Продавець Українська енергопромислова група розвиває свій бізнес на Prom.ua 10 років.
Знак PRO означає, що продавець користується одним з платних пакетів послуг Prom.ua з розширеними функціональними можливостями.
Порівняти можливості діючих пакетів
Bigl.ua — приведет к покупке
Кошик
11 відгуків
+380 (66) 524-81-11
+380 (98) 604-91-09
Українська енергопромислова група
Кошик

Призначення теплоакумуляторів, буферних ємностей для твердопаливних котлів та методика їх розрахунку

Призначення теплоакумуляторів, буферних ємностей для твердопаливних котлів та методика їх розрахунку

При плануванні опалення за допомогою твердопаливного котла необхідно розуміти те, що даний тип обладнання досить специфічний. При всьому тому, що стандартний котел на твердому паливі по суті є, образно кажучи, "шматком" металу або чавуну з водяною сорочкою і автоматикою певного типу, його використання має ряд особливостей, відмінних від газового або електричного котла:

  1. Відносно малий діапазон регулювання потужності. Всі стандартні сталеві і чавунні котли з об'ємним горінням палива забезпечують свій паспортний в режимі максимального ККД горіння. Так як потужність котла вибирається згідно пікових тепловтрат, а вони припадають лише на незначний період опалювального сезону, то маємо ситуацію, коли котел більшу частину опалювального сезону працює в режимі неповної потужності. В результаті маємо перевитрату палива, засмічення топки, теплообмінних поверхонь і димохідних каналів (особливо при опаленні деревиною).
  2. Необхідність періодичної дозавантаження палива в котел. Більшість стандартних котлів мають невеликі за об'ємом камери згоряння, тому закладка палива (знову ж таки, стосується дров) перегорає за 2-3 години. При використанні кам'яного вугілля ситуація простіше, однак основним доступним паливом все одно є деревина, що застосовується більшістю користувачів.
  3. Підвищена небезпека експлуатації. На сьогодні більшість систем опалення проектуються закритими, з примусовою циркуляцією теплоносія. Якщо з газовими котлами тут проблеми не виникають, то у випадку з твердопаливними котлами велика ймовірність закипання теплоносія при перебої з електрикою і зупинці циркуляційних насосів. З відповідними наслідками...

Таким чином маємо три основних питання, що виникають при плануванні опалення твердим паливом і вимагають оптимального рішення:

  1. Питання економічності.
  2. Питання комфоту експлуатації.
  3. Питання безпеки функціонування.

Саме для вирішення вищенаведених питань призначені теплові акумулятори та буферні ємності. Знову звертаємо Вашу увагу на те, що поняття "буфер" і "теплоакумулятор" відносяться до одного й того ж типу обладнання - сталевий неемальованої ємності з приєднувальними патрубками контурів котла та опалювальної системи, і теплоізоляцією. Ці поняття визначають функції баків, їх призначення в рішенні трьох зазначених питань.

Тепловий акумулятор накопичує тепло при роботі котла в режимі номінальної потужності, і потім віддає його в опалювальну дозовано, по мірі потреби опалювального будівлі в тепловій енергії. Таким чином вирішуються питання №1 і 2. Котел спалює паливо максимально ефективно, а накопичене тепло витрачається точно у відповідності з потребами. Тепер виникає питання розрахунку необхідного об'єму такого теплового акумулятора.

Сьогодні можна побачити безліч методик розрахунку баків-акумуляторів. Наприклад, 25 або 50 літрів об'єму бака на 1 квт потужності котла. Однак такі розрахунки не враховують ні температурний режим опалювальної системи, ні використовуване паливо в котлах, а, найголовніше, немає визначення функції бака - акумулювання тепла або інші цілі. Зараз спробуємо навести приклад розрахунку теплового акумулятора для стандартного житлового будинку.

Отже, маємо невеликий житловий будинок з опалювальною площею 150 кв. м. Розрахункові тепловтрати 10 квт ( утеплення згідно сучасним нормам ). Радіаторне опалення, температурний режим 70/50. Маємо стандартний твердопаливний котел чавунний Demrad Solidmaster 5S з тепловою потужністю на дровах 23 квт. Об'єм топки 70 літрів, кількість завантажуваних дров з урахуванням щільності дубових дров 600 кг на 1 куб. м. і коефіцієнта закладання палива становить 0,5: 70 х 0,6 х 0,5 = 21 кг. Теплотворна здатність деревини (сухий дуб) з урахуванням ККД котла становить 3 квт на 1 кг. Таким чином разова закладка палива видасть 21х3 = 63 квт. Закладка паливо згорить за 63/23 = 2,7 години, округлимо до 3-х годин.

При потребі в теплі 10 квт (пікові тепловтрати) з 23 квт номінальної потужності 10 квт передається в систему, а 13 квт необхідно запасти. За 3 години роботи закладки система споживе 10х3 = 30 квт, а запасе 13х3 = 39 квт, які система буде споживати після прогорання закладки ще протягом 39/10 = 3,9, тобто майже 4 години. При використанні теплоаккумулятора закладки палива вистачить на 3+4 = 7 годин безперервної роботи.

Щоб запасти 39 квт тепла необхідно розрахувати обєм бака з урахуванням температурного режиму системи. Температура в теплоакумуляторах не може перевищувати +95С, а температура подачі на систему 70С. Маємо запас по температурі 95-70 = 25С.

Об'єм теплоаккумулятора = 39000 Вт/ (1,163х25) = 1334 літра. Дане значення є мінімально необхідним. Його можна округлити до 1500 літрів.

При підвищенні зовнішньої температури і відповідно зменшення потреби в теплі час роботи від зарядки теплоаккумулятора збільшується. Так як при температурах зовнішнього повітря -22С і 0С значення тепловтрат відрізняються в 2 рази, то, відповідно, при температурі температурі запасу тепла вистачить на 7х2 = 14 годин.

При нульових температурах потреба в теплі складе близько 5 квт. Тоді бак буде запасати (23-5) х 3 = 54 квт тепла, якого достатньо для забезпечення теплом протягом 54/5 = 10-11 годин. Збільшується запасаемая потужність і збільшується запас температур.

Таким чином для розрахунку теплоаккумулятора опалювальної системи необхідно враховувати наступне:

  • Визначити тепловтрати опалювального приміщення.
  • Визначити температурний графік системи опалення.
  • На підставі вимог до тривалості роботи від разової закладки розрахувати необхідну кількість тепла для запасу потужності.
  • Розрахувати об'єм теплоаккумулятора на підставі даних в пунктах, вказаних вище.
  • Потужність котла необхідно підбирати не під тепловтрати, а під обєм теплоаккумулятора з таким розрахунком, щоб зарядити його за одну, максимум 2 протопки. Як видно з прикладу можливо допускати навіть 2-кратний запас потужності ( і це ще не межа ).

У нашому випадку котел потужністю 23 квт забезпечить початковий нагрів акумулятора (при кімнатній температурі теплоносія) за (1500х(95-20)х1,163)/23000 = 5,5 годин, тобто майже за 2 протопки. В подальшому, під час експлуатації нижня температура теплоносія навряд чи буде перевищувати нижче 40С, і тому нагрів бака буде відбуватися за одну-півтори протопки, що повністю задовольняє зазначені вимоги.

Таким чином наш котел працює з максимальним ККД протягом всього опалювального сезону і забезпечує цілком комфортні умови експлуатації з часом роботи разового завантаження котла від 7 до 14 годин. На обличчя виконання тепловим акумулятором своїх функцій у повному обсязі.

Накопичувальний бак з функцією "буферна ємність" передбачає, як правило, захист твердопаливного котла від аварій, пов'язаних з закипанням теплоносія. Буферна ємність має різні варіанти монтажу в опалювальні системи. Вона може встановлюватися так само, як теплоакумулятор, тобто послідовно (котел-бак-система опалення), або котел гріє систему безпосередньо, а надлишок тепла скидається в буфер допомогою перемикаючих клапанів. Так само буферні ємності встановлюють системи з малою кількістю теплоносія для зменшення тактування (частого включення/вимикання) пальникових пристроїв опалювальних котлів.

Що стосується розрахунку об'єму буферних баків, то можна зустріти 2 варіанти:

  • Так само як і з акумуляторами тепла, певну кількість теплоносія на 1 квт потужності котла.
  • Формула розрахунку, яка приводиться в документації на багато іноземних котли:

Об'єм буфера = 15 х Н х Q х (1-0,3 х (Qп/Qмин), де:

Н - час горіння котла при номінальній потужності, ч

Q - номінальна теплова потужність котла, квт.

Qп - тепловтрати опалювального приміщення. квт

Qмин - мінімальна теплова потужність котла. квт

Пример. Тот же твердотопливный котел Demrad Solidmaster 5S с мощностью на дровах 23 квт. Время горения закладки 3 часа. Минимальную мощность котла с учетом незначительного диапазона регулировки примем за 20 квт. Теплопотери помещения 20 квт, т есть котел подобран аккурат в номинал. Имеем следующий расчет:

Обьем буфера = 15 х 3 х 23 х (1-0,3 х (20/20)) = 724 литра. Округлим до 750 литров.

Как видно, для расчета защиты от закипания данная формула вполне пригодна, так как учитывает параметры мощности котла и  длительности работы закладки при номинальном режиме.

Таким чином на наведених прикладах цілком зрозуміло показаний принцип розрахунку теплових акумуляторів і буферних ємностей, визначено ключові параметри, що впливають на кінцевий вибір обсягів баків. У будь-якому випадку завжди потрібна попередня оцінка обгрунтування необхідності їх встановлення.

 

Інші статті

Наскільки вам зручно на сайті?

Розповісти Feedback form banner