Корзина
130 отзывов
Интернет - магазин "Дом мечты"
+38-098-462-44-45

Расчет экономического эффекта при использовании теплоаккумулятора

Расчет экономического эффекта при использовании теплоаккумулятора

22.01.15

Расчет экономического эффекта при использовании теплоаккумулятора
Для начала стоит сказать, что объем аккумулятора зависит от мощности котла. Теплоаккумулятор следует выбирать так, чтобы время горения одной полной загрузки топлива хватило бы для нагрева выбранного теплоаккумулятора примерно на 40°C. При этом достигается максимальный КПД котла и оптимальное количество загрузок топлива в сутки. 
Теплоаккумуляторы различных типов давно и успешно применяются в домашних системах отопления.
Принцип действия теплоаккумулятора заключается в следующем: в процессе работы котла часть его энергии расходуется на нагрев дополнительного объёма теплоносителя, который находится в большой ёмкости. Эта ёмкость (бак) имеет очень хорошую теплоизоляцию с малыми теплопотерями. После окончания работы котла помещение начнёт охлаждаться, датчик температуры воздуха (или температуры воды в системе отопления) включает циркуляционный насос, который подаёт горячую воду из теплоаккумулятора в систему отопления. Температура воздуха (воды) увеличивается до установленного значения и датчик выключает насос. Температура теплоносителя в емкости снижается, но из-за качественной теплоизоляции  остается достаточно высокой. Циклы включения и выключения насоса будут происходить до тех пор, пока температура воды в теплоаккумуляторе будет оставаться выше, чем в системе отопления. В зависимости от объёма аккумулятора,  заданной температуры воздуха в помещении, температуры уличного воздуха и теплопотерь помещения, такое оборудование может обеспечить уютное тепло в доме довольно продолжительное время при неработающем котле. В отсутствии людей в доме датчик температуры можно настроить на минимальную температуру обогрева, в этом случае энергии, которая аккумурирована в баке, будет достаточно на ещё больший период времени.
Одни виды аккумулирующих баков имеют дополнительные электронагревательные элементы (ТЭНы), другие -возможность подключения солнечных коллекторов. К сожалению, украинский рынок тепловых аккумуляторов ограничен, а их стоимость высока. Но так как с каждым годом происходит рост цен на энергоносители, время их широкого применения скоро наступит. 
Назначение буферной ёмкости
Попросту говоря, буферная ёмкость – это термос, который представляет собой металлическую бочку в утеплителе определенного объема. Представьте себе следующую ситуацию: Вы в походных условиях решили попить чаю. Разожгли костёр, поставили на огонь чайник, вскипятили воду, сделали себе чашку чая и выпили. Через некоторое время Вам снова захотелось чая... Но вода в чайнике уже остыла. И Вам опять необходимо разжигать костёр, ставить чайник и т.д. А теперь давайте представим, что у Вас есть термос… Закипятили один раз полный чайник воды, перелили в термос и пьете чай целый день. Разжигать костёр и греть воду в данном случае Вам придётся всего лишь один раз – и время съэкономите и дрова.
В случае с отопительной системой ситуация аналогичная. Буферная ёмкость способна аккумулировать определённое количество тепла, а затем отдавать его постепенно.
Происхождение «лишнего» тепла
Предположим, что Ваш дом имеет  площадь  которую необходимо отопить100 м2. Летом на улице температура такая же, как и в доме (+20°С), теплопотери равны 0. С понижением температуры на улице дом начинает терять тепло:
•    при +15°С дом теряет 1 кВт в час;
•    при +10°С - 2 кВт в час;
•    при +5°С - 3 кВт в час;
•    при 0°С - 4 кВт в час;
•    и т.д...
•    при температуре за окном -25°С теплопотери составят примерно 9кВт/час (данные взяты для примера, точные теплопотери дома сможет рассчитать только специалист на основании предоставленных ему Вами данных о материалах, из чего построен дом, его утеплении и т.п.).
Для восполнения этих потерь тепла нам необходимо поставить котёл такой же мощности, как и максимальные теплопотери дома, а еще лучше – даже чуть больше. Для этого мы выбираем котел котёл 10 кВт.
Нужно отметить, что мощностью твердотопливного котла можно управлять в очень узких пределах. Если топливо горит (10кВт), если не горит (0кВт). Можно, конечно, уменьшить доступ воздуха, прикрыв заслонку и снизив тем самым интенсивность горения, но эффект – незначительный (7,5кВт).
А теперь давайте представим, что дело происходит осенью. Котёл горит на минимуме и выдаёт 7,5 кВт мощности. Температура на улице - 0°С и дом теряет только 4 кВт. Это не очень хорошо. Топлива-то вы сжигаете на 7,5 кВт, т.е. почти в 2 раза больше, чем нужно. Кроме того, встаёт вопрос: куда деваются остальные 3,5 кВт? Есть два варианта ответа:
•    неоправданный нагрев радиаторов
•    закипание котла, что ведет к  повреждениям котла и системы отопления.
Как видите, не очень хорошие последствия. Как избавиться от «лишних» 3,5 кВт мощности? Ответ напрашивается сам по себе – мы ее соберем (аккумулируем) в буферной ёмкости.

            
Радиатор.                 Насос.                     Комнатный термостат

Котёл нагревает воду и при помощи циркуляционного Насоса 1 подает ее в теплоаккумулятор. Соответственно, такой же объём остывшей воды , возвращается в котёл. Насос 2 подаёт горячую воду из верхней части теплоаккумулятора к системе отопления. Такой же объём остывшей воды  возвращается в нижнюю часть буферной ёмкости. Насос 1 работает тогда, когда горит котёл. К Насосу 2 подключён комнатный датчик температуры, который  включает-выключает насос в зависимости от температуры в помещении.
Давайте рассмотрим как «лишняя» мощность котла накапливается в буферной ёмкости. С помощью Насоса 1 тепловая мощность (вода, нагретая котлом ) передаётся буферной ёмкости. Пусть это будет 7,5 кВт из примера выше. Насос 2 передаёт мощность радиаторам (возмещая этим теплопотери). Предположим, что мощности насосов одинаковы. Соответственно, сколько тепловой мощности получит буферная ёмкость, столько же и отдаст системе отопления (те же 7,5 кВт). Но у нас за окном – осень (см. пример выше), температура около 0°С и  теплопотери дома 4 кВт. Мы передаём в радиаторы слишком много горячей воды. Что происходит? Температура в доме будет расти. Достигнет выставленной на термостате комфортной (например 20°С) и Насос 2 выключится. Радиаторы через какое-то время начнут остывать, будет падать и температура в помещении. Когда температура в доме опустится ниже выставленной на термостате, Насос 2 включится и вновь будет греть радиаторы. То есть, Насос 1 работает постоянно, а Насос 2 – циклически.
Так как производительность насосов одинакова, в теплоаккумулятор будет поступать больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет возростать. Так и происходит аккумулирование тепла. Теперь рассмотрим, как мы отбераем набранное тепло. Топливо в котле прогорело и Насос 1 выключился. В буферную ёмкость тепло  не поступает. Но Насос 2 продолжает работать далее, забирает из буферной ёмкости горячую воду и возвращает холодную. Температура в теплоаккумуляторе снижается.
Польза буферной ёмкости
Вы спросите: «Так в чём же польза? Температура воды в буферной ёмкости снизится и, значит, нужно снова топить котёл». Да, но как быстро она упадёт? В случае обычной системы без теплоаккумулятора температура начинает падать почти мгновенно и это падение ощущается человеком через довольно короткое время в зависимости от многих факторов (температуры за окном, степени утеплённости дома и т.д.). Давайте прикинем, насколько медленнее остывает система с буферной ёмкостью.
Этот расчёт очень прост. Мы говорили о том, что мощность котла – 10 кВт. Такую мощность при температуре теплонасителя 80°С отдают примерно 60 рёбер алюминиевых радиаторов. Объём воды в них составит 30 литров. Плюс еще вода в трубах, котле и  расширительном баке. Суммарный объём воды в системе отопления составит около 70 литров. А с буферной ёмкостью (например, 350 литров) – 420 л. То есть в 6 раз больше. Соответственно и остывать этот объём воды будет в шесть раз дольше. Вот и выходит, что снижение температуры после прекращения горения котла вы почувствуете не через 0,5-3 часа, а через 3 – 18 часов. Вот и вырисовывается польза установки теплоаккумулятора: у Вас появляется запас времени, уменьшается расход топлива, во время горения котла Вы находитесь в комфортных условиях и исключается возможность закипания котла
Экономический эффект налицо.
Дополнительные расходы в данном случае – это стоимость теплоаккумулятора,циркуляционного насоса,температурного комнатного датчика, трубопровода обвязки и стоимость монтажа.
Экономия - независимо от того, чем будете топить (углём или дровами) весь отопительный сезон расход топлива будет в 2 раза меньше. Исключение составят те дни, когда температура опускается ниже - 15°С. В это время теплоаккумулятор не работает, т.е. сколько тепла даёт котёл, столько же уходит как теплопотери, но таких дней в году немного. Все приведенные выше цифры доказаны практикой, т.е. теми людьми, которые такие системы эксплуатируют более одного сезона.
К дополнительным несомненным плюсам этой системы можно отнести:
•    Автоматизация контроля безопастности;
•    Возможность  регулирования температуры для разных этажей (или на несколько строений);
•    Возможность подключения газового (или любого другого) котла с минимальными затратами. Так же легко подключаются тепловой насос или солнечные коллекторы.
К незначительным минусам можно отнести габариты буферной ёмкости (даже самый минимальный по литражу имеет значительные размеры), поэтому перед приобретением теплоаккумулятора нужно тщательно обдумать возможность его транспортировки и монтажа в предполагаемом месте установки.