Jak jsem počítal akumulátor tepla pro kotel na tuhá paliva

Stalo se, že jsem si před časem koupil soukromý dům v určité vzdálenosti od civilizace. Odlehlost od civilizace je dána především tím, že tam není vůbec žádný plyn. A povolený výkon elektrické přípojky neposkytuje technickou možnost vytápění domu elektřinou. Jediným skutečným zdrojem tepla v zimě je použití tuhého paliva. Jinými slovy, dům byl vybaven kamny, kterými předchozí majitel topil dřevem a uhlím.

Pokud má někdo zkušenosti s používáním sporáku, tak mu není třeba vysvětlovat, že tato činnost vyžaduje neustálý dohled. I v nepříliš chladném počasí není možné jednou vložit palivové dříví do kamen a „zapomenout“ na to. Pokud dáte do domu příliš mnoho dřeva, bude horký. A po dohoření paliva se dům ještě rychle ochladí. Ať se vám to líbí nebo ne, pro udržení příjemné teploty musíte neustále přikládat trochu palivového dřeva. A ve velkých mrazech nelze kamna nechat bez dozoru ani 3-4 hodiny. Pokud se nechcete ráno probouzet v chladné místnosti, buďte tak laskav a zajděte alespoň jednou za noc ke sporáku…

Samozřejmě jsem neměl chuť pracovat jako topič. A tak jsem hned začal přemýšlet o pohodlnějším způsobu vytápění. Samozřejmě v případě nemožnosti použití plynu nebo elektřiny bylo jedinou možností moderní vytápění na tuhá paliva, skládající se z kotle na tuhá paliva, tepelného akumulátoru a jednoduché automatiky pro zapínání a vypínání recirkulačního čerpadla.

V čem je moderní kotel lepší než běžná kamna? Zabere mnohem méně místa, můžete do něj dát více paliva, zajistí lepší spalování tohoto paliva při maximální zátěži a teoreticky s jeho pomocí udržíte většinu tepla v domě, než jej vypustíte komínem. Ale na rozdíl od kamen je kotel na tuhá paliva bez tepelného akumulátoru téměř nemožné použít. Píšu o tom tak podrobně, protože znám mnoho lidí, kteří se pokoušeli vytápět své domy takovými kotli a napojili je přímo na topné trubky. Nic dobrého z toho pro ně nebylo.

Co je tepelný akumulátor nebo, jak se také nazývá, vyrovnávací nádrž? V nejjednodušším případě jde jen o velký sud s vodou, jehož stěny mají dobrou tepelnou izolaci. Kotel ohřeje vodu v tomto sudu za dvě až tři hodiny provozu. Tato horká voda pak cirkuluje topným systémem, dokud nevychladne. Jak se ochladí, je potřeba kotel znovu zapálit. Jednoduchý tepelný akumulátor si snadno vyrobí každý svářeč. Ale po chvíli přemýšlení jsem od tohoto nápadu upustil a koupil si hotový. Vzhledem k tomu, že žiji na Ukrajině, kontaktoval jsem společnost „Teplobak“ a nikdy jsem toho nelitoval: zde jsou akumulační nádrže vyrobeny profesionálně a velmi dobře.

V závislosti na objemu tepelného akumulátoru, výkonu kotle a množství tepla, které dům potřebuje, se kotel nemusí roztápět neustále, ale jednou až dvakrát denně, případně i jednou za dva až tři dny.

Přečtěte si více

Astný LUNÁRNÍ KALENDÁŘ SECÍ NA LISTOPAD 2023

Jak vypočítat objem tepelného akumulátoru

Pokud chcete, můžete snadno najít na internetu metody pro výpočet objemu tepelného akumulátoru, ale žádný z nich mi nevyhovoval.

Někteří „experti“ doporučují vynásobit maximální výkon stávajícího kotle v kilowattech nějakým koeficientem a tento koeficient se na různých stránkách liší dvakrát i vícekrát – od 25 do 50. Podle mě je to úplný nesmysl. Jednoduše proto, že získaný výsledek nemá nic společného s vaším konkrétním domovem nebo přáním, jak často chcete kotel zatápět.

Běžná metodika bere v úvahu všechny faktory: klima ve vaší oblasti, tepelnou izolaci domu a vaše představy o pohodlí. V ideálním případě bude také nutné tento výpočet provést mnohokrát pro různé teplotní podmínky a zvolit maximální objem tepelného akumulátoru. A mimochodem, kapacita kotle ve správné metodě je získána jako výsledek výpočtů, a ne podle zásady „ať už to bylo cokoli, tak to nainstalovali“. Ale to vše je poměrně komplikované a je vhodnější pro kotelny než pro soukromé domácnosti.

Udělal jsem to mnohem jednodušeji. Akumulátor tepla pro kotel na tuhá paliva jsem počítal následovně.

Je potřeba odhadnout množství tepla, které dům za den potřebuje. To je nejtěžší a nejzodpovědnější část práce. Opět se můžete ponořit do výpočtů (všechny potřebné metody najdete v učebnicích pro stavební vysoké školy). Ale pokud je to možné, je jednodušší a spolehlivější provádět přímá měření – jednoduše vytápěním domu v chladném počasí a měřením množství spotřebovaného paliva. Můj dům je relativně malý – o něco méně než 100 m0. m, a docela teplé. Proto se ukázalo, že při venkovní teplotě cca 50 stupňů je pro udržení komfortní teploty potřeba solidní rezerva 10 kW*h, pro -100 stupňů – 20 kW*h, pro -150 stupňů – XNUMX kW*h.
Výběr kotle je velmi jednoduchý. Nejběžnější kotle mají výkon cca 25 kW a při jednom maximálním zatížení poskytují tento výkon na cca 3 hodiny. Jeden podpal tedy vyprodukuje asi 75 kW*h tepla. Pro nulové teploty by mi tedy i jedna plná náplň přišla moc. A na -20 stupňů bude stačit topit dvakrát denně. Tato varianta mi naprosto vyhovovala.
Nyní skutečný objem tepelného akumulátoru. Tepelná kapacita vody je 4,2 kJ na litr na stupeň. Maximální teplota v tepelném akumulátoru je 95 stupňů, komfortní teplota vody v topném systému je 55 stupňů. Tedy rozdíl 40 stupňů. Jinými slovy, 1 litr vody v tepelném akumulátoru dokáže akumulovat 168 kJ tepla, neboli 46 W*h. A 1000 litrů je 46 kW*h. Z toho vyplývá, že pro akumulaci tepla z jedné plné zátěže kotle potřebuji 1500 litrový akumulátor tepla. To vše s rezervou. Ve skutečnosti to trvá o něco méně, ale po pohledu na ceny vyrovnávacích nádrží jsem se rozhodl to ignorovat.

Tento výpočet znamená, že při velkých mrazech musím kotel zatápět dvakrát denně a při velmi silných mrazech třikrát. Navíc je třeba to dělat rovnoměrně po celý den: ráno a večer nebo ráno, brzy večer a před spaním. A když nejsou velké mrazy, kotel roztápím jen jednou – kdykoliv během dne.

Přečtěte si více

Goethovy a Ittenovy barevné kruhy. Světlo a barvy ve fotografii

Samozřejmě, pokud si nainstalujete tepelný akumulátor s ještě větším objemem, můžete si život ještě více zpříjemnit. Zde se ale musíme vypořádat s tím, že velký sud vyžaduje hodně místa.

Výpočet tepelného akumulátoru

Podívejme se na příklad výpočtu pro dva problémy.

Stáhněte si soubor Excel pro rychlý výpočet tepelného akumulátoru dle vašich parametrů: raschet_teploakkumulatora.xlsx

Existují dva úkoly pro výpočet tepelného akumulátoru:

1. Vypočítejte minimální objem, aby nedošlo k předčasnému přehřátí chladicí kapaliny na kritické teploty 90-100 stupňů.
2. Vypočítejte objem pro akumulaci tepelné energie

Výpočet tepelného akumulátoru pro kotel na tuhá paliva (SFC)

Schéma zapojení kotle na tuhá paliva s akumulátorem tepla.

Akumulátor tepla pro kotel na tuhá paliva je potřebný především k tomu, aby se zabránilo zvýšení teploty chladicí kapaliny na kritické hodnoty 100 stupňů nebo více. Teplota může být vyšší než 100 stupňů a to neznamená, že se chladicí kapalina vaří. Chladicí kapalina se nebude vařit, pokud je přetlak. Například při tlaku vody 1 bar bude voda vařit o teplotě 120 stupňů. Je to napsáno zde: https://infosantehnik.ru/str/53.html

Vlivem vysoké teploty dojde k poškození plastových trubek a dalších zařízení, která nejsou určena pro vysoké teploty. Například velké množství různých zařízení je navrženo tak, aby fungovalo při maximální teplotě nepřesahující 110 stupňů.

Pro výpočet objemu tepelného akumulátoru je třeba vzít v úvahu pouze zvýšení teploty nad 110 stupňů.

Pro pochopení výpočtu si udělejme příklad výpočtu

Pro výpočet bereme údaje z pasu kotle:

Hustota palivového dřeva, kg/m3:

Příklad výpočtu borovice s hustotou 505 kg/m3

Kolik kilogramů borového dříví se vejde do topeniště?

Energie kW-hodina jednoho hoření palivového dřeva bez zohlednění % účinnosti kotle

S ohledem na účinnost kotle:

Výkon můžete vypočítat jinak: Jmenovitý výkon kotle vynásobíme maximálním účiníkem 1, 2 a vynásobíme počtem hodin provozu (uvedený v pasportu kotle).

Chcete-li vypočítat objem tepelného akumulátoru, musíte určit maximální a minimální teplotu chladicí kapaliny.

Maximální teplotu chladicí kapaliny lze zvolit v rozmezí 90-110 stupňů. Typicky je maximální teplota zařízení a potrubí 110 stupňů. Ale je vhodné nepřekročit 90 stupňů. U polypropylenových trubek děláme maximální teplotu ještě nižší než 90. U polypropylenových trubek je lepších 70 stupňů.

Při doplňování paliva palivovým dřívím volíme minimální teplotu chladicí kapaliny 50–60 stupňů. To znamená, že se jedná o minimální teplotu chladicí kapaliny, při které se vytápění vyrovná s tepelnými ztrátami budovy. U každé budovy to může být jiné. Tento indikátor také závisí na venkovní teplotě.

Doporučuji mít maximální teplotu 90 a minimální 60 stupňů. Samozřejmě ve vašem případě to může být jinak.

Vezměme v úvahu teplo, které začne jít do vytápění domu po 3 hodinách spalování dřeva.

Tepelná ztráta domu 5000 W:

Rozdělte maximální tepelnou ztrátu (10000 5000 W) na polovinu a získáte 50 XNUMX W. To znamená, že je třeba vzít v úvahu, že vypočtené maximální tepelné ztráty domu se vyskytují zřídka. Hlavní společná hodnota tepelných ztrát je XNUMX % maxima. Někdy to může být i méně.

Přečtěte si více

Barva kamene

závěr: Samozřejmě pro ochranu před varem je objem tepelného akumulátoru velmi velký. Ale stále se to dá snížit. Viz. níže.

Musíte také pochopit, že skutečné tepelné ztráty domu lze výrazně snížit. A kotel bude pracovat tak, aby akumuloval tepelnou energii do tepelného akumulátoru, protože spalování dřeva nezastavíme.

Nezapomeňte zohlednit minimální výkon kotle

To znamená, že pro výpočet objemu tepelného akumulátoru musíte zvolit minimální výkon kotle, v našem případě to bude:

Jmenovitý výkon 8 kW násobený 0 = 5 kW. Ne nadarmo výrobce kotle uvádí minimální výkon kotle. Pokud používáte kotel menší než tento výkon, pak buď nebudete moci topit dřevem, nebo se sníží účinnost kotle.

Samozřejmě při nízké spotřebě energie může kotel pracovat déle než 3 hodiny.

To znamená, že musíte vypočítat minimální objem tepelného akumulátoru na základě minimálního výkonu kotle deklarovaného výrobcem a minimální spotřeby tepelných ztrát v domácnosti. Chcete-li získat minimální tepelné ztráty doma, můžete jednoduše vydělit maximální ztrátu doma 3krát.

Výpočet minimálního objemu tepelného akumulátoru pro TTK

K tomu musíme v pasportu kotle najít minimální výkon kotle. Bude to 4 kW, předpokládejme, že dřevo bude hořet 3 hodiny.

Minimální tepelná ztráta domu bude třikrát menší (3 kW) než maximální tepelná ztráta domu (3 kW).

Pro výběr tepelného akumulátoru je nutné provést dva výpočty pro maximální objem a minimální objem zásobníku tepla.

Minimální objem byl 60 litrů a maximální 885 litrů. A je třeba zvolit objem tepelného akumulátoru v rozmezí od 60 do 885 litrů.

Čím menší objem akumulátoru tepla, tím rychleji dům vytopíte. Čím větší objem akumulátoru tepla, tím déle vám bude trvat vytopení domu, ale ochrana proti přehřátí bude znatelně lepší.

Pokud váš topný systém funguje zřídka, můžete zvážit malý objemový akumulátor tepla.

Pokud topný systém funguje neustále, je lepší zvolit velký objem tepelného akumulátoru, aby se zřídka přidávalo palivové dříví do topeniště a trávilo méně času regulací teploty.

Malý objem tepelného akumulátoru může způsobit potíže při dávkování přikládání palivového dřeva. To znamená, že budete muset v určitých časech částečně přidávat dřevo. A s velkým objemem tepelného akumulátoru můžete do topeniště TTK přihodit velké množství palivového dřeva a nemusíte se bát příliš vysoké teploty. To znamená, že při velkém objemu můžete naplnit celé topeniště TTK a při malém objemu budete muset přikládat méně dřeva a dělat to často.

Velký rozsah objemu tepelného akumulátoru nás samozřejmě nutí k ekonomickým kalkulacím. Doporučuje se volit co největší objem tepelného akumulátoru podle vašeho vkusu (komfortu) a peněženky.

Řekněte zákazníkovi, že malý objem povede k přehřátí chladicí kapaliny a složitému dávkování přikládání palivového dřeva. Zpravidla se v chatách o rozloze 200-300 m2 používají tepelné akumulátory 200-500 litrů.

Výpočet objemu tepelného akumulátoru pro akumulaci tepelné energie

Přečtěte si více

Thuje: péče na zahradě, jak často zalévat túje, jak udělat túji bujnou

Aby bylo jasno, vyřešíme jednoduše problém s výpočtem tepelného akumulátoru.

Úkol: Vypočítejte objem tepelného akumulátoru při ochlazení za 18 hodin (doba vybití). Doba nabíjení 6 hodin. Vypočítejte výkon kotle pro dobu nabíjení baterie.

Tepelná ztráta domu 10 kW = 10000 W

Minimální teplota chladicí kapaliny je 60 stupňů.

Maximální teplota chladicí kapaliny 80 stupňů.

Teplotní rozdíl v zásobníku tepla je 20 stupňů – to je rozdíl mezi maximální a minimální teplotou chladicí kapaliny. Tento rozdíl je zásobou tepelné energie v tepelném akumulátoru. Tepelný akumulátor se vybije od 80 do 60 stupňů a uvolňuje teplo.