 25 kW 70: 25 = 2,8 h.
2. Temperatura purtătorului de căldură în sistemul de încălzire. Dacă sistemul este deja instalat, este suficient să măsurați temperatura la intrare și ieșire și să determinați pierderea de căldură.
3. Determinarea frecvenței de descărcare dorite. De exemplu, încărcarea este posibilă dimineața și seara, dar nu există nicio modalitate de a întreține cazanul în timpul zilei și al nopții.

Calculul acumulatorului de căldură

Dacă, timp de o oră, pierderea de căldură a unei camere, de exemplu, este de 6,7 kW, atunci pe zi va fi de 160 kW. În acest exemplu, este puțin mai mult de două umpluturi de combustibil.După cum s-a definit mai sus, o filă de lemn de foc arde timp de aproximativ 3 ore, eliberând 70 kWh de energie termică.

Necesitatea încălzirii casei este de 6,7 3 = 20,1 kWh, rezerva rezervorului de stocare va fi de 70-20,1 = 49,9, adică aproximativ 50 kWh. Această energie va fi suficientă pentru o perioadă de 50: 6.7 - aproximativ 7 ore, ceea ce înseamnă că sunt necesare două gustări complete și una incompletă pe zi.

Pe baza acestor calcule, având în vedere mai multe opțiuni, ne vom opri la acest lucru: la ora 23, se face o încărcare incompletă, la 6.00 și 18.00 - completă. Dacă desenați un grafic al nivelului de încărcare al acumulatorului de căldură, puteți vedea că încărcarea maximă cade pe 60 kWh la 9 dimineața.

Deoarece 1 kWh = 3600 kJ, rezerva ar trebui să fie de 60 3600 = 216000 kJ de energie termică. Rezerva de temperatură (diferența dintre indicatorul maxim de apă și debitul necesar) este de 95-57 = 38 ° С. Capacitatea de căldură a apei 4.187 kJ. Astfel, 216000 / (4.18738) = 1350 kg. În acest caz, volumul necesar al acumulatorului de căldură va fi de 1,35 m3.

Exemplul considerat oferă o idee generală despre modul în care este calculată capacitatea rezervorului de stocare. În fiecare caz individual, este necesar să se ia în considerare particularitățile sistemului de încălzire și condițiile de funcționare a acestuia.

Caracteristicile instalării unui acumulator de căldură

Înainte de instalarea echipamentului, trebuie întocmit un proiect detaliat. Este necesar să se țină seama de toate cerințele producătorilor de echipamente de încălzire. La instalarea rezervorului de stocare, trebuie respectate următoarele reguli:

• Suprafața containerului trebuie să aibă o izolație termică fiabilă.
• Termometrele ar trebui instalate la intrare și ieșire pentru a monitoriza temperatura apei.
• Rezervoarele volumetrice de cele mai multe ori nu se încadrează în ușă. Dacă nu este posibil să aduceți rezervorul înainte de sfârșitul construcției, va trebui să utilizați o versiune pliabilă sau mai multe rezervoare mai mici.
• Un filtru grosier este de dorit pe conducta de intrare.
• În apropierea rezervorului trebuie instalate o supapă de siguranță și un manometru. Ar trebui să existe, de asemenea, o supapă de aerisire în rezervor.
• Trebuie să fie posibilă scurgerea apei din rezervor.

Sfat! Destul de des, prezența unui acumulator de căldură este o condiție prealabilă pentru o garanție de către producătorul unui cazan pe combustibil solid.

Utilizarea unui acumulator de căldură într-un sistem cu un cazan pe combustibil solid crește eficiența generatorului de căldură și durata de viață a acestuia și, de asemenea, permite consumul de combustibil mai economic. Posibilitatea de încărcare mai puțin frecventă a combustibilului face ca utilizarea cazanului de încălzire să fie mai convenabilă pentru consumator. Calculul capacității necesare a rezervorului de stocare trebuie să ia în considerare tipul cazanului, caracteristicile sistemului de încălzire și condițiile de funcționare a acestuia.

Recomandări de selecție

Selectarea unui acumulator de căldură pentru un cazan pe combustibil solid este influențată de prezența spațiului liber în cameră. Atunci când cumpărați un rezervor mare de stocare, va fi necesar să se prevadă un dispozitiv de fundație, deoarece echipamentele cu o masă semnificativă nu pot fi amplasate pe podele obișnuite. Dacă, conform calculului, este necesar un rezervor cu un volum de 1 m3 și nu există suficient spațiu pentru instalarea acestuia, atunci puteți achiziționa 2 produse de 0,5 m3 fiecare, plasându-le în locuri diferite.

Acumulator de căldură pentru cazanul pe combustibil solid

Un alt punct este prezența unui sistem de apă caldă menajeră în casă. În cazul în care cazanul nu are propriul circuit de încălzire a apei, este posibil să achiziționați un acumulator de căldură cu un astfel de circuit. Nu are o importanță mică valoarea presiunii de lucru în sistemul de încălzire, care în mod tradițional nu ar trebui să depășească 3 bari în clădirile rezidențiale. În unele cazuri, presiunea ajunge la 4 bari, dacă se folosește ca sursă de căldură o unitate puternică de casă. Apoi, acumulatorul de căldură pentru sistemul de încălzire va trebui să fie ales într-un design special - cu un capac torisferic.

Unele acumulatoare de apă caldă din fabrică sunt echipate cu un element de încălzire electric instalat în partea superioară a rezervorului. O astfel de soluție tehnică nu va permite lichidului de răcire să se răcească complet după oprirea cazanului, zona superioară a rezervorului va fi încălzită. Alimentarea cu apă caldă menajeră va funcționa.

Circuit de comutare simplu cu amestec

Dispozitivul de stocare poate fi inclus în sistem în moduri diferite. Cea mai simplă conductă a unui cazan pe combustibil solid cu acumulator de căldură este potrivită pentru lucrul cu sisteme de alimentare cu lichid de răcire gravitațional și va funcționa în cazul unei întreruperi a curentului. Pentru aceasta, rezervorul trebuie instalat deasupra radiatoarelor de încălzire. Circuitul include o pompă de circulație, o supapă termostatică cu trei căi și o supapă de reținere. La începutul ciclului de încălzire, apa antrenată de pompă curge prin conducta de alimentare de la sursa de căldură prin supapa cu trei căi către încălzitoare. Aceasta continuă până când temperatura de curgere atinge o anumită valoare, de exemplu 60 ° C.

Acumulator de căldură pentru cazane de încălzire

La această temperatură, supapa începe să amestece apă rece în sistem din conducta de ramificare inferioară a rezervorului, respectând temperatura setată de 60 ° C la ieșire. Apa încălzită va începe să curgă în rezervor prin conducta ramificată superioară, conectată direct la cazan, iar bateria va începe să se încarce. Odată cu arderea completă a lemnului în focar, temperatura din conducta de alimentare va începe să scadă. Când scade sub 60 ° C, termostatul va întrerupe treptat alimentarea cu sursa de căldură și va deschide fluxul de apă din rezervor. Aceasta, la rândul său, va fi umplută treptat cu apă rece de la cazan și la sfârșitul ciclului supapa cu trei căi va reveni la poziția inițială.

Supapa de reținere, conectată în paralel cu termostatul cu trei căi, este activată la oprirea pompei de circulație. Apoi, cazanul cu acumulatorul de căldură va funcționa direct, lichidul de răcire va merge la dispozitivele de încălzire direct din rezervor, care vor fi alimentate cu apă din sursa de căldură. În acest caz, termostatul nu participă la funcționarea circuitului.

Unde se pune pompa de circulație

În majoritatea schemelor de conducte pentru un acumulator de căldură cu pompă de circulație, acesta este situat în conducta de retur din fața cazanului. În linia de întoarcere - deoarece temperatura este mai scăzută aici, dar o puteți pune și pe alimentare. Pompele moderne sunt concepute pentru a pompa lichidul de răcire până la 110 ° C, astfel încât să se simtă bine acolo. Al doilea punct: atunci când este instalată pe debit, pompa nu va crea presiune suplimentară asupra schimbătorului de căldură, ceea ce îi va prelungi durata de viață.

În orice caz, la instalarea unei pompe de circulație în alimentare sau retur, nu există nicio posibilitate de circulație naturală. Adică, în cazul unei întreruperi de curent, circulația se va opri, cazanul va fierbe inevitabil. Pentru a evita acest lucru, este instalată o supapă cu patru căi, prin care apa supraîncălzită este evacuată în canalizare și alimentată cu apă rece din alimentarea cu apă rece. În acest fel, se organizează răcirea de urgență a schimbătorului de căldură și se împiedică fierberea lichidului de răcire.

Una dintre modalitățile de a evita supraîncălzirea lichidului de răcire din cazanul de încălzire

Vă rugăm să rețineți că această schemă poate fi implementată numai pe schimbătoarele de căldură din oțel sau cupru. Cu fonta - este imposibil. Ele pot exploda dacă sunt expuse la apă rece.

Există o altă cale. Este mai blând în raport cu schimbătorul de căldură (potrivit pentru fontă) și necesită mai puține materiale. Puteți face o conductă între cazan și acumulatorul de căldură pentru încălzire, astfel încât să mențineți circulația naturală. În acest caz, când se oprește alimentarea, cazanul nu va fierbe - va continua să încălzească apa din recipient.

Pentru a păstra circulația naturală a lichidului de răcire, pompa este plasată într-un circuit separat, special creat. Pentru ca circuitul să funcționeze, în circuit este instalată o supapă de reținere a petalelor cu secțiune mare.

În acest fel, circulația naturală este menținută chiar și în absența sursei de alimentare

Când pompa de circulație nu funcționează, trece debitul purtătorului de căldură din TA. Când pompa de circulație funcționează, ea susține supapa cu presiunea sa și lichidul de răcire curge prin pompă. O țeavă de cel puțin un centimetru în diametru merge la pompă. Numai în acest caz se poate păstra circulația naturală.

Schema de separare hidraulică

O altă schemă de conectare mai complexă implică o furnizare neîntreruptă de energie electrică. Dacă acest lucru nu este posibil, atunci este necesar să se asigure conectarea la rețea printr-o sursă de alimentare neîntreruptibilă. O altă opțiune este utilizarea centralelor electrice pe motorină sau pe benzină. În cazul anterior, conexiunea acumulatorului de căldură la cazanul pe combustibil solid a fost independentă, adică sistemul ar putea funcționa separat de rezervor. În această schemă, acumulatorul acționează ca un rezervor tampon (separator hidraulic). O unitate specială de amestecare (LADDOMAT) este încorporată în circuitul primar prin care circulă apa atunci când cazanul este pornit.

Conectarea unui acumulator de căldură la un cazan pe combustibil solid

Elemente de bloc:

• pompă de circulație;
• supapă termostatică cu trei căi;
• verifica valva;
• bazin;
• Supape cu bilă;
• dispozitive de control al temperaturii.

Diferențe față de schema anterioară - toate dispozitivele sunt asamblate într-un bloc, iar lichidul de răcire merge la rezervor și nu la sistemul de încălzire. Principiul de funcționare al unității de agitare rămâne neschimbat. O astfel de conductă a unui cazan pe combustibil solid cu un acumulator de căldură vă permite să conectați câte ramuri de încălzire doriți la ieșirea din rezervor. De exemplu, pentru alimentarea radiatoarelor și a sistemelor de încălzire prin pardoseală sau aer. Mai mult, fiecare ramură are propria pompă de circulație. Toate circuitele sunt separate hidraulic, excesul de căldură de la sursă este acumulat în rezervor și utilizat atunci când este necesar.

Conectarea TA la consumatori

Pe de altă parte, rezervorul de stocare a căldurii trebuie să fie conectat la sistemul de încălzire. Dacă conectăm numai radiatoare, totul este simplu - de la una dintre prizele superioare o conductă intră în conducta de alimentare, conectăm conducta de retur la cea inferioară. Dar, în acest caz, caloriferele se pot supraîncălzi. Când apa din rezervor este încălzită la temperaturi de peste 60 ° C, aceasta poate fi periculoasă, iar temperatura poate fi de 90 ° C sau chiar mai mare. Când atingeți astfel de radiatoare fierbinți, există o mare probabilitate de a arde grav. În plus, va fi clar că va fi cald în cameră.

Racordarea radiatoarelor

Pentru a evita furnizarea unui mediu de încălzire prea fierbinte, este instalată o altă supapă de amestecare cu trei căi. Circuitul funcționează la fel ca cel descris mai sus. Am setat temperatura necesară pe regulator, de exemplu, 50 ° C. De îndată ce lichidul de răcire din sursă este fierbinte, supapa va deschide amestecul de apă de la retur.

Unul dintre avantajele instalării unui acumulator de căldură este capacitatea de a prepara apă caldă menajeră în același recipient (imaginea de mijloc din figura de mai jos). Pentru aceasta, un schimbător de căldură sau un container este încorporat în rezervor. Priza sa este conectată la un pieptene de alimentare cu apă caldă.

Scheme de conducte ale rezervorului tampon din partea laterală a sistemului de încălzire

Deoarece supraîncălzirea este posibilă și în acest caz, este necesară și o unitate de amestecare. Trebuie doar să adăugați apă rece de la robinet. Această unitate este implementată folosind o altă supapă de amestecare cu trei căi. Ieșirea din alimentarea cu apă rece este conectată la o supapă de amestecare cu apă caldă menajeră cu trei căi. Pentru ca, în absența analizei cu apă fierbinte, să nu cadă în pieptenele cu apă rece, punem o supapă de reținere pe linia de alimentare de la alimentarea cu apă rece.

Această schemă de conducte a acumulatorului de căldură are un dezavantaj semnificativ: atunci când nu se folosește apă caldă, apa din țevi se răcește. Pentru a vă „încălzi”, trebuie să turnați răcitul doar în canalizare. Acest lucru este incomod, deoarece trebuie să așteptați și este neeconomic.Pentru a rezolva problema, o linie de retur este trasă din ultimul punct de analiză, în care este instalată pompa de circulație a acestora. Acest circuit se numește recirculare. Până când robinetul este deschis oriunde, apa curge în cerc. Astfel, apa caldă este extrasă în mod constant din toate robinetele. Acordați atenție instalării supapelor de reținere - acestea sunt obligatorii pentru funcționarea circuitului.

Conducte de acumulator de căldură pentru încălzire individuală cu toate elementele funcționale și armăturile

Pentru studiul final al schemei, este necesar, de asemenea, să se stabilească locul de instalare a armăturilor. Acestea sunt guri de aerisire automate care sunt instalate în cele mai înalte puncte ale sistemului. Sunt necesare și robinete. Acestea sunt instalate în apropierea fiecărei unități funcționale mari, astfel încât, dacă este necesar, să opriți robinetele și să scoateți echipamentul pentru reparații sau întreținere.

Cum se alimentează o podea cu apă caldă

O podea caldă poate fi conectată foarte bine la un acumulator de căldură. Tubulatura în acest caz nu diferă de cea a radiatoarelor. Avem nevoie de aceeași unitate de amestecare cu o supapă de amestecare cu trei căi, dar trebuie setată la o temperatură mai scăzută - nu mai mare de + 40 ° C. În acest caz, puteți conecta o încălzire prin pardoseală fără o unitate de amestecare - temperatura trebuie controlată la ieșirea din cazan. Dar îl puteți juca în siguranță - puneți o a doua unitate de amestecare pe colectorul de distribuție a încălzirii prin pardoseală.

Conducte de stocare a căldurii cu podea cu apă caldă (într-o buclă verde)

Există, de asemenea, o a doua opțiune pentru conductele unui acumulator de căldură cu o podea caldă - furnizați aceeași temperatură ca lichidul de răcire care merge la radiatoare. Unitatea de amestecare îl va coborî. Problemele și costurile sunt mai mici (sunt necesare doar teuri pentru a se despărți de linia principală), dar fiabilitatea unei astfel de soluții este mai mică. Deși, acest echipament face față lichidului de răcire furnizat de un cazan obișnuit.

Acumulatorul de căldură este o unitate pentru colectarea și creșterea căldurii în scopul utilizării sale ulterioare. Dispozitivul este utilizat în case private, apartamente, la întreprinderi, precum și pentru preîncălzirea motoarelor. Acumulatorul de căldură pentru sistemul de încălzire permite reducerea costurilor de energie pentru încălzirea spațiului și alimentarea cu apă caldă. Unitățile sunt instalate în conductele unui cazan pe combustibil solid sau conectate la sistemul solar.

Lucrarea unui cazan pe combustibil solid în sistemul de încălzire este o anumită ciclicitate. În primul rând, combustibilul este introdus în acesta, aprins, iar apoi cazanul atinge treptat puterea maximă și transferă energia termică prin lichidul de răcire către sistemul de încălzire.

Semnul de lemn de foc arde treptat, transferul de căldură scade și lichidul de răcire se răcește. În perioada de putere maximă, o parte a energiei termice rămâne neaclamată, iar în timpul arderii ulterioare a combustibilului, dimpotrivă, nu va fi suficientă. Pentru a repeta ciclul, combustibilul solid trebuie încărcat din nou.

Avantaje și dezavantaje

Un sistem de încălzire cu acumulator de căldură, în care o centrală cu combustibil solid servește ca sursă de căldură, are multe avantaje:

• Îmbunătățirea condițiilor de confort din casă, deoarece după ce combustibilul a ars, sistemul de încălzire continuă să încălzească casa cu apă fierbinte din rezervor. Nu este nevoie să vă ridicați în mijlocul nopții și să încărcați o porție de lemn de foc în căminul de foc.
• Prezența unui recipient protejează jacheta de apă a cazanului de fierbere și distrugere. Dacă electricitatea este întreruptă brusc sau capetele termostatice instalate pe radiatoare întrerup lichidul de răcire datorită atingerii temperaturii dorite, atunci sursa de căldură va încălzi apa din rezervor. În acest timp, se poate relua alimentarea cu energie electrică sau se va porni generatorul de motorină.
• Se exclude alimentarea cu apă rece de la conducta de retur către schimbătorul de căldură din fontă roșie, la pornirea bruscă a pompei de circulație.
• Acumulatoarele de căldură pot fi utilizate ca separatoare hidraulice în sistemul de încălzire (săgeți hidraulice). Acest lucru face ca funcționarea tuturor ramurilor circuitului să fie independentă, ceea ce oferă economii suplimentare de energie termică.

Costul mai mare al instalării întregului sistem și cerințele pentru amplasarea echipamentelor sunt singurele dezavantaje ale utilizării rezervoarelor de stocare. Cu toate acestea, aceste investiții și inconveniente vor fi urmate de costuri minime de funcționare pe termen lung.

Rezolvarea problemei condensului

O soluție logică la problema apei prea reci la întoarcere este adăugarea de apă fierbinte din sursa de alimentare. Acest lucru se face folosind un jumper și o supapă de amestecare reglabilă cu trei căi instalată pe ramură. Supapa trebuie să aibă un tip de amestecare: când temperatura setată este atinsă, începe ușor să deplaseze supapele din cele două conducte conectate. Astfel, se obține o schimbare treptată și lină a temperaturii.

Conductele acumulatorului de căldură: circuit suplimentar pentru amestecarea apei calde în retur

Apa rece în conducta de retur apare în mai multe cazuri: când boilerul accelerează, când apa din acumulatorul de căldură s-a răcit puternic (după timpul de repaus) și cazanul este în funcțiune. Să aruncăm o privire la modul în care funcționează această schemă de conectare a acumulatorului de căldură în ambele cazuri. Mișcarea lichidului de răcire este prezentată în ilustrațiile de mai jos.

Până la încălzirea cazanului, lichidul de răcire este complet rece. În acest caz, supapa cu trei căi oprește fluxul de lichid de răcire către TA și se deplasează într-un cerc mic (imaginea de mai jos, imaginea din stânga sus). Încălzirea are loc rapid, deoarece există puțină apă, timpul pentru formarea condensului este minim. Figura presupune că supapa cu 3 căi este setată la 55 ° C. Până când apa din cercul mic atinge această temperatură, ea circulă în ea.

Când purtătorul de căldură din inelul mic se încălzește până la 55 ° C, supapa schimbă clapele și acumulatorul de căldură pentru încălzire este pornit. În acest caz, trei fluxuri merg simultan (figura dreaptă în rândul de sus):

• mic, ca în prima imagine;
• o parte din lichidul de răcire merge la TA prin supapă;
• de la TA de-a lungul liniei de retur, prin supapă, la pompă și la schimbătorul de căldură al cazanului (al treilea cerc).