Výpočet a připojení tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva

Kotelny na tuhá paliva nemohou dlouho fungovat bez zásahu osoby, která musí pravidelně naložit palivové dřevo do pece. Pokud tak neučiníte, systém začne ochlazovat a teplota v domě bude klesat. V případě výpadku proudu, kdy je pec úplně vypálena, existuje nebezpečí vyvaření chladicí kapaliny ve plášti jednotky a její následné zničení. Všechny tyto problémy lze vyřešit instalací tepelného akumulátoru pro vytápění kotlů. Rovněž bude schopen vykonávat funkci ochrany litinových zařízení před praskáním při prudkém poklesu teploty napájecí vody.

Propojení kotle na tuhá paliva s akumulátorem tepla

Výpočet vyrovnávací kapacity kotle

Úloha akumulátoru tepla v obecném schématu vytápění je následující: během provozu kotle v normálním režimu akumulujte tepelnou energii a po rozpadu topeniště ji po určitou dobu předejte radiátorům. Konstrukčně je akumulátorem tepla pro kotel na tuhá paliva izolovaná nádrž na vodu s odhadovanou kapacitou. Může být instalován jak ve spalovací místnosti, tak v samostatné místnosti domu. Nemá smysl umístit takovou nádrž na ulici, protože voda v ní se ochladí mnohem rychleji než uvnitř budovy.

Připojení akumulátoru tepla k kotli na tuhá paliva

Vzhledem k dostupnosti volného prostoru v domě se výpočet tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva v praxi provádí takto: kapacita nádrže je převzata z poměru 25-50 litrů vody na 1 kW energie potřebné k vytápění domu... Pro přesnější výpočet vyrovnávací kapacity kotle se předpokládá, že se voda v nádrži ohřívá během provozu kotelny na 90 ⁰С a po jejím vypnutí bude vydávat teplo a ochlazovat do 50 ⁰С. U teplotního rozdílu 40 ° C jsou hodnoty vydávaného tepla pro různé objemy nádrže uvedeny v tabulce.

Tabulka hodnot daného tepla pro různé objemy nádrže

Objem tepelného akumulátoru, m3	0.35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
Množství vydávaného tepla při teplotním rozdílu 40 ° C, kW / h	20	30	45	58	85	115	170	210

I když je v budově prostor pro velkou kapacitu, nemusí to vždy dávat smysl. Je třeba si uvědomit, že bude nutné ohřát velké množství vody, poté by měl být samotný výkon kotle zpočátku 2krát větší, než je zapotřebí k vytápění obydlí. Příliš malá nádrž nebude plnit svoji funkci, protože nebude schopna akumulovat dostatek tepla.

Výpočet kapacity tepelného akumulátoru

Metodika výpočtu se může lišit v závislosti na schématu aplikace. Zde je hrubý výpočetní graf:

1. Stanovení maximálního zatížení palivem. Například topeniště pojme 20 kg palivového dřeva. 1 kg palivového dřeva je schopen uvolnit 3,5 kWh energie. Při spalování jedné záložky palivového dřeva tedy kotel poskytne 20 3,5 = 70 kWh tepla. Čas potřebný k vypálení celé záložky lze určit empiricky nebo vypočítat. Pokud je výkon kotle například 25 kW 70: 25 = 2,8 h.
2. Teplota nosiče tepla v topném systému. Pokud je systém již nainstalován, stačí změřit teplotu na vstupu a výstupu a určit tepelné ztráty.
3. Stanovení požadované frekvence stahování. Například nakládka je možná ráno a večer, ale není možné provádět údržbu kotle ve dne i v noci.

Výpočet tepelného akumulátoru

Pokud je například tepelná ztráta místnosti 6,7 kW za hodinu, pak to bude 160 kW za den. V tomto příkladu je to o něco více než dvě palivové náplně.Jak bylo definováno výše, jedna záložka palivového dřeva hoří asi 3 hodiny a uvolňuje 70 kWh tepelné energie.

Potřeba vytápění domu je 6,7 3 = 20,1 kWh, rezerva akumulační nádrže bude 70-20,1 = 49,9, tj. Přibližně 50 kWh. Tato energie bude stačit na dobu 50: 6,7 - to je asi 7 hodin. To znamená, že denně jsou zapotřebí dvě plné občerstvení a jedno neúplné.

Na základě těchto výpočtů, po zvážení několika možností, se zastavíme u tohoto: ve 23 hodin se provede neúplné načtení, v 6:00 a 18:00 - plné. Pokud nakreslíte graf úrovně nabití tepelného akumulátoru, uvidíte, že maximální nabití klesne na 60 kWh v 9 hodin ráno.

Protože 1 kWh = 3600 kJ, rezerva by měla být 60 3600 = 216000 kJ tepelné energie. Teplotní rezerva (rozdíl mezi indikátorem maximální vody a požadovaným průtokem) je 95-57 = 38 ° С. Tepelná kapacita vody 4,187 kJ. 216000 / (4,18738) = 1350 kg. V tomto případě bude požadovaný objem tepelného akumulátoru 1,35 m3.

Uvažovaný příklad poskytuje obecnou představu o tom, jak se počítá kapacita skladovací nádrže. V každém případě je třeba vzít v úvahu zvláštnosti topného systému a podmínky jeho provozu.

Vlastnosti instalace tepelného akumulátoru

Před instalací zařízení je třeba vypracovat podrobný návrh. Je nutné vzít v úvahu všechny požadavky výrobců topných zařízení. Při instalaci akumulační nádrže je třeba dodržovat následující pravidla:

• Povrch nádoby musí mít spolehlivou tepelnou izolaci.
• Na vstupu a výstupu by měly být instalovány teploměry, které sledují teplotu vody.
• Objemové nádrže se nejčastěji nevejdou do dveří. Pokud není možné vložit tank před dokončením stavby, budete muset použít skládací verzi nebo několik menších tanků.
• Na přívodním potrubí je žádoucí hrubý filtr.
• V blízkosti nádrže by měl být instalován pojistný ventil a manometr. V samotné nádrži by měl být také odvzdušňovací ventil.
• Musí být možné vypustit vodu z nádrže.

Rada! Přítomnost tepelného akumulátoru je často předpokladem pro záruku výrobce kotle na tuhá paliva.

Použití akumulátoru tepla v systému s kotlem na tuhá paliva zvyšuje účinnost generátoru tepla a jeho životnost a také umožňuje ekonomičtější spotřebu paliva. Možnost méně častého plnění paliva umožňuje spotřebiteli pohodlnější používání kotle. Výpočet požadovaného výkonu akumulační nádrže musí zohlednit typ kotle, vlastnosti topného systému a podmínky jeho provozu.

Doporučení pro výběr

Výběr tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva je ovlivněn přítomností volného prostoru v místnosti. Při nákupu velké skladovací nádrže bude nutné zajistit základové zařízení, protože zařízení s významnou hmotností nelze umístit na běžné podlahy. Pokud je podle výpočtu požadována nádrž o objemu 1 m3 a pro její instalaci není dostatek místa, můžete si zakoupit 2 výrobky po 0,5 m3 a umístit je na různá místa.

Akumulátor tepla pro kotel na tuhá paliva

Dalším bodem je přítomnost systému TUV v domě. V případě, že kotel nemá vlastní okruh ohřevu vody, je možné s takovým okruhem dokoupit akumulátor tepla. Neméně důležitá je hodnota pracovního tlaku v topném systému, který by v obytných budovách neměl tradičně překročit 3 bary. V některých případech tlak dosáhne 4 barů, pokud se jako zdroj tepla použije výkonná domácí jednotka. Poté bude nutné zvolit akumulátor tepla pro topný systém ve speciálním provedení - s torisférickým krytem.

Některé tovární zásobníky teplé vody jsou vybaveny elektrickým topným tělesem instalovaným v horní části nádrže. Takové technické řešení nedovolí, aby se chladicí kapalina po zastavení kotle úplně ochladila, horní zóna nádrže se zahřeje. Přívod teplé vody bude fungovat.

Jednoduchý spínací obvod s příměsí

Úložné zařízení lze do systému zahrnout různými způsoby. Nejjednodušší potrubí kotle na tuhá paliva s akumulátorem tepla je vhodné pro práci s gravitačními napájecími systémy a bude fungovat v případě výpadku proudu. Za tímto účelem musí být nádrž instalována nad topnými tělesy. Okruh zahrnuje oběhové čerpadlo, termostatický třícestný ventil a zpětný ventil. Na začátku topného cyklu protéká voda poháněná čerpadlem přívodním potrubím ze zdroje tepla přes trojcestný ventil do ohřívačů. To pokračuje, dokud teplota na výstupu nedosáhne určité hodnoty, například 60 ° C.

Akumulátor tepla pro vytápění kotlů

Při této teplotě začne ventil směšovat studenou vodu do systému ze spodní odbočky nádrže, přičemž na výstupu sleduje nastavenou teplotu 60 ° C. Ohřátá voda začne proudit do nádrže horním odbočným potrubím přímo připojeným k kotli a baterie se začne nabíjet. Při úplném spalování dřeva v topeništi začne teplota v přívodním potrubí klesat. Když teplota klesne pod 60 ° C, termostat postupně přeruší dodávku ze zdroje tepla a otevře tok vody z nádrže. Ta se postupně postupně naplní studenou vodou z kotle a na konci cyklu se trojcestný ventil vrátí do původní polohy.

Zpětný ventil, zapojený paralelně s trojcestným termostatem, se aktivuje při zastavení oběhového čerpadla. Poté bude kotel s tepelným akumulátorem pracovat přímo, chladivo půjde do topných zařízení přímo z nádrže, která bude doplňována vodou ze zdroje tepla. V takovém případě se termostat nepodílí na provozu okruhu.

Kam umístit oběhové čerpadlo

Ve většině potrubních schémat tepelného akumulátoru s oběhovým čerpadlem je umístěn ve zpětném potrubí před kotlem. Ve zpětném potrubí - protože teplota je zde nižší, ale můžete ji také umístit na krmivo. Moderní čerpadla jsou navržena k čerpání chladicí kapaliny až do 110 ° C, takže se tam cítí dobře. Druhý bod: při instalaci na napájecí zdroj nebude čerpadlo vytvářet další tlak na tepelný výměník, což prodlouží jeho životnost.

V každém případě při instalaci oběhového čerpadla do přívodu nebo zpátečky neexistuje možnost přirozené cirkulace. To znamená, že v případě výpadku proudu se cirkulace zastaví, kotel se nevyhnutelně vaří. Aby se tomu zabránilo, je nainstalován čtyřcestný ventil, kterým se do kanalizace vypouští přehřátá voda a napájí se studenou vodou z přívodu studené vody. Tímto způsobem je organizováno nouzové chlazení výměníku tepla a je zabráněno varu chladicí kapaliny.

Jedním ze způsobů, jak zabránit přehřátí chladicí kapaliny v topném kotli

Pamatujte, že toto schéma lze implementovat pouze na ocelové nebo měděné tepelné výměníky. S litinou - to je nemožné. Mohou prasknout, pokud jsou vystaveny studené vodě.

Existuje další způsob. Je šetrnější k tepelnému výměníku (vhodný také pro litinu) a vyžaduje méně materiálů. Mezi kotlem a tepelným akumulátorem můžete vytvořit potrubí pro vytápění, aby byla zajištěna přirozená cirkulace. V tomto případě, když je přerušeno napájení, kotel nebude vařit - bude i nadále ohřívat vodu v nádobě.

Pro zachování přirozené cirkulace chladicí kapaliny je čerpadlo umístěno v samostatném, speciálně vytvořeném okruhu. Aby obvod fungoval, je v obvodu nainstalován zpětný ventil s velkým průřezem.

Tímto způsobem je udržována přirozená cirkulace i při absenci napájení

Když cirkulační čerpadlo nefunguje, prochází tokem nosiče tepla z TA. Když je oběhové čerpadlo v provozu, podpírá tlakem ventil a chladicí kapalina protéká čerpadlem. K čerpadlu vede trubka o průměru nejméně jednoho palce. Pouze v tomto případě lze zachovat přirozenou cirkulaci.

Schéma hydraulického oddělování

Další složitější schéma připojení znamená nepřerušovanou dodávku elektřiny. Pokud to není možné, je nutné zajistit připojení k síti prostřednictvím zdroje nepřerušitelného napájení. Další možností je použití naftových nebo benzinových elektráren. V předchozím případě bylo připojení tepelného akumulátoru k kotli na tuhá paliva nezávislé, to znamená, že systém mohl fungovat odděleně od nádrže. V tomto schématu funguje akumulátor jako vyrovnávací nádrž (hydraulický odlučovač). V primárním okruhu je zabudována speciální směšovací jednotka (LADDOMAT), kterou cirkuluje voda při zapálení kotle.

Připojení akumulátoru tepla k kotli na tuhá paliva

Blokové prvky:

• oběhové čerpadlo;
• třícestný termostatický ventil;
• zpětný ventil;
• jímka;
• Kulové ventily;
• zařízení pro regulaci teploty.

Rozdíly od předchozího schématu - všechna zařízení jsou sestavena do jednoho bloku a chladicí kapalina jde do nádrže, nikoli do topného systému. Princip činnosti míchací jednotky zůstává nezměněn. Takové potrubí kotle na tuhá paliva s tepelným akumulátorem umožňuje připojit tolik topných větví, kolik chcete, na výstupu z nádrže. Například k napájení radiátorů a podlahových nebo vzduchových topných systémů. Každá větev má navíc vlastní oběhové čerpadlo. Všechny okruhy jsou hydraulicky odděleny, přebytečné teplo ze zdroje se akumuluje v nádrži a v případě potřeby se využívá.

Připojení CK ke spotřebitelům

Na druhé straně musí být zásobník tepla připojen k topnému systému. Připojíme-li pouze radiátory, je vše jednoduché - z jednoho z horních vývodů vede potrubí do přívodního potrubí, připojujeme zpětné potrubí ke spodnímu. V tomto případě se však mohou radiátory přehřát. Když se voda v nádrži zahřeje na teplotu nad 60 ° C, může to být nebezpečné a teplota může být 90 ° C nebo dokonce vyšší. Při dotyku s tak horkými radiátory existuje vysoká pravděpodobnost vážného popálení. Kromě toho bude v místnosti zjevně teplo.

Připojení radiátorů

Abyste zabránili příliš horkému přívodu tepla, instalujte další třícestný směšovací ventil. Obvod funguje stejně, jak je popsáno výše. Nastavili jsme požadovanou teplotu na regulátoru, například 50 ° C. Jakmile je chladicí kapalina v přívodu horká, ventil otevře směs vody ze zpátečky.

Jednou z výhod instalace tepelného akumulátoru je možnost přípravy teplé vody ve stejné nádobě (prostřední obrázek na obrázku níže). K tomu je v nádrži zabudován výměník tepla nebo kontejner. Jeho výstup je připojen k hřebenu přívodu teplé vody.

Schémata potrubí vyrovnávací nádrže ze strany topného systému

Protože v tomto případě je také možné přehřátí, je zde také zapotřebí směšovací jednotka. Musíte jen přidat studenou vodu z vodovodu. Tato jednotka je implementována pomocí jiného třícestného směšovacího ventilu. Výstup z přívodu studené vody je napojen na třícestný směšovací ventil TUV. Aby při absenci parsování horké vody nespadla do hřebene na studenou vodu, umístili jsme zpětný ventil na přívodní potrubí ze zdroje studené vody.

Toto schéma potrubí akumulátoru tepla má významnou nevýhodu: když se nepoužívá horká voda, voda v potrubí se ochladí. Abyste se „zahřáli“, musíte vychlazené nalít jen do kanalizace. To je nepohodlné, protože musíte čekat a je to neekonomické.K vyřešení problému je zpětné potrubí vytaženo z posledního bodu analýzy, ve kterém je nainstalováno jejich oběhové čerpadlo. Tento okruh se nazývá recirkulace. Dokud kdekoli nebyl otevřen kohoutek, voda teče v kruhu. Teplá voda je tak neustále čerpána ze všech kohoutků. Věnujte pozornost instalaci zpětných ventilů - jsou povinné pro provoz obvodu.

Potrubí tepelného akumulátoru pro individuální vytápění se všemi funkčními prvky a armaturami

Pro závěrečnou studii schématu je také nutné stanovit místo instalace armatur. Jedná se o automatické větrací otvory, které jsou instalovány v nejvyšších bodech systému. Potřebné jsou také kohouty. Jsou instalovány v blízkosti každé velké funkční jednotky, aby bylo možné v případě potřeby vypnout kohoutky a vyjmout zařízení pro opravu nebo údržbu.

Jak napájet podlahu s teplou vodou

Teplou podlahu lze velmi dobře připojit k tepelnému akumulátoru. Potrubí se v tomto případě neliší od případu s radiátory. Potřebujeme stejnou směšovací jednotku s trojcestným směšovacím ventilem, ale měla by být nastavena na nižší teplotu - ne vyšší než + 40 ° C. V takovém případě můžete připojit podlahové vytápění bez směšovací jednotky - teplota musí být řízena při opuštění kotle. Ale můžete hrát na jistotu - vložte druhou směšovací jednotku na rozdělovač podlahového topení.

Tepelné akumulační potrubí s podlahou teplé vody (v zelené smyčce)

K dispozici je také druhá možnost potrubí tepelného akumulátoru s teplou podlahou - dodávejte stejnou teplotu jako chladivo, které vede k radiátorům. Míchací jednotka ji sníží. Potíže a náklady jsou menší (pro odbočení z hlavní linky jsou zapotřebí pouze odpaliště), ale spolehlivost takového řešení je nižší. Toto zařízení se však vyrovná s chladicí kapalinou dodávanou běžným kotlem.

Akumulátor tepla je jednotka pro sběr a zvyšování tepla za účelem jeho dalšího využití. Zařízení se používá v soukromých domech, bytech, v podnicích i pro předehřev motorů. Akumulátor tepla pro topný systém umožňuje snížit náklady na energii pro vytápění místností a zásobování teplou vodou. Jednotky jsou instalovány v potrubí kotle na tuhá paliva nebo připojeny k solární soustavě.

Práce kotle na tuhá paliva ve vytápěcím systému je určitá cyklickost. Nejprve se do něj vloží palivo, zapálí se a poté kotel postupně dosáhne svého maximálního výkonu a přenáší tepelnou energii chladicí kapalinou do topného systému.

Záložka palivového dřeva postupně dohoří, přenos tepla se sníží a chladicí kapalina se ochladí. Během doby špičkového výkonu zůstává část tepelné energie nevyzvednutá a během dodatečného spalování paliva to naopak nebude stačit. Pro opakování cyklu je třeba znovu naložit tuhé palivo.

Výhody a nevýhody

Topný systém s akumulátorem tepla, ve kterém zařízení na tuhá paliva slouží jako zdroj tepla, má mnoho výhod:

• Zlepšení komfortních podmínek v domě, protože po dohoření paliva topný systém pokračuje v ohřívání domu teplou vodou z nádrže. Není třeba vstávat uprostřed noci a nakládat část palivového dřeva do topeniště.
• Přítomnost nádoby chrání vodní plášť kotle před varem a zničením. Pokud dojde k náhlému přerušení dodávky elektřiny nebo k odpojení termostatických hlav nainstalovaných na radiátorech chladicí kapalinou v důsledku dosažení požadované teploty, bude zdroj tepla ohřívat vodu v nádrži. Během této doby se může obnovit dodávka elektřiny nebo se spustí dieselový generátor.
• Dodávka studené vody ze zpětného potrubí do rozžhaveného litinového výměníku tepla po náhlém spuštění oběhového čerpadla je vyloučena.
• Akumulátory tepla lze použít jako hydraulické děliče v topném systému (hydraulické šipky). Díky tomu je provoz všech větví okruhu nezávislý, což poskytuje další úspory tepelné energie.

Vyšší náklady na instalaci celého systému a požadavky na umístění zařízení jsou jedinou nevýhodou použití skladovacích nádrží. Po těchto investicích a nepříjemnostech však budou z dlouhodobého hlediska následovat minimální provozní náklady.

Řešení problému kondenzace

Logickým řešením problému příliš studené vody na zpátečce je přidání teplé vody ze zdroje. To se provádí pomocí propojky a nastavitelného třícestného směšovacího ventilu instalovaného na větvi. Ventil musí být směšovacího typu: po dosažení nastavené teploty začne plynule pohybovat ventily ve dvou připojených trubkách. Tím se dosáhne postupné a plynulé změny teploty.

Potrubí tepelného akumulátoru: přídavný okruh pro směšování teplé vody do zpátečky

Studená voda ve zpětném potrubí se objeví v několika případech: během zrychlení kotle, když voda v tepelném akumulátoru silně vychladla (po době nečinnosti) a kotel je v provozu. Pojďme se podívat na to, jak toto schéma připojení akumulátoru tepla v obou případech funguje. Pohyb chladicí kapaliny je znázorněn na obrázcích níže.

Dokud se kotel nezahřeje, je chladicí kapalina zcela studená. V tomto případě třícestný ventil uzavře tok chladicí kapaliny do TA a pohybuje se v malém kruhu (obrázek dole, obrázek vlevo nahoře). K zahřátí dochází rychle, protože je málo vody, doba pro vznik kondenzace je minimální. Obrázek předpokládá, že 3cestný ventil je nastaven na 55 ° C. Dokud voda v malém kruhu nedosáhne této teploty, cirkuluje v ní.

Když se nosič tepla v malém prstenci ohřeje na 55 ° C, ventil posune klapky a zapne se akumulační zásobník pro ohřev. V tomto případě jdou současně tři proudy (pravý údaj v horním řádku):

• malý, jako na prvním obrázku;
• část chladicí kapaliny jde do TA přes ventil;
• z TA podél zpětného potrubí, přes ventil, k čerpadlu a k tepelnému výměníku kotle (třetí kruh).