Буферная емкость теплоаккумулятор: Теплоаккумуляторы (буферные емкости) – Прометей™

Содержание

Эффективность теплоаккумуляторов и буферных емкостей

Если вы решили обеспечить себя автономным отоплением, то обязательно задумайтесь о таком важном элементе, как теплоаккумулятор. Он является незаменимым агрегатом в отопительной системе и обеспечивает не только высокую эффективность, но и надежность. Однако перед тем как приобрести буферную емкость, или теплоаккумулятор, необходимо оценить целесообразность покупки, ее окупаемость, а также внимательно ознакомиться с критериями выбора подходящего теплоаккумулятора.

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор или буферная емкость – это энергосберегающий бак, цель которого заключается в сохранении излишне вырабатываемой энергии котлом. То есть при поступлении топлива в котел он выделяет максимальную тепловую энергию, которая может быть слишком высокой для нужной температуры в помещении. Чтобы она не создавала перегрев или попусту не расходовалась, она временно сохраняется в теплоаккумуляторе. А когда в котле будет недоставать топлива и температура начнет снижаться, то в работу вступит буферная емкость, которая и направит сохраненное тепло для возобновления температурного режима. Помимо вышеприведенной главной функции теплоаккумулятора – сбережения сверхвырабатываемой энергии котлом, он выполняет и такую важную роль в отопительной системе, как недопущение перегрева. Перегрев напрямую сказывается на работе других узлов в отоплении и может привести к серьезным последствиям.

Теплоаккумулятор представлен в виде большой прочной емкости квадратной или цилиндрической формы. Он может достигать объема до 3 тонн, но наиболее популярным вариантом для частных домов выступает емкость размером в 200 литров. Размещаться он должен вместе с отопительной системой в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Обязательным и безопасным условием его работы является установка манометра и датчиков температуры.

Использование агрегата в системе с твердотопливным котлом

Если у вас уже установлен или вы только планируете установить твердотопливный котел для обогрева помещения, который будет работать в комплексе с теплоаккумулятором, то ознакомьтесь со всеми достоинствами и недостатками монтажа буферной емкости.

Преимущества

Помимо описанного функционала, какими еще преимуществами обладает теплоаккумулятор при работе в отопительной системе?

  • Помогает снизить расход топлива до 50% и регулярность вбрасывания топлива в котел.
  • Обеспечивает надежную и безопасную работу отопительной системы.
  • Может использоваться с другими альтернативными источниками тепловой энергии.
  • Не требует особого обслуживания.
  • Помогает снизить перегрев системы.
  • Может работать в автоматизированном режиме.
  • Обеспечивает длительный срок службы твердотопливного котла.
  • В летнее время можно использовать для системы ГВС.

Установка буферной емкости не только обеспечит полную безопасность вашей отопительной системы, но и добавит удобства в эксплуатации.

Недостатки

Недостатки у теплоаккумулятора также имеются. Оцените их в сравнении с преимуществами и определитесь, насколько они являются для вас существенными.

  • Во-первых, буферная емкость большого объема обойдется достаточно дорого, и это обязательно стоит учитывать при планировании бюджета на отопительную систему.
  • Во-вторых, размещение такого агрегата, как твердотопливный котел с теплоаккумулятором, требует специальных навыков, а также большого пространства. Это должно быть нежилое помещение с хорошей вентиляцией.
  • В-третьих, если вы долго не использовали котел, то для разгона отопления понадобится несколько часов.

Если оценить достоинства с недостатками, то минусы не кажутся такими явными и имеют ряд альтернативных решений. Больше всего потребителей пугает высокая цена на буферную емкость, однако автономное отопление с высоким уровнем энергосбережения быстро себя окупит. Работа теплоаккумулятора с твердотопливным котлом позволит вам добиться полного прогрева помещения, при этом не переживать за безопасность системы.

Можно ли увеличить эффективность теплоаккумулятора

Насколько возможно повышение эффективности работы буферной емкости? Итак, при покупке теплоаккумулятора мы обращаем внимание на мощность агрегата. Она выбирается с учетом площади помещения, наличия других источников энергии, а также уровня теплоизоляции. Заявленная мощность буферной емкости будет сохраняться только при соблюдении определенных условий. Во-первых, нужно соблюдать правила установки и подключения энергосберегающей емкости, а во-вторых, устранить причины теплопотерь.

Эксперты советуют при выборе теплоаккумулятора для твердотопливного котла предпочесть цилиндрическую продолговатую форму агрегата.

Главное условие высокой эффективности работы буферной емкости – это снижение его теплопотерь. Хорошие теплоизоляционные свойства помогают сохранить максимально высокий уровень тепла внутри бака, которое накапливается в результате сгорания топлива в котле. Поэтому после установки теплоаккумулятора позаботьтесь о его теплоизоляции. Сделать это можно самостоятельно используя минеральную вату или пенопласт. Утеплите бак по всему периметру, в том числе и внизу, надежно зафиксировав стыки. Толщина материала должна быть не менее 100 мм. Альтернативой могут послужить и другие виды гибких утеплителей.

Как выбрать подходящий теплоаккумулятор

Перед тем как определиться с теплоаккумулятором, необходимо оценить ряд важных критериев. Во-первых, сначала рассчитайте нужный объем буферной емкости в зависимости от мощности котла, площади помещения и требуемой температуры. Расчет производится по следующей формуле:

Q = c × m × (T1-T2), где
Q — общее количество затратной энергии;

c — удельная теплоемкость жидкости;

m — масса теплоносителя;

T1-T2 — разница температур, в градусах.

После того как вы рассчитаете объем теплоаккумулятора, нужно определиться с местом отопительной системы, так как баки могут отличаться большими размерами – от 20 до 3000 литров. Лучше всего, если это будет подвальное нежилое помещение или пристройка. Также заранее подумайте о фундаменте, так как на обычные полы установить тяжелую буферную емкость нельзя. Если, исходя из проведенных расчетов, вам требуется большой бак, например, объемом в 1000 литров или более, а такого большого пространства в наличии нет, тогда есть смысл купить две емкости по 500 и разместить в разных местах.

Во-вторых, на что еще стоит обратить внимание – это тип теплоаккумулятора. Они отличаются по следующему целевому назначению:

  • Теплоаккумулятор, направленный только на отопление от котла (без теплообменника).
  • Теплоаккумулятор, который работает от нескольких теплоисточников (с теплообменником).

Теперь подробнее о каждом виде. Что такое теплоаккумулятор без теплообменника и кому он подойдет? Подобный вид буферной емкости предназначен для сбережения излишне выработанного тепла котлом, а после – для передачи его в систему отопления при снижении температуры. Схема выглядит следующим образом: та вода, которая остывает в радиаторах, направляется в бак по расположенному внизу патрубку, а сохраненное тепло в баке через верхнюю трубку заполняет радиаторы уже с горячей водой нужной температуры.

Остывшая вода снова подается из бака в котел для дальнейшего нагрева, и при перегревании излишняя сохраняется в баке.

В чем отличие теплоаккумулятора от теплообменника? Такой вид буферной емкости является уместным, когда вы используете несколько альтернативных источников теплоэнергии. Например, кроме котла у вас установлен солнечный коллектор или тепловой насос. При мощных агрегатах и больших потребностях, возможно, понадобится два, а то и несколько теплообменников. В этом случае нижний теплообменник будет подогревать остывшую воду в баке, а верхний – для снабжения радиаторов горячей водой.

Если вы желаете быстро прогревать дом после его полного остывания, тогда лучше обзавестись буферной емкостью с ТЭНом. Электрический ТЭН устанавливается в верхней части бака и помогает дольше сохранить тепло в энергоаккумуляторе, а также быстрее, чем котел, прогреть радиаторы.

Если вы определились со всеми вышеперечисленными критериями, осталось учесть такой показатель, как величина давления. Привычным вариантом для частных домов является давление не более 3 бар, но если данное значение значительно выше, например, 4 бар, то придется отдать предпочтение теплоаккумулятору специальной сборки – с торосферической крышкой. При возникновении трудностей с выбором или установкой твердотопливного котла или теплоаккумулятора, лучше обратиться за помощью к профессионалам.

Зачем нужен теплоаккумулятор, для чего нужна буферная емкость?

Что такое теплоаккумулятор в системе отопления? Теплоаккумулятор или буферная емкость (второе название) являет собой оборудование, задачей которого стоит аккумулировать избыточное тепло от теплогенерирующего устройства (котла, солнечных коллекторов и др. ) в виде запаса горячего теплоносителя и возвращает его в систему отопления, когда тепловое оборудование перестало работать. Основная причина установки буферной емкости – обезопасить тепловое оборудование от перегрева.

Можно ли обойтись без теплоаккумулятора в системе? Какие могут быть последствия использования системы отопления без аккумулятора ?

Безусловно, обойтись без теплоаккумулятора в системе можно. И многие обходятся на сегодня. Только скорее это происходит от незнаний преимуществ его использования. На самом деле, когда Вы не используете буферную емкость в системе отопления, это говорит о том, что Вам чаще придется контролировать работу оборудования и следить за тем, чтобы не было перегрева. Когда речь идет о теплоаккумуляторе, то это прежде всего безопасность и комфортное пребывание в помещении. Но в целом обойтись можно и без неё.

Эффективность теплоаккумулятора оправдывает затраты на покупку и установку этого оборудования. Давайте детальнее рассмотрим преимущества использования системы отопления с теплоаккумулятором:

  1. Экономное горение. Твердотопливное оборудование работает в более экономичном режиме, и при этом загрузка топлива сократится практически в два раза;
  2. Позволяет упростить процесс отопления. Остается задать нужный параметр системе;
  3. В летний период может использоваться как горячая система водоснабжения с буферной емкостью, применяется как бойлер;
  4. Нормализует температурные перепады в системе. Предотвращает нагрев отопительного оборудования, тем самым обеспечивает безопасность работы;
  5. Отопительного оборудование сохраняет и продлевает срок службы;
  6. Не требует специального обслуживания. Делает удобным и комфортным отопление твердотопливного оборудования;
  7. Если котел подобран с завышенной мощностью, то теплоаккумулятор компенсирует его перерасход и поможет аккумулировать тепло, выдавая дозированно когда это необходимо;
  8. Теплоаккумулятор можно совмещать с другими видами источников тепла. Например, он будет прекрасно работать с теплым полом;
  9. Эксплуатация твердотопливного котла с буферной емкостью на высоких температурах позволяет сэкономить топливо.
  10. Повышает КПД системы.

Этих преимуществ уже должно быть достаточно, чтобы понять, для чего нужен теплоаккумулятор в системе отопления.

Но давайте разберем детальнее некоторые моменты, для чего нам нужна буферная емкость с твердотопливным котлом. Так как это эффективное отопление дома – частый вопрос сегодня!

Нормализация температурных перепадов в системе

Температурные перепады в твердотопливном котле могут возникать по ряду причин:

  • При нагреве происходит естественное расширение объема теплоносителя.
  • Выходной патрубок котла должен иметь самый большой размер. При неправильном подборе диаметра труб (в сторону уменьшения), возрастает давление.
  • Сбои в работе циркуляционного насоса или увеличенная мощность могут спровоцировать перепады температур.
  • Открытый кран подпитки системы от водоснабжения. Давление в трубах водоснабжения превышает показатель в отоплении.

В случае снижения показателя давления, стоит осмотреть оборудование на наличие микротрещин на трубах или теплообменнике.

В таком случае, хорошим вариантом станет применение буферной емкости,поскольку теплоноситель сразу же поступает в нее, что предотвращает теплопотери. Теплоаккумулятор, как резервный фонд тепла, в случае отключения отопительного оборудования, и тепло будет поступать какое-то время, создавая комфортную температуру в помещении. Также теплоаккумуляторы могут снабжаться ТЭНами, которые помогают поддерживать температуру на необходимом уровне.

Экономическая эффективность установки

Основное преимущество буферной емкости состоит в том, что она служит неким термосом, который аккумулирует тепло и помогает поддерживать заданную температуру в помещении даже при выключеном отопительном оборудовании определённое время. И если затронуть экономическую сторону, то конечно нельзя игнорировать расходы на теплоаккумулятор и монтаж, плюс насос, датчик комнатной температуры и обвязка трубопровода. Но этот нюанс относительно маленький, если изучить экономию средств, когда установлен буферный бак.

Выгода состоит в том, что буферная емкость с твердотопливным котлом в системе, предотвращает его закипание, которое приводит к поломке оборудования. А монтаж и обвязка котла, как правило, раза в 4 дороже буферной емкости по стоимости. Также нельзя не учесть экономию на топливе. А летом, используя вместо бойлера, можно значительно сократить расходы на горячее водоснабжение.

Потому, устанавливая котел вместе с теплоаккумулятором однозначно выгодная позиция!

Повышение КПД системы

С установленным теплоаккумулятором, котел работает с максимальными показателями КПД, что исключает процесс тления топлива. А это в свою очередь исключает излишние загрязнения, и облегчает обслуживание твердотопливного оборудования, чистку дымохода. А ведь известно, чем больше загрязнен котел, тем хуже его теплопроводность. Соответственно это тоже про экономию. Так что, в очередной раз делаем выводы, что теплоаккумулятор улучшает прогрев системы отопления в помещении.

Возможность подключение теплого пола

На картинке представлена система обвязки с теплым полом и буферной емкостью.

В чём же преимущество такого сочетания? Установка теплых полов частая практика сегодня, так как это дополнительный способ отопления помещения. К тому же, преимущество теплого пола – равномерно распределить нагрев. В отопительный период особенно комфортно ходить по теплой поверхности.

В случае установки теплого пола с твердотопливным котлом, наличие в системе теплоаккумулятора играет важную роль. Так как важно беспрерывно и без лишних колебаний поддерживать нагрев в пределах +35 – +40 градусов по цельсию. Именно эту функцию равномерной подачи тепла очень хорошо выполняет буферная емкость.

Температура в помещении должна быть комфортная, а дом – хорошо прогретым, чтобы не пришлось ещё думать о ремонтных работах. Надеемся, прочитанный материал, был полезен!

Аккумуляторы тепла — журнал HPAC

Всякий раз, когда гидравлическая система разделена на несколько зон, стоит предусмотреть буферный резервуар между источником тепла и системой распределения. Это особенно верно, когда источником тепла является односкоростное устройство «вкл/выкл», а не модулирующее устройство.

Одним из примеров является 4-тонный геотермальный тепловой насос, питающий несколько панельных радиаторов с индивидуальным управлением. Каждый радиатор представляет собой то, что я бы назвал «микрозоной». Мощность такой зоны составляет, вероятно, менее 10 %, а может быть, даже менее 5 % тепловой мощности источника тепла. Если вы подключите несколько таких зон напрямую к источнику тепла, даже если он может модулировать, скажем, 20% от номинальной мощности, вы, скорее всего, столкнетесь с короткими циклами. То же самое справедливо и для теплового насоса воздух-вода.

Размер буферного резервуара

Размер буферного резервуара зависит от двух параметров, которые выбирает проектировщик:

  1. Каково минимальное время работы источника тепла, которое позволяет избежать определения конструктора «короткий цикл»?
  2. И каково допустимое изменение температуры буферного резервуара в течение минимального времени рабочего цикла?
    Когда эти два решения приняты, математика проста.
    Минимальный размер бака можно определить по формуле 1.

Формула 1:

где:
V = требуемый объем буферного резервуара (галлоны)
t = желаемая продолжительность «цикла» источника тепла (минуты)
Qheat source = теплопроизводительность источника тепла (БТЕ/ч)
qload = скорость отбора тепла из бака (может быть равна нулю) (БТЕ/ч)
∆T = повышение температуры бака с момента включения источника тепла до момента его выключения (F)

Вот пример. Предположим, что проектировщик хочет, чтобы водяной тепловой насос с номинальной производительностью 48 000 БТЕ/ч работал с минимальным рабочим циклом 10 минут, подавая тепло на радиатор полотенцесушителя, выделяя тепло со скоростью 2 000 БТЕ/ч.

Тепловой насос реагирует на температуру буферного резервуара. Он включается, когда температура буферного резервуара падает до 100F, и выключается, когда резервуар достигает 120F. Каков необходимый объем буферной емкости для этого?

Просто подставьте числа в формулу и возьмите калькулятор:

Буферные резервуары большего размера могут обеспечить более длительные циклы включения источника тепла. Они также могут обеспечить более узкое изменение температуры в течение определенного рабочего цикла. Компромисс между продолжительностью рабочего цикла и колебаниями температуры резервуара легко оценить с помощью формулы 1. Очевидно, что большие буферные резервуары стоят дороже, занимают больше места и обычно имеют более высокие потери тепла в режиме ожидания.

Выполнение соединений

Существует несколько способов подключения буферных резервуаров. Их называют «четырехтрубными», «трехтрубными» и «двухтрубными» конфигурациями. На рис. 1 (ниже) показаны все три.

Рис. 1. Буферный резервуар с двумя, тремя и четырьмя трубами.

Четырехтрубная схема является «классической» схемой трубопроводов для буферных резервуаров в гидравлических системах. Источник тепла добавляет тепло с одной стороны, а нагрузка отводит тепло с другой стороны. Такая конфигурация трубопроводов обеспечивает превосходное гидравлическое разделение между циркуляционным насосом источника тепла и циркуляционным насосом(ами) нагрузки.

Еще несколько лет назад я предполагал, что это единственная конфигурация трубопровода для буферного резервуара в гидравлической системе. Тем не менее, дополнительные исследования того, как баки-аккумуляторы подключаются к трубопроводам в европейских системах с использованием пеллетных котлов, стали для меня открытием. Читайте дальше, и вы увидите, чему я научился.

Одним из ограничений четырехтрубной конфигурации является то, что все тепло от источника тепла должно пройти через бак на пути к нагрузке. Это не проблема, если поддерживается температура буферного резервуара. Однако такая компоновка определенно замедляет передачу тепла от источника тепла к нагрузке, если бак значительно остынет.

Если вы устанавливаете буферный бак с четырьмя трубами, обязательно установите обратный клапан на стороне источника тепла системы для предотвращения обратного термосифонирования из нагретого бака обратно через контур теплового насоса, когда тепловой насос выключен. Если допустить обратное термосифонирование, оно может отводить значительное количество тепла из резервуара в течение нескольких часов, когда тепловой насос выключен.

Двухтрубная конфигурация, с которой я столкнулся на некоторых европейских схемах трубопроводов, размещает нагрузку между буферным резервуаром и источником тепла. Это позволяет передавать тепло непосредственно от источника тепла к нагрузке, когда они оба работают одновременно. Это очень желательно при восстановлении здания из аварийного состояния.

Если расход нагрузки ниже, чем расход через источник тепла, разница между этими расходами проходит через буферный бак.

Одно из ограничений двухтрубной конфигурации заключается в том, что в трубопроводе источника тепла необходимо установить дифференциальный клапан давления, шаровой кран с электроприводом или другое устройство, создающее сопротивление открытию в прямом направлении от 1 до 1,5 фунта на кв. нагрузка от прохождения через источник тепла, когда он выключен.

Также необходимо расположить тройники, соединяющие подающий и обратный трубопроводы с нагрузкой, как можно ближе к резервуару, чтобы обеспечить хорошее гидравлическое разделение.

Вот еще один урок, полученный в отношении двухтрубных буферных резервуаров: их следует использовать только при включении и выключении источника тепла в зависимости от температуры буферного резервуара.

Если расход источника тепла и расход нагрузки примерно одинаковы, через бак будет проходить очень небольшой поток. Это может привести к отключению источника тепла из-за удовлетворения обогрева помещения без добавления большого количества тепла в бак. В этом случае бак не «включен» в потоки энергии.

Однако, когда источник тепла управляется непосредственно по температуре бака, он будет продолжать работать даже после того, как термостат обогрева помещения будет удовлетворен, накапливая тепло, которое немедленно готово для перехода к следующей запрашивающей зоне.

Встреча посередине

Что получится, если «усреднить» четырехконвейерный буфер с двухконтурным буфером? Ответ: Трехтрубный буфер.

Эта конфигурация стала моей предпочтительной компоновкой, когда источником тепла является тепловой насос. Он обеспечивает возможность прямой подачи на стороне подачи, а также направляет обратный поток через нижнюю часть бака и, таким образом, обеспечивает задействование тепловой массы бака.

Не ожидайте значительной температурной стратификации в буферном резервуаре, подключенном к водяному тепловому насосу. Причина в относительно высокой производительности теплового насоса. Для большинства тепловых насосов рекомендуемая скорость потока составляет 3 галлона в минуту на тонну (12 000 БТЕ/ч) мощности. С водой в качестве рабочей жидкости, что приводит к дельта-T всего около 8F.

Типичный 4-тонный тепловой насос, работающий в таких условиях, перекачивает 80-галлонный буфер менее чем за семь минут. Эти скорости потока, особенно при вертикальной подаче в резервуар, создадут сильное внутреннее перемешивание. По возможности устанавливайте трубопровод в резервуар таким образом, чтобы нагретая вода от источника тепла поступала в резервуар горизонтально, а не вертикально.

Стоит отметить, что я не всегда ценил преимущества трехтрубного буферного резервуара, и эта идея пришла несколько лет назад от коллеги-профессора инженерных наук.

Мы с ним работали над улучшением производительности системы, работающей на пеллетном котле. Мы случайно наткнулись на упущение одной из конструктивных деталей, о которых я упоминал выше (например, установка дифференциального клапана для предотвращения возврата потока от нагрузки через котел, когда он был выключен).

Мы также оба понимали некоторые ограничения конфигурации буферного резервуара с четырьмя трубами (например, время, необходимое для нагрева большого резервуара до того, как температура воды, подаваемой в нагрузку, достигнет необходимого уровня). Мой коллега предположил, что стоит подумать о компромиссе между двумя конфигурациями.

Собираем части вместе

На рис. 2 (ниже) показан простой шаблон: тепловой насос типа «воздух-вода», трехтрубный резервуар и высокозональное распределение.

Рис. 2. Тепловой насос типа «воздух-вода» с трехтрубным буферным резервуаром и высокозональной системой распределения.

Тепловой насос обеспечивает комбинацию низкотемп. панельные радиаторы и контуры лучистого пола. Радиатор панели и напольные контуры рассчитаны на работу при одинаковой температуре подаваемой воды. Это устраняет необходимость в смесительных клапанах. Всегда предпочтительнее, когда это возможно, более простое и менее дорогое.

Это один из самых важных уроков, которые я усвоил за 40 лет работы в этой отрасли.

Расход и тепловая мощность каждого контура регулируются неэлектрическим термостатическим клапаном. Циркуляционный насос с переменной скоростью, регулируемый давлением, автоматически регулирует скорость на основе этих клапанов.

Тепловой насос включается и выключается для поддержания температуры воды в середине буферного резервуара между 100F/38C и 110F/43C.

В дополнение к буферизации теплового насоса от коротких циклов, бак обеспечивает гидравлическое разделение между внутренним циркуляционным насосом теплового насоса и распределительным циркуляционным насосом с регулируемой скоростью.

В этой системе используются современные концепции, сочетающие высокую энергоэффективность, надежность и комфорт. Возможно, вы сможете использовать его в будущем проекте. <>

Джон Зигенталер

Джон Зигенталер, лицензированный профессиональный инженер. Его последняя книга — «Отопление с использованием возобновляемых источников энергии» (для получения дополнительной информации посетите сайт www.hydronicpros.com).

Реклама

Универсал: Аккумулятор тепла | Многослойный буферный резервуар » KWB

  1. КВБ
  2. Товары
  3. Баки для горячей воды