Výpočet vodního tepelného akumulátoru otopných soustav | Fórum o stavebnictví a venkovském životě – FORUMHOUSE

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.

1. Vzorec pro výpočet energetické rezervy tepelného akumulátoru:​

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.

2. Výpočet výkonu ohřívače a spotřeby energie.​

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).

3. Výpočet požadovaného objemu tepelného akumulátoru.​

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). Kdo to však dokáže, bude muset být vyznamenán Řádem „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.

<em><strong>Co je to tepelný akumulátor</strong> </em>

Tepelný akumulátor je zařízení určené k akumulaci tepelné energie za účelem jejího využití v domácnostech, budovách a průmyslové výrobě.

Tepelný akumulátor nebo, jak se někdy říká, vyrovnávací nádrž, není nic jiného než obyčejný sud (kulatý nebo hranatý). Tento sud ale není jednoduchý, ale kouzelný.

Může ušetřit vaše peníze a vytvořit příjemnou teplotu ve vašem domě. Nejjednodušší úprava tepelného akumulátoru má dva výstupy nahoře a dva dole. Co jiného by mohlo být jednodušší? O tepelném akumulátoru už slyšelo mnoho lidí, ale ne každý ví, kdy a jak jej používat a zároveň šetřit náklady na vytápění.

<em><strong>Kdy je výhodné instalovat akumulátor tepla:</strong> </em>

— máte kotel na tuhá paliva;

— jste vytápěni elektřinou;

— byly přidány solární kolektory, které pomáhají s vytápěním;

— je možné rekuperovat teplo z jednotek a strojů.

Nejčastější případ použití tepelného akumulátoru je, když je jako zdroj tepla použit kotel na tuhá paliva. Každý, kdo používal k vytápění svého domova kotel na tuhá paliva, ví, jakého komfortu lze s takovým topným systémem dosáhnout. Zatopený – svlékl se, vyhořel – oblékl se. Ráno v domě s takovým zdrojem tepla se vám nechce vylézt zpod deky. Regulace spalovacího procesu v kotli na tuhá paliva je velmi náročná. Je potřeba topit na +10C i -40C. Spalování a množství generovaného tepla bude stejné, ale toto stejné teplo je potřeba úplně jinými způsoby. co dělat? O jaké účinnosti se můžeme bavit, když při nadnulových teplotách musíte otevírat okna. O nějakém pohodlí nemůže být ani řeč.

Instalační schéma kotle na tuhá paliva s akumulátorem tepla je ideálním řešením pro soukromý dům, kdy chcete komfort i úspory. Tímto uspořádáním vytopíte kotel na tuhá paliva, ohřejete vodu v tepelném akumulátoru a získáte tolik tepla, kolik potřebujete. V tomto případě bude kotel pracovat na maximální výkon a s nejvyšší účinností. Kolik tepla poskytuje dřevo nebo uhlí, je to, kolik budete skladovat.

Druhá možnost. Instalace tepelného akumulátoru s elektrokotlem. Toto řešení bude fungovat, pokud máte dvoutarifní elektroměr. Teplo ukládáme v noční sazbě a využíváme ho ve dne i v noci. Pokud se rozhodnete použít takový topný systém, je lepší hledat tepelný akumulátor s možností instalace elektrického ohřívače přímo do sudu. Elektrický ohřívač je levnější než elektrokotel a pro potrubní rozvody kotle není potřeba žádný materiál. Mínus práce na instalaci elektrického kotle. Dokážete si představit, kolik můžete ušetřit?

Třetí možností je, když je tam solární kolektor. Veškeré přebytečné teplo lze odvádět do tepelného akumulátoru. V polovině sezóny získáte velké úspory.

<em><strong>Výpočet tepelného akumulátoru</strong> </em>

Výpočtový vzorec je velmi jednoduchý:

Q – akumulované teplo;

m je hmotnost vody v nádrži;

c je měrná tepelná kapacita chladicí kapaliny v J/(kg*K), pro vodu rovná 4200;

T2 a T1 jsou počáteční a konečné teploty chladicí kapaliny.

Řekněme, že máme radiátorový topný systém. Radiátory jsou voleny pro teplotní rozsah 70/50/20. Tito. Když teplota v bateriové nádrži klesne pod 70C, začneme pociťovat nedostatek tepla, tedy jednoduše zmrznout. Pojďme si spočítat, kdy se tak stane.

20 – pokojová teplota. V našich výpočtech to nebudeme potřebovat.

Řekněme, že máme zásobník tepla o objemu 1000 litrů (1m3)

Vypočítáme tepelnou rezervu.

Q = 1000*4200*(90-70)=84 000 000 J nebo 84 000 kJ

84000/3600=23,3 kW tepla

Pokud je tepelná ztráta doma 5 kW za chladnou pětidenní periodu, pak nám akumulované teplo vystačí na téměř 5 hodin. Pokud je tedy teplota vyšší než vypočítaná pro chladné pětidenní období, vystačí akumulátor tepla na delší dobu.

Volba objemu tepelného akumulátoru závisí na vašich úkolech. Pokud potřebujete vyhladit teplotu, nastavte malou hlasitost. Pokud potřebujete večer akumulovat teplo, abyste se ráno probudili v teplém domě, potřebujete velkou jednotku. Nechť je druhý úkol. Od 2300 do 0700:XNUMX – měla by být dodávka tepla.

Předpokládejme, že tepelná ztráta je 6 kW a teplotní režim topného systému je 40/30/20. Chladivo v tepelném akumulátoru se může zahřát až na 90C

Rezervační čas 8 hodin. 6*8=48 kW

V =172800/4200*50=0,822 м3

Naše požadavky uspokojí zásobník tepla od 800 do 1000 litrů.

<em><strong>Výhody použití tepelného akumulátoru v domě s izolací</strong> </em>

Pokud vaše stránky nemají národní poklad – hlavní plyn, je čas přemýšlet o správném topném systému. Nejlepší doba je, když se projekt teprve připravuje, a nejhorší doba, kdy už v domě bydlíte a uvědomujete si, že vytápění je velmi drahé.

Ideálním domem pro instalaci kotle na tuhá paliva a tepelného akumulátoru je budova s ​​dobrou izolací a nízkoteplotním topným systémem. Čím lepší izolace, tím menší tepelné ztráty a tím déle může váš tepelný akumulátor udržovat příjemné teplo.

Nízkoteplotní topný systém. Výše jsme uvedli příklad s radiátory, kdy byl rozsah teplot 90/70/20. V podmínkách nízké teploty budou podmínky – 35/30/20. Cítit ten rozdíl. V prvním případě již při poklesu teploty pod 90 stupňů pocítíte nedostatek tepla. V případě nízkoteplotního systému můžete klidně spát až do rána. Proč být neopodstatněný. Doporučujeme, abyste si výhody jednoduše spočítali.

Vypočítali jsme metodu výše.

Možnost s nízkoteplotním topným systémem

Q = 1000*4200*(90-35)=231 000 000 J (231000 XNUMX kJ)

231000/3600=64,2 kW. To je při stejném objemu tepelného akumulátoru téměř třikrát více. Při tepelné ztrátě 5 kW vám tato rezerva vystačí na celou noc.

A teď o financích. Řekněme, že jsme nainstalovali tepelný akumulátor s elektrickými ohřívači. Skladujeme za noční cenu. Výkon topidel je 10 kW. Na aktuální vytápění domu v noci se spotřebuje 5 kW, na den můžeme vyhradit 5 kW. Noční sazba od 23:00 do 07:00. 8 hodin.

8*5=40 kW. Tito. Přes den použijeme noční sazbu po dobu 8 hodin.

Od 1. ledna 2015 je na území Krasnodar denní tarif 3,85 a noční tarif 2,15.

Rozdíl – 3,85-2,15=1,7 rublů

40 * 1,7 = 68 rublů. Částka se zdá malá, ale nespěchejte. Výše jsme uvedli odkazy na zateplený dům a nezateplený dům. Představme si, že jste udělali chybu – dům byl postaven, máte za sebou již první topnou sezónu a uvědomili jste si, že vytápění elektřinou je velmi drahé. Výše jsme uvedli příklad tepelných ztrát z nezatepleného domu. V příkladu je tepelná ztráta 18891 wattů. To je během chladného pětidenního období. Průměr za topnou sezónu bude přesně 2x méně a bude 9,5 kW.

Pro topnou sezónu tedy potřebujeme 24*149*9,5=33972 kW

V rublech 16 hodin, 2/3 (22648) za denní sazbu, 1/3 (11324 kW) za noční sazbu.

Celkem: 111541 rub. Číslo pro teplo je prostě děsivé. Tato částka může zdevastovat jakýkoli rozpočet. Pokud budete akumulovat teplo v noci, můžete ušetřit peníze. 38502 XNUMX rublů za topnou sezónu. Značná úspora. Pokud máte takové výdaje, je potřeba spárovat kotel na tuhá paliva nebo krb s vodním pláštěm v kombinaci s elektrokotlem. Je čas a chuť – přihodili jsme trochu dříví, uložili teplo do tepelného akumulátoru a zbytek doděláme elektřinou.

V zatepleném domě s tepelným akumulátorem budou náklady na topnou sezónu srovnatelné s podobnými nezateplenými domy, které mají rozvod plynu.

Naše volba, když není hlavní plyn, je:

– dobře izolovaný dům;

— nízkoteplotní topný systém;

– kotel na tuhá paliva nebo vodní krb;