Схема отопления с твердотопливным котлом и баком теплоаккумулятором
⇒ Отопление частного дома твердотопливным котлом ⇒ Котел отопительный твердотопливный с аккумулятором тепла — буферной емкостью ⇒ Схема принудительного отопления с твердотопливным котлом (без теплоаккумулятора)
Преимущества системы отопления частного дома с твердотопливным котлом и буферной емкостью, в качестве аккумулятора тепла, описаны на предыдущей странице “Котел отопительный твердотопливный с аккумулятором тепла”.
Рассмотрим схему отопления с твердотопливным котлом и с аккумулятором тепла (буферной емкостью) на конкретном примере.
Схема подключения аккумулятора тепла — буферной емкости, к закрытой системе отопления с твердотопливным котлом приведена рисунке:
В системе отопления, представленной на рисунке, имеются три контура, по которым циркулирует вода.
(ГВС) состоит из теплообменника в баке аккумулятора тепла и циркуляционного насоса поз. 17. Теплообменник ГВС типа бак в баке — представляет собой накопительный бак горячей воды, расположенный внутри буферной емкости. Тепло буферной емкости через стенки бака передается воде в контуре системы ГВС.
включает в себя твердотопливный котел, поз.3, бак — аккумулятор тепла (поз.5) и насосно-смесительный блок (поз.6).
Вторичный (отопительный) контур системы отопления
имеет в своем составе бак — аккумулятор тепла (поз.5), трехходовой смесительный клапан (поз.13), циркуляционный насос (поз.12), радиатор отопления (поз.13).
В данной системе теплоноситель первичного и вторичного контуров смешиваются в баке теплоаккумулятора.
Режим циркуляции теплоносителя в первичном контуре регулируется насосно-смесительным блоком (поз.6) и определяется температурой отходящих газов котла и температурой воды в обратном трубопроводе, по которому вода поступает в котел из бака аккумулятора тепла.
Режим нагрева теплоаккумулятора. По окончании растопки котла, когда температура циркулирующей по малому кругу воды повысится, клапаны смесительного блока начинают включать циркуляцию воды через бак теплоаккумулятора.
Подмешивание воды в обратном трубопроводе от бака теплоаккумулятора выполняется постепенно, так, чтобы температура воды подаваемой в котел не снижалась менее заданной величины (65оС).
После прогрева воды на выходе из бака аккумулятора тепла до заданной температуры, подмес воды прекращается, и теплоноситель полностью циркулирует по большому кругу – через бак теплоаккумулятора.
Режим нагрева заканчивается после сгорания загруженного в котел топлива. По сигналу датчика температуры (поз.4) циркуляционный насос отключается. Клапаны смесительного блока переключают циркуляцию теплоносителя в первичном контуре отопления в режим защиты от перегрева.
Режим защиты от перегрева (кипения воды). В этот режим клапаны смесительного блока переключаются при любой остановке циркуляционного насоса, например, из-за прекращения электроснабжения. В этом режиме смесительный блок не создает препятствий для возникновения естественной циркуляции теплоносителя между котлом и баком теплоаккумулятора.
m – масса воды в емкости (кг);
Q – количество тепла (Вт);
∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);
1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).
Буферная ёмкость: принцип работы устройства, правила выбора, расчёт ёмкости для отопительной системы
Назначение теплоаккумулятора
- перерасход энергии;
- избыточная мощность отопления;
- перегрев воды в котле;
- периодические колебания температуры нагрева из-за неравномерности самого процесса горения и несвоевременной закладки дров, угля;
- несовпадение пиков выработки и потребления тепловой энергии.
Если при использовании твердотопливных и электрических котлов установка теплового аккумулятора желательна, но не обязательна, то присутствие теплоаккумулятора в гелиосистеме – необходимое условие функционирования, поскольку в вечернее и ночное время солнечную энергию невозможно получить, а осенью и зимой в пасмурные дни использование системы сильно ограничено.
Устройство и схемы подключения теплоаккумулятора в систему отопления
Работа твердотопливного котла в системе отопления представляет собой некоторую цикличность. Сначала в него закладывают топливо, разжигают, а затем котел постепенно выходит на максимальную мощность и передает тепловую энергию через теплоноситель в систему отопления.
Частично эту проблему может решить пиролизный котел длительного горения, но во время его работы часто не совпадают пики выработки и потребления тепловой энергии. Для разрешения такой ситуации устанавливается энергоаккумулятор для системы отопления, который известен как буферная емкость или тепловой накопитель.
В основу действия этого агрегата заложена высокая теплоемкость воды. Если в период максимальной мощности котла нагреть некоторое количество воды, тогда впоследствии ее энергетический потенциал можно будет использовать для нужд отопления.
Например, вода при остывании на 1° C может нагреть 1 м³ воздуха на 4° C. Самый простой теплоаккумулятор для котлов отопления представляет собой вертикальную емкость с четырьмя врезанными в разные стороны патрубками. Существуют теплонакопители с разнообразными аккумулирующими материалами:
С одной стороны корпуса два патрубка подсоединяются к трубопроводам котла, а с другой — к системе отопления. После запуска нагревателя циркуляционный насос начинает прокачивать теплоноситель через буферный бак.
В нижнюю часть накопителя поступает холодный теплоноситель, а в верхнюю — горячий. Из-за существенной разницы в плотности вода перемешиваться не будет, а горячий теплоноситель постепенно заполнит всю емкость.
Обычно объем термоаккумулятора для отопления рассчитывается таким образом, чтобы одной закладки топлива хватило для полного заполнения емкости горячей водой. То есть вся энергия котла, исключая потери, преобразуется в тепловую, которая будет накоплена в аккумуляторной емкости.
На место горячего теплоносителя в буферную емкость через нижний патрубок из обратной линии трубопровода снова поступает остывшая вода. При использовании электрического котла схему отопления с теплоаккумулятором можно использовать в ночное время, когда действует льготный тариф.
Все накопители представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары. Отличаются они друг от друга только элементами, расположенными внутри конструкции. Существует несколько типов термоаккумуляторов:
