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:
- Vytvoření podmínek pro provoz TT-kotle s maximální účinností a minimálními emisemi do ovzduší.
- Pohodlný provoz generátoru tepla, kdy nemusíte házet palivové dříví do topeniště každých 4-6 hodin, včetně noci.
- 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:
- Při použití 3rychlostních čerpadel můžete jejich výkon upravit přepínáním rychlostí.
- 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.
Aby byl provoz otopné soustavy co nejekonomičtější, ale samozřejmě bez ztráty účinnosti, má smysl jím generované teplo, o které není aktuálně poptávka, akumulovat za účelem jeho využití při doba, kdy kotel „odpočívá“. Tento problém je vyřešen instalací tepelného akumulátoru s příslušným potrubím.
Kalkulačka pro výpočet objemu tepelného akumulátoru
A jak určit, jaký objem vody je potřeba k zaručení úspory veškerého tepelného potenciálu generovaného kotlem? K tomu existuje speciální algoritmus, který je zakomponován v níže uvedeném kalkulátoru pro výpočet objemu tepelného akumulátoru.
Potřebná vysvětlení budou uvedena níže.
Kalkulačka pro výpočet objemu tepelného akumulátoru
Z čeho se vychází a jak se výpočet provádí?
Instalaci, spuštění a ladění komplexního topného systému by samozřejmě měli provádět odborníci, protože existuje mnoho nuancí, které může znát pouze zkušený mistr. Minimální požadovaný objem zásobníku tepla lze však vypočítat nezávisle, alespoň z těchto pozic, aby bylo zajištěno dostatečné místo pro jeho instalaci.
Akumulátor tepla má zvláštní význam v topných systémech, ve kterých jsou hlavním zdrojem tepla kotle na tuhá paliva nebo elektrokotle.
- Provoz kotle na tuhá paliva má zvláštnost – jakousi cykličnost. Tankování paliva se provádí v pravidelných intervalech. V procesu aktivního spalování může být generované teplo nadbytečné, v tuto chvíli nevyžádané, protože dobře vyladěné okruhy s termostatickými regulátory si vezmou přesně tolik, kolik potřebují. Ale po dohoření paliva až do další zátěže následuje období odstávky a během této doby se bude hodit tepelný potenciál, který se naakumuloval v baterii.
- S elektrokotlem – trochu jiné “zarovnání”. Jeho hlavní práci má smysl naplánovat na dobu trvání nočního zvýhodněného tarifu a teplo naakumulované v tomto období pak využít přes den.
Kromě toho vám akumulátor tepla umožňuje připojit k topnému systému alternativní zdroje tepelné energie, například solární kolektory – za pěkného dne mohou výrazně zvýšit celkový energetický potenciál.
Co je tedy potřeba pro výpočet.
- Uveďte jmenovitý tepelný výkon topného kotle na typovém štítku.
- Určete “období činnosti kotle”. Tento podmíněný termín znamená:
– u kotle na tuhá paliva – majitelům známá doba dohoření náplně paliva.
– u elektrokotle – doba trvání nočního zvýhodněného tarifu za elektřinu.
- Potřebný tepelný výkon vypočtený pro konkrétní dům pro kvalitní vytápění. Po dobu “činnosti” kotle bude značná část energie vynaložena na zamýšlený účel – na vytápění.
Jak si vyrobit vlastní výpočet potřebného tepelného výkonu ? Můžete následovat odkaz na příslušnou kalkulačku.
Okamžitě je třeba učinit důležitou poznámku – obecně se uznává, že instalace tepelného akumulátoru se pak opodstatní, když výkon zdroje tepelné energie bude minimálně dvojnásobný oproti množství potřebnému pro kvalitní vytápění prostor.
- Je vhodné vzít v úvahu účinnost kotle – co se dá říct, a ztráta tepelné energie je v tomto ohledu nevyhnutelná.
- A konečně, výpočetní algoritmus vyžaduje zohlednění teplotního rozdílu v přívodním potrubí na vstupu z kotle a ve “zpátečce”. Je nutné uvést odpovídající hodnoty, které lze v zásadě snadno empiricky určit.
Získaná hodnota (v litrech nebo metrech krychlových) je minimální hodnotou.
K čemu a jak funguje akumulátor tepla?
Více o výhodách a nevýhodách, zařízení, schématech připojení a dalších nuancích tepelné akumulátory pro topné kotle – čtěte ve speciální publikaci našeho portálu.
