Berekening en aansluiting van een warmteaccumulator voor een vastebrandstofketel

Installaties met vaste brandstofketels kunnen lange tijd niet werken zonder de tussenkomst van een persoon die periodiek brandhout in de oven moet laden. Gebeurt dit niet, dan begint het systeem af te koelen en daalt de temperatuur in huis. In het geval van een stroomstoring wanneer de oven volledig is uitgebrand, bestaat het gevaar dat de koelvloeistof in de mantel van de unit opkookt en vervolgens vernietigd wordt. Al deze problemen kunnen worden opgelost door een warmteaccumulator voor verwarmingsketels te installeren. Het zal ook de functie kunnen vervullen om gietijzeren installaties te beschermen tegen scheuren bij een sterke daling van de temperatuur van het toevoerwater.

Een vastebrandstofketel aansluiten op een warmteaccumulator

Berekening van de buffercapaciteit voor de ketel

De rol van de warmteaccumulator in het algemene verwarmingsschema is als volgt: verzamel tijdens de werking van de ketel in de normale modus thermische energie en geef deze na het vervallen van de vuurhaard gedurende een bepaalde periode aan de radiatoren. Structureel gezien is een warmteaccumulator voor een vastebrandstofketel een geïsoleerde watertank met een geschatte capaciteit. Hij kan zowel in de verbrandingskamer als in een aparte ruimte van het huis worden geïnstalleerd. Het heeft geen zin om zo'n tank op straat te zetten, omdat het water erin veel sneller zal afkoelen dan in het gebouw.

Een warmteaccumulator aansluiten op een verwarmingsketel op vaste brandstof

Gezien de beschikbaarheid van vrije ruimte in de woning verloopt de berekening van de warmteaccumulator voor een vastebrandstofketel in de praktijk als volgt: de capaciteit van de tank wordt gehaald uit de verhouding van 25-50 liter water per 1 kW vermogen dat nodig is om het huis te verwarmen... Voor een nauwkeurigere berekening van de buffercapaciteit voor de ketel, wordt aangenomen dat het water in de tank tijdens de werking van de ketelinstallatie opwarmt tot 90 ⁰С, en na het uitschakelen van de laatste, zal het warmte afgeven en afkoelen tot 50 ⁰С. Bij een temperatuurverschil van 40 ° C worden de waarden van de afgegeven warmte voor verschillende tankvolumes weergegeven in de tabel.

Tabel met waarden van de gegeven warmte voor verschillende tankvolumes

Warmteaccumulatorvolume, m3	0.35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
De hoeveelheid warmte die wordt afgegeven bij een temperatuurverschil van 40 ⁰С, kW / h	20	30	45	58	85	115	170	210

Ook al is er ruimte voor een grote capaciteit in een pand, dit is niet altijd logisch. Houd er rekening mee dat er een grote hoeveelheid water moet worden verwarmd, waarna het vermogen van de ketel zelf in eerste instantie 2 keer meer moet zijn dan nodig is om de woning te verwarmen. Een te kleine tank zal zijn functie niet vervullen, omdat hij niet genoeg warmte kan verzamelen.

Berekening van de capaciteit van de warmteaccumulator

De berekeningsmethodiek kan verschillen afhankelijk van het toepassingsschema. Hier is een ruwe berekeningstabel:

1. Bepaling van de maximale brandstofbelasting. De vuurhaard kan bijvoorbeeld 20 kg brandhout bevatten. 1 kg brandhout kan 3,5 kWh energie vrijgeven. Dus bij het verbranden van één bladwijzer van brandhout, zal de ketel 20 3,5 = 70 kWh warmte geven. De tijd die nodig is om een ​​volledige bladwijzer te branden, kan empirisch worden bepaald of berekend. Als het ketelvermogen bijvoorbeeld 25 kW 70 is: 25 = 2,8 h.
2. Warmtedragertemperatuur in het verwarmingssysteem. Als het systeem al is geïnstalleerd, volstaat het om de temperatuur aan de inlaat en uitlaat te meten en het warmteverlies te bepalen.
3. Bepaling van de gewenste downloadfrequentie. Zo is beladen 's ochtends en' s avonds wel mogelijk, maar is het niet mogelijk om de ketel overdag en 's nachts te onderhouden.

Berekening van de warmteaccumulator

Is het warmteverlies van de ruimte bijvoorbeeld 6,7 kW per uur, dan is dit 160 kW per dag. In dit voorbeeld is dit iets meer dan twee brandstofvullingen.Zoals hierboven is gedefinieerd, brandt één tabblad brandhout ongeveer 3 uur, waardoor 70 kWh thermische energie vrijkomt.

De behoefte aan verwarming van het huis is 6,7 3 = 20,1 kWh, de voorraadreservoirreserve is 70-20,1 = 49,9, dat wil zeggen ongeveer 50 kWh. Deze energie is voldoende voor een periode van 50: 6,7 - dit is ongeveer 7 uur Dit betekent dat er twee volle en een onvolledige per dag nodig zijn.

Op basis van deze berekeningen, na verschillende opties te hebben overwogen, zullen we hiermee stoppen: om 23 uur wordt een onvolledige lading gemaakt, om 6.00 uur en 18.00 uur - vol. Als je een grafiek maakt van het laadniveau van de warmteaccumulator, kun je zien dat de maximale lading om 9 uur op 60 kWh valt.

Aangezien 1 kWh = 3600 kJ, moet de reserve 60 3600 = 216000 kJ thermische energie zijn. De temperatuurreserve (het verschil tussen de maximale waterindicator en het vereiste debiet) is 95-57 = 38 ° С. Warmtecapaciteit van water 4.187 kJ. Dus 216000 / (4,18738) = 1350 kg. In dit geval is het vereiste volume van de warmteaccumulator 1,35 m3.

Het beschouwde voorbeeld geeft een algemeen beeld van hoe de opslagtankcapaciteit wordt berekend. In elk geval moet rekening worden gehouden met de eigenaardigheden van het verwarmingssysteem en de bedrijfsomstandigheden.

Kenmerken van het installeren van een warmteaccumulator

Voordat u de apparatuur installeert, moet er een gedetailleerd ontwerp worden gemaakt. Er moet rekening worden gehouden met alle vereisten van fabrikanten van verwarmingsapparatuur. Bij het plaatsen van de opslagtank moeten de volgende regels in acht worden genomen:

• Het oppervlak van de container moet een betrouwbare thermische isolatie hebben.
• Thermometers moeten bij de inlaat en uitlaat worden geïnstalleerd om de temperatuur van het water te bewaken.
• Volumetrische tanks passen meestal niet in de deuropening. Lukt het niet om de tank voor het einde van de bouw binnen te halen, dan moet je gebruik maken van een opvouwbare versie of meerdere kleinere tanks.
• Een grove filter is wenselijk op de inlaatleiding.
• Een veiligheidsklep en een manometer moeten in de buurt van de tank worden geïnstalleerd. Er moet ook een ontluchtingsklep in de tank zelf zijn.
• Het water moet uit de tank kunnen worden afgevoerd.

Advies! Vaak is de aanwezigheid van een warmteaccumulator een voorwaarde voor een garantie door de fabrikant van een verwarmingsketel voor vaste brandstoffen.

Het gebruik van een warmteaccumulator in een systeem met een verwarmingsketel voor vaste brandstof verhoogt het rendement van de warmtegenerator en zijn levensduur, en maakt ook een zuiniger brandstofverbruik mogelijk. De mogelijkheid om minder vaak brandstof te laden, maakt het gebruik van de verwarmingsketel handiger voor de consument. Bij de berekening van de vereiste capaciteit van de opslagtank moet rekening worden gehouden met het type ketel, de kenmerken van het verwarmingssysteem en de bedrijfsomstandigheden.

Selectie aanbevelingen

De keuze van een warmteaccumulator voor een vastebrandstofketel wordt beïnvloed door de aanwezigheid van vrije ruimte in de kamer. Bij het kopen van een grote opslagtank moet een funderingsapparaat worden voorzien, omdat apparatuur met een aanzienlijke massa niet op gewone vloeren kan worden geplaatst. Als volgens de berekening een tank met een inhoud van 1 m3 vereist is en er niet voldoende ruimte is voor de installatie, dan kunt u 2 producten van elk 0,5 m3 kopen en deze op verschillende plaatsen plaatsen.

Warmteaccumulator voor ketel met vaste brandstof

Een ander punt is de aanwezigheid van een warmwatersysteem in het huis. In het geval dat de ketel geen eigen waterverwarmingscircuit heeft, is het mogelijk om een ​​warmteaccumulator met een dergelijk circuit aan te schaffen. Van niet onbelangrijk belang is de waarde van de werkdruk in het verwarmingssysteem, die traditioneel niet hoger mag zijn dan 3 bar in woongebouwen. In sommige gevallen bereikt de druk 4 bar, als een krachtige zelfgemaakte unit als warmtebron wordt gebruikt. Dan moet de warmteaccumulator voor het verwarmingssysteem worden gekozen in een speciaal ontwerp - met een torisferische kap.

Sommige in de fabriek geplaatste warmwateraccumulatoren zijn uitgerust met een elektrisch verwarmingselement dat in het bovenste deel van de tank is geïnstalleerd. Zo'n technische oplossing laat het koelmiddel niet volledig afkoelen na het stoppen van de ketel, de bovenste zone van de tank wordt verwarmd. De toevoer van warm water voor huishoudelijk gebruik zal werken.

Eenvoudig schakelcircuit met bijmenging

Het opslagapparaat kan op verschillende manieren in het systeem worden opgenomen. De eenvoudigste leidingen van een vaste brandstofketel met warmteaccumulator zijn geschikt voor het werken met zwaartekrachtkoelmiddeltoevoersystemen en werken in geval van stroomuitval. Hiervoor moet de tank boven de verwarmingsradiatoren worden geïnstalleerd. Het circuit omvat een circulatiepomp, een thermostatische driewegklep en een terugslagklep. Aan het begin van de verwarmingscyclus stroomt door de pomp aangedreven water door de toevoerleiding van de warmtebron via de driewegklep naar de verwarmingselementen. Dit gaat door totdat de aanvoertemperatuur een bepaalde waarde bereikt, bijvoorbeeld 60 ° C.

Warmteaccumulator voor verwarmingsketels

Bij deze temperatuur begint de klep koud water in het systeem te mengen vanuit de onderste aftakleiding van de tank, waarbij de ingestelde temperatuur van 60 ⁰С bij de uitlaat in acht wordt genomen. Het verwarmde water begint in de tank te stromen via de bovenste aftakleiding, die rechtstreeks op de ketel is aangesloten, en de batterij begint met opladen. Bij volledige verbranding van hout in de vuurhaard zal de temperatuur in de toevoerleiding beginnen te dalen. Wanneer het onder de 60 ° C zakt, zal de thermostaat geleidelijk de toevoer van de warmtebron afsluiten en de waterstroom uit de tank openen. Dat zal op zijn beurt geleidelijk worden gevuld met koud water uit de ketel en aan het einde van de cyclus keert de driewegklep terug naar zijn oorspronkelijke positie.

De terugslagklep, parallel geschakeld met de drieweg-thermostaat, wordt geactiveerd wanneer de circulatiepomp wordt gestopt. Dan werkt de ketel met de warmteaccumulator direct, het koelmiddel gaat rechtstreeks vanuit de tank naar de verwarmingsapparaten, die wordt bijgevuld met water uit de warmtebron. In dit geval neemt de thermostaat niet deel aan de werking van het circuit.

Waar de circulatiepomp te plaatsen

In de meeste leidingschema's voor een warmteaccumulator met een circulatiepomp bevindt deze zich in de retourleiding voor de ketel. In de retourleiding - omdat de temperatuur hier lager is, maar je kunt hem ook op het voer leggen. Moderne pompen zijn ontworpen om koelvloeistof tot 110 ° C te pompen, zodat ze daar goed aanvoelen. Het tweede punt: bij installatie op de toevoer, zal de pomp geen extra druk op de warmtewisselaar uitoefenen, waardoor de levensduur wordt verlengd.

In ieder geval is er bij het installeren van een circulatiepomp in de aanvoer of retour geen mogelijkheid tot natuurlijke circulatie. Dat wil zeggen, in het geval van een stroomstoring zal de circulatie stoppen, de ketel zal onvermijdelijk koken. Om dit te voorkomen is een vierwegklep geïnstalleerd, waardoor oververhit water op het riool wordt geloosd en wordt gevoed met koud water uit de koudwatervoorziening. Op deze manier wordt de noodkoeling van de warmtewisselaar georganiseerd en wordt het koken van de koelvloeistof voorkomen.

Een van de manieren om oververhitting van de koelvloeistof in de verwarmingsketel te voorkomen

Houd er rekening mee dat dit schema alleen kan worden geïmplementeerd op stalen of koperen warmtewisselaars. Met gietijzer - het is onmogelijk. Ze kunnen barsten als ze worden blootgesteld aan koud water.

Er is een andere manier. Het is zachter ten opzichte van de warmtewisselaar (ook geschikt voor gietijzer) en vereist minder materialen. U kunt een leiding maken tussen de ketel en de warmteaccumulator voor verwarming om de natuurlijke circulatie te behouden. In dit geval, wanneer de stroomtoevoer wordt onderbroken, kookt de ketel niet - hij blijft het water in de container verwarmen.

Om de natuurlijke circulatie van de koelvloeistof te behouden, is de pomp in een apart, speciaal gecreëerd circuit geplaatst. Om het circuit te laten werken, is een bloembladterugslagklep met grote doorsnede in het circuit geïnstalleerd.

Op deze manier blijft de natuurlijke circulatie behouden, zelfs als er geen stroomtoevoer is

Als de circulatiepomp niet werkt, passeert deze de warmtedragerstroom van de TA. Wanneer de circulatiepomp in werking is, steunt deze de klep met zijn druk en stroomt het koelmiddel door de pomp. Een buis met een diameter van minstens 2,5 cm gaat naar de pomp. Alleen in dit geval kan de natuurlijke circulatie worden behouden.

Hydraulisch scheidingsschema

Een ander, complexer aansluitschema, impliceert een ononderbroken levering van elektriciteit. Als dit niet mogelijk is, is het noodzakelijk om te zorgen voor aansluiting op het netwerk via een ononderbroken stroomvoorziening. Een andere optie is om diesel- of benzinekrachtcentrales te gebruiken. In het vorige geval was de verbinding van de warmteaccumulator met de ketel voor vaste brandstof onafhankelijk, dat wil zeggen dat het systeem afzonderlijk van de tank kon werken. In dit schema fungeert de accumulator als een buffertank (hydraulische afscheider). In het primaire circuit is een speciale mengeenheid (LADDOMAT) ingebouwd waardoor het water circuleert wanneer de ketel wordt aangestoken.

Een warmteaccumulator aansluiten op een verwarmingsketel op vaste brandstof

Blokelementen:

• circulatiepomp;
• drieweg thermostatische klep;
• terugslagklep;
• opvangbak;
• Kogelkranen;
• apparaten voor temperatuurregeling.

Verschillen met het vorige schema - alle apparaten zijn in één blok geassembleerd en de koelvloeistof gaat naar de tank en niet naar het verwarmingssysteem. Het werkingsprincipe van de roereenheid blijft ongewijzigd. Zo'n leiding van een vastebrandstofketel met een warmteaccumulator stelt u in staat om zoveel verwarmingstakken aan de uitlaat van de tank aan te sluiten als u wilt. Bijvoorbeeld om radiatoren en vloer- of luchtverwarmingssystemen van stroom te voorzien. Bovendien heeft elke vestiging zijn eigen circulatiepomp. Alle circuits zijn hydraulisch gescheiden, overtollige warmte van de bron wordt in de tank verzameld en indien nodig gebruikt.

TA verbinden met consumenten

Anderzijds moet de warmteopslagtank worden aangesloten op het verwarmingssysteem. Als we alleen radiatoren aansluiten, is alles eenvoudig: vanaf een van de bovenste uitlaten gaat een buis de toevoerleiding in, we verbinden de retourleiding met de onderste. Maar in dit geval kunnen de radiatoren oververhit raken. Wanneer het water in de tank wordt verwarmd tot temperaturen boven 60 ° C, kan dit gevaarlijk zijn en kan de temperatuur 90 ° C of zelfs hoger zijn. Bij het aanraken van dergelijke hete radiatoren is de kans groot dat u een ernstige brandwond oploopt. Bovendien zal het duidelijk warm zijn in de kamer.

Radiatoren aansluiten

Installeer een andere driewegmengkraan om te voorkomen dat er een te warme warmtedrager wordt aangevoerd. Het circuit werkt hetzelfde als hierboven beschreven. We stellen de gewenste temperatuur op de regelaar in, bijvoorbeeld 50 ° C. Zodra de koelvloeistof in de aanvoer heet is, opent de klep het watermengsel uit de retour.

Een van de voordelen van het installeren van een warmteaccumulator is de mogelijkheid om warm water aan te maken in dezelfde container (middelste afbeelding in de onderstaande afbeelding). Hiervoor wordt een warmtewisselaar of container in de tank ingebouwd. De uitlaat is verbonden met een warmwaterkam.

Schema's voor buffertankleidingen vanaf de zijkant van het verwarmingssysteem

Omdat in dit geval ook oververhitting mogelijk is, is hier ook een mengeenheid nodig. U hoeft alleen maar koud kraanwater toe te voegen. Deze unit wordt gerealiseerd met een andere driewegmengkraan. De uitlaat van de koudwatervoorziening is aangesloten op een drieweg mengklep voor sanitair warm water. Zodat het, bij afwezigheid van parsering van warm water, niet in de koudwaterkam valt, plaatsen we een terugslagklep op de toevoerleiding van de koudwatervoorziening.

Dit leidingschema van de warmteaccumulator heeft een aanzienlijk nadeel: als er geen warm water wordt gebruikt, koelt het water in de leidingen af. Om warm te worden, moet je het afgekoelde net in het riool gieten. Dit is vervelend omdat u moet wachten en het is oneconomisch.Om het probleem op te lossen, wordt een retourleiding getrokken vanaf het laatste punt van ontleden, waarin hun circulatiepomp is geïnstalleerd. Dit circuit wordt recirculatie genoemd. Totdat de kraan ergens wordt opengedraaid, loopt het water in een cirkel. Zo wordt er constant warm water uit alle kranen gehaald. Besteed aandacht aan de installatie van terugslagkleppen - ze zijn verplicht voor de werking van het circuit.

Warmteaccumulatorleidingen voor individuele verwarming met alle functionele elementen en fittingen

Voor de laatste studie van het schema is het ook noodzakelijk om de plaats van installatie van de fittingen te bepalen. Dit zijn automatische ventilatieopeningen die op de hoogste punten van het systeem zijn aangebracht. Afsluitkranen zijn ook nodig. Ze zijn bij elke grote functionele eenheid geïnstalleerd, zodat u, indien nodig, de kranen kunt sluiten en de apparatuur kunt verwijderen voor reparatie of onderhoud.

Hoe een warmwatervloer van stroom te voorzien

Een warme vloer kan heel goed worden aangesloten op een warmteaccumulator. De leidingen zijn in dit geval niet anders dan bij radiatoren. We hebben dezelfde mengeenheid nodig met een driewegmengkraan, maar deze moet op een lagere temperatuur worden ingesteld - niet hoger dan + 40 ° C. In dit geval kunt u een vloerverwarming zonder mengeenheid aansluiten - de temperatuur moet worden geregeld bij het verlaten van de ketel. Maar je kunt op zeker spelen - plaats een tweede mengeenheid op het verdeelstuk van de vloerverwarming.

Warmteopslagleidingen met warmwatervloer (in groene lus)

Er is ook een tweede optie om een ​​warmteaccumulator met een warme vloer aan te leggen - lever dezelfde temperatuur als het koelmiddel dat naar de radiatoren gaat. De mengeenheid zal het laten zakken. Het gedoe en de kosten zijn minder (er zijn alleen T-stukken nodig om af te takken van de hoofdlijn), maar de betrouwbaarheid van een dergelijke oplossing is lager. Hoewel deze apparatuur omgaat met het koelmiddel dat door een gewone ketel wordt geleverd.

Warmteaccumulator is een eenheid voor het verzamelen en verhogen van warmte voor verder gebruik. Het apparaat wordt gebruikt in particuliere huizen, appartementen, bij bedrijven, maar ook voor voorverwarmingsmotoren. Met de warmteaccumulator voor het verwarmingssysteem kunnen de energiekosten voor ruimteverwarming en warmwatervoorziening worden verlaagd. De units zijn geïnstalleerd in de leidingen van een vastebrandstofketel of zijn aangesloten op het zonnesysteem.

Het werk van een vastebrandstofketel in het verwarmingssysteem is een zekere cycliciteit. Eerst wordt er brandstof in gedaan, aangestoken en vervolgens bereikt de ketel geleidelijk zijn maximale vermogen en draagt ​​hij thermische energie over via het koelmiddel naar het verwarmingssysteem.

De brandhout-bladwijzer brandt geleidelijk uit, de warmteoverdracht neemt af en de koelvloeistof koelt af. Tijdens de periode van piekvermogen blijft een deel van de warmte-energie niet teruggewonnen, en tijdens de naverbranding van de brandstof daarentegen zal het niet voldoende zijn. Om de cyclus te herhalen, moet de vaste brandstof opnieuw worden geladen.

Voor-en nadelen

Een verwarmingssysteem met een warmteaccumulator, waarbij een vaste brandstofcentrale als warmtebron dient, heeft veel voordelen:

• Verbetering van de comfortomstandigheden in het huis, want nadat de brandstof is opgebrand, blijft het verwarmingssysteem het huis verwarmen met warm water uit de tank. Het is niet nodig om midden in de nacht op te staan ​​en een stuk brandhout in de vuurkist te laden.
• De aanwezigheid van een container beschermt de ketelwatermantel tegen koken en vernietiging. Als de elektriciteit plotseling wordt uitgeschakeld of de thermostaatkoppen die op de radiatoren zijn geïnstalleerd, het koelmiddel afsnijden omdat ze de gewenste temperatuur bereiken, zal de warmtebron het water in de tank verwarmen. Gedurende deze tijd kan de stroomtoevoer worden hervat of wordt de dieselgenerator gestart.
• De toevoer van koud water uit de retourleiding naar de gloeiend hete gietijzeren warmtewisselaar na een plotselinge start van de circulatiepomp is uitgesloten.
• Warmteaccumulatoren kunnen worden gebruikt als hydraulische verdelers in het verwarmingssysteem (hydraulische pijlen). Dit maakt de werking van alle takken van het circuit onafhankelijk, wat extra besparingen op thermische energie oplevert.

De hogere kosten voor het installeren van het hele systeem en de vereisten voor de plaatsing van apparatuur zijn de enige nadelen van het gebruik van opslagtanks. Na deze investeringen en ongemakken zullen op lange termijn echter minimale exploitatiekosten volgen.

Het condensatieprobleem oplossen

Een logische oplossing voor het probleem van te koud water op de retour is het toevoegen van warm water uit de aanvoer. Dit gebeurt met behulp van een jumper en een instelbare driewegmengkraan die op de aftakking is geïnstalleerd. De klep moet van een mengtype zijn: wanneer de ingestelde temperatuur is bereikt, begint hij de kleppen in de twee aangesloten leidingen soepel te bewegen. Aldus wordt een geleidelijke en gelijkmatige temperatuurverandering verkregen.

Warmteaccumulatorleiding: extra circuit voor het mengen van warm water in de retour

Koud water in de retourleiding komt in meerdere gevallen voor: tijdens het versnellen van de ketel, wanneer het water in de warmteaccumulator sterk is afgekoeld (na stilstand) en de ketel in werking is. Laten we eens kijken hoe dit verbindingsschema voor de warmteaccumulator in beide gevallen werkt. De beweging van de koelvloeistof wordt in de onderstaande afbeeldingen weergegeven.

Totdat de ketel is opgewarmd, is de koelvloeistof volledig koud. In dit geval sluit de driewegklep de koelvloeistofstroom naar de TA af en beweegt deze in een kleine cirkel (foto hieronder, foto linksboven). Opwarmen gaat snel, aangezien er weinig water is, is de tijd voor condensvorming minimaal. In de afbeelding wordt ervan uitgegaan dat de 3-wegklep is ingesteld op 55 ° C. Totdat het water in de kleine cirkel deze temperatuur bereikt, circuleert het erin.

Wanneer de warmtedrager in de kleine ring opwarmt tot 55 ° C, verschuift de klep de kleppen en wordt de warmteaccumulator voor verwarming ingeschakeld. In dit geval gaan er drie streams tegelijk (de rechter figuur in de bovenste rij):

• klein, zoals op de eerste foto;
• een deel van de koelvloeistof gaat via de klep naar de TA;
• van de TA langs de retourleiding, door de klep, naar de pomp en naar de ketelwarmtewisselaar (derde cirkel).