Connexió i principi de funcionament de l’acumulador de calor de la caldera

A les llars on no hi ha gas o calefacció centralitzada, s’utilitzen sistemes de calefacció individuals, incloses les calderes de combustible sòlid i elèctriques o els sistemes solars alimentats amb energia solar. Aquests sistemes tenen un inconvenient important: l'escalfament desigual del refrigerant a causa de les característiques fonamentals del funcionament o de la influència de factors externs. Es poden optimitzar mitjançant un acumulador de calor per escalfar, que actuarà com a amortidor entre la font de calor i els consumidors.

Finalitat de l’acumulador de calor

L’acumulador de calor per a diversos tipus de calderes de calefacció és un dipòsit de dimensions impressionants ple d’aigua, que us permet resoldre els problemes que sorgeixen durant el funcionament d’una caldera de calefacció:

• excés de consum d’energia;
• excés de potència de calefacció;
• escalfament d'aigua a la caldera;
• fluctuacions periòdiques de la temperatura d’escalfament a causa del desnivell del propi procés de combustió i de la posada inoportuna de llenya, carbó;
• desajust entre els pics de producció i consum d’energia tèrmica.

Alguns problemes es poden resoldre instal·lant una caldera de piròlisi de llarga durada, però en aquest darrer cas no ajudarà. La peculiaritat de l’operació de la caldera és que després de carregar el combustible, la producció d’energia calorífica augmenta gradualment, aconseguint els valors màxims, i també disminueix gradualment. Si no afegiu combustible a la caldera a temps, s’atura, el refrigerant comença a refredar-se i amb això baixa la temperatura de la casa. Durant la màxima producció de calor, el sistema no és capaç de distribuir tota l’energia de manera eficient, ja que està equipat amb termòstats, de manera que es perd una part de la calor. Si la caldera és elèctrica, és molt més rendible acumular calor a la nit, quan l’electricitat es calcula a una tarifa nocturna preferent per tal de consumir el mínim d’electricitat possible durant el dia.

El dipòsit d'emmagatzematge de calor per al sistema de calefacció és d'acer inoxidable o d'acer normal, l'interior es pot recobrir amb un vernís protector. Les parets es pinten des de dalt amb pintura resistent a la calor, després es recobreixen amb material aïllant tèrmic i pell sintètica. De fet, quan es connecta un acumulador de calor, augmenta el volum del portador de calor al sistema de calefacció, cosa que permet compensar la potència màxima de la caldera i, al mateix temps, acumular calor per transferir-lo al portador de calor. quan baixa la potència de generació de calor per la caldera. Gràcies a l’aïllament d’alta qualitat, l’aigua de l’acumulador de calor es refreda durant molt de temps. Es manté escalfat durant diverses hores i fins i tot dies i es bomba al sistema mitjançant una bomba. El principi de funcionament de l’acumulador de calor es basa en la diferent capacitat tèrmica de diversos mitjans, en particular l’aigua i l’aire. Una disminució de la temperatura d’un litre d’aigua d’un grau condueix a un augment de la temperatura d’un volum d’aire d’1 m3 en 4 graus.

Si, quan s’utilitzen calderes elèctriques i de combustible sòlid, la instal·lació d’un acumulador de calor és desitjable, però no necessària, la presència d’un acumulador de calor al sistema solar és una condició necessària per al funcionament, ja que és impossible obtenir energia solar a al vespre i a la nit, i a la tardor i l’hivern els dies ennuvolats, l’ús del sistema és molt limitat.

Pros i contres

Avantatges de fer servir un acumulador de calor:

• Emmagatzema energia calorífica durant hores i dies.
• S'exclou el sobreescalfament de la caldera.
• L’energia tèrmica no es malgasta, sinó que s’acumula per poder-la utilitzar en el futur, per això augmenta l’eficiència de la caldera i del sistema de calefacció en el seu conjunt.
• Permet estalviar diners.
• La temperatura de l’aire als locals es manté fàcilment a un nivell òptim, s’exclouen les fluctuacions brusques de temperatura.
• No és necessari repostar sovint.
• A més de la caldera de combustible sòlid, podeu instal·lar un sistema solar, que és una font d’energia tèrmica gratuïta.
• Alguns models d’acumuladors tèrmics per escalfar poden combinar les funcions d’una caldera.

Inconvenients del sistema:

• Calefacció llarga: instal·lació òptima en cases destinades a residència permanent. A les cases rurals, que es visiten a l’hivern els caps de setmana, aquest dispositiu no serà útil.
• Cost elevat: costen aproximadament el mateix que una caldera i, de vegades, més.
• Dimensions i pes significatius: per això, apareixen certes dificultats durant el transport i la instal·lació. A més, s’instal·la un acumulador de calor destinat a la calefacció a la rodalia immediata de la caldera, s’hi han d’instal·lar equips addicionals, per tant, sovint és necessari assignar una sala especial per a la instal·lació de dispositius i preparar-la d’una manera especial: equipar una plataforma de suport que suporti el pes de la unitat. Quan s’ompli, el dipòsit pot pesar 3-4.
• Es requereix una caldera d’alta potència: la compra d’un dispositiu d’emmagatzematge es justifica si la potència de la caldera no s’utilitza completament, hi ha almenys una doble reserva de potència, en cas contrari el dispositiu estarà inactiu.

En fer un acumulador de calor amb les vostres pròpies mans, podreu estalviar una quantitat important. El disseny més senzill està format per un canó d’acer inoxidable o fins i tot una xapa d’acer inoxidable d’un gruix mínim de 3 mm. També necessitareu un tub de coure amb un diàmetre de 3 cm i una longitud de 14 m. Es dobla en espiral i es col·loca dins del tanc. Des del fons fan un subministrament d’aigua freda, des de dalt d’una aixeta per a aigua calenta, instal·leu claus de pas a les aixetes. És imprescindible aïllar un acumulador de calor de fabricació pròpia per a una caldera de combustible sòlid, en cas contrari serà ineficaç. També és necessari instal·lar sensors de pressió i temperatura.

Si no podeu soldar un recipient cilíndric, podeu fabricar un acumulador de calor per escalfar en forma de paral·lelepíped; és més fàcil fabricar un dipòsit d’aquesta forma amb les vostres mans. Les cantonades estan reforçades addicionalment, des de l'exterior complementen l'estructura amb reforços: es solden a una distància de 30-35 cm entre si. La proporció del diàmetre i l’alçada del dispositiu és d’1: 3 (4).

Criteris de selecció

Cal seleccionar un acumulador de calor d’acord amb càlculs precisos, tenint en compte els paràmetres del sistema de calefacció de la llar. No obstant això, a més dels valors calculats, es tenen en compte les característiques generals dels dispositius d’emmagatzematge de calor.

• Pressió del sistema de calefacció. Segons aquest paràmetre, l’acumulador de calor ha de correspondre al sistema de calefacció. En qualsevol cas, el valor pot ser superior, però no inferior. La pressió que pot suportar el dispositiu d’emmagatzematge depèn del gruix de la paret, de la forma del dipòsit i del material de fabricació. Els sistemes d’emmagatzematge de calor per a calderes amb una capacitat superior a 4 bar tenen una coberta superior i inferior convexa.
• El volum del tanc tampó. Aquest paràmetre es considera el més important i intenten triar una capacitat de tal volum que la unitat pugui acumular tot l’excés de calor. Però, al mateix temps, no es necessita un dispositiu voluminós innecessari.
• Dimensions i pes externs.Els problemes de transport i col·locació d’equips s’hauran de resoldre, per tant, s’ha de calcular tot acuradament: si el tanc passarà per la porta, si les superposicions resistiran quan el dipòsit s’ompli completament d’aigua.
• Equipat amb intercanviadors de calor addicionals. Permeten optimitzar encara més el funcionament del sistema. Els models es seleccionen segons la complexitat de tot el sistema.
• Possibilitat d’instal·lar dispositius addicionals. Juntament amb el porta-retalls de la bateria, s’instal·len elements de calefacció addicionals, sensors i controladors de temperatura. Si tots els elements del sistema estan seleccionats correctament, es pot reduir a la meitat el consum de combustible.

Els dipòsits estan fabricats en acer al carboni o acer inoxidable. Aquests últims són més cars i duren més i els primers han de tenir un revestiment anticorrosió. Cal assegurar-se de la seva qualitat.

Càlcul del volum del dipòsit tampó de la caldera

Normalment, el volum del dipòsit tampó es calcula de manera que durant la combustió d’una càrrega de combustible, l’acumulador de calor reté tota la calor generada per la caldera. De manera independent, només podeu fer càlculs aproximats que no tinguin en compte la pèrdua de calor dels radiadors de calefacció i l’efecte de la temperatura de l’aire a l’habitació. La fórmula bàsica per calcular el volum d'un acumulador de calor:

W = k × m × s × Δton

• W - quantitat excessiva de calor;
• m - la massa del líquid;
• des de - capacitat calorífica del refrigerant;
• Δt - el nombre de graus en què cal escalfar el refrigerant;
• k - eficiència de la caldera.

A partir d’aquí cal calcular la massa del refrigerant:m = W / (k × s × Δt).

Com W es defineix com la diferència entre els valors de l’energia generada per la caldera i gastada en escalfar l’habitatge, també cal aclarir-los i el temps de combustió de l’insert de combustible. Si la potència de la caldera es dóna al passaport del dispositiu, s’ha de calcular el consum d’energia tèrmica per a la calefacció. El temps de combustió es determina empíricament. Diguem que són 3 hores, però per escalfar la casa es necessiten 10 kW / h. Això significa que en 3 hores es passarà:10 × 3 = 30 kW.

La producció de calor per una caldera de 22 kW / h és:22 × 3 = 66 kW.

Segons els resultats del càlcul, l’excés de calor serà:W = 66 - 30 = 36 kW. Ens traduïm en watts, obtenim 36.000 watts.

Utilitzant la fórmula m = W / (k × s × Δt), determinem el valor desitjat de la massa d’aigua. L’eficiència s’indica al passaport com a percentatge. Aquest valor s'ha de convertir en decimal dividint per 100. Per exemple, 80/100 = 0,8... La capacitat tèrmica de l’aigua és de 4,19 kJ / kg × ° С o bé 1,164 W × h / kg × ° С o bé 1,16 kW / m³ × ° С.

Δt es determina mesurant la temperatura de les canonades d’alimentació i retorn, restant la menor del valor més gran. Per exemple:Δt = 88 - 58 = 30 ° C.Per aquest camí,m = 36000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Per emmagatzemar tota l'excés d'energia generada per la caldera, caldrà un contenidor amb un volum d'almenys 1.288,7 m3. L’acumulador de calor Jaspi GTV Teknik de 1500 CV és adequat. Amb valors de càlcul més modestos, podeu limitar-vos a un dipòsit, per exemple, 750 litres.

Mètodes i diagrames de connexió de bricolatge

La complexitat i les característiques de la connexió depenen del tipus de dispositiu d’emmagatzematge de calor. Per tant, hauríeu d’esbrinar què són.

• El disseny més senzill és un dipòsit buit a l’interior. La caldera i els consumidors estan connectats directament. L’ús és òptim si s’utilitza el mateix refrigerant en tots els circuits, la pressió del sistema no supera els valors admissibles del dipòsit d’emmagatzematge i la temperatura del refrigerant subministrat per la caldera no supera els valors admissibles per a el circuit de calefacció. Si no es compleixen els dos primers requisits, en connectar-vos al sistema, heu d'utilitzar intercanviadors de calor externs addicionals. En aquest darrer cas, s’han d’instal·lar conjunts de mescles amb vàlvules de tres vies.
• Dipòsit tampó amb un intercanviador de calor intern: un o més.L’intercanviador de calor és un tub en espiral de coure o acer inoxidable. En aquest medi d’emmagatzematge, el refrigerant es barreja. La bobina situada a la part inferior escalfa el refrigerant, l’aigua calenta puja cap amunt com menys densa. A la part superior hi ha una altra bobina que agafa energia i la porta als circuits de calefacció. Un dispositiu d’aquest tipus és òptim quan s’utilitzen diferents tipus de portadors de calor, a alta pressió i temperatura del portador de calor, connectant diversos generadors de calor.
• Un dipòsit amb un circuit de flux per al subministrament d’aigua calenta. L’intercanviador de calor es troba principalment a la part superior del tanc. Ha de ser de metall que compleixi els requisits d’aigua dels aliments. Els circuits es connecten directament. Aquest sistema és preferible amb un flux uniforme d’aigua calenta.
• Acumulador de calor amb caldera interna. El dipòsit emmagatzema aigua calenta per al consum domèstic. Aquest tipus d’acumulador de calor es pot integrar fàcilment en sistemes de calefacció oberts i tancats equipats amb combustible sòlid, calderes elèctriques i captadors solars. Els dipòsits amortidors d’aquest tipus són especialment rellevants quan s’utilitzen calderes elèctriques, quan el refrigerant s’escalfa a la nit i es consumeix aigua durant el dia. Una caldera de 150 litres és suficient per al consum diari d’aigua d’una família mitjana.

Hi ha diverses canonades de sortida de l’acumulador de calor destinades al sistema de calefacció, que es troben al llarg del tanc verticalment, ja que hi ha un gradient de temperatura al llarg de l’alçada. Això es fa per poder connectar circuits amb requisits diferents per a la temperatura del refrigerant, per reduir la càrrega dels controladors de temperatura. Com a resultat, l’energia tèrmica s’utilitza de la manera més eficient possible.

Altres tipus de sistemes:

1. L'esquema de fleix més senzill, que limita les possibilitats d'ajust. L’aigua calenta puja i es pren des del punt superior, després de refredar-se, baixa i torna a entrar a la caldera. S’utilitza quan la pressió i la temperatura del generador de calor i dels circuits de calefacció són els mateixos. La temperatura només es controla augmentant / disminuint el flux del portador de calor.
2. El sistema conté unitats de mescla, bypass, per tant, és possible una regulació més precisa de la temperatura del refrigerant. L’eficiència de l’equip s’aconsegueix instal·lant, per exemple, vàlvules de tres vies.
3. S'inclou un dipòsit addicional al sistema, de manera que es disposa d'una petita quantitat d'aigua calenta immediatament després d'engegar la caldera. El consumidor no ha d’esperar a que el sistema s’escalfi completament, però el subministrament d’aigua no és gran i el sistema s’escalfa més lentament que el clàssic.
4. Dins del dipòsit tampó hi ha una bobina, a través de la qual l'energia calorífica passa de la font i, ja des de la bobina, s'escalfa el refrigerant de l'emmagatzematge de calor. En un sistema d’aquest tipus s’utilitzen diferents fluids de transferència de calor. Podeu triar aquells que no es poden barrejar a causa de la incompatibilitat de les característiques químiques. A través de la bobina, podeu subministrar calefacció o subministrament d’aigua calenta, o bé el refrigerant de la font circularà per aquest cercle.
5. Hi ha instal·lat un intercanviador de calor extern addicional al sistema. Permet mantenir la temperatura desitjada a la bateria.
6. Sistema amb un circuit d’aigua calenta que flueix. És òptim si l’aigua calenta s’utilitza de manera uniforme. En cas contrari, es recomana comprar una unitat d’emmagatzematge d’energia amb una caldera incorporada.
7. Sistema d’una sola bobina amb connexió a una font d’energia alternativa com ara un col·lector solar. Es diu bivalent. La connexió es realitza de manera que el col·lector tingui un paper principal en l'escalfament del sistema i la caldera es connecti quan no hi ha prou energia calorífica.
8. Sistema multivalent, on l'escalfament principal es duu a terme per fonts de baixa temperatura, com ara un col·lector solar i una bomba de calor de terra. Es connecten a la part inferior de l’acumulador de calor. Una caldera d’alta temperatura s’utilitza com a font auxiliar d’energia tèrmica.

En presència de diversos circuits de calefacció i fonts d'energia tèrmica, es forma un complex sistema ramificat amb molts equips de regulació addicionals, sensors i grups de seguretat. Es recomana confiar el seu disseny a professionals, ja que caldrà fer càlculs d'alta precisió.

Corretges acumuladores per a la calor

El recipient ha d’estar ben aïllat. Si es tracta d’un emmagatzematge de calor disponible comercialment, s’ha d’avaluar el gruix i la qualitat de l’aïllament extern. Com millor i més gruixit sigui l’aïllant tèrmic, més temps restarà la calor. A causa de l'estructura especial de l'aïllant de calor, l'acumulador de calor funciona com un termo. El gruix de l’aïllament tèrmic en models d’alta qualitat és d’uns 10 cm i cobreix el cos pintat amb pintura resistent a la calor. A sobre de l'aïllament tèrmic hi ha una capa de pell sintètica. L'aïllament es realitza per si mateix de la mateixa manera. En primer lloc, el dipòsit es pinta amb pintura resistent a altes temperatures, després s’aïlla amb llana de basalt d’un gruix mínim de 150 mm i la part superior es cobreix amb paper d'alumini.