Calcolo e collegamento di un accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido

Gli impianti di caldaie a combustibile solido non possono funzionare a lungo senza l'intervento di una persona che deve periodicamente caricare legna nel forno. Se ciò non viene fatto, il sistema inizierà a raffreddarsi e la temperatura nella casa si abbasserà. In caso di interruzione di corrente quando il forno è completamente bruciato, esiste il pericolo di ebollizione del liquido di raffreddamento nella camicia dell'unità e la sua successiva distruzione. Tutti questi problemi possono essere risolti installando un accumulatore di calore per caldaie da riscaldamento. Sarà anche in grado di svolgere la funzione di proteggere le installazioni in ghisa da fessurazioni a un forte calo della temperatura dell'acqua di alimentazione.

Collegamento di una caldaia a combustibile solido con un accumulatore di calore

Calcolo della capacità del puffer per la caldaia

Il ruolo dell'accumulatore di calore nello schema di riscaldamento generale è il seguente: durante il funzionamento della caldaia in modalità normale, accumulare energia termica e, dopo il decadimento del focolare, fornirla ai radiatori per un certo periodo di tempo. Strutturalmente, un accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido è un serbatoio dell'acqua isolato con una capacità stimata. Può essere installato sia nella camera di combustione che in un locale separato della casa. Non ha senso mettere un tale serbatoio per strada, poiché l'acqua al suo interno si raffredderà molto più velocemente che all'interno dell'edificio.

Collegamento di un accumulatore di calore a una caldaia a combustibile solido

Data la disponibilità di spazio libero in casa, il calcolo dell'accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido in pratica viene effettuato come segue: la capacità del serbatoio è presa dal rapporto di 25-50 litri di acqua per 1 kW di potenza necessaria per riscaldare l'abitazione... Per un calcolo più accurato della capacità tampone per la caldaia, si presume che l'acqua nel serbatoio si riscaldi durante il funzionamento dell'impianto caldaia a 90 ,С e, dopo aver spento quest'ultimo, emetterà calore e si raffredderà a 50 ⁰С. Per una differenza di temperatura di 40 ° C, in tabella sono riportati i valori del calore emesso per i diversi volumi del serbatoio.

Tabella dei valori del calore dato per diversi volumi di accumulo

Volume dell'accumulatore di calore, m3	0.35	0.5	0.8	1	1.5	2	3	3.5
La quantità di calore emessa con una differenza di temperatura di 40 ⁰С, kW / h	20	30	45	58	85	115	170	210

Anche se c'è spazio per una grande capacità in un edificio, questo non ha sempre senso. Va ricordato che sarà necessario riscaldare una grande quantità di acqua, quindi la potenza della caldaia stessa dovrebbe inizialmente essere 2 volte superiore a quella necessaria per riscaldare l'abitazione. Un serbatoio troppo piccolo non svolgerà la sua funzione, poiché non sarà in grado di accumulare abbastanza calore.

Calcolo della capacità dell'accumulatore di calore

La metodologia di calcolo può essere diversa a seconda dello schema di applicazione. Ecco una tabella di calcolo approssimativa:

1. Determinazione del carico massimo di carburante. Ad esempio, il focolare contiene 20 kg di legna da ardere. 1 kg di legna da ardere è in grado di rilasciare 3,5 kWh di energia. Pertanto, quando si brucia un segnalibro di legna da ardere, la caldaia darà 20 3,5 = 70 kWh di calore. Il tempo necessario per la masterizzazione di un segnalibro completo può essere determinato empiricamente o calcolato. Se la potenza della caldaia è, ad esempio, 25 kW 70:25 = 2,8 h.
2. Temperatura del portatore di calore nell'impianto di riscaldamento. Se il sistema è già installato, è sufficiente misurare la temperatura in ingresso e in uscita e determinare la perdita di calore.
3. Determinazione della frequenza di download desiderata. Ad esempio, il caricamento è possibile al mattino e alla sera, ma non è possibile eseguire la manutenzione della caldaia durante il giorno e la notte.

Calcolo dell'accumulatore di calore

Se, ad esempio, la perdita di calore della stanza è di 6,7 kW all'ora, questa sarà di 160 kW al giorno. In questo esempio, si tratta di poco più di due rifornimenti di carburante.Come è stato definito sopra, una scheda di legna da ardere brucia per circa 3 ore, liberando 70 kWh di energia termica.

Il fabbisogno di riscaldamento della casa è di 6,7 3 = 20,1 kWh, la riserva del bollitore sarà di 70-20,1 = 49,9, cioè circa 50 kWh. Questa energia sarà sufficiente per un periodo di 50: 6,7 - questo è di circa 7 ore Ciò significa che sono necessari due spuntini completi e uno incompleto al giorno.

Sulla base di questi calcoli, dopo aver considerato diverse opzioni, ci fermeremo a questo: alle 23 viene effettuato un caricamento incompleto, alle 6.00 e alle 18.00 - pieno. Se tracci un grafico del livello di carica dell'accumulatore di calore, puoi vedere che la carica massima cade su 60 kWh alle 9 del mattino.

Poiché 1 kWh = 3600 kJ, la riserva dovrebbe essere 60 3600 = 216000 kJ di energia termica. La riserva di temperatura (la differenza tra l'indicatore di massima acqua e la portata richiesta) è 95-57 = 38 ° С. Capacità termica dell'acqua 4.187 kJ. Quindi, 216000 / (4,18738) = 1350 kg. In questo caso, il volume richiesto dell'accumulatore di calore sarà di 1,35 m3.

L'esempio considerato fornisce un'idea generale di come viene calcolata la capacità del serbatoio di stoccaggio. In ogni caso, è necessario tenere conto delle peculiarità dell'impianto di riscaldamento e delle condizioni del suo funzionamento.

Caratteristiche dell'installazione di un accumulatore di calore

Prima di installare l'apparecchiatura, è necessario redigere un progetto dettagliato. È necessario tenere conto di tutti i requisiti dei produttori di apparecchiature di riscaldamento. Durante l'installazione del bollitore, è necessario osservare le seguenti regole:

• La superficie del contenitore deve avere un isolamento termico affidabile.
• I termometri devono essere installati all'ingresso e all'uscita per monitorare la temperatura dell'acqua.
• I serbatoi volumetrici molto spesso non si adattano alla porta. Se non è possibile portare il serbatoio prima della fine della costruzione, dovrai utilizzare una versione pieghevole o diversi serbatoi più piccoli.
• È preferibile un filtro grossolano sul tubo di ingresso.
• Una valvola di sicurezza e un manometro dovrebbero essere installati vicino al serbatoio. Dovrebbe esserci anche una valvola di sfiato dell'aria nel serbatoio stesso.
• Deve essere possibile scaricare l'acqua dal serbatoio.

Consigli! Abbastanza spesso, la presenza di un accumulatore di calore è un prerequisito per una garanzia da parte del produttore di una caldaia a combustibile solido.

L'uso di un accumulatore di calore in un sistema con una caldaia a combustibile solido aumenta l'efficienza del generatore di calore e la sua durata e consente anche un consumo di carburante più economico. La possibilità di caricare meno frequentemente il combustibile rende più comodo per il consumatore l'utilizzo della caldaia. Il calcolo della capacità richiesta dell'accumulatore deve tener conto del tipo di caldaia, delle caratteristiche dell'impianto di riscaldamento e delle condizioni del suo funzionamento.

Raccomandazioni per la selezione

La selezione di un accumulatore di calore per una caldaia a combustibile solido è influenzata dalla presenza di spazio libero nella stanza. Quando si acquista un grande serbatoio di stoccaggio, sarà necessario prevedere un dispositivo di fondazione, poiché le apparecchiature con una massa significativa non possono essere posizionate su pavimenti ordinari. Se, secondo il calcolo, è richiesto un serbatoio con un volume di 1 m3 e non c'è spazio sufficiente per la sua installazione, è possibile acquistare 2 prodotti da 0,5 m3 ciascuno, posizionandoli in luoghi diversi.

Accumulatore di calore per caldaia a combustibile solido

Un altro punto è la presenza di un sistema sanitario in casa. Nel caso in cui la caldaia non disponga di un proprio circuito di riscaldamento dell'acqua, è possibile acquistare un accumulatore di calore con tale circuito. Di non poca importanza è il valore della pressione di esercizio nell'impianto di riscaldamento, che tradizionalmente non dovrebbe superare i 3 bar negli edifici residenziali. In alcuni casi, la pressione raggiunge i 4 bar, se una potente unità fatta in casa viene utilizzata come fonte di calore. Quindi l'accumulatore di calore per l'impianto di riscaldamento dovrà essere scelto in un design speciale - con una copertura torisferica.

Alcuni accumulatori di acqua calda di fabbrica sono dotati di una resistenza elettrica installata nella parte superiore del serbatoio. Una tale soluzione tecnica non consentirà al liquido di raffreddamento di raffreddarsi completamente dopo l'arresto della caldaia, la zona superiore del serbatoio verrà riscaldata. La fornitura di acqua calda sanitaria funzionerà.

Circuito di commutazione semplice con additivo

Il dispositivo di archiviazione può essere incluso nel sistema in diversi modi. La tubazione più semplice di una caldaia a combustibile solido con un accumulatore di calore è adatta per lavorare con sistemi di alimentazione del refrigerante gravitazionale e funzionerà in caso di interruzione di corrente. Per questo, il serbatoio deve essere installato sopra i radiatori di riscaldamento. Il circuito comprende una pompa di circolazione, una valvola termostatica a tre vie e una valvola di non ritorno. All'inizio del ciclo di riscaldamento, l'acqua azionata dalla pompa fluisce attraverso la linea di alimentazione dalla fonte di calore attraverso la valvola a tre vie ai riscaldatori. Questo continua fino a quando la temperatura di mandata raggiunge un certo valore, ad esempio 60 ° C.

Accumulatore di calore per caldaie da riscaldamento

A questa temperatura, la valvola inizia a miscelare acqua fredda nel sistema dal tubo di diramazione inferiore del serbatoio, osservando la temperatura impostata di 60 ⁰С all'uscita. L'acqua riscaldata inizierà a fluire nel serbatoio attraverso il tubo di derivazione superiore, direttamente collegato alla caldaia, e la batteria inizierà a caricarsi. Con la combustione completa della legna nel focolare, la temperatura nel tubo di alimentazione inizierà a scendere. Quando scende sotto i 60 ° C, il termostato interromperà gradualmente l'alimentazione dalla fonte di calore e aprirà il flusso dell'acqua dal serbatoio. Questa, a sua volta, verrà gradualmente riempita con acqua fredda proveniente dalla caldaia e alla fine del ciclo la valvola a tre vie tornerà nella sua posizione originale.

La valvola di non ritorno, collegata in parallelo al termostato a tre vie, si attiva all'arresto della pompa di circolazione. Quindi la caldaia con l'accumulatore di calore funzionerà direttamente, il liquido di raffreddamento andrà ai dispositivi di riscaldamento direttamente dal serbatoio, che verrà reintegrato con acqua dalla fonte di calore. In questo caso, il termostato non prende parte al funzionamento del circuito.

Dove mettere la pompa di circolazione

Nella maggior parte degli schemi di tubazioni per un accumulatore di calore con una pompa di circolazione, si trova nel tubo di ritorno davanti alla caldaia. Nella linea di ritorno - perché la temperatura è più bassa qui, ma puoi anche metterla sul mangime. Le pompe moderne sono progettate per pompare refrigerante fino a 110 ° C, quindi si sentono bene lì. Il secondo punto: una volta installata sull'alimentazione, la pompa non creerà ulteriore pressione sullo scambiatore di calore, che ne prolungherà la durata.

In ogni caso, quando si installa una pompa di circolazione in mandata o in ritorno, non c'è possibilità di circolazione naturale. Cioè, in caso di interruzione di corrente, la circolazione si interromperà, la caldaia inevitabilmente bollirà. Per evitare ciò, è installata una valvola a quattro vie, attraverso la quale l'acqua surriscaldata viene scaricata nella fognatura e alimentata con acqua fredda dalla fornitura di acqua fredda. In questo modo viene organizzato il raffreddamento di emergenza dello scambiatore di calore e viene impedita l'ebollizione del liquido di raffreddamento.

Uno dei modi per evitare il surriscaldamento del liquido di raffreddamento nella caldaia di riscaldamento

Si prega di notare che questo schema può essere implementato solo su scambiatori di calore in acciaio o rame. Con la ghisa: è impossibile. Possono esplodere se esposti ad acqua fredda.

C'è un altro modo. È più delicato rispetto allo scambiatore di calore (adatto anche per ghisa) e richiede meno materiali. È possibile realizzare una tubazione tra la caldaia e l'accumulatore di calore per il riscaldamento in modo da mantenere la circolazione naturale. In questo caso, quando l'alimentazione viene interrotta, la caldaia non bolle - continuerà a riscaldare l'acqua nel contenitore.

Per preservare la circolazione naturale del liquido di raffreddamento, la pompa è collocata in un circuito separato, appositamente creato. Affinché il circuito funzioni, una valvola di ritegno a petalo di grande sezione è installata nel circuito.

In questo modo si mantiene la circolazione naturale anche in assenza di alimentazione

Quando la pompa di circolazione non funziona, fa passare il flusso del portatore di calore dal TA. Quando la pompa di circolazione è in funzione, solleva la valvola con la sua pressione e il liquido di raffreddamento scorre attraverso la pompa. Un tubo di almeno un pollice di diametro va alla pompa. Solo in questo caso è possibile preservare la circolazione naturale.

Schema di separazione idraulica

Un altro schema di connessione più complesso implica una fornitura ininterrotta di elettricità. Se ciò non è possibile, è necessario prevedere la connessione alla rete tramite un gruppo di continuità. Un'altra opzione è utilizzare centrali elettriche diesel o benzina. Nel caso precedente, il collegamento dell'accumulatore di calore alla caldaia a combustibile solido era indipendente, ovvero il sistema poteva funzionare separatamente dal serbatoio. In questo schema, l'accumulatore funge da serbatoio di accumulo (separatore idraulico). Una speciale unità di miscelazione (LADDOMAT) è incorporata nel circuito primario attraverso il quale circola l'acqua all'accensione della caldaia.

Collegamento di un accumulatore di calore a una caldaia a combustibile solido

Elementi di blocco:

• pompa di circolazione;
• valvola termostatica a tre vie;
• valvola di ritegno;
• pozzetto;
• Valvole a sfera;
• dispositivi di controllo della temperatura.

Differenze dallo schema precedente: tutti i dispositivi sono assemblati in un blocco e il liquido di raffreddamento va al serbatoio e non al sistema di riscaldamento. Il principio di funzionamento dell'unità di agitazione rimane invariato. Una tale tubazione di una caldaia a combustibile solido con un accumulatore di calore consente di collegare tutti i rami di riscaldamento desiderati all'uscita dal serbatoio. Ad esempio per alimentare radiatori e impianti di riscaldamento a pavimento o ad aria. Inoltre, ogni ramo ha la propria pompa di circolazione. Tutti i circuiti sono separati idraulicamente, il calore in eccesso dalla sorgente viene accumulato nel serbatoio e utilizzato quando necessario.

Connettere l'AT ai consumatori

D'altra parte, l'accumulatore di calore deve essere collegato all'impianto di riscaldamento. Se colleghiamo solo i radiatori, tutto è semplice: da una delle uscite superiori un tubo entra nella tubazione di alimentazione, colleghiamo il tubo di ritorno a quello inferiore. Ma, in questo caso, i radiatori potrebbero surriscaldarsi. Quando l'acqua nel serbatoio viene riscaldata a temperature superiori a 60 ° C, può essere pericoloso e la temperatura può essere di 90 ° C o anche superiore. Quando si toccano radiatori così caldi, c'è un'alta probabilità di ottenere una grave ustione. Inoltre, sarà chiaramente caldo nella stanza.

Collegamento dei radiatori

Per evitare di alimentare un vettore di calore troppo caldo, installare un'altra valvola miscelatrice a tre vie. Il circuito funziona come descritto sopra. Impostiamo la temperatura richiesta sul regolatore, ad esempio, 50 ° C. Non appena il liquido di raffreddamento nella mandata è caldo, la valvola aprirà la miscela dell'acqua dal ritorno.

Uno dei vantaggi dell'installazione di un accumulatore di calore è la possibilità di preparare ACS nello stesso contenitore (immagine centrale nella figura sotto). Per questo, uno scambiatore di calore o un contenitore è integrato nel serbatoio. La sua uscita è collegata a un pettine per l'acqua calda.

Schemi delle tubazioni del serbatoio di accumulo dal lato dell'impianto di riscaldamento

Poiché anche in questo caso è possibile il surriscaldamento, anche qui è necessaria un'unità di miscelazione. Hai solo bisogno di aggiungere acqua fredda del rubinetto. Questa unità è implementata utilizzando un'altra valvola miscelatrice a tre vie. L'uscita dalla rete idrica fredda è collegata ad un miscelatore sanitario a tre vie. In modo che, in assenza di analisi dell'acqua calda, non cada nel pettine dell'acqua fredda, inseriamo una valvola di ritegno sulla linea di alimentazione dalla fornitura di acqua fredda.

Questo schema di tubazioni dell'accumulatore di calore presenta un inconveniente significativo: quando non viene utilizzata acqua calda, l'acqua nei tubi si raffredda. Per "scaldarsi", devi versare il raffreddato solo nella fogna. Questo è scomodo perché devi aspettare ed è antieconomico.Per risolvere il problema, viene tirata una linea di ritorno dall'ultimo punto di analisi, in cui è installata la loro pompa di circolazione. Questo circuito è chiamato ricircolo. Fino a quando il rubinetto non viene aperto ovunque, l'acqua scorre in cerchio. Pertanto, l'acqua calda viene costantemente prelevata da tutti i rubinetti. Prestare attenzione all'installazione delle valvole di ritegno: sono obbligatorie per il funzionamento del circuito.

Tubazione dell'accumulatore di calore per il riscaldamento individuale con tutti gli elementi funzionali e gli accessori

Per lo studio finale dello schema è inoltre necessario stabilire il luogo di installazione dei raccordi. Si tratta di prese d'aria automatiche che vengono installate nei punti più alti del sistema. Sono necessari anche i rubinetti. Sono installati vicino a ciascuna unità funzionale di grandi dimensioni in modo che, se necessario, è possibile chiudere i rubinetti e rimuovere l'apparecchiatura per la riparazione o la manutenzione.

Come alimentare un pavimento con acqua calda

Un pavimento caldo può essere collegato molto bene a un accumulatore di calore. Le tubazioni in questo caso non sono diverse da quelle dei radiatori. Abbiamo bisogno della stessa unità di miscelazione con una valvola miscelatrice a tre vie, ma dovrebbe essere impostata su una temperatura inferiore, non superiore a + 40 ° C. In questo caso, è possibile collegare un riscaldamento a pavimento senza un'unità di miscelazione: la temperatura deve essere controllata quando si esce dalla caldaia. Ma puoi andare sul sicuro: metti una seconda unità di miscelazione sul collettore di distribuzione del riscaldamento a pavimento.

Tubazioni per l'accumulo di calore con fondo ad acqua calda (in un circuito verde)

C'è anche una seconda opzione per collegare un accumulatore di calore con un pavimento caldo: fornire la stessa temperatura del liquido di raffreddamento che va ai radiatori. L'unità di miscelazione la abbasserà. La seccatura ei costi sono inferiori (sono necessari solo i tee per diramarsi dalla linea principale), ma l'affidabilità di una tale soluzione è inferiore. Tuttavia, questa apparecchiatura fa fronte al refrigerante fornito da una normale caldaia.

L'accumulatore di calore è un'unità per raccogliere e aumentare il calore ai fini del suo ulteriore utilizzo. Il dispositivo viene utilizzato in case private, appartamenti, aziende e per motori di preriscaldamento. L'accumulatore di calore per l'impianto di riscaldamento consente di ridurre i costi energetici per il riscaldamento degli ambienti e la fornitura di acqua calda. Le unità sono installate nella tubazione di una caldaia a combustibile solido o collegate all'impianto solare.

Il lavoro di una caldaia a combustibile solido nell'impianto di riscaldamento è una certa ciclicità. Innanzitutto, il carburante viene immesso al suo interno, acceso, quindi la caldaia raggiunge gradualmente la sua potenza massima e trasferisce l'energia termica attraverso il liquido di raffreddamento all'impianto di riscaldamento.

Il segnalibro della legna da ardere si brucia gradualmente, il trasferimento di calore diminuisce e il liquido di raffreddamento si raffredda. Durante il periodo di massima potenza, parte dell'energia termica rimane non reclamata, e durante la postcombustione del combustibile, al contrario, non sarà sufficiente. Per ripetere il ciclo, è necessario caricare nuovamente il combustibile solido.

Vantaggi e svantaggi

Un sistema di riscaldamento con accumulatore di calore, in cui un impianto a combustibile solido funge da fonte di calore, presenta molti vantaggi:

• Migliorando le condizioni di comfort in casa, poiché dopo che il carburante si è bruciato, il sistema di riscaldamento continua a riscaldare la casa con l'acqua calda dal serbatoio. Non è necessario alzarsi nel cuore della notte e caricare una porzione di legna da ardere nel focolare.
• La presenza di un contenitore protegge la camicia d'acqua della caldaia dall'ebollizione e dalla distruzione. Se l'elettricità viene improvvisamente interrotta o le teste termostatiche installate sui radiatori interrompono il liquido di raffreddamento a causa del raggiungimento della temperatura desiderata, la fonte di calore riscalderà l'acqua nel serbatoio. Durante questo periodo, l'alimentazione elettrica potrebbe riprendere o il generatore diesel verrà avviato.
• È esclusa la fornitura di acqua fredda dalla tubazione di ritorno allo scambiatore di calore in ghisa rovente dopo un avvio improvviso della pompa di circolazione.
• Gli accumulatori di calore possono essere utilizzati come divisori idraulici nel sistema di riscaldamento (frecce idrauliche). Ciò rende indipendente il funzionamento di tutti i rami del circuito, con un ulteriore risparmio di energia termica.

Il costo maggiore di installazione dell'intero sistema e i requisiti per il posizionamento delle apparecchiature sono gli unici svantaggi dell'utilizzo di serbatoi di stoccaggio. Tuttavia, questi investimenti e inconvenienti saranno seguiti da costi operativi minimi a lungo termine.

Risolvere il problema della condensa

Una soluzione logica al problema dell'acqua troppo fredda al ritorno è l'aggiunta di acqua calda dalla mandata. Ciò avviene mediante un ponticello e una valvola miscelatrice a tre vie regolabile installata sulla derivazione. La valvola deve essere del tipo miscelatore: raggiunta la temperatura impostata inizia a muovere dolcemente le valvole nei due tubi collegati. In questo modo si ottiene una variazione di temperatura graduale e regolare.

Tubazione dell'accumulatore di calore: circuito aggiuntivo per la miscelazione dell'acqua calda nel ritorno

L'acqua fredda nel tubo di ritorno appare in diversi casi: durante l'accelerazione della caldaia, quando l'acqua nell'accumulatore di calore si è raffreddata fortemente (dopo il tempo di inattività) e la caldaia è in funzione. Diamo un'occhiata a come funziona questo schema di collegamento dell'accumulatore di calore in entrambi i casi. Il movimento del liquido di raffreddamento è mostrato nelle illustrazioni seguenti.

Fino a quando la caldaia non si è riscaldata, il liquido di raffreddamento è completamente freddo. In questo caso, la valvola a tre vie interrompe il flusso del refrigerante al TA e si muove in un piccolo cerchio (figura sotto, figura in alto a sinistra). Il riscaldamento avviene rapidamente, poiché c'è poca acqua, il tempo per la formazione della condensa è minimo. La figura presume che la valvola a 3 vie sia impostata a 55 ° C. Fino a quando l'acqua nel piccolo cerchio non raggiunge questa temperatura, vi circola.

Quando il portatore di calore nel piccolo anello si riscalda fino a 55 ° C, la valvola sposta le alette e l'accumulatore di calore per il riscaldamento viene acceso. In questo caso, tre flussi vanno contemporaneamente (la figura a destra nella riga superiore):

• piccolo, come nella prima foto;
• parte del liquido di raffreddamento va al TA attraverso la valvola;
• dal TA lungo la linea di ritorno, attraverso la valvola, alla pompa e allo scambiatore di caldaia (terzo cerchio).