Расчет теплоаккумулятора

Рассмотрим пример расчета по двум задачам.

Скачайте файл Excel для быстрого расчета теплоаккумулятора под ваши параметры: raschet_teploakkumulatora.xlsx

Существуют две задачи для расчета теплоаккумулятора:

Подробнее о программе расчета отопления

Расчет теплоаккумулятора для ТвердоТопливного Котла(ТТК)

Схема подключения Твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла нужен больше всего для предотвращения повышения температуры теплоносителя до критических значений 100 и более градусов. Температура может быть больше 100 градусов и это не означает, что теплоноситель закипит. Теплоноситель не закипит, если при этом существует избыточное давление. Например, при давлении воды 1 Bar вода закипит при температуре 120 градусов. Это написано тут: https://infosantehnik.ru/str/53.html

Из-за высокой температуры пострадают пластиковые трубы и другое оборудование, не предназначенное для высоких температур. Например, большое количество разного оборудования предназначено работать при максимальной температуре не более 110 градусов.

Для расчета объема теплоаккумулятора нужно учесть только повышения температуры выше 110 градусов.

Для понимания расчета сделаем пример расчета

Задача

Дано:

Для расчета берем данные из паспорта котла:

Решение

Необходимо знать:

Энергию дров

Плотность дров, кг/м3:

Пример расчета сосны с плотностью 505 кг/м3

Сколько килограмм сосновых дров поместится в топку?

Энергия кВт-час одной топки дровами без учета КПД % котла

С учетом КПД котла:

Можно мощность посчитать по-другому: Номинальную мощность котла помножим на максимальный коэффициент мощности 1, 2 и помножим на количество часов работы (указанно в паспорте котла).

Чтобы рассчитать объем теплоаккумулятора нужно определиться с максимальными и минимальными температурами теплоносителья.

Максимальная температура теплоносителя выбирать можно в диапазоне 90-110 градусов. Обычно максимальная температура оборудования и труб 110 градусов. Но желательно не превышать 90 градусов. Для полипропиленовых труб максимальную температуру делаем еще ниже, чем 90. Для полипропиленовых лучше 70 градусов.

Минимальная температура теплоносителя выбираем 50-60 градусов, когда требуется заправка дровами. То есть это минимальная температура теплоносителя, при котором отопление справляется с теплопотерями здания. У каждого здания она может быть разная. Также этот показатель зависит от температуры на улице.

Я предлагаю максимальную температуру брать 90, а минимальную 60 градусов. Конечно, в вашем случае может быть по-другому.

Давайте учтем тепло, которое начинает уходить на отопление дома за 3 часа горения дров.

Теплопотери дома 5000 Вт:

Максимальные теплопотери (10000 Вт) поделим пополам получим 5000 Вт. То есть нужно учитывать, что расчетные максимальные тепловые потери дома происходят редко. Основная частая величина тепловых потерь равна 50% от максимальных. Иногда может быть еще меньше.

Заключение: Конечно, для защиты от кипения объем теплоаккумлятора получается очень большим. Но его еще можно снизить. Смотрите ниже.

Еще нужно понимать, что фактические теплопотери дома могут сильно снижаться. И котел будет работать на накопление тепловой энергии в теплоаккумуляторе, ведь мы не можем остановить горение дров.

Не забываем учитывать минимальную мощность котла

То есть для расчета объема теплоаккумулятора нужно выбрать минимальную мощность котла в нашем случае оно составит:

Номинальная мощность 8кВт помножить на 0, 5 = 4 кВт. Производитель котла не зря упоминает минимальную мощность котла. Если вы будите использовать котел меньше этой мощности то, или у вас не получится горение дров, или КПД котла будет снижен.

Конечно, при малом потреблении мощности, котел может работать больше 3 часов.

То есть рассчитывать минимальный объем теплоаккумулятора нужно на минимальную мощность котла заявленный производителем и на минимальное потребление теплопотерь дома. Чтобы получить минимальные тепловые потери дома можно просто поделить мкксимальные потери дома в 3 раза.

Расчет минимального объема теплоаккумлятора для ТТК

Для этого нам необходимо в паспорте котла найти минимальную мощность котла. Она составит 4 кВт предположим, гореть дрова будут 3 часа.

Минимальные теплопотери дома будут в три раза меньше(3, 3 кВт), чем максимальные тепловые потери дома(10 кВт).

Заключение

Для подбора теплоаккумулятора необходимо сделать два расчета на максимальный объем и минимальный объем теплоаккумулятора.

Минимальный объем составил 60 литров, а максимальный 885 л. И вам нужно выбрать объем теплоаккумулятора в диапазоне от 60 до 885 литров.

Чем меньше объем теплоаккумулятора, тем быстрее вы прогреете дом. Чем больше объем теплоаккумулятора, тем дольше вы будите прогревать дом, но защита от перегрева будет заметно лучше.

Если Ваша система отопления работает редко, то можно рассмотреть малый объем теплоаккумулятора.

Если система отопления работает постоянно, то лучше предпочесть большой объем теплоаккумулятора, чтобы заниматься редким подбрасыванием дров в топку и меньше заниматься контролем температуры.

Малый объем теплоаккумулятора может вызывать трудности в дозировке подбрасывания дров. То есть вам придется подбрасывать дрова частично в определенное время. А с большим объемом теплоаккумулятора вы можете бросить большое количество дров в топку ТТК и не опасаться, что наберется высокая температура. То есть с большим объемом вы можете заполнить всю топку ТТК, а с малым объемом будите подкидывать меньше дров и будите делать это часто.

Конечно, большой диапазон объема теплоаккумулятора вынуждает делать экономический расчет. Рекомендуется выбрать наиболее большой объем теплоаккумулятора на свой вкус(комфорт) и кошелек.

Заказчику говорите, что малый объем приведет к перегреву теплоносителя и сложной дозировки подкидывания дров. Как правило в коттеджах 200-300 м2 площади используется таеплоаккумуляторы 200-500 литров.

Расчет объема теплоаккумулятора для накопления тепловой энергии

Чтобы вы поняли, мы просто решим задачу на расчет теплоаккумулятора.

Задача: Рассчитать объем теплоаккумулятора при остывании за 18 часов(время разрядки). Время зарядки 6 часов. Рассчитать мощность котла для времени зарядки аккумулятора.

Дано:

Теплопотери дома 10 кВт = 10000 Вт

Минимальная температура теплоносителя 60 градусов.

Максимальная температура теплоносителя 80 градусов.

Перепад температуры в теплоаккумуляторе равен 20 градусам – это разница между максимальной и минимальной температурой теплоносителя. Эта разница является запасом тепловой энергии в теплоаккумуляторе. Теплоаккумулятор будет разряжаться с 80 до 60 градусов отдавая тепло.

Мощность котла для зарядки теплоаккумулятора за 6 часов.

На сколько часов хватит теплоаккумулятора?

К примеру, возьмем емкость 1500 л = 1, 5м3. Теплопотери дома 10 кВт.