Värmesystem med värmeakkumulatorer

Det finns ett sätt att föra bekvämligheten med att använda en fast bränslepanna närmare den komfort som uppvärmning med naturgas ger. Värmeakkumulatorn minskar inte bara frekvensen för tändning, utan ger också betydande besparingar i elektrisk uppvärmning med ett flertullsbetalningssystem.

Vad är en värmelagringsenhet

Uppgiften att spara värmeenergi är ett av de mest angelägna problemen i världens energisektor. Först och främst är dess lösning nödvändig för att optimera driften av omvandlingssystem för solenergi, men samma typ av problem är också i vanliga hushåll. Vissa ägare av hus på landet lockas inte av idén att bli brandman, medan de som använder el för uppvärmning främst är bekymrade över kostnadsminskning.

Alla dessa uppgifter kan lösas genom att installera en värmeakkumulator, som ackumulerar energi i läget för aktiv drift av värmaren och sedan överför den till systemet under lång tid. För att undvika förvirring bör det genast noteras att det finns två typer av värmelagringsenheter:

1. Magnesitvärmeakkumulatorer installerade i elektriska värmeenheter.
2. Buffertankar med vatten – ett naturligt ämne med högsta värmekapacitet.

Den första typen av värmeförvaring har varit känd i ungefär ett halvt sekel och fungerar som en ersättning för elektriska konvektorer där flertullsbetalning för el är relevant. Magnesitskalets lagrade värme kan ge från 8 till 12 timmar och värma huset under dagen utan att konsumera el. Den största nackdelen med sådana värmeakkumulatorer är behovet av att exakt beräkna värmekapaciteten individuellt för varje rum, med hänsyn till trögheten i byggnadskonstruktioner, värmeförlust och luftvolym. Fel i beräkningar leder till brott mot klimatregimen och, som en följd, den absoluta bristen på att använda värmeakkumulatorer av denna typ.

Buffertanken är en vattentank integrerad i det hydrauliska värmesystemet. Uppvärmningen av buffertkylvätskan kan utföras direkt – sådana tankar kallas enkelkrets, eller genom en värmeväxlare, det vill säga kylvätskorna i olika kretsar isoleras från varandra. Mångsidigheten i vattenlagringen gör att den kan användas både för enhetlig värmeöverföring i övergående lägen och för energilagring under natttarifperioden. Det är den här typen av värmeackumulatorer som är mest intressant för den ryska konsumenten, och vi kommer att tänka på det i detalj..

Vad ger installationen av en värmeakkumulator

Värmeakkumulatorn kan inte klassificeras som en uppgradering av värmesystemet. Den genomsnittliga kostnaden börjar från 120-140 tusen rubel. och kan nå en halv miljon, och det angivna prisintervallet är relevant för system som ger värme till bostäder med en yta på upp till 150 m². En naturlig fråga uppstår: vad är motiveringen för att köpa sådan dyra utrustning??

För att förstå möjligheten att installera en värmelagringsenhet måste du förstå detaljerna i dess funktion. Först och främst bör det komma ihåg att det inte ger konkreta fördelar i kombination med en panna som arbetar med naturgas, eldningsolja, det vill säga med automatisk bränsletillförsel. Det är meningsfullt att installera en värmeakkumulator med antingen elektriska eller fast bränsleenheter med manuell belastning samt i samband med solfångare. I denna ordning kan ett antal fördelar särskiljas:

1. Förbättrad driftskomfort för en fast bränslepanna – antalet tändningar kan minskas till en per dag, och detta gäller både för lågsäsongen och under den kallaste femdagarsperioden.
2. Ökade besparingar: arbetar med maximal effekt, pannan för fast bränsle tappar inte värmen tillsammans med förbränningsprodukterna. Vatten med låg temperatur cirkulerar hela tiden i spolen och absorberar effektivt den genererade energin.
3. Förlängning av pannans livslängd på grund av överhettningsskydd. I läget för aktiv förbränning förblir värmeväxlaren torr hela tiden – på grund av frånvaro av kondensat, förorenas rökkanalerna med tjära avsevärt och effekten på spolmetallen av syror som bildas när rök kommer i kontakt med fukt utesluts.
4. Om systemet drivs av en solfångare är värmeakkumulatorn oumbärlig, eftersom det är tack vare det att det är möjligt att värma den bebodda volymen inte bara under dagen utan också på natten.
5. Värmeakkumulatorns konstruktionsegenskaper gör det så enkelt som möjligt att implementera ett VVS-system, inklusive med cirkulation.

Kriterier för val av buffertank

Som redan nämnts är prisklassen för värmelagringsenheter med identisk kapacitet mycket hög. För att göra rätt val måste du veta vad som bestämmer utrustningens kvalitet och hållbarhet. Materialet i behållarkroppen är av största vikt:

• Kolstål kan användas i system som inte har en vanlig vattenminkning, vilket innebär att metallelement inte ständigt utsätts för upplöst syre.
• Rostfritt stål har korrosionsegenskaper, en sådan behållare är helt oförmögen att orsaka slambildning i systemet och anses vara den mest avancerade typen av värmelagring, men den är dyrare än andra..
• Ett metallhölje med en polymerbeläggning – i detta fall är korrosionsbeständigheten för tankmaterialets basmaterial inte kritisk, eftersom det skyddande skalet garanterar vätskans renhet. Du måste dock vara försiktig: vissa polymerföreningar kan reagera med speciella värmebärare, dessutom måste tjockleken på metallskalet vara tillräckligt hög för att motstå mekanisk påfrestning.

Värmeakkumulatorkonstruktioner: 1 – direktanslutning av kretsar; 2 – med en värmeväxlare; 3 – med två värmeväxlare

Buffertankar tillverkade helt av plast bör inte beaktas på allvar. Sådana lagringsanordningar kan inte motstå belastningen från vätskan som expanderar vid upphettning, och vid höga temperaturer förlorar dessutom många polymermaterial sina egenskaper..

Inte bara materialet i sig är viktigt, utan också de strukturella egenskaperna i ärendet. Så det bästa alternativet är en cylindrisk form med en stämplad sfärisk botten. Importerad utrustning kännetecknas bland annat av högre svetsningskvalitet, testas av ökat hydraultryck innan produkter levereras till marknaden. Komplexiteten hos utrustningen spelar också en roll: de enklaste ackumulatorerna ingår direkt i systemet, men om en speciell värmebärare används vid uppvärmning utförs värmeöverföring enligt schemat: pannkrets – lagring – värmekrets genom värmeväxlare. I detta fall implementeras skydd mot vattenfrysning i lagringstanken genom att installera en elektrisk värmare som upprätthåller en positiv vattentemperatur i viloläge. Energiförbrukningen är försumbar på grund av kontinuerlig värmeisolering av buffertanken.

En annan nyans är typen och kvaliteten på värmeisolering, vilket också direkt påverkar kostnaden. Budgetmodellerna är klädda i ett hölje av mineralull och expanderad polystyren – inte de mest ideala materialen när det gäller hållbarhet och brandsäkerhet. Mer avancerade modeller har polyuretanskumisolering, och de dyraste är polyisocyanurat. Dessa material behåller värmen bättre än andra; under driftförhållandena på frekvensomriktaren fungerar de i tiotals, om inte hundratals år, medan de inte utgör ett hot om brandutveckling..

Följande valfria tillägg kan också påverka kostnaden för värmelagringsenheten:

• Styvt skal för att förbättra estetik och skydda värmeisolering från mekanisk skada.
• Närvaron av ett elektriskt värmeelement eller ett grenrör för installationen.
• Ytterligare kranar från varmvattenspolen eller ytterligare värmeväxlare.
• Inbyggda termometrar, tryckmätare, kapslar för installation av elektroniska sensorer.

Beräkning av värmeakkumulatorn

Faktum är att den enda parametern för värmeakkumulatorn som måste bestämmas för korrekt integration i värmesystemet är dess kapacitet. Beräkningen utförs enligt ett enkelt schema: den tid under vilken systemet svalnar till ett obehagligt värde i frånvaro av energiförsörjning bestäms. Du måste dela önskad autonom driftstid med detta värde och applicera den resulterande koefficienten på värmesystemets egen kapacitet.

Om till exempel, med en systemvolym på 100 liter, kylning sker på en timme, medan värmeförsörjning krävs under 12 timmar från en tändning, bör den totala mängden värmebärare vara 1,2 ton respektive buffertkapacitet är 1100 liter. Samtidigt bör man ta hänsyn till systemets ökande värmeförluster, som inte överstiger 10% även i de mest budgetmässiga lagringsalternativen..

Ungefärlig formel för att välja volym på värmeakkumulatorn:

m = (P ?? t) / (c? T)

Var: m– volym
P– pannkraft, W
?– panneffektivitet, 0,98%
t– uppvärmningstid, h
c– specifik värmekapacitet för vatten, Wch / kg K
?T– temperatur delta, K

Vid drift från en elektrisk värmeenhet beräknas buffertankens kapacitet beroende på pannkraften och anläggningens tillåtna elektriska anslutningseffekt. Genom att känna till den mängd energi som krävs för att värma vatten med en given temperaturskillnad är det nödvändigt att välja en sådan volym så att buffertanken helt värms upp under den låga tulltaxan. För att exempelvis värma en liter vatten med ett delta på 80 ° C krävs 93 W / h el med systemets effektivitet lika med enhet, medan värmningstiden är cirka tre minuter. För att inte bli förvirrad i formlernas komplikationer kan du använda en bekväm räknare online.

En annan aspekt av systemets storlek är relaterad till pannutgången. Det bör vara ungefär dubbelt så högt som behövs för ett system utan värmeakkumulator. För det första kommer detta att möjliggöra ökad bränslebelastning och eldning i högeffektläge, vilket innebär att du måste kasta upp ved mindre än när systemet värms upp. För det andra, med en ökning av pannkraften, ökar värmeväxlarens ytarea respektive mängden värme som inte absorberas av den blir lägre.

Funktioner för installation och drift

Drivsystemets rörsystem beror inte på närvaron och antalet mellanliggande värmeväxlare. Vid anslutning av en värmeakkumulator är det vanligt att separera pannan och radiatorkretsarna. Var och en av dem kräver installation av trevägsventiler:

• En blandningsventil på pannkretsen är nödvändig så att pannan inte fungerar i kondenseringsläge medan hela vattenvolymen i värmeakkumulatorn värms upp. Om du blandar varmt vatten från tillförseln till pannåterföringen kan du hålla värmeväxlarens temperatur på en nivå där sotet inte fuktas.
• En reglerventil på radiatorkretsen låter dig reglera temperaturen på det vatten som matas till värmaren. För det första gör det möjligt för dig att förlänga batteriets livslängd, dessutom blir det möjligt att följa temperaturbegränsningar för system med plaströr eller golvvärme utan ytterligare tekniska medel.

Anslutningsdiagram över en fast bränslepanna med en värmeakkumulator: 1 – fast bränslepanna; 2 – termostat; 3 – säkerhetsgrupp; 4 – luftseparator; 5 – cirkulationspump; 6 – backventil; 7 – buffertank (värmeakkumulator); 8 – trevägsventil; 9 – automatisering; 10 – värmekrets; 11 – ytmonterad temperatursensor; 12 – expansionsbehållare; 13 – torrkörningsgivare; 14 – sminkventil

Vid installation av en värmeakkumulator bildas två tvångscirkulationskretsar med separata pumpar. I detta fall tillförs varmt vatten till värmeanordningarna så snart som möjligt efter att pannan startats, eftersom kylvätskan tas från den övre delen av tanken, där vätskan med den högsta temperaturen sorberas. Det är viktigt att inte tillåta installation av pumpar efter grenen för att mata ventilerna, så att om de är helt stängda, stoppar inte cirkulationen av systemet. Samtidigt är det ingen skillnad i om pumpen är installerad på tillförsel- eller returgrenen..

Vid drift av en panna med fast bränsle med en buffertank får den inte tillåtas arbeta i kondenseringsläge. I system utan värmeakkumulator är det vanligt att begränsa syretillförseln, så att du kan förlänga bränntiden för bokmärket. I närvaro av en buffertank i uppvärmningsläget arbetar pannan i flamförbränningsläget hela tiden, vilket är möjligt på grund av den betydande volymen av kylmediet, som kan absorbera en kolossal mängd termisk energi. För att undvika bildning av kondens måste 3-vägs blandningsventil ställas in på en temperatur som inte är lägre än 60 ° C. Kanske, på grund av en minskning av temperaturdeltaet, kommer värmeöverföringen inte att vara så aktiv, men detta är det enda sättet att utesluta överfuktning av värmeväxlaren, vilket underlättar rengöring från sot och förlänger livslängden för värmeenheten.