Cálculo do volume do acumulador de calor para aquecimento de uma casa particular

Características de instalação de acumuladores de calor

Todo o trabalho de instalação é executado de acordo com um projeto previamente aprovado de acordo com as recomendações do fabricante do equipamento de aquecimento.

Neste caso, as características do trabalho de instalação devem ser levadas em consideração:

1. A superfície do tanque de armazenamento deve ser isolada da perda de calor sem falhas.
2. Os termômetros devem ser instalados em tubulações por onde circula a água (saída e entrada).
3. Tanques acumuladores com volume superior a 500 litros na maioria dos casos não passam pela porta. Nesses casos, você deve usar estruturas dobráveis ​​ou instalar várias baterias de menor volume.
4. No ponto mais baixo do tanque, a instalação de canal de drenagem não interfere. É útil quando você precisa drenar a água completamente.
5. É aconselhável instalar filtros nas tubulações por onde a água entra no recipiente. Eles evitarão que grandes inclusões entrem (incrustações de soldagem, minerais que entraram no sistema, etc.).
6. Se uma válvula de exaustão de ar não for fornecida na parte superior do recipiente, ela deve ser instalada no ponto superior do tubo de saída.
7. Um manômetro e uma válvula de segurança devem ser instalados na linha ao lado da bateria.

Se você é proprietário de uma caldeira de combustível sólido e ainda não adquiriu um dispositivo de armazenamento de calor, pense nisso. Você não só aumentará a vida útil do seu equipamento de aquecimento, mas também economizará significativamente em combustível.

Funcionalidade de acumuladores de calor

O princípio de funcionamento do equipamento é que durante o funcionamento da caldeira, parte do calor é utilizada para aquecer o refrigerante do tanque adicional. O tanque conectado tem um bom isolamento térmico e retém perfeitamente o calor recebido. Depois que a caldeira é desligada, a água do sistema de aquecimento esfria e os dispositivos de controle ligam a bomba que fornece água quente do tanque de armazenamento.

Esses ciclos continuam enquanto a temperatura da água no tanque adicional permanecer alta o suficiente. O tempo total de operação do sistema sem ligar a caldeira depende do volume do tanque adicional. Na prática, permite aquecer salas de várias horas a 2 dias.

O acumulador de calor executa as seguintes funções:

1. Ele acumula calor proveniente da caldeira do sistema e o libera com o tempo para aquecer os ambientes da sala.
2. Evita a possibilidade de superaquecimento da caldeira, retirando o excesso de calor do trocador.
3. Permite combinar facilmente diferentes dispositivos de aquecimento (elétrico, gás, combustível sólido) em um sistema comum.
4. Ajuda a melhorar o desempenho dos equipamentos de aquecimento, reduzindo o consumo de combustível e melhorando a eficiência.
5. Em sistemas com caldeiras de combustível sólido, permite excluir o monitoramento constante do estado do equipamento de aquecimento. Aquecendo o refrigerante em um tanque adicional, os proprietários podem esquecer a necessidade de colocar combustível constantemente na caldeira.
6. É uma fonte de água quente para as necessidades domésticas.

Diagrama do sistema de aquecimento

A lucratividade de um sistema de aquecimento com acumulador de calor pode ser considerada com este exemplo.

Suponha que uma caldeira de 10 kW esteja instalada no sistema de aquecimento. A cada 3 horas é necessário carregar lenha. Isso não se encaixa de forma alguma nos planos dos proprietários. Para alongar os intervalos entre as cargas, é necessário utilizar uma caldeira de maior capacidade. Mas, neste caso, a fervura do refrigerante é possível, pois o sistema não terá tempo de retirar todo o calor gerado.

Conectar um acumulador de calor com capacidade para cerca de 200 litros resolve o problema facilmente.O equipamento permite acumular 110 kW de energia desde que a caldeira esteja plena e frequentemente carregada. Posteriormente, o calor acumulado manterá uma temperatura ambiente confortável por cerca de 10 horas. O carregamento da caldeira com combustível não é necessário o tempo todo.

O que é a capacidade do buffer de um acumulador de calor e sua finalidade.

O objetivo do acumulador de calor (TA) será mais fácil de descrever usando vários exemplos de tarefas.

A primeira tarefa. O sistema de aquecimento é baseado em uma caldeira de combustível sólido. Não é possível monitorar constantemente a temperatura do refrigerante no abastecimento e jogar lenha no tempo, fazendo com que a temperatura do abastecimento exceda a de que precisamos, então cai abaixo do normal. Como manter a temperatura do líquido de arrefecimento necessária?

A segunda tarefa. A casa é aquecida por caldeira elétrica. O fornecimento de eletricidade tem duas tarifas. Como reduzir os custos de energia reduzindo o consumo de energia durante o dia e aumentando à noite?

A terceira tarefa. Existe um sistema de aquecimento em que o calor é gerado por geradores de calor que funcionam com vários tipos de combustível e energia - por exemplo. gás, eletricidade, energia solar (coletores solares), energia da terra (bomba de calor). Como garantir seu funcionamento eficiente e sem perda do calor gerado, quando não há necessidade, e ao mesmo tempo fornecer calor à casa no período de pico de consumo de energia?

Sem ir muito longe na teoria da engenharia térmica, para todos os problemas uma solução se sugere na forma de instalar um tanque pulmão no sistema, que serviria como reservatório para o refrigerante e no qual sua temperatura seria mantida em um dado nível. É precisamente essa capacidade de buffer que é um acumulador de calor. Para resolver esses problemas, o acumulador de calor costuma ser incluído "na ruptura" do sistema com a formação da caldeira e dos circuitos de aquecimento. Um diagrama convencional da inclusão de um acumulador de calor no sistema de aquecimento é mostrado na figura abaixo.

FIG. Diagrama esquemático de ligar um tanque tampão (acumulador de calor)

As várias formas de conectar o tanque tampão ao sistema de aquecimento podem ser encontradas no artigo "Diagramas para conectar um acumulador de calor".

Atualmente, os acumuladores de calor são mais frequentemente usados ​​em sistemas de aquecimento com caldeiras de combustível sólido. Nestes sistemas, a utilização de um acumulador de calor torna possível carregar o combustível com menos frequência, para proporcionar um fornecimento confortável de calor, independentemente das oscilações da temperatura do refrigerante à saída da caldeira. Freqüentemente, os tanques tampão são instalados com caldeiras elétricas para economizar dinheiro devido a uma tarifa noturna reduzida e em sistemas combinados com o uso simultâneo de combustível sólido e caldeiras elétricas. Um acumulador de calor (TA) é útil em sistemas e caldeiras a gás, especialmente quando a saída de calor mínima da caldeira excede a carga de calor da instalação. Devido aos longos períodos de “carregamento” do TA (aquecimento do refrigerante), é possível evitar o “relógio” da caldeira.

Além de ser usado como um tanque pulmão, o TA desempenha a função de um coletor de baixa perda. Esta propriedade do acumulador de calor é especialmente solicitada em sistemas com geradores de calor operando com diferentes tipos de energia (incluindo alternativas). Regra geral, estas fontes de calor funcionam com portadores de calor especiais que não permitem a mistura com outros tipos, requerem uma temperatura e regime hidráulico únicos, muitas vezes incompatíveis com os modos do circuito de aquecimento (radiador, pavimento radiante). Por exemplo, a faixa de temperatura de uma bomba de calor é geralmente

5 ° C, e no circuito de distribuição de calor a faixa de temperatura pode ser muito maior (10-20 ° C). Para separar os circuitos, o acumulador de calor pode ser equipado com trocadores de calor embutidos adicionais.

Diagramas de fiação e conexão

Como fonte adicional de calor, por exemplo, em vez de uma caldeira elétrica, pode ser utilizado um aquecedor elétrico tubular (TEN). Na maioria dos modelos modernos, já está prevista sua instalação por meio de flange ou acoplamento. Ao instalar um elemento de aquecimento no tubo de derivação correspondente, você pode substituir parcialmente a caldeira elétrica ou mais uma vez fazer sem acender uma caldeira de combustível sólido.

É importante entender que esses são diagramas de fiação simplificados e não completos. Para garantir o controle, contabilidade e segurança do sistema, um grupo de segurança é instalado na alimentação da caldeira. Além disso, é importante cuidar do funcionamento do CO em caso de queda de energia, uma vez que não há energia suficiente para alimentar a bomba de circulação do termopar de caldeiras não voláteis. A falta de circulação do refrigerante e o acúmulo de calor no trocador de calor da caldeira muito provavelmente levarão à ruptura do circuito e ao esvaziamento de emergência do sistema, é possível que a caldeira queime.

Portanto, por motivos de segurança, você precisa garantir a operação do sistema pelo menos até que o marcador esteja completamente queimado. Para isso, é utilizado um gerador, cuja potência é selecionada em função das características da caldeira e da duração da combustão de 1 inserto de combustível.

Como calcular o volume de um acumulador de calor

Se desejar, é fácil encontrar métodos para calcular o volume de um acumulador de calor na Internet, mas nenhum deles me serviu.

Alguns "especialistas" recomendam multiplicar a potência máxima da caldeira existente em quilowatts por algum fator, e esse fator em locais diferentes difere duas vezes ou mais - de 25 a 50. Na minha opinião, isso é um absurdo completo. Simplesmente porque o resultado obtido nada tem a ver com a sua casa em particular, ou com a sua vontade quanto à frequência com que deseja aquecer a caldeira.

Uma técnica normal leva em consideração todos os fatores: o clima em sua área e o isolamento térmico da casa e suas idéias sobre conforto. De forma amigável, este cálculo também deverá ser realizado várias vezes para diferentes condições de temperatura, e selecionar o volume máximo do acumulador de calor. E, aliás, a potência da caldeira no método correto é obtida a partir de cálculos, e não de acordo com o princípio “o que era, foi entregue assim”. Mas tudo isso é bastante complicado e é mais adequado para salas de caldeiras, e não para residências particulares.

Eu fiz muito mais fácil. Fiz o cálculo do acumulador de calor para uma caldeira de combustível sólido da seguinte maneira.

1. É necessário estimar a quantidade de calor que a casa necessita por dia. Esta é a parte mais difícil e responsável do trabalho. Novamente, você pode se aprofundar nos cálculos (nos livros didáticos para universidades de construção, você pode encontrar todas as técnicas necessárias).Mas, se possível, é mais fácil e confiável realizar uma medição direta - simplesmente aquecendo a casa em climas frios e medindo a quantidade de combustível usado. Minha casa é relativamente pequena - um pouco menos de 100 m². m, e bastante quente. Portanto, descobriu-se que a uma temperatura externa de cerca de 0 graus, para manter uma temperatura confortável, 50 kW * h são necessários com uma margem sólida, para - 10 graus - 100 kW * h, para - 20 graus - 150 kW * h.
2. A escolha de uma caldeira é muito simples. As caldeiras mais comuns têm uma potência de cerca de 25 kW e a partir de uma carga máxima fornecem essa potência por cerca de 3 horas. Portanto, um graveto fornece cerca de 75 kWh de calor. Para temperatura zero, portanto, mesmo uma carga completa será demais para mim. E para -20 graus, será o suficiente para aquecer 2 vezes ao dia. Fiquei bastante satisfeito com esta opção.
3. Agora, o volume real do acumulador de calor. A capacidade térmica da água é de 4,2 kJ por litro por grau. a temperatura máxima no acumulador de calor é de 95 graus, a temperatura confortável da água no sistema de aquecimento é de 55 graus. Ou seja, 40 graus de diferença. Em outras palavras, 1 litro de água em um acumulador de calor pode armazenar 168 kJ de calor, ou 46 Wh. E 1000 litros, respectivamente - 46 kWh. Conclui-se que, para manter o calor de uma carga completa da caldeira, preciso de um acumulador de calor para 1.500 litros. Tudo isso com uma margem. Na verdade, demora um pouco menos, mas depois de estudar os preços dos tanques tampão, decidi ignorar isso.

Este cálculo significa que em geadas severas tenho que aquecer a caldeira duas vezes por dia, e em geadas muito severas tenho que aquecê-la três vezes. Além disso, isso deve ser feito uniformemente ao longo do dia: de manhã e à noite ou de manhã, no início da noite e antes de deitar. E quando não há grande geada, eu ligo a caldeira apenas uma vez - a qualquer hora do dia.

Obviamente, se você instalar um acumulador de calor ainda maior, poderá tornar sua vida ainda mais confortável. Mas aqui já temos que enfrentar o fato de que um grande barril precisa de muito espaço.

Vamos considerar um exemplo de cálculo para duas tarefas.

Baixe o arquivo Excel para um cálculo rápido do acumulador de calor para seus parâmetros: raschet_teploakkumulatora.xlsx

Existem duas tarefas para calcular um acumulador de calor:

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Vantagens e desvantagens

Um sistema de aquecimento com acumulador de calor, no qual uma usina de combustível sólido atua como fonte de calor, tem muitas vantagens:

• Melhorar as condições de conforto na casa, pois depois de queimado o combustível, o sistema de aquecimento continua a aquecer a casa com água quente da cisterna. Não há necessidade de se levantar no meio da noite e colocar uma porção de lenha na fornalha.
• A presença de um recipiente protege a camisa de água da caldeira de ebulição e destruição. Se a eletricidade for cortada repentinamente ou as cabeças termostáticas instaladas nos radiadores cortarem o refrigerante porque a temperatura necessária foi atingida, a fonte de calor irá aquecer a água no tanque. Durante esse tempo, o fornecimento de energia elétrica pode ser retomado ou o gerador a diesel será acionado.
• O fornecimento de água fria da tubulação de retorno para o trocador de calor de ferro fundido incandescente após uma partida repentina da bomba de circulação é excluído.
• Os acumuladores de calor podem ser usados ​​como divisores hidráulicos no sistema de aquecimento (setas hidráulicas). Isso torna independente o funcionamento de todas as ramificações do circuito, o que proporciona economia adicional de energia térmica.

O maior custo de instalação de todo o sistema e os requisitos para a colocação dos equipamentos são as únicas desvantagens do uso de tanques de armazenamento. No entanto, esses investimentos e inconvenientes serão acompanhados de custos operacionais mínimos a longo prazo.

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Esquema de separação hidráulica

Outro esquema de conexão mais complexo implica um fornecimento ininterrupto de eletricidade. Se isso não for possível, é necessário fornecer a conexão à rede por meio de uma fonte de alimentação ininterrupta. Outra opção é usar usinas a diesel ou a gasolina. No caso anterior, a ligação do acumulador de calor à caldeira de combustível sólido era independente, ou seja, o sistema poderia funcionar separadamente do tanque. Neste esquema, o acumulador atua como um tanque pulmão (separador hidráulico). Uma unidade especial de mistura (LADDOMAT) é construída no circuito primário através da qual a água circula quando a caldeira é ligada.

Conectando um acumulador de calor a uma caldeira de combustível sólido

Elementos do bloco:

• Bomba de circulação;
• válvula termostática de três vias;
• válvula de retenção;
• sump;
• Válvulas de esfera;
• dispositivos de controle de temperatura.

Diferença do esquema anterior - todos os dispositivos são montados em um bloco, e o refrigerante vai para o tanque, e não para o sistema de aquecimento. O princípio de operação da unidade de agitação permanece inalterado. Essa tubulação de uma caldeira de combustível sólido com um acumulador de calor permite que você conecte quantos ramais de aquecimento desejar na saída do tanque. Por exemplo, para alimentar radiadores e sistemas de aquecimento de piso ou ar. Além disso, cada filial possui sua própria bomba de circulação. Todos os circuitos são separados hidraulicamente, o excesso de calor da fonte é acumulado no tanque e usado quando necessário.

Cálculo da capacidade do acumulador de calor

A metodologia de cálculo pode ser diferente dependendo do esquema de aplicação. Aqui está um gráfico de cálculo aproximado:

1. Determinação da carga máxima de combustível. Por exemplo, a fornalha comporta 20 kg de lenha. 1 kg de lenha é capaz de liberar 3,5 kWh de energia. Assim, ao queimar um marcador de lenha, a caldeira dará 20 3,5 = 70 kWh de calor. O tempo que leva para um marcador completo ser gravado pode ser determinado empiricamente ou calculado. Se a potência da caldeira for, por exemplo, 25 kW 70: 25 = 2,8 h.
2. Temperatura do portador de calor no sistema de aquecimento. Se o sistema já estiver instalado, basta medir a temperatura na entrada e na saída e determinar a perda de calor.
3. Determinação da frequência de download desejada. Por exemplo, o carregamento é possível de manhã e à noite, mas não é possível fazer a manutenção da caldeira durante o dia e à noite.

Cálculo do acumulador de calor

Se, por exemplo, a perda de calor da sala for de 6,7 kW por hora, então será de 160 kW por dia. No exemplo em consideração, isso é um pouco mais do que dois abastecimentos de combustível. Como foi definido acima, uma guia de lenha queima por cerca de 3 horas, liberando 70 kWh de energia térmica.

A necessidade de aquecimento da casa é de 6,7 3 = 20,1 kWh, a reserva do acumulador será de 70-20,1 = 49,9, ou seja, aproximadamente 50 kWh. Essa energia será suficiente por um período de 50: 6,7 - isso é cerca de 7 horas, o que significa que são necessários dois lanches completos e um incompleto por dia.

Com base nestes cálculos, tendo considerado várias opções, vamos parar por aqui: às 23 horas, faz-se um carregamento incompleto, às 6h00 e às 18h00 - cheio. Se você desenhar um gráfico do nível de carga do acumulador de calor, poderá ver que a carga máxima cai em 60 kWh às 9h.

Como 1 kWh = 3600 kJ, a reserva deve ser 60 3600 = 216000 kJ de energia térmica. A reserva de temperatura (a diferença entre o indicador máximo de água e a vazão necessária) é 95-57 = 38 ° С. Capacidade térmica da água 4,187 kJ. Assim, 216000 / (4,18738) = 1350 kg. Neste caso, o volume necessário do acumulador de calor será de 1,35 m3.

O exemplo considerado dá uma ideia geral de como a capacidade do tanque de armazenamento é calculada. Em cada caso individual, é necessário levar em consideração as peculiaridades do sistema de aquecimento e as condições de seu funcionamento.

Características de instalação de um acumulador de calor

Antes de instalar o equipamento, deve-se traçar um projeto detalhado. É necessário levar em consideração todos os requisitos dos fabricantes de equipamentos de aquecimento. Ao instalar o tanque de armazenamento, as seguintes regras devem ser observadas:

• A superfície do recipiente deve ter um isolamento térmico confiável.
• Termômetros devem ser instalados na entrada e na saída para monitorar a temperatura da água.
• Tanques volumosos na maioria das vezes não cabem na porta. Se não for possível trazer o tanque antes do final da construção, você terá que usar uma versão dobrável ou vários tanques menores.
• Um filtro grosso é desejável no tubo de entrada.
• Uma válvula de segurança e um manômetro devem ser instalados perto do tanque. Também deve haver uma válvula de ventilação no próprio tanque.
• Deve ser possível drenar a água do tanque.

A utilização de um acumulador de calor em um sistema com caldeira a combustível sólido aumenta a eficiência do gerador de calor e sua vida útil, além de permitir um consumo de combustível mais econômico. A possibilidade de carregamento menos frequente de combustível torna o uso da caldeira de aquecimento mais conveniente para o consumidor. O cálculo da capacidade necessária do acumulador deve ter em consideração o tipo de caldeira, as características do sistema de aquecimento e as condições do seu funcionamento.

Apesar da simplicidade do aparelho e dos óbvios benefícios do uso de acumuladores de calor, esse tipo de equipamento ainda não é muito comum. Neste artigo tentaremos falar sobre o que é um acumulador de calor e as vantagens que ele traz com seu uso em sistemas de aquecimento.

Escolhendo um acumulador de calor

TA escolhe ao projetar um sistema de aquecimento. Os engenheiros de aquecimento irão ajudá-lo a escolher o acumulador de calor certo. Mas, se for impossível usar seus serviços, você terá que escolher você mesmo. Isso não é difícil de fazer.

Acumulador de calor para caldeira de combustível sólido

Os principais critérios para a seleção deste dispositivo são considerados os seguintes

:

• pressão no sistema de aquecimento;
• o volume do tanque tampão;
• dimensões externas e peso;
• equipar com trocadores de calor adicionais;
• a capacidade de instalar dispositivos adicionais.

A pressão (pressão) da água no sistema de aquecimento é o indicador principal. Quanto mais alto, mais quente fica na sala aquecida. Dado este parâmetro, ao escolher um acumulador de calor para caldeiras de combustível sólido, deve-se atentar para a pressão máxima que ele pode suportar.O acumulador de calor para uma caldeira de combustível sólido mostrado na foto é feito de aço inoxidável e pode suportar altas pressões de água.

Volume do buffer. A capacidade de armazenar calor para o sistema de aquecimento durante a operação depende disso. Quanto maior for, mais calor se acumulará no recipiente. Aqui você precisa levar em consideração que não faz sentido aumentar o limite até o infinito. Mas se a água for inferior ao normal, o dispositivo simplesmente não executará a função de acumulação de calor que lhe foi atribuída. Portanto, para a escolha correta de um acumulador de calor, será necessário calcular sua capacidade tampão. Será mostrado um pouco mais tarde como é executado.

Dimensões externas e peso. Estes também são indicadores importantes na escolha de um TA. Especialmente em uma casa já construída. Depois de efectuado o cálculo do acumulador de calor para aquecimento e efectuado a entrega no local de instalação, pode haver um problema com a própria instalação. Em termos de dimensões gerais, pode simplesmente não caber em uma abertura de porta padrão. Além disso, TA de grande capacidade (a partir de 500 litros) são instalados em uma base separada. Um dispositivo enorme cheio de água ficará ainda mais pesado. Essas nuances devem ser levadas em consideração. Mas é fácil encontrar uma saída. Neste caso, são adquiridos dois acumuladores de calor para caldeiras de combustível sólido com um volume total de tanques tampão igual ao calculado para todo o sistema de aquecimento.

Equipado com trocadores de calor adicionais. Na ausência de sistema de água quente sanitária na casa, circuito próprio de aquecimento de água na caldeira, é preferível adquirir imediatamente um TA com permutadores de calor adicionais. Para quem vive nas regiões do sul, será útil conectar um coletor solar a um TA, que se tornará uma fonte adicional gratuita de calor na casa. Um cálculo simples do sistema de aquecimento mostrará quantos trocadores de calor adicionais é desejável ter no acumulador de calor.

Possibilidade de instalação de dispositivos adicionais. Isso implica na instalação de elementos de aquecimento (resistências elétricas tubulares), instrumentação (instrumentação), válvulas de segurança e outros dispositivos que garantam o funcionamento ininterrupto e seguro do tanque pulmão no dispositivo. Por exemplo, em caso de amortecimento de emergência da caldeira, a temperatura do sistema de aquecimento será mantida por elementos de aquecimento. Dependendo do volume de aquecimento dos locais, eles podem não criar uma temperatura confortável, mas o degelo do sistema será necessariamente evitado. A presença de instrumentação permite-lhe prestar atenção atempadamente a possíveis avarias no sistema de aquecimento.

Importante. Ao escolher um acumulador de calor para aquecimento, preste atenção ao seu isolamento térmico. A preservação do calor obtido depende disso.

Aplicação de acumuladores de calor

Existem vários métodos para calcular o volume de um tanque. A experiência prática mostra que, em média, para cada quilowatt de potência do equipamento de aquecimento, são necessários 25 litros adicionais de água. A eficiência das caldeiras de combustível sólido, que inclui sistema de aquecimento com acumulador de calor, aumenta para 84%. Ao nivelar os picos de combustão, até 30% dos recursos de energia são economizados.

Ao usar tanques para abastecimento de água quente sanitária, não há interrupções durante os horários de pico. À noite, quando as necessidades são reduzidas a zero, o refrigerante no tanque acumula calor e pela manhã novamente fornece todas as necessidades por completo.

O isolamento térmico confiável do dispositivo com espuma de poliuretano (espuma de poliuretano) ajuda a manter a temperatura. Além disso, é possível instalar elementos de aquecimento, o que ajuda a "recuperar" rapidamente a temperatura desejada em caso de emergência.

Vista em corte do acumulador de calor

O armazenamento de calor é recomendado nos casos:

• grande necessidade de abastecimento de água quente. Num chalé, onde vivem mais de 5 pessoas e com duas casas de banho instaladas, esta é uma verdadeira forma de melhorar as condições de vida;
• ao usar caldeiras de combustível sólido.Os acumuladores facilitam o funcionamento dos equipamentos de aquecimento na hora de maior carga, tiram o calor em excesso, evitando a ebulição, e também aumentam o tempo entre o abastecimento do combustível sólido;
• ao usar energia elétrica em tarifas distintas para o dia e a noite;
• nos casos em que baterias solares ou eólicas são instaladas para armazenar energia elétrica;
• ao usar bombas de circulação no sistema de fornecimento de calor.

Este sistema é perfeito para divisões aquecidas com radiadores ou piso radiante. Suas vantagens são a capacidade de armazenar energia de diferentes fontes. O sistema de fornecimento de energia combinado permite que você escolha a opção mais ideal para a geração de calor por um determinado período de tempo.

Características do projeto do acumulador de calor

O dispositivo é um recipiente cilíndrico feito de aço inoxidável ou aço preto. As dimensões do recipiente dependem de seu volume, que varia de várias centenas a dezenas de milhares de litros. Devido aos grandes volumes, esse dispositivo é difícil de colocar em uma sala de caldeira existente, por isso muitas vezes tem que ser concluído. Existem modelos com isolamento térmico de fábrica e contentores sem.

Na hora de instalar o acumulador de calor, deve-se levar em consideração que a espessura do isolamento é de 10 cm, após o qual é colocado um invólucro de couro no topo do tanque. Dentro do tanque existe um refrigerante que, quando o combustível é queimado na caldeira, aquece rapidamente e retém o calor por muito tempo devido a uma camada de isolamento. Após interromper o funcionamento da caldeira, o acumulador libera seu calor para o ambiente, aquecendo-o. Por este motivo, não será necessário acender a caldeira com a frequência anterior.

De acordo com seu projeto, as capacidades do acumulador de calor são:

• com uma caldeira localizada no interior. Este projeto foi criado para prover habitação com água quente de fonte autônoma;
• com um ou dois trocadores de calor;
• vazio (sem refrigerante).

Orifícios roscados são fornecidos para conectar o dispositivo de armazenamento à caldeira e ao sistema de aquecimento da casa.

Fundo

Acontece que há algum tempo comprei uma casa particular a certa distância da civilização. O afastamento da civilização é determinado principalmente pelo fato de que não há gás nenhum. E a potência permitida da ligação elétrica não confere capacidade técnica para aquecer a casa com eletricidade. A única fonte real de calor no inverno é o uso de combustíveis sólidos. Ou seja, a casa estava equipada com um fogão, que o antigo proprietário aquecia a lenha e carvão.

Se alguém tem experiência no uso do fogão, não precisa ser explicado que esta atividade requer monitoramento constante. Mesmo com tempo não muito frio, é impossível colocar lenha no fogão uma vez e “esquecer”. Se você colocar lenha demais, a casa ficará quente. E depois que o combustível acabar, a casa vai esfriar rapidamente de qualquer maneira. Quer queira ou não, para manter uma temperatura confortável, você precisa constantemente adicionar um pouco de lenha. E em geadas severas, o forno não pode ser deixado sem vigilância mesmo por 3-4 horas. Se você não quer acordar em uma sala fria pela manhã, faça a gentileza de ir ao fogão pelo menos uma vez por noite ...

Claro, eu não tinha vontade de trabalhar como bombeiro. E então comecei imediatamente a pensar em uma maneira mais conveniente de aquecer. Claro que, se fosse impossível usar gás ou eletricidade, apenas um moderno sistema de aquecimento a combustível sólido poderia se tornar assim, consistindo em uma caldeira a combustível sólido, um acumulador de calor e a automação mais simples para ligar e desligar a bomba de recirculação.

Por que uma caldeira moderna é melhor do que um fogão convencional? Ocupa muito menos espaço, mais combustível pode ser colocado, proporciona melhor combustão desse combustível em carga máxima e, teoricamente, pode ser utilizado para deixar a maior parte do calor na casa, não sendo lançado na chaminé.Mas, ao contrário de um fogão, uma caldeira de combustível sólido é praticamente impossível de usar sem um acumulador de calor. Estou escrevendo sobre isso com tantos detalhes, porque conheço muitas pessoas que tentaram aquecer uma casa com essas caldeiras, conectando-as diretamente aos canos de aquecimento. Eles não fizeram nada de bom.

O que é um acumulador de calor ou, como também é chamado, um tanque pulmão? No caso mais simples, é apenas um grande barril de água, cujas paredes têm um bom isolamento térmico. A caldeira aquece a água desse barril em duas a três horas de operação. E então essa água quente circula pelo sistema de aquecimento até esfriar. À medida que esfria, a caldeira precisa ser acesa novamente. O acumulador de calor mais simples pode ser feito facilmente por qualquer soldador. Mas depois de pensar um pouco, desisti dessa ideia e comprei um já pronto. Como moro na Ucrânia, recorri e nunca me arrependi: aqui os tanques de acumulação são feitos de forma profissional e muito eficiente.

Dependendo do volume do acumulador de calor, da potência da caldeira e de quanto calor a casa necessita, a caldeira deve ser aquecida não constantemente, mas uma ou duas vezes por dia, ou mesmo uma vez a cada dois ou três dias.

Cálculo do volume do tanque tampão da caldeira

A solução ideal para este problema será a atribuição de sua implementação aos engenheiros de aquecimento. O cálculo do volume do acumulador de calor para todo o sistema de aquecimento de uma casa particular requer levar em consideração vários fatores que só eles conhecem. Apesar disso, os cálculos preliminares podem ser feitos de forma independente. Para isso, além de conhecimentos gerais de física e matemática, você precisará de uma calculadora e de uma folha de papel em branco.

Encontramos os seguintes dados

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• potência da caldeira, kW;
• tempo de combustão do combustível ativo;
• potência térmica de aquecimento da casa, kW;
• Eficiência da caldeira;
• temperatura no tubo de alimentação e "retorno".

Vamos considerar um exemplo de cálculo preliminar. A área aquecida é de 200m2. O tempo de combustão ativa da caldeira é de 8 horas, a temperatura do refrigerante durante o aquecimento é de 90 ° C, no circuito de retorno é de 40 ° C. A energia térmica estimada das salas aquecidas é 10 kW. Com esses dados iniciais, o dispositivo de aquecimento receberá 80 kW (10 × 8) de energia.

Calculamos a capacidade tampão de uma caldeira de combustível sólido pela capacidade de calor da água

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onde: m é a massa de água no tanque (kg); Q é a quantidade de calor (W); ∆t é a diferença entre a temperatura da água nos tubos de abastecimento e retorno (° С); 1.163 é o capacidade térmica específica da água (W / kg ° С) ...

Cálculo da capacidade tampão de uma caldeira de combustível sólido

Substituindo os números na fórmula, obtemos 1375 kg de água ou 1,4 m 3 (80.000 / 1.163 × 50). Assim, para um sistema de aquecimento de uma casa com área de 200 m 2, é necessário instalar um TA com capacidade de 1,4 m 3. Sabendo desta figura, pode ir com segurança ao armazém e ver qual acumulador de calor é aceitável.

Dimensões, preço, equipamento, fabricante já são facilmente identificáveis. Comparando os fatores conhecidos, não é difícil fazer uma seleção preliminar de um acumulador de calor para uma casa. Este cálculo é relevante no caso em que a casa está construída, o sistema de aquecimento já está instalado. O resultado do cálculo mostrará se é necessário desmontar as portas devido às dimensões do TA. Depois de avaliada a possibilidade de instalação em local permanente, é feito o cálculo final do acumulador de calor para a caldeira de combustível sólido instalada no sistema.

Depois de coletar os dados do sistema de aquecimento, fazemos cálculos usando a fórmula

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onde: W é a quantidade de calor necessária para aquecer o refrigerante; m é a massa de água; c é a capacidade térmica; ∆t é a temperatura de aquecimento da água;

Além disso, você precisa do valor de k - a eficiência da caldeira.

Da fórmula (1) encontramos a massa: m = W / (c × ∆t) (2)

Uma vez que a eficiência da caldeira é conhecida, refinamos a fórmula (1) e obtemos W = m × c × ∆t × k (3) a partir da qual encontramos a massa atualizada de água m = W / (c × ∆t × k) ( 4)

Vamos considerar como calcular um acumulador de calor para uma casa. Uma caldeira de 20 kW está instalada no sistema de aquecimento (indicada nos dados do passaporte). A guia de combustível queima em 2,5 horas. Para aquecer uma casa, você precisa de 8,5 kW / 1 hora de energia. Isso significa que durante a queima de um marcador, 20 × 2,5 = 50 kW será obtido

O aquecimento ambiente consumirá 8,5 × 2,5 = 21,5 kW

O excesso de calor produzido 50 - 21,5 = 28,5 kW é armazenado no TA.

A temperatura à qual o refrigerante é aquecido é de 35 ° C (A diferença de temperatura nos tubos de alimentação e retorno. Determinada por medição durante o funcionamento do sistema de aquecimento). Substituindo os valores procurados na fórmula (4), obtemos 28500 / (0,8 × 1,163 × 35) = 874,5 kg

Esta figura significa que para armazenar o calor gerado pela caldeira é necessário ter 875 kg de portador de calor. Para fazer isso, você precisa de um tanque tampão para todo o sistema com um volume de 0,875 m 3. Esses cálculos leves tornam mais fácil escolher um acumulador de calor para aquecer caldeiras.

Adendo. Para um cálculo mais preciso do volume do tanque pulmão, é melhor entrar em contato com um especialista.

Calculadora online

* Se a calculadora mostrar 0 (zero), significa que não há energia excedente que possa ser acumulada.

Este é um valor aproximado, o mais próximo possível da realidade, sem levar em consideração variáveis ​​como: tipo de combustível, eficiência da caldeira, eficiência energética do edifício.

Explicações

Potência da caldeira conforme passaporte - cada fabricante indica na documentação do equipamento. Se a caldeira foi feita de forma independente e sua potência é desconhecida, ela pode ser aproximadamente determinada empiricamente. Para uma casa com área de 100 m2 basta uma caldeira de 10 kW... Se a sua unidade cumpre a tarefa de aquecer a sua casa, com uma carga média da fornalha, tome a área desta divisão como valor principal e determine a potência. Você precisa entender que esses dados serão muito médios, excluindo perda de calor, eficiência energética do edifício, etc.

A energia de que você precisa para aquecer sua casa. Esta é a energia necessária para manter a temperatura exigida. É calculado por um especialista com base em fórmulas complexas e muitas variáveis. Por exemplo, uma casa de 100m2 requer 8,5 kW de energia por hora. Novamente, este é um número muito médio.

Temperatura do portador de calor, fornecimento e retorno. A diferença entre esses números será o excedente que precisa ser preservado.

Capacidade de aquecimento da água. Este é um valor tabular, que é 4,19 kJ / kg × ° C ou 1,164 W × h. Ele participa dos cálculos e é um valor estatístico.