Как подобрать и рассчитать теплоаккумулятор (буферную емкость)

28 марта 2020

10 комментариев

• Для чего нужна буферная емкость?
• Какие бывают типы буферных емкостей?
• Из чего состоит буферная емкость (теплоаккумулятор)?
• С какими котлами и как применяется емкость?
• Расчет объема теплоаккумулятора

Для экономии топлива и энергии за счет для сбора излишков тепла, выделяемого котлом (как правило твердотопливным). А также, чтобы топить котел в удобное и экономично выгодное время.

Какие бывают типы буферных емкостей?

Буферные емкости (теплоаккумуляторы) бывают различный типов: накопительные стандартные, с фланцами под электрические ТЭНы, с одним или двумя теплообменниками или со встроенным бойлером косвенного нагрева.

• Накопительные стандартные используются с источником тепла, в основном твердотопливным котлом, который нагревает емкость, имеет патрубки подачи и обратки теплоносителя и множество технологических патрубков для разбора теплоносителя.
• С фланцем бак такого же типа, как и стандартный, но имеет несколько фланцев для монтажа электрических ТЭНов различных типов.
• Аккумулирующие баки, со встроенными теплообменниками, используются также с котлами, но имеют встроенные теплообменники (их может быть как один, так и два, в зависимости от моделей), к ним можно подключить альтернативные источники тепла, к примеру – солнечную установку.
• И последний вариант – это буферные емкости со встроенными бойлерами косвенно нагрева, баки которых покрыты эмалью. В некоторых моделях, вокруг бака, идет теплообменник под солнечную установку.

Из чего состоит буферная емкость?

Буферная емкость имеет цилиндрическую форму со сферичными крышками, изготавливается из чернового металла толщиной от 4 мм в зависимости от объема бака. Крышки устроены таким образом, чтобы при повышении давления в баке избежать разрыва. Стандартно поставляется без теплоизоляции, но некоторые компании учли этот момент.

С какими котлами и как применяется емкость?

С электрическими и твердотопливными. С электрическими котлами буферная емкость используется в основном для нагрева ночью по сниженным тарифам на электроэнергию и используется, вдень. В случаи с твердотопливным котлом, все на оборот. Котел топится в удобное время для пользователя время и для того чтобы достичь максимального КПД котла, которое возможно при высокой температуре. Если же топить циклично, то КПД существенно снижается, и на стенках образуется смолы, которые проблематично чистится.

Расчет объема буферной емкости

Расчет объема буферной емкости для твердотопливных котлов.

Чем больше выделяемой энергии от сжигаемого топлива, тем больше требуется объём буферной емкости. Установка меньшей аккумулирующей емкости приводит к перерасходу сжигаемого топлива и потере эффективности системы в целом.

Для расчета нужно узнать

1. количество энергии, которое выделится при полном сжигании топлива Q=a*b*c
   1. количество топлива, которое можно загрузить одноразово в камеру сгорания или объём камеры сгорания;
   2. теплоту сгорания топлива кВт/кг

Калорийность древесного угля	8,6 кВт/кг
Калорийность каменного угля	7,0 кВт/кг
Калорийность топливных брикетов	5,5 кВт/кг
Калорийность бурого угля	4,2 кВт/кг
Калорийность дров (березовые, сосновые)	3,8-4,8 кВт/кг

1. коэффициент полезного действия твердотопливного котла, усреднённо 75%
2. количество тепла, которое требуется аккумулировать – Q/2, т. к. половина тепловой мощности будет уходить на нагрев системы отопления
3. Полученную величину тепловой мощности множим на 860 и делим на ту разницу до которой котел будет нагревать буфер Т=40С и получаем объём требуемого бака аккумулятора.

Пример: Твердотопливный котел 10 кВт, камера сгорания вмещает 15 кг топлива (например, каменного угля), КПД котла 75%.

Итого имеем: ((15*7,0*0,75)/2)*860/40 = 846 литров

Популярные вопросы про Теплоаккумуляторы:

✔️ Зачем нужен теплоаккумулятор?

Для экономии топлива и энергии за счет для сбора излишков тепла, выделяемого котлом, чтобы топить котел в удобное и экономично выгодное время.

✔️ Может ли быть бойлер косвенного нагрева как теплоаккумулятор?

Бойлер косвенного нагрева подключается к водопроводу, а теплообменники подсоединяются к источникам тепла. Бак аккумулятор подключается к источнику тепла, а к теплообменникам подключают либо еще один источник тепла, либо водопровод. Таким образом вода в бойлере косвенного нагрева греется накопительным способом, а через буферную емкость в проточном режиме.

✔️Как подобрать теплоаккумулятор?

В первую очередь – расчитать необходимый объем, далее необходимую толщину теплоизоляции, наличие ТЭНа, материал бака, оптимальное рабочее давление, подходящие габариты.

Поделиться

Рассказать

Поделится

Поделится

Как раз планирую заменить газовый котел на твердотопливный. Не знала, что существуют приборы, которые помогают экономить топливо за счет сбора излишков тепла. Заинтересовали накопительные стандартные теплоаккумуляторы. Понравилось, что используя буферную емкость можно топить котел в удобное время. Для установки на дровах это очень актуально, делает процесс более автономным.

Ответить

Я, может, читала невнимательно статью, но все-таки не нашла информации насчет цены для такой штуки.

Сколько стоит примерно она? И сильно ли различаются цены на различные виды таких теплоаккумуляторов? Хотелось бы конкретики больше по этим вопросам, ведь ценовой вопрос зачастую бывает едва ли не решающим при приобретении различной подобной техники?

Ответить

Теплоаккумулятор, однозначно, имеет множество положительных свойств. Не стану повторяться, они хорошо описаны в статье. Но, всё-таки, не стоит забывать и о наличии недостатков. У каждой медали две стороны. Наряду с плюсами, несёт в себе аккумулятор и дополнительные затраты. К примеру, нагревать придётся постоянно дополнительный объём теплоносителя. А это требует и дополнительных затрат топлива.

Ответить

На самом деле теплоаккумулятор очень полезная и выгодная вещь получается, особенно для тех, у кого стоят дома твердотопливные котлы. Мы тоже собираемся таким теплоаккумулятором обзавестись ближе к осени. Как я поняла, то чем мощнее котел стоит, то тем быстрее он сможет прогреть теплоноситель, который находится в буферной ёмкости. Второй момент, чем больше сама такая ёмкость, тем на дольше будет хватать и реже можно приходить и забрасывать топливо и например не вставать ночью, температура будет держаться равномерно и дом быстро не остынет. Ну, а про экономию топлива я вообще молчу, за сезон она должна получиться ощутимой.

Ответить

Лучше, все-таки не полениться, и буферную емкость утеплить. Заметите, что расход топлива станет меньше процентов на десять.

Ответить

Вот, очень кстати пришлась эта статья. А то мы не знали, что нам поставить на дачу лучше, так чтобы и обогрев был отличный, и экономия тоже крайне важна. Иначе все влетает в копеечку! Вообще, поняли так, что это тот же теплобак. Преимущество, что не нужно постоянно заниматься подкидыванием угля (т.е. значительная экономия), продлим своему котлу срок службы, комфортное тепло во всем доме, перегрев системе не грозит. Спасибо!

Ответить

Раньше и не знал о такой штуке, как буферная емкость, а оказалась очень полезной и позволяет экономить

Ответить

Конечно, при электрическом нагреве воды можно обойтись и без термоаккумулятора. Но расчетливый домовладелец хорошо знает, что в разное время суток цена электричества разная, и на этом можно сэкономить. К тому же термоаккумулятор на некоторое время может предохранить систему отепления от замораживания, в случае, если будет прибой с подачей электричества.

Ответить

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Как правильно подобрать объем теплоаккумулятора для частного дома?

Чтобы правильно подобрать объём теплового аккумулятора (ТА) в системе с твердотопливным котлом, нужно учесть сразу несколько факторов. В первую очередь ориентируйтесь на площадь отапливаемых помещений. Чем она больше, тем более вместительную буферную ёмкость потребуется установить. Второй важный момент — это качество утепления в конкретном частном доме. Если теплоизоляция здания выполнена плохо, то его тепловые потери могут значительно превышать стандартные показатели. В результате, общие рекомендации по расчёту объёма теплоаккумулятора для отопления могут не подойти.

Расчет объема теплоаккумулятора для дома по площади

Существуют усреднённые показатели объёма буферной ёмкости для дома с хорошим утеплением. Величина указывается в зависимости от площади помещений и лежит в пределах от 35 до 50 литров на 10 м². Так, например, для дома 100 м² потребуется тепловой аккумулятор вместительностью от 350 до 500 литров, а для дома 150 м² нужно будет установить более просторный резервуар объёмом 500-750 литров.

Тут важно сказать про качество утепления. Суммарные теплопотери дома измеряются в зависимости от его площади. По актуальным СНиПам они не должны превышать 50 Вт на 1 м² в среднем за самые холодные 7 дней в году. То есть потери тепла для дома 100 м² составят 5 кВт·час. Достичь этого можно только если в процессе строительства использовались современные теплоизоляционные материалы с правильным расчётом термозащитного слоя.

Для каждого типа ограждающих конструкций, от фундамента до крыши, существуют свои нормы и предписания по использованию тех или иных материалов с определёнными характеристиками теплопроводности. На теплопотери дома влияет также качество установленных стеклопакетов и дверей. Вместе с тем важно понимать, что даже если эти элементы ограждающих конструкций дома обладают высокой теплозащитой, то ошибки, допущенные в процессе установки хороших окон и дверей могут свести на нет все их положительные качества.

Кроме того, в зависимости от погоды за окном, скорость остывания постройки сильно отличается и расход тепловой энергии для поддержания комфортного уровня температуры будет разным. В межсезонье, когда за окном +3° — +5°, небольшая буферная ёмкость вполне способна выполнять свои прямые задачи и резервуар большего объёма просто не требуется. Но зимой, при -25 °С, чтобы не приходилось ночью вставать и идти подбрасывать дрова в топку, лучше иметь теплоаккумулятор из расчёта не менее 50 л на 10 квадратных метров.

 

Видео с нашим специалистом по подбору теплоаккумулятора?

Как лучше выбирать тепловой аккумулятор

Описанная выше технология подбора основана на практическом опыте установки теплоаккумуляторов в теплосистемы десятков частных домов. Разброс в конечном показателе вместительности ёмкости объясняется не одинаковыми потребностями различных систем отопления. Определяющим фактором здесь является то, насколько часто владелец частного дома готов подбрасывать топливо в свой твердотопливный котёл. Если есть необходимость максимально продлить период между закладками дров, то и объём теплового аккумулятора надо брать по верхней рекомендованной границе.

В то же время, не следует размещать слишком просторный резервуар для теплоносителя. Превышение указанного диапазона делает систему отопления слишком инерционной и снижает её эффективность. Всегда учитывайте, что по законам физики любой дополнительный элемент в системе понижает её КПД. Именно по этой причине более выгодно не выходить за пределы 50 л на 10 м² отапливаемой площади.

С другой стороны, установка буферной ёмкости с большим запасом может быть вполне уместной, если вопрос экономии топлива не стоит остро. Чем больше объём теплоносителя в резервуаре, тем больше тепла он способен запасти и тем дольше он будет поддерживать нужную температуру воды в батареях без необходимости запуска котла. Единственное неудобство, которое здесь появится — это скорость прогрева теплоаккумулятора. Если он значительно больше, чем рекомендовано, то для полноценного нагрева теплоносителя до 85-88 °С может понадобится от 2 до 4 закладок топлива.

С другой стороны, избыточную вместительность буферной ёмкости можно скомпенсировать увеличенной мощностью котла. Но тут уже нужно ориентироваться по размеру бюджета, отведённого на организацию системы отопления. Совокупная стоимость производительного теплогенератора на твёрдом топливе и теплового аккумулятора соответствующего объёма может обойтись недешево. Ходить в котельную только один раз в сутки, конечно, удобно, но и два раза в сутки вполне приемлемый интервал, чтобы не переплачивать в полтора — два раза на создании системы отопления.

Оптимальный объем теплоаккумулятора по мощности котла

Если ориентироваться на мощность установленного теплогенератора, то наиболее выгодным решением будет приобретение резервуара, объёмом по 50 литров на каждый кВт мощности котла. Опять же, цифра усреднённая и берётся исходя из наличия хорошего утепления конструкции дома. Например, если стоит вопрос, как рассчитать объем теплоаккумулятора для твердотопливного котла 12 кВт, то оптимальная вместительность ёмкости составит 600 литров.

Такое соотношение позволит закладывать топливо в котёл в среднем два раза в сутки. Важно также, чтобы теплоаккумулятор был правильно подключён. Только соблюдение всех правил монтажа и грамотный расчёт каждого элемента системы отопления даст возможность тепловому аккумулятору эффективно накапливать энергию, произведённую котлом. Ошибки в обвязке твердотопливного теплогенератора способны не только заметно снизить КПД работы теплового аккумулятора, но и вообще свести на нет пользу от него.

Главный вопрос при выборе теплоаккумулятора

Система без теплового аккумулятора — это очень нестабильная и капризная теплосистема. При естественных температурных колебаниях на улице, режим работы котла всё время будет нуждаться в регулировке. Без буферной ёмкости, единственный вариант настройки количества теплоотдачи устройства лежит в ограничении интенсивности горения топлива. Процесс может быть реализован только увеличением или уменьшением тяги, то есть регулировкой подачи и оттока свежего воздуха в камере сжигания.

Такой способ контроля производительности теплогенератора неизбежно приводит к неполноценному сгоранию топлива. Вследствие этого в дымовых газах присутствует повышенное количество смолы и сажи, которые постоянно налипают на стенках котла и дымохода. В итоге эксплуатация такой системы отопления требует постоянного техобслуживания в виде трудоёмкой очистки внутренних поверхностей теплогенератора и дымовых каналов от прочного слоя дёгтя.

Можно ещё долго перечислять недостатки теплосистемы без буферной ёмкости, но лучше сразу сказать, что сейчас включение теплоаккумулятора в систему — это необходимость. И лучший вариант, безусловно, размещать резервуар, подбор объёма которого выполнен по указанным выше нормам. Однако, если бюджет ограничен, то установка ёмкости даже меньшей вместительности всё равно заметно облегчит процесс использования твердотопливного котла.

Чем ближе будет объём теплового аккумулятора к рекомендуемым в статье цифрам, тем реже придётся заниматься докладкой топлива в камеру сгорания. И здесь уже надо смотреть на размеры доступного бюджета. Если есть средства на размещение полноразмерного резервуара — хорошо. Если бюджет ограничен, то вполне уместно будет поставить даже небольшой ТА, так как он всё равно продлит время работы теплосистемы от одной загрузки дров. Кроме того, любой теплоаккумулятор защищает систему отопления от перегрева и от возникновения так называемого теплового удара.

Также обязательно принимайте во внимание вместительность вашей котельной. Специалисты рекомендуют устанавливать котёл и буферную ёмкость в отдельно стоящем помещении вне стен частного дома. Однако, это не всегда возможно и нередко котельная находится непосредственно внутри жилого здания. В этом случае её объём может быть ограничен, и установить туда можно только небольшой резервуар.

Если на момент возникновения вопроса «Как подобрать объём теплоаккумулятора?», в наличии есть достаточное количество средств, то оптимальным решением станет обращение к специалистам. Самостоятельное выполнение требуемых расчётов возможно, но только профессиональный инженер по проектированию теплосистем сможет точно сказать, какая ёмкость более предпочтительна для конкретного частного дома.

Как рассчитать буферную емкость?

Автор: Julia Żuławińska

Отзыв от Bogna Szyk и Jack Bowater

Последнее обновление: 30 декабря 2022 г.

Содержание:

• Что такое буферная емкость? – определение буферной емкости
• Уравнение буферной емкости
• Как рассчитать буферную емкость?

Калькулятор буферной емкости поможет вам рассчитать и понять, насколько ваш буфер будет сопротивляться изменению рН. Продолжайте читать, чтобы узнать, зачем нам нужны буферы и как рассчитать их емкость с помощью уравнения емкости буфера.

Этот инструмент требует хотя бы некоторых знаний о том, что такое pH и как определить pH раствора. Мы рекомендуем вам изучить эти темы, прежде чем углубляться в собственно калькулятор, так как это облегчит вам понимание того, что такое буферная емкость.

Что такое буферная емкость? – определение емкости буфера

Прежде чем мы узнаем, что такое емкость буфера, нам сначала нужно установить, что такое буфер. Буфер представляет собой раствор, устойчивый к изменению рН . Он состоит из слабой кислоты, ее соли и сильного основания или слабого основания, его соли и сильной кислоты. Возможно, вы этого не понимаете, но буферы используются для контроля pH косметики, лекарств и пищевых продуктов. Даже рН нашей крови поддерживается между 7,35 и 7,45 буферами крови! (Подробнее читайте в калькуляторе рН крови).

Буферная емкость количественно определяет устойчивость буферного раствора к изменениям pH после добавления OH ^– или H ⁺ . Емкость буфера и его начальный рН влияют на изменение рН после добавления кислоты или основания.

Более концентрированные буферы обладают большей емкостью, так как содержат больше молекул, способных взаимодействовать с дополнительными кислотами или основаниями. Это означает, что чем выше концентрация буфера, тем медленнее изменяется рН.

Уравнение буферной емкости

Чтобы найти буферную емкость, вам нужно разделить количество молей кислоты/основания, которое вы добавили на литр буферного раствора, на изменение pH:

β = n / ΔpH , где

• β – буферная емкость
• n — количество молей кислоты или основания, добавляемых на литр буферного раствора
• ΔpH — изменение pH: ΔpH = конечный pH — начальный pH

Как рассчитать буферную емкость? 9-][A-] – концентрация основания в буфере

[HA]\small[\text{HA}][HA] – концентрация кислоты в буфере

pKa\small\text{pK}_\text{a}pKa​ – константа диссоциации кислоты

2. Рассчитайте окончательное значение pH тем же методом.
3. Используйте уравнение емкости буфера для расчета емкости буфера. Или введите число в наш калькулятор, и вы получите ответ в кратчайшие сроки!

Теперь вы знаете, как узнать емкость буфера! Прежде чем идти, ознакомьтесь с калькулятором разбавления раствора!

Julia Żuławinska

Количество кислоты/основания

Начальный pH

Конечный pH

Буферная емкость

Ознакомьтесь с 20 похожими смесями и калькуляторами растворов ⚗️

9 0002 Коэффициент активностиAlligationBleach разбавление… 17 больше

Расчет буферной емкости бикарбонат в рубце и in vitro

. 1998 июнь; 76 (6): 1702-9.

doi: 10.2527/1998.7661702x.

Р А Кон ¹ , TF Dunlap

принадлежность

• ¹ Департамент зоотехники и птиц, Мэрилендский университет, Колледж-Парк 20742, США.

• PMID: 9655591
• DOI: 10.2527/1998,7661702x

Р. А. Кон и соавт. J Anim Sci. 1998 июнь

. 1998 июнь; 76 (6): 1702-9.

doi: 10.2527/1998.7661702x.

Авторы

Р А Кон ¹ , ТФ Данлэп

принадлежность

• ¹ Департамент зоотехники и птиц, Мэрилендский университет, Колледж-Парк 20742, США.

• PMID: 9655591
• DOI: 10. 2527/1998.7661702x

Абстрактный

Мы описываем модель для расчета буферной способности бикарбоната в рубце. Добавление NaHCO3 приводит к выделению CO2 из раствора и, в конечном счете, из рубца через отрыжку. Этот процесс напрямую нейтрализует кислотность рубца. Степень продолжения процесса зависит от парциального давления СО2 в газовой фазе, рН и константы (7,74), согласно уравнению Гендерсона-Хассельбаха: рН = 7,74 + log([HCO3-]/давление CO2 в атмосфере). Добавление NaHCO3 к буферным растворам и рубцовой жидкости под высоким давлением CO2 повышало pH, как и предполагалось. Буферная способность рубцовой жидкости в присутствии СО2 была выше при низких значениях рН, чем это определялось ранее титрованием на воздухе. Напротив, системы in vitro, в которых не допускается утечка CO2, могут привести к снижению буферной способности. Системы in vitro, в которых может выделяться избыток CO2 (под давлением газообразного азота), могут привести к неконтролируемому повышению pH. Разбавление рубцовой жидкости при постоянном давлении CO2 снижало рН рубца, как и предсказывалось моделью. pH при различных равновесных давлениях и буферная емкость легко рассчитываются для систем in vitro и in vivo.

Похожие статьи

• Определение константы Генри, константы диссоциации и буферной емкости бикарбонатной системы рубцовой жидкости.

  Hille KT, Hetz SK, Rosendahl J, Braun HS, Pieper R, Stumpff F. Хилле К.Т. и др. Дж. Молочная наука. 2016 Январь; 99 (1): 369-85. doi: 10.3168/jds.2015-9486. Epub 2015 29 октября. Дж. Молочная наука. 2016. PMID: 26519978

• Рубцовые буферы: временное влияние на буферную способность и рН рубцовой жидкости у коров, получавших рацион с высоким содержанием концентратов.

  Ле Руйе П., Такер В.Б. Ле Руйе П. и др. Дж. Молочная наука. 1992 г., апрель 75(4):1069-77. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(92)77851-5. Дж. Молочная наука. 1992. PMID: 1315810

• Индекс значения буфера для оценки влияния буферов на среду рубца у коров, получающих корма с высоким или низким содержанием концентратов, силоса или сена.

  Такер В.Б., Хог Дж.Ф., Аслам М., Лема М., Мартин М., Оуэнс Ф.Н., Шин И.С., Ле Руйет П., Адамс Г.Д. Такер В.Б. и др. Дж. Молочная наука. 1992 март; 75 (3): 811-9. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(92)77820-5. Дж. Молочная наука. 1992. PMID: 1314858

• Другая теория действия буферных солей рубца: снижение ферментации крахмала и продукции пропионата.

  Рассел Дж. Б., Чоу Дж. М. Рассел Дж. Б. и др. Дж. Молочная наука. 1993 март; 76(3):826-30. doi: 10.3168/jds.S0022-0302(93)77407-X. Дж. Молочная наука. 1993. PMID: 8463492 Обзор.

• Симпозиум по питанию жвачных животных: Роль ферментативной абсорбции кислоты в регуляции pH рубца.

  Aschenbach JR, Penner GB, Stumpff F, Gäbel G. Ашенбах Дж. Р. и соавт. J Anim Sci. 2011 апр;89(4): 1092-107. doi: 10.2527/jas.2010-3301. Epub 2010 15 октября. J Anim Sci. 2011. PMID: 20952531 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Повышение буферной способности улучшает характеристики ферментации рубца и изменяет состав микробиоты рубца у бычков, получающих высококонцентрированное кормление Hanwoo.

  Рамос С.К., Ким С.Х., Чон К.Д., Мамуад Л.Л., Сон А.Р., Канг С.Х., Чо Йи, Ким Т.Г., Ли Дж.С., Чо К.К., Ли С.С., Ли С.С. Рамос С.К. и др. Научный представитель 1 декабря 2022 г .; 12 (1): 20739. doi: 10.1038/s41598-022-24777-3. Научный представитель 2022. PMID: 36456638 Бесплатная статья ЧВК.

• Сравнение влияния бикарбоната натрия, сесквикарбоната натрия и цеолита в качестве буферов рубца на кажущуюся усвояемость, показатели роста и параметры ферментации рубца ягнят араби.

  Махдавирад Н., Чаджи М., Боджарпур М., Дехганбанадаки М. Махдавирад Н. и др. Trop Anim Health Prod. 2021 сен 21; 53 (5): 465. doi: 10.1007/s11250-021-02909-7. Trop Anim Health Prod. 2021. PMID: 34546468

• Использование метода производства газа in vitro для изучения рационов с высоким содержанием концентратов.

  Аманзугарене З., Фондевила М. Аманзугарен З. и др. Животные (Базель). 2020 21 октября; 10 (10): 1935. doi: 10.3390/ani10101935. Животные (Базель). 2020. PMID: 33096765 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Равновесие видов в рубце CO ₂ может влиять на производительность и быть фактором патогенеза подострого рубцового ацидоза.

  Лапорт-Урибе Ж.А. Лапорт-Урибе Дж.А. Transl Anim Sci. 2019 14 октября; 3 (4): 1081-1098. дои: 10.1093/tas/txz144. Электронная коллекция 2019 июль. Transl Anim Sci. 2019. PMID: 32704872 Бесплатная статья ЧВК.

• Канал Ca ²⁺ CatSper не активируется передачей сигналов цАМФ/ПКА, но непосредственно подвергается воздействию химических веществ, используемых для исследования действия цАМФ и ПКА.