Automação residencial / caldeira
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Publicado: 20.06.2019
Tempo de leitura: 5 min
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Para que um sistema de aquecimento autônomo funcione de forma correta e econômica, é necessário instalar um acumulador de calor para caldeiras. Isso permite que você reduza significativamente os custos não só de combustível, mas também torna mais lucrativo manter uma casa.
Antes de escolher o acumulador de calor necessário para o seu sistema de aquecimento, é necessário estudar o princípio de funcionamento, onde pode ser instalado e qual o acumulador de calor adequado, pois são de diferentes tipos.
Foto: stovesonline.co.uk
- 1 O que é um acumulador de calor
- 2 Princípio de operação
- 3 variedades de modelos de acumulação
- 4 Quando você precisa de um armazenamento de calor
- 5 Onde instalar no sistema de aquecimento
- 6 É possível fazer você mesmo
- 7 melhores 5 melhores acumuladores de calor
- 8 regras para operação segura
O que é um acumulador de calor
Um acumulador de calor é um dispositivo tampão que acumula recursos excedentes, equipado com bocais para conectar os circuitos de geração de calor. O que ele economizou é então usado no sistema de aquecimento durante o intervalo das cargas principais de combustível planejadas.
Se você selecionou e conectou corretamente o dispositivo, isso torna possível reduzir significativamente o custo de compra de combustível (até 50 por cento), então você pode mudar em vez de 2 downloads por dia para 1.
O dispositivo tampão, além de ter a função de acumular calor, também protege a caldeira de ferro fundido de possíveis rachaduras por queda de temperatura no sistema de abastecimento de água.
Cálculo do volume do tanque tampão da caldeira
A solução ideal para este problema será a atribuição de sua implementação aos engenheiros de aquecimento. O cálculo do volume do acumulador de calor para todo o sistema de aquecimento de uma casa particular requer levar em consideração vários fatores que só eles conhecem. Apesar disso, os cálculos preliminares podem ser feitos de forma independente. Para isso, além de conhecimentos gerais de física e matemática, você precisará de uma calculadora e de uma folha de papel em branco.
Encontramos os seguintes dados
:
- potência da caldeira, kW;
- tempo de combustão do combustível ativo;
- potência térmica de aquecimento da casa, kW;
- Eficiência da caldeira;
- temperatura no tubo de alimentação e "retorno".
Vamos considerar um exemplo de cálculo preliminar. A área aquecida é de 200 m2, o tempo de combustão ativa da caldeira é de 8 horas, a temperatura do refrigerante durante o aquecimento é de 90 ° C, no circuito de retorno é de 40 ° C. A potência térmica estimada das salas aquecidas é de 10 kW. Com esses dados iniciais, o dispositivo de aquecimento receberá 80 kW (10 × 8) de energia.
Calculamos a capacidade tampão de uma caldeira de combustível sólido pela capacidade de calor da água
:
m = Q / 1,163 × ∆t onde: m é a massa de água no recipiente (kg); Q é a quantidade de calor (W); ∆t é a diferença de temperatura da água nas tubulações de abastecimento e retorno (° С); 1.163 - capacidade calorífica específica da água (W / kg ° C).
Cálculo da capacidade tampão de uma caldeira de combustível sólido
Substituindo os números na fórmula, obtemos 1375 kg de água ou 1,4 m3 (80.000 / 1.163 × 50). Assim, para um sistema de aquecimento de uma moradia com área de 200 m2, é necessário instalar um AT com capacidade de 1,4 m3. Conhecendo essa figura, você pode ir com segurança ao armazém e ver qual acumulador de calor é aceitável.
Dimensões, preço, equipamento, fabricante já são facilmente identificáveis. Comparando os fatores conhecidos, não é difícil fazer uma seleção preliminar de um acumulador de calor para uma casa.Este cálculo é relevante no caso em que a casa está construída, o sistema de aquecimento já está instalado. O resultado do cálculo mostrará se é necessário desmontar as portas devido às dimensões do TA. Depois de avaliada a possibilidade de instalação em local permanente, é feito o cálculo final do acumulador de calor para a caldeira de combustível sólido instalada no sistema.
Depois de coletar os dados do sistema de aquecimento, fazemos cálculos usando a fórmula
:
W = m × c × ∆t (1) onde: W é a quantidade de calor necessária para aquecer o portador de calor; m é a massa de água; c - capacidade térmica; ∆t - temperatura de aquecimento da água;
Além disso, você precisa do valor de k - a eficiência da caldeira.
Da fórmula (1) encontramos a massa: m = W / (c × ∆t) (2)
Uma vez que a eficiência da caldeira é conhecida, refinamos a fórmula (1) e obtemos W = m × c × ∆t × k (3), de onde encontramos a massa atualizada de água m = W / (c × ∆t × k) (4 )
Vamos considerar como calcular um acumulador de calor para uma casa. Uma caldeira de 20 kW está instalada no sistema de aquecimento (indicada nos dados do passaporte). A guia de combustível queima em 2,5 horas. Para aquecer uma casa, você precisa de 8,5 kW / 1 hora de energia. Isso significa que durante a queima de um marcador, 20 × 2,5 = 50 kW será obtido
O aquecimento ambiente consumirá 8,5 × 2,5 = 21,5 kW
O excesso de calor produzido 50 - 21,5 = 28,5 kW é armazenado no TA.
A temperatura à qual o refrigerante é aquecido é de 35 ° C (A diferença de temperatura nos tubos de alimentação e retorno. Determinada por medição durante o funcionamento do sistema de aquecimento). Substituindo os valores desejados na fórmula (4), obtemos 28500 / (0,8 × 1,163 × 35) = 874,5 kg
Este valor significa que para armazenar o calor gerado pela caldeira é necessário ter 875 kg de portador de calor. Isso requer um tanque tampão para todo o sistema com um volume de 0,875 m3. Esses cálculos leves facilitam a escolha de um acumulador de calor para aquecer caldeiras.
Conselho. Para um cálculo mais preciso do volume do tanque pulmão, é melhor entrar em contato com um especialista.
Princípio de operação
O acumulador de calor para caldeiras possui um esquema de operação simples. Da unidade de qualquer tipo de combustível, um tubo é levado à parte superior do dispositivo por onde a água quente entra no tanque de armazenamento.
Quando a água esfria, ela desce para a bomba de anel, que a alimenta de volta ao tubo principal, e a água retorna ao dispositivo de aquecimento para o próximo ciclo.
Se você instalar um acumulador de calor, isso evitará o superaquecimento da água quando a unidade estiver operando na potência máxima, proporcionará troca de calor e consumo econômico de combustível. Portanto, a carga no sistema de aquecimento diminui e sua vida útil aumenta.
A caldeira com qualquer tipo de combustível tem um funcionamento gradual, de vez em quando liga e desliga, atingindo a temperatura desejada. O trabalho para, o transportador de calor que está no tanque é substituído por um líquido quente.
Não arrefeceu porque existe um acumulador de calor para a caldeira de aquecimento. Se acontecer de a caldeira desligar e ficar inativa até o próximo carregamento de combustível, então os radiadores ainda estarão quentes por algum tempo, e a água da torneira também estará quente.
Consumo de calor
É impossível calcular com precisão o consumo de calor em acumuladores de calor. O problema é que a energia térmica de tais dispositivos é consumida de forma desigual sob a influência de uma série de fatores e é impossível levá-los em consideração com um grau suficiente de precisão.
Os seguintes fatores afetam o consumo de calor:
- Dimensões do tanque de armazenamento de calor;
- A qualidade do isolamento da casa e o nível de perda de calor;
- Condições climáticas externas ao edifício;
- O modo de aquecimento definido.
Dependendo desses fatores, o consumo de energia pode variar, e dentro de uma faixa bastante ampla - uma caldeira de combustível sólido em modo passivo pode funcionar de várias horas a vários dias. Para se ter uma ideia antecipada da eficácia de um determinado modelo de acumulador de calor, vale a pena consultar especialistas.
Variedades de modelos de acumulação
Os dispositivos de armazenamento funcionam da mesma maneira, mas diferem em seu design, portanto, os seguintes tipos de dispositivo de armazenamento são diferenciados:
- oco (não possui trocador de calor interno);
- com 1 ou 2 trocadores de calor (garante o correto funcionamento da unidade);
- com caldeira embutida de pequeno diâmetro.
Os acumuladores de calor ocos são os mais simples e de baixo custo. Eles podem ser conectados a uma ou mais unidades. Também é possível instalar um elemento de aquecimento adicional que funciona com eletricidade. O acumulador de calor garante um bom aquecimento da sala, reduz a probabilidade de sobreaquecimento do transportador de calor e garante o funcionamento seguro do sistema. A unidade de armazenamento de calor com uma ou duas bobinas é um tipo avançado de dispositivo com uma ampla gama de utilizações. O trocador de calor, localizado na parte superior, coleta a energia térmica. O que está na parte inferior aquece intensamente o tanque tampão.
Uma unidade de buffer térmico é muito mais cara do que uma oca, mas isso é totalmente justificado. O dispositivo aumenta significativamente a funcionalidade e eficiência do sistema. Um acumulador com tanque embutido acumula o excesso de calor gerado e fornece água quente.
Projeto de armazenamento de calor
Um acumulador de calor para uma caldeira de combustível sólido é geralmente feito no formato de um tanque feito de chapa de aço. O volume do tanque pode variar em uma faixa bastante ampla e não há restrições particulares sobre isso. O principal aqui é que com o aumento do volume da bateria, a complexidade de sua instalação aumenta na proporção direta - as dimensões do aparelho são muito grandes e não é possível montá-lo em qualquer lugar.
No mercado, você pode encontrar opções de acumuladores de calor prontos que vêm completos com isolamento. A espessura da camada isolante deve ultrapassar 10 cm, tanto em aparelhos caseiros quanto em fábricas. O tanque tampão isolado é fechado por um invólucro, o que permite reduzir significativamente a perda de calor deste elemento.
Dependendo do projeto, os seguintes tipos de acumuladores de calor são diferenciados:
- Sem trocador de calor pré-instalado;
- Com bobina embutida (ou múltiplas bobinas);
- Com caldeiras embutidas que fornecem água quente em casa.
O corpo do dispositivo possui o número necessário de bocais que permitem conectar a bateria a uma caldeira de combustível sólido e ao sistema de aquecimento do prédio.
Quando você precisa de um armazenamento de calor
O acumulador de calor é aplicável a diferentes tipos de caldeiras. Basicamente, é utilizado no sistema solar, com combustível sólido e caldeiras elétricas. O sistema com coletores permite que você aproveite a energia do sol todos os dias no dia a dia. Se você não usar um acumulador de calor, o complexo não funcionará totalmente, porque a energia do sol é fornecida de maneira desigual.
Foto: termocom-spb.ru
Os acumuladores são usados em sistemas de aquecimento com caldeiras de combustível sólido. O dispositivo buffer permite que você forneça calor no momento em que a unidade entra no modo passivo. O tanque deve ser grande para armazenar uma quantidade significativa de calor e usá-lo racionalmente.
Ao trabalhar com equipamentos elétricos, o tanque deve ser colocado nas proximidades da caldeira. É importante notar que esta opção de aquecimento ocupa muito espaço, requer uma divisão separada e é muito cara - pode pagar apenas em 2 a 5 anos.
Custos significativos de energia podem ser reduzidos se o tanque pulmão tiver boa capacidade, usando o equipamento à noite ou nos finais de semana.
O lugar do acumulador de calor no sistema de aquecimento
A tecnologia de aquecimento de combustível sólido é conveniente, prática e eficiente. Especialmente as capacidades das caldeiras de combustível sólido modernas foram apreciadas pelos residentes de casas de campo e chalés.É perfeitamente possível instalar um sistema de aquecimento autônomo usando dispositivos de aquecimento a carvão ou a lenha. Além disso, a instalação de unidades de combustível sólido não requer licença. Todos os elementos principais do complexo de aquecimento, exceto a própria unidade de aquecimento e uma série de mecanismos de controle, podem ser montados e feitos de forma independente. O principal é saber o que está sendo montado e para que propósito, com que propósito!
Além disso, a capacidade de fazer alguns dispositivos e mecanismos com suas próprias mãos vai economizar muito dinheiro. O acumulador de calor é apenas o dispositivo que você mesmo pode construir, visto que os produtos de fábrica são muito caros.
Recomendações competentes de especialistas, fontes adicionais de informações técnicas lhe dirão como fazer um acumulador de calor para uma caldeira de combustível sólido com suas próprias mãos. A conformidade com certos requisitos e condições durante a fabricação fornecerá a confiabilidade e o desempenho necessários dos mecanismos. Antes de iniciar o processo de trabalho, você deve se familiarizar com o dispositivo de armazenamento de calor.
Valor do dispositivo
É possível compreender o projeto do acumulador de calor somente depois de determinarmos o valor e a localização desta unidade no sistema de aquecimento. Por seu projeto, o acumulador de calor é uma garrafa térmica, ou seja, um recipiente especial por onde o refrigerante aquecido entra. Por um certo tempo, a água da caldeira acumulada no tanque mantém os parâmetros de temperatura configurados. Quando a intensidade da combustão na caldeira diminuir, ou se parar, o refrigerante do tanque entrará no sistema de aquecimento, continuando a manter a temperatura nos radiadores a um determinado nível.
Importante! Os acumuladores de calor garantem a segurança do equipamento de aquecimento e do sistema de aquecimento doméstico contra o resfriamento excessivo, mas também contra o superaquecimento. A tarefa do tanque de armazenamento é remover o excesso de calor gerado pela unidade de aquecimento em seu pico.
Devido à presença de um acumulador de calor no sistema, tornou-se possível não só obter um fornecimento de calor equilibrado para o circuito de aquecimento, mas também proporcionar uma economia significativa de combustível. O acumulador de calor, que liga quando a potência da caldeira diminui, aumentará o intervalo de tempo entre as cargas de combustível. Além disso, este princípio de operação lhe dará mais liberdade, livrando-o da necessidade de jogar combustível freqüentemente na caldeira.
Em uma nota: a participação de um tanque pulmão (acumulador de calor) na operação do sistema de aquecimento reduz o consumo de combustível em 30-50%, dependendo do tipo e tipo de equipamento de aquecimento. O número de cargas de combustível no forno é diretamente proporcional ao volume do acumulador de calor.
Análise de projeto de armazenamento térmico
O princípio de operação do dispositivo determina o próprio design. Normalmente, os dispositivos de fábrica são um recipiente de metal espaçoso de uma peça, dentro do qual trocadores de calor adicionais estão localizados. Normalmente, esses produtos têm uma forma espiralada em serpentina, repetindo a configuração cilíndrica do dispositivo principal.
Em cada caso individual, dependendo da potência da unidade de aquecimento e dos requisitos do sistema de aquecimento, o número de circuitos de troca de calor adicionais pode ser diferente. O volume necessário do acumulador de calor é determinado por cálculos simples, sobre os quais falaremos mais tarde.
Este número de trocadores de calor é explicado não apenas por um desejo de remover o máximo de calor possível no momento do pico de carga de uma caldeira de combustível sólido, mas também pela viabilidade técnica. Uma bobina pode ser usada para remover o excesso de energia térmica da caldeira, o outro trocador de calor é usado para manter o refrigerante na temperatura desejada indo para o circuito de aquecimento.A terceira bobina, se houver, é fornecida para fornecer água quente aos moradores da casa.
Olhando para o design da unidade, você pode resumir os benefícios da instalação de tal dispositivo. E eles são os seguintes:
- acúmulo de energia térmica consumida durante a combustão de combustível para outros fins e necessidades;
- economia de combustível;
- economizando o tempo pessoal dos moradores da casa, gasto na manutenção dos equipamentos da caldeira;
- capacidade técnica para combinar diferentes fontes de calor em um sistema;
- aumentando a eficiência de uma unidade de combustível sólido para valores elevados;
- função de segurança, proteção do equipamento contra superaquecimento;
- a capacidade de regular a temperatura de aquecimento do refrigerante no circuito de aquecimento.
Posso fazer sozinho
Você pode montar um acumulador de calor para aquecer caldeiras com suas próprias mãos. Para isso, é necessário pegar um tanque de aço ou adquirir chapas de aço inoxidável com espessura superior a 2 mm, soldar um recipiente em forma de cilindro (tanque vertical).
Desenho de bateria
É necessário um tubo de cobre com diâmetro de 2-3 cm e comprimento de 8-15 m, que deve ser dobrado em forma de espiral e colocado dentro do tanque. Aqui, a bateria é a parte superior do recipiente. As conexões para água quente de saída e água fria de entrada são instaladas no tanque.
Foto: builditsolar.com
Para um sistema de aquecimento aberto, um tanque de aço em forma de cubo é adequado.
É imprescindível verificar a estanqueidade do recipiente enchendo-o com água ou lubrificando as costuras soldadas com querosene. Se estiver tudo bem, é necessário isolar o aparelho feito em casa, o que permitirá que o líquido do recipiente fique quente o máximo possível.
A unidade é isolada da seguinte forma:
- A superfície externa do recipiente deve estar bem limpa e desengordurada, coberta com agentes anticorrosivos.
- Fornece isolamento térmico. Você pode embrulhar o recipiente em filme de alumínio.
- Fornecer aberturas para tubos de ramificação e conectar o contêiner.
- Um termômetro, um manômetro e uma válvula de explosão devem ser instalados no tanque tampão.
É melhor não usar poliestireno para isolamento. No tempo frio, os ratos surgem neles, procurando um lugar para passar o inverno.
Conectando um acumulador de calor a um sistema de aquecimento e uma caldeira de combustível sólido
Para conectar o tanque tampão ao sistema de aquecimento, você pode usar o diagrama.
Diagrama de conexão do tanque tampão
Estágios de conexão ao sistema de aquecimento:
- É necessário transitar pelo acumulador de calor, por todo o tanque, passar por uma tubulação de retorno, nas extremidades da qual deverá haver uma entrada e uma saída de 2,5 cm.
- Na primeira fase, o tanque e o retorno da caldeira são conectados, uma bomba de circulação é colocada entre eles, que conduz a água do barril para a torneira, tanque e caldeira.
- Uma válvula de corte e uma bomba de circulação são montadas no lado reverso.
- A ligação da conduta de abastecimento obedece ao mesmo princípio da anterior, mas neste caso não existe a instalação de bombas de calor.
Este diagrama é adequado para conectar um tanque tampão a um sistema de aquecimento operando com base em apenas uma caldeira. Com o aumento do número de caldeiras, o diagrama de conexão do acumulador de calor se tornará mais complicado.
Opção para canalizar uma caldeira de combustível sólido e acumulador de calor
Estágios de cintagem com uma caldeira de combustível sólido:
- Por um lado - para a caldeira: o pipeline de abastecimento é conduzido para o tubo de ramal superior, o tubo de retorno, respectivamente, para o inferior. Ao mesmo tempo, na tubulação da caldeira, é necessário fazer um jumper com uma unidade misturadora, que não permitirá a entrada de água fria no trocador de calor.
- Por outro lado, é necessário conduzir ao circuito de aquecimento, que também está equipado com uma unidade de mistura e um jumper. A entrada de água no circuito ocorrerá por cima e o retorno por baixo. É necessário embutir uma bomba de circulação em cada circuito. A bomba, que é instalada entre o trocador de calor e a caldeira, irá conduzir o refrigerante através do gerador de calor, realizando assim o processo de carregamento do acumulador.Uma segunda bomba, instalada na lateral do circuito de aquecimento, é projetada para circular o meio de aquecimento através dos radiadores.
O anticongelante pode atuar como um refrigerante.
Os 5 melhores acumuladores de calor
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| Modelo | Característica | Benefícios |
| S-TANK АТ PRESTIGE - 500 (Bielo-Rússia) | Peso - 105 kg. Diâmetro - 78 cm. Altura - 157 cm. O volume do tanque é de 500 litros. | · Facilidade de manutenção e fácil instalação; · A água esquenta rapidamente; · Protegido contra superaquecimento; · Multifuncionalidade; · Compatível com diferentes fontes de fornecimento de calor. |
| HAJDU PT 300 (Hungria) | Altura - 1595 mm. Peso - 87 kg. O volume do tanque é de 300 litros. | · Funciona em sistema fechado, com bombas, calor e painéis solares; · Você pode instalar elementos de aquecimento; · Instalação, construção e manutenção simples; · Bom isolamento térmico. |
| HAJDU AQ PT 1000 (Hungria) | O volume do tanque é de 750 litros. Peso - 93 kg. Diâmetro - 79 cm. Altura - 191 cm. | · Ergonomia; · A presença de isolamento térmico; · Isolamento e revestimento removíveis; · Compatibilidade com várias caldeiras; · Operação de longo prazo. |
| S-TANK АТ AT-1000 (Bielo-Rússia) | Peso - 131 kg. Altura - 2.035 mm. Diâmetro - 92 cm. O volume do tanque é de 1000 litros. | · O dispositivo é isolado termicamente na parte superior (70 mm); · Para uma conexão conveniente, os tubos de derivação são girados em um ângulo de 90 ° e estão localizados em diferentes alturas; · Existem 4 orifícios de 0,5 polegadas para medidores de pressão e sensores de controle de temperatura. |
| S-Tank AT 300 (Bielo-Rússia) | Peso - 65 kg. Altura - 1545 mm. Diâmetro - 500 mm. O volume do tanque é de 300 litros. | · Combina com qualquer tipo de caldeira; · O isolamento possui alta resistência ao fogo; O tanque é protegido do lado de fora por um invólucro (plástico ou tecido, · A parte superior do tanque é pintada com tinta resistente ao calor. |
______________________________________________________________________________________ Os acumuladores de calor para caldeiras de aquecimento de produção russa têm se mostrado bem no mercado. Eles não são inferiores aos homólogos estrangeiros, eles também têm alta qualidade e longa vida útil, e o preço é muito mais baixo. Modelos famosos de dispositivos de proteção são produzidos por marcas: "Prometey", "Vodosystem", "BTS", "Gorynya", LLC "RVS-engineering", "Teplodar".
