Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Калькулятор

Теплоаккумулятор и Laddomat рекомендуется устанавливать в систему отопления с твердотопливным котлом потому что он дает возможность:

• котлу – работать в оптимальном тепловом режиме, что существенно продлевает срок службы котла;
• экономить до 50% топлива;
• реже растапливать котел;
• оптимизировать график растопки котла: например, запасать тепло днем и расходовать его ночью.

 

Расчет теплоаккумулятора

Рассчитать мощность теплоаккумулятора можно по формуле:

Q = (C x M x ΔT),

где
Q – мощность теплоаккумулятора, кВт·час
С – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг·К
M – масса теплоносителя, кг
ΔT – разница температур в верхней и нижней частях теплоаккумулятора.

Например, возьмем теплоаккумулятор объемом 2000 л, теплоноситель – вода (С = 4200 Дж/кг·К), ΔT возьмем равным 35^оС, тогда:

Q = 4200 х 2000 х 35 = 252 МДж = 81,7 кВт·ч.

 

Для дома площадью 200 кв.м примем теплопотери 10 Вт на 1 кв.м площади, т.е. 20 кВт·ч.

Разделив мощность теплоаккумулятора Q на теплопотери дома, получим время нагрева теплоаккумулятора котлом: 81,7 / 20 = 4 часа 5 мин.

Для подбора теплоаккумулятора можно калькулятор.
 

Расчет теплоаккумулятора. Калькулятор  

Объем ТА	Время работы ТА	Время зарядки ТА
500 л	0	0
750 л	0	0
1000 л	0	0
1500 л	0	0
2000 л	0	0

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.

Расчет объема теплоаккумулятора для отопления частного дома, онлайн калькулятор

Теплоаккумулятор – емкость, в которой можно накопить теплоноситель с излишками тепла, вырабатываемыми при использовании твердотопливного котла, солнечных коллекторов или любого другого источника. Далее эту энергию можно использовать для отопления или нагрева горячей воды, когда источники неактивны. Более подробно о этих емкостях, схемах подключения и особенностях вы можете прочитать здесь.

Что бы теплоаккумулятор правильно и эффективно работал необходимо рассчитать его объем. В противном случаи, при недостаточном объеме, часть тепла будет теряться и КПД вашей системы отопления будет ниже. При значительно большем объеме, чем нужно, вы потратите лишние деньги на само оборудование, а температура в емкости будет немного ниже. Что бы избежать этих проблем можно воспользоваться формулой расчета емкости или нашим онлайн калькулятором.

Онлайн калькулятор

*Если калькулятор показывает 0 (ноль), значить у вас нет излишков энергии, которые можно накопить.

Это приблизительная цифра, максимально приближенная к реальности без учета таких переменных как: вид топлива, КПД котла, энергоэффективность здания. 

Пояснения

Мощность котла по паспорту – каждый производитель указывает ее с документации к оборудованию. Если котел был изготовлен самостоятельно и его мощность неизвестна, примерно определить ее можно опытным путем. На дом площадью 100 м2 достаточно котла 10 кВт. Если ваш агрегат справляется с задачей обогрева вашего дома, при средней загрузке топки, возьмете за основную величину площадь этого помещения и определите мощность. Нужно понимать что это будут очень средние данные, без учета теплопотерь, энергоэффективности здания и тд.

Мощность, необходимая для отопления вашего дома. Это та энергия, которая нужна для поддержания необходимой температуры. Ее расчет проводит специалист на основе сложных формул и многих переменных. Например, для дома в 100м2 необходимо 8,5 кВт энергии в час. Опят же это очень усредненная цифра.

Температура теплоносителя, подача и обратка. Разница между этими цифрами и будет излишком, который нужно сохранить.

Теплоемкость воды. Это – табличная величина, которая равна 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч. Она принимает участие в расчетах и является статистической величиной.

Как рассчитать объем без калькулятора

Расчеты производятся на основе остаточной энергии. За основу берется мощность котла в час и расход энергии на отопление. Так же вычисляется разница между температурой теплоносителя которая подается в систему и возвращается.

Формула выглядит так: m = Q / 1.163 х Δt,

Где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, которую мы можем накопить. Это разница вырабатываемой мощности котла и необходимой нам для отопления;
• m – масса воды в резервуаре, кг. Ее мы хотим вычислить;
• Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя, °С;
• 1.163 кВт/кг – удельная теплоемкость воды.

Часто задаваемые вопросы

 

 

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора – с необходимыми пояснениями

Чтобы работа системы отопления была максимально экономичной, но, естественно, без потери своей эффективности, имеет смысл аккумулировать выработанное ею тепло, не востребованное в текущий момент, с тем расчётом, чтобы использовать его в то время, когда котел «отдыхает». Эта проблема решается установкой теплоаккумулятора с соответствующей обвязкой.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

А как определить, какой объём воды потребуется, чтобы гарантированно сберечь весь выработанный котлом тепловой потенциал? Для этого имеется специальный алгоритм, и он воплощен в размещенный ниже калькулятор расчета объема теплоаккумулятора.

Необходимые пояснения будут приведены ниже.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

Перейти к расчётам

На чем строится и как проводится расчет?

Безусловно, монтаж, запуск и отладка сложной системы отопления должны проводиться специалистами, иак как существует множество нюансов, который может знать только опытный мастер. Тем не менее, минимально необходимый объем теплоаккумулятора можно рассчитать самостоятельно хотя бы с тех позиций, чтобы предусмотреть место, достаточное для его установки.

Особую важность теплоаккумулятор приобретает в системах отопления, в которых основными источниками тепла выступают твердотопливный или электрический котлы.

• Функционирование котла, работающего на твёрдом топливе, имеет особенность – своеобразную цикличность. Заправка его топливом проводится с определенной периодичность. В процессе активного горения выработанное тепло может быть избыточным, невостребованным в текущий момент, так как хорошо настроенные контура со своими термостатическими регуляторами возьмут ровно столько, сколько им требуется. А вот после прогорания топлива, до очередной загрузки, следует период простоя, и в этот промежуток времени как раз и пригодится тот тепловой потенциал, который был накоплен в аккумуляторе.
• С электрическим котлом – несколько другой «расклад». Имеет смысл основную его работу спланировать на время действия ночного льготного тарифа, а затем днем использовать накопленное за этот срок тепло.

Кроме того, теплоаккумулятор позволяет подключать к системе отопления и альтернативные источники тепловой энергии, например, солнечные коллекторы – в погожий день они способны дать весомую прибавку в общий энергетический потенциал.

Итак, что необходимо для расчета.

• Указать паспортную номинальную тепловую мощность котла отопления.
• Указать «период активности котла». Под этим условным термином понимается:

— для твердотопливного котла – известное хозяевам время прогорания топливной загрузки.

— для электрического котла – продолжительность действия ночного льготного тарифа на электроэнергию.

• Рассчитанная для конкретного дома необходимая тепловая мощность для качественного отопления. В период «активности» котла значительная часть энергии будет уходить по прямому предназначению – на обогрев помещений.

Как самостоятельно произвести расчет необходимой тепловой мощности? Можно перейти по ссылке к соответствующему калькулятору.

Необходимо сразу сделать важную ремарку – принято считать, что установка теплоаккумулятора тогда станет оправданной, когда мощность источника тепловой энергии хотя бы вдвое превышает потребное ее количество для качественного обогрева помещений.

• Желательно учесть и КПД котла – как ни крути, а потери тепловой энергии в этом плане неизбежны.
• Наконец, алгоритм расчета требует учета разницы температур в трубе подачи на входе из котла, и в «обратке». Необходимо указать соответствующие значения, которые, в принципе, несложно определить опытным путем.

Полученное значение (в литрах или в кубометрах) является минимальным.

Для чего нужен и как работает теплоаккумулятор?

Подробнее о достоинствах и недостатках, устройстве, схемах подключения и других нюансах, касающихся теплоаккумуляторов для котлов отопления – читайте в специальной публикации нашего портала.

Расчет, подбор теплоаккумулятора для отопления дома твердотопливным котлом

Отопление частного дома – это очень важная и непростая задача, которая дает возможность создать уют и комфортную атмосферу для Вашей семьи. Значительное повышение цен на энергоносители делает актуальным вопрос об уменьшении затрат на отопление, горячее водоснабжение, поэтому все больше и больше владельцы загородных домов обращают внимание на современное оборудование, которое дает возможность эффективно использовать тепло и при этом экономить средства.

В результате расчетов и практических исследований различных систем отопления современных домов, специалисты теплотехники пришли к выводу, что самый экономический эффект удается достичь сочетанием нескольких источников тепла в комбинированную систему отопления. При этом домовладелец может применять традиционные источники тепла (газовый твердотопливный или электрический котел), а также и альтернативные (солнечные коллекторы, тепловые насосы). Для обеспечения данной возможности в домах с комбинированной системой отопления применяется буферная емкость.

Функции теплоаккумулятора в системе отопления:

• аккумулирование тепловой энергии с последующей передачей в отопительную систему при необходимости
• защита твердотопливного котла от закипания (поглощает перегретую воду)
• возможность одновременного использования нескольких источников тепла в системе: это особенно важно, учитывая тот факто, что разные тепловые источники могут рационально работать в разное время суток (солнечную энергию лучше всего использовать днем, когда солнце наиболее активно, электрический котел рационально использовать в ночное время, когда действует «ночной режим»)
• повышение КПД и эффективности использования твердотопливного котла за счет полного сгорания топлива
• возможность обеспечить дом хозяйственной водой с помощью буферной емкости, которая оборудована теплообменником для горячего водоснабжения

Буферный бак – это очень габаритное устройство, поэтому возможность эго установки стоит предусматривать еще на стадии проектирования дома. Аккумулирующую емкость рассчитывают исходя из соотношения 30-50 литров на 1 кВт тепловой мощности котла. По следующей формуле можно сделать расчет тепловой мощности теплоаккумулятора для отопления дома, которую возможно накопить.

Формула расчета буферного бака

Q = m*cp*(T2-T1)

• M – масса вещества, которая используется в буферном баке
• Cp – удельная теплоемкость аккумулирующего вещества Вт(кг*К)
• Т2 и Т1 – средняя температура теплоносителя в баке – конечная и начальная °С

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла

Расчет данного оборудования заключается в определении аккумулирующей способности запасенного объема воды. Эта способность характеризирует теплоемкость, которая равна 4,187 кДж кг/°С, это означает, что для нагрева одного килограмма воды на 1 градус нужно подвести количество тепла эквивалентное 4,187 кДж, или что тоже самое – 1 ккал = 1,163 Вт/ч. Например, если у Вас аккумулирующая емкость обьемом 1000 литров (масса 1 литра теплоносителя равна 1 кг) и мы эго нагреем до 50°С то в нем будет аккумулировано тепловой энергии 1000*50 = 50 000 ккал = 0,05 Гкал = 58 кВт/ч. При отборе тепла и охлаждении бака на 50°С. от него будет отведено 0,05 Гкал тепла. В зависимости от схемы применения используются различные методики расчета теплоаккумуляторов для отопления, но в целом при подборе следует учитывать:

• чем больше пиковое потребление отличается от среднечасового и чем дольше его продолжительность, тем больше должен быть объем бака накопителя тепла
• чем больше пиковое поступление и чем меньше его продолжительность, тем больше должна быть мощность теплообменного аппарата независимо внешний он или интегрирован в бак накопитель горячей воды
• номинальное давление бака накопителя тепла должно быть больше максимального рабочего давления с точки его подключения
• буферные емкости с одним или двумя теплообменниками: системы с большим температурным напором присоединяются к верхним теплообменниками и с меньшим к нижним
• теплоаккумулятор, который подключен до твердотопливного котла, должен аккумулировать тепло генерируемое, как минимум, разовой загрузкой котла
• в схемах подключения системы отопления с аккумулирующими емкостями с ГВС, обязательно должны быть установлены – расширительный бак и предохранительный клапан

Подбор буферной емкости для твердотопливного котла

Методика, по которой, нужно высчитать буферную емкость может быть разной в зависимости от схемы применения, определения максимальной загрузки топлива. Например, в топку помещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт/час тепловой энергии. Таким образом, при сжигании одной загрузки топлива твердотопливный котел отдаст 20•3,5=70 кВт/час тепла. Время, за которое сгорает полная загрузка топлива можно рассчитать так: Если мощность котла составляет, например 25 кВт тогда 70:25=2,8 час.

Теплоаккумулятор	Время нагрева при мощности	–	–	–	–	–	–	–	–
–	20 кВт	25 кВт	30 кВт	35 кВт	40 кВт	45 кВт	50 кВт	55 кВт	60 кВт
500	1,2	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,5	0,4	0,4
1000	2,3	1,9	1,6	1,3	1,2	1,0	0,9	0,8	0,8
1200	2,8	2,2	1,9	1,6	1,4	1,2	1,1	1,0	0,9
1500	3,5	2,8	2,3	2,0	1,7	1,6	1,4	1,3	1,2
1800	4,2	3,4	2,8	2,4	2,1	1,9	1,7	1,5	1,4
2000	4,7	3,7	3,1	2,7	2,3	2,1	1,9	1,7	1,6
2400	5,6	4,5	3,7	3,2	2,8	2,5	2,2	2,0	1,9
3000	7,0	5,6	4,7	4,0	3,5	3,1	2,8	2,5	2,3
3500	8,1	6,5	5,4	4,7	4,1	3,6	3,3	3,0	2,7

Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система отопления уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери. Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.

Для упращенного рассчета принимается не меньше 50 литров на кадный кВт мощности котла.

Вместимость бака дм3	350	500	800	1000	1500	2000	3000	3500
Колличество тепла при Δt = 40°С, кВт/год	20	30	45	58	85	115	170	210
Колличество дров, кг, при Δt = 40°С. С=12 МДж/кг	5	7	2	14	21	30	42	50

Подбор объема теплоаккумулятора при работе из солнечными коллекторами

Вместимость бака дм3	350	500	800	1000	1500	2000	3000	3500
Жилая плодащь м2	40-120	60-160	100-260	130-340	170-340	230-460	340-680	420-840
Площадь солнечных коллекторов м2, Инсоляция 5 кВт/м2	4-6	6-8	10-13	13-17	17	23	34	42

Как рассчитать теплоаккумулятор для отопления дома

Если за час теплопотери в помещении составляют, например, 6,7 кВт тогда за сутки это составит 160 кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определенно выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт/час тепловой энергии.

Потребность на обогрев дома 6.7•3=20,1 кВт/час запас аккумулирующего бака составляет 70-20,1=49,9 кВт/час. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 часов. Значит, за сутки требуется две полных закладки и одна неполная.

Исходя их данных расчетов, в 23 часа делается неполная загрузка, в 6:00 и 18:00 – полная. Если сделать график уровня заряда бака аккумулятора, видно, что максимальный заряд приходиться а 9:00 утра.

Схема подключения теплоаккумулятора до системы отопления

Состав отопительного оборудования для системы отопления

Рекомендуем посмотреть теплоаккумуляторы от производителя

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Использование твердого топлива позволяет эффективно отапливать дом при небольших расходах. Установив теплоаккумулятор для твердотопливного котла, можно сделать его работу более рациональной. При этом уменьшается расход топлива и увеличивается срок эксплуатации отопительного оборудования.

Возможность накапливать тепло позволяет реже производить загрузку топлива и использовать котел в летнее время для горячего водоснабжения. Чтобы правильно выбрать теплоаккумулятор, необходимо произвести расчет его объема, исходя из мощности котла и условий его работы.

Преимущества использования теплоаккумулятора

Особенность работы твердотопливных котлов заключается в том, что наибольшую эффективность сжигания топлива получают в режиме номинальной мощности. При этом часто теплоноситель разогревается сильнее, чем это требуется.

Избыток тепла можно сохранить, используя аккумуляторный бак, чтобы использовать его после остановки котла. Принцип действия таков:

• во время работы котла, после того как теплоноситель достиг нужной температуры, происходит нагрев жидкости в дополнительной емкости;
• аккумуляторный бак, имеющий надежную теплоизоляцию, сохраняет поступившее тепло;

• после остановки котла и остывания теплоносителя в системе горячая жидкость из теплоаккумулятора направляется с помощью насоса в систему отопления.

При необходимости запуск котла производится несколько раз на высокой мощности до нужной степени нагрева воды в баке. После этого система отопления может функционировать без включения котла, пока сохраняется достаточная температура теплоносителя.

В зависимости от объема теплоаккумулятора и площади отапливаемого дома этот процесс может длиться до двух суток. Кроме возможности уменьшить частоту регулярных загрузок топлива, накопительный бак дает и другие преимущества:

• сохранение избыточного тепла для дальнейшего использования;
• предохранение котла от перегрева;
• возможность параллельного использования отопительных котлов разного типа;
• увеличение КПД котла;
• продление срока службы отопительного оборудования;

• уменьшение расхода топлива;
• подогрев воды для бытовых нужд.

Совет! Использование резервного аккумулирующего бака снижает ограничение на использование горячей воды в часы пикового потребления.

Расчет емкости теплоаккумулятора

Методика, по которой производится расчет, может быть разной в зависимости от схемы применения. Вот примерная схема подсчетов:

1. Определение максимальной загрузки топлива. Например, в топку вмещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт·ч энергии. Таким образом, при сжигании одной закладки дров котел отдаст 20·3,5=70 кВт·ч тепла. Время, за которое сгорает полная закладка, можно определить опытным путем или рассчитать. Если мощность котла, например, 25 кВт 70:25=2,8 ч.
2. Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери.
3. Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.

Расчет теплоаккумулятора

Если за час теплопотери помещения, например, составляют 6,7 кВт, то за сутки это составит 160, кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определено выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт·ч тепловой энергии.

Потребность на обогрев дома 6.7·3=20,1 кВт·ч, запас аккумулирующего бака составит 70-20,1=49,9, то есть примерно 50 кВт·ч. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 ч. Значит на сутки требуется две полных заклаки и одна неполная.

Исходя из этих расчетов, рассмотрев несколько вариантов, останавливаемся на таком: в 23 часа делается неполная загрузка, в 6.00 и 18.00 – полная. Если начертить график уровня заряда теплоаккумулятора, видно, что максимальный заряд приходится на 60 кВт·ч в 9 утра.

Так как 1 кВт·ч=3600 кДж, запас должен составить 60·3600=216000 кДж тепловой энергии. Запас по температуре (разность максимального показателя воды и необходимого показателя подачи) 95-57=38°С. Теплоемкость воды 4,187 кДж. Таким образом, 216000/(4,187·38)=1350 кг. В этом случае необходимый объем теплоаккумулятора составит 1,35 м3.

Рассмотренный пример дает общее представление о том, как производится расчет емкости аккумулирующего бака. В каждом отдельном случае необходимо учитывать особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.

Особенности установки теплоаккумулятора

Перед установкой оборудования должен быть составлен детальный проект. Необходимо учесть все требования производителей отопительного оборудования. При установке накопительного резервуара должны соблюдаться следующие правила:

• Поверхность емкости должна иметь надежную теплоизоляцию.
• На входе и выходе должны быть установлены термометры для контроля температуры воды.
• Объемные баки чаше всего не вписываются в дверной проем. Если нет возможности внести резервуар до окончания строительства, придется использовать разборный вариант или несколько баков поменьше.
• На входной трубе желательно наличие фильтра грубой очистки.
• Рядом с резервуаром должны быть вмонтированы предохранительный клапан и манометр. В самом баке также должен быть воздухоотводящий клапан.
• Должна быть предусмотрена возможность слива воды из бака.

Совет! Довольно часто наличие теплоаккумулятора является необходимым условием предоставления гарантии производителем твердотопливного котла.

Использование теплоаккумулятора в системе с твердотопливным котлом увеличивает эффективность работы теплогенератора и срок его службы, а также позволяет более экономно расходовать топливо. Возможность более редкой закладки топлива делает пользование отопительным котлом удобнее для потребителя. Расчет необходимой емкости аккумулирующего резервуара должен учитывать тип котла, особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.

Теплоаккумулятор

Несмотря на простоту устройства, и очевидность пользы от использования теплоаккумуляторов, данный вид оборудования пока не очень распространен. В этой статье мы постараемся рассказать о том, что такое аккумулятор тепла и преимущества, которые приносит его использование в системах отопления.

 

Что такое теплоаккумулятор (буферная емкость) и его назначение.

Назначение теплоаккумулятора (ТА) будет легче описать на нескольких примерах-задачах. 

Задача первая. Система отопления построена на основе твердотопливного котла. Постоянно отслеживать температуру теплоносителя на подаче и вовремя подбрасывать дрова нет возможности, в результате чего температура подачи то превышает нужную нам, то снижается ниже нормы. Как обеспечить поддержание требуемой температуры теплоносителя?

Задача вторая. Дом отапливается электрокотлом. Электроснабжение – двухтарифное. Как снизить затраты на электроэнергию, уменьшив энергопотребление днем и увеличив ночью?

Задача третья. Имеется система отопления, в которой тепло вырабатывается теплогенераторами, работающими на различных видах топлива и энергии – напр. газе, электричестве, солнечной энергии (гелиоколлекторы), энергии земли (тепловой насос). Как обеспечить их эффективную работу без потерь выработанного тепла, когда в нем нет потребности, при этом обеспечить дом теплом в период пикового энергопотребления?

Не особо вдаваясь в теорию теплотехники, для всех задач напрашивается решение в виде установки в систему буферной емкости, которая служила бы резервуаром для теплоносителя и в которой его температура поддерживалась бы на заданном уровне. Именно такой буферной емкостью и является теплоаккумулятор. Для решения этих задач, теплоаккумулятор обычно включается “в разрыв” системы с образованием котлового и отопительного контуров. Условная схема включения теплоакумулятора в систему отопления изображена ниже на рисунке.

 

Рис. Принципиальная схема включения буферной емкости (теплоакумулятора)

С различными способами включения буферной емкости в систему отопления можно ознакомиться в статье “Схемы подключения теплоаккумулятора”. 

В настоящее время тепловые аккумуляторы чаще всего используются в системых отопления с твердотопливными котлами. В этих системах использование теплоаккумулятора позволяет реже загружать топливо, обеспечить комфортное обеспечение теплом независимо от колебаний температуры теплоносителя на выходе из котла. Часто буферные емкости устанавливаются с электрокотлами для экономии средств за счет пониженного ночного тарифа и в комбинированных системах с одновременным использованием твердотопливных и электрических котлов.
Теплоаккумулятор (ТА) бывает полезным в системах и с газовыми котлами, особенно, когда минимальная тепловая мощность котла превышает тепловую нагрузку объекта. За счет более продолжительных периодов «загрузки» ТА (нагрева теплоносителя) удаётся избежать «тактования» котла.

Кроме использования в качестве буферной емкости, ТА выполняет функцию гидравлического разделителя. Особенно это свойство теплоаккумулятора востребовано в системах с генераторами тепла, работающих на различающихся видах энергии (в т.ч. альтернативной). Как правило, эти источники тепла работают на специальных теплоносителях, которые не допускают смешения с другими типами, требуют уникального температурного и гидравлического режима, часто несовместимого с режимами контура отопления (радиаторного, теплого пола). Так, например, диапазон температур теплового насоса составляет обычно ~5°C, а в контуре распределения тепла диапазон температур может быть значительно больше (10-20°С). Для разделения контуров, теплоаккумулятор может быть оборудован дополнительными встроенными теплообменниками.

Основные функции буферной емкости (теплоаккумулятора):
– накопление и поддержание запаса тепловой энергии в виде определенного объема теплоносителя заданной температуры с возможностью ее использования в нужный период времени или при прекращении генерации тепла основными его источниками;
– организация системы отопления на нескольких генераторах тепла разного типа, которые работают с различными температурными и гидравлическими режимами и с использованием разных теплоносителей, а также в различные временные периоды;
– гидравлическое разделение контуров генераторов тепла и отопительного контура, согласование температурных режимов в различных контурах и создание благоприятных условий для работы оборудования, в частности котлов отопления, с максимальной эффективностью. 

Устройство и объем теплоаккумулятора

Типовая конструкция буферной ёмкости.

В базовом исполнении, теплоаккумулятор представляет собой теплоизолированный бак с патрубками подачи и обратки для котлового контура и патрубками для отопительного контура. В самом простом варианте, буферная емкость может иметь всего по одному патрубку – для подачи и обратки.
Если система отопления имеет теплогенераторы на альтернативных источниках энергии, то используются тепловые аккумуляторы более сложной конструкции. Как правило в них имеется один или несколько змеевиков-теплообменников для организации автономных контуров. Емкости для таких систем могут быть укомплектованы насосно-смесительными узлами для различных контуров в заводском исполнении. Дополнительный теплообменник может быть установлен, если теплоаккумулятор используется также для приготовления горячей воды для бытовых нужд. 

Рис. Буферная емкость базовой конструкции

Рис. ТА с дополнительным теплообменником

В некоторых случаях в ТА требуется обеспечить качественное разделение слоёв с различной температурой. Для этой цели внутри бака может предусмотрена специальная мембрана. В ряде случаев, в конструкции предусматривается возможность установки электронагревательного элемента.
На видео, которое приведено ниже можно ознакомиться с конструкцией многофункциональной буферной емкости компании Buderus.

Видео. Многофункциональная буферная емкость – теплоаккумулятор Buderus Logalux.

 

Расчёт ёмкости теплового аккумулятора 

Имеется несколько методик расчета объема буферной емкости. Например в одних источниках рекомендуется подбирать ТА из расчета не менее 40 литров на каждый киловатт мощности теплогенераторыа. По другим источникам минимум снижен до 20-ти литров/кВт. Поэтому имеющиеся рекомендации могут не в полной мере отвечать требованиям конкретной системы отопления. Оптимальный объем бака ТА зависит от множества факторов – мощности источника тепла, периодичности выработки тепла, температурного режима отопительного контура, требуемого периода автомномности работы и т.п. На первый взгляд, было бы логично руководствоваться принципом – чем больще ТА, тем лучше, но это правило работает далеко не всегда, так как объем теплоаккумулятора должен быть согласован с возможностью теплогенератора по его наполнению, с учетом экономических факторов (стоимости топлива, электроэнергии и т.п.). 
В расчетах, для упрощения, плотность теплоносителя будем принимать равной единице.

Расчет объема ТА по

 EN 303-5

В качестве примера, приведем формулу подбора теплоаккумулятора для работы совместно с твердотопливным котлом в соответствии с европейскими нормами.

Расчет объема буферной ёмкости по EN 303-5

V_та=15*Т_г*Q_н*(1-0,3*Q_п/Q_min), где:

 

V_та – Объем теплоаккумулятора, л.;
Т_г – Продолжительность горения загрузки топлива при номинальной мощности, час;
Q_н – Номинальная тепловая мощность, кВт;
Q_п – Потребность объекта в тепле, кВт;
Q_min – Минимальная тепловая мощность котла, кВт.
1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт*ч/(кг*К))

Как правило, в расчетах при подборе ТА к твердотопливному котлу, номинальная и минимальная мощность равны.

Пример расчета объема теплоаккумулятора для работы с твердотопливным котлом.

Исходные данные:

Т_г – 3 час;
Q_н – 25 кВт;
Q_п – 20 кВт;
Q_min – 25 кВт

Итого, рекомендуемый объем буферной ёмкости составит V_та=15*3*25*(1-0,3*20/25)=855 л.

Расчет ТА по мощности имеющегося котла

Данный способ расчета напоминает предыдущий и основан на том, что теплоаккумулятор должен вместить все тепло, которое вырабатывает котел за время горения топлива при полной загрузке, при одновременном расходовании его на нужды отопления.  Как уже упоминалась в статье “Схема твердотопливного котла”, рекомендуется, чтобы мощность котла превышала максимальную нагрузку системы отопления на ~30%. Формула для такого расчета приобретет следующий вид:

V = (Q_н-Q_п) *Т_г/1,163*(t_max-t_н)

Где:
Q_н – Номинальная тепловая мощность котла, кВт;
Q_п – Потребность объекта в тепле, кВт;
Т_г – Продолжительность горения загрузки топлива при номинальной мощности, час;
t_max – максимальная температура теплоносителя в буферной емкости;
t_н – расчетная температура подачи в системе отопления.

Пример расчета

Исходные данные:
Т_г – 3 час;
Q_н – 39 кВт;
Q_п – 30 кВт;
t_max – 90°;
t_н – 55°С.

Итого, рекомендуемый объем буферной ёмкости составит:  V = (39-30) *3/1,163(90-55)= 663 л.

Оценочный расчет емкости теплового аккумулятора

Иногда используется, так называемый, “оценочный” метод расчета объема ТА. Он применяется тогда, когда нужно определить, на какое время хватит накопленного в буферной емкости тепла, например, для отопления дома без использования котла отопления. Принцип расчета такой же, как и при определении объема бойлера, который мы рассматривали в статье о подборе водонагревателя. В расчете мы сначала вычисляем количество тепла, которое накоплено в баке, затем расчитываем на какое время нам этого тепла хватит. Поясним на примере.

Исходные данные:
Потребность объекта в тепле, Q_п – 10 кВт;
Ёмкость теплоаккумулятора, V_та – 800 л;
Температура теплоносителя в ТА, Т_тн – 80°С;
Расчетная температура подачи в отопительном контуре, Т_п – 50°С
Расчетная температура температура обратки, Т_о – 40 °С

1. Сначала определим полезное количество тепла, накопленного в теплоаккумуляторе. К сожалению, мы не можем использовать всю имеющуюся тепловую энергию. Реально (при небольшом приближении) будет использоваться энергия, высвобождаемая при остывании теплоносителя с максимальной температуры (в нашем случае – 80°С) до рабочей температуры в системе отопления (у нас – 50°С). После этого будет запущен котел отопления. Количество тепла (в квт*час) считаем по следующей формуле (для упрощения расчетов плотность теплоносителя примем за единицу):

Q=1.163*(Т_тн-Т)*m 

где: Q- количество тепла, Вт*час, m – масса теплоносителя. 

До снижения температуры в баке до температуры подачи(Тп), ТА работает в автономном режиме без запуска котла. Посчитаем, какое время это займёт:

Q= 1,163 * (80 – 50) * 800 = 18608 Вт*час

18608 Вт*час/10000 Вт = 1,86 часа. Таким образом, в автономном режиме теплоаккумулятор будет обеспечивать дом теплом в течение почти 2-х часов. 

Если котел отопления (например электрокотел) в этом режиме настроен на температуру, равной температуре подачи; то вместе с работой котла будет продолжаться полезно использоваться и тепловая энергия теплоаккумулятора, пока не сравняется с температурой обратки, а это еще дополнительно съэкономленных 9,3 кВт*часа.

 

 

Накопитель тепловой энергии

Накопитель тепловой энергии

Бен Рейнхардт

24 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Регламентируется технология хранения тепловой энергии. по двум принципам:

1. Явное аккумулирование тепла
2. Скрытое накопление тепла

Явное тепло вызывает изменение температуры.An отличительной характеристикой явного тепла является поток тепла от горячего к холоду посредством теплопроводности, конвекции или излучения. Управляющий уравнение для явного тепла q = m C _p (T ₂ -T ₁ ), где m – масса, Cp – удельная теплоемкость при постоянном давлении, а Т ₁ и Т ₂ – две температуры до и после нагрева. [1] Этот тип тепла хранение зависит от температурного градиента и требует изоляции для поддержания температурного градиента.[2]

Скрытое тепло работает по другому закону. Как тепло закачивается в материал, температура не меняется. Скрытая теплота накапливается в материале перед фазовым переходом и может быть определен как энергия, необходимая для фазового перехода. Уравнение скрытой теплоты: q = m C _p dT (s) + m L + m C _p dT, где L – энтальпия плавления и dT – разница температур. [1] Первый термин – явная теплота твердой фазы, второй – скрытая теплота плавления, а третий – явное тепло жидкой фазы.Потому что скрытого тепла, есть преимущество в хранении тепла при использовании материалы с фазовым переходом (ПКМ).

Использование PCM является многообещающей технологией, поскольку обеспечивает способ хранения тепла от возобновляемых источников, таких как солнце и отходящее тепло промышленных процессов (4). PCM может обрабатывать гораздо больше нагревают при той же температуре, что и материал с постоянным состоянием. Это из-за срока скрытой теплоты. Как было исследовано Akiyama et al., а 53/40/7 мас.% Смесь неорганических солей KNO ₃ / NaNO ₂ / NaNO ₃ показали 239 кДж / кг разница между накоплением тепла ЛГС и СВС при плавлении композита точка. [1] В дополнение к более высокой теплоемкости PCM может также действуют как источник тепла с постоянной температурой; это потому что это может набирать и выделять тепло, оставаясь в состоянии фазового перехода. Для по этой причине PCM может работать постоянно и мало деградация с течением времени.[1]

Материалы, которые обычно используются в качестве ПКМ, включают: органические парафины и непарафины, неорганические соли и металлы. [1] Самыми популярными ПКМ по состоянию на 2009 год являются органические парафины, жирные кислоты и гидраты. [1] Они использовались для сбора солнечных и промышленных отходов. тепла, однако все они имеют температуру плавления ниже 200 ° C и используется для мелкомасштабного отопления, а не для электричества поколение. [1] При высоких температурах (выше 200 ° C) использовались ПКМ. неорганические соли, которые имеют гораздо более низкую теплопроводность, делая их менее эффективными, постоянными источниками тепла.[1]

Причина, по которой PCM эффективны для хранения температура промышленных отходов и солнечного тепла может быть продемонстрирована с помощью простые расчеты. Парафиновый воск, использованный Khin et al. имеет температура плавления 62 ° C и энтальпия плавления 145-240 кДж / кг. [3] Поскольку вода имеет температуру кипения 100 ° C, она не подвергается любое изменение при 62 ° C. Таким образом, вода будет использоваться в качестве низкотемпературной Температурный контрпример без PCM. С Cp равным 4.186 кДж / кг / К и предполагаемая начальная температура 25 ° C, теплоаккумулятор для вода при 62C, если принять постоянную удельную теплоемкость, составляет 154,9 кДж / кг (6). В расчет виден ниже:

q = (4,186 кДж / кг / К) (335K-298K) = 154,9 кДж / кг

Это сопоставимо со скрытой теплотой парафина. значение только 145-240 кДж / кг, поэтому с дополнительным парафином При нагревании парафиновый ПКМ выгоден при более низких температурах.

Однако при более высоких температурах PCM начинают терять их преимущество. Расплавленные соли и металлы, которые в основном используются для более высокая температура хранения тепла имеет значения скрытой теплоты как высокие как 1754,4 кДж / кг. [1] Вода, так как рабочие температуры для этих материалы будут иметь температуру более 200 ° C, будут превращены в перегретые пар с теплотой парообразования около 100 ° C значение 2257 кДж / кг. [4] Это значение, наряду с относительно высокой температурой емкость воды будет намного больше, чем энергия, запасенная на килограмм PCM, демонстрируя, что высокая температура хранения тепла с ПКМ нецелесообразно.

Хотя на сегодняшний день это непрактично, разработка более эффективный неорганический PCM будет иметь множество приложений, таких как хранение геотермальной энергии. Геотермальные мощности США В штатах в 2004 году было 2564 МВт при общем производстве электроэнергии 17 917 человек. ГВтч. [5] Геотермальная энергия выгодна, потому что внутренняя процессы создают почти бесконечное количество энергии, и поэтому считается возобновляемым источником энергии.[6] Геотермальная энергия может быть описан, как и использование PCM, в двух категориях: низкая и высокая температура использовать. [6] Однако производство высокотемпературной геотермальной электроэнергии неэффективно. КПД составляет 10-17%, примерно в три раза больше. меньше, чем ископаемое топливо. [6] Большая часть неэффективности связана с состав геотермальных газов. Газы обычно содержат неконденсирующиеся газы, такие как диоксид углерода и сероводород, которые должен быть удален для конденсации.[6] Это требует больше энергии вход и сниженная эффективность. Энергия этого перегретого пара, с теплосодержанием до 2800 кДж / кг, вместо этого потенциально может быть хранится в улучшенном PCM, где его можно транспортировать для других целей или более эффективная обработка. [6]

© Бенджамин Рейнхардт. Автор грантов разрешение на копирование, распространение и отображение этой работы в неизмененном виде, со ссылкой на автора, только для некоммерческих целей.Все другие права, в том числе коммерческие, принадлежат автор.

Список литературы

[1] Т. Номура, Н. Окинака и Т. Акияма, “Технология скрытого хранения тепла для применения при высоких температурах: обзор », Inst. Iron Steel Jpn. Международный, 50 , 1229 (2010).

[2] Р. А. Хаггинс, Накопитель тепловой энергии, 1-й Выпуск (Springer, 2010), стр. 21-27.

[3] М.Н. А. Хавладер, М. С. Уддин, М. М. Хин, “Микрокапсулированная система хранения тепловой энергии PCM”, Прил. Энергия 74 , 195 (2003).

[4] Дж. М. Смит, Х. К. Ван Несс и М. М. Эбботт, Введение в термодинамику химической инженерии. 7-е изд. (McGraw-Hill, 2006), стр. 134-35, 685.

[5] Р. Бертани, “Мировое производство геотермальной энергии в Период 2001 – 2005 гг. «Геотермия» 34 , 651 (2005).

[6] Э. Барбье, “Технологии геотермальной энергии и Текущее состояние: обзор, “Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии” 6 , 6 (2002).

Сохранение теплового тепла в материалах

Тепловая энергия может храниться в материале в виде явного тепла путем повышения его температуры.

Накопление тепла или энергии можно рассчитать как

q = V ρ c _p dt

= mc _p dt (1)

где

q = накопленное физическое тепло в материале (Дж, британские тепловые единицы)

V = объем вещества (м ³ , футы ³ )

ρ = плотность вещества (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

m = масса вещества (кг, фунты)

c _p = удельная теплоемкость вещества (Дж / кг ^o C, БТЕ / фунт ^o F)

dt = изменение температуры ( ^o C, ^o F )

• 1 кДж / (кг K) = 0.2389 БТЕ / (фунт _м ^o F)

Пример – Тепловая энергия, сохраненная в граните

Тепло накапливается в граните 2 м ³ путем нагревания его от 20 ^до ° C до 40 ^или С . Плотность гранита составляет 2400 кг / м ³ , а удельная теплоемкость гранита составляет 790 Дж / кг ^o C . Тепловая энергия, запасенная в граните, может быть рассчитана как

q = (2 м ³ ) (2400 кг / м ³ ) (790 Дж / кг ^o C) ((40 ^o C) – (20 ^o C))

= 75840 кДж

q _кВтч = (75840 кДж) / (3600 с / час)

= 21 кВтч

Пример – Тепло, необходимое для нагрева воды

Тепло, необходимое для нагрева 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта при удельной теплоте воды 1.0 БТЕ / фунт ^o F можно рассчитать как

q = (1 фунт) (1,0 БТЕ / фунт ^o F) (1 ^o F) )

= 1 Btu

Калькулятор накопления тепловой энергии

Этот калькулятор можно использовать для расчета количества тепловой энергии, хранящейся в веществе. Калькулятор может использоваться как для единиц СИ, так и для британских единиц, если единицы используются последовательно.

V – объем вещества (м ³ , фут ³ )

ρ – плотность вещества (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

c _p – удельная теплоемкость вещества (Дж / кг ^o C, Btu / lb ^o F)

dt – изменение температуры ( ^o C, ^o F )

AIME-055

% PDF-1.4 % 1 0 объект >>>] / ON [77 0 R] / Order [] / RBGroups [] >> / OCGs [77 0 R 134 0 R] >> / Pages 3 0 R / Type / Catalog >> эндобдж 133 0 объект > / Шрифт >>> / Поля 138 0 R >> эндобдж 76 0 объект > поток GPL Ghostscript 9.022017-10-31T09: 33: 39 + 01: 002017-10-18T16: 51: 44 + 06: 00PDFCreator Version 1.2.12017-10-31T09: 33: 39 + 01: 00d517b7e7-b64d-11e7-0000-1f5a967bf943uuid: 9a2833ef-eb92-444e-9bbc-eaaba0161938application / pdf

AIME-055

111

конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 13 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 23 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 35 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 46 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 54 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 195 0 объект > поток HWiob; v $ SNl $ -bPD) j) C> utBl 뽪> yb | ɫ7 / oo / 5t ~ | 5.v3 [M z 6> J7

термодинамика – Расчет накопленной энергии для резервуара хранения тепла

Мне кажется, это может быть проблема X-Y. Вы запрашиваете энергию, хранящуюся в сосуде, но что вы будете делать с информацией, когда узнаете?

Энергия воды

Стакан водопроводной воды комнатной температуры содержит много энергии, но мало кто сочтет эту информацию полезной. Инженеры обычно обращают внимание на изменение энергии, вложенной в воду или получаемой из нее.Например, сколько домашнего отопления мы можем произвести за счет некоторого количества горячей воды, или сколько галлонов воды с температурой 65 градусов потребуется, чтобы принять душ с температурой 45 градусов по Цельсию. С точки зрения чистой физики, полная энергия жидкой воды при атмосферном давлении – это энергия, необходимая для ее нагрева от абсолютного нуля до точки плавления в виде льда, энергия, необходимая для плавления льда, и энергия, необходимая для нагрева его до текущей температуры. . Но это не очень полезно, потому что мы вряд ли столкнемся с экстремально низкими температурами, и поэтому будет трудно извлечь всю эту энергию.Помните, что тепло всегда перетекает с горячего на холодное.

Полезная энергия в воде

Ваш расчет показывает, что изменение температуры на 49 градусов по Цельсию будет изменением энергии на 57 кВт-ч. Но что это такое? Вы не сможете проработать 1000-ваттный фен в течение 57 часов, используя эту энергию. Вы можете использовать его для нагрева некоторого другого объема воды или, возможно, для обогрева комнаты с помощью теплообменника, но становится трудно извлечь всю эту энергию, когда температуры сходятся.Вы используете в расчетах 20 градусов, но не описываете, что это означает.

Что нам нужно

Итак, нам нужно знать, что вы пытаетесь сделать с этой нагретой водой. Круг на диаграмме отводит тепло, а затем закачивает холодную воду обратно в систему? Как только мы узнаем, что вы хотите делать со всей горячей водой, мы сможем лучше ответить, какой емкости у воды для этого.)

Pagina niet gevonden –

De Premium Hydrauliekslang van Eaton Aroquip en Winner, krijgen een nieuwe krachtige uitstraling.De nieuwe Layline на deze Hydrauliekslangen geven в én oogopslag всей релевантной информации на сленге.Door gebruik te maken van handige pictogrammen kan men snel een slang identify wat Betreft drukbereik, temperatuur, buigradius en toepassel. EPG официально объявлен на 1972 год […]

Beste relatie, In deze ongekende en zeer onzekere tijden waarin мы аллемаал онце weg moeten vinden, staan ​​wij van EPG voor u klaar.Как только вы столкнулись с COVID-19, прямо сейчас, когда мы встретились в одном месте, мы встретили elkaar kunnen omgaan. Samen staan ​​we sterk Onze eerste zorg gaat […]

Vanaf 1 maart dit jaar ook nachtleveringen mogelijk bij EPG. Vandaag besteld, morgen vóór 07:00 uur geleverd.

Bij EPG zijn wij al jaren gek op geborgde kwaliteit.Wij zijn dan ook trots dat deze kwaliteit sinds kort wordt bevestigd door de nieuwste ISO norm, de NEN-EN-ISO 9001-2015. Убедитесь, что ваш электронный телегид. Zowel de kwaliteit van onze producten, maar ook van onzecesses. Een optimaal process draagt ​​bij aan besparing. En wij […]

Eaton представила Walterscheid M-R7, инновационную машину для окончательной сборки с врезным кольцом, которая предоставляет клиентам улучшенную технологию сборки и безопасность при установке систем трубных обжимных фитингов трилогии Walterscheid ™ с предварительно изготовленными концами труб.Решение предназначено для контролируемой окончательной сборки систем врезных колец Walterscheid Eaton WALPRO ™ и WALRING, а также […]

Тип изделия HB6x22 полный текст с 9 рабочими диаметрами 6, 8, 10, 12, 15, 16, 18, 20 и 22 мм в собственном металлическом корпусе. Toepassing: dit handbuigapparaat является особым ontworpen als een licht en draagbare pijpenbuiger, bedoeld om bijvoorbeeld op een bouwterrein of aan boord van schepen op eenvoudige wijze een […]

Nieuw в широком ассортименте meettechniek.Цифровые манометры, класс 0,5 / 0,2 / 0,1 и 0,05 Naast digitaal zijn de manometer ook in analoog, glycerine gevuld, te verkrijgen. В разнообразных kastmaten en druk bereiken. Встретил aansluitingen aan de onderkant en achterkant. Geschikt voor paneelinbouw of opbouw. De schaalverdeling – это zowel в [bar], [psi] als ook met dubbele schaal […]

Multi Coupling System van Pister.Стандартный geschikt для 2 из 3 aansluitingen. DN10-DN25 для 330 при давлении 450 бар. Geschikt voor расходует от 0 до 650 л / мин.

Бережливое снабжение гидравлическими компонентами. Этот EPG относится к 1972 году для Нидерландов в Бельгии. Op een unieke wijze. Zonder misgrijpen. Zonder administratieve возня.Zonder inferieure kwaliteit. Zonder onnodige kosten. Wij noemen het Гидравлика. Het is handelen met voorkennis.

Явное аккумулирование тепла – обзор

5.1 Явное аккумулирование тепловой энергии

Явное аккумулирование тепла означает изменение температуры носителя без фазового перехода.Это наиболее распространенный простой, недорогой и долговечный метод. Эта система хранения преобразует солнечную энергию в явное тепло в среде хранения (обычно твердой или жидкой) и при необходимости высвобождает ее. Количество накопленного в материале физического тепла зависит от его теплоемкости (плотности энергии) и температуропроводности (скорости, с которой тепло может выделяться и отводиться) [51]:

(1) Q = ∫TiTfmCpdT = mCpTf− Ti

, где Q – количество накопленного тепла, T _i – начальная температура, T _f – конечная температура, м – масса теплоносителя. , а C _p – удельная теплоемкость.

Накопительные материалы поглощают тепло с помощью традиционных механизмов теплопередачи – излучения, теплопроводности и конвекции. Когда материалы охлаждаются ночью или в пасмурные дни, накопленное тепло выделяется одними и теми же способами.

С точки зрения герметичности, материалы, аккумулирующие явное тепло, могут храниться над землей или под землей. Основными методами, используемыми для подземного хранения тепловой энергии (UTES), являются хранение водоносного горизонта и подземное хранение почвы. Явное накопление тепла в основном проявляется в системах отопления помещений и горячего водоснабжения, для которых требуемый диапазон температур составляет от 40 ° C до 80 ° C [53].Следовательно, вода, материалы для сортировки горных пород (например, гравий, галька и кирпичи) и земля или почва широко используются в качестве носителей информации в крупномасштабных демонстрационных проектах по всему миру [53]. Более того, все установленные в настоящее время системы TES на солнечных тепловых электростанциях коммунального масштаба накапливают энергию, используя расплавленные соли, синтетическое масло, жидкие металлы или порошки [51].

В системах хранения явного тепла на водной основе используется вода в качестве среды хранения или жидкий теплоноситель для хранения / передачи тепла.Эти системы можно классифицировать как резервуары для воды и системы хранения водоносных горизонтов. Резервуары для воды или ямы для хранения воды хранят воду в искусственных сооружениях из нержавеющей стали или железобетона, окруженных толстой изоляцией, и обычно закапываются под землей (также называемые ямами для воды) или размещаются на крыше или снаружи здания [54]. Однако для хранения водоносных горизонтов используется природная вода непосредственно из подземного слоя. В водоносном горизонте необходимо пробурить как минимум две термальные скважины (горячую и холодную). Геологическая формация водоносного горизонта используется в качестве среды хранения, а грунтовые воды используются в качестве теплоносителя [53].Один из крупнейших накопителей явного тепла на водной основе находится в Пимлико, Лондон, Великобритания, и состоит из трех котлов мощностью 8 МВт _th ; два теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) мощностью 2 МВт _th ; и аккумулятор, способный хранить 2500 м ³ воды при температуре всего <100 ° C. Он обеспечивает отоплением и горячей водой 3256 домов, 50 коммерческих объектов и три школы [55].

В горном слое, явном накоплении тепла, слой скальной породы (например, гальки, гравия или кирпичей) обычно рассеивается теплоносителем (водой или воздухом) для обмена теплом (получаемым летом и выделяемым зимой).Системы на основе камня могут выдерживать более высокие температуры по сравнению с системами на основе воды; однако плотность энергии низкая. Следовательно, им нужны большие объемы для хранения того же количества тепла, что примерно в три раза больше, чем у систем хранения на водной основе [53]. На острове Циньхуанг, Китай, была построена галечная грядка площадью 300 м ³ для хранения избыточного тепла от солнечного коллектора размером 473,2 м ² в течение дня и обеспечения отопления и горячего водоснабжения в ночное время [56].

Почва или ощутимое накопление тепла в почве – еще одно применение UTES помимо систем водоносных горизонтов.В этой системе земля или сама почва используются непосредственно в качестве носителя. Подземная конструкция может хранить большое количество солнечного тепла, которое собирается летом для последующего использования зимой. В этой системе хранения земля выкапывается и пробурена для вставки вертикальных или горизонтальных труб, поэтому ее также называют скважинным накопителем тепловой энергии (BTES) или канальным накопителем тепла [53]. Сообщество Drake Landing Solar Community, Альберта, Канада, обеспечивает отоплением и горячей водой 52 дома (около 97% их круглогодичного тепла).Тепловая энергия забирается из 800 солнечных коллекторов, расположенных на крышах гаражей всех 52 домов. Это обеспечивается межсезонным накоплением тепла в большой массе подземной породы. Теплообмен происходит через 144 скважины, пробуренные на 37 м в землю [57].

Перед установкой систем хранения ощутимой тепловой энергии необходимо учесть несколько аспектов, таких как местные геологические условия, доступный размер площадки, уровни температуры резервуара, а также юридические вопросы, касающиеся затрат на бурение и инвестиционные затраты.Кроме того, система накопления разумного тепла страдает проблемами потери тепла. Если установлена ​​толстая изоляция, температура источника тепла может не позволить использовать извлеченное тепло непосредственно в отопительный сезон. Следовательно, для накопителя требуется дополнительное оборудование, такое как тепловой насос, для повышения уровня температуры, чтобы удовлетворить требуемую тепловую нагрузку, что также влечет за собой более высокие инвестиционные затраты.

Гидравлические гидроаккумуляторы для различных применений

Боб Войчик, инженер-гидротехник

Правильный выбор размера гидроаккумулятора зависит от нескольких системных условий, которые необходимо полностью понять, прежде чем фактически определять размер гидроаккумулятора для конкретного применения.

Чтобы понять аккумуляторы, сначала определите различные приложения, в которых аккумуляторы могут быть полезны для гидравлических систем, а также связанные с ними проблемы или проблемы энергосбережения.

Во-вторых, исследуйте критические проблемы и аспекты схемы системы, которые необходимы для правильного определения размеров аккумуляторов.

Для правильного применения и определения размеров аккумуляторов требуется обширная информация. Поэтому в этой статье будут рассмотрены только первые из 10 аккумуляторных приложений.Компания Quality Hydraulics & Pneumatics опубликует следующие статьи, посвященные другим девяти приложениям!

Есть 10 основных областей применения гидроаккумуляторов:

1. Вспомогательный источник питания. Аккумулятор используется в качестве источника энергии / работы в сочетании с насосом гидравлической системы для обеспечения потока вспомогательной жидкости во время высоких требований.
2. Компенсация утечки. Гидравлический аккумулятор может быть помещен в гидравлический контур для обеспечения подпиточной жидкости, если для этой цели нет другого источника потока и давления.Это также может быть энергосберегающим решением.
3. Тепловое расширение. Компенсация: Давление в системе ограничено и подвержено изменениям температуры от низкой к высокой и / или расширению жидкости в условиях высокой температуры, что может вызвать расширение и поднять давление до опасного уровня. Аккумулятор может защитить гидравлическую систему от этих колебаний давления.
4. Источник аварийного питания. В случае потери мощности аккумулятор может выполнять необходимые функции для приведения оборудования в безопасное состояние, обеспечивая запас жидкости и энергии.
5. Устройство подпитки жидкости. В закрытой гидравлической системе гидроаккумулятор может компенсировать разницу в объеме жидкости между штоком и глухим концом гидроцилиндра.
6. Демпфирование пульсаций и амортизация гидравлических ударов. Когда эффект пульсации насоса и / или время реакции компенсатора критичны для работы системы, аккумулятор компенсирует эффект пульсации и реагирует на запросы контура быстрее, чем реагирует насос. Аккумулятор также снижает удары гидравлической линии.
7. Источник питания в контурах двойного давления. При использовании двойного контура потока или давления аккумулятор может обеспечивать более высокие скорости потока для части цикла с высоким давлением и тем самым снижать общую потребность системы в мощности. Таким образом, схема более энергосберегающая.
8. Удерживающие устройства. Если в цепи требуется удерживать давление на функции в течение, возможно, много часов, аккумулятор может спасти положение. Если бы насос работал все эти часы, система была бы очень энергоэффективной.Однако поддержание давления с помощью аккумулятора, рассчитанного специально для этой функции, позволяет сэкономить много дорогостоящей энергии!
9. Передаточный барьер. Аккумулятор может позволить двум различным жидкостям находиться под давлением до одного и того же давления, при этом одна используется в качестве источника давления, а вторая создает такое же давление.
10. Дозатор жидкости. Жидкости и смазочные материалы можно хранить в аккумуляторе, а затем распределять по нескольким подшипникам машины именно тогда, когда это необходимо, под контролируемым давлением.

Гидравлические аккумуляторы работают на принципах закона газов Бойля!

Основная взаимосвязь между давлением и объемом газа выражается уравнением: P1V1n = P2V2n, где P1 и P2 – начальное и конечное давления газа, а V1 и V2 – соответствующие объемы газа.

Следующее соображение при выборе размеров гидроаккумуляторов – понять скорость, с которой газ будет расширяться в приложении. Будет ли газ расширяться быстро или медленно по сравнению с требуемым потоком? Скорость расширения газа может повлиять на работу и производительность гидроаккумулятора в приложении, поэтому правильные данные формулы должны быть указаны в уравнениях для правильного определения размера гидроаккумулятора.

Два типа или условий скорости расширения газа называются изотермическими и адиабатическими. Условие изотермической скорости – это когда сжатие и расширение газа происходит медленно, что дает достаточно времени для рассеивания выделяемого тепла. В изотермических расширениях коэффициент n в уравнении равен единице (1).

В случае условия адиабатической скорости сжатие и расширение газа происходит быстро. Это влияет на удельную теплоемкость газа, и коэффициент n в уравнении меняется на 1.4. Обычно, если сжатие или расширение газа происходит менее чем за одну минуту, применяется условие адиабатической скорости. В противном случае он изотермический.

Первое приложение:

Вот пример одного из наиболее распространенных приложений для аккумулятора. Он соответствует № 8 «Удерживающие устройства» в списке приложений выше.

Это приложение использует аккумулятор для поддержания давления в контуре в течение продолжительных периодов времени. Примером могут служить часы, когда машина работает в «процессе отверждения».

Это приложение будет считаться изотермическим, поскольку в нем не будет учитываться фактическое время сжатия или расширения. При использовании этих «удерживающих устройств» следует учитывать, что в связанных компонентах этой цепи может произойти утечка. Следовательно, необходимо учитывать некоторый объем под давлением, чтобы учесть утечку. Пожалуйста, обратитесь к информации каталога о каждом компоненте цепи, чтобы оценить необходимую компенсацию утечки.

Если, например, системе требуется 300 куб. Дюймов жидкости для компенсации утечки и обеспечения выдержки для требуемого цикла отверждения:

Поскольку мы установили, что это приложение является изотремальным, и знаем, что коэффициент «n» равен
. равным «1», мы проигнорируем фактор «n» в приведенных ниже уравнениях!
Максимальное рабочее давление 3000 фунтов на квадратный дюйм,
это падает до минимума 1500 фунтов на квадратный дюйм для требуемой удерживающей силы и
при условии, что заправка ГАЗА (азотом) составляет 1000 фунтов на квадратный дюйм:

Известные факторы решения:
V1 =? (размер аккумулятора) в кубических дюймах – неизвестный
P1 = 1000 фунтов на квадратный дюйм
P2 = 3000 фунтов на квадратный дюйм
P3 = 1500 фунтов на квадратный дюйм
Vx = 300 кубических дюймов

Следующий аккумулятор стандартного размера – 5 галлонов.

Другие примеры использования аккумуляторов будут опубликованы в следующих статьях по применению.

Для получения немедленной помощи с вашим конкретным применением гидроаккумулятора, пожалуйста, обратитесь за помощью к сертифицированному специалисту по гидравлической и пневматической гидравлике или техническому менеджеру.