Raccordement et principe de fonctionnement de l'accumulateur de chaleur pour la chaudière

Dans les maisons où il n'y a pas de chauffage au gaz ou centralisé, des systèmes de chauffage individuels sont utilisés, notamment des chaudières à combustible solide et électriques ou des systèmes solaires alimentés par l'énergie solaire. Ces systèmes présentent un inconvénient important - le chauffage inégal du liquide de refroidissement en raison des caractéristiques fondamentales du fonctionnement ou de l'influence de facteurs externes. Ils peuvent être optimisés à l'aide d'un accumulateur de chaleur pour le chauffage, qui servira de tampon entre la source de chaleur et les consommateurs.

But de l'accumulateur de chaleur

L'accumulateur de chaleur pour différents types de chaudières de chauffage est un réservoir de taille impressionnante rempli d'eau, qui vous permet de résoudre les problèmes qui surviennent lors du fonctionnement d'une chaudière de chauffage:

• surconsommation d'énergie;
• puissance de chauffage excédentaire;
• surchauffe de l'eau dans la chaudière;
• fluctuations périodiques de la température de chauffage dues à l'irrégularité du processus de combustion lui-même et à la pose intempestive de bois de chauffage, de charbon;
• décalage entre les pics de production et de consommation d'énergie thermique.

Certains problèmes peuvent être résolus en installant une chaudière à pyrolyse à combustion longue, mais dans ce dernier cas, cela n'aidera pas. La particularité du fonctionnement de la chaudière est qu'après le chargement du combustible, la production d'énergie thermique augmente progressivement, atteignant des valeurs de pointe, puis diminue également progressivement. Si vous n'ajoutez pas de combustible à la chaudière à temps, elle s'arrête, le liquide de refroidissement commence à se refroidir et, avec cela, la température dans la maison baisse. Pendant les pics de production de chaleur, le système n'est pas en mesure de distribuer efficacement toute l'énergie, car il est équipé de thermostats, une partie de la chaleur est donc gaspillée. Si la chaudière est électrique, il est beaucoup plus rentable d'accumuler de la chaleur la nuit, lorsque l'électricité est calculée à un tarif préférentiel de nuit afin de consommer le moins d'électricité possible pendant la journée.

Le réservoir de stockage de chaleur pour le système de chauffage est en acier inoxydable ou en acier ordinaire, l'intérieur peut être recouvert d'un vernis protecteur. Les murs sont peints d'en haut avec une peinture résistante à la chaleur, puis recouverts d'un matériau isolant thermique et de similicuir. En effet, lorsqu'un accumulateur de chaleur est connecté, le volume du caloporteur dans le système de chauffage augmente, ce qui permet de compenser la puissance crête de la chaudière et en même temps d'accumuler de la chaleur pour la transférer au caloporteur lorsque la puissance de génération de chaleur par la chaudière diminue. Grâce à une isolation de haute qualité, l'eau dans l'accumulateur de chaleur se refroidit longtemps. Il reste chauffé pendant plusieurs heures voire plusieurs jours et est pompé dans le système au moyen d'une pompe. Le principe de fonctionnement de l'accumulateur de chaleur est basé sur la capacité calorifique différente de divers fluides, en particulier l'eau et l'air. Une diminution de la température de 1 litre d'eau d'un degré entraîne une augmentation de la température d'un volume d'air de 1 m3 de 4 degrés.

Si, lors de l'utilisation de chaudières à combustible solide et électriques, l'installation d'un accumulateur de chaleur est souhaitable, mais pas nécessaire, la présence d'un accumulateur de chaleur dans le système solaire est une condition nécessaire au fonctionnement, car il est impossible d'obtenir de l'énergie solaire dans le soir et la nuit, et en automne et en hiver par temps nuageux, l'utilisation du système est très limitée.

Avantages et inconvénients

Avantages de l'utilisation d'un accumulateur de chaleur :

• Stocke l'énergie thermique pendant des heures et des jours.
• La surchauffe de la chaudière est exclue.
• L'énergie thermique n'est pas gaspillée, mais s'accumule pour être utilisée à l'avenir, de ce fait, l'efficacité de la chaudière et du système de chauffage dans son ensemble augmente.
• Permet d'économiser de l'argent.
• La température de l'air dans les locaux est facilement maintenue à un niveau optimal, les fluctuations soudaines de température sont exclues.
• Il n'est pas nécessaire de faire le plein fréquemment.
• En plus de la chaudière à combustible solide, vous pouvez installer un système solaire, qui est une source gratuite d'énergie thermique.
• Certains modèles d'accumulateurs thermiques pour le chauffage peuvent combiner les fonctions d'une chaudière.

Inconvénients du système :

• Chauffage long - installation optimale dans les maisons destinées à la résidence permanente. Dans les chalets, qui sont visités en hiver le week-end, un tel appareil ne sera pas utile.
• Coût élevé - ils coûtent à peu près le même prix qu'une chaudière, et parfois plus.
• Dimensions et poids importants - de ce fait, certaines difficultés surviennent lors du transport et de l'installation. De plus, un accumulateur de chaleur destiné au chauffage est installé à proximité immédiate de la chaudière, des équipements supplémentaires doivent y être situés, il est donc souvent nécessaire d'allouer une pièce spéciale pour l'installation des appareils et de la préparer de manière particulière: équiper une plate-forme de support pouvant supporter le poids du variateur. Une fois rempli, le réservoir peut peser 3-4.
• Une chaudière de grande puissance est requise - l'achat d'un dispositif de stockage est justifié si la puissance de la chaudière n'est pas pleinement utilisée, il existe au moins une double réserve de puissance, sinon l'appareil sera inactif.

En fabriquant vous-même un accumulateur de chaleur, vous pourrez économiser une somme importante. La conception la plus simple est constituée d'un fût en acier inoxydable ou même d'une feuille d'acier inoxydable d'une épaisseur d'au moins 3 mm. Vous aurez également besoin d'un tube en cuivre d'un diamètre de 3 cm et d'une longueur de 14 m. Il est plié en spirale et placé à l'intérieur du réservoir. Du bas, ils font une alimentation en eau froide, d'en haut un robinet d'eau chaude, installent des robinets d'arrêt sur les robinets. Il est impératif d'isoler un accumulateur de chaleur fait maison pour une chaudière à combustible solide, sinon il sera inefficace. Il est également nécessaire d'installer des capteurs de pression et de température.

Si vous ne pouvez pas souder un récipient cylindrique, vous pouvez fabriquer un accumulateur de chaleur pour chauffer en forme de parallélépipède - il est plus facile de fabriquer un réservoir de cette forme de vos propres mains. Les coins sont en outre renforcés, de l'extérieur, ils complètent la structure avec des raidisseurs - ils sont soudés à une distance de 30 à 35 cm les uns des autres. Le rapport entre le diamètre et la hauteur de l'appareil est de 1: 3 (4).

Les critères de sélection

Il est nécessaire de sélectionner un accumulateur de chaleur conformément à des calculs précis, en tenant compte des paramètres du système de chauffage domestique. Cependant, en plus des valeurs calculées, les caractéristiques générales des dispositifs de stockage de chaleur sont prises en compte.

• Pression du système de chauffage. Selon ce paramètre, l'accumulateur de chaleur doit correspondre au système de chauffage. Dans tous les cas, la valeur peut être supérieure, mais pas inférieure. La pression que le dispositif de stockage peut supporter dépend de l'épaisseur de la paroi, de la forme du réservoir et du matériau de fabrication. Les systèmes de stockage de chaleur pour les chaudières d'une capacité supérieure à 4 bars ont un couvercle supérieur et inférieur convexe.
• Le volume du réservoir tampon. Ce paramètre est considéré comme le plus important et ils essaient de choisir une capacité d'un volume tel que le lecteur puisse accumuler toute la chaleur excédentaire. Mais en même temps, un appareil inutilement volumineux n'est pas nécessaire.
• Dimensions extérieures et poids.Les problèmes de transport et de placement des équipements devront être résolus, par conséquent, tout doit être soigneusement calculé : si le réservoir passera par la porte, si les chevauchements résisteront lorsque le réservoir sera complètement rempli d'eau.
• Equipé d'échangeurs de chaleur supplémentaires. Ils vous permettent d'optimiser davantage le fonctionnement du système. Les modèles sont sélectionnés en fonction de la complexité de l'ensemble du système.
• Possibilité d'installer des appareils supplémentaires. Avec le presse-papiers de la batterie, des éléments chauffants supplémentaires, des capteurs et des régulateurs de température sont installés. Si tous les éléments du système sont correctement sélectionnés, la consommation de carburant peut être réduite de moitié.

Les réservoirs sont en acier au carbone ou en acier inoxydable. Ces derniers sont plus chers et durent plus longtemps, et les premiers doivent avoir un revêtement anti-corrosion. Vous devez vous assurer de sa qualité.

Calcul du volume du ballon tampon de la chaudière

Le volume du ballon tampon est généralement calculé de telle sorte que lors de la combustion d'une charge de combustible, l'accumulateur de chaleur conserve toute la chaleur générée par la chaudière. Vous ne pouvez effectuer indépendamment que des calculs approximatifs qui ne tiennent pas compte des pertes de chaleur des radiateurs de chauffage et de l'effet de la température de l'air dans la pièce. La formule de base pour calculer le volume d'un accumulateur de chaleur :

W = k × m × s × toù

• W - quantité excessive de chaleur;
• m - la masse du liquide ;
• de - capacité calorifique du fluide caloporteur ;
• c'est - le nombre de degrés dont vous avez besoin pour chauffer le liquide de refroidissement ;
• k - efficacité de la chaudière.

À partir de là, vous devez calculer la masse du liquide de refroidissement :m = W / (k × s × t).

Comme W est défini comme la différence entre les valeurs de l'énergie générée par la chaudière et dépensée pour chauffer la maison, il est également nécessaire de les préciser et le temps de combustion de l'insert combustible. Si la puissance de la chaudière est indiquée dans le passeport de l'appareil, la consommation d'énergie thermique pour le chauffage doit être calculée. Le temps de combustion du combustible est déterminé de manière empirique. Disons que c'est 3 heures, mais chauffer la maison nécessite 10 kW/h. Cela signifie que dans 3 heures il sera dépensé :10 × 3 = 30 kW.

La production de chaleur par une chaudière de 22 kW/h est :22 × 3 = 66 kW.

Sur la base des résultats du calcul, la chaleur excédentaire sera :W = 66 - 30 = 36 kW. Nous traduisons en watts, nous obtenons 36 000 watts.

En utilisant la formule m = W / (k × s × t), on détermine la valeur désirée de la masse d'eau. L'efficacité est indiquée dans le passeport en pourcentage. Cette valeur doit être convertie en décimal en divisant par 100. Par exemple, 80/100 = 0,8... La capacité calorifique de l'eau est 4,19 kJ / kg × ° С ou alors 1,164 L × h / kg × ° С ou alors 1,16 kW / m³ × ° С.

c'est est déterminé en mesurant la température des tuyaux d'alimentation et de retour, en soustrayant la valeur la plus faible de la valeur la plus élevée. Par example:t = 88 - 58 = 30°C.De cette façon,m = 36 000 / (0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 kg.

Pour stocker toute l'énergie excédentaire générée par la chaudière, un conteneur d'un volume d'au moins 1 288,7 m3 sera nécessaire. L'accumulateur de chaleur Jaspi GTV Teknik 1500 HP convient. Avec des valeurs de calcul plus modestes, vous pouvez vous limiter à un réservoir, par exemple, 750 litres.

Méthodes et schémas de connexion de bricolage

La complexité et les caractéristiques de la connexion dépendent du type de dispositif de stockage de chaleur. Par conséquent, vous devriez comprendre ce qu'ils sont.

• La conception la plus simple est un réservoir vide à l'intérieur. La chaudière et les consommateurs sont connectés directement. L'utilisation est optimale si le même liquide de refroidissement est utilisé dans tous les circuits, la pression dans le système ne dépasse pas les valeurs admissibles du réservoir de stockage et la température du liquide de refroidissement fourni par la chaudière ne dépasse pas les valeurs admissibles pour le circuit de chauffage. Si les deux premières exigences ne sont pas remplies, lors de la connexion au système, vous devez utiliser des échangeurs de chaleur externes supplémentaires. Dans ce dernier cas, des ensembles mélangeurs avec vannes à trois voies doivent être installés.
• Réservoir tampon avec échangeur de chaleur interne - un ou plusieurs.L'échangeur de chaleur est un tube spiralé en cuivre ou en acier inoxydable. Dans un tel support de stockage, le liquide de refroidissement est mélangé. Le serpentin situé en partie basse chauffe le liquide de refroidissement, l'eau chaude monte car moins dense. Au sommet se trouve un autre serpentin qui prend de l'énergie et l'achemine vers les circuits de chauffage. Un dispositif de ce type est optimal lors de l'utilisation de différents types de caloporteurs, à haute pression et température du caloporteur, reliant plusieurs générateurs de chaleur.
• Un ballon avec un circuit d'écoulement pour l'alimentation en eau chaude. L'échangeur de chaleur est principalement situé en haut du réservoir. Il doit être en métal répondant aux besoins en eau alimentaire. Les circuits sont connectés directement. Un tel système est préférable avec un débit d'eau chaude uniforme.
• Accumulateur de chaleur avec chaudière interne. Le ballon de stockage stocke l'eau chauffée pour la consommation domestique. Ce type d'accumulateur de chaleur s'intègre facilement dans des systèmes de chauffage ouverts et fermés équipés de combustibles solides, de chaudières électriques et de capteurs solaires. Les réservoirs tampons de ce type sont particulièrement pertinents lors de l'utilisation de chaudières électriques, lorsque le liquide de refroidissement est chauffé la nuit et que l'eau est consommée pendant la journée. Une chaudière de 150 litres suffit pour la consommation quotidienne d'eau d'une famille moyenne.

Il existe plusieurs tuyaux de sortie pour l'accumulateur de chaleur destiné au système de chauffage et ils sont situés le long du réservoir verticalement, car il existe un gradient de température le long de la hauteur. Ceci est fait afin de pouvoir connecter des circuits avec différentes exigences pour la température du liquide de refroidissement, afin de réduire la charge sur les contrôleurs de température. En conséquence, l'énergie thermique est utilisée aussi efficacement que possible.

Autres types de systèmes :

1. Le schéma de cerclage le plus simple, limitant les possibilités de réglage. L'eau chaude monte et est prise du point supérieur, après refroidissement, elle descend et entre à nouveau dans la chaudière. Il est utilisé lorsque la pression et la température dans le générateur de chaleur et les circuits de chauffage sont identiques. La température est contrôlée uniquement en augmentant/diminuant le flux de caloporteur.
2. Le système contient des unités de mélange, des dérivations, ce qui permet une régulation plus précise de la température du liquide de refroidissement. L'efficacité de l'équipement est obtenue en installant, par exemple, des vannes à trois voies.
3. Un réservoir supplémentaire est inclus dans le système, de sorte qu'une petite quantité d'eau chaude est disponible immédiatement après le démarrage de la chaudière. Le consommateur n'a pas à attendre que le système se réchauffe complètement, mais l'alimentation en eau n'est pas importante et le système chauffe plus lentement que le système classique.
4. À l'intérieur du réservoir tampon, il y a un serpentin à travers lequel l'énergie thermique passe de la source, et déjà du serpentin, le liquide de refroidissement dans le stockage de chaleur est chauffé. Dans un système de ce type, différents fluides caloporteurs sont utilisés. Vous pouvez choisir ceux qui ne peuvent pas être mélangés en raison de l'incompatibilité des caractéristiques chimiques. À travers le serpentin, vous pouvez fournir du chauffage ou de l'eau chaude, ou le liquide de refroidissement de la source circulera à travers ce cercle.
5. Un échangeur de chaleur externe supplémentaire est installé dans le système. Il vous permet de maintenir la température souhaitée dans la batterie.
6. Système avec un circuit d'eau chaude en circulation. Il est optimal si l'eau chaude est utilisée uniformément. Sinon, il est recommandé d'acheter une unité de stockage d'énergie avec une chaudière intégrée.
7. Système à bobine unique avec connexion à une source d'énergie alternative telle qu'un capteur solaire. On l'appelle bivalent. Le raccordement est effectué de telle sorte que le collecteur joue un rôle de premier plan dans le chauffage du système et que la chaudière soit connectée lorsqu'il n'y a pas assez d'énergie thermique.
8. Système polyvalent, où le chauffage principal est assuré par des sources à basse température, telles qu'un capteur solaire et une pompe à chaleur géothermique. Ils sont connectés au bas de l'accumulateur de chaleur. Une chaudière à haute température est utilisée comme source auxiliaire d'énergie thermique.

En présence de divers circuits de chauffage et sources d'énergie thermique, un système ramifié complexe est formé avec de nombreux équipements de régulation supplémentaires, capteurs, groupes de sécurité. Il est recommandé de confier sa conception à des professionnels, car des calculs de haute précision seront nécessaires.

Cerclage d'accumulateur pour la chaleur

Le conteneur doit être bien isolé. S'il s'agit d'un stockage de chaleur disponible dans le commerce, l'épaisseur et la qualité de l'isolation extérieure doivent être évaluées. Plus l'isolant thermique est bon et épais, plus la chaleur restera longtemps. En raison de la structure spéciale de l'isolant thermique, l'accumulateur de chaleur fonctionne comme un thermos. L'épaisseur de l'isolation thermique dans les modèles de haute qualité est d'environ 10 cm et recouvre le corps peint avec une peinture résistante à la chaleur. En plus de l'isolation thermique, il y a une couche de similicuir. L'isolation est réalisée seule de la même manière. Tout d'abord, le réservoir est peint avec une peinture résistante aux températures élevées, puis il est isolé avec de la laine de basalte d'une épaisseur d'au moins 150 mm et le dessus est recouvert de papier d'aluminium.