Тепловой аккумулятор для отопления расчет: Расчет теплового аккумулятора

Содержание

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Котельные установки на твердом топливе не могут работать долгое время без вмешательства человека, который должен периодически загружать в топку дрова. Если этого не сделать, система начнет остывать, температура в доме будет понижаться. В случае отключения электроэнергии при полностью разгоревшейся топке появляется опасность вскипания теплоносителя в рубашке агрегата и последующее ее разрушение. Все эти проблемы можно решить, установив теплоаккумулятор для котлов отопления. Он также сможет выполнять функцию защиты чугунных установок от растрескивания при резком перепаде температур сетевой воды.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м³	0. 35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
Величина отдаваемого теплапри разности температур в 40 ⁰С, кВт/ч	20	30	45	58	85	115	170	210

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

Простая схема включения с подмешиванием

Аккумулирующее устройство может включаться в систему по разным схемам. Простейшая обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором пригодна для работы с гравитационными системами подачи теплоносителя и будет действовать при отключении электричества. Для этого бак надо установить выше радиаторов отопления. Схема включает в себя циркуляционный насос, термостатический трехходовой клапан и обратный клапан. В начале цикла разогрева вода, побуждаемая насосом, проходит по подающему трубопроводу от источника тепла через трехходовой клапан на отопительные приборы. Это продолжается до тех пор, пока температура подачи не достигнет определенного значения, например, 60 ⁰С.

Теплоаккумулятор для котлов отопления

При этой температуре клапан начинает подмешивать в систему холодную воду из нижнего патрубка бака, соблюдая на выходе установленную температуру 60 ⁰С. Через верхний патрубок, напрямую соединенный с котлом, в бак начнет поступать нагретая вода, аккумулятор начнет заряжаться. При полном сгорании дров в топке температура в подающей трубе начнет понижаться. Когда она станет меньше 60 ⁰С, термостат будет постепенно перекрывать подачу от источника тепла и открывать поток воды из бака. Тот, в свою очередь, будет постепенно наполняться холодной водой из котла и в конце цикла трехходовой клапан вернется в первоначальное положение.

Обратный клапан, включенный параллельно трехходовому термостату, включается в работу при остановке циркуляционного насоса. Тогда котел с теплоаккумулятором станут работать напрямую, теплоноситель пойдет к приборам отопления напрямую из емкости, которая будет пополняться водой от источника тепла. Термостат в этом случае не принимает участия в работе схемы.

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Элементы блока:

циркуляционный насос;
трехходовой термостатический клапан;
обратный клапан;
грязевик;
шаровые краны;
приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Преимущества и недостатки

Система отопления с теплоаккумулятором, в которой источником тепла служит твердотопливная установка, имеет массу достоинств:

Повышение комфортных условий в доме, поскольку после сгорания топлива система отопления продолжает обогревать дом горячей водой из бака. Не нужно вставать среди ночи и загружать порцию дров в топку.
Наличие емкости защищает от закипания и разрушения водяную рубашку котла. Если внезапно отключили электричество или термостатические головки, установленные на радиаторах, перекрыли теплоноситель по причине достижения нужной температуры, то источник тепла будет нагревать воду в баке. За это время может возобновиться подача электричества или будет запущен дизель-генератор.
Исключена подача холодной воды из обратного трубопровода в раскаленный чугунный теплообменник после внезапного включения циркуляционного насоса.
Теплоаккумуляторы могут использоваться как гидравлические разделители в системе отопления (гидрострелки). Это делает работу всех ветвей схемы независимыми, что дает дополнительную экономию тепловой энергии.

Более высокая стоимость монтажа всей системы и требования к размещению оборудования – это единственные недостатки применения аккумулирующих емкостей. Однако за этими вложениями и неудобствами последуют минимальные эксплуатационные затраты в долгосрочной перспективе.

как подобрать накопительный бак для твердотопливного котла, расчет буферной емкости, установка в водяную систему

Объем буферного бака аккумулятора

Давайте разберемся в том, какой объём теплоаккумулятора должен быть. Есть расхожие мнения, которые основываются на расчете исходя из:

площади помещения;
мощности котла.

Давайте разберемся с каждым из них. Если отталкиваться от площади помещения, то точных рекомендаций быть не может. Так как есть много факторов, влияющих на время автономной работы системы без котла, основной из которых – это теплопотери помещения. Чем лучше утеплен дом, тем дольше буферная емкость сможет обеспечивать жилье теплом.

Конечно, чем больше резервуар, тем лучше, но чтобы нагреть большее количество теплоносителя понадобиться больше мощности нагревателя. Расчет мощности котла делается исходя из отапливаемой площади. Один киловатт прогревает десять метров. Можно поставить и пятитонный резервуар, только если котел не потянет такие объёмы, смысла никакого в установке такого большого теплоаккумулятора не будет. Значит, нужно вносить коррективы в расчет мощности самого котла.

Получается, что, возможно, правильнее делать расчет исходя из мощности котла. Возьмём для примера все тот же дом 200 м кв. Приблизительный расчет объёма буферной емкости следующий – один киловатт энергии прогревает 25 литров теплоносителя. То есть если стоит нагреватель мощностью 20 Вт, то объём ТА должен быть около 500 литров, чего явно недостаточно для такого жилья.

По итогам расчетов можно сделать вывод, что если вы собрались ставить теплоаккумулятор, то нужно учитывать это при подборе мощности котла и брать не один, а два киловатта на десять метров отапливаемой площади. Только тогда система будет сбалансированная. Объём ТА также влияет и на расчет вместительности экспанзомата. Экспанзомат – это расширительный бак, который компенсирует тепловое расширение теплоносителя. Чтобы посчитать его объём нужно взять общий объём теплоносителя в контуре, включая вместительность буферной емкости, и поделить на десять.

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

Снижение затрат на энергоносители.
Увеличение КПД отопительной системы.
Отсутствие перегрева.
Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркулирует теплоноситель от источника. Энергия передается в накопительную емкость откуда и циркулирует далее к потребителю. Особенности такой системы является не смешивание различных теплоносителей

Это может быть важно если они имеют различные химические составы

Система может работать и в обратном порядке, через змеевик может бить запитана система отопления или ГВС.

С двумя змеевиками. Дополнительный малый контур теплообменника запитан в систему, подключенную к альтернативному источнику энергии. Эта система позволяет использовать более широкий спект оборудования для нагрева теплоносителя.

С тремя спиралями. Предполагается, что в единый отопительный комплекс входит котел на твердом топливе и два альтернативных источника, например, солнечная и геотермальная батареи. Максимальная экономия твердого топлива. Котел может использоваться как дополнительный (резервный).

С дополнительным баком. Существуют системы, в которых включен еще один контур с теплообменником для того, чтобы горячая вода в кране появлялась сразу же после запуска котла, не дожидаясь выхода в оптимальный режим обогрева. Однако в таких системах, запас горячей води ограничен, по его истечению дальнейший прогрев будет проходить медленнее чем через змеевик.

Применение различных типов систем

Отопительные системы, в состав которых входят только твердотопливные котлы применяются, как правило, для обогрева частных домов. Необходимость сооружать угольный (дровяной) склад доставляет неудобство, но такой конфигурации достаточно для отопления в самые суровые морозы.

Системы отопления, в которые включен солнечные коллекторы позволяют экономить до 30% затрат на энергоносители, но не заменить твердотопливный котел. Поэтому ее используют как вспомогательную, тем более что солнце светит не всегда. А вот для того, чтобы дома всегда была вода, мощности достаточно (замещает на 50-90%).

Совмещенные конфигурации предполагают применение газового и твердотопливного котлов. Это удобно при запуске системы в промерзшем здании. Если газовый агрегат подключить к системе горячего водоснабжения, то вода будет всегда. При этом не нужно подбрасывать дрова, достаточно нажать пусковую кнопку газовой горелки. а основную задачу по нагреву води возьмет на себя твердотопливный котел.

Как рассчитать объем ТА

Чтобы теплоаккумулятор для отопления выполнял свои функции, надо правильно выбрать его объем. Есть несколько методик:

по отапливаемой площади;
по мощности котла;
по запасу времени.

Большая часть методов основана на опыте использования. По этой причине существует «вилка» в рекомендациях. Например, от 35 до 50 литров на квадратный метр отапливаемой площади

Как конкретно определить цифру? Стоит принять во внимание регион проживания и степень утепления дома. Если живете в регионе с не самой суровой зимой или дом утеплен отлично, лучше брать по нижней границе или около того

В противном случае — по верхней.

Можно от ТА запитать не только радиаторы, но и теплый пол, а можно поставить и теплообменник для горячей воды

При выборе объема теплоаккумулятора для отопления также надо принимать во внимание два момента. Первый — большое количество воды позволит намного реже ее греть

За счет запасенного тепла можно длительное время поддерживать температуру. Но, с другой стороны, сильно возрастает время «разгона» этого объема до нужной температуры (нормальной считается нагрев до 85-88°С). При этом система становится очень инерционной. Можно, конечно, взять более мощный котел, но, в паре с буферной емкостью, выльется это в немалую сумму. Поэтому приходится лавировать, находя оптимальное решение.

По отапливаемой площади

Подобрать объем аккумулятора тепла для системы отопления можно по площади помещения. Считается, что на десять квадратных метров необходимо от 35 до 50 литров. Выбранное значение умножают на квадратуру, поделенную на десять, получают искомый объем.

Например, в систему отопления дома площадью 120 м² со средним утеплением лучше установить теплоаккумулятор для отопления на 120 м² / 10 * 45 л = 12 * 45 = 540 литров. Для Средней полосы этого будет маловато, так что стоит смотреть на емкости объемом примерно 800 литров.

Чем больше производительность системы, тем больше должен быть ТА

Вообще, чтобы проще было ориентироваться, для дома площадью 160-200 квадратных метров, расположенного в Средней полосе, со средним утеплением, оптимальный объем бака — 1000-1200 литров. Да, при таком объеме в холода придется топить чаще. Зато это и не слишком подорвет ваш бюджет, и позволит достаточно комфортно существовать практически всю зиму.

По мощности котла

Так как трудиться над нагревом воды в баке придется котлу, есть смысл рассчитать объем исходя из его возможностей. В этом случае на 1 кВт мощности берут 50 литров емкости.

Можно сделать еще проще — воспользоваться таблицей (желтым закрашены оптимальные по затратам и производительности значения)

С расчетом все просто. Для котла на 20 кВт подходит ТА на 1000 литров. При таком объеме теплоаккумулятора для отопления, топить придется раза два в сутки.

По желаемой длительности простоя и теплопотерям

Этот способ — более точный, так как позволяет подобрать размеры конкретно под параметры вашего дома (теплопотери) и ваши пожелания (длительность простоя).

Рассчитаем объем теплоаккумулятора для дома с теплопотерями 10 кВт/час и время простоя — 8 часов. Нагревать воду будем до 88 °C, а остывать она будет до 40°C. Расчет такой:

Для данных условий, необходимая емкость теплового аккумулятора для отопления — 1500 литров. Это потому, что теплопотери 10 кВт/час — слишком много. Это дом практически без отопления.

Как сделать своими руками

Самый простой способ изготовления теплового аккумулятора для отопления своими руками подразумевает наличие готовой стальной бочки.

Бочка для теплоаккумулятора

Если же необходимая емкость отсутствует, то ее нужно сварить из стальных листов, толщина которых должны быть 2 мм. Если подключение теплоаккумулятора происходит в качестве гидравлического разделителя, то снизу нужно врезать два штуцера и сверху два, длина этих приспособлений должна быть идентичной толщине утеплителя. К нижним патрубкам необходимо присоединить тройники с термометрами. Далее бочку нужно обвернуть фольгой, а после утеплителем

В качестве утеплителя важно использовать материал, который контактируя с горячими поверхностями, не выделяет ядовитых испарений. Последний этап: емкость, предварительно обитую теплоизолятором закрыть снаружи кожухом из тонколистовой стали или жести

Если же теплоаккумулятор параллельно будет использован в качестве нагрева горячей воды, то необходимо изготовить еще змеевик. Материалом выступает медная труба, диаметр которой составляет 20 мм.

Еще один способ, которому обыватели отдают большее предпочтение — это изготовление теплоаккумулятора из еврокуба ёмкостью 1000 литров. Рекомендуется использовать еврокубы, высокое качество которых подтверждено международным сертификатом качества.

Прежде чем начать изготавливать термоаккумулятор из еврокуба, следует помнить, что температура жидкости, которая будет находиться в такой резервуаре не должна превышать 72°С, поэтому стандартные еврокубы для отопительных систем с высокой температурой не подходят.

Для того, чтобы самостоятельно соорудить тепловой аккумулятор из еврокуба нужны следующие материалы:

еврокуб из пищевых материалов;
тэн 3000 Вт, 3 штуки;
футорка с прокладками G2″ на G1″1/4, 5 штук;
муфта D32 — G1 1/4″, 2 штуки;
адаптер-переходник G1″1/4, 2 штуки;
контргайка G1″1/4, 5 штук;
сгон G1″1/4 30 см, 2 штуки;
сантехнический лён или специальная паста;
герметик;
карданный ключ.

Теплоаккумулятор из еврокуба на 1000 л

Сборка осуществляется следующим способом:

Дрелью в корпусе контейнера нужно сделать врезку под тэны, далее в отверстия вставить футорки с применением прокладок и силиконового клея-герметика, с внутренней стороны закрепить футорки контргайками и установить тэны.
Затем необходимо обеспечить подачу воды в теплообменник, это осуществляется при помощи штатной сливной горловины через переходники.
Следующий этап: в верхнюю часть еврокуба врезается “обратка” и подключается, после чего нужно разметить место под врезку и установку теплообменника, а также врезать футорки и вкрутить в них сгоны.
С внутренней стороны сгонов надо прикрутить муфты для подсоединения гофру, затем ее закрепить и равномерно распределить по объему теплового аккумулятора для отопления.
Подключая тепловой аккумулятор, на место монтажа устройства нужно установить лист ЭППС, толщина которого должна составлять 10 см, а также по задней стенке проложить ПСБ толщиной 15 см.

Утепляется тепловой аккумулятор при помощи 10 сантиметрового листового пенопласта. Его нужно приклеить к корпусу еврокуба.

Помимо твердотопливных котлов, использовать теплоаккумулятор выгодно для газовых и электрических отопительных устройств:

Используя газовые котлы, экономия достигается из-за переменного использования теплоаккумулятора и самого котла. При этом газ расходуется в меньших количествах, так как газовая горелка включается намного реже.
Для электрокотлов теплоаккумулятор достаточно включать на полную мощь только в ночью, так как тарифы на электроэнергию в это время намного ниже. В дневное время, когда котел отключен, обогрев осуществляется за счет тепла, которое накопилось за ночь.

В теплоаккумуляторе отсутствуют подвижные механические элементы и работа его статична. А это означает, что данное устройство надёжно и долговременно в использовании.

Изготовление твердотопливного котла своими руками

Твердотопливный котел для частного дома чисто теоретически можно изготовить самостоятельно. Для этого необходимо взять большую 300-мм трубу, от которой отрезается метровый кусок. Из стального листа нужно вырезать дно по диаметру трубы и приварить элементы. Ножками котла могут выступить 10-сантиметровые швеллеры.

Изготавливая твердотопливный котел для частного дома, вы должны будете выполнить распределитель воздуха в виде окружности из листа стали. Ее диаметр должен быть меньше, чем труба на 20 мм. В нижнюю часть круга необходимо приварить крыльчатку из уголка. Размер его полки должен составить 50 мм. Для этого подойдет и швеллер с такими же размерами. В центральную верхнюю часть распределителя следует приварить 60-миллиметровую трубу, которая должна располагаться выше котла. В середине диска распределителя проделывается отверстие по трубе, чтобы образовался сквозной тоннель. Он необходим для подачи воздуха.

К верхней части трубы приделывается заслонка, которая будет обеспечивать регулировку подачи воздуха. Если перед вами встал вопрос о том, как сделать твердотопливный котел, то вы должны ознакомиться с технологией. Следующий этап указывает на необходимость выполнения нижней части оборудования, где будет располагаться дверь в зольник. Сверху прорезаются отверстия. В этом месте приваривается труба на 100 мм. Вначале она будет идти под некоторым углом в сторону. Затем вверх на 40 см, а после строго вертикально. Через перекрытие проход дымохода должен быть защищен по правилам противопожарной безопасности.

Завершение изготовления котла сопровождается работой над верхней крышкой. В ее центральной части должно располагаться отверстие для трубы распределителя. Прилегание к стенке оборудования должно быть плотным. Попадание воздуха здесь исключено.

Изготовив твердотопливный котел длительного горения на дровах, вы должны будете разжечь его в первый раз. Для этого снимают крышку, поднимают регулятор, а оборудование заполняют доверху. Топливо обливают горючей жидкостью. Внутрь бросают горящую лучину через трубу регулятора. Как только топливо разгорится, поток воздуха необходимо будет снизить до минимума, чтобы дрова начали тлеть. Как только произойдет возгорание газа, котел запустится.

Подключение (обвязка) теплоаккумулятора к системе отопления

По общему правилу буферная емкость подключается к системе отопления параллельно отопительному котлу, поэтому такая схема называется также схемой обвязки котла.

Приведем обычную схему подключения ТА к системе отопления с твердотопливным обогревательным котлом (для упрощения схемы на ней не указаны запорная арматура, приборы автоматики, контроля и другое оборудование).

Упрощенная схема обвязки теплоаккумулятора

На данной схеме обозначены следующие элементы:

Обогревательный котел.
Тепловой аккумулятор.
Отопительные приборы (радиаторы).
Циркуляционный насос в обратной магистрали между котлом и ТА.
Циркуляционный насос в обратной магистрали системы между приборами отопления и ТА.
Теплообменник (змеевик) для горячего водоснабжения.
Теплообменник, подключенный к дополнительному источнику тепла.

Один из верхних патрубков бака (поз. 2) присоединяется к выходу котла (поз. 1), а второй – непосредственно к подающей магистрали системы отопления.

Один из нижних патрубков ТА подключается к входу котла, при этом в трубопроводе между ними устанавливается насос (поз.4), обеспечивающий циркуляцию рабочей жидкости по кругу от котла к ТА и наоборот.

Второй нижний патрубок ТА подключается к обратной магистрали системы отопления, в которой также установлен насос (поз. 5), обеспечивающий подачу нагретого теплоносителя к отопительным приборам.

Чтобы обеспечить функционирование отопительной системы при внезапном отключении электроэнергии или выхода циркуляционных насосов из строя, они обычно подключаются параллельно основной магистрали.

В системах с естественной циркуляцией теплоносителя циркуляционные насосы (поз. 4 и 5) отсутствуют. Это значительно увеличивает инерционность системы, и при этом делает ее полностью энергонезависимой.

Теплообменник для ГВС (поз. 6) располагается в верхней части ТА.

Месторасположение теплообменника дополнительного нагрева (поз. 7) зависит от типа источника поступающего тепла:

для высокотемпературных источников (ТЭН, газовый или электрический котел) он размещается в верхней части буферной емкости;
для низкотемпературных (солнечный коллектор, тепловой насос) – в нижней части.

Указанные на схеме теплообменники не обязательны (поз. 6 и 7).

Преимущества теплоаккумуряторов

Механизм работы теплового аккумулятора

Теплоаккумулятор может полноценно заменить бойлер горячего водоснабжения. При этом оба устройства сопоставимы по стоимости.

Однако аккумулятор тепла не только обеспечит горячее водоснабжение, но и решит целый комплекс дополнительных задач. Применяя твердотопливный котел с теплоаккумулятором, можно получить множество преимуществ:

срок службы отопительного оборудования увеличивается в несколько раз;
котел никогда не будет работать в режимах предельных нагрузок или же вхолостую;
выравнивается температура теплоснабжения дома. В случае, когда в котле вода не успевает нагреваться, автоматически горячий теплоноситель подается из резервного бака. И наоборот, излишки температуры носителя будут отбираться и аккумулироваться;
правильно подобранная емкость продолжает забирать тепло у котла даже при полном сгорании топлива;
экономия ресурсов достигает 30%.

Достоинства аккумуляторов оценили многие производители твердотопливных котлов. И теперь они предоставляют свои гарантии на оборудование только в случае установки дополнительных резервуаров.

тепловой, самодельный для отопительного котла, расчет

Современные твердотопливные котлы — это совершенно новая система отопления, которая пришла на смену электрическим и газовым генераторам тепла. За счет особенностей строения они позволяют получить качественную и надежную отопительную систему, которая гарантированно будет хорошо функционировать. Сегодня функционирование многих котлов требует такого устройства, как аккумулятор тепла. Теплоаккумулятор для отопления можно сделать своими руками.

Теплоаккумуляторы

Теплоаккумуляторы — это специальные агрегаты, которые накапливают тепло в течение определенного количества времени. Чаще всего ночью, когда действуют льготы на потребление электроэнергии, но, что более важно, нагрузка на электросеть минимальна. Таким образом, это очень полезный и действенный агрегат в общей системе отопления.

Что представляет собой теплоаккумулятор

Твердотопливный теплоаккумулятор — это особая емкость, которая содержит теплоноситель, имеющий свойство быстро нагреваться в процессе сгорания топлива в котле. В тот момент, когда котел перестает работать, тепловой аккумулятор начинает отдавать собранное тепло в общую систему, поддерживая оптимальную температуру в доме.

Тепловой аккумулятор вместе с современным твердотопливным котлом позволяет экономить более 30% расхода энергии на обогрев внутреннего пространства дома. Кроме того, такой теплоаккумулятор для отопления позволяет снизить нагрузки на нагревательный котел, продлевая срок его эксплуатации. Это увеличивает и продуктивность системы отопления в 2 раза, что тоже важно в особо холодных регионах.

Наверняка многие видели бак аккумулятор, из которого иногда выходит пар. Такой бак аккумулятор тепла может достигать объема в 3500 л. Обшивается он специальным материалом, который помогает сохранять это тепло в баке. Подобный гидроаккумулятор водоснабжения может использоваться как в открытых, так и закрытых системах отопления.

Принцип действия

Принцип действия очень прост. Гидроаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой подобие обычного водного резервуара, только в такой гидроаккумулятор для систем отопления поступает нагретая вода (теплоноситель непосредственно из котла отопления).

Этот аккумулирующий бак врезается в общую отопительную систему сразу после котла, тем самым создается дополнительный нагревательный агрегат, но, в отличие от котла, он не вырабатывает, а сохраняет тепло. Через аккумулятор в системе отопления постоянно проходит обновленная горячая вода, поддерживая в нем всегда максимальную температуру.

Принцип работы теплоаккумулятора

После того как отопительный котел перестает работать (например, из-за отсутствия топлива), вода начинает поступать из этого бака в общую систему, поддерживая непрерывно температуру. Из-за естественных причин вода в баке ограничена, поэтому надолго ее не хватит. Однако при грамотной установке нагретого теплоносителя должно хватить на отопление в течение ночи. Современный аккумуляторный бак может работать в автономном режиме до 2 дней, обеспечивая жилье необходимым теплом.

Теплоаккумулятор в системе отопления

Какие функции выполняет бак аккумулятор

Как говорилось ранее, аккумуляторный бак — это современный агрегат, который позволяет сделать отопительную систему более выгодной, экономичной и практичной. Происходит увеличение производительности за счет того, что такой агрегат выполняет следующие функции:

Создает дополнительный источник тепла, который в несколько раз увеличивает производительность.
Грамотный расход тепла от котла по всей системе.
Помогает обеспечить дом горячей водой, так как возможна установка дополнительных клапанов, перераспределяющих тепло по назначению. Все, что потребуется сделать, — установить специальный термостатный клапан, который будет срабатывать при температуре выше 85°С — нормальной температуре горячей воды.
Позволяет предохранить систему от перегрева — перегрев может вывести из строя всю систему и привести даже к негативным последствиям.
Увеличивает показатель КПД котла за счет повышения температуры теплоносителя и уменьшения расходуемого топлива.

Тепловые аккумуляторы могут получать и сохранять тепло из различных источников

Требуется также рассчитать мощность теплоаккумулятора для создания оптимальных условий его работы. Для этого существует много способов, однако наиболее простой и проверенный — это 25 л теплоносителя для произведения 1 кВт энергии. Чем выше необходимая мощность, тем больше потребуется теплоносителя.

Какие это дает преимущества и когда это нужно

Для чего нужно устанавливать теплоаккумулятор и какие преимущества он дает? Главные плюсы:

Увеличение срока эксплуатации и предотвращение поломок.
Продолжение работы отопления в автономном режиме даже после полного сгорания топлива.
Отсутствие возникновения резких температурных скачков.
Безотказная работа агрегата в любых эксплуатационных условиях.

Устанавливать аккумулятор стоит лишь при прямой необходимости

Помимо этого нужно учесть, что не всегда устанавливать такой бак аккумулятор необходимо. Для этого нужно понять, когда требуется агрегат:

Если имеется ночной тариф, по которому за топливо платится меньше.
Если требуется обеспечить дом большим объемом горячей воды. К примеру, если в доме большое количество санузлов и раковин, то использование такого устройства позволит обеспечить дом дополнительным количеством воды.
Если используется различное топливо с разными коэффициентами тепловыделения. В таком случае бак поможет защитить систему от резкого перегрева и перепадов температур.

Прежде чем устанавливать такие агрегаты, необходимо убедиться, что в том есть прямая необходимость. Иначе это будут зря потраченные средства.

На что следует обращать внимание при выборе

При покупке готового аккумулятора или изготовлении самодельного бака следует учитывать некоторые особенности и характеристики агрегата. От этого будет зависеть долговечность, безотказность и длительность эксплуатации.

Пример технических характеристик тепловых аккумуляторов

Основные параметры теплоаккумуляторов:

Давление — самодельный аккумулятор должен быть построен с учетом будущего давления в системе. От этого зависит толщина его стенок.
Объем и вес зависит от мощности отопительной системы.
Выбирать нужно в первую очередь нержавеющие материалы для изготовления (от коррозии).

Самодельный теплоаккумулятор: изготовление и подключение

Необходимые материалы и инструменты:

сварочный аппарат;
разводной ключ;
прокладки;
муфты;
листовое железо;
клапаны.

Этапы работ:

Приобрести листовое железо.
При помощи сварочного аппарата изготовить герметичную емкость в виде бака.
Врезать 4 патрубка — 2 для подачи и 2 для обратки.
Установить патрубки напротив друг друга: для подачи в самую верхнюю точку, для обратки — в самые нижние.
Наверху вварить полудюймовые муфты — в них устанавливаются термодатчики и взрывной клапан.
Оборудование теплоизоляцией — завершающий этап сооружения. Для этого лучше всего подойдет двухкомпонентный полиуретановый герметик или монтажная пена.
Подключить трубы подачи к верхним патрубкам, а трубы обратки — к нижним.
Подключить аккумулятор к котлу нагревания.

Остается лишь протестировать систему. Самодельный теплоаккумулятор готов к эксплуатации.

Расчет, подбор теплоаккумулятора для отопления дома твердотопливным котлом — Блог компании

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

Теплоаккумулятор сердце дома.

18.05.2016

Теплоаккумулятор для системы водяного отопления дома представляет собой стальную бочку с водой. Вода выбрана в качестве наполнителя аккумулятора благодаря наибольшей теплоемкости среди всех веществ, к тому же она может служить теплоносителем. Источник тепла, например дровяной котел или электротэн, нагревает воду в теплоаккумуляторе до высокой температуры 90^оС, а потом вода из теплоаккумулятора идет по нагревательным приборам. При этом она остывает до комнатной температуры 20^оС и весь цикл повторяется.
Бочка теплоаккумулятора сделана из черной стали Ст3 или Ст09Г2С.

Нержавеющую сталь применяют для теплоаккумулятора редко, это ненужное и дорогое решение. Коррозия стали в системе отопления не происходит, потому что вода при нагреве в замкнутой емкости без доступа кислорода теряет свои активные свойства, становится «мертвой». При этом она обретает особенный запах и темный полупрозрачный цвет. Теплоаккумуляторы должны выдерживать давление до 3атм, поэтому их делают круглыми и усиливают днища специальными ребрами. К теплоаккумулятору подключается система отопления, источник тепла, термометры, сливной кран и воздухоотводчик.

Если есть избыток мощности, теплоаккумулятор использовать ВЫГОДНО! Например котел для обогрева дома дает мощность 20кВт, а жилой дом потребляет только 5кВт. Куда девать «лишние» 15кВт? Самое правильное решение поставить теплоаккумулятор. Во время протопки котла теплоаккумулятор нагреется и будет отдавать тепло, когда котел уже затухнет.

Чтобы правильно подобрать теплоаккумулятор для своего дома, надо знать мощность системы отопления и время автономной работы.

Определив для себя два этих параметра, можно рассчитать количество энергии, которое должен накопить теплоаккумулятор.

Например:

дом площадью 120м² потребляет тепловую мощность 7кВт.

Время автономной работы от теплоаккумулятора должно быть 16 часов.
7кВт Х 8час = 112 кВтч (что равно 403200кДж) энергии должен накопить теплоаккумулятор.

Чтобы посчитать емкость теплоаккумулятора надо использовать величину теплоемкости воды:
4,2 кДж/кг*С. Обычно теплоаккумулятор нагревают от 20С до 90С, значит разница температур холодной и нагретой воды будет
90С – 20С = 70С

Посчитаем емкость теплоаккумулятора:
403200 / 4,2 / 70 = 1370 литров

Этот расчет можно повторить для любой площади дома и времени автономной работы. Чтобы Вам было проще, мы сделали расчет для обычных домов до 200м²

площадь/время
8 час
10час
12час
14час
16час

100м2
587л
734л
881л
1028л
1175л

150м2
880л
1101л
1321л
1542л
1762л

200м2
1174л
1468л
1762л
2056л
2350л

Мы подобрали теплоаккумулятор для дома. Теперь надо его нагреть, на профессиональном языке «зарядить». Для зарядки теплоаккумулятора, как и для подбора емкости, надо два параметра: мощность источника энергии и время его работы.

Нашему дому 120м² надо зарядить теплоаккумулятор 1370 литров от дровяного котла. Обычно время прогорания одной закладки в дровяном котле 1,5 часа. Чтобы за это время получить 112кВтч энергии для зарядки теплоаккумулятора 1370л, нужен котел мощностью:
112кВтч / 1,5ч = 74кВт

Часто теплоаккумулятор заряжают теплом от электротэнов по ночному тарифу. Это выгодный и удобный способ отопления, часто он дешевле стоимости отопления дровами. Ночной тариф доступен в течении 8 часов, это будет время зарядки.

Требуемая мощность электричества:
112кВтч / 8ч = 14кВт

Чтобы Вам было проще, мы сделали таблицу мощностей твердотопливных котлов и электротэнов для зарядки теплоаккумуляторов в жилых домах:

Мощность дровяных котлов, кВт:

площадь / время автономной работы
8 час
10час
12час
14час
16час

100м2
32
40
48
56
64

150м2
48
60
72
84
96

200м2
64
80
96
112
128

Мощность электротэнов на ночном тарифе, кВт

площадь / время автономной работы
8 час
10час
12час
14час
16час

100м2
6
7
9
10
12

150м2
9
11
13
16
18

200м2
12
15
18
21
24

Теперь мы надеемся, что у Вас не возникнет сложностей с подбором теплоаккумулятора для своего дома. Мы изготавливаем теплоаккумуляторы стандартных объемов 500, 1000, 2000л, а также можем сделать любой размер и объем под заказ.

Вы можете купить теплоаккумулятор в нашем интернет-магазине:

500 литров
1000 литров
2000 литров

Виктор Горновский,

Печной центр Ками

Тепловой аккумулятор для отопления ☛ Советы Строителей На DomoStr0y.ru

Содержание

Во время обогрева дома нередко случается, что в дневное время суток есть возможность вырабатывать тепло с излишком, а в ночное его не хватает. Бывает и прямо противоположная ситуация, при которой выгоднее пользоваться отоплением ночью. Подобные моменты поможет сгладить тепловой аккумулятор для отопления. Но надо знать, как его правильно подобрать, установить и подключить к системе. Подробную информацию по этой теме вы сможете почерпнуть из данной статьи.

Когда нужен аккумулятор тепла

Этот нехитрый элемент отопительной системы в виде утепленного резервуара с водой рекомендуется устанавливать в таких случаях:

для максимально эффективной работы твердотопливного котла,

совместно с электрическим генератором тепла, функционирующим по сниженному ночному тарифу.

Для справки. Также существуют водяные аккумуляторы тепла для теплиц, применяемые для сохранения солнечной энергии, полученной в течение дня.

Эксплуатация котлов на твердом топливе имеет свои особенности. Теплогенератор действует с высоким КПД только при работе на максимальных режимах, если перекрывать ему воздух для понижения температуры в топке, то и эффективность работы тоже снижается. Немало забот домовладельцу доставляет и периодичность топки, дрова прогорели – надо загружать новые, делать это среди ночи крайне неудобно. Выход прост: нужен бак-аккумулятор, накапливающий сгенерированное ранее тепло для использования его после прогорания дров в топливнике.

Противоположная ситуация возникает с котлом электрическим, подключенным к сети через многотарифный счетчик. Чтобы сэкономить, нужно получить максимум тепла ночью, когда тариф низкий, а днем электроэнергию не использовать. И здесь тепловой аккумулятор в системе отопления позволит организовать оптимальный график работы источника тепла, выдавая в систему горячую воду, пока теплогенератор бездействует.

Важно. Для совместной работы с тепловым аккумулятором котел должен иметь не менее чем полуторный запас по тепловой мощности. Иначе он не сможет одновременно прогревать воду в отопительной системе и накопительной емкости.

Похожая ситуация с излишками тепла возникает в теплицах, в дневное время их даже проветривают. С целью накопления солнечной энергии для использования ночью можно использовать простейший аккумулятор тепла Лежебока для обогрева грунта. Это черный полимерный рукав, наполненный водой и проложенный прямо по грядке, он не дает грунту остывать в ночное время. Для поглощения большего количества тепла внутри теплицы размещают бочки с водой, окрашенные в черный цвет.

Расчет теплового аккумулятора

Емкость для накопления тепловой энергии можно как приобрести в готовом виде, так и сделать самостоятельно. Но возникает закономерный вопрос: а какой вместительности должен быть резервуар? Ведь маленький бак не даст должного эффекта, а слишком большой влетит в копеечку. Ответ на этот вопрос поможет найти расчет теплового аккумулятора, но сначала надо определить исходные параметры для вычислений:

тепловые потери дома или его квадратура,

длительность бездействия основного источника тепла.

Определим вместительность аккумулирующей емкости на примере стандартного дома площадью 100 м2, для обогрева которого требуется количество тепла в размере 10 кВт. Предположим, что чистое время простоя котла составляет 6 часов, средняя температура теплоносителя в системе – 60 °С. По логике, в промежуток времени, пока отопительный агрегат бездействует, аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт каждый час, всего выходит 10 х 6 = 60 кВт. Это количество энергии, что следует накопить.

Поскольку температура в баке должна быть как можно выше, для вычислений примем значение 90 °С, на большее бытовые котлы все равно неспособны. Потребная емкость теплового аккумулятора, выраженная в массе воды, рассчитывается так:

В этой формуле:

Q – количество накапливаемой тепловой энергии, у нас это 60 кВт,

0. 0012 кВт / кг ºС – это удельная теплоемкость воды, в более привычных единицах измерения — 4.187 кДж / кг ºС,

Δt – разница между максимальной температурой теплоносителя в резервуаре и отопительной системе, ºС.

Итак, водяной аккумулятор должен вмещать 60 / 0.0012 (90 – 60) = 1667 кг воды, по объему это примерно 1.7 м3. Но тут есть один момент: расчет производится при самой низкой температуре на улице, что бывает нечасто, исключая северные регионы. Кроме того, по истечении 6 часов вода в баке остынет только до 60 ºС, значит, при отсутствии холодов аккумулятор можно «разряжать» и дальше, пока температура не упадет до 40 ºС. Отсюда вывод: для дома площадью 100 м2 хватит накопительной емкости объемом 1.5 м3, если котел будет бездействовать 6 часов.

Рекомендации по изготовлению

Из предыдущего раздела следует, что обычной бочкой на 200 л отделаться не удастся, разве только ее вместительность — не менее полкуба. Этого хватит для домика площадью 30 м2, и то ненадолго. Чтобы не тратить время и силы впустую, надо в

С точки зрения размещения в котельной лучше делать емкость прямоугольной формы. Размеры – произвольные, главное, чтобы их произведение равнялось расчетному объему. Идеальный вариант – бак из нержавейки, но подойдет и обычный металл.

Вверху и внизу тепловой аккумулятор, сделанный своими руками, нужно снабдить патрубками для присоединения к системе. Чтобы давлением воды стальные стенки не выпирало наружу, конструкцию необходимо ужесточить ребрами или перемычками.

Бак–аккумулятор нужно хорошенько утеплить, в том числе снизу. Для этой цели подойдет пенопласт плотностью 15—25 кг/м3 либо минеральная вата в плитах не менее 105 кг/м3 плотности. Оптимальная толщина теплоизоляционного слоя – 100 мм. Получившийся аппарат, наполненный теплоносителем, будет иметь приличный вес, так что для его монтажа потребуется фундамент.

Совет. Если требуется емкость для самотечной отопительной системы, то ее следует установить своими руками на металлическую подставку, не забыв утеплить нижнюю часть. Цель – поднять резервуар выше уровня батарей.

Схема подключения

После установки резервуара на место надо его правильно присоединить к сети трубопроводов. Наиболее популярна стандартная схема подключения теплового аккумулятора, показанная на рисунке:

Для ее реализации понадобится 2 циркуляционных насоса и столько же трехходовых клапанов. Насосы обеспечивают циркуляцию в раздельных контурах, а клапаны – необходимую температуру. В котловом контуре она не должна опускаться ниже 55 ºС, дабы избежать появления конденсата в твердотопливном котле, этим и занимается клапан в левой части схемы.

Теплоноситель в трубопроводах отопления нагревается в зависимости от потребности в тепле, а потому подключение теплового аккумулятора с другой стороны осуществляется также через смесительный узел. Клапан может управлять температурой воды в автоматическом режиме, ориентируясь на датчик или с помощью терморегулятора. Одна из схем системы отопления с аккумулятором тепла (буферной емкостью) представлена на видео.

Что в итоге?

Емкость, аккумулирующая тепло, может заметно облегчить жизнь владельцам твердотопливных котлов. Им не придется беспокоиться о загрузке топлива в ночное время, а это большой плюс. Да и сам теплогенератор станет работать в экономичном режиме, развивая наибольший КПД. Что касается котлов электрических, то тут выгода при установке накопителя очевидна.

Теплоаккумулятор в наличии для котлов отопления российского производства

Описание

Теплоаккумулятор (второе название — буферная емкость) представляет собой теплоизолированный герметичный резервуар, работающий под давлением системы отопления.

Водяной теплоаккумулятор для отопления применяется в системах с твердотопливными и электрическими котлами для повышения удобства использования, эффективности и безопасности работы системы. Наиболее часто теплоаккумуляторы используются в частных загородных домах и на предприятиях, которые стремятся повысить свою энергоэффективность.

Достоинства при использовании в частных домах

Котел достаточно топить один раз в сутки
Аккумулятор тепла значительно увеличивает объем системы отопления, что позволяет топить котел один раз в сутки, в сильные морозы – два раза в сутки.

В доме всегда тепло, даже утром
Накопленное тепло равномерно в течение суток поступает из теплового аккумулятора в систему отопления. Используя теплоаккумулятор для отопления из нержавейки или конструкционной стали можно избежать таких сомнительных ухищрений, как прикрывание заслонки котла для увеличения времени горения, что категорически вредно для котла и снижает его срок службы из-за закоксовывания теплообменника, дымохода и образования разъедающего котел конденсата.

Котел максимально эффективен и экономичен
Благодаря теплоаккумулятору, твердотопливный котел всегда работает в полную мощность, топливо полностью прогорает. Это повышает КПД котла до 80% и снижает количество потребляемого топлива на 40%, также предотвращает образование конденсата и закоксовывание теплообменника котла и дымохода, что положительно сказывается на их долговечности.

Безопасность и защита системы от перегревания
На территории ЕС законодательно запрещена установка твердотопливных котлов без теплоаккумуляторов по соображениям экологичности и безопасности. Это связано с тем, что, если в системе отопления не установлен теплоаккумулятор, в случае отключения электричества и остановки циркуляционного насоса, высока вероятность перегревания и закипания котла. В худшем случае возможен даже взрыв котла – со всеми сопутствующими последствиями. Если же в системе установлен теплоаккумулятор, то при отключении электричества и прекращении циркуляции теплоносителя теплоаккумулятор аккумулирует избыток тепловой энергии и предотвращает возникновение негативных последствий перегревания системы.

Преимущества использования на предприятиях

Использование теплоаккумулятора на предприятии, позволяет задействовать невостребованные источники тепловой энергии для нужд отопления помещений. Среди таких источников: техническая горячая вода от технологических процессов, тепловая энергия, вырабатываемая в процессе работы систем кондиционирования и охлаждения и т.д.

Применение теплоаккумулятора в системах с электрическим котлом позволяет использовать двухтарифную систему расчета стоимости электроэнергии.

В этом случае электрический котел работает по льготному тарифу в ночное время, а теплоаккумулятор для отопления накапливает тепловую энергию, возвращая ее в систему уже в рабочее время, когда электроэнергия значительно дороже.

Если вы хотите купить теплоаккумулятор для котлов отопления российского производства Electrotherm, обратитесь к нашим консультантам или напишите на адрес [email protected].

Накопление 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, хранящаяся в граните

Тепло накапливается в граните 2 м ³ , нагревая его от 20 ^o C до 40 ^o 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 / ч)

= 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 )

Энергия, накопленная в Горячая вода

Вода часто используется для хранения тепловой энергии.Энергия, накопленная — или доступная — в горячей воде, может быть рассчитана

E = c _p dt m (1)

, где

E = энергия (кДж, БТЕ)

c _p = удельная теплоемкость воды (кДж / кг ^o C, БТЕ / фунт ^o F ) (4,2 кДж / кг ^o C, 1 БТЕ / фунт _м ^o F для вода)

dt = разница температур между горячей водой и окружающей средой (^o C , ^o F) )

m = масса воды (кг, фунт _м)

Пример — Энергия, запасенная в резервуаре для воды

емкостью 1000 литров
Вода нагревается до 90 ^o C. Температура окружающей среды (где может передаваться энергия) составляет 20 ^o C.

Энергия, запасенная в резервуаре для воды, может быть вычислена как

E = (4,2 кДж / кг ^o C ) ((90 ^o C) — (20 ^o C)) (1000 литров) (1 кг / литр)

= 294000 кДж

= (294000 кВт · ч) (1/3600 ч / с)

= 81,7 кВтч

1 Дж (Джоуль) = 0,1020 тыс. / мин = 2.778×10 ^-7 кВтч = 2,389×10 ^-4 ккал = 0,7376 фут-фунт _f = 1 (кг · м ²) / с ² = 1 ватт-секунда = 1 Нм = 1 фут-фунт = 9,478×10 ^-4 БТЕ

1 БТЕ (британская тепловая единица) = 1055,06 Дж = 107,6 тыс. / Мин = 2,92875×10 ^-4 кВтч = 251,996 калорий (IT — международная таблица калорий) = 0,252 ккал = 777,649

Пример — Солнечная энергия хранится в

200 галлонах США Резервуар для воды
Буферный резервуар для воды солнечной энергии на 200 галлонов США нагревается 200 ^o F.

Накопленная солнечная энергия может быть рассчитана как

E = ( 1 БТЕ / фунт _м ^o F ) (200 ^o F) (200 галлонов США) (8,3 фунта _м / галлон США)

= 332000 британских тепловых единиц

Энергия, накопленная в воде — литры / кВтч

Энергия, накопленная в воде — галлоны США / британские тепловые единицы

термодинамика — Расчет накопленной энергии для резервуар для хранения тепла

Я чувствую, что это может быть проблема XY.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. 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 Цельсия 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 другого объема воды или, возможно, для обогрева комнаты с помощью теплообменника, но становится трудно извлечь всю эту энергию, когда температуры сходятся. При вычислении вы используете 20 градусов, но не описываете, что это означает.

Что нам нужно

Итак, нам нужно знать, что вы пытаетесь сделать с этой нагретой водой.)

Накопитель тепловой энергии

Накопитель тепловой энергии

Бен Рейнхардт

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

Правила хранения тепловой энергии
по двум принципам:

Явное аккумулирование тепла

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 перепада температур 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 до фазового перехода и может быть определена 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
нагревать при той же температуре, что и материал с постоянным состоянием. Это
из-за срока скрытой теплоты. Согласно исследованию Akiyama et al., а
53/40/7 мас.% Смесь неорганических солей
KNO ₃ / NaNO ₂ / NaNO ₃ показал 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 PCM, 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) ПКМ использовали
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. Следовательно, вода будет использоваться как низкий
Температурный контрпример без PCM. С Cp 4.186 кДж / кг / К и
предполагаемая начальная температура 25 ° C, теплоаккумулятор для
вода при 62 ° C, при постоянной удельной теплоемкости, составляет 154,9 кДж / кг (6). В
расчет представлен ниже:

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

Это сопоставимо со скрытой теплотой парафина.
значение 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 снижение эффективности. Энергия этого перегретого пара,
с теплосодержанием до 2800 кДж / кг, 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, включая коммерческие, сохраняются за
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
Издание (Springer, 2010), стр. 21-27.

[3] М.Н. А. Хавладер, М. С. Уддин, М. М. Хин,
«Микрокапсулированная система накопления 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 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).

Помощь при проектировании резервуаров-аккумуляторов Calculacte

Расчет размера буферной емкости для котлов на дровах

Стратификационные буферные баки делают применение твердотопливных систем отопления.
почти так же просто и комфортно, как масляные и газовые котлы.Наши котлы на дровах вырабатывают значительно больше энергии при одном заполнении котла во время
время гашения, чем нужно системе отопления в данный момент. Избыток энергии
от теплогенератора хранится в буферной емкости. После пожара в дровяном котле
сгорело тепло буферной емкости у здания и, возможно, у горячей воды
утилизация поколения.
Система может питаться теплом без постоянной подпитки котла.Когда
При определении размеров системы котла на дровах, одна из целей обычно нагревает бревна
котел только один-два раза в сутки, чтобы круглосуточно обеспечивать теплом здание.
В то же время от этого повышается тепловой комфорт.
Размер буферной емкости следует выбирать таким образом, чтобы количество получаемой энергии
от одного котла заправка может полностью храниться в буферной емкости.
Для безупречной работы системы необходимо использовать буферный резервуар стратификации.
с умным наслоением и эффективным использованием энергии.

Эмпирическое правило для расчета емкости буферного бака для систем котлов на дровах:

Минимум 55 литров на кВт номинальной мощности котла является юридическим обязательством

еще лучше: 80 литров на кВт номинальной мощности котла

альтернативный расчет: 12 л объема хранения тепла на каждый литр объема топливной камеры котла

со стандартными буферными баками вы не должны использовать более 100 литров на номинальную мощность бойлера
производительность в отличие от высокопроизводительных буферных резервуаров Solarbayer из-за точного нагрева
наслоением можно применять емкости с еще большей емкостью

Емкость буферного бака также должна идеально соответствовать применению других возобновляемых источников энергии. На практике
Общая емкость резервуара составляет 50-70 литров на м² площади поверхности коллектора. Если емкость бака большей
необходимо из-за размера котла на дровах (см. вверху), а для расчетного оптимального размера солнечной системы, чем вы
необходимо позаботиться о том, чтобы гидравлическая интеграция солнечной системы для загрузки бака происходила последовательно,
например SLS с 2 теплообменниками соотв. несколько буферов подряд. Важно, что безделье гарантировано, когда
применение коллекторной и системной техники.

Расчет размера буферного бака для солнечных систем

В солнечных тепловых системах солнечное тепло не возникает в то время, когда требуется тепло.
Больше всего тепла необходимо утром и вечером — либо для обогрева помещения, либо для
приготовление горячей воды. Это всегда требует хранения солнечной энергии в буфере или ГВС.
бак.
Размер солнечного бака должен соответствовать размеру площади коллектора. Если танк
емкость слишком большая, в резервуаре не будет достигнута полезная температура, если резервуар резервуарный
мощность слишком мала, доступная солнечная энергия используется неэффективно.
Наши специалисты будут рады проконсультировать вас.

Эмпирическое правило для расчета резервуарных систем для солнечного тепла:

энергетически совершенный: на м² поверхности отверстия прибл. Объем буферного бака 50 л.
Резервуары большего объема могут хранить больше солнечной энергии и являются экономически целесообразными.
В этом случае важна правильная гидравлическая интеграция.

(PDF) Простой метод расчета установок центрального солнечного отопления с сезонным хранением

Имя автора / Энергетические процедуры 00 (2014) 000–000

1. Введение

Развитие солнечных систем, покрывающих часть тепловой энергии в жилых домах, экономически выгодный вариант

, снижающий потребление ископаемого топлива [1]. Испанский норматив по зданиям [2] требует для новых зданий,

, в зависимости от климатического местоположения, производство с солнечной энергией от 30% до 70% от потребности в тепловой энергии

горячего водоснабжения (ГВС). Это производство представляет собой небольшую долю солнечной энергии от общей потребности в тепловой энергии в размере

ГВС и отопления помещений. Поэтому, учитывая также покрытие других потребностей в отоплении в зданиях

, таких как отопление помещений или даже охлаждение с помощью абсорбционных машин, реальный потенциал источника солнечной тепловой энергии

очень высок.Мировой спрос на энергию в жилищном секторе (2035 Мтнэ) составляет примерно 27% от конечного потребления энергии

[3]. Следовательно, производство значительной части этого спроса с помощью солнечной энергии могло бы решить важную часть энергетических проблем: дефицит, зависимость, высокие колебания цен, загрязнение, изменение климата

и другие [1].

Центральные солнечные отопительные установки с сезонным хранением (CSHPSS) могут покрыть с высокой долей солнечной энергии пространство

потребности больших населенных пунктов в отоплении и ГВС по доступной цене.Эти системы уже поставляют

тепла в большие населенные пункты через системы централизованного теплоснабжения на севере и в центре Европы. Оценка производительности

и проектирование этих централизованных солнечных систем представляет собой сложный процесс из-за их динамического поведения

как в течение дня, так и в течение года. Производство поля солнечного коллектора зависит от солнечной радиации

и температуры окружающей среды, изменяющейся в течение дня, а также от рабочей температуры резервуара сезонного хранения

.Поведение и рабочая температура сезонного накопителя зависят от спроса и распределения солнечной энергии

в течение года. Кроме того, расположение и размер спроса влияют на производительность системы

таким образом, что размеры между севером и югом Европы сильно различаются. В результате процесс предварительного проектирования и изучения

на начальных этапах проекта становится реальной проблемой.

Динамическое моделирование с помощью TRNSYS [4] CSHPSS обеспечивает оценку характеристик его поведения

с высокой точностью [5, 6, 7], но требует исчерпывающей и подробной информации и больших вычислительных затрат.

Простые методы расчета, требующие менее подробных данных и меньших вычислительных затрат, могут дополнить TRNSYS

для предварительной быстрой оценки размера основных компонентов установки, облегчая задачу проектирования

и обеспечивая оценку ее годовой производительности [8 , 9].

В этой статье представлен оригинальный простой метод расчета CSHPSS, основанный на программном обеспечении Engineering

Equation [10], с использованием данных спроса и общедоступных климатических данных, которые можно легко получить.Предлагаемый метод

рассчитывает поведение системы на ежемесячной основе и может использоваться для предварительного проектирования солнечного поля и

объема сезонного накопления тепловой энергии CSHPSS, а также для простого проведения параметрического анализа для

оценка этих систем. Также показано, как этот метод полезен для выполнения технико-экономических обоснований на предварительных стадиях проекта

, а также для определения критериев оптимизации и проектирования CSHPSS.

2. Простой метод

Простой метод основан на возможности выполнения на ежемесячной основе приблизительного расчета полевого производства солнечных коллекторов

и емкости сезонного накопителя тепловой энергии в соответствии с производством и спросом

. На рис. 1 показана схема системы и указаны основные потоки энергии, которые появляются в простой модели.

полученное излучение Qr над солнечным коллектором собирают, и рассчитывается производство солнечного поля Qc

, моделируя его почасовую работу в течение репрезентативного дня месяца.

Считается полной смесью в накопителе тепловой энергии, т.е. без расслоения; таким образом, он поддерживает равномерную

температуру аккумулятора, Tacu, в течение расчетного периода, который в предлагаемой модели составляет месяц. Таким образом, производительность солнечного коллектора

и тепловые потери Ql сезонного накопителя рассчитываются с учетом температуры резервуара

. В сезонном резервуаре для хранения, предположение о постоянстве температуры воды в резервуаре в течение

месяцев является разумным из-за его высокой тепловой инерции (большой объем).Ежемесячный энергетический баланс используется для расчета температуры

в накопителе тепловой энергии в конце месяца. Эта температура резервуара для воды в конце

месяца используется для расчета производительности солнечного коллектора в следующем месяце.

Накопление солнечной энергии для дома, фермы и малого бизнеса: предложения по выбору и использованию материалов и оборудования для аккумулирования тепла

AE-89

AE-89

Университет Пердью

Кооперативная служба поддержки

West Lafayette, IN 47907

Стив Экхофф и Мартин Окос

Департамент сельскохозяйственной инженерии
Университет Пердью

Содержание

Введение Типы материалов, используемых для хранения солнечного тепла Преимущества и недостатки различных материалов для хранения Как материалы с фазовым переходом работают в солнечном аккумуляторе Размер и тип горных пород, наиболее подходящих для хранения тепла Тип используемого теплоносителя Определение размера вашего складского помещения Расположение вашего хранилища Важность конфигурации хранилища (форма) Уменьшение необходимого объема хранения Предложения при покупке коммерческого накопителя тепла Связанные публикации

Никому не нужно определять для рядового гражданина термин «энергия».
хруст ».Наши ежемесячные счета за топливо и коммунальные услуги — постоянное напоминание
стоимость уровня жизни Америки. А «эксперты» предупреждают, что
кризис здесь, чтобы остаться.

Из альтернатив традиционным формам энергии одна
получение самого серьезного внимания — по крайней мере, для дома, фермы и небольших
Потребности бизнеса в отоплении — это солнечная энергия. Сегодня много новых домов
проектируется и строится для размещения солнечного отопления
системы. Различные типы переносных коллекторов и солнечного отопления
конверсионные пакеты легко доступны на розничном рынке.

К сожалению, слишком многие перспективные пользователи солнечной энергии тоже
мало информации о некоторых аспектах строительства или преобразования
к солнечной системе отопления. Одна область неадекватной или дезинформации в
особенным (и дорогостоящим из-за допущенных ошибок) является хранение
собранная энергия. Поэтому цель данной публикации —
ответьте на несколько основных вопросов о правильном выборе и использовании
устройства хранения тепла.

В публикацию включены обсуждения различных аккумуляторов тепла.
материалы и средства массовой информации, и как выбрать «правильный»; размер,
расположение и форма запоминающего устройства; и предложения по покупкам
для такого устройства.Включены два рабочих листа (с примерами) — один для
определение того, сколько тепла вам может понадобиться, а другой
чтобы узнать, насколько вы сможете сократить расходы,
изоляция. Перечисленные в конце этой публикации доступны Purdue Extension
публикации, которые касаются связанных аспектов солнечного отопления и
энергосбережение.

Какие материалы используются для хранения солнечного тепла и есть ли «лучший»
один?

Ряд материалов будет работать как носитель информации дома, на ферме или
системы солнечного отопления для малого бизнеса; но обычно только три
рекомендуется в это время — камень, вода (или смеси вода-антифриз)
и химическое вещество с фазовым переходом, называемое глауберовской солью.Эти
материалы, наиболее последовательно соответствующие критериям выбора
носитель информации, а именно способность (1) передавать тепло своему
точки нанесения при желаемой температуре, и (2) сделать это
дешево, исходя не столько из стоимости материала, сколько из стоимости самого
общая система и ее обслуживание.

Таким образом, не существует одного «лучшего» теплоаккумулирующего материала; а скорее каждый
из трех имеет характеристики, которые могут сделать его наиболее желанным
при определенных условиях.

Каковы преимущества и недостатки каждого материала для хранения, и
при каких условиях его можно будет использовать?

Скалы

В качестве материала для хранения камни дешевы и легко доступны, имеют
хорошие характеристики теплопередачи с воздухом (теплоносителем) при
с низкими скоростями и действуют как собственный теплообменник. Основной
недостатками являются их высокое соотношение объема на единицу хранения по сравнению с
вода и материалы с фазовым переходом (что означает больший запас тепла
области), а также трудности с конденсацией воды и микробиологической
Мероприятия.Если точка росы поступающего в хранилище воздуха
выше температуры породы, влага в воздухе конденсируется на
камни. Влага и тепло в горном дне могут привести к возникновению микробов.
рост.

Каменный склад — самая надежная из трех систем хранения
из-за своей простоты. После того, как система установлена, обслуживание
минимален, и некоторые вещи могут снизить производительность хранилища.

Воздушные солнечные коллекторы обычно используются с каменными хранилищами.
устройств.Поскольку воздухосборники дешевле и не требуют обслуживания
чем жидкостные коллекторы, система, использующая каменные накопители и воздушные солнечные
Коллекторы кажется наиболее логичным вариантом для отопления жилых домов. Однако,
другие обстоятельства, такие как наличие дешевых материалов, ограниченное
коллектор или место для хранения или несовместимость с существующим
система отопления, может диктовать использование воды или фазового перехода
устройство хранения материала. Помните, однако, что окончательный
решающим фактором должны быть начальные затраты и затраты на обслуживание
система.

Обсуждается тип и размер горных пород, которые лучше всего хранят тепло.
позже.

Вода

Вода в качестве материала для хранения имеет преимущества недорогой
и легко доступны, имеют отличную теплопередачу
характеристики и совместимость с существующей горячей водой
системы. К его основным недостаткам можно отнести трудности с системой
коррозия и утечки, а также более дорогие строительные расходы.

Благодаря хорошему соотношению теплоемкости к объему (в пять раз
больше, чем камень) и большей эффективности жидкостных солнечных коллекторов,
Системы сбора и хранения жидкостей могут быть очень практичными: (1) где
доступно тщательное техническое обслуживание (например, в многоквартирном доме или
промышленных зданий), (2) где конечным использованием является горячая вода (например,
как в молочном сарае или на предприятии пищевой промышленности), или (3) где
система хранения воды может быть напрямую подключена к существующему отоплению
система как в жилом водонагревателе плинтус отопления.

Вместо камня можно также рассмотреть систему хранения воды.
хранение в ситуациях, когда пространство ограничено. Бак для воды может
легко закапывать под землю для экономии места.

Материалы с фазовым переходом (PCM)

Глауберова соль вещества с фазовым переходом из-за низкого содержания
объема на каждую хранимую БТЕ, требует только 1/8 пространства камней и 2/5
пространство воды для сопоставимого хранения тепла (см. рисунок 1).Это также
поглощает и отдает большую часть тепла при постоянном
температура. Недостатки глауберовской соли, по крайней мере, на данный момент,
его стоимость относительно камня и воды, а также различные технические
проблемы (например, проблемы с упаковкой из-за плохого теплового
проводимость и ее коррозионный характер). Такие проблемы нужно
устраняется до того, как можно будет гарантировать надежность PCM.

Рисунок 1. Сравнительные объемы для одинакового количества аккумулирующего тепла.
с использованием трех разных материалов для хранения.

Материалы с фазовым переходом обычно используются в ситуациях, когда
пространственные ограничения существуют. Часто стоимость дополнительного места в
новый дом для устройства хранения камней будет больше, чем добавленная стоимость
о покупке ПКМ, такого как глауберова соль. Эти материалы также
очень желательно, когда ставка делается на поддержание постоянного
температура. Жилые помещения, отапливаемые PCM, часто более комфортны,
так как температура воздуха в хранилище более равномерная, пока
разрядка.

Как материалы с фазовым переходом работают в солнечном аккумуляторе?

PCM — это химические вещества, которые претерпевают твердое-жидкое
переход при температурах в пределах желаемого диапазона нагрева
целей. В процессе перехода материал поглощает энергию
переходя из твердого состояния в жидкое и высвобождая энергию по мере продвижения
обратно в твердое состояние. Что делает PCM желательным для хранения тепла, так это его
способность удерживать одновременно очень разное количество энергии
температура.

В качестве иллюстрации рассмотрим фазовые изменения, происходящие с водой. Если
вода помещается в морозильную камеру, тепло отводится из нее
хладагент, пока он не станет льдом. Если затем лед помещается в
жидкость при комнатной температуре, она тает, поскольку поглощает энергию из этого
окружающая жидкость. Количество поглощенного тепла составляет около 143 БТЕ на
фунт, что означает, что фунт льда может охладить фунт воды от
От 175 ° F до 32 ° F, в то время как само по себе только меняет форму (т.е.е.,
от льда при 32 ° до воды при 32 °).

В настоящее время изучаются потенциальные теплоаккумуляторы.
минимум дюжина химических соединений, которые изменяют фазу при температуре
в пределах полезного диапазона для отопления помещений. Однако на данный момент
продается только глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)
коммерчески. Соль Глаубера меняет фазы при 90 ° F и имеет
108 БТЕ на фунт «скрытого тепла» (количество поглощенного или выделенного тепла
во время смены фазы).Из-за высокой скрытой теплоты глауберова соль
требует меньшего объема хранения, чем камень или вода; что могло
означает более низкую стоимость складских помещений и больше полезного пространства в доме
чтобы компенсировать относительно высокую стоимость материала.

У ПКМ есть некоторые химические свойства, которые могут вызывать проблемы при нагревании.
хранение и передача; но большинство из них преодолены или преодолеваются. Один
что PCM имеют тенденцию к переохлаждению при отводе тепла. Это значит, что,
вместо того, чтобы отдавать свое скрытое тепло при температуре фазового перехода,
соль PCM может оставаться жидкостью, пока не упадет, возможно, до 15-30 °
ниже этой температуры.Для борьбы с этим сверхохлаждением »по Глауберу
соль, около 3 процентов химического вещества, декагидрат тетрабората натрия,
добавляется, чтобы вызвать фазовый переход при надлежащей температуре.

Еще одна проблема с солевыми ПКМ — это неконгруэнтное плавление,
что происходит, когда соль частично нерастворима в воде
кристаллизация. В случае глауберовской соли при ее плавлении
температуре около 15 процентов сульфата натрия остается в
нерастворимая безводная форма.Будучи вдвое более плотным, чем насыщенный
раствор, безводный осаждается и не перекристаллизовывается при
тепло отводится. Для предотвращения этого используется загуститель, чтобы сохранить
водный раствор в суспензии, пока он не превратится в кристалл
структура при отводе тепла.

Способность аккумулировать тепло снизится со 108 до примерно 60 БТЕ на
фунт по мере оседания безводного. В настоящее время лучшее загущение
Используемый агент — аттапульгитовая глина, которая при добавлении к глауберовской
соль в количестве 7-10 процентов, препятствует оседанию
безводный и не разлагается со временем.

Примечание : Остерегайтесь смесей, содержащих целлюлозу, крахмал, опилки,
силикагель, диоксид кремния и т. д. Эти типы загустителей хорошо подходят для
некоторое время, но в конечном итоге либо гидролизуются солью, либо
разлагается бактериями и становится неэффективным. Работа с
уважаемая компания должна устранить некоторые из этих опасений. Не позволяйте
продавец продаст вам «секретный» загуститель; если бы это было хорошо
он был бы запатентован, и не было бы необходимости в секретах. )

Если в качестве материала для хранения используется камень, какой размер и тип лучше всего подойдут?

Хотя размер выбранной породы будет определяться в первую очередь
стоимость, как правило, чем больше размер, тем лучше для хранения
целей. Основная причина в том, что требуется меньше энергии, чтобы заставить
теплопередача воздуха через большие камни, чем через маленькие. Горные породы
менее дюйма в диаметре обычно слишком малы; тогда как еще
более 4-6 дюймов в диаметре слишком велики из-за недостаточного
площадь поверхности теплопередачи.

Собирая камень для хранения, ищите округлое поле.
камни диаметром от 4 до 6 дюймов. При коммерческой покупке у
каменный карьер, самый крупный из имеющихся, вероятно, «септический
гравий », диаметр которого составляет 1–3 дюйма. Но не переусердствуйте
озабочен размером; соглашайтесь на 2-дюймовый септический гравий, если у вас есть
платить больше за камень большего размера. Если есть, старый кирпич дома
хороший материал для хранения при штабелировании для обеспечения циркуляции воздуха.

Вероятно, более важным, чем размер камня, является его однородность. Если
слишком много вариаций, мелкие камни заполнят пустоты
между более крупными камнями, увеличивая мощность нагнетателя
требование. Кроме того, избегайте камней, склонных к масштабированию и
чешуйки, например известняк. Образовавшаяся «пыль» улавливается
теплопередающий воздух и либо забивает фильтры печи, либо, если
печь обходится, выдувается прямо в зону нагрева.

Так как воздух должен продуваться через каменное дно, необходимо
знать количество необходимой мощности. В общем, чем быстрее поток воздуха
и / или чем меньше размер камня, тем больше потребляемая мощность.

Например, скорость воздуха 50 футов в минуту через
10-футовый слой 1-дюймовой породы имеет перепад давления около 1 дюйма.
вода (статическое давление). Снижение скорости до 30 футов в минуту
сократит падение давления до 1/2 дюйма водяного столба.Падение давления
по всей системе (например, коллектор, платформа для хранения и воздуховоды)
должно быть не более 3-4 дюймов водяного столба (статическое давление).

Перед заполнением хранилища рассмотрите возможность мойки или проверки.
из «штрафов», которые в противном случае могли бы заполнить пустоты. Каменное хранилище
должен позволять отвод накопленной влаги. Также,
рассмотреть способы предотвращения роста плесени и бактерий, одним из которых является
поддержание высокой температуры хранения даже в периоды малой нагрузки.

Какой тип теплоносителя мне следует использовать?

Средствами переноса, наиболее часто используемыми в системах солнечного отопления, являются:
воздушные, водяные и водо-антифризные смеси. Какой из них вы должны использовать
вполне может быть продиктовано типом выбранного материала для хранения. Для
Например, для хранения горных пород в качестве среды передачи требуется воздух; вода или
хранилища воды-антифриза используют ту же жидкость для передачи тепла;
PCM хранилище. с другой стороны, использовал бы воздух или жидкость,
в зависимости от типа теплообменника.

Многие из первых домов, построенных на солнечной энергии, использовали водосборники
с накоплением воды из-за преимуществ повышенной эффективности
и уменьшенного размера. Однако в настоящее время солнечные системы отопления, использующие
воздух в качестве средства переноса рекомендуется для домашнего использования. Один
причина — меньшая вероятность повреждения; неисправная система передачи воздуха
почти не вызовет проблем, связанных с протекающей или замерзшей водой.
система будет. Кроме того, воздуховоды и воздуховоды обычно дешевле и
требуют меньшего обслуживания.До более надежной и «отказоустойчивой» жидкости.
системы разработаны, воздух, вероятно, по-прежнему будет рекомендован
теплоноситель для домашнего солнечного отопления.

Насколько большим должен быть мой накопитель солнечного тепла?

Необходимый объем хранилища зависит от четырех факторов: (1) нагрев
потребность в обогреваемой площади, (2) дня резерва хранения
желаемый, (3) температурный диапазон, в котором сохраняется тепло, и (4)
тип используемого материала для хранения.Ниже приводится краткое обсуждение каждого
коэффициент и рабочий лист I (с примером) для расчета необходимого тепла
емкость хранилища с использованием различных материалов для хранения.

Требование нагрева — это количество тепла, необходимое для поддержания желаемого
температура в доме или другом здании. Это равно сумме
тепла, которое конструкция теряет в окружающую среду через стены
и кровля за счет теплопроводности и конвекции. Эта потеря тепла может быть
оценивается по простым уравнениям, найденным в большинстве тепловых
переводные книги
(см. Связанные публикации на стр. 9) или часто газ и
Представители теплотехнической компании примут такие решения, как
оказание услуг.

Запас хранения — это количество тепла, необходимое, если энергия не может быть
собираются за указанное количество дней. Хотя и весьма изменчивый,
сумма резерва, обычно планируемая для солнечного отопления дома при
настоящее время от 3 до 5 дней.

Температурный диапазон, в котором сохраняется тепло — разница
между максимальной температурой полки для хранения при заполнении и
минимальная температура, которой должен быть теплоноситель
обогрев. В домах с солнечным отоплением максимальная температура «кровати», вероятно,
быть 130-150 ° F, в зависимости от используемого коллектора; тогда как минимум
температура передачи составляет около 75-80 ° F, если предположить, что желаемая комната
температура 70 ° F. Итак. хороший показатель «температурный диапазон» до
использование в расчетах объема хранилища будет 50 ° F (130 ° —
80 °) (есть тенденция к максимально возможному сохранению тепла.
температура для минимизации размера хранилища; но как
температура от коллектора повышается, КПД падает).

Теплоаккумуляторы отличаются определенными характеристиками, которые также
необходимо учитывать при определении емкости хранилища. В таблице 1 перечислены
насыпная плотность, удельная теплоемкость (теплоемкость) и скрытая теплота
три обычных материала для хранения солнечного тепла — камень, вода и глауберовский
поваренная соль. На Рисунке 1 показан сравнительный объем каждого материала для
такое же количество аккумулированного тепла, на основе примера в Таблице I.

Таблица 1.Характеристики хранения тепла трех обычных солнечных источников тепла
Материалы для хранения.

Накопитель Объемная плотность Удельная теплоемкость Скрытая тепло -------------------------------------------------- -------------------------- Камень 100 фунтов / куб. Фут. 0,2 БТЕ / фунт ° F --------------- Вода 62,4 фунта / куб. Фут. 1 БТЕ / фунт ° F --------------- Глауберова соль 56 фунтов / куб. Фут. 0,5 БТЕ / фунт.° F 108 БТЕ / фунт. при 90 ° F (фазовый переход (включая нагрев ниже 90 ° F температура, 90 ° F) теплообменник) 0,8 БТЕ / фунт ° F выше 90 ° F -------------------------------------------------- ---------------------------

Рабочий лист 1. Расчет необходимого объема накопления солнечного тепла

Пример: предположим, что вашему дому требуется отопление (расчетное количество тепла
потери) 15000 БТЕ в час, и вы хотите, чтобы ваша солнечная система отопления
иметь 3-дневный резерв хранения. Каким будет ваше необходимое хранилище
емкость с использованием камня, воды или глауберовской соли в качестве материала для хранения?

Наш Ваш Позиции и расчеты примерная ситуация 1. Требуемый объем при использовании ROCK в качестве носителя. а. Потребность в отоплении здания: Расчетные потери тепла (см. Обсуждение выше).= 15 000 БТЕ / час ___________ б. Часы в день: 24. = 24 часа в день ___________ c. Желаемый резерв хранения: в среднем 3-5 дней (см. Обсуждение выше). = 3 дня ___________ d. Общее необходимое тепло: Шаг 1.a (15000 БТЕ / час) x Шаг 1.b (24 часа / день) x Шаг 1.c (3 дня). = 1 080 000 БТЕ ___________ е.Объемная плотность материала для хранения: Из Таблицы 1. = 100 фунтов / куб.фут ___________ f. Удельная теплоемкость аккумулирующего материала: Из таблицы 1. = 0,2 БТЕ / фунт ° F ___________ г. Диапазон температур, в котором сохраняется тепло: в среднем 50-75 ° F (см. обсуждение выше). = 50 ° F ----------- час Нагрев на кубический фут материала для хранения: Шаг 1.e (100 фунтов / куб.фут) x Шаг 1.f. (0,2 БТЕ / фунт ° F) x Шаг 1.g (50 ° F). = 1000 БТЕ / куб. Фут ___________ я. Требуемый объем хранилища с использованием камня: Шаг 1.d (1 080 000 БТЕ) ÷ Шаг 1.h (1000 БТЕ / куб. Фут). = 1080 куб. Футов ____________ 2. Требуемый объем при использовании ВОДЫ в качестве носителя. а. Общее необходимое количество тепла: то же, что и в шагах с 1.a по 1.d. = 1 080 000 куб. Футов ___________ б. Объемная плотность материала для хранения: из таблицы 1.= 62,4 фунта / куб. Фут ___________ c. Удельная теплоемкость аккумулирующего материала: из таблицы 1. = 1 БТЕ / фунт ° F ___________ d. Температурный диапазон, в котором сохраняется тепло: То же, что и в шаге 1.g. = 50 ° F ___________ е. Тепло на куб. футов материала для хранения: Шаг 2.b (62,4 фунта / куб. фут) x Шаг 2.c (1 БТЕ / фунт ° F) x Шаг 2.d (50 ° F). = 3120 БТЕ / куб. Фут __________ f. Требуемый объем хранения с использованием воды: Шаг 2.a (1 080 000 БТЕ) ÷ Шаг 2. e (3120 БТЕ / куб. Фут.). = 346 куб. Футов ___________ 3. Требуемый объем при использовании СОЛИ ГЛАУБЕРА в качестве носителя информации. а. Общее необходимое количество тепла: то же, что и в шагах с 1.a по 1.d. = 1 080 000 БТЕ ___________ б. Объемная плотность материала для хранения: Из таблицы 1. = 56 фунтов / куб.фут ___________ c Скрытая теплота аккумулирующего материала: из таблицы 1.= 108 БТЕ / фунт ___________ d. Удельная теплоемкость аккумулирующего материала: Из таблицы 1. * Температура выше фазового перехода = 0,8 БТЕ / фунт ° F ___________ ** Температура ниже фазового перехода = 0,5 БТЕ / фунт ° F ___________ е. Разница температур между фазовым переходом (90 ° F) и хранением максимум (130 ° F) и минимум (80 ° F): см. обсуждение температурного диапазона над. * Разница температур выше фазового перехода = 40 ° F ___________ ** Разница температур ниже фазового перехода = 10 ° F ___________ f. Нагрев на фунт материала для хранения: Шаг 3.c + (Шаг 3.d * x Шаг 3.e *) + (Шаг 3.d ** x Шаг 3.e **). Пример: 108 БТЕ / фунт. + (0,8 БТЕ / фунт ° F x 40 ° F) + (0,5 БТЕ / фунт ° F x 10F) = 108 БТЕ / фунт.+ 32 БТЕ / фунт. + 5 БТЕ / фунт. = 145 БТЕ / фунт ___________ г. Нагрев на куб. футов материала для хранения: Шаг 3.b (56 фунтов / куб. фут) x Шаг 3.f (145 БТЕ / фунт). = 8120 БТЕ / куб. Фут ___________ час Требуемый объем хранилища при использовании глауберовской соли: Шаг 3.a (1080 000 БТЕ) ÷ Шаг 3.g (8120 БТЕ / куб. Фут). = 133 куб. Футов ___________

Где должен быть мой солнечный накопитель тепла?

Как правило, для отопления жилых помещений
содержится в самом доме.Так как это тяжело. лучшее
расположение в подвале или на нижнем уровне — и на бетоне. не
деревянные опорные элементы. Внутреннее хранилище должно иметь
некоторая изоляция, особенно если хранилище заряжается во время
лето. Однако его не нужно изолировать так сильно, как снаружи.
хранение, так как тепловые потери идут непосредственно на отопление дома.

Хранилище также может быть расположено снаружи дома либо в
на земле или в неотапливаемом здании.при условии, что он хорошо изолирован. Сухой,
хорошо дренированная почва действует как подходящая изоляция в хранилище
похоронен снаружи; подземное хранилище также обеспечивает более удобную жизнь
место в доме.

Важна ли форма теплонакопителя?

Важность конфигурации хранилища зависит от
используемый материал для хранения. Хранилища жидкостей обычно хранятся в
одиночный большой танк. Использование нескольких резервуаров меньшего размера позволит
максимизация температуры в меньшем объеме, вместо того, чтобы
нагрейте весь объем одного резервуара.Однако из-за стоимости
нескольких резервуаров и связанных с ними проблем с клапанами, а также потому, что
значительная вертикальная температурная стратификация в воде
бак, рекомендуемая процедура — использовать один бак и взлетать
вода наверху, где она наиболее теплая.

Эффективность склада очень зависит от
конфигурация. Основная проблема при проектировании хранилища породы
заключается в минимизации падения давления в воздушном потоке через хранилище.В
как правило, чем короче расстояние, которое должен пройти воздух, и тем ниже
расход воздуха, тем меньше будет перепад давления.

Минимальная длина, необходимая для адекватной теплопередачи внутри
накопление зависит от расхода воздуха, коэффициента теплопередачи воздуха к
рок и площадь поперечного сечения. В нормальных условиях эксплуатации
эта минимальная длина довольно мала. Следовательно, чем короче
хранилище может быть (в пределах разумного), чем ниже эксплуатационные
Стоимость.Как правило, скорость воздушного потока 20-30 футов в минуту
желательно. Площадь хранения можно приблизительно определить, разделив
общий расход воздуха из коллектора (в кубических расходах в минуту)
скорость (в футах в минуту).

Хотя воздух может проходить через каменный дно горизонтально,
эффективная система предназначена для вертикального воздушного потока. Горячий воздух
из коллектора выдувается сверху, а холодный воздух возвращается обратно
к коллектору снизу.Когда требуется тепло для нагрева
в комнате воздушный поток меняется на противоположный.

Может ли дополнительная изоляция уменьшить требуемый объем хранения (и стоимость)?

Так как потребность здания в отоплении определяет количество солнечной
тепло, которое необходимо собирать и хранить, снижение этого требования приведет к
также уменьшите площадь коллектора и емкость хранилища
необходимо. Обычно самый дешевый способ уменьшить потери тепла — это
правильная изоляция. Фактически, деньги, сэкономленные за счет меньшего объема памяти
площадь, складские материалы и площадь коллектора часто больше, чем нужно
дополнительная изоляция.

Насколько изоляция может снизить стоимость
система солнечного отопления зависит от ряда факторов, таких как
структурная прочность здания, существующий уровень изоляции, тепло
материалы для хранения и т. д. Но можно сэкономить
важно, как показывает пример на Рабочем листе II. Используйте рабочий лист
для определения потребности в отоплении и последующем накоплении-хранении
объем системы и стоимость при текущем уровне изоляции, а затем
на «должных» уровнях.Как правило, хранилище следует изолировать от
значение R-11, если в отапливаемом помещении, и R-30, если в неотапливаемом помещении.
площадь.

На что следует обращать внимание или о чем спрашивать при покупке коммерческого отопления
устройство хранения?

Если прогнозируемый строительный «бум», связанный с солнечной энергией, действительно
становится реальностью, наверняка возникнут какие-то однодневки
компании, которые попытаются воспользоваться «невежеством потребителей»
относительно систем хранения солнечного тепла и материалов.Защищать
себя из этих фирм, а также иметь основу для мудрых
вариантов, следуйте этой предложенной процедуре:

1. Остерегайтесь систем «черного ящика». Знайте, что в системе и как
он действует.

2. Если вы не знакомы с компанией, проверьте ее через Better
Бизнес-бюро или аналогичная организация.

3. Свяжитесь с кем-нибудь, у кого уже есть один из
устройства хранения данных; они могут многое рассказать вам о типе выступления
ждать.Будьте очень осторожны, если продавец не может или не даст вам
клиенты, чтобы связаться.

4. Получите письменные претензии компании перед покупкой
система. Также получите их, чтобы гарантировать заданный уровень производительности и
замените все неисправные детали.

5. Попросите показать проектные расчеты системы и проверьте их
использование имеющихся справочных материалов или получение помощи от вашего округа
Дополнительный офис.

6. Если система требует использования теплоаккумулирующего материала, например
рок, рассчитайте его стоимость, если бы вы купили его сами.Это будет
дать вам представление об объеме затрат на рабочую силу и рекламу
в сделке.

7. Если система требует предварительно упакованных PCM. попросить посмотреть
данные компании, подтверждающие заявления относительно тепловой мощности, скрытой теплоты и
ожидаемый срок полезного использования. Помните, что утверждения относительно того, сколько раз
Материал для хранения ПКМ не так важен, как количество
тепло поглощается и выделяется в каждом цикле. Если безводная соль держится
оседая, эффективность хранилища со временем снижается, но
PCM будет продолжать цикл (на уровне 60 БТЕ на фунт вместо 108
БТЕ).

Связанные публикации

Единичные копии следующих публикаций Purdue Extension
доступны вопросы солнечного отопления и энергосбережения
жителям Индианы из их окружного офиса или
написав в Центр распространения СМИ, 301 South Second Street,
Лафайет, Индиана, 47901–1232.

Солнечное отопление для дома, фермы и малого бизнеса (AE-88)

Рабочий лист II. Определение эффекта дополнительной изоляции

по объему и стоимости теплоаккумулятора и коллектора
Пример: типичный квадратный двухэтажный дом.с площадью поверхности крыши
1267 квадратных футов и площадь стены 2400 квадратных футов должны быть
солнечное отопление. В настоящее время он имеет только 6 дюймов изоляции.
стекловолокно (значение проводимости 0,053 БТЕ / час- ° F-кв. фут. в крыше
и 1 дюйм древесноволокнистой плиты (значение проводимости 0,33 БТЕ / ч- ° F-кв. фут) в
стены. Внутренняя температура будет поддерживаться на уровне 70 ° F: ожидается
внешняя низкая температура составляет 10 ° F. Должен ли владелец оформить воздух
коллектор и глауберова система хранения соли для дома
потребность в отоплении.или стоит добавить еще 6 дюймов
изоляция в крыше и 3 1/2 дюйма в стенах?

Наш Ваш
Позиции и расчеты примерная ситуация

1.Требования к отоплению здания с существующей изоляцией

а. Разница между внутренней и внешней температурой: из примера выше
(70 ° F - 10 ° F).= 60 ° F _____________

б. Площади кровли и стен; Из примера выше.
* Корневая площадь = 1267 кв. Футов _____________
** площадь стен = 2400 кв.футов _____________

c. Значение проводимости для данного типа и толщины изоляции:
Обратитесь к дилеру строительных материалов. (Пример: крыша, 6 дюймов.
стекловолокно; стена, ДВП толщиной 1 дюйм).
* Утеплитель крыши =.053 БТЕ / ч
° F-кв.фут _____________
** Изоляция стен = 0,33 БТЕ / ч.
° F-кв.фут _____________

d. Потери тепла через крышу: Шаг 1.a (60 ° F) x Шаг 1.b * (1267 кв. Футов)
x Шаг 1.c * (0,053 - БТЕ / ч- ° F-кв.фут). = 4029 БТЕ / час ______________

е. Потери тепла от стен: Шаг 1.a (60 ° F) x Шаг 1.b * (2400 квадратных футов) x
Шаг 1.c ** (0,33 БТЕ / ч.- ° F-кв.фут). = 47 520 БТЕ / час ______________

е. Общая текущая потребность в тепле: Шаг 1.d (4029 БТЕ / час) + Шаг 1.e
(47 520 БТЕ / час). = 51 549 БТЕ / час ______________

2. количество и стоимость складских материалов для удовлетворения текущих потребностей в отоплении.

а. Часов в день: 24. = 24 часа в сутки _____________

б. Желаемый запас аккумулирования тепла: Сред. 3-5 дней. = 3 дня _____________

c.Теплоемкость накопительного материала: Для глауберовской соли,
см. Рабочий лист I, Шаг 3.f

d. Стоимость единицы складского материала: уточняйте у поставщика. = 0,25 доллара США за фунт _____________

е. Общий необходимый для хранения материал: (Шаг 1.f x Шаг 2.a x Шаг 2.b) ÷ Шаг 2.c.
Пример: (51549 БТЕ / час x 24 часа в день x 3 дня) ÷ 145 БТЕ / фунт.
= 3,711,526 БТЕ ÷ 145 БТЕ / фунт. = 25 597 фунтов _____________

е. Общая стоимость необходимых складских материалов: Шаг 2.е. (25 597 фунтов) x Шаг 2.d
(0,25 доллара США за фунт). = 6399 долларов США ______________

3. Размер и стоимость коллектора для удовлетворения текущих потребностей в отоплении.

а. Желаемая способность сбора тепла: в среднем 2 дня. = 2 дня ______________

б. Уровень радиации для коллектора: уточните у поставщика. = 1000 БТЕ / кв.фут ______________

c. Стоимость за квадратный фут коллектора: уточняйте у поставщика.= $ 1,00 / кв.фут ______________

d. Общая необходимая площадь коллектора: (Шаг 1.f x Шаг 2.a x Шаг 3.a) ÷ Шаг 3.b.
Пример: (51549 БТЕ / час x 24 ч / день x 2 дня) ÷ 1000 БТЕ / кв.фут
= 2,474,352 БТЕ ÷ 1000 БТЕ / кв. Фут. = 2474 кв. Фута ______________

е. Общая стоимость коллектора: Шаг 3.d (2474 кв. Фута) x
Шаг 3.c (1,00 долл. США / кв. Фут). = 2474 доллара США ______________

4.Потребность в отоплении здания с дополнительной изоляцией

а. Текущее значение проводимости + дополнительная изоляция: Шаг 1.c + добавлено
изоляция. (Пример: крыша 6 из стекловолокна + пенополистирол 6 дюймов; стена 1 дюйм.
ДВП + 3-1 / 2 дюйма, пенополистирол
* Изоляция корня = 0,026 БТЕ / ч- ______________
° F-кв.фут
** Изоляция стен = 0,071 БТЕ / ч- ______________
° F-кв.футов

б. Потери тепла через крышу: Шаг 1.a (60 ° F. X Шаг 1.b * (1267 кв. Футов)
x Шаг 4.a * (0,026 БТЕ / ч- ° F-кв.фут) = 1977 БТЕ / ч ______________

c. Потери тепла от стен: Шаг 1.a (60 ° F) x Шаг 1.b ** (2400 кв. Футов)
x Шаг 4.a ** (0,071 БТЕ / ч) - ° F-кв.фут). = 10224 БТЕ / час ______________

d. Общая потребность в отоплении с дополнительной изоляцией: Шаг 4.b (1977 БТЕ / час) +
Шаг 4.c (10224 БТЕ / час) = 12 201 БТЕ / час _____________

5. Количество и стоимость складского материала для обеспечения «дополнительной изоляции».
потребность в отоплении

а. Общий необходимый складской материал: (Шаг 4.d x Шаг 2.a x Шаг 2.b) ÷ Шаг 2.c
Пример: (12 201 БТЕ / час x 24 часа в день x 3 дня ÷ 145 БТЕ / кв.фут =
878 472 БТЕ ÷ 145 БТЕ / фунт = 6058 фунтов _____________

б. Общая стоимость необходимых складских материалов:
Шаг 5.a (6058 фунтов) x Шаг 2.d (0,25 доллара США / фунт) = 1515 долларов США _____________

6. Размер и стоимость коллектора с учетом «дополнительной теплоизоляции» отопления.
требование

а. Общая необходимая площадь коллектора: (Шаг 4.d x Шаг 2.a x Шаг 3.a) ÷ Шаг 3.b.
Пример: (12 201 БТЕ / час x 24 часа / день x 2 дня) - 1000 БТЕ / кв. Фут. знак равно
585648 БТЕ ÷ 1000 БТЕ / кв. Фут. = 586 кв. Футов ______________

б. Общая стоимость коллектора:
Шаг 6.а. (586 кв. Футов) x Шаг 3.c (1,00 долл. США / кв. Фут). = 586 долларов США ______________

7. Экономия затрат на тепловую систему за счет добавления теплоизоляции.

а. Удельная стоимость изоляции: уточняйте у поставщика. Пример: 6 дюймов и 3-1 / 2 дюйма.
коврики.
* 6 дюймов коврики = $ 0,20 / кв.фут ______________
** 3-1 / 2 дюйма = 0,12 доллара США за квадратный фут ______________

б. Стоимость дополнительной изоляции: (Шаг 1.b * x Шаг 7.a *) + (Шаг 1.b ** x Шаг 7.а **).
Пример: (1267 кв. Футов x 0,20 $ / кв. Фут) + (2400 кв. Футов x 0,12 $ / кв. Фут)
= 253 + 288 долларов. = 541 доллар США ______________

c.

Минерит фактурный: Декоративный минерит (фактурный) — характеристики и применение

Крыша эркер фото: 100+ фото современные варианты кровли

Want to say something? Post a comment
Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Comment
Name*

Email*

Website

Рубрики

Баня

Дом

Как установить

Материал

Печ

Разное

Своими руками

Советы

Что лучше

площадь/время	8 час	10час	12час	14час	16час
100м2	587л	734л	881л	1028л	1175л
150м2	880л	1101л	1321л	1542л	1762л
200м2	1174л	1468л	1762л	2056л	2350л

площадь / время автономной работы	8 час	10час	12час	14час	16час
100м2	32	40	48	56	64
150м2	48	60	72	84	96
200м2	64	80	96	112	128

Энергия, накопленная в воде — литры / кВтч

Энергия, накопленная в воде — галлоны США / британские тепловые единицы

термодинамика — Расчет накопленной энергии для резервуар для хранения тепла

Накопитель тепловой энергии

Бен Рейнхардт

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

Список литературы

Помощь при проектировании резервуаров-аккумуляторов Calculacte

Расчет размера буферной емкости для котлов на дровах

Расчет размера буферного бака для солнечных систем

(PDF) Простой метод расчета установок центрального солнечного отопления с сезонным хранением

Накопление солнечной энергии для дома, фермы и малого бизнеса: предложения по выбору и использованию материалов и оборудования для аккумулирования тепла

Университет Пердью

Кооперативная служба поддержки

West Lafayette, IN 47907

Стив Экхофф и Мартин Окос

Содержание

Какие материалы используются для хранения солнечного тепла и есть ли «лучший» один?

Каковы преимущества и недостатки каждого материала для хранения, и при каких условиях его можно будет использовать?

Материалы с фазовым переходом (PCM)

Рисунок 1. Сравнительные объемы для одинакового количества аккумулирующего тепла. с использованием трех разных материалов для хранения.

Как материалы с фазовым переходом работают в солнечном аккумуляторе?

Если в качестве материала для хранения используется камень, какой размер и тип лучше всего подойдут?

Какой тип теплоносителя мне следует использовать?

Насколько большим должен быть мой накопитель солнечного тепла?

Таблица 1.Характеристики хранения тепла трех обычных солнечных источников тепла Материалы для хранения.

Рабочий лист 1. Расчет необходимого объема накопления солнечного тепла

Где должен быть мой солнечный накопитель тепла?

Важна ли форма теплонакопителя?

Может ли дополнительная изоляция уменьшить требуемый объем хранения (и стоимость)?

На что следует обращать внимание или о чем спрашивать при покупке коммерческого отопления устройство хранения?

Связанные публикации

Рабочий лист II. Определение эффекта дополнительной изоляции

Рубрики

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

Какие материалы используются для хранения солнечного тепла и есть ли «лучший»
один?

Каковы преимущества и недостатки каждого материала для хранения, и
при каких условиях его можно будет использовать?

Рисунок 1. Сравнительные объемы для одинакового количества аккумулирующего тепла.
с использованием трех разных материалов для хранения.

Таблица 1.Характеристики хранения тепла трех обычных солнечных источников тепла
Материалы для хранения.

На что следует обращать внимание или о чем спрашивать при покупке коммерческого отопления
устройство хранения?