Правила расчета буферных емкостей

  • Правила расчета буферных емкостей

Оборудуя систему отопления, каждый задумывается: «Целесообразна ли установка буферной емкости?» Монтаж такого теплоаккумулятора не только желателен, но и рационален.

В чем заключается целесообразность монтажа буферной емкости?

Совсем недавно оборудование дома для его отопления только твердотопливным котлом считалось наилучшим вариантом. Комплекс обогрева здания с помощью котла, функционирующего за счет сжигания твердого топлива, представляет собой стандартный контур прогрева воды до нужной температуры с последующим поступлением ее в отопительные приборы. Учащенная загрузка топливом котла для разогрева полного объема жидкостной среды системы способствует нерациональному расходу энергоресурса.

Поэтому сегодня дом, где не существует возможности либо достаточно затратно подключить газ, оборудуется твердотопливным котлом с буферным накопителем.

Теплоаккумулятор или буферный накопитель представляет собой устройство, основной частью которого является теплоизолированный металлический бак, предназначенный для аккумулирования и сбережения тепловой энергии c целью ее последующего эффективного использования. Его задача – создать запас тепла, прежде всего, для обогрева помещения. Монтаж такого бака еще более целесообразен, когда в систему объединен целый ряд источников тепла, например, солнечный коллектор, теплонасос, электрокотел либо один из котлов, работающих на газе либо твердом топливе. Такой буферный бак-накопитель производит сбор тепловой энергии в дневное время от первого звена этой цепочки – коллектор, работающий от солнечной энергии, в ночное - от второго и в любой период суток - от третьего. Отвод тепла от буфернакопителя осуществляется в непрерывном режиме.

Как работает отопительный комплекс, включающий буфернакопитель?

Принцип работы довольно прост. Нагретое количество воды поступает в резервуар-накопитель, в котором и сберегается. По команде термостата с помощью циркуляционного насоса теплоносящий поток перемещается по магистрали подачи к батареям, через поверхность которых происходит передача тепла в помещение. Остывший теплоноситель возвращается назад в теплоаккумулятор а точнее, в его нижнюю зону. За счет процесса конвекции наблюдается смешение его с водой более высокой температуры. Подогретый таким образом теплоноситель снова направляется в батареи для очередной передачи тепла комнатному пространству.

После ряда описанных циклов наблюдается падение температуры в буфернакопителе. Для того чтобы исключить потерю тепловой мощности комплекса, нужно нагреть воду примерно на 10°C. Таким образом, эксплуатация комплекса обогрева жилых помещений осуществляется в режиме двух контуров.

Преимущества и минусы эксплуатации буферной емкости

Буфернакопитель, работающий в тандеме с котлом, использующим твердое топливо, обладает рядом бесспорных преимуществ:

  • фактически пятидесятипроцентная экономия топлива за счет сбережения выработанного тепла;
  • обеспечение непрерывного функционирования котла при максимуме мощности с использованием твердого горючего. В результате имеем: снижение образования конденсата, а значит, увеличенный ресурс котла, стопроцентное прогорание топлива, снижение выбросов угарного газа;
  • выполнение функции буфера по защите комплекса от перегрева;
  • межсезонная высокоэффективность в температурных рамках (-5 ÷ +10°С);
  • быстрая окупаемость;
  • комфортное обслуживание: возможность сокращения частоты чисток топливного агрегата, увеличения времени между загрузками.

Буфернакопитель, работающий в тандеме с котлом твердого топлива, обладает и рядом недостатков:

  • необходимость расходов на приобретение самого бака и сопутствующего для его обвязки оборудования;
  • потребность в дополнительной площади для размещения теплоаккумулятора;
  • усложнение комплекса отопления;
  • длительный период первоначального нагрева комплекса (2 ÷ 4 ч).

Как правильно подобрать буферную емкость в зависимости от площади дома?

Для того, чтобы определить, какой по объему нужен теплоаккумулятор, необходимо рассчитать массу теплоносителя, исходя из знания количества тепла, затрачиваемого на нагрев.

Оно определяется по формуле:

Q = m x c x ∆t, в которой

Q – израсходованная тепловая энергия, Вт/ ч;

m – масса теплонесущей жидкости, кг;

c – удельная теплоемкость теплонесущей среды, кДж/кг × град;

∆t – температурная разница,°С

Пример подбора требуемой буферной емкости, исходя из расчета количества использованного тепла для дома площадью 200 м²

Итак, Q = m x c x ∆t,

Зная, что удельная теплоемкость воды при нормальном атмосферном давлении и 20°С равна ориентировочно 4 200 Дж/кг × град, определяем количество израсходованного тепла для нагрева 1 л (1 кг) воды на 45°С:

Q1= 1 x 4200 x 45 = 189 000 (Дж);

Зная, что 1 Дж = 0,00027777777777778 Вт х ч, получаем, что       

Q1 = 189 000 Дж = 52, 5 (Вт х ч);

Исходя из того, что норма расхода тепла на 1 м2 площади помещения в Украине установлена в 80 Вт/ч, подсчитаем теплопотери дома площадью в 200 м² за 5 часов:

Q2 = 80 х 200 х 5 = 80 000 (Вт);

Подсчитаем массу воды-теплоносителя в кг (л), а значит и требуемый размер буфернакопителя для обогрева этого дома:

m = 80 000 / 52, 5 = 1523,81 (кг)

Вывод: необходима буферная емкость вместимостью 1600 литров.

Этот расчет достаточно упрощенный, в нем не учтены потери температуры содержимого резервуара за расчетные часы. Их величина напрямую зависит от качества теплоизоляции бака, а также, температуры в помещении, в котором он будет установлен. Однако благодаря такому несложному расчету можно грамотно подобрать буферную емкость.

Определив требуемый объем аккумулирующего устройства, можно начать подбор его модели, исходя из других характеристик.

Теплоаккумулятор, работая в тандеме с твердотопливным котлом, повышает уровень безопасности последнего, способствует его экономичной эффективности в условиях плавного регулирования и долговременного поддержания заданной температуры в помещениях.

2019-07-01 03:32:46
0
123

Комментарии:

Внимание: HTML символы запрещены!
Я прочитал Политика конфиденциальности и согласен с условиями