Er is een manier om het gemak van het gebruik van een vastebrandstofketel dichter bij het comfort van aardgasverwarming te brengen. De warmteaccumulator vermindert niet alleen de frequentie van aanmaakhout, maar levert ook aanzienlijke besparingen op bij elektrische verwarming met een multi-tarief betalingssysteem.
Wat is een warmteopslagapparaat
De taak om thermische energie te besparen is een van de meest urgente problemen in de wereldenergiesector. Allereerst is de oplossing ervan vereist om de werking van zonne-energieconversiesystemen te optimaliseren, maar hetzelfde probleem doet zich ook voor bij gewone huishoudens. Sommige eigenaren van landhuizen voelen zich niet aangetrokken door het idee om brandweerman te worden, terwijl degenen die elektriciteit gebruiken voor verwarming zich vooral zorgen maken over kostenreductie.
Al deze taken kunnen worden opgelost door een warmteaccumulator te installeren, die energie verzamelt in de modus van actieve werking van de kachel en deze vervolgens gedurende lange tijd aan het systeem overdraagt. Om verwarring te voorkomen, moet meteen worden opgemerkt dat er twee soorten warmteopslagapparaten zijn:
- Magnesietwarmteaccumulatoren geïnstalleerd in elektrische verwarmingsapparaten.
- Buffertanks met water – een natuurlijke substantie met de hoogste warmtecapaciteit.
Het eerste type warmteopslag is al ongeveer een halve eeuw bekend en dient ter vervanging van elektrische convectoren waar multi-tarifaire betaling voor elektriciteit relevant is. De opgeslagen warmte van de magnesietschaal is in staat om 8 tot 12 uur te leveren, waardoor het huis gedurende de dag wordt verwarmd zonder elektriciteit te verbruiken. Het grootste nadeel van dergelijke warmteaccumulatoren is de noodzaak om de thermische capaciteit voor elke kamer afzonderlijk nauwkeurig te berekenen, rekening houdend met de traagheid van bouwconstructies, warmteverlies en luchtvolume. Fouten in berekeningen leiden tot een schending van het klimaatregime en, als gevolg daarvan, de absolute onmatigheid van het gebruik van warmteaccumulatoren van dit type.
De buffertank is een watertank die in het hydraulische verwarmingssysteem is geïntegreerd. De verwarming van het bufferkoelmiddel kan direct worden uitgevoerd – dergelijke tanks worden enkelvoudig circuit genoemd of via een warmtewisselaar, dat wil zeggen dat de koelvloeistoffen in verschillende circuits van elkaar zijn geïsoleerd. Door de veelzijdigheid van de wateropslag kan deze zowel worden gebruikt voor uniforme warmteoverdracht in tijdelijke modi als voor energieopslag tijdens de nachttariefperiode. Dit type warmteaccumulatoren is het meest interessant voor de Russische consument, en we zullen er in detail op ingaan..
Wat geeft de installatie van een warmteaccumulator
De warmteaccumulator kan niet worden geclassificeerd als een budgetverbetering van het verwarmingssysteem. De gemiddelde kosten beginnen van 120-140 duizend roebel. en kan oplopen tot een half miljoen, en de aangegeven prijsklasse is relevant voor systemen die warmte leveren aan woningen met een oppervlakte tot 150 m2. Een natuurlijke vraag rijst: wat is de rechtvaardiging voor de aankoop van zo’n dure apparatuur??
Om de haalbaarheid van het installeren van een warmteopslagapparaat te begrijpen, moet u de details van de werking ervan goed begrijpen. Allereerst is het de moeite waard eraan te denken dat het geen tastbare voordelen biedt in combinatie met een ketel die op aardgas werkt, stookolie, dat wil zeggen met een automatische brandstoftoevoer. Het is zinvol om een warmteaccumulator te installeren met elektrische of vaste brandstofeenheden met handmatige belasting en in combinatie met zonnecollectoren. In deze volgorde zijn een aantal voordelen te onderscheiden:
- Verbetering van het bedieningscomfort van een verwarmingsketel op vaste brandstof – het aantal aanmaakhout kan worden teruggebracht tot één per dag, en dit geldt zowel voor het laagseizoen als in de koudste periode van vijf dagen.
- Verhoogde besparingen: door op maximaal vermogen te werken, verliest de verwarmingsketel op vaste brandstof geen warmte samen met de verbrandingsproducten. Water met lage temperatuur circuleert de hele tijd in de spoel, waardoor de opgewekte energie effectief wordt geabsorbeerd.
- Verlenging van de levensduur van de ketel door oververhittingsbeveiliging. In de modus van actieve vlamverbranding blijft de warmtewisselaar de hele tijd droog – door de afwezigheid van condensaat wordt de vervuiling van de rookkanalen met teer aanzienlijk vertraagd en het effect op het metaal van de spiraal van zuren die wordt gevormd wanneer rook in contact komt met vocht is uitgesloten.
- Als het systeem wordt aangedreven door een zonnecollector, is de warmteaccumulator onmisbaar, omdat het hierdoor mogelijk is om het bewoonbare volume niet alleen overdag, maar ook ’s nachts te verwarmen.
- De ontwerpkenmerken van de warmteaccumulator maken het zo eenvoudig mogelijk om een warmwatersysteem te implementeren, ook met recirculatie.
Selectiecriteria voor een buffertank
Zoals eerder vermeld, is de prijsklasse voor warmteopslagapparaten met identieke capaciteit erg hoog. Om de juiste keuze te maken, moet u weten wat de kwaliteit en duurzaamheid van apparatuur bepaalt. Het materiaal van het containerlichaam is van primair belang:
- Koolstofstaal kan worden gebruikt in systemen die geen regelmatige wateraanvulling hebben, waardoor metalen elementen niet constant worden blootgesteld aan opgeloste zuurstof.
- Roestvrij staal heeft anticorrosie-eigenschappen, een dergelijke container is volledig niet in staat slibvorming in het systeem te veroorzaken en wordt beschouwd als de meest geavanceerde vorm van warmteopslag, maar is duurder dan andere..
- Een metalen behuizing met een polymeercoating – in dit geval is de corrosiebestendigheid van het basismateriaal van de tank niet kritisch, omdat de beschermende schaal de zuiverheid van de vloeistof garandeert. U moet echter voorzichtig zijn: sommige polymeerverbindingen kunnen reageren met speciale warmtedragers, bovendien moet de dikte van de metalen schaal hoog genoeg zijn om mechanische belasting te weerstaan.
Warmteaccumulatorontwerpen: 1 – directe verbinding van circuits; 2 – met één warmtewisselaar; 3 – met twee warmtewisselaars
Het is niet de moeite waard serieus te overwegen buffertanks die volledig van kunststof zijn gemaakt. Dergelijke opslaginrichtingen zijn niet bestand tegen de belasting van de vloeistof die bij verhitting uitzet; bovendien verliezen veel polymere materialen bij hoge temperaturen hun eigenschappen..
Niet alleen het materiaal zelf is belangrijk, maar ook de structurele kenmerken van de behuizing. De beste optie is dus een cilindrische vorm met een gestempelde bolvormige bodem uit één stuk. Geïmporteerde apparatuur kenmerkt zich onder andere door een hogere laskwaliteit, wordt getest door verhoogde hydraulische druk voordat de producten op de markt worden gebracht. De complexiteit van de apparatuur speelt ook een rol: de eenvoudigste opslagruimtes worden direct in het systeem opgenomen, maar als een speciale warmtedrager wordt gebruikt bij de verwarming, wordt de warmteoverdracht uitgevoerd volgens het schema: ketelcircuit – opslag – verwarmingscircuit via warmtewisselaars. In dit geval wordt bescherming tegen bevriezing van water in de opslagtank geïmplementeerd door een elektrische verwarming te installeren die een positieve watertemperatuur handhaaft in de inactieve modus. Het energieverbruik is verwaarloosbaar dankzij de continue thermische isolatie van de buffertank.
Een andere nuance is het type en de kwaliteit van thermische isolatie, die ook rechtstreeks van invloed is op de kosten. Budgetmodellen zijn gekleed in een behuizing van minerale wol en geëxpandeerd polystyreen – niet de meest ideale materialen op het gebied van duurzaamheid en brandveiligheid. Meer geavanceerde modellen hebben thermische isolatie van polyurethaanschuim en de duurste zijn gemaakt van polyisocyanuraat. Deze materialen houden de warmte beter vast dan andere; onder bedrijfsomstandigheden van de aandrijving dienen ze tientallen, zo niet honderden jaren, terwijl ze geen brandgevaar opleveren..
De volgende optionele toevoegingen kunnen ook van invloed zijn op de kosten van het warmteopslagapparaat:
- Stijve schaal om de esthetiek te verbeteren en thermische isolatie te beschermen tegen mechanische schade.
- De aanwezigheid van een elektrisch verwarmingselement of een aftakleiding voor de installatie ervan.
- Extra kranen van de warmwaterbatterij of extra warmtewisselaars.
- Ingebouwde thermometers, manometers, capsules voor het installeren van elektronische sensoren.
Berekening van de warmteaccumulator
In feite is de enige parameter van de warmteaccumulator die moet worden bepaald voor een goede integratie in het verwarmingssysteem, zijn capaciteit. De berekening wordt uitgevoerd volgens een eenvoudig schema: de tijd gedurende welke het systeem afkoelt tot een oncomfortabele waarde bij afwezigheid van energietoevoer, wordt bepaald. U moet de gewenste autonome bedrijfstijd door deze waarde delen en vervolgens de resulterende coëfficiënt toepassen op de eigen capaciteit van het verwarmingssysteem.
Als bij een systeemvolume van 100 liter bijvoorbeeld in een uur wordt gekoeld en er gedurende 12 uur warmte nodig is van één aanmaakhout, moet de totale hoeveelheid koelvloeistof 1,2 ton zijn, de vereiste buffercapaciteit is 1100 liter. Tegelijkertijd moet rekening worden gehouden met de toenemende warmteverliezen van het systeem, die zelfs bij de meest budgettaire opslagopties niet meer dan 10% bedragen..
Een formule bij benadering voor de keuze van het volume van de warmteaccumulator:
m = (P? t) / (c? T)
Waar: m– volume
P.– ketelvermogen, W
?– ketelrendement, 0,98%
t– opwarmtijd, h
c– specifieke warmtecapaciteit van water, Wc / kg K
?T– temperatuurdelta, KBij werking vanaf een elektrische verwarmingseenheid wordt de capaciteit van het buffervat berekend op basis van het ketelvermogen en het toegestane elektrische aansluitvermogen van de installatie. Gezien de hoeveelheid energie die nodig is om water te verwarmen met een bepaald temperatuurverschil, is het noodzakelijk om een dergelijk volume te selecteren zodat de buffertank volledig wordt opgewarmd tijdens het lage tarief. Om bijvoorbeeld een liter water met een delta van 80 ° C te verwarmen, is 93 W / h elektriciteit vereist met een systeemrendement gelijk aan één, terwijl de verwarmingsduur ongeveer drie minuten zal zijn. Om niet in de war te raken door de fijne kneepjes van formules, kunt u een handige online rekenmachine gebruiken.
Een ander aspect van de systeemafmetingen heeft betrekking op het ketelvermogen. Het moet ongeveer twee keer zo hoog zijn als nodig is voor een systeem zonder warmteaccumulator. Ten eerste zal dit het mogelijk maken de brandstoflading en het aanmaken van brandstoffen in de hoogvermogenmodus te verhogen, wat betekent dat u minder vaak brandhout hoeft op te gooien wanneer het systeem aan het opwarmen is. Ten tweede, met een toename van het ketelvermogen, neemt het oppervlak van de warmtewisselaar toe, respectievelijk zal de hoeveelheid warmte die er niet door wordt opgenomen lager zijn.
Kenmerken van installatie en bediening
Het leidingwerk van de opslagtank is niet afhankelijk van de aanwezigheid en het aantal tussenwarmtewisselaars. Bij het aansluiten van een warmteaccumulator is het gebruikelijk om het ketel- en radiatorcircuit te scheiden. Elk van hen vereist de installatie van driewegkleppen:
- Een mengklep op het ketelcircuit is nodig zodat de ketel niet in de condensatiemodus werkt terwijl het volledige watervolume in de warmteaccumulator aan het opwarmen is. Door warm water van de aanvoer naar de ketelretour te mengen, kan de temperatuur van de warmtewisselaar op een niveau worden gehouden waarbij het roet niet wordt bevochtigd.
- Met een regelklep op het radiatorcircuit kunt u de temperatuur regelen van het water dat naar de kachels wordt gevoerd. Ten eerste kunt u hiermee de levensduur van de batterij verlengen, daarnaast wordt het mogelijk om te voldoen aan temperatuurbeperkingen voor systemen met kunststof leidingen of vloerverwarming zonder extra technische middelen.
Aansluitschema voor een vastebrandstofketel met een warmteaccumulator: 1 – vastebrandstofketel; 2 – thermostaat; 3 – beveiligingsgroep; 4 – luchtafscheider; 5 – circulatiepomp; 6 – terugslagklep; 7 – buffertank (warmteaccumulator); 8 – driewegklep; 9 – automatisering; 10 – verwarmingscircuit; 11 – temperatuursensor op het oppervlak; 12 – expansievat; 13 – droogloopsensor; 14 – make-up klep
Bij het installeren van een warmteaccumulator worden twee gedwongen circulatiecircuits met afzonderlijke pompen gevormd. In dit geval wordt zo snel mogelijk na het starten van de ketel heet water aan de verwarmingsinrichtingen toegevoerd, aangezien het koelmiddel uit het bovenste deel van de tank wordt gehaald, waar de vloeistof met de hoogste temperatuur wordt geabsorbeerd. Het is belangrijk om de installatie van pompen na de aftakking niet toe te staan om de kleppen te voeden, zodat als ze volledig gesloten zijn, de circulatie van het systeem niet stopt. Tegelijkertijd is er geen verschil of de pomp is geïnstalleerd op de aanvoer- of retourleiding, er is geen.
Bij gebruik van een vastebrandstofketel met buffertank mag deze niet in condensatiemodus werken. Bij systemen zonder warmteaccumulator is het gebruikelijk om de zuurstoftoevoer te beperken, zodat u de brandtijd van de bladwijzer kunt verlengen. In de aanwezigheid van een buffertank in de verwarmingsmodus, werkt de ketel de hele tijd in de vlamverbrandingsmodus, wat mogelijk is vanwege het aanzienlijke volume van het koelmiddel, dat in staat is om een enorme hoeveelheid thermische energie te absorberen. Om condensvorming te voorkomen, moet de driewegmengkraan op een temperatuur niet lager dan 60 ° C worden ingesteld. Misschien als gevolg van een afname van de temperatuurdelta, zal de warmteoverdracht niet zo actief zijn, maar dit is de enige manier om overvochtigheid van de warmtewisselaar uit te sluiten, wat het schoonmaken van roet zal vergemakkelijken en de levensduur van de verwarmingseenheid zal verlengen.
Welke verwarmingssystemen maken gebruik van warmteaccumulatoren en hoe werken ze precies? Wat zijn de voordelen en nadelen van het gebruik van warmteaccumulatoren in vergelijking met andere verwarmingssystemen? Is het mogelijk om warmteaccumulatoren te gebruiken in combinatie met duurzame energiebronnen zoals zonnepanelen?
Warmteaccumulatoren worden voornamelijk gebruikt in systemen zoals elektrische accumulatieverwarming en warmtepompen. Deze systemen slaan warmte op tijdens periodes van lage energieprijzen of hoge duurzame energieproductie en geven deze warmte af wanneer nodig. De voordelen van warmteaccumulatoren zijn onder andere een efficiënter energieverbruik en lagere energiekosten. Echter, ze kunnen duur zijn in aanschaf en installatie. Het gebruik van warmteaccumulatoren in combinatie met duurzame energiebronnen zoals zonnepanelen is zeker mogelijk en kan helpen om het energieverbruik verder te verlagen en het systeem milieuvriendelijker te maken.