Интернет магазин оборудования насосной, отопительной и водонагревательной техники №1


ГлавнаяМатчКак рассчитать объем буферной емкости для твердотопливного котла

Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками. Как рассчитать объем буферной емкости для твердотопливного котла


Расчет объема буферной емкости

При выборе объёма буферного теплоаккумулятора необходимо отталкиваться от мощности твердотопливного котла. Чёткой формулы расчёта объёма теплонакопителя нет. Разные производители дают свои рекомендации и они могут составлять от 20 до 50 литров объёма теплоаккумулятора на киловатт мощности котла. Некоторые производители рекомендуют «привязываться» к объёму системы отопления. В любом случае при выборе объёма буферного накопителя тепла стоит обратиться к специалистам, что бы избежать ошибок при расчётах.
Ориентировочная формула подбора теплонакопителя:

m= (P×ŋ×t)/ (c×∆ϑ)   

где: m – объём

P – мощность котла, Вт

ŋ – КПД котла, 0.98%

t – время нагрева, ч

c – удельная теплоёмкость воды, Вч/кг х К

Δϑ – разность температур, К

При подставлении определённых значений Вы получите ориентировочный объём буферного теплоаккумулятора (но эта формула не панацея), и тут можно «поиграться» с формулой путём изменения значений мощности, времени нагрева, и температурной дельты. Опять же не стоит забывать, что во время нагрева теплонакопителя, теплоноситель будет циркулировать по контурам и соответственно остывать. В этом случае необходимо учитывать погрешность. В любом случае для точного расчёта теплоаккумулятора к электрическому котлу отопления лучше обратиться к нашим специалистам.
В связи с выше перечисленным можно сделать вывод, что в виде основного котла Вы можете применять как электрический котел отопления, так и твердотопливный котел. И, что самое важное, Вы можете запитывать буферную емкость и тем и другим отопительным котлом по вашему выбору попеременно. Тогда, такая система отопления будет наиболее экономичная, и адаптированная исключительно под ваши условия эксплуатации. 
Также необходимо учитывать сопутствующие товары, например трёхходовые термосмесители. Таких нужно как минимум две штуки. Один для ограничения температуры на обратке между буфером и твердотопливным котлом, так как разница температур между подачей и обраткой не должна превышать 30 градусов. Другой термосмеситель ставится на подающую магистраль на систему отопления, так как температура в буфере может достигать 100 градусов, а в систему нужно подавать 60-70 градусов.
Произвести монтаж системы отопления Вашего дома, или обвязку котельной с установкой буферного накопителя могут наши технические специалисты. Поверьте, цена на установку буферной емкости не так велика, как вы думаете. Наша монтажная группа имеет большой опыт работ по установке теплоаккумуляторов к котлам отопления.

xn----7sbcqc4aneonsmco5krb.xn--p1ai

Назначение теплоаккумуляторов и буферных емкостей, методики их расчета

При планировании отопления с помощью твердотопливного котла необходимо понимать то, что данный тип оборудования достаточно специфический. При всем том, что стандартный котел на твердом топливе по сути является, образно говоря, "куском" металла или чугуна с водяной рубашкой и автоматикой определенного типа, его использование имеет ряд особенностей, отличных от газового или электрического котла:

  1. Относительно малый диапазон регулировки мощности. Все стандартные стальные и чугунные котлы с обьемным горением топлива обеспечивают свой паспортный КПД в режиме максимального горения. Так как мощность котла выбирается согласно пиковых теплопотерь, а они припадают лишь на незначительный период отопительного сезона, то имеем ситуацию, когда котел большую часть отопительного сезона работает в режиме неполной мощности. В результате имеем перерасход топлива, засорение топки, теплообменных поверхностей и дымоходных каналов (особенно при отоплении древесиной). 
  2. Необходимость периодической дозагрузки топлива в котел. Большинство стандартных котлов имеют небольшие по обьему камеры сгорания, потому закладка топлива (опять же, касается дров) перегорает за 2-3 часа. При использовании каменного угля ситуация попроще, однако основным доступным топливом все равно является древесина, применяющаяся большинством пользователей.
  3. Повышенная опасность эксплуатации. На сегодня большинство систем отопления проектируются закрытыми, с принудительной циркуляцией теплоносителя. Если с газовыми котлами тут проблемы не возникают, то в случае с твердотопливными котлами велика вероятность закипания теплоносителя при перебоях с электричеством и остановке циркуляционных насосов. С соответствующими последствиями...

Таким образом имеем три основных вопроса, возникающих при планировании отопления твердым топливом, и требующих оптимального решения:

  1. Вопрос экономичности.
  2. Вопрос комфота эксплуатации.
  3. Вопрос безопасности функционирования.

Именно для решения вышеприведенных вопросов предназначены тепловые аккумуляторы и буферные емкости. Снова обращаем Ваше внимание на то, что понятия "буфер" и "теплоаккумулятор" относятся к одному и тому же типу оборудования - стальной неэмалированной емкости с присоединительными патрубками контуров котла и отопительной системы, и теплоизоляцией. Данные понятия определяют функции баков, их назначение в решении трех указанных вопросов.

Тепловой аккумулятор накапливает тепло при работе котла в режиме номинальной мощности, и потом отдает его в отопительную дозированно, по мере потребности отапливаемого здания в тепловой энергии. Таким образом решаются вопросы №1 и 2. Котел сжигает топливо максимально эффективно, а накопленное тепло расходуется точно в соответствии с потребностями. Теперь возникает вопрос расчета необходимого обьема такого теплового аккумулятора.

Сегодня можно увидеть множество методик расчета баков-аккумуляторов. Например, 25 или 50 литров обьема бака на 1 квт мощности котла. Однако такие расчеты не учитывают ни температурный режим отопительной системы, ни используемое топливо в котлах, а, самое главное, нет определения функции бака - аккумулирование тепла или иные цели. Сейчас попробуем привести пример расчета теплового аккумулятора для стандартного жилого дома.

Итак, имеем небольшой жилой дом с отапливаемой площадью 150 кв.м. Расчетные теплопотери 10 квт ( утепление согласно современным нормам ). Отопление радиаторное, температурный режим 70/50. Имеем стандартный твердотопливный котел - чугунный Demrad Solidmaster 5S с тепловой мощностью на дровах 23 квт. Обьем топки 70 литров, количество загружаемых дров с учетом плотности дубовых дров 600 кг на 1 куб.м.  и коэффициента закладки топлива 0,5 составляет: 70 х 0,6 х 0,5 = 21 кг. Теплотворная способность древесины (сухой дуб) с учетом КПД котла составляет 3 квт на 1 кг. Таким образом разовая закладка топлива выдаст 21х3 = 63 квт. Закладка топлива сгорит за 63/23 = 2,7 часа, округлим до 3-х часов.

При потребности в тепле 10 квт (пиковые теплопотери) из 23 квт номинальной мощности 10 квт передается в систему, а 13 квт необходимо запасти. За 3 часа работы закладки система потребит 10х3 = 30 квт, а запасет 13х3 = 39 квт, которые система будет потреблять после прогорания закладки еще в течении 39/10 = 3,9, то есть почти 4 часа. При использовании теплоаккумулятора закладки топлива хватит на 3+4 = 7 часов непрерывной работы. 

Чтоб запасти 39 квт тепла необходимо расчитать обьем бака с учетом температурного режима системы. Температура в теплоаккумуляторе не может превышать +95С, а температура подачи на систему +70С. Имеем запас по температуре 95-70 = 25С.

Обьем теплоаккумулятора = 39000 Вт/ (1,163х25) = 1334 литра. Данное значение является минимально необходимым. Его можно округлить до 1500 литров.

При повышении наружной температуры и соответственно уменьшении потребности в тепле время работы от зарядки теплоаккумулятора увеличивается. Так как при температурах наружного воздуха -22С и 0С значение теплопотерь отличаются в 2 раза, то, соответственно, при околонулевой температуре запаса тепла хватит на 7х2 = 14 часов.

При нулевых температурах потребность в тепле составит около 5 квт. Тогда бак будет запасать (23-5) х 3 = 54 квт тепла, которого достаточно для обеспечения теплом в течении 54/5 = 10-11 часов. Увеличивается запасаемая мощность и увеличивается запас температур.

Таким образом для расчета теплоаккумулятора отопительной системы необходимо учитывать следующее:

  • Определить теплопотери отапливаемого помещения.
  • Определить температурный график системы отопления.
  • На основании требований к длительности работы от разовой закладки расчитать необходимое количество тепла для запаса мощности.
  • Расчитать обьем теплоаккумулятора на основании данных в пунктах, указанных выше.
  • Мощность котла необходимо подбирать не под теплопотери, а под обьем теплоаккумулятора с таким расчетом, чтоб зарядить его за одну, максимум 2 протопки. Как видно из примера возможно допускать даже 2-кратный запас мощности ( и это еще не предел ).

В нашем случае котел мощностью 23 квт обеспечит первоначальный нагрев аккумулятора (при комнатной температуре теплоносителя) за (1500х(95-20)х1,163)/23000 = 5,5 часов, то есть почти за 2 протопки. В дальнейшем, во время эксплуатации нижняя температура теплоносителя врядли будет опускатся ниже 40С, и потому нагрев бака будет происходить за одну-полторы протопки, что полностью удовлетворяет указанные требования.

Таким образом наш котел работает с максимальным КПД на протяжении всего отопительного сезона и обеспечивает вполне комфортные условия эксплуатации со временем работы разовой загрузки котла от 7 до 14 часов. На лицо выполнение тепловым аккумулятором своих функций в полном обьеме.

Накопительный бак с функцией "буферная емкость" подразумевает, как правило, защиту твердотопливного котла от аварий, связанных с закипанием теплоносителя. Буферная емкость имеет различные варианты монтажа в отопительные системы. Она может устанавливаться так же, как теплоаккумулятор, то есть последовательно (котел-бак-система отопления), или котел греет систему напрямую, а излишек тепла сбрасывается в буфер посредством переключающих клапанов. Так же буферные емкости устанавливают в системы с малым количеством теплоносителя для уменьшения тактования (частого включения/выключения) горелочных устройств отопительных котлов.

Что касается расчета обьема буферных баков, то можно встретить 2 варианта:

  • Так же как и с аккумуляторами тепла, определенное количество теплоносителя на 1 квт мощности котла.
  • Формула расчета, которая приводится в документации на многие иностранные котлы:

Обьем буфера = 15 х Н х Qк х (1-0,3 х (Qп/Qмин), где:

Н - время горения котла при номинальной мощности, ч.

Qк - номинальная тепловая мощность котла, квт.

Qп - теплопотери отапливаемого помещения. квт

Qмин - минимальная тепловая мощность 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 образом на приведенных примерах вполне понятно показан принцип расчета тепловых аккумуляторов и буферных емкостей, определены ключевые параметры, влияющие на конечный выбор обьемов баков. В любом случае всегда требуется предварительная оценка обоснования необходимости их установки.

 

kotel.prom.ua

Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками

Правильная система отопления с твердотопливным котлом должна включать в себя буферную емкость, которая позволяет использовать созданное тепло очень эффективно.

Твердотопливный котел весьма сложен в управлении мощностью. Если он выдает 25 кВт/ч, то заставить его работать так, чтобы создавались 5 кВт/ч, невозможно. Обычно его мощность можно снизить на 4-5 кВт/час.

Потери тепла дома в течение года различны. В некоторые месяцы они почти равны количеству тепла, которое приходит с отопительной системы. Тогда внутри комнат формируется наиболее благоприятная температура.Когда эти потери очень маленькие (весной или осенью), в доме накапливается слишком много тепла, и температура воздуха с привычных +20…+22 °С поднимается на 3-8 °С. То есть становится слишком жарко. Открываются форточки, и избыточное тепло выходит наружу.

Предотвратить такую ситуацию можно с помощью буферной емкости, которая накапливает лишнее тепло. После того, как сгорают дрова в котле, накопленное тепло поступает в радиаторы отопления.Котел может простаивать некоторое время. Продолжительность простоя зависит от накопленных в емкости кВт и потерь тепла.

Он напрямую зависит от мощности котла отопления. Если он должен иметь мощность 35 кВт/ч, то объем буферной емкости должен превышать эту цифру в 25-50 раз. При этом учитываются нюансы:

  1. Мощность агрегата взята для погоды, при которой дом теряет максимальное количество тепла. Например, когда температура опускается до -30 °С. Если при таком климате потери тепла составляют 33 кВт/час, то мощность котла должна быть такой же. Учитывают некоторый запас. Для прогрева схемы отопления должно создаваться 35 кВт/час.
  2. Никаких надбавок к мощности устройства в расчете на то, что тепловой аккумулятор будет впитывать тепло, и система будет работать плохо, делать не стоит. Когда будет -30 °С, котел может работать в обход буферной емкости. Когда температура поднимется, тогда состоится подключение буфера к рабочей обвязке, и лишнее тепло будет накапливаться в нем.
  3. Объем помещения, в котором должен быть агрегат вместе с буфером и другими частями схемы. Может возникнуть ситуация, когда очень большой теплоаккумулятор поставить не удастся. Например, для котла с мощностью 35 кВт/ч наиболее допустимым является аккумулятор с емкостью 35*50 = 1 750 л (это равно 1,75 м³), и поместить такой агрегат внутри помещения не получается. Тогда приходится рассчитывать его минимальный объем (35*25 = 875 л) и смотреть, хватает ли помещения. Если нет, то искать более подходящее.

Самодельная буферная емкость для устройства с мощностью 35 кВт/ч должна иметь объем 875-1750 л. Если планируется изготовление цилиндрической емкости (такой вариант является лучшим), то размеры могут быть такими:

  1. Высота – 2 м.
  2. Диаметр – 1 м (теплоаккумулятор с объемом, равным 1 750 л, должен иметь диаметр 1,06 м).

Для изготовления этого элемента обвязки нужно подготовить:

  1. Металлический лист толщиной, большей 2 мм. Альтернативой могут послужить 2 бочки с диаметром 1 м. Толщина стенок не должна быть меньше вышеуказанной цифры.
  2. Медную или стальную трубку. Первый металл является лучшим, поскольку имеет большую теплопроводность. Диаметр трубы должен составлять 20 мм.
  3. Патрубки с резьбой. Диаметр 7 из них должен составлять 20 мм. Еще нужны 4 патрубка диаметром 10 мм.
  4. Минеральную или базальтовую вату.
  5. Оцинкованный лист.
  6. Термостойкую грунтовку.
  7. Термостойкую краску.
  8. Профильную трубу с размерами 4х4 или 5х5 см.
  9. Уголок 3х3 см.
  10. Резиновую прокладку толщиной 5-10 мм.

Когда есть две бочки, нужно:

  1. Срезать верх одной бочки.
  2. Срезать дно другой. Если они вместе образуют емкость высотой 1,75 м, то можно приступать к срезанию верха второй бочки и сварке емкостей. Если же высота обеих слишком высокая, нужно одну из них надрезать.
  3. Срезать верх второй бочки. Должен остаться только цилиндр.
  4. Поставить бочку на бочку и сварить две емкости.
  5. Приварить к внешней стороне верха цилиндра уголок. Его придется выгнуть так, чтобы он плотно прижался к бочке.
  6. Вырезать из листового металла круг диаметром 1,07 см. Нужно, чтобы его край совпал с краем уголка.
  7. В уголке и этом круге просверлить дырки. Это позволит закрепить верх буферной емкости на болты, что позже облегчит установку теплообменника и даст возможность проводить внутренний ремонт. Для герметизации на стык придется ставить резиновую прокладку.
  8. Наварить на дно и верх ребра жесткости. Ими могут послужить уголки.
  9. Разрезать профильную трубу на 4 отрезка длиной 10-15 см. Они будут ножками емкости.
  10. Приварить ножки к будущему теплоаккумулятору.

Что касается изготовления цилиндрической емкости из листа металла с толщиной, большей 2 мм, то выгнуть материал без прокатного станка почти невозможно. Поэтому ее изготовление лучше доверить специализированным компаниям.

Буферную емкость для твердотопливного котла отопления изготовляют так:

  1. Рисуют схему конструкции и определяют размеры каждой стенки. Нужно учитывать толщину сварочных швов. Она может составлять 1-3 мм (зависит от выбранных электродов и сварочного аппарата).
  2. Разрезают листовой металл на куски.
  3. Берут своими руками две стороны и прикладывают друг к другу так, чтобы они образовали прямой угол. Фиксируют предметами, которые имеют большой вес.
  4. Выполняют в нескольких местах точечную сварку и проверяют правильность размещения металлических листов.
  5. Делают внешний и внутренний сварочный шов.
  6. По такой схеме приваривают все стенки и дно.
  7. Вверху приваривают уголок, делают верх и сверлят дырки. Работают по такой же схеме, которая осуществляясь в случае с цилиндрической емкостью.
  8. К каждой стороне приваривают по несколько ребер жесткости.
  9. Изготавливают ножки и приваривают их.

Для их монтажа нужно просверлить отверстия. Схема размещения отверстий:

  1. Два отверстия для одного теплообменника должны находиться возле дна. Их размещают на одной вертикальной линии. В этот теплообменник будет поступать вода от твердотопливного котла отопления.
  2. Аналогичные два отверстия должны быть на другом конце.
  3. Отверстие для подачижидкости в аккумулятор может находиться на высоте 30-40 см от дна. Отверстие для отвода воды лучше делать в дне.
  4. Три отверстия для термометров должны быть рассредоточенными по высоте емкости. Их устанавливают на одной вертикальной линии.
  5. Отверстие для клапана спуска воздуха должно находиться на верхней стороне.

Теплообменник можно сделать своими руками в виде буквы «П» или в виде спирали. Пригодятся два таких теплообменника. Один будет занимать нижнюю половину емкости, другой – верхнюю.

Более эффективным является теплообменник в виде спирали потому, что получается максимальная площадь контакта трубки с водой в буферной емкости. П-образный теплообменник представляет собой две вертикальные трубки с приваренными к нему горизонтальными П-образными трубами.

Завершают изготовление буферной емкости так:

  1. Изготавливают теплообменник (сваривают П-образную конструкцию или скручивают трубку в виде спирали).
  2. Очищают внутреннюю поверхность аккумулятора от ржавчины и любой грязи. Для этого используют тряпки и наждачную бумагу.
  3. 5-6 раз грунтуют поверхность и столько же раз красят.
  4. После высыхания краски проводят подключение теплообменников.
  5. Заглушают большинство патрубков и проверяют емкость, а также медные трубчатые спирали на герметичность. Для этого выполняют подключение к водопроводу и после закачивают воду под давлением.
  6. Очищают, грунтуют и красят внешнюю поверхность.
  7. Приклеивают теплоизоляцию.
  8. Обшивают конструкцию оцинкованным листом стали.

vizada.ru