L'uso di accumulatori di calore per il sistema di riscaldamento consente di ottimizzare la combustione di combustibili solidi nelle caldaie. In parole semplici, se c'è un serbatoio di accumulo - un accumulatore di calore, il proprietario della casa non ha bisogno di visitare spesso il locale caldaie e la legna da ardere verrà bruciata nella modalità ottimale. Ma per questo, la capacità deve essere selezionata correttamente e quindi attraccata con apparecchiature di riscaldamento, che certamente causeranno difficoltà a una persona ignorante. Pertanto, vale la pena capire in dettaglio che cos'è un accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido, come sceglierlo e collegarlo al riscaldamento di una casa privata.
Cos'è la capacità del buffer?
In effetti, un accumulatore di calore progettato per un sistema di riscaldamento è un normale serbatoio metallico di capacità stimata, coperto da uno strato termoisolante. Nei modelli più semplici realizzati in fabbrica, ci sono solo ugelli per il collegamento di un refrigerante e manicotti per l'installazione di termometri. I termometri sono già integrati in serbatoi tampone, mentre i prodotti più costosi sono dotati di scambiatori di calore sotto forma di bobine. Il dispositivo di un tale accumulatore di calore è mostrato nella figura:
Come puoi vedere, il design del serbatoio di accumulo non è particolarmente difficile, quindi diversi artigiani - artigiani adattati per farlo con le proprie mani, come descritto in un argomento separato.
Lo scopo delle bobine è di riscaldare l'acqua per fornire acqua calda sanitaria e collegare fonti alternative di energia termica - collettori solari. È chiaro che questa funzione è richiesta solo in condizioni meteorologiche favorevoli nella regione di residenza. In generale, il serbatoio di accumulo per la caldaia di riscaldamento è progettato per risolvere tali problemi:
- Creazione di condizioni per il funzionamento di una caldaia TT con la massima efficienza e emissioni minime.
- Comodo funzionamento del generatore di calore, quando non è necessario gettare legna nel forno ogni 4-6 ore, compresa la notte.
- Riscaldamento e fornitura di acqua potabile di qualità per 1-2 consumatori (opzione).
La maggior parte dei produttori di apparecchiature di riscaldamento a combustibile solido nella documentazione allegata indica che è altamente consigliabile collegare un accumulatore di calore alla caldaia TT. Il motivo è questo: l'unità raggiunge la massima efficienza con una modalità operativa prossima al massimo. E poiché il calore in eccesso generato deve essere posizionato da qualche parte prima di essere immesso nel sistema di riscaldamento, sarà necessario un serbatoio di accumulo con acqua.
Senza un accumulatore termico, proviamo a "strangolare" l'unità termica in ogni modo possibile, limitando la fornitura di aria di combustione. Ciò non solo riduce la sua efficienza al 40% (come una stufa a ventosa), ma provoca anche il rilascio di monossido di carbonio tossico nell'atmosfera. Per questo motivo, alcuni paesi europei hanno vietato la combustione di legna e carbone nelle caldaie per riscaldamento senza serbatoio di accumulo.
Con le visite più rare alla stanza della fornace, tutto è chiaro: il calore accumulato nel serbatoio sarà speso a lungo per riscaldare la casa, a condizione che il suo volume sia calcolato correttamente. Inoltre, quando una caldaia a combustibile solido funziona in combinazione con un accumulatore di calore, la probabilità di surriscaldamento e ebollizione dell'acqua nella camicia dell'unità è ridotta a quasi zero.
Oltre a interagire con i generatori di calore a legna, gli accumulatori di calore possono essere utilizzati anche con caldaie elettriche. Ciò ha senso quando l'elettricità consumata di notte è considerata a una velocità 2-3 volte inferiore al normale. Per il periodo di tempo in cui questa tariffa è in vigore, l'installazione elettrica sarà in grado di "caricare" completamente l'accumulatore di calore e fornirà questa energia per riscaldare la casa durante il giorno.
Con questa opzione, i risultati del precedente calcolo della potenza della caldaia elettrica dovranno essere raddoppiati in modo che il suo trasferimento di calore sia sufficiente per riscaldare la casa e caricare il serbatoio a una velocità notturna.
Calcolo della capacità del buffer
Il criterio principale con cui viene selezionato un serbatoio di accumulo per una caldaia a combustibile solido è il suo volume, determinato dal calcolo. Il suo valore dipende da tali fattori:
- carico termico sul sistema di riscaldamento di una casa privata;
- riscaldamento caldaia;
- durata prevista dell'operazione senza l'aiuto di una fonte di calore.
Prima di calcolare la capacità dell'accumulatore di calore, è necessario chiarire tutti i punti elencati, a partire dalla potenza termica media che il sistema consuma durante il periodo invernale. La massima potenza non dovrebbe essere presa per il calcolo, questo porterà ad un aumento delle dimensioni del serbatoio e quindi ad un aumento del costo del prodotto. È meglio sopportare gli inconvenienti e caricare il focolare più volte all'anno più spesso che pagare un prezzo folle per un grande accumulatore di calore che verrà utilizzato in modo irrazionale. E occuperà troppo spazio.
Opinione di un esperto. Per fornire energia termica a una casa con una superficie di 200 m², è sufficiente un serbatoio di accumulo contenente 1 tonnellata di refrigerante e questo è un volume di 1 m³. L'affermazione è vera per la zona centrale della Federazione Russa, nelle regioni più meridionali o settentrionali l'allineamento sarà diverso.
Il normale funzionamento del sistema di riscaldamento con un accumulatore di calore è impossibile quando la fonte di calore ha un piccolo margine di potenza. In questo caso, non sarà mai possibile "caricare" completamente la batteria, poiché il generatore di calore deve contemporaneamente riscaldare la casa e caricare il serbatoio. Ricordare che la selezione di una caldaia a combustibile solido per tubazioni con un accumulatore di calore comporta una doppia fornitura di energia termica.
Si propone di studiare l'algoritmo di calcolo usando un esempio di una casa con una superficie di 200 m² con un tempo di inattività della caldaia di 8 ore. Si presume che l'acqua nel serbatoio si riscaldi fino a 90 ° C e durante il riscaldamento si raffreddi fino a 40 ° C. Per riscaldare una tale area nel periodo più freddo, saranno necessari 20 kW di calore e il suo consumo medio sarà di circa 10 kW / h. Ciò significa che la batteria deve accumulare 10 kW / h x 8 h = 80 kW di energia. Inoltre, il calcolo del volume dell'accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido viene effettuato attraverso la formula per la capacità termica dell'acqua:
m = Q / 1.163 x Δt, dove:
- Q è la quantità stimata di energia termica che deve essere accumulata, W;
- m è la massa d'acqua nel serbatoio, kg;
- Δt - la differenza tra le temperature iniziale e finale del liquido di raffreddamento nel serbatoio è 90 - 40 = 50 ° C;
- 163 W / kg ° C o 4,187 kJ / kg ° C è il calore specifico dell'acqua.
Per l'esempio considerato, la massa d'acqua nell'accumulatore di calore sarà:
m = 80.000 / 1.163 x 50 = 1375 kg o 1,4 m³.
Come puoi vedere, a seguito dei calcoli, le dimensioni della capacità del buffer risultano più elevate di quelle raccomandate dall'esperto. Il motivo è semplice: per il calcolo sono stati presi dati di origine imprecisi. In pratica, soprattutto quando la casa è ben isolata, il consumo medio di calore per un'area di 200 m² sarà inferiore a 10 kW / h. Da qui la conclusione: per calcolare correttamente le dimensioni dell'accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido, è necessario utilizzare dati iniziali più accurati sul consumo di calore.
Per riferimento. Esiste anche un metodo di calcolo ampliato, secondo il quale per ogni kW di potenza termica della caldaia vi sono 25 l di volume dell'accumulatore di calore.
Selezione dell'accumulo di calore
I restanti criteri per la scelta della capacità non sono così importanti e riguardano principalmente diverse opzioni. Uno di questi è un'acqua di riscaldamento a serpentina incorporata per le esigenze domestiche. Può essere utile se non ci sono altri mezzi di riscaldamento, ma per costi elevati nella rete ACS, questo metodo non è sicuramente adatto. Inoltre, lo scambiatore di calore eliminerà parte della "carica" dell'accumulatore di calore, riducendo la durata della batteria.
Un'opzione utile è un elemento riscaldante integrato nella parte superiore del serbatoio, in grado di mantenere la temperatura del liquido di raffreddamento a un certo livello.Grazie al riscaldamento elettrico, il sistema non si scongela in caso di incidente e può persino riscaldare la casa per un po 'di tempo dopo che la batteria è "scarica" e la caldaia non è stata ancora avviata.
La seconda bobina per il collegamento del sistema solare è utile solo nelle regioni meridionali, dove l'attività solare consente di caricare l'accumulatore di calore. Ma ciò a cui dovresti prestare attenzione quando scegli è la pressione di lavoro del serbatoio. Va tenuto presente che la maggior parte delle caldaie a combustibile solido sono progettate per una pressione della camicia fino a 3 Bar, il che significa che il serbatoio di accumulo deve resistere facilmente alla stessa quantità.
Schema elettrico
Esistono molti modi per collegare una caldaia a combustibile solido con un accumulatore di calore e un sistema di riscaldamento. Ma sono tutti derivati del circuito di base mostrato di seguito. Con il suo aiuto, è facile capire come queste unità funzionano in coppia e quindi montare tutto da soli.
Un punto importante La capacità effettiva della pompa di circolazione del circuito della caldaia dovrebbe essere leggermente superiore a quella dell'unità della pompa del circuito di riscaldamento. Il rispetto di questa condizione consentirà ai flussi all'interno dell'accumulatore di calore di spostarsi nella giusta direzione (indicato nel diagramma da frecce bianche).
In effetti, la pompa di rete sarà più potente della caldaia, ed è per questo. La resistenza della rete di condutture e radiatori è superiore a 3-5 m di tubi da una caldaia a combustibile solido ad un accumulatore di calore. L'unità ha bisogno di maggiore potenza e pressione per superare questa resistenza. Pertanto, una pompa del circuito della caldaia più debole può fornire una portata maggiore, è sufficiente configurare correttamente entrambe le unità. Esistono 2 opzioni per risolvere il problema:
- Quando si utilizzano pompe a 3 velocità, è possibile regolare le loro prestazioni cambiando velocità.
- Inserire all'ingresso del ritorno dal sistema al serbatoio di accumulo una valvola di bilanciamento, con la quale regolare.
Il riscaldamento simultaneo dei dispositivi di riscaldamento e il caricamento strato per strato dell'accumulatore di calore sono possibili quando i flussi all'interno del serbatoio si spostano orizzontalmente con una leggera predominanza dalla caldaia a combustibile solido. La domanda sorge spontanea: come verificarlo? Ne deriva una risposta: su entrambi gli ingressi del ritorno al serbatoio è necessario posizionare i termometri (come nel diagramma) ed eseguire la regolazione cambiando le velocità delle pompe o ruotando la valvola di bilanciamento. Una condizione importante: la valvola a tre vie della rete di riscaldamento deve essere completamente aperta manualmente.
Schema alternativo
Questo schema di collegamento del serbatoio di accumulo e della caldaia a combustibile solido è stato proposto da uno dei partecipanti al forum popolare. La sua particolarità sta nel fatto che quando l'alimentazione viene spenta, l'operabilità del circuito viene mantenuta, anche se per questo devi pagare con diametri aumentati di tubi d'acciaio. La figura seguente mostra il collegamento dell'accumulatore di calore a un sistema di riscaldamento chiuso, ma durante l'installazione è meglio aprirlo, come afferma l'autore stesso.
In breve, l'essenza è la seguente: grazie all'ingresso a forma di T dalla parte superiore del serbatoio, i radiatori vengono contemporaneamente riscaldati e l'accumulatore termico da soli viene “caricato”. La pompa del circuito della caldaia è controllata da un sensore aereo sulla linea di alimentazione, compresa l'unità, quando raggiunge una temperatura di 60 ° C. La circolazione nella rete dipende dal termostato ambiente a cui è collegata la pompa di rete.
Nota. Lo schema di reggiatura proposto è stato verificato dal suo creatore sulla base della propria esperienza. Tutti i dettagli della sua installazione e funzionamento sono descritti dall'autore sul forum.
Conclusione
Non si può negare che l'accumulatore di calore migliora le condizioni operative di una caldaia tradizionale a combustibile solido. Quest'ultimo brucia carburante con la massima efficienza e, dopo il riscaldamento, il numero di viaggi nel locale caldaia è ridotto al minimo. Un'altra cosa è che questo piacere non è economico, a causa del quale la parte del leone di batterie che lavorano in case private sono fatte in casa.