Uvádím své energetické výpočty pro tepelný akumulátor a doporučení, který se skládá ze čtyř částí:
1. Vzorce pro výpočet energetické rezervy tepelného akumulátoru.
2. Výpočet výkonu ohřívače a spotřeby energie.
3. Výpočet požadovaného objemu tepelného akumulátoru.
4. Doporučení pro nedostatečný výkon sítě.
Toto je pouze energetický výpočet. Síla a další vlastnosti se zde neberou v úvahu.
Počáteční „vzorec“ pro výpočet akumulované energie:
K ohřevu 1 tuny vody na 1*C je potřeba 1,16 kW*h energie. To znamená pro vytápění na 40*C – 46,4 kWh.
Je třeba vzít v úvahu, že delta 40*C je nejblíže maximální skutečné teplotní deltě v tepelném akumulátoru. Více je samozřejmě lepší, ale znatelně více se získá jen zřídka a méně není ziskové. Je však nutné usilovat o zvýšení této delty.
Nejprve o jednotkách měření tepelných ztrát.
Jedná se o watty a kilowatty.
Tepelná ztráta je ztráta energie za jednotku času.
Tedy kW*hodiny za hodinu (kW*hodina/hodina). Hodiny se zkracují, kilowatty zůstávají.
Pro tento výpočet potřebujete znát tepelné ztráty domu ve formátu „kW při deltě teploty ulice-dom“. Například podle nejnovějšího SNiP by tepelné ztráty neměly být větší než 50 W / metr čtvereční vytápěné plochy domu během nejchladnějšího možného týdne (pro Moskvu – mínus 28 * C)). To znamená, že pokud má dům 100 m28, pak podle tohoto SNiP bude jeho tepelná ztráta při -5*C XNUMX kW. Toto nebere v úvahu ztráty na zásobování teplou vodou a větrání!
Pokud chcete takový dům vytápět, tak při -28*C venku potřebujete mít 120 kWh energie za den (5 kW * 24 hodin). A při zohlednění ztrát na dodávce teplé vody a větrání je to přibližně 1,5-2krát více.
Předpokládejme, že akumulace energie v tepelném akumulátoru bude trvat 7 hodin (obvykle se jedná o dobu trvání nočního elektrického tarifu). Pak by měl být celkový výkon ohřívačů 17 kW (120 kWh/7 hodin). A co se přes noc naakumuluje v tepelném akumulátoru, bude 85 kWh (120 kWh mínus 5 kW * 7 hodin strávených topením v noci).
To znamená, že do 7 hodin ráno musíte mít v zásobníku tepla 85 kWh při teplotní deltě v zásobníku tepla (vyhřívaný-chlazený) 40*C.
Poznámka:
Ve skutečnosti by dům měl být teplý ne v průměru během týdne, ale v jakékoli mikrosekundě, takže já osobně bych pro výpočty (vzhledem k dennímu cyklu topení-chlazení tepelného akumulátoru) bral ne „nejchladnější týden“, ale nejchladnější noc. V tomto případě se hodnoty nabrané nad -28*C ukážou jako nadhodnocené. Bral bych např. -35*C (pro pižmovku).
Tuna vody (viz „vzorec“ výše) při deltě 40*C obsahuje 46 kWh tepla. To znamená, že k akumulaci 85 kWh potřebujete 1,8 tuny vody (85 / 46).
Všechny přepočty nutné k tomu, aby vyhovovaly vašim podmínkám zde musí být lineární, tzn. úměrné změnám plochy domu, teplotním rozdílům a tepelným ztrátám.
Chcete-li zmenšit objem tepelného akumulátoru, můžete se také pokusit maximalizovat teplotní deltu v něm, a to nad 40*C. U vyhřívaných podlah je to docela možné.
4. Co dělat, když je výkon sítě trochu krátký?
1. Dodatečně izolujte dům.
2. Za velmi chladného počasí některé místnosti zavřete a nevytápějte (zde úspora nebude úměrná „vypnuté“ ploše místnosti, ale mnohem menší).
3. V případě potřeby zvyšte dodávaný výkon sítě (prostřednictvím dodavatele elektřiny) a vnitřní výkon.
4. Zapínejte ohřev tepelného akumulátoru nejen na noc, ale (v nejchladnějším počasí) i přes den. A jelikož se mrazy nevyskytují často, finanční ztráty na denní sazbě budou malé.
5. Přidejte do systému kotel na tuhá paliva – jako záložní vytápění a jako aditivum v chladném počasí. Myslím, že u elektrického vytápění je záložní vytápění v každém případě velmi žádoucí. Sám jsem přišel na tuto problematiku: Strategie pro celoroční vytápění tuhými palivy.
No a nebo uzavřít s energetiky pro ně krutou dohodu, aby se elektřina téměř nevypínala (dlouho). Ten, kdo to dokáže, však bude muset získat Řád „Za služby vlasti“ (a to není vtip, i když to zní legračně).
6. Při práci na hranici elektrického výkonu můžete použít prioritní relé (odlehčovací relé), která v případě potřeby krátkodobě vypnou výkonná topidla (nebo lépe jen jejich část), aby bylo možné používat další spotřebitelů bez překročení maximálního výkonu sítě. Pokud se tito „ostatní spotřebitelé“ nacházejí uvnitř vytápěné části domu, pak se veškerá elektřina spotřebovaná na ně stále změní na teplo.
Použití tepelných akumulátorů pro topný systém umožňuje optimalizovat spalování tuhých paliv v kotlích. Jednoduše řečeno, pokud je k dispozici vyrovnávací nádrž – akumulátor tepla – majitel domu nemusí často navštěvovat kotelnu a palivové dřevo bude optimálně hořet. K tomu je ale potřeba vybrat tu správnou nádobu. V článku mistr instalatér vám řekne, co je to akumulátor tepla pro kotel na tuhá paliva a jak vypočítat jeho objem.
Nainstalovaný v topném systému je v automatickém režimu:
- Akumuluje přebytečné teplo;
- Přenáší akumulované teplo do chladicí kapaliny ve správný čas;
- Zabraňuje varu vody v kotli při absenci elektřiny;
- Zajišťuje provoz kotle bez zásahu člověka.
В tepelný akumulátor Zásobníkem přebytečného tepla je vyrovnávací nádrž na vodu. (na fotce červená). Jedná se o vodní nádrž s hadem, krytá tepelnou izolací. Zatímco dřevo hoří, akumuluje přebytečné teplo. Jakmile kotel přestane produkovat požadovanou teplotu, přebytečné teplo z této nádoby se předá do topného systému. Voda v radiátorech se neochlazuje. Topení v domech nelze instalovat bez elektřiny čerpadla, které zajišťují oběh chladicí kapalina. Není těžké si představit, co se stane při výpadku proudu. Dřevo hoří, teplo se uvolňuje a voda stojí nehybně v potrubí. V kotlíku se začne vařit.
Pokud tento okamžik zmeškáte, je možný výbuch se všemi z toho vyplývajícími důsledky. Topný akumulátor tomu brání. Zatímco palivo hoří, musí se pravidelně přidávat. Pokud to neuděláte včas, kotel zhasne. Každý ví, jak je to v silných mrazech nebezpečné. S tepelným akumulátorem se výrazně zvyšuje proces mezi stohováním palivového dřeva. V tomto případě nehrozí rozmrznutí systému vlivem útlumu kotle.
Akumulátor tepla se volí při návrhu topného systému. S výběrem vhodného akumulátoru tepla vám pomohou topenáři. Pokud však není možné využít jejich služeb, budete si muset vybrat sami. Není těžké to udělat.
Hlavní kritéria při výběru tohoto zařízení jsou následující:
- – hlavní ukazatel. Čím je vyšší, tím je ve vytápěné místnosti tepleji. S ohledem na tento parametr je při výběru tepelného akumulátoru pro kotle na tuhá paliva věnována pozornost maximálnímu tlaku, který může odolat;
- Kapacita vyrovnávací paměti. Závisí na tom schopnost akumulovat teplo pro otopnou soustavu za provozu. Čím je větší, tím více tepla se v nádobě naakumuluje. Zde je potřeba počítat s tím, že zvyšovat limit do nekonečna je nesmyslné. Ale pokud je vody méně než normálně, zařízení jednoduše nebude plnit svou funkci akumulace tepla. Pro správný výběr tepelného akumulátoru je tedy nutné vypočítat jeho vyrovnávací kapacitu. O něco později si ukážeme, jak se provádí;
- Vnější rozměry a hmotnost. To jsou také důležité ukazatele při výběru tepelného akumulátoru. Zejména v již postaveném domě. Když je tepelný akumulátor pro vytápění spočítán a dodán na místo instalace, může nastat problém se samotnou instalací. Z hlediska celkových rozměrů se do standardního dveřního otvoru možná prostě nevejde. Kromě toho jsou na samostatném základu instalovány velkokapacitní akumulátory tepla (od 500 litrů). Masivní zařízení naplněné vodou bude ještě těžší. Tyto nuance je třeba vzít v úvahu. Ale cestu ven lze snadno najít. V tomto případě jsou zakoupeny dva akumulátory tepla pro kotle na tuhá paliva s celkovým objemem vyrovnávacích zásobníků rovnajícím se vypočtenému objemu pro celý otopný systém;
- Vybaveno přídavnými výměníky tepla. Pokud dům nemá teplovodní systém nebo vlastní okruh ohřevu vody v kotli, je lepší okamžitě pořídit akumulátor tepla s přídavnými výměníky tepla. Pro ty, kteří žijí v jižních oblastech, bude užitečné připojit solární kolektor k tepelnému akumulátoru, který se stane dalším bezplatným zdrojem tepla v domě. Jednoduchý výpočet topného systému ukáže, kolik dalších výměníků tepla je žádoucí mít v tepelném akumulátoru;
- Možnost instalace dalších zařízení. To znamená instalaci topné prvky (trubkové elektrické ohřívače), přístrojové vybavení (řídicí a měřicí přístroje), pojistné ventily a další zařízení, která zajišťují nepřetržitý a bezpečný provoz vyrovnávací kapacity v zařízení. Například v případě havarijního zhasnutí kotle bude teplota v topném systému udržována topnými tělesy. V závislosti na objemu vytápění nemusí vytvářet příjemnou teplotu, ale zcela jistě zabrání odmrazování systému. Přítomnost přístrojového vybavení umožní včasnou pozornost k možným problémům, které vznikly v topném systému.
Dávejte pozor! Při výběru tepelného akumulátoru pro vytápění dbejte na jeho tepelnou izolaci. Závisí na tom zachování přijatého tepla
Výpočet objemu vyrovnávací nádrže kotle
Nejoptimálnějším řešením tohoto úkolu bude svěřit jeho realizaci topenářům. Výpočet objemu tepelného akumulátoru pro celý topný systém soukromého domu vyžaduje zohlednění různých faktorů, které znají pouze oni. Navzdory tomu lze předběžné výpočty provést nezávisle. K tomu budete kromě obecných znalostí fyziky a matematiky potřebovat kalkulačku a čistý list papíru.
Zjišťujeme následující údaje:
- Výkon kotle, kW;
- Doba aktivního spalování paliva;
- Tepelný výkon vytápění domu, kW;
- účinnost kotle;
- Teploty v přívodním a vratném potrubí.
Podívejme se na příklad předběžné kalkulace. Vytápěná plocha – 200 m2, doba aktivního hoření kotle – 8 hodin, teplota chladiva při ohřevu – 90°C, ve vratném okruhu – 40°C. Předpokládaný tepelný výkon vytápěných místností je 10 kW. S takovými počátečními údaji získá tepelné zařízení 80 kW (10×8) energie.
Vyrovnávací kapacitu kotle na tuhá paliva vypočítáme na základě tepelné kapacity vody:
- m je hmotnost vody v nádobě (kg);
- Q je množství tepla (W);
- ∆t je rozdíl teplot vody v přívodním a vratném potrubí (°С);
- 1,163 – měrná tepelná kapacita vody (W/kg °C).
Dosazením čísel do vzorce dostaneme 1375 kg vody neboli 1,4 m3 (80000/1,163×50). Pro topný systém domu o ploše 200 m2 je tedy nutné instalovat akumulátor tepla o objemu 1,4 m3. Když znáte toto číslo, můžete bezpečně jít do obchodu a zjistit, který akumulátor tepla je přijatelný.
Rozměry, cena, výbava, výrobce jsou již snadno určeny. Porovnáním známých faktorů není těžké provést předběžný výběr tepelného akumulátoru pro váš domov. Tento výpočet je relevantní, když je dům postaven a topný systém je již nainstalován. Výsledek výpočtu ukáže, zda je nutné kvůli rozměrům tepelného akumulátoru demontovat dveřní otvory. Po posouzení možnosti instalace na trvalé místo je proveden konečný výpočet tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva instalovaný v systému.
Po shromáždění údajů o topném systému provádíme výpočty podle vzorce:
- W je množství tepla potřebné k ohřevu chladicí kapaliny;
- m je hmotnost vody;
- c – tepelná kapacita;
- ∆t – teplota ohřevu vody.
Navíc budete potřebovat hodnotu k – účinnost kotle.
Ze vzorce (1) zjistíme hmotnost:
Protože účinnost kotle je známá, zpřesníme vzorec (1) a získáme
kde najdeme opravenou hmotnost vody
Zvažme, jak vypočítat akumulátor tepla pro dům. V topném systému je instalován kotel o výkonu 20 kW (uveden v pasových údajích). Záložka paliva vyhoří za 2,5 hodiny. Vytápění domu vyžaduje 8,5 kW/1 hodinu energie. To znamená, že během vyhoření jedné záložky bude přijato 20 × 2,5 u50d XNUMX kW
Za vytápění prostoru bude vynaloženo
Produkované přebytečné teplo
50 – 21,5 = 28,5 kW
uloženy v tepelném akumulátoru.
Teplota, na kterou se ohřívá chladicí kapalina, je 35 °C. (Rozdíl teplot v přívodním a vratném potrubí. Zjišťuje se měřením za provozu topného systému). Dosazením požadovaných hodnot do vzorce (4) získáme
28500 0,8 / (1,163 × 35 × 874,5) = XNUMX kg
Tento údaj znamená, že pro zachování tepla generovaného kotlem potřebujete 875 kg chladicí kapaliny. K tomu budete potřebovat vyrovnávací nádrž pro celý systém o objemu 0,875 m3. Takové zjednodušené výpočty usnadňují výběr tepelného akumulátoru pro topné kotle.
V příběhu – Výpočet kapacity tepelného akumulátoru
V příběhu – Výběr tepelného akumulátoru do kotle
V příběhu – Volba velikosti vyrovnávací nádrže, aby bylo vytápění elektřinou levnější a pohodlnější dřevem
