Existe uma forma de aproximar a comodidade da utilização de uma caldeira a combustível sólido do conforto que o aquecimento a gás natural proporciona. O acumulador de calor não só reduz a frequência de queima, mas também fornece economia significativa no aquecimento elétrico com um sistema de pagamento multiparas.
O que é um dispositivo de armazenamento de calor
A tarefa de conservar a energia térmica é um dos problemas mais urgentes do setor energético mundial. Em primeiro lugar, sua solução é necessária para otimizar o funcionamento dos sistemas de conversão de energia solar, mas o mesmo tipo de problema também ocorre em residências comuns. Alguns proprietários de casas de campo não são atraídos pela ideia de se tornarem bombeiros, enquanto aqueles que usam eletricidade para aquecimento estão principalmente preocupados com a redução de custos.
Todas essas tarefas podem ser resolvidas com a instalação de um acumulador de calor, que acumula energia no modo de operação ativa do aquecedor e a transfere para o sistema por um longo tempo. Para evitar confusão, deve-se notar imediatamente que existem dois tipos de dispositivos de armazenamento de calor:
- Acumuladores de calor de magnesita instalados em dispositivos de aquecimento elétrico.
- Tanques tampão com água – uma substância natural com a maior capacidade de calor.
O primeiro tipo de armazenamento de calor é conhecido há cerca de meio século e serve como um substituto para os convetores elétricos onde o pagamento de tarifas múltiplas pela eletricidade é relevante. O calor armazenado na casca de magnesita é capaz de dar de 8 a 12 horas, aquecendo a casa durante o dia sem consumir energia elétrica. A principal desvantagem de tais acumuladores de calor é a necessidade de calcular com precisão a capacidade térmica individualmente para cada ambiente, levando em consideração a inércia das estruturas do edifício, a perda de calor e o volume de ar. Erros de cálculo levam à violação do regime climático e, por consequência, à absoluta inadequação do uso de acumuladores de calor deste tipo..
O tanque pulmão é um tanque de água integrado ao sistema de aquecimento hidráulico. O aquecimento do refrigerante do buffer pode ser realizado diretamente – tais tanques são chamados de circuito único, ou por meio de um trocador de calor, ou seja, os refrigerantes nos diferentes circuitos são isolados uns dos outros. A versatilidade do armazenamento de água permite que seja usado tanto para transferência uniforme de calor em modos transitórios quanto para armazenamento de energia durante o período da tarifa noturna. É esse tipo de acumuladores de calor que mais interessa ao consumidor russo, e vamos nos deter nele em detalhes..
O que dá a instalação de um acumulador de calor
O acumulador de calor não pode ser classificado como uma atualização econômica do sistema de aquecimento. O custo médio começa em 120-140 mil rublos. e pode chegar a meio milhão, e a faixa de preço especificada é relevante para sistemas que fornecem calor a habitações com uma área de até 150 m2. Surge uma pergunta natural: qual a justificativa para a compra de equipamentos tão caros??
Para entender a viabilidade de instalar um dispositivo de armazenamento de calor, você precisa entender bem as especificações de sua operação. Em primeiro lugar, deve-se lembrar que não oferece vantagens tangíveis em tandem com uma caldeira a gás natural, óleo combustível, ou seja, com abastecimento automático de combustível. Faz sentido instalar um acumulador de calor com unidades elétricas ou de combustível sólido com carregamento manual, bem como em conjunto com coletores solares. Nesta ordem, uma série de vantagens podem ser distinguidas:
- Melhorando o conforto de operação de uma caldeira de combustível sólido – o número de gravetos pode ser reduzido para um por dia, e isso é verdade tanto para o período de entressafra quanto no período mais frio de cinco dias.
- Maior economia: operando na potência máxima, a caldeira de combustível sólido não perde calor junto com os produtos da combustão. A água em baixa temperatura circula na bobina o tempo todo, absorvendo efetivamente a energia gerada.
- Prolongando a vida útil da caldeira devido à proteção contra superaquecimento. No modo de combustão de chama ativa, o trocador de calor permanece seco o tempo todo – devido à ausência de condensado, a poluição dos canais de fumaça com alcatrão é significativamente reduzida e o efeito sobre o metal da bobina de ácidos formados quando a fumaça entra em contato com a umidade é excluído.
- Se o sistema for alimentado por coletor solar, o acumulador de calor é indispensável, pois é graças a ele que é possível aquecer o volume habitável não só durante o dia, mas também à noite..
- As características de design do acumulador de calor tornam tão fácil quanto possível a implementação de um sistema de água quente, inclusive com recirculação.
Critérios de seleção do tanque tampão
Como já foi mencionado, a faixa de preço para dispositivos de armazenamento de calor de capacidade idêntica é muito alta. Para fazer a escolha certa, você precisa saber o que determina a qualidade e durabilidade do equipamento. O material do corpo do contêiner é de primordial importância:
- O aço carbono pode ser usado em sistemas que não possuem uma composição regular de água, o que significa que as peças de metal não são constantemente expostas ao oxigênio dissolvido.
- O aço inoxidável tem propriedades anticorrosivas, tal recipiente é completamente incapaz de causar a formação de lodo no sistema e é considerado o tipo mais avançado de armazenamento de calor, mas é mais caro do que os outros..
- Caixa metálica com revestimento polimérico – neste caso, a resistência à corrosão do material de base do tanque não é crítica, pois a capa protetora garante a pureza do líquido. No entanto, você precisa ter cuidado: alguns compostos de polímero podem reagir com portadores de calor especiais, além disso, a espessura da casca de metal deve ser alta o suficiente para suportar o estresse mecânico.
Projetos de acumuladores de calor: 1 – conexão direta de circuitos; 2 – com um trocador de calor; 3 – com dois trocadores de calor
Tanques tampão feitos inteiramente de plástico não devem ser considerados seriamente. Esses dispositivos de armazenamento não são capazes de suportar a carga do líquido em expansão quando aquecido; além disso, em altas temperaturas, muitos materiais poliméricos perdem suas propriedades..
Não apenas o material em si é importante, mas também as características estruturais do case. Portanto, a melhor opção é uma forma cilíndrica com fundo esférico estampado em uma única peça. Os equipamentos importados, entre outras coisas, são caracterizados por uma maior qualidade de soldagem, são testados pelo aumento da pressão hidráulica antes da entrega dos produtos ao mercado. A complexidade do equipamento também desempenha um papel: os acumuladores mais simples são incluídos diretamente no sistema, mas se um portador de calor especial for usado no aquecimento, a transferência de calor é realizada de acordo com o esquema: circuito da caldeira – armazenamento – circuito de aquecimento através de trocadores de calor. Neste caso, a proteção contra o congelamento da água no tanque de armazenamento é implementada com a instalação de uma resistência elétrica, que mantém uma temperatura positiva da água no modo inativo. O consumo de energia é insignificante devido ao isolamento térmico contínuo do tanque tampão.
Outra nuance é o tipo e a qualidade do isolamento térmico, que também influencia diretamente no custo. Os modelos econômicos são vestidos com uma caixa feita de lã mineral e poliestireno expandido – materiais não ideais em termos de durabilidade e segurança contra incêndio. Os modelos mais avançados possuem isolamento de espuma de poliuretano e os mais caros são de poliisocianurato. Esses materiais retêm o calor melhor do que outros; nas condições de operação da unidade, eles servem por dezenas, senão centenas de anos, embora não representem uma ameaça de desenvolvimento de incêndio.
As seguintes adições opcionais também podem afetar o custo do dispositivo de armazenamento de calor:
- Casca rígida para melhorar a estética e proteger o isolamento térmico de danos mecânicos.
- A presença de um elemento de aquecimento elétrico ou um tubo de ramificação para sua instalação.
- Torneiras adicionais da bobina AQS ou trocadores de calor adicionais.
- Termômetros embutidos, medidores de pressão, cápsulas para instalação de sensores eletrônicos.
Cálculo do acumulador de calor
Na verdade, o único parâmetro do acumulador de calor que precisa ser determinado para a integração adequada no sistema de aquecimento é sua capacidade. O cálculo é realizado de acordo com um esquema simples: é determinado o tempo durante o qual o sistema esfria até um valor desconfortável na ausência de fornecimento de energia. Você precisa dividir o tempo de operação autônomo desejado por este valor e, em seguida, aplicar o coeficiente resultante à própria capacidade do sistema de aquecimento.
Por exemplo, se, com um volume de sistema de 100 litros, o resfriamento ocorre em uma hora, enquanto o fornecimento de calor é necessário por 12 horas a partir de um graveto, a quantidade total de transportador de calor deve ser de 1,2 toneladas, respectivamente, a capacidade tampão necessária é de 1100 litros. Ao mesmo tempo, deve-se levar em conta as crescentes perdas de calor do sistema, que não ultrapassam 10%, mesmo nas opções de armazenamento mais orçamentárias..
Fórmula aproximada para selecionar o volume do acumulador de calor:
m = (P ?? t) / (c? T)
Onde: m– volume
P– potência da caldeira, W
?– eficiência da caldeira, 0,98%
t– tempo de aquecimento, h
c– capacidade térmica específica da água, Wch / kg K
?T– temperatura delta, KAo operar a partir de uma unidade de aquecimento elétrico, a capacidade do tanque tampão é calculada de acordo com a potência da caldeira e a potência de conexão elétrica permitida da instalação. Sabendo a quantidade de energia necessária para aquecer a água com uma dada diferença de temperatura, é necessário selecionar esse volume para que o tanque pulmão seja totalmente aquecido durante a tarifa baixa. Por exemplo, para aquecer um litro de água com delta de 80 ° C, são necessários 93 W / h de eletricidade com a eficiência do sistema igual à unidade, enquanto a duração do aquecimento será de cerca de três minutos. Para não se confundir com as complexidades das fórmulas, você pode usar uma calculadora online conveniente.
Outro aspecto do dimensionamento do sistema está relacionado à potência da caldeira. Deve ser cerca de duas vezes mais alto do que o necessário para um sistema sem acumulador de calor. Em primeiro lugar, irá permitir aumentar a carga de combustível e o aquecimento no modo de alta potência, o que significa que terá de vomitar lenha com menos frequência quando o sistema estiver a aquecer. Em segundo lugar, com o aumento da potência da caldeira, a área de superfície do trocador de calor aumenta, respectivamente, a quantidade de calor não absorvido por ele será menor.
Características de instalação e operação
O esquema da tubulação de transmissão não depende da presença e do número de trocadores de calor intermediários. Ao conectar um acumulador de calor, é comum separar os circuitos da caldeira e do radiador. Cada um deles requer a instalação de válvulas de três vias:
- É necessária uma válvula misturadora no circuito da caldeira para que a caldeira não funcione em modo de condensação enquanto todo o volume de água do acumulador de calor está a aquecer. Misturar água quente do fornecimento para o retorno da caldeira permite que você mantenha a temperatura do trocador de calor em um nível no qual a fuligem não seja umedecida.
- Uma válvula de controle no circuito do radiador permite regular a temperatura da água fornecida aos aquecedores. Em primeiro lugar, permite prolongar a vida útil da bateria, além disso, torna-se possível cumprir as restrições de temperatura para sistemas com tubos de plástico ou piso radiante sem meios técnicos adicionais.
Esquema de ligação para caldeira a combustível sólido com acumulador de calor: 1 – caldeira a combustível sólido; 2 – termostato; 3 – grupo de segurança; 4 – separador de ar; 5 – bomba de circulação; 6 – válvula de retenção; 7 – tanque tampão (acumulador de calor); 8 – válvula de três vias; 9 – automação; 10 – circuito de aquecimento; 11 – sensor de temperatura montado em superfície; 12 – tanque de expansão; 13 – sensor de funcionamento a seco; 14 – válvula de reposição
Ao instalar um acumulador de calor, dois circuitos de circulação forçada com bombas separadas são formados. Neste caso, a água quente é fornecida aos dispositivos de aquecimento o mais rápido possível após o acionamento da caldeira, pois o refrigerante é retirado da parte superior do tanque, onde é sorvido o líquido de maior temperatura. É importante não permitir a instalação de bombas após o ramal para alimentação das válvulas, para que, se estiverem totalmente fechadas, a circulação do sistema não seja interrompida. Ao mesmo tempo, não há diferença entre a bomba ser instalada no ramal de fornecimento ou retorno..
Ao operar uma caldeira de combustível sólido com um tanque tampão, não deve ser permitido operar no modo de condensação. Em sistemas sem um acumulador de calor, é comum limitar o suprimento de oxigênio, para que você possa estender o tempo de queima do marcador. Na presença de um tanque tampão no modo de aquecimento, a caldeira opera o tempo todo no modo de combustão de chama, o que é possível devido ao grande volume do refrigerante, que é capaz de absorver uma quantidade colossal de energia térmica. Para evitar a formação de condensação, a válvula misturadora de 3 vias deve ser ajustada para uma temperatura não inferior a 60 ° C. Talvez devido a uma diminuição do delta de temperaturas, a transferência de calor não será tão ativa, mas esta é a única maneira de excluir o excesso de umidade do trocador de calor, o que facilitará a limpeza da fuligem e prolongará a vida útil da unidade de aquecimento.
Sistemas de aquecimento com acumuladores de calor
Os acumuladores de calor são sistemas de aquecimento moderno e eficientes, que oferecem várias vantagens e qualidades distintas. Estes sistemas usam um acumulador de calor para armazenar o calor gerado por uma fonte de calor. O calor armazenado pode então ser usado para aquecer o edifício a qualquer hora. Estes sistemas podem ajudar a aumentar a eficiência energética de um edifício, pois usam menos combustível para produzir a mesma quantidade de calor.
Sistemas de engenharia Conteúdo material
Gostaria de saber quais são as vantagens e desvantagens dos sistemas de aquecimento com acumuladores de calor. Eles são eficientes na economia de energia? Quanto tempo demora para aquecer o ambiente? É recomendável para todas as áreas da casa? Qual é o custo de instalação e manutenção desses sistemas? Agradeceria se alguém pudesse me dar mais informações sobre esse tipo de sistema de aquecimento.