Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Схема работы отопления с баком аккумулятором: Теплоаккумулятор для котлов отопления зачем нужен, расчёт и подключение

Содержание

Обвязка теплоаккумулятора: схемы, пояснения, принцип работы

Подключить теплоаккумулятор (буферную емкость) для отопления можно десятком разных способов. Есть самые простые — просто трубы подключить, есть сложнее, с большим количеством элементов, которые решают различные задачи. Разберем, как подключить теплоаккумулятор, по порядку, с возможностями схем, для разных потребителей. Рассмотрим плюсы и минусы каждой из схем.

Обвязка теплоаккумулятора: упрощенная схема

Буферную емкость ставят между водогрейной печью/котлом и системой отопления. В самом простом варианте подключают трубы напрямую, без каких-либо излишеств (см. рисунок ниже). Вот только лучше поставить отсечные краны  на каждом из отводов — перед и после емкости. Это даст возможность отключать емкость, проводить ремонтные работы с баком и не сливать при этом теплоноситель из системы. Еще очень желательны фильтры.

В чем недостаток такой схемы подключения теплоаккумулятора для системы отопления? При поступлении в теплообменник котла теплоносителя с низкой температурой, образуется конденсат. Он состоит из очень едких жидкостей, которые разрушают металл. Испаряясь, этот конденсат оставляет толстый слой налета на теплообменнике, что очень сильно снижает эффективность (теплообменник хуже нагревается). Ситуация с холодной обраткой появляется во время старта системы, пока не нагрет теплоноситель. Так как в данной схеме греться должен весь объем, конденсат выпадает продолжительное время, что приводит к быстрому снижению эффективности отопления, разрушению теплообменника.

Самая простая схема подключения теплового аккумулятора к системе отопления

Второй недостаток этой схемы: вода в емкости может быть очень горячей — до 90°C и больше. Если подавать ее в радиаторы напрямую, в помещениях может быть слишком жарко, к тому же о нагретые до такой температуры радиаторы можно серьезно обжечься. На теплый водяной пол, такой горячий теплоноситель вообще давать нельзя — все расплавиться.

И, самое важное, в данной схеме нет циркуляционного насоса. То есть, движется теплоноситель по естественным причинам: благодаря уклону труб (не забудьте, кстати, о правильном уклоне) и разнице температур между подачей и обраткой. Но такое движение медленное и малоэффективное, особенно при понижении температуры в баке. Такая схема малоэффективна. Для того чтобы теплоноситель двигался быстрее, ставят циркуляционный насос.

Куда поставить циркуляционный насос

В большинстве схем обвязки теплоаккумулятора с циркуляционным насосом, он стоит в обратном трубопроводе перед котлом. В обратке — потому что тут ниже температуры, но можно поставить и на подаче. Современные насосы рассчитаны на прокачку теплоносителя до 110°C, так что они там неплохо себя чувствуют. Второй момент: при установке на подаче, насос не будет создавать дополнительное давление на теплообменник, что продлит срок его службы.

В любом случае при установке циркуляционного насоса в подаче или на обратке, возможность естественной циркуляции отсутствует. То есть, при отключении электроэнергии, циркуляция остановится, котел неминуемо закипит. Чтобы избежать этого, ставят четырехходовой клапан, через который организуют сброс перегретой воды в канализацию и подпитку холодной водой из ХВС. Так организуется аварийное охлаждение теплообменника и предупреждается закипание теплоносителя.

Один из способов избежать перегрева теплоносителя в котле отопления

Обратите внимание, что реализовывать эту схему можно только на стальных или медных теплообменниках. С чугунными — нельзя. При попадании холодной воды они могут лопнуть.

Есть и другой способ. Он более щадящий по отношению к теплообменнику (подходит и для чугунных) и требует меньше материалов. Можно сделать обвязку между котлом и теплоаккумулятором для отопления так, чтобы сохранить естественную циркуляцию. В таком случае при отключении электропитания котел не закипит — будет продолжать греть воду в емкости.

Для сохранения естественной циркуляции теплоносителя, насос ставят в отдельном, специально созданном контуре. Чтобы схема работала, в контуре ставят лепестковый обратный клапан большого сечения.

Так сохраняется естественная циркуляция даже при отсутствии электропитания

Когда не работает циркуляционный насос, он пропускает поток теплоносителя от ТА. При работе циркуляционного насоса, он своим напором подпирает клапан и теплоноситель идет через насос. На насос идет труба не менее дюйма в диаметре. Только в этом случае может сохраниться естественная циркуляция.

Решаем проблему конденсата

Логичное решение проблемы слишком холодной воды на обратке — добавить горячую с подачи. Реализуется это при помощи перемычки и установленного на отводе регулируемого трехходового смесительного клапана. Клапан должен быть смесительного типа: при достижении выставленной температуры, он плавно начинает сдвигать клапана в двух подключенных трубах. Таким образом получается постепенное и плавное изменение температуры.

Обвязка теплоаккумулятора: добавочный контур для подмеса теплой воды в обратку

Холодная вода в обратном трубопроводе появляется в нескольких случаях: при разгоне котла, когда вода в теплоаккумуляторе сильно остыла (после простоя), а котел в работе. Давайте рассмотрим, как работает эта схема подключения аккумулятора тепла в обоих случаях. Движение теплоносителя показано на иллюстрациях ниже.

Пока котел не разогрелся, теплоноситель совсем холодный. В этом случае трехходовой клапан перекрывает поток теплоносителя на ТА и он движется по малому кругу (рисунок внизу, верхняя левая картинка). Прогрев происходит быстро, так как воды мало, время, образования конденсата минимально. На рисунке принято, что трехходовой клапан настроен на 55°C. Пока вода в малом круге не достигнет этой температуры, она так и циркулирует в нем.

Когда теплоноситель в малом кольце разогревается до 55°C, клапан сдвигает заслонки, включается в работу теплоаккумулятор для отопления. В этом случае одновременно идут три потока (правый рисунок в верхнем ряду):

  • малый, как на первой картинке;
  • часть теплоносителя идет на ТА через клапан;
  • из ТА по обратке, через клапан, на насос и в теплообменник котла (третий круг).

В таком положении все находится до тех пор, пока теплоноситель в баке не прогреется до выставленной температуры (в данном случае до 55°C).

Как работает трехходовой смесительный клапан в схеме с ТА

Когда температура в баке достигает 55°C, трехходовой клапан отсекает подмес. Жидкость движется по большому кругу (нижний рисунок):

  • подача — не заходя на клапан — в ТА;
  • обратный поток — через клапан, на насос, в котел.

В таком состоянии все работает до тех пор, пока горит топливо. Чтобы обвязка теплоаккумулятора была завершенной, добавим контролирующие элементы — в трубопровод подачи устанавливается группа безопасности: манометр, предохранительный (аварийный) клапан сброса давления, автоматический воздухоотводчик. Для установки аварийного клапана, в некоторых котлах есть специальные штуцера. В противном случае аварийный клапан ставят с остальными компонентами сразу на выходе котла — до первого ответвления.

Окончательный вид обвязки ТА со стороны котла (группа безопасности не нарисована, стоит на подаче после котла)

Еще устанавливается расширительный бак мембранного типа. Он будет принимать в себя лишнюю воду по мере расширения (при нагреве жидкости увеличиваются в объеме). Теплоаккумулятор для отопления к котлу мы подключили. На этом обвязка теплоаккумулятора со стороны котла окончена.

Подключение ТА к потребителям

С другой стороны теплоаккумулирующую емкость надо подключить к системе отопления. Если подключаем только радиаторы, все просто — с одного из верхних выходов идет труба в трубопровод подачи, в нижний подключаем обратку. Но, в этом случае, возможен перегрев радиаторов. Когда вода в баке нагрета до температуры выше 60°C, это может быть опасным, а температура может быть 90°C и даже выше. При касании к таким горячим радиаторам, высока вероятность получения нешуточного ожога. К тому же в помещении явно будет жарко.

Подключение радиаторов

Чтобы избежать подачи слишком горячего теплоносителя, ставят еще один трехходовой смесительный клапан. Схема работает также как описано выше. Выставляем на регуляторе требуемую температуру, например, 50°C. Как только теплоноситель в подаче будет горячее, клапан откроет подмес воды из обратки.

Одна из выгод установки теплоаккумулятора — возможность приготовления ГВС в той же емкости (средняя картинка на рисунке ниже). Для этого в бак встраивают теплообменник или емкость. Его выход подключают к гребенке горячего водоснабжения.

Схемы обвязки буферной емкости со стороны системы отопления

Так как и в этом случае тоже возможен перегрев, тут также необходим узел подмеса. Вот только добавлять надо холодную водопроводную воду. Реализуется этот узел при помощи еще одного трехходового смесительного клапана. Выход от холодного водопровода подключаем к смесительному трехходовому клапану ГВС. Чтобы при отсутствии разбора горячей воды она не попадала в гребенку холодной воды, на линии подачи от ХВС ставим обратный клапан.

Эта схема обвязки теплоаккумулятора имеет существенный недостаток: когда горячая вода не используется, вода в трубах остывает. Чтобы «добыть» теплую, приходится сливать остывшую просто в канализацию. Это неудобно, так как приходится ждать, и неэкономно. Для решения проблемы, от последней точки разбора тянут обратную линию, в которой устанавливают свой циркуляционный насос. Этот контур называется рециркуляционным. Пока кран нигде не открыли, вода бегает по кругу. Таким образом, из всех кранов постоянно идет теплая вода. Обратите внимание на установку обратных клапанов — они обязательны для работоспособности схемы.

Обвязка теплоаккумулятора для индивидуального отопления со всеми функциональными элементами и арматурой

Для окончательной проработки схемы надо еще оговорить место установки арматуры. Это автоматические воздухоотводчики, которые ставят в самых высоких точках системы. Еще нужны запорные краны. Их устанавливают возле каждого крупного функционального узла так, чтобы при необходимости, можно было перекрыть краны и снять оборудование для ремонта или профилактики.

Как запитать теплый водяной пол

К теплоаккумулятору можно очень неплохо подключить и теплый пол. Обвязка в этом случае ничем не отличается от случая с радиаторами. Нужен тот же узел подмеса со смесительным трехходовым клапаном, но настроен он должен быть на более низкую температуру — не выше +40°C. В этом случае можно подключить теплый пол без смесительного узла — температура должна контролироваться при выходе из котла. Но можно и перестраховаться — поставить второй смесительный узел на распределительном коллекторе теплого пола.

Обвязка теплоаккумулятора с теплым водяным полом (в зеленом контуре)

Есть и второй вариант обвязки теплоаккумулятора с теплым полом — подавать той же температуры теплоноситель, что идет на радиаторы. Понижать ее будет смесительный узел. Хлопот и затрат меньше (нужны только тройники для отвода от основной магистрали), но и надежность такого решения ниже. Хотя, справляется же это оборудование с теплоносителем, который подает обычный котел.

Теплоаккумулятор для отопления, схема, установка системы своими руками

Как правило, система отопления включает в своем составе привычно сложившиеся годами три элемента – источник тепла (котел), трубопроводы, отопительные приборы (в виде радиаторов). Но если вдруг у вас частный дом, который отапливается котлом на твердом топливе, а вы хотите увеличить коэффициент полезного действия и избавить себя от такой необходимости, как постоянное слежение за процессом топки, то, наверное, нужно применить в системе такой узел, как теплоаккумулятор для отопления.

Что такое и для чего нужен теплоаккумулятор?

Аккумулятор тепла представляет собой стальной герметичный изолированный бак из черной стали, имеющий патрубки – два верхних и два нижних для того чтобы подключать источник и потребитель тепла. Теплоаккумулятор для отопления отзывы показывают, что это эффективное устройство. А служит оно для того чтобы аккумулировать избыточную энергию, которую источник тепла (котел) выделяет.

Теплоаккумулятор для отопления

Итак, если ваш котел с твердым топливом функционирует в режиме оптимального горения (на полную мощность) от загрузки топлива до его полного сгорания, то будет максимум эффекта. Так, полученное тепло попадает в отопительную систему. Но не всегда система нуждается в таком количестве тепла. Именно для этих целей и существует буферная емкость системы отопления.

Такая емкость накапливает избыточное тепло и при необходимости подает его в систему. Поэтому, используя аккумуляторы тепла в системах отопления, вы экономите топливо, увеличиваете время работы вашего котла, уменьшаете расходы на отопление вашего дома.

Принцип работы

Принцип работы такого устройства, как тепловой аккумулятор для отопления, основывается на применении высокой теплоемкости воды. К верхнему патрубку на баке подключается трубопровод котла, который подает горячую воду. К нижнему подключается отводящий из бака холодную воду циркуляционным насосом. Так, горячая вода подается из котла в бак, а холодная – возвращается в котел. Насос отбирает из нижней части бака холодную воду до того момента, как весь бак не заполнится горячей водой.

Тепловые аккумуляторы для отопления теплоизолированы пенополиуретаном, поэтому горячая вода в баке не будет быстро остывать, а поэтому время работы системы будет увеличено за счет аккумулированного тепла.

Чем более будет объем вашего бака и мощность отопительной системы, тем это время будет более. Накопители тепла для отопления должны быть такого объема, чтоб его хватило для аккумулирования тепла, которое выделяется при сгорании разовой загрузки топлива.

Рекомендуем к прочтению:

Принципиальная схема системы отопления с теплоаккумулятором

На второй нижний патрубок бака ставится обратный трубопровод системы отопления, при помощи насоса холодная вода из системы идет в бак. Холодная вода является более тяжелой, чем горячая, поэтому она остается внизу, а при наполнении ею бака она вытесняет горячую воду наверх в трубопровод отопительной системы. И пока холодная вода не наполнит весь объем бака, в систему будет идти только горячая вода.

Теплоаккумуляторы для отопления могут быть с термоизоляцией и без нее. Также в зависимости от того, какая модель и схема отопления с теплоаккумулятором, в баке может быть один или несколько встроенных змеевиков-теплообменников, сделанных из черной стали. Схема отопления с тепловым аккумулятором может быть и с встроенным резервуаром для воды (внутренний бойлер) для снабжения горячей водой.

Теплоаккумулятор с изоляцией

Варианты расположения патрубков тоже могут быть различными. Если не спускать воду и не опускать того, чтоб в систему проникал воздух, срок службы может быть неограниченным.

Где применяется устройство

Как было указано ранее, тепловой аккумулятор в системе отопления существенно увеличивает инерцию системы: хоть носитель тепла будет нагреваться дольше, он будет копить более тепла и дольше его отдавать и уменьшать скачки температуры. И если ваш дом присоединен к центральному отоплению или система как теплогенерирующее оборудование применяет котел на жидком или газовом топливе, который работает автоматически, то в данном случае теплоаккумулятор для отопления своими руками будет лишь лишними расходами на материалы.

Рекомендуем к прочтению:

Но теплоаккумулятор будет целесообразен в нескольких случаях:

  • Когда в отопительной системе используются котлы на твердом топливе, и нет возможности постоянно их обслуживать. Так, теплоаккумулятор может обеспечить постоянную температуру в помещении и сгладить скачки.
  • Когда используется электрическое водяное отопление и дифференцированная оплата за электроэнергию. Самодельный теплоаккумулятор отопления сможет накопить тепло в те часы, когда тариф минимальный, а далее нагревать при самой маленькой мощности.
  • Когда отопительная система имеет периоды пикового разбора теплоэнергии, а установка дополнительного котла нецелесообразны. Система отопления с тепловым аккумулятором обеспечит отдачу тепла в эти промежутки времени.

Когда аккумулятор тепла будет лишним

Бывает так, что для систем отопления наоборот требуется быстрый набор температуры и ее снижение. Так, повышенное количество носителя тепла, накапливающееся в аккумуляционной емкости, будет мешать быстро нагреваться и остывать, а также точно регулировать температуру. Такие случаи:

  • Когда отопление нужно лишь в короткое время и перерасход топлива не нужен. К примеру, котельная функционирует на обогрев сушилки, применяемой только временами. Поэтому нет особой необходимости греть пустое помещение тем теплом, которое накопилось и ставить такое устройство, как система отопления с теплоаккумулятором.
  • Когда кроме отопления теплоустановка применяется еще и в качестве поставщика тепла для некоего технологического оборудования, и нужна быстрая и точная смена температуры – здесь повышенная инерция будет мешать.

Против скачков в давлении водоснабжения

Водопроводная сеть часто бывает нестабильной, поэтому элементы системы отопления, использующие ее, могут страдать от скачков давления. Чтобы обезопасить технику, используется гидроаккумулятор для системы отопления. Часто его сравнивают с мембранным расширительным баком, но не все знают, что это не одно и то же.

Гидроаккумулятор в системе отопления

Мембранный бак используется для того чтобы сгладить расширения теплоносителя (воды). А для питьевой воды используется гидроаккумулятор для системы отопления схема установки которого служит для поддержания запаса воды, поддержания необходимого напора, защиты системы от гидроударов.

Теплоаккумулятор своими руками – как сделать буферную емкость

Зачастую домовладельцы не в состоянии купить современное отопительное оборудование, поэтому ищут альтернативные решения. Взять хотя бы буферную емкость (иначе – тепловой аккумулятор), незаменимую вещь для систем отопления с твердотопливным котлом. Накопительный бак объемом 500 л стоит примерно 600—700 у. е., цена тысячелитровой бочки достигает 1000 у. е. Если же сделать теплоаккумулятор своими руками, а потом установить резервуар в котельной самостоятельно, удастся сэкономить половину указанной суммы. Наша задача – рассказать о способах изготовления.

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

Накопитель тепловой энергии — это не что иное, как утепленный железный бак с патрубками для подключения магистралей водяного отопления. Буферная емкость выполняет 2 функции: накапливает избытки теплоты и обогревает дом в периоды, когда котел бездействует. Теплоаккумулятор замещает отопительный агрегат в 2 случаях:

  1. При обогреве жилища печью с водяным контуром либо котлом, сжигающим твердое топливо. Накопительная емкость работает для отопления ночью, после прогорания дров или угля. Благодаря этому домовладелец спокойно отдыхает, а не бегает в котельную. Это комфортно.
  2. Когда источником тепла служит электрокотел, а учет потребления электричества ведется многотарифным счетчиком. Энергия по ночному тарифу обходится вдвое дешевле, поэтому днем работу системы отопления полностью обеспечивает тепловой аккумулятор. Это экономично.

Слева на фото – буферный резервуар 400 литров фирмы Drazice, справа – электрокотел Kospel в комплекте с накопителем горячей воды

Важный момент. Бак — аккумулятор горячей воды повышает эффективность твердотопливного котла. Ведь максимальный КПД теплогенератора достигается при интенсивном горении, которое невозможно постоянно поддерживать без буферной емкости, поглощающей излишки теплоты. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расход. Это касается и газового котла, чей КПД снижается в режимах слабого горения.

Аккумуляторный бак, заполненный теплоносителем, действует по простому принципу. Пока обогревом помещений занимается теплогенератор, вода в емкости нагревается до максимальной температуры 80—90 °С (теплоаккумулятор заряжается). После отключения котла к радиаторам начинает подаваться горячий теплоноситель из накопительного бака, обеспечивающего отопление дома в течение определенного времени (тепловая батарея разряжается). Длительность работы зависит от объема резервуара и температуры воздуха на улице.

Как устроен аккумулятор тепла заводского изготовления

Простейшая аккумулирующая емкость для воды заводского изготовления, показанная на схеме, состоит из таких элементов:

  • основной резервуар цилиндрической формы, сделанный из углеродистой либо нержавеющей стали;
  • теплоизоляционный слой толщиной 50—100 мм в зависимости от применяемого утеплителя;
  • внешняя обшивка – тонкий окрашенный металл или полимерный чехол;
  • присоединительные штуцера, врезанные в основную емкость;
  • погружные гильзы для установки термометра и манометра.

Примечание. Более дорогие модели аккумуляторов тепла для систем отопления дополнительно снабжаются змеевиками для ГВС и подогрева от солнечных коллекторов. Другая полезная опция – встроенный в верхнюю зону бака блок электрических ТЭНов.

Изготовление накопителей тепла в заводских условиях

Если вы всерьез озаботились установкой теплоаккумулятора и решили его сделать своими силами, то для начала стоит ознакомиться с заводской технологией сборки.

Резка на плазменном аппарате заготовок для крышки и дна

Повторить технологический процесс в условиях домашней мастерской нереально, но некоторые приемы вам пригодятся. На предприятии бак–аккумулятор горячей воды делается в виде цилиндра с полусферическим дном и крышкой в таком порядке:

  1. Листовой металл толщиной 3 мм подается на аппарат плазменной резки, где из него получают заготовки торцевых крышек, корпуса, люка и подставки.
  2. На токарном станке изготавливаются основные штуцера диаметром 40 или 50 мм (резьба 1. 5 и 2”) и погружные гильзы для приборов контроля. Там же вытачивается большой фланец для ревизионного люка размером около 20 см. К последнему приваривается патрубок для врезки в корпус.
  3. Заготовка корпуса (так называемая обечайка) в виде листа с отверстиями под штуцеры направляется на вальцы, изгибающие ее под определенным радиусом. Чтобы получить цилиндрическую емкость для воды, остается лишь сварить торцы заготовки встык.
  4. Из металлических плоских кругов гидравлический пресс штампует полусферические крышки.
  5. Следующая операция – сварочные работы. Порядок такой: сначала на прихватках варится корпус, потом к нему прихватываются крышки, затем идет сплошная проварка всех швов. В конце присоединяются штуцеры и ревизионный люк.
  6. Готовый накопительный бак сваривается с подставкой, после чего проходит 2 проверки на проницаемость – воздушную и гидравлическую. Последняя производится давлением 8 Бар, испытание длится 24 часа.
  7. Испытанный резервуар окрашивается и утепляется базальтовым волокном толщиной не менее 50 мм. Сверху емкость обшивается тонколистовой сталью с полимерным цветным покрытием либо закрывается плотным чехлом.

Корпус накопителя выгибается из листа железа на вальцах

Справка. Для утепления бака производители используют разные материалы. К примеру, теплоаккумуляторы «Прометей» российского производства изолированы пенополиуретаном.

Вместо облицовки производители зачастую применяют специальный чехол (можно выбрать цвет)

Большинство заводских аккумуляторов тепла рассчитаны на максимальное давление 6 Бар при температуре теплоносителя в системе отопления 90 °С. Это значение вдвое превышает порог срабатывания предохранительного клапана, устанавливаемого на группу безопасности твердотопливных и газовых котлов (предел — 3 Бар). Детально производственный процесс показан на видео:

Изготавливаем тепловую батарею самостоятельно

Вы решили, что без буферной емкости обойтись не сможете и хотите ее сделать своими руками. Тогда готовьтесь пройти 5 этапов:

  1. Расчет объема теплоаккумулятора.
  2. Выбор подходящей конструкции.
  3. Подбор и заготовка материалов.
  4. Сборка и проверка герметичности.
  5. Монтаж резервуара и подключение к системе водяного отопления.

Совет. Перед тем как посчитать объем бочки, подумайте, сколько места в котельной вы сможете под нее выделить (по площади и высоте). Четко определитесь, как долго водяной теплоаккумулятор должен замещать бездействующий котел, а уж потом приступайте к выполнению первого этапа.

Как рассчитать объем бака

Существует 2 способа расчета вместительности накопительного резервуара:

  • упрощенный, предлагаемый производителями;
  • точный, выполняемый по формуле теплоемкости воды.

Продолжительность обогрева дома тепловым аккумулятором зависит его размера

Суть укрупненного расчета проста: под каждый кВт мощности котельной установки в баке выделяется объем, равный 25 л воды. Пример: если производительность теплогенератора составляет 25 кВт, то минимальная вместительность теплоаккумулятора выйдет 25 х 25 = 625 л или 0.625 м³. Теперь вспомните, сколько места выделено в котельной и подгоняйте полученный объем под реальные размеры помещения.

Справка. Желающие сварить самодельный теплоаккумулятор нередко задаются вопросом, как посчитать объем круглой бочки. Здесь стоит напомнить формулу расчета площади круга: S = ¼πD². Подставьте в нее диаметр цилиндрического резервуара (D), а полученный результат умножьте на высоту емкости.

Вы получите более точные размеры теплового аккумулятора, если воспользуетесь вторым способом. Ведь упрощенное вычисление не покажет, на сколько времени хватит рассчитанного количества теплоносителя при самых неблагоприятных погодных условиях. Предлагаемая методика как раз и пляшет от показателей, которые нужны вам и основывается на формуле:

m = Q / 1.163 х Δt

Здесь:

  • Q – количество тепла, которое нужно накопить в аккумуляторе, кВт•ч;
  • m – расчетная масса теплоносителя в баке, тонн;
  • Δt – разность температур воды в начале и в конце нагрева;
  • 1. 163 Вт•ч/кг•°С — это справочная теплоемкость воды.

Дальше поясним на примере. Возьмем стандартный дом 100 м² со средним теплопотреблением 10 кВт, где котел должен простаивать 10 часов в сутки. Тогда в бочке необходимо аккумулировать 10 х 10 = 100 кВт•ч энергии. Начальная температура воды в отопительной сети – 20 °С, нагрев происходит до 90 °С. Считаем массу теплоносителя:

m = 100 / 1.163 х (90 — 20) = 1.22 тонны, что приблизительно равно 1.25м³.

Обратите внимание, что тепловая нагрузка 10 кВт взята приблизительно, в утепленном здании площадью 100 м² теплопотери будут меньше. Момент второй: столько тепла необходимо в наиболее холодные дни, каковых бывает 5 на всю зиму. То есть, теплоаккумулятора на 1000 л хватит с большим запасом, а с учетом сезонного перепада температур можно спокойно уложиться в 750 л.

Отсюда вывод: в формулу нужно подставлять среднее теплопотребление за холодный период, равное половине от максимального:

m = 50 / 1.163 х (90 — 20) = 0. 61 тонны или 0.65 м³.

Примечание. Если вы посчитаете объем бочки по среднему расходу теплоты, при крепких морозах его не хватит на расчетный промежуток времени (в нашем примере – 10 часов). Зато сэкономите деньги и место в помещении топочной. Больше информации по ведению расчетов представлено в другой нашей публикации.

О конструкции емкости

Чтобы самостоятельно изготовить аккумулятор тепла, вам придется победить одного коварного врага – давление, оказываемое жидкостью на стенки сосуда. Думаете, почему заводские резервуары сделаны цилиндрическими, а дно с крышкой – полусферическими? Да потому что такая емкость способна противостоять давлению горячей воды без дополнительного усиления.

С другой стороны, мало у кого найдется техническая возможность отформовать металл на вальцах, не говоря уже о вытяжке полукруглых деталей. Предлагаем следующие способы решения вопроса:

  1. Заказать круглый внутренний бак на металлообрабатывающем предприятии, а работы по утеплению и окончательному монтажу провести самостоятельно. Это все равно обойдется дешевле, нежели купить теплоаккумулятор заводской сборки.
  2. Взять готовый цилиндрический бак и на его базе делать буферную емкость. Где брать подобные резервуары, мы подскажем в следующем разделе.
  3. Сварить прямоугольный аккумулятор тепла из листового железа и усилить его стенки.

Чертеж теплоаккумулятора прямоугольной формы объемом 500 л в разрезе

Совет. В закрытой системе отопления с твердотопливным котлом, где избыточное давление может подскочить до 3 Бар и выше, настоятельно рекомендуется применять теплоаккумулятор цилиндрической формы.

В открытой системе отопления с нулевым напором воды можно использовать прямоугольный бак. Но не забывайте о гидростатическом давлении теплоносителя на стенки, к нему прибавьте высоту столба воды от емкости до расширительного бачка, установленного в высшей точке. Вот почему следует усиливать плоские стенки самодельного теплоаккумулятора, как показано на чертеже емкости вместительностью 500 л.

Прямоугольная накопительная емкость, усиленная должным образом, может применяться и в закрытой системе отопления. Но при аварийном скачке давления от перегрева ТТ-котла резервуар даст течь с вероятностью 90%, хотя под слоем утеплителя вы можете не заметить мелкую трещину. Как выпирает не укрепленный металл сосуда при заполнении водой, смотрите на видео:

Справка. Бессмысленно наваривать прямо на стенки жесткости из уголков, швеллеров и другого металлопроката. Практика показывает, что уголки малого сечения сила давления изгибает вместе со стенкой, а большие отрывает по краям.

Делать снаружи мощный каркас – нецелесообразно, слишком большой расход материалов. Компромиссный вариант – внутренние распорки, изображенные на чертеже самодельного теплоаккумулятора.

Чертеж аккумулятора тепла на 500 л – вид сверху (поперечный разрез)

Подбор материалов для резервуара

Вы сильно облегчите себе задачу, если найдете готовый цилиндрический бак, изначально рассчитанный на давление 3–6 Бар. Какие емкости можно использовать:

  • баллоны из-под пропана разной вместительности;
  • списанные технологические резервуары, например, ресиверы от промышленных компрессоров;
  • ресиверы от железнодорожных вагонов;
  • старые железные бойлеры;
  • внутренние баки емкостей для хранения жидкого азота, выполненные из нержавейки.

Из готовых стальных сосудов сделать надежный теплоаккумулятор значительно проще

Примечание. В крайнем случае сгодится стальная труба подходящего диаметра. К ней можно приварить плоские крышки, которые придется усилить внутренними растяжками.

Для сваривания квадратного резервуара возьмите листовой металл толщиной 3 мм, больше не надо. Жесткости сделайте из круглых труб Ø15—20 мм либо профилей 20 х 20 мм. Размер штуцеров выбирайте по диаметру выходных патрубков котла, а для облицовки купите тонкую сталь (0.3—0.5 мм) с порошковой покраской.

Отдельный вопрос – чем утеплить теплоаккумулятор, сваренный своими руками. Лучший вариант – базальтовая вата в рулонах плотностью до 60 кг/м³ и толщиной 60—80 мм. Полимеры типа пенопласта или экструдированного пенополистирола применять не стоит. Причина – мыши, которые любят тепло и осенью могут запросто поселиться под обшивкой вашей накопительной емкости. В отличие от полимерных утеплителей, базальтовое волокно они не грызут.

Не стройте иллюзий по поводу экструдированного пенополистирола, грызуны его тоже едят

Теперь укажем другие варианты готовых сосудов, которые применять для аккумуляторов тепла не рекомендуется:

  1. Импровизированный бак из еврокуба. Подобные пластиковые емкости рассчитаны на максимальную температуру содержимого 70 °С, а нам нужно 90 °С.
  2. Теплоаккумулятор из железной бочки. Противопоказания – тонкий металл и плоские крышки резервуара. Чем усиливать такую бочку, проще взять хорошую стальную трубу.

Сборка прямоугольного теплоаккумулятора

Хотим предупредить сразу: если вы посредственно владеете сваркой, то изготовление бака лучше закажите на стороне по вашим чертежам. Качество и герметичность швов имеет огромное значение, при малейшей неплотности аккумулирующая емкость потечет.

Сначала бак собирается на прихватках, а потом проваривается сплошным швом

Для хорошего сварщика здесь проблем не будет, надо лишь усвоить порядок выполнения операций:

  1. Вырежьте из металла заготовки по размерам и сварите корпус без дна и крышки на прихватках. Для фиксации листов используйте струбцины и угольник.
  2. Прорежьте в боковых стенках отверстия под жесткости. Вставьте внутрь заготовленные трубы и обварите их торцы снаружи.
  3. Прихватите к баку дно с крышкой. Вырежьте в них отверстия и повторите операцию с установкой внутренних растяжек.
  4. Когда все противоположные стенки емкости надежно связаны друг с другом, начинайте сплошную проварку всех швов.
  5. Установите снизу резервуара опоры из отрезков трубы.
  6. Врежьте штуцеры, отступив от дна и крышки на менее 10 см, как показано на ниже на фото.
  7. Приварите к стенкам металлические скобки, которые послужат кронштейнами для крепления теплоизоляционного материала и обшивки.

На фото показана растяжка из широкой полосы, но лучше применить трубу

Совет по монтажу внутренних распорок. Чтобы стенки теплоаккумулятора эффективно сопротивлялись изгибанию и не оборвались по сварке, выпустите концы растяжек наружу на 50 мм. Затем дополнительно приварите к ним ребра жесткости из стального листа или полосы. О внешнем виде не волнуйтесь, торцы труб потом скроются под облицовкой.

Стальные скобки (клипсы) привариваются к корпусу для крепления утеплителя и обшивки

Несколько слов о том, как утеплить теплоаккумулятор. Сначала проверьте его на герметичность, наполнив водой либо смазав все швы керосином. Теплоизоляция выполняется достаточно просто:

  • зачистите и обезжирьте все поверхности, нанесите на них грунтовку и краску с целью защиты от коррозии;
  • оберните бак утеплителем, не сдавливая его, а после закрепите с помощью шнура;
  • нарежьте облицовочный металл, сделайте в нем отверстия под патрубки;
  • прикрутите обшивку к кронштейнам саморезами.

Листы облицовки прикручивайте так, чтобы они были связаны между собой крепежом. На этом изготовление самодельного теплоаккумулятора для открытой системы отопления закончено.

Установка и подключение резервуара к отоплению

Если объем вашего теплоаккумулятора превышает 500 л, то ставить его на бетонный пол нежелательно, лучше устроить отдельный фундамент. Для этого демонтируйте стяжку и выкопайте яму до плотного слоя грунта. Потом засыпьте ее битым камнем (бутом), уплотните и заполните жидкой глиной. Сверху залейте железобетонную плиту толщиной 150 мм в деревянной опалубке.

Схема устройства фундамента под аккумуляторный бак

Правильная работа теплового аккумулятора построена на горизонтальном движении горячего и охлажденного потока внутри резервуара, когда батарея «заряжается», и вертикальном течении воды во время «разряда». Чтобы организовать такую работу батареи, нужно выполнить следующие мероприятия:

  • контур твердотопливного или другого котла подключается к накопительному баку для воды через циркуляционный насос;
  • отопительная система снабжается теплоносителем с помощью отдельного насоса и смесительного узла с трехходовым клапаном, позволяющим отбирать из аккумулятора необходимое количество воды;
  • насос, установленный в котловом контуре, по производительности не должен уступать агрегату, подающему теплоноситель к отопительным приборам.

Схема обвязки бака – аккумулятора тепла

Стандартная схема подключения теплоаккумулятора с ТТ-котлом представлена выше на рисунке. Балансировочный вентиль на обратке служит для регулирования потока теплоносителя по температуре воды на входе и выходе емкости. Как правильно производится обвязка и настройка, расскажет наш эксперт Владимир Сухоруков в своем видеоматериале:

Справка. Если вы проживаете в столице РФ или Подмосковье, то по вопросу подключения любых теплоаккумуляторов можете проконсультироваться лично с Владимиром, воспользовавшись контактными данными на его официальном сайте.

Бюджетный аккумулирующий бак из баллонов

Тем домовладельцам, у кого площадь котельной сильно ограничена, мы предлагаем сделать цилиндрический теплоаккумулятор из баллонов от пропана.

Самодельный накопитель тепла в паре с ТТ-котлом

Конструкция на 100 л, разработанная другим нашим мастером — экспертом Виталием Дашко, призвана выполнять 3 функции:

  • разгружать твердотопливный котел при перегреве, воспринимая излишки теплоты;
  • нагревать воду для хозяйственных нужд;
  • обеспечивать обогрев дома в течение 1—2 часов в случае затухания ТТ-котла.

Примечание. Длительность автономной работы теплоаккумулятора невелика из-за малого объема. Зато он поместится в любое помещение топочной и сможет отводить тепло от котла после отключения электричества, поскольку присоединен напрямую, без насоса.

Так выглядит без облицовки резервуар, сделанный из баллонов

Для сборки накопительного бака вам потребуется:

  • 2 стандартных баллона из-под пропана;
  • не менее 10 м медной трубки Ø12 мм либо нержавеющей гофры такого же диаметра;
  • штуцеры и гильзы для термометров;
  • утеплитель – базальтовая вата;
  • крашеный металл для обшивки.

От баллонов нужно открутить вентили и отрезать крышки болгаркой, наполнив их водой во избежание взрыва остатков газа. Медную трубку аккуратно изгибаем в змеевик вокруг другой трубы подходящего диаметра. Дальше действуем так:

  1. Пользуясь представленным чертежом, просверлите отверстия в будущем теплоаккумуляторе под патрубки и гильзы для термометров.
  2. Закрепите сваркой внутри баллонов несколько металлических скоб для монтажа теплообменника ГВС.
  3. Поставьте баллоны один на другой и сварите между собой.
  4. Установите внутрь получившегося бака змеевик, выпустив концы трубки через отверстия. Для уплотнения этих мест используйте сальниковую набивку.
  5. Приделайте дно и крышку.
  6. В крышку врежьте штуцер для сброса воздуха, в дно – патрубок сливного крана.
  7. Приварите кронштейны для крепления обшивки. Сделайте их разной длины, чтобы готовое изделие имело прямоугольную форму. Сгибать облицовку полукругом будет неудобно, да и выйдет не эстетично.
  8. Сделайте утепление резервуара и прикрутите обшивку саморезами.

Стыковка бака с ТТ-котлом без циркуляционного насоса

Особенность конструкции данного теплоаккумулятора заключается в том, что он соединяется с твердотопливным котлом напрямую, без циркуляционного насоса. Поэтому для стыковки применяются стальные трубы Ø50 мм, проложенные с уклоном, теплоноситель циркулирует самотеком. Для подачи воды к радиаторам отопления после буферной емкости устанавливается насос + трехходовой смесительный клапан.

Заключение

На многих интернет-ресурсах встречается утверждение, что изготовить теплоаккумулятор своими руками – плевое дело. Если вы изучите наш материал, то поймете, что подобные высказывания далеки от реальности, на самом деле вопрос довольно сложный и серьезный. Нельзя просто взять бочку и приладить ее к твердотопливному котлу. Отсюда совет: хорошенько продумайте все нюансы, прежде чем приступать к работе. А без квалификации сварщика за буферную емкость не стоит и браться, лучше ее заказать в специализированной мастерской.

Схема отопления с теплоаккумулятором в частном доме

Твердотопливные котлы – отличное оборудование для отопления частного дома в сельской местности или в пригороде, вдали от газовых магистралей. Как и любое другое оборудование котлы на твердом топливе претерпевают изменения, модифицируются и усовершенствуются, поэтому современные модели представлены пиролизными аппаратами, котлами с теплоаккумуляторами, пеллетным оборудованием, оснащены автоматикой и средствами контроля параметров. Стандартная схема отопления с теплоаккумулятором заслуживает особого внимания, так как экономит топливо, которое и без того стоит недешево – ведь платить приходится не только за дрова, торф, пеллеты или уголь, но и за их доставку. Теплоаккумулятор для электрических и твердотопливных котлов отопления эффективнее себя проявит, если подсчет электроэнергии ведется по дневному и ночному тарифам.
Отопительное оборудование с тепловым аккумулятором

Устройство отопления с ТА

Тепловой аккумулятор (ТА) для котлов отопления – составная часть отопительной системы, работающая на увеличение временного отрезка между циклами подачи топлива в топочную камеру. Конструктивно это герметичная утепленная емкость большого объема, наполненная теплоносителем из системы отопления, который постоянно циркулирует по контуру (контурам). В качестве теплоносителя используются традиционные жидкости – дистилированная вода, антифриз, водно-глюколевые растворы.

Единственная особенность, которую обязательно нужно учитывать при принятии решения о включении в схему ТА – объем отапливаемых помещений. Чем он меньше, тем меньше смысла в установке теплоаккумулятора – мощности котла и нагревательных приборов (радиаторов, батарей) вполне достаточно для обогрева небольших помещений. Как функционирует отопление с тепловым аккумулятором – упрощенная схема подключения:

  1. Теплоаккумулятор включается в разрыв между котлом и трубной разводкой, то есть, нагретая в котле жидкость сразу направляется в емкость;
  2. Из аккумулятора горячая жидкость перетекает в отопительные приборы посредством трубной разводки;
  3. По обратной подаче жидкость снова направляется в аккумулятор, а из него – в котел для нового цикла нагревания.

Принципиальная схема работы отопления с тепловым аккумулятором

Потоки подачи и обратки должны постоянно смешиваться – это условие эффективной работы теплового аккумулятора. Но нагретый теплоноситель поднимается вверх, а остывший – опускается вниз, поэтому сложность обеспечения работоспособности системы заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых некоторый объем горячей жидкости опускался на дно аккумулятора для нагрева остывшей жидкости из обратки. Заряженный аккумулятор – это резервуар, в котором весь объем теплоносителя имеет одинаковую температуру.

После сгорания очередной порции твердого топлива котел перестает нагревать воду, и начинает работать ТА. Горячий теплоноситель продолжает двигаться в системе, отдавая тепло и охлаждаясь в батареях. Циркуляция будет продолжаться до тех пор, пока теплоноситель не остынет полностью, или в котел не загрузится новая порция дров или угля.

При наличии системы автоматики критическое охлаждение теплоносителя не допускается, так как подача твердого топлива в системе отопления с твердотопливным котлом контролируется датчиками температуры: при достижении определенного значения, означающего, что котел перестал поддерживать горение, датчик подает сигнал в исполнительную систему, которая открывает задвижку подачи топлива – угля, пеллет или торфа.

Автоматическая загрузка топлива в твердотопливный котел

Недостатки работы системы отопления с теплоаккумулятором для дачных и садовых домиков с сезонным проживанием:

  1. Помещения прогреваются дольше;
  2. Из-за маленьких размеров ТА увеличивается объем отопительного контура, поэтому самый дешевый теплоноситель для таких систем – вода. Антифриз и другие синтетические жидкости обойдутся слишком дорого.


Но каждый раз по приезде вновь наполнять систему водой – занятие хлопотное, а, если выездите на дачу два-три раза в месяц – просто бессмысленное. Поэтому в ТА встраиваются дополнительные стальные спиральные трубы, выполняющие роль отопительных контуров. Теплоноситель, протекающий по спиралям, не контактирует с теплоносителем в ТА, а является отдельным и автономным контуром отопления или ГВС. Реализацией такого несложного приема можно добиться универсальности применения любого котла, даже простейшего одноконтурного. Причем КПД такого оборудования будет использован максимально.
Теплоаккумулятор со спиралевидным контуром

Роль таких пассивных спиралей могут выполнять и активные элементы – электрические ТЭНы, которые могут подключаться к электрической сети или быть автономными – работать от энергии солнца (солнечных аккумуляторов). Такой способ нагрева теплоносителя или ГВС считается вспомогательным.

Схема обвязки с тепловым аккумулятором

Схем отопления с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором можно разработать сколько угодно – все будет зависеть от реальных условий эксплуатации отопления, расположения помещений, их площади, применяемого оборудования, и т.д. Традиционная и стандартная обвязка твердотопливного котла отопления схема с теплоаккумулятором работает следующим образом:

На рисунке ниже стрелками указаны перемещения теплоносителя по системе, при этом обратка вверх двигаться не может. Чтобы забирать теплоноситель из обратки, в схему включается циркуляционный насос между аккумулятором и котлом, который перекачивает больше жидкости, чем насос до ТА. Таким образом, образуется перепад давлений в трубах, и жидкость забирается из трубы обратной подачи в резервуар. Небольшой недостаток этой схемы заключается в том, что контур будет нагреваться дольше.
Простейшая схема обвязки с теплоаккумулятором

Для уменьшения этого временного отрезка реализуется такое устройство отопления (рисунок ниже по тексту) с замкнутым циклом прогревания котла. Работает схема так: теплоноситель не поступает из ТА в котел до тех пор, пока она не нагреется в рубашке котла до заданной температуры. После достижения заданного значения некоторый объем жидкости из трубы подачи поступает в аккумулятор, а часть смешивается в системе с жидкостью из ТА, и снова подается в котел.
Обвязка теплоаккумулятора с контуром прогревания котла

В результате реализации такой схемы котел всегда принимает нагретую жидкость, что поднимет его КПД, уменьшает время прогрева отопительного контура и позволяет организовать автономный режим работы включением двух байпасов:

  1. При неработающем насосе и перекрытом вентиле нижнего байпаса работает обратный клапан;
  2. При неработающем насосе и обратном клапане работает нижний байпас.


Из-за высокого сопротивления обратного клапана потоку теплоносителя его можно не включать в схему:
Обвязка без обратного клапана для системы с естественной циркуляцией теплоносителя

При аварийном отключении электричества шаровый вентиль открывается вручную. При работе схемы только с принудительной циркуляцией теплоносителя обвязка с ТА делается по следующей схеме:
Обвязка для системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Как рассчитать требуемый объем теплоаккумулятора

Слишком большой или слишком маленький резервуар для накопления тепла в виде нагретого теплоносителя– это неэффективное решение, поэтому требуемый объем резервуара подлежит математическому расчету, точные результаты которого получить сложно из-за приблизительных первоначальных данных – тепловых потерь в помещении, свойств утеплителя стен и фундамента дома, теплоизолирующих качеств стройматериалов стен, перекрытий и перегородок, этих же параметров оконных и дверных проемов. Но приблизительно провести расчет теплоаккумулятора все же можно, и рассчитан такой прием именно на незнание точных тепловых потерь здания, тем более, если его только предстоит построить.

Выбор размеров и объема резервуара под тепловой аккумулятор можно сделать, отталкиваясь от следующих параметров:

  1. Общая площадь отапливаемых помещений;
  2. Тепловая мощность нагревательного оборудования.

Эти два параметра и определяют объем ТА.

Допустим, необходимо вычислить объем теплового аккумулятора для отопительной системы, исходя из отапливаемой площади помещения. Формула для расчета простая: площадь в квадратных метрах умножается на четыре (Sx 4). Например, для дома общей отапливаемой площадью 50 м2 потребуется резервуар на 200 литров. При таком объеме ТА, как показывает практика, загружать котле твердым топливом можно всего одни раз в сутки. Это – очень хорошая экономия и очень хороший КПД.

Расчет объема теплоаккумулятора отопления

Знающие хозяева скажут, что можно просто установить пиролизный котел, который будет работать так же. Но работа такого котла немного сложнее и менее эффективна, так как:

  1. Сначала топливо возгорается и разгорается;
  2. Затем ограничивается подача воздуха;
  3. Последним активируется тление топлива (пиролиз).

При возгорании топлива температура теплоносителя резко возрастает, а пиролизный процесс поддерживает ее на заданном уровне, причем во время протекания пиролиза много тепловой энергии просто исчезает в трубу дымохода, не обогревая почти ничего. Еще один минус – при открытой системе отопления на пиках разогрева теплоноситель может закипать и выплескиваться из расширительного бачка, а при использовании ПВХ труб для разводки отопления они быстрее выходят из строя от высокой температуры.

 

Расчет, подбор теплоаккумулятора для отопления дома твердотопливным котлом — Блог компании

Отопление частного дома – это очень важная и непростая задача, которая дает возможность создать уют и комфортную атмосферу для Вашей семьи. Значительное повышение цен на энергоносители делает актуальным вопрос об уменьшении затрат на отопление, горячее водоснабжение, поэтому все больше и больше владельцы загородных домов обращают внимание на современное оборудование, которое дает возможность эффективно использовать тепло и при этом экономить средства.

В результате расчетов и практических исследований различных систем отопления современных домов, специалисты теплотехники пришли к выводу, что самый экономический эффект удается достичь сочетанием нескольких источников тепла в комбинированную систему отопления. При этом домовладелец может применять традиционные источники тепла (газовый твердотопливный или электрический котел), а также и альтернативные (солнечные коллекторы, тепловые насосы). Для обеспечения данной возможности в домах с комбинированной системой отопления применяется буферная емкость.

Функции теплоаккумулятора в системе отопления:

  • аккумулирование тепловой энергии с последующей передачей в отопительную систему при необходимости
  • защита твердотопливного котла от закипания (поглощает перегретую воду)
  • возможность одновременного использования нескольких источников тепла в системе: это особенно важно, учитывая тот факто, что разные тепловые источники могут рационально работать в разное время суток (солнечную энергию лучше всего использовать днем, когда солнце наиболее активно, электрический котел рационально использовать в ночное время, когда действует «ночной режим»)
  • повышение КПД и эффективности использования твердотопливного котла за счет полного сгорания топлива
  • возможность обеспечить дом хозяйственной водой с помощью буферной емкости, которая оборудована теплообменником для горячего водоснабжения

Буферный бак – это очень габаритное устройство, поэтому возможность эго установки стоит предусматривать еще на стадии проектирования дома. Аккумулирующую емкость рассчитывают исходя из соотношения 30-50 литров на 1 кВт тепловой мощности котла. По следующей формуле можно сделать расчет тепловой мощности теплоаккумулятора для отопления дома, которую возможно накопить.

Формула расчета буферного бака

Q = m*cp*(T2-T1)

  • M – масса вещества, которая используется в буферном баке
  • Cp – удельная теплоемкость аккумулирующего вещества Вт(кг*К)
  • Т2 и Т1 – средняя температура теплоносителя в баке – конечная и начальная °С

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла

Расчет данного оборудования заключается в определении аккумулирующей способности запасенного объема воды. Эта способность характеризирует теплоемкость, которая равна 4,187 кДж кг/°С, это означает, что для нагрева одного килограмма воды на 1 градус нужно подвести количество тепла эквивалентное 4,187 кДж, или что тоже самое – 1 ккал = 1,163 Вт/ч. Например, если у Вас аккумулирующая емкость обьемом 1000 литров (масса 1 литра теплоносителя равна 1 кг) и мы эго нагреем до 50°С то в нем будет аккумулировано тепловой энергии 1000*50 = 50 000 ккал = 0,05 Гкал = 58 кВт/ч. При отборе тепла и охлаждении бака на 50°С. от него будет отведено 0,05 Гкал тепла.

В зависимости от схемы применения используются различные методики расчета теплоаккумуляторов для отопления, но в целом при подборе следует учитывать:

  • чем больше пиковое потребление отличается от среднечасового и чем дольше его продолжительность, тем больше должен быть объем бака накопителя тепла
  • чем больше пиковое поступление и чем меньше его продолжительность, тем больше должна быть мощность теплообменного аппарата независимо внешний он или интегрирован в бак накопитель горячей воды
  • номинальное давление бака накопителя тепла должно быть больше максимального рабочего давления с точки его подключения
  • буферные емкости с одним или двумя теплообменниками: системы с большим температурным напором присоединяются к верхним теплообменниками и с меньшим к нижним
  • теплоаккумулятор, который подключен до твердотопливного котла, должен аккумулировать тепло генерируемое, как минимум, разовой загрузкой котла
  • в схемах подключения системы отопления с аккумулирующими емкостями с ГВС, обязательно должны быть установлены – расширительный бак и предохранительный клапан

Подбор буферной емкости для твердотопливного котла

Методика, по которой, нужно высчитать буферную емкость может быть разной в зависимости от схемы применения, определения максимальной загрузки топлива. Например, в топку помещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт/час тепловой энергии. Таким образом, при сжигании одной загрузки топлива твердотопливный котел отдаст 20•3,5=70 кВт/час тепла. Время, за которое сгорает полная загрузка топлива можно рассчитать так: Если мощность котла составляет, например 25 кВт тогда 70:25=2,8 час.

Теплоаккумулятор Время нагрева при мощности
20 кВт 25 кВт 30 кВт 35 кВт 40 кВт 45 кВт 50 кВт 55 кВт 60 кВт
500 1,2 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4
1000 2,3 1,9 1,6 1,3 1,2 1,0 0,9 0,8 0,8
1200 2,8 2,2 1,9 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0 0,9
1500 3,5 2,8 2,3 2,0 1,7 1,6 1,4 1,3 1,2
1800 4,2 3,4 2,8 2,4 2,1 1,9 1,7 1,5 1,4
2000 4,7 3,7 3,1 2,7 2,3 2,1 1,9 1,7 1,6
2400 5,6 4,5 3,7 3,2 2,8 2,5 2,2 2,0 1,9
3000 7,0 5,6 4,7 4,0 3,5 3,1 2,8 2,5 2,3
3500 8,1 6,5 5,4 4,7 4,1 3,6 3,3 3,0 2,7

Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система отопления уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери. Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.

Для упращенного рассчета принимается не меньше 50 литров на кадный кВт мощности котла.

Вместимость бака дм3 350 500 800 1000 1500 2000 3000 3500
Колличество тепла при Δt = 40°С, кВт/год 20 30 45 58 85 115 170 210
Колличество дров, кг, при Δt = 40°С. С=12 МДж/кг 5 7 2 14 21 30 42 50

Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы и расчет

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

Накопитель тепловой энергии — это не что иное, как утепленный железный бак с патрубками для подключения магистралей водяного отопления. Буферная емкость выполняет 2 функции: накапливает избытки теплоты и обогревает дом в периоды, когда котел бездействует. Теплоаккумулятор замещает отопительный агрегат в 2 случаях:

  1. При обогреве жилища печью с водяным контуром либо котлом, сжигающим твердое топливо. Накопительная емкость работает для отопления ночью, после прогорания дров или угля. Благодаря этому домовладелец спокойно отдыхает, а не бегает в котельную. Это комфортно.
  2. Когда источником тепла служит электрокотел, а учет потребления электричества ведется многотарифным счетчиком. Энергия по ночному тарифу обходится вдвое дешевле, поэтому днем работу системы отопления полностью обеспечивает тепловой аккумулятор. Это экономично.

Слева на фото – буферный резервуар 400 литров фирмы Drazice, справа – электрокотел Kospel в комплекте с накопителем горячей воды

Важный момент. Бак — аккумулятор горячей воды повышает эффективность твердотопливного котла. Ведь максимальный КПД теплогенератора достигается при интенсивном горении, которое невозможно постоянно поддерживать без буферной емкости, поглощающей излишки теплоты. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расход. Это касается и газового котла, чей КПД снижается в режимах слабого горения.

Аккумуляторный бак, заполненный теплоносителем, действует по простому принципу. Пока обогревом помещений занимается теплогенератор, вода в емкости нагревается до максимальной температуры 80—90 °С (теплоаккумулятор заряжается). После отключения котла к радиаторам начинает подаваться горячий теплоноситель из накопительного бака, обеспечивающего отопление дома в течение определенного времени (тепловая батарея разряжается). Длительность работы зависит от объема резервуара и температуры воздуха на улице.

Как устроен аккумулятор тепла заводского изготовления

Простейшая аккумулирующая емкость для воды заводского изготовления, показанная на схеме, состоит из таких элементов:

  • основной резервуар цилиндрической формы, сделанный из углеродистой либо нержавеющей стали;
  • теплоизоляционный слой толщиной 50—100 мм в зависимости от применяемого утеплителя;
  • внешняя обшивка – тонкий окрашенный металл или полимерный чехол;
  • присоединительные штуцера, врезанные в основную емкость;
  • погружные гильзы для установки термометра и манометра.

Примечание. Более дорогие модели аккумуляторов тепла для систем отопления дополнительно снабжаются змеевиками для ГВС и подогрева от солнечных коллекторов. Другая полезная опция – встроенный в верхнюю зону бака блок электрических ТЭНов.

Принцип работы теплоаккумулятора без теплообменника

Это самый недорогой и простой по устройству аккумулятор тепла. Подсоединяется к котлу, а потом от него выполняют разводку к обогревательным элементам.

Принцип работы теплоаккумулятора с одним или несколькими змеевиками

Эта современная модель получила широкое применение благодаря своей высокоэффективной работе. Змеевик, расположенный сверху отбирает энергию, а нижний прогревает сам буфер.

Принцип работы теплоаккумулятора с внутренним бойлером

Эта модель не просто накапливает и рационально распределяет тепло, но и обеспечивает дом горячей водой в ванной и кухне.

Замечательно встраивается в открытую и закрытую системы отопления, без малейших потерь функциональности.  Часто работает в паре  с твердротоплевными и электрическими котлами, а также с солнечными коллекторами.

Солнечный коллектор работает от энергии солнца, которая бесплатна, экономя топливо. Единственное, на что придется потратиться, так это на оборудование.

Роль теплоаккумулятора для гелеосистемы очень важна, поскольку в вечернее время и ночью энергия практически не вырабатывается.

Конечно, гелеосистемы в климатических условиях многих регионов страны не способны полностью обеспечить тепловой энергией дом, но являются серьезным подспорьем в экономии.

Твердотопливный котел отопления и теплоаккумулятор

Очень часто теплоаккумуляторы  используют именно для сохранения выделяемого тепла котлом отопления. Связано это с тем, что котел за период сгорания топлива выделяет тепло не всегда одинаково, чтобы сбалансировать обогревательный процесс, сделать его наиболее ровным в смысле температурного режима в доме используют теплоаккумулыторы или как их еще называют буферные баки.

Рядом с теплоаккумулятором  устанавливаются приборы контроля давления и температуры в системе отопления, оборудуется устойчивое основание под буферный бак и котел.

В работе теплоаккумуляторов имеются свои минусы: дом слишком долго прогревается при первичном запуске системы, высокая стоимость, требует высокой мощности котла.

Цены на теплоаккумуляторы  для отопления  достаточно высокие, поэтому многие предпочитают делать эти устройства самостоятельно.

Сделать простейший теплоаккумулятор для отопления своими руками можно из бочки, изготовленной из нержавейки.

Изготовить бочку можно из пары листов нержавейки. Чтобы вода в бочке нагревалась, нужна медная трубка с диаметром 3 сантиметра и длиной около 14 метров.

Трубку сгибают и помещают внутрь бака. К низу бочки подводят холодную воду, а сверху отводят горячую. Оба отвода оснащаются кранами контроля подачи воды.

Следующий шаг – проверка бочки на герметичность, если все в порядке и течи нет, бочку можно утеплять.

Утепление проходит в пару этапов – сначала ее красят термоустойчивой краской, а затем оборачивают базальтовой ватой, поверх которой оборачивают бак фольгой.

Самодельный бак, также как и производственный оборудуют датчиками температуры и давления.

Самодельный бак выйдет в разы легче и дешевле, если не верите, посмотрите фото теплоаккумуляторов для отопления. Габариты производственных баков впечатляют.

Как сделать теплоаккумулятор своими руками

Такой вопрос возникает когда человек узнает цену на такое оборудование, в зависимости от количества змеевиков и материала изготовления, она колеблется в пределах 400-1500 уе. Что не всем по карману.

Схема устройства

ТА представляет собой цилиндрическую емкость или прямоугольной формы, изготовленную из металла. Размеры определяет требуемый объем, полученный в результате расчетов, приведенных ранее. Толщина стенки 2-3 мм.

Лист раскраивается при помощи плазмореза, болгарки, гильотины или сварочного аппарата. Сшивается он также при помощи сварки. Максимальное качество шва обеспечивает газовая сварка, но и инверторной можно получить желаемый результат. В любом случаи качество сварных швов необходимо будет проверить под давлением до 4 атмосфер. Торцевые стенки цилиндра закрываются плоскими металлическими кругами той же толщины.

Сталь или нержавка

Сегодня на рынке можно приобрести такие емкости как с черной стали так и с нержавеющей. Производители же утверждают что стоит брать только последний вариант так как он не подвержен коррозии, но и стоит в 2-2.5 раза дороже. Что же выбрать? На самом деле, есть нет денег на нержавку смело берите черный металл. Толщины 3 мм хватит на многие годы, так как эта емкость постоянно заполнена водой, содержащегося в ней кислорода недостаточно для образования коррозии.

Единственная проблема, это когда сливается вода, определенное время внутри сохраняется сырость. Но, запаса толщины металла достаточно чтобы это не было проблемой. Из моей практики: теплоаккумуляторы эксплуатируются уже около 10 лет, никаких проблем с коррозией при ревизии не обнаруживалось.

В качестве теплообменника выступает изогнутая гладкая или гофрированная труба. Покупка магниевого анода избавит от опасности быстрого покрытия конструкции коррозией.

Пример чертежа

Необходимо заблаговременно изготовить чертеж и отметить входное и выходное отверстия для врезки теплообменника и еще два подключения к главному контуру. Входное сверху, выходное внизу. В стенки врезаются штуцеры. Дополнительных два отверстия с патрубками нужно сделать в днище и верхней крышке. Одно для слива теплоносителя, второе для воздухоотводчика (избавит от переизбытка давления внутри бака).

Чтобы емкость, особенно если форма не цилиндрическая, после заполнения не раздуло, по периметру, на расстоянии 320-380 мм друг от друга устанавливаются ребра жесткости (снаружи бака). Их изготавливают из металлической полосы толщиной 3 мм. Внутри каждое кольцо стягивается двумя диаметральными усилителями стенок, перпендикулярными друг другу. То же самое делают с торцевыми стенками (усилитель соединяет центры окружностей).

Вся конструкция сваривается. Для установки потребуются опоры. Они будут прилажены к днищу. В этих местах снаружи бака прилаживают дополнительные ребра жесткости из такой же полосы, чтобы под массой ТА днище не деформировалось. На штуцеры нарезается резьба (если соединение с трубами планируется выполнить при помощи муфт). Это можно сделать до их установки на ТА.

Как альтернативу применяют сварное соединение контура. Это неудобно с точки зрения обслуживания. В случае выхода ТА из строя придется резать трубы. Муфту можно раскрутить, а после ремонта смонтировать все заново. Если в качестве змеевика используют сплавы цветных металлов, понадобится аргоновая сварка.

Когда система предполагает использование нескольких спиралей теплообменника, их устанавливают одна внутри другой. То есть диаметр первой меньше диаметра второй. Возможна конструкция с расположением друг над другом, если такое позволяет высота потолков в помещении.

Материалом для бака может служить углеродистая сталь с антикоррозийным покрытием, нанесенным гальваническим методом. Это дешевле, нежели сделать бак из нержавейки. Но последняя прослужит дольше. Единственное уязвимое место – сварочные швы. Их лучше обработать. Естественно, сварочный аппарат должен иметь возможность варить нержавеющую сталь.

В качестве дополнительного оборудования можно врезать электрический ТЭН. Включая его вы сократите время запуска и прогрева системы. Контрольно-измерительные приборы тоже не будут лишними (термометр, контроллер уровня теплоносителя и т.д.). В качестве устройств, обеспечивающих безопасность работы теплоаккумулятора, применяют предохранительный выпускной воздушный клапан. Такая система надежна, долговечна и неприхотлива.

Изготовление змеевика

Для изготовления этого элемента используется медная трубка 20-30 мм диаметром. Форма должна быть цилиндрическая, поскольку всегда являются слабым местом в системах с постоянно циркулирующей водой.

Что бы сделать такую спиральную конструкцию можно использовать простейшее приспособление в виде деревянно-фанерного каркаса, на который наматывается трубка.

С обеих краев трубки нужно приварить или припаять штуцеры с резьбой для дальнейшего подключения их в систему. Для спайки лучше всего использовать мягкий припой.

Проверка герметичности

Теперь необходимо проверить нашу конструкцию на протекание, причем сделать это необходимо под давлением. Во первых система отопления работает в пределах 0.8-3.5 атмосферы, во вторых давление может скакать достаточно резко при быстром прогреве системы и на это необходимо сделать определенный напуск. давления 4 Бар будет достаточно.

Наполняем резервуар водой максимально как только позволяет конструкция. Далее можно применить компрессор или даже автомобильный насос и накачать им необходимое давление. Подсоединить его можно через одно из технологических отверстий, о которых я писал выше.

Оставить в таком состоянии емкость на некоторое время и проверить не проявляется ли вода или сырость на швах.Если такая проблема возникла ее необходимо исправлять.

Как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла из бочки

Предварительно необходимо рассчитать объем требуемой ёмкости и сделать чертёж. На чертеже нужно изобразить стандартную бочку, в которую входит два трубопровода. Один из них транспортирует теплоноситель от теплообменника котла, а второй переправляет горячую воду к радиаторам отопления. Остаётся лишь посчитать габариты бочки, точнее, её объём. Зная объём, легко определить диаметр и высоту по справочным данным.

Если вам необходимо вычислить объём ёмкости, зная высоту и один из следующих параметров: радиус, диаметр или площадь основания, то удобнее всего воспользоваться калькулятором, производящим расчёт в режиме онлайн.

Начнём расчёт. Предположим, наш тепловой генератор на твёрдом топливе полностью бездействует ночью на протяжении 4 часов (после остывания), а площадь нашего небольшого дачного дома 30 кв. м. Следовательно, бочка должна отдавать в час примерно одну десятую площади — 3 кВт. Итого, 12 кВт за ночь. При этом разницу температур бочки и отопления примем максимум 40 градусов (скажем, если в ёмкости вода нагрета до 90, то в радиаторах — хотя бы до 50).

Согласно школьному курсу физики, m=Q/Ct, где

  • Q — вся тепловая энергия, у нас это 12 кВт,
  • С — удельная теплоёмкость агента, то есть воды, равная 0,0012 кВт/кг х гр. Цельсия,
  • t — разница температур.

Получаем по этой формуле: m = 12/0,0012х40 = 250 кг. Таким образом, можно принять объем воды равный 250 литров. Выходит, в качестве теплоаккумулятора для твердотопливного котла при заданных условиях нам подойдёт металлическая бочка на 250 литров. Примерные размеры такой бочки — 600х900 мм. То есть диаметр равен 0,6 м., а высота (длина) — 0,9 м.

Что нужно взять

Для процесса изготовления нашего теплоаккумулятора необходимо заготовить следующие материалы и инструменты.

  • Обычная металлическая бочка, её можно купить в магазине,
  • сварочный аппарат с маской и электродами,
  • электроинструмент типа «болгарки» и диски шлифовальные и отрезные, дрель и свёрла, коронка по металлу.
  • два стандартных стальных патрубка для отопления, каждый с резьбой на конце, обычно на 3/4 дюйма,
  • минвата.

Начать процедуру лучше при участии помощника. Кроме того, должен быть уже готов чертёж.

Чертёж теплоаккумулятора

Пошаговое изготовление своими руками

  1. Предварительно бочку тщательно зачищают изнутри. Это нужно для исключения постоянного загрязнения теплоносителя ржавчиной и окалиной. Зачистку можно сделать с помощью болгарки и шлифовальных кругов.

    Зачищенные изнутри бочки

  2. Далее, необходимо просверлить два отверстия — входное и выходное, под диаметр патрубков подачи. Для этого сначала применяют дрель со сверлом по металлу, а затем лучше использовать коронку.
  3. Далее, внутрь полученных отверстий тщательно вваривают патрубки для входа и выхода теплоносителя, то есть, прогретой воды. На этих патрубках должна быть нарезана резьба на концах, которые не приваривают. Позже посредством этой резьбы будут прикручиваться шаровые краны для врезки в общую систему отопления.
  4. После этого очень добросовестно приваривают верхнюю крышку. Все сварные швы должны получиться герметичными во избежание протечек.
  5. Наконец, утепляют теплоаккумулятор снаружи минватой, для этого оборачивают бочку пластами минваты, после чего тщательно стягивают эти пласты, обернувшие бочку, кольцами из металлической крепёжной ленты.
  6. Нам остаётся вмонтировать узел в систему посредством шаровых кранов. Теплоаккумулятор должен располагаться сразу после котла, причём по уровню — выше радиаторов, чтобы тепловой агент хорошо их пополнял из нашей ёмкости.

Это важно знать! Нельзя использовать пластиковую бочку. Она не способна выдержать рабочую температуру теплового агента, достигающую 90 градусов Цельсия. Стенки такой бочки во время работы в системе просто начнут плавиться. Исключение могут составить пластиковые ёмкости, на которых указана производителем максимальная температура содержимого выше 90 градусов. Но в этом случае ещё нужно решить, как приделать патрубки.

Ещё несколько замечаний

Вот мы и сделали простой теплоаккумулятор для небольшой системы отопления. Как итог — ещё несколько важных замечаний. Для нашего примера необходимый объём бочки получился 250 литров. Однако когда дом большой, может понадобиться накопитель гораздо большего размера. В таком случае лучше будет сварить кубический короб. К тому же, его легче утеплить специальными материалами.

Некоторые умельцы используют для такого варианта стандартный, так называемый европейский, куб объёмом 1000 литров. Он продаётся во многих магазинах. Но здесь нужно помнить, что он пластиковый. Как правило, максимальная температура воды, которую выдерживает «еврокуб», равна 70 градусам по Цельсию, если в маркировке не указано иное. Так что использовать данную ёмкость в системе отопления просто опасно.

И ещё об утеплителе. Пенопласт — это идеальный вариант для кубического короба из металла. Дело в том, что данный утеплитель легко клеить к стенкам. Минвата больше подойдёт для обычной бочки, но нужно будет придумывать, как её закреплять, ведь описанный нами метод с металлическими кольцами не обязателен к применению.

Бюджетный аккумулирующий бак из баллонов

Тем домовладельцам, у кого площадь котельной сильно ограничена, мы предлагаем сделать цилиндрический теплоаккумулятор из баллонов от пропана.

Самодельный накопитель тепла в паре с ТТ-котлом

Конструкция на 100 л, разработанная другим нашим мастером — экспертом Виталием Дашко, призвана выполнять 3 функции:

  • разгружать твердотопливный котел при перегреве, воспринимая излишки теплоты;
  • нагревать воду для хозяйственных нужд;
  • обеспечивать обогрев дома в течение 1—2 часов в случае затухания ТТ-котла.

Примечание. Длительность автономной работы теплоаккумулятора невелика из-за малого объема. Зато он поместится в любое помещение топочной и сможет отводить тепло от котла после отключения электричества, поскольку присоединен напрямую, без насоса.

Так выглядит без облицовки резервуар, сделанный из баллонов

Для сборки накопительного бака вам потребуется:

  • 2 стандартных баллона из-под пропана;
  • не менее 10 м медной трубки Ø12 мм либо нержавеющей гофры такого же диаметра;
  • штуцеры и гильзы для термометров;
  • утеплитель – базальтовая вата;
  • крашеный металл для обшивки.

От баллонов нужно открутить вентили и отрезать крышки болгаркой, наполнив их водой во избежание взрыва остатков газа. Медную трубку аккуратно изгибаем в змеевик вокруг другой трубы подходящего диаметра. Дальше действуем так:

  1. Пользуясь представленным чертежом, просверлите отверстия в будущем теплоаккумуляторе под патрубки и гильзы для термометров.
  2. Закрепите сваркой внутри баллонов несколько металлических скоб для монтажа теплообменника ГВС.
  3. Поставьте баллоны один на другой и сварите между собой.
  4. Установите внутрь получившегося бака змеевик, выпустив концы трубки через отверстия. Для уплотнения этих мест используйте сальниковую набивку.
  5. Приделайте дно и крышку.
  6. В крышку врежьте штуцер для сброса воздуха, в дно – патрубок сливного крана.
  7. Приварите кронштейны для крепления обшивки. Сделайте их разной длины, чтобы готовое изделие имело прямоугольную форму. Сгибать облицовку полукругом будет неудобно, да и выйдет не эстетично.
  8. Сделайте утепление резервуара и прикрутите обшивку саморезами.

Стыковка бака с ТТ-котлом без циркуляционного насоса

Особенность конструкции данного теплоаккумулятора заключается в том, что он соединяется с твердотопливным котлом напрямую, без циркуляционного насоса. Поэтому для стыковки применяются стальные трубы Ø50 мм, проложенные с уклоном, теплоноситель циркулирует самотеком. Для подачи воды к радиаторам отопления после буферной емкости устанавливается насос + трехходовой смесительный клапан.

Модернизация теплоаккумулятора

Ранее была описана классическая конструкция теплоаккумулятора, однако есть несколько элементарных хитростей, с помощью которых можно сделать работу данного устройства более эффективной и экономичной:

  • Снизу можно разместить еще один теплообменник, функционирование которого будет базироваться на использование солнечных коллекторов . Этот вариант подойдет для пользователей, которые предпочитают экологически чистую энергию;
  • Если система отопления обладает несколькими контурами работы, то лучше всего разделить бочку внутри на несколько секций. Это позволит в дальнейшем сохранять температуру на весьма приемлемом уровне в течение максимально долгого времени;
  • Если позволяют финансовые средства, то в качестве утеплителя можно взять пенополиуретан. Этот материал стоит намного дороже, однако он удерживает тепло значительно лучше. Вода будет сохранять температуру в течение очень долгого времени;
  • Можно установить сразу несколько патрубков, которые позволят сделать систему отопления более сложной, оборудовать ее сразу несколькими контурами;
  • Разрешается установить дополнительный теплообменник вместе с основным. Вода, разогревающаяся в нем, будет использоваться для разного рода бытовых нужд – это достаточно удобно.

Как подключить

На начальном этапе следует установить котел согласно схеме. На трубу, которая будет идти к накопителю, нужно будет поставить специальную группу безопасности и трехходовой клапан, чтобы не допустить возникновения конденсата. В дальнейшем к системе следует подключить теплоаккумулятор, а к трубе, выходящей из него, нужно будет присоединить трехходовой смесительный кран.

Теплоаккумулятор не обойдется без установки циркуляционного насоса, который должен быть оснащен релейным термостатом с погружной гильзой. Также следует устанавливать два обратных клапана.

Заключение

На многих интернет-ресурсах встречается утверждение, что изготовить теплоаккумулятор своими руками – плевое дело. Если вы изучите наш материал, то поймете, что подобные высказывания далеки от реальности, на самом деле вопрос довольно сложный и серьезный. Нельзя просто взять бочку и приладить ее к твердотопливному котлу. Отсюда совет: хорошенько продумайте все нюансы, прежде чем приступать к работе. А без квалификации сварщика за буферную емкость не стоит и браться, лучше ее заказать в специализированной мастерской.

Видео: полезная информация об агрегате

Источники

  • https://otivent.com/teploakkumuljator-svoimi-rukami
  • https://otopleniehouse.ru/teploakkumulyator-dlya-otopleniya/
  • https://vremya-stroiki.net/teploakkumulyator-dlya-kotlov-otopleniya-princip-raboty/
  • https://aqua-rmnt.com/otoplenie/samodelnyj-teploakkumulyator.html
  • https://housetronic.ru/otoplenie/element/teploakkumuliator.html

CFD МОДЕЛИРОВАНИЕ БАКА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ SDHW С НАГРЕВАТЕЛЕМ И БЕЗ НАГРЕВАТЕЛЯ

1 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль CFD-МОДЕЛИРОВАНИЕ БАКА ХРАНЕНИЯ SDHW С НАГРЕВАТЕЛЕМ И БЕЗ РЕЗЮМЕ (1) Г-н Майнак Бхаумик М.E. (Thermal Engg.) Отдел машиностроения SPCE, Мумбаи, Махараштра, Индия. D-Однофазный анализ тепла и потока жидкости в накопительном баке для горячей воды для бытовых нужд (SDHW) был проведен с использованием инструментов CFD, ICEM для моделирования и построения сеток и FLUENT для анализа. Жидкость в баке находится в статическом режиме. Исследованы диффузия тепла и конвективные потери тепла из бака без нагревателя и с участием дополнительного нагревателя. После нагрева вода становится светлее и движется вверх по емкости, а на дне емкости остается более плотная холодная вода.Движение частиц воды также анализируется, чтобы найти влияние на теплопередачу и теплопотери. Анализ переходных процессов во времени сосредоточен на постоянной фиксированной температуре воды внутри резервуара и учитывает перепад тепла. Исследование дает рекомендации, как долго можно поддерживать более высокую температуру воды в резервуаре, пока резервуар не изолирован. Если требуется поддерживать постоянную температуру, то в какой степени может быть полезно включение нагревателя. ВВЕДЕНИЕ Солнечные системы хранения горячей воды зависят от климатических условий.Эта система может бесплатно обеспечивать до 90 процентов горячей воды, используя энергию солнца. Солнечные системы дороже покупать и устанавливать, но дополнительные первоначальные затраты будут возмещены в течение срока службы системы за счет сокращения счетов за электроэнергию. В небольших домашних хозяйствах, в более прохладных частях страны или там, где доступ к солнечному свету ограничен, требуется больше времени, чтобы окупить затраты. Чтобы обеспечить горячую воду в пасмурные дни или когда потребность в горячей воде превышает, особенно в зимний период, необходимо задействовать дополнительный нагреватель, чтобы ускорить процесс нагрева и поддерживать постоянство подачи горячей воды в любое время в течение дня.Бак для хранения горячей воды представляет собой вертикальный резервуар из стали, который используется для хранения тепловой энергии в виде воды для удовлетворения потребностей в горячей воде для бытовых и промышленных нужд. Резервуар для хранения SDHW работает в основном двух типов: система хранения SDHW с принудительной конвекцией и система хранения SDHW с естественной конвекцией. Резервуар для хранения SDHW с естественной конвекцией работает на основе разницы температуры и плотности воды. Вначале резервуар и коллектор заполняются холодной водой. Когда вода нагревается, она становится светлее, автоматически поднимается вверх и попадает в верхнюю часть бака из солнечного коллектора.В то время как холодная более плотная вода со дна резервуара заполняет пустое пространство внутри коллектора и коллектора. Принципиальная схема системы SDHW показана на рис. 1.

2 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Рис. 1: Принципиальная схема системы SDHW. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧИ Задача содержит исследуемую модель вертикального накопителя горячей воды.Бак для хранения наполнен горячей водой с постоянной температурой 60. Анализ переходных процессов в баке с горячей водой выполняется с использованием коммерческого программного обеспечения CFD. Бак находится в статическом режиме, нет входа и выхода энергии, только диффузия тепла, и движение тепла происходит внутри. Стены рассматриваемого резервуара неизолированы. Схема модели вертикального цилиндрического резервуара-хранилища показана на рис. 2. Резервуар-хранилище имеет высоту 1200 мм и диаметр 300 мм. Внутри резервуара для хранения вода нагревается и охлаждается из-за присутствующего там градиента температуры.Рис.2: Принципиальная схема исследуемого резервуара для хранения горячей воды.

3 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Случай 1 Резервуар наполнен постоянной горячей водой с температурой 60. Это неизолированный резервуар без какого-либо электрического нагревателя внутри. Распространение тепла происходит внутри молекул жидкости, а потеря тепла происходит через стенки резервуара.Основная цель этого случая — выяснить скорость диффузии и время, необходимое для потери тепла от постоянной горячей температуры, если какой-либо резервуар неизолирован. На рис. 3 представлена ​​принципиальная схема. Рис. 3: Горячая вода в баке постоянной температуры. Корпус 2 Корпус 2 состоит из резервуара такого же размера. Стены резервуара считаются неизолированными стенами. Резервуар содержит один электрический нагреватель в центре резервуара для поддержания постоянной температуры теплой воды 60 ° С с меньшим тепловым потоком. Этот случай исследует поддержание постоянной температуры горячей воды, а также повышение температуры, когда вода в баке становится холоднее.На рис. 4 представлена ​​принципиальная схема. Рис. 4: Бак для горячей воды постоянной температуры с электронагревателем. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ

4 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Наиболее важными аспектами кода CFD являются его способность включать управляющие уравнения и законы сохранения. Код CFD должен применять уравнения сохранения энергии, импульса и неразрывности для устойчивого состояния и переходного режима.В этом исследовании описаны методы геометрического моделирования в схемах с фиксированной сеткой, включая размер сетки и построение пограничного слоя в двух измерениях. Моделирование Правильное и эффективное моделирование геометрии важно для точности численного моделирования. Созданная геометрия должна удовлетворять точности анализа моделирования, должна быть простой, чтобы можно было легко моделировать, и должна содержать достаточные объемы вычислений для достижения точных результатов. Двумерный резервуар для хранения ТБО длиной 1,2 м и 0.Ширина 30 м создается с помощью программного обеспечения ICEM. Также создание сеток выполняется с помощью инструментов построения сеток ICEM. В баке находится горячая вода. Полная геометрическая модель сетки показана на рисунке 5. Рис.5: Полный двухмерный вид геометрии с размером ячеек 18,360.

5 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Рис. 6: Полный двухмерный вид геометрии с центральным нагревателем с размером ячеек 18 360.Моделирование Вычислительные процедуры, используемые в FLUENT, сложны, и было проведено много исследований по разработке многих алгоритмов, используемых в FLUENT для решения дифференциальных уравнений в задачах потока жидкости и теплопередачи. В результате в FLUENT используются многочисленные алгоритмы и схемы дискретизации. Расчет переходных процессов CFD выполняется с учетом плотности воды как функции температуры, как показано в уравнении (1). PRESTO и метод против ветра второго порядка используются для дискретизации уравнений давления и импульса / энергии соответственно.Алгоритм SIMPLE используется для обработки связи давления и скорости. Моделирование переходных процессов начинается с резервуара с постоянной температурой горячей воды 60. Расчет считается сходящимся для уравнения неразрывности, уравнений количества движения и уравнения энергии. Моделирование выполняется с шагом по времени 1 с. Исследования проводятся для определения оптимального шага по времени и плотности сетки. Плотность, (кг / м 3) ρ = * T * T 2 (1) Где, T — температура жидкости, [K]. Граничные условия После настройки расчетной области необходимо установить начальные и граничные условия.Энергетический баланс уравнения включен, и свойства воды задаются с помощью естественной конвекции Буссинеска. Вся область инициализируется до температуры 60. Кроме того, граничное условие конвективной теплопередачи задается с помощью панели Граничных условий. Стенка резервуара определяется как неадиабатическая стенка. Конвективная теплопередача от стенки резервуара при температуре окружающей среды и окружающего воздуха стенки резервуара. Средний коэффициент теплопередачи составляет 10 Вт / м 2. Для естественной конвекции включена сила тяжести.Ускорение свободного падения установлено на 9,81 м / с 2 в отрицательном направлении оси y. В случае 2 граничное условие применяется в стенках центрального обогревателя. Чтобы поддерживать постоянную температуру воды в резервуаре 60, включается нагреватель. Конвекционная теплоотдача от стенки обогревателя задана 1000 Вт / м 2 k. Анализ. Основные уравнения решаются и анализируются для определения температуры, пути потока и количества движения. Уравнение энергии активируется для решения уравнения теплопередачи, управляемого плавучестью, с использованием уравнения Буссинеска.Несмотря на то, что резервуар находится в статическом режиме и не происходит внешней массы и тепла, по мере того, как происходит внутренняя диффузия тепла, из-за этого потока атомов происходит также движение частиц, поэтому также активируется уравнение потока и импульса . Течение естественной конвекции моделируется приближением Буссинеска во время моделирования CFD. Плавучесть несжимаемой жидкости с постоянными свойствами жидкости моделируется с помощью приближения Буссинеска в ANSYS FLUENT 6.3. Модель использует модель жидкости с постоянной плотностью, но применяет локальную гравитационную объемную силу во всей физической области, которая является линейной функцией коэффициента теплового расширения жидкости (β) и локальной разности температур относительно точки отсчета, называемой эталонной температурой плавучести.Приближение Буссинеска моделирует изменение плотности с помощью уравнения 4. (ρ ρ ref) = ρ ref..β. (T T ref) (2) Где T — местная температура в K, T ref — эталонная температура плавучести в K, β — коэффициент теплового расширения в K -1,

6 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, Том 1, Выпуск 2, июль ρ ref — плотность воды в кг / м 3, а ρ — локальная плотность в кг / м 3. В начале измерения предполагается поле нулевой скорости. все симуляции.Расчет считается сходящимся для уравнения неразрывности, уравнений количества движения и уравнений энергии. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ С использованием программных средств ICEM подготовлено твердотельное моделирование и сетка. В качестве решателя использовался Fluent 13. Исследование начинается с проверки чувствительности сетки. С течением времени происходит потеря тепла через неизолированные стенки резервуара. Через стенки емкости оседает прохладная вода, образуя емкость с стратифицированной водой. Постепенно уровень холодной воды поднимается из нижней части емкости.Случай 1 CFD Результат Видно, что резервуар остывает с течением времени. Более темные области указывают на более низкую температуру, когда нагреватель находится в выключенном состоянии, как показано на рис. 6. Из-за потоков естественной конвекции, вызываемых плавучестью, а также потерь тепла от стенок резервуара, более плотная холодная вода оседает на дне резервуара. Рис. 7 объясняет, как возникает градиент падения температуры из-за потери тепла от 60 до 47. Для понижения температуры требуется 10 часов. Эти 10 часов — недоступное время температуры горячей воды.Рис. A: Температурный контур через 04 часа. Рис. A: Температурный контур через 08 часов.

7 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Рис. A: Температурный контур через 24 часа. Рис. 7: Падение температуры от постоянной температуры 60. Рис.8: График зависимости температуры от времени в / с в резервуаре, когда нагреватель выключен, и падение температуры в резервуаре.Случай 2 Результаты CFD Для поддержания постоянной температуры горячей воды можно включить нагреватель. Электронагреватель мощностью 1000 Вт может поддерживать постоянную температуру 60 ° С при незначительных колебаниях температуры. На рис.9 показан температурный профиль в разном временном интервале. Из-за этого происходит подвод тепла от нагревателя и потери (отдача) тепла от стен. Таким образом, если мы можем поддерживать поступление тепла от обогревателя на оптимальное значение (то есть на выходе тепла от стен), мы можем поддерживать среднюю температуру воды внутри накопительного резервуара на постоянном уровне (начальная температура).На рис. 10 показано графическое изображение поверхностного графика температуры воды внутри накопительного резервуара с включенным и выключенным нагревателем в разном временном интервале. Из-за того, что нагреватель включен и тепловые потери компенсируются, температура воды в накопительном баке увеличивается всего на 1 ° C (практически постоянная). Это показано на рис. 11.

8 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Рис.a: Температурный контур через 04 часа. Рис. B: Температурный контур через 06 часов. Рис. 9: Температурный контур при включенном подогревателе бака.

9 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Рис. 10: График сравнения при включении и выключении нагревателя в накопительном баке Рис. 11: График повышения температуры на 1 ° C, когда нагреватель включен внутри резервуар для хранения в центре резервуара.Независимый от сети тест

10 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Были взяты сетки пяти различных размеров, а именно: 12 680, 18 360, 22 236, 36 780 и 73 440. Эти пять областей сетки сетки моделируются в течение одного часа. Значения размера сетки температуры v / s нанесены, как показано на рисунке 12. Из построенного графика видно, что размер сетки 18,360 и 36,780 не зависит от сетки.Номер сетки 18 360 используется для всех случаев. Рис. 12: Испытание, независимое от сети. ЗАКЛЮЧЕНИЕ По результатам моделирования можно сделать вывод, что установленный резервуар для хранения ТБО должен быть изолирован. Из-за отсутствия изоляции постоянная температура горячей воды внутри резервуара падает через определенный период из-за рассеивания тепла и естественной конвекции от стенок резервуара, и постоянная температура становится недоступной все время. Для поддержания постоянной температуры необходимо запустить нагреватель. Нагреватель может обеспечивать постоянную температуру, но расходы на электроэнергию могут возрасти.Таким образом, чтобы избежать затрат и выбросов во всем мире, лучше поддерживать оптимальную толщину изоляции с помощью хорошего изоляционного материала. В будущем можно смоделировать другие случаи с помощью изолированного резервуара. Также можно оптимизировать положение нагревателя. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сухуми С.П., Солнечная энергия, МакГроу-Хилл, Нью-Дели, Фан Дж. И Фурбо С., Термическая стратификация в резервуаре с горячей водой, обусловленная потерей тепла из резервуара, Труды Всемирного конгресса по солнечной энергии ISES, Формирование возобновляемой энергии Наше будущее. ПП, Андерсон Дж.D., Computational Fluid Dynamics, International Edition, McGraw-Hill.

11 Международный журнал достижений в области исследований и технологий, том 1, выпуск 2, июль Верстег Х. К. и Малаласекара В. Введение в вычислительную гидродинамику John Wiley and sons Inc., 605 Third Avenue, New York. 19. Патанкер С. В. Численный перенос тепла и поток жидкости, Тейлор и Фрэнсис Майкл и др., Динамика движения термоклина и рост термоклина в стратифицированных резервуарах для хранения тепла // Химическая инженерия. 21, стр., Джоко Валуйо и др., Температурный профиль и оценка толщины термоклина стратифицированного резервуара для хранения тепловой энергии, Международный журнал машиностроения и мехатроники IJMME-IJENS., Vol. 10, стр. 7-12, Джаббар Абдул и др., Экспериментальное исследование температурного расслоения в резервуаре для хранения тепла в статическом режиме для различных соотношений сторон, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences., Vol. 6, No. 2, pp, февраль. Руководство пользователя ANSYS FLUENT, ANSYS, Inc. 9. Руководство пользователя ICEM-CFD 12.0, ANSYS, Inc.

Обзор правил хранения резервуаров

Правила для систем резервуаров для хранения нефтепродуктов и сопутствующих нефтепродуктов Нормы требуют наличия плана действий на случай чрезвычайных ситуаций для каждой системы резервуаров для хранения.Этот план должен быть готов к реализации до первой передачи продукта в систему .

Возможны выбросы, утечки, пожары и другие несчастные случаи, и у вас должен быть план действий в чрезвычайных ситуациях для предотвращения и ограничения ущерба окружающей среде и сведения к минимуму опасности для людей. Разработка плана также поможет снизить ваши затраты на очистку и снизить ответственность, позволяя вам безопасно, быстро и эффективно реагировать на чрезвычайные ситуации.

Вы должны адаптировать свой план к характеристикам вашей системы и ее окружения:

  • оценить различные сценарии чрезвычайных ситуаций или возможные ситуации, которые могут быть опасными для людей или окружающей среды
  • определяет способы предотвращения, предупреждения, подготовки, реагирования и восстановления после различных сценариев, которые могут включать пожары, катастрофические отказы резервуаров, переполнение резервуаров, разрыв труб или шлангов и т. Д.

Настоятельно рекомендуется получить соответствующую помощь при составлении плана действий в чрезвычайных ситуациях, который может включать в себя найм специалиста по планированию действий в чрезвычайных ситуациях. Если у вас есть действующий план, отвечающий всем требованиям нормативных документов, вы можете использовать его в качестве плана действий в чрезвычайных ситуациях.

Реализация

Вы всегда должны быть готовы реализовать свой план и гарантировать, что он в любое время легко доступен для людей, которые должны его выполнять. Вы должны хранить копию по месту нахождения вашей системы, если это место работы.Вы также должны поддерживать его в актуальном состоянии, включая контактную информацию членов аварийной бригады.

Вы должны предоставить гражданский адрес каждого места, где хранится копия плана, через Федеральный идентификационный реестр систем резервуаров для хранения (FIRSTS).

Содержание плана

Информация о продукте

Свойства и характеристики продуктов, хранящихся в резервуарах вашей системы. Вы можете найти эту информацию в паспорте безопасности, предоставленном вашим поставщиком продукта.

Емкость системы баков

Максимальное количество продукта, которое вы ожидаете хранить в каждом из резервуаров системы в любое время в течение любого календарного года. В большинстве случаев это будет рекомендованный производителем предел наполнения (обычно это определенный процент от номинальной емкости бака).

Характеристика объекта

Обратите особое внимание на факторы, повышающие риск нанесения вреда окружающей среде и / или здоровью человека. Ваша система находится рядом с водно-болотным угодьем или над водоносным горизонтом, используемым для питьевой воды? Расположен ли он на холме, чтобы пролившийся продукт стекал вниз по склону? Есть ли поблизости населенный пункт или подземные коммуникации? Есть ли поблизости потенциальные опасности? В большинстве случаев вы должны включить рисунок участка и его окрестностей, а также описание с указанием любых соответствующих характеристик.Дополнительная информация, такая как аэрофотоснимки, также может оказаться полезной.

Меры экстренного реагирования

Экстренные сценарии, которые могут привести к причинению вреда людям или окружающей среде, а также пошаговое описание того, что вы собираетесь делать, чтобы предотвратить, предупредить, подготовиться к ним, отреагировать и восстановиться после них.

Группа аварийного реагирования и обучение

Список лиц, назначенных для выполнения плана (должность / должность и / или имя), их роли и обязанности, а также любое обучение, необходимое им для выполнения своих обязанностей.

Аппаратура аварийного реагирования

Тип и расположение оборудования, используемого при реагировании на чрезвычайные ситуации (например, лопаты, комплекты для сбора разлива, огнетушители). Вы можете описать в письменной форме, где хранится оборудование, или указать его местоположение на схеме или карте для более удобного и быстрого поиска.

Уведомление пострадавшего населения

Способы уведомления представителей общественности, на которых может негативно повлиять чрезвычайная ситуация, включая объявления о чрезвычайных ситуациях по местному радио и телевидению; уведомление от двери до двери; и использование экстренной электронной почты, текстовых сообщений или других социальных сетей.

Пожалуйста, обратитесь к разделам 30-32 правил для получения более подробной информации. Принудительные меры могут быть предприняты против владельцев или операторов систем, у которых нет планов действий в чрезвычайных ситуациях или если ваш план не соответствует всем требованиям.

Приложения для проверки резервуаров для хранения

  • Интернет-магазин
  • Служба поддержки клиентов
  • О нас
  • Карьера
  • Свяжитесь с нами
  • FR
  • CN
  • ES
  • Продукты
  • Приложения
  • Отрасли промышленности
  • ресурса
  • Академия Эддифи
  • Блог

Приложения

Поиск по активам

Поиск по типу дефекта

  • Самолеты и космические аппараты
  • Болты и резьбы
  • Теплообменники
  • Offshore
  • Трубопроводы
  • Железная дорога
  • Корабли
  • Танки
  • Трубы
  • Турбины
  • Суда
  • Дефекты литья
  • Композитные дефекты
  • Коррозия
  • Коррозия под изоляцией (CUI) и противопожарная защита (CUF)
  • Трещины
  • Дефекты трубок теплообменника
  • Картирование коррозии фазированной решеткой
  • Контроль сварных швов с фазированной решеткой
  • Коррозионное растрескивание под напряжением
  • Дефекты сварки

О компании Eddyfi Technologies

  • О нас
  • Наши бренды
  • Управленческая команда
  • Довольных клиентов
  • Новости
  • События

Отрасли промышленности

  • Академические исследования и обучение
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Энергия
  • Еда и напитки
  • Тяжелая промышленность и горнодобывающая промышленность
  • Морское судоходство и судоходство
  • Городское водоснабжение и канализация
  • Морские и подводные работы
  • Энергетика
  • Железнодорожная и автомобильная промышленность
  • Безопасность и оборона

ресурсов

  • Рекомендации по применению
  • Программное обеспечение
  • Технологии
  • Видео и вебинары
  • Литература

Ресурсы

Программное обеспечение

    Что такое установка регазификации плавучего хранилища (FRSU)?

    Плавучая регазификационная установка (FSRU) является жизненно важным компонентом, необходимым при транзите и транспортировке сжиженного природного газа (СПГ) по океаническим каналам.Следовательно, FSRU можно назвать особым типом судов, используемых для перевалки СПГ.

    Несмотря на то, что СПГ является жизнеспособным и экологически безопасным в качестве топливного компонента, факт остается фактом: его транспортировка не так проста. Любое незначительное бездушие может привести к потере драгоценных жизней и драгоценного топлива, не говоря уже о дальнейшей деградации океанической экосистемы.

    СПГ-топливо, транспортируемое в полуохлажденном слякотном состоянии при температуре -160 в требуемое место назначения, необходимо нагреть до исходного газообразного состояния.Этот повторный нагрев необходимо провести перед закачкой газа в его системы хранения. Весь процесс замораживания, а затем повторного нагрева топлива чрезвычайно дорог, не говоря уже о трудоемкости. Конечным решением этого трудоемкого процесса является плавучая установка для хранения с установкой повторного сжижения.

    Дополнительная литература: Понимание конструкции газовоза для сжиженного газа

    Суда

    FSRU могут быть классифицированы как суда или морские установки в зависимости от конструкции, которую они включают.Блок регазификации плавучего хранилища (FSRU) может быть оборудован двумя способами:

    • либо они могут быть установлены как отдельная единица на борту самого танкера СПГ, либо,
    • старый газовоз может быть преобразован в самостоятельную установку и размещен в определенном месте в качестве морской установки

    Когда блок FSRU установлен на самом судне, конструкция судна аналогична конструкции других судов, работающих на СПГ, которые проходят торговлю СПГ с регулярной постановкой в ​​сухой док и соответствуют всем необходимым международным стандартам безопасности на море.Основное преимущество такой установки состоит в том, что процесс нагрева и ожижения может осуществляться внутри самого резервуара без необходимости выгружать топливо в его полузамороженном слякотном состоянии.

    Дополнительная литература: Комбинированные пакеты для сухого дока

    Для второго метода старый танкер СПГ модифицируется с помощью морских установок в качестве плавучей установки СПГ, которая может быть либо с двигательной установкой (мобильная), либо без силовой установки (стационарная морская установка). Первое дает возможность эксплуатировать установку в качестве плавучего хранилища и, при необходимости, как танкер для СПГ.

    В первом случае процесс может осуществляться внутри самого резервуара без необходимости выгружать топливо в его полузамороженном слякотном состоянии.

    Последний вариант, однако, обещает быть более жизнеспособным, так как стыковка модернизированной регазификационной установки обеспечит адекватный баланс цепочек спроса и предложения.

    Поскольку модернизированная регазификационная установка плавучего хранилища (FSRU) также сможет обеспечить возможности хранения СПГ, постоянная транспортировка груза СПГ с судов СПГ будет гарантировать отсутствие истощения хранилищ.

    Как правило, такие типы плавучих хранилищ регазификации или FSRU находятся рядом с гаванью, чтобы избежать затрат времени. Но при использовании отремонтированного газовоза в качестве регазификационной установки плавучего хранилища необходимо позаботиться о том, чтобы надлежащим образом расположить эти отремонтированные суда, чтобы предотвратить любую аварийную ситуацию, возникающую вблизи конкретного порта или гавани.

    FSRU состоит из следующего основного оборудования:

    1. Танки: Первым важным элементом FSRU является буква «S», обозначающая хранилище СПГ-топлива.Это делается с помощью мембранных или сферических резервуаров типа Moss. Из этих двух мембранный резервуар обеспечивает лучшую вместимость для корабля такого же размера.

    Дополнительная литература : Свойства мембранных цистерн для перевозки грузов СПГ

    1. Регазификационная установка: Следующим важным компонентом регазификационной установки с плавучим хранилищем или FSRU является буква «R», обозначающая регазификационную мощность. Он предназначен для преобразования сжиженного природного газа (СПГ), который транспортируется при температуре –162 ° C (–260 ° F), обратно в природный газ при температуре окружающей среды.
    2. Разгрузочные рукава или шланги СПГ: Танкер-снабженец, доставляющий груз СПГ, перекачивает груз с помощью разгрузочного рукава, закрепленного в FSRU, или с помощью криогенных шлангов.

    Преимущества шлангов над кронштейнами:

    • Простота установки и хранения
    • занимает меньше места и дешевле, чем разгрузочный рычаг

    Преимущества рукавов перед шлангами:

    • Более быстрая разгрузка
    • Удобство эксплуатации
    • Вызывает меньше кипения газа, чем шланги
    1. Теплоноситель: Для испарения СПГ морская вода обычно используется в качестве источника тепла для подогрева СПГ на первичных приемных терминалах, за исключением тех, которые построены в холодных зонах.Эта система известна как система с открытым контуром. Необходимо соблюдать строгие экологические нормы в отношении холодной морской воды, сбрасываемой после теплообмена с СПГ.

    Другой метод нагрева СПГ из криогенного состояния — это система с замкнутым контуром, в которой циркулирует смесь пресной воды и гликоля, которая предварительно нагревается паром от судовых котлов.

    Изображение представления — Кредиты: hoeghlng.com

    Еще один вариант — использовать процесс промежуточного испарения жидкости (IFV) в две стадии.На первом этапе используются пары пропана для конденсации СПГ, а на втором этапе он охлаждается с помощью теплоносителя (например, морской воды). Это может быть смесь системы с открытым и закрытым контуром.

    Наиболее значительными преимуществами БМП являются

    • Меньше риска замерзания из-за отсутствия контакта СПГ с морской водой
    • Уменьшенный вес и размер теплообменника

    Дополнительная литература: Теплообменники на судах объяснены

    Управление отходящим газом (BOG): Во время операции загрузки СПГ избыток BOG образуется в блоке регазификации плавучего хранилища или трубопроводе FSRU точно так же, как это происходит при заполнении береговых резервуаров.Хотя часть газа возвращается в танкер-снабженец, чтобы заполнить пространство, ранее занимаемое СПГ, с избытком газа необходимо управлять, чтобы избежать избыточного давления в резервуарах. Система управления отходящим газом повторно утилизирует кипящий газ и вернет его обратно в резервуар с помощью линий загрузки или распыления.

    Связанное чтение: Что такое взрыв расширяющихся паров кипящей жидкости на судах-газовозах?

    Рукава или шланги для экспорта газа: В большинстве прибрежных FSRU газ экспортируется через рукав для экспорта газа высокого давления.Вместо руки они могут быть снабжены шлангами для этой работы.

    В последнее время в оффшорной индустрии наблюдается быстрый рост FSRU, и это в основном связано с преимуществами экономии затрат и финансовой гибкости, которые они предоставляют владельцу в дополнение к возможности перемещения, которая отсутствует в наземных подразделениях. FSRU предоставляет прекрасную возможность для расширения уже растущего рынка СПГ на международном уровне.

    Отказ от ответственности: Взгляды авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не утверждают, что они точны, и не принимают на себя никакой ответственности за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

    Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

    Ищете электронные книги, написанные опытными морскими профессионалами?

    Ознакомьтесь с нашими последними электронными книгами:

    Теги: FSRU газовозы LNG

    % PDF-1.7
    %
    8281 0 объект
    >
    endobj

    xref
    8281 92
    0000000016 00000 н.
    0000007478 00000 н.
    0000007806 00000 н.
    0000007860 00000 п.
    0000008208 00000 н.
    0000008637 00000 н.
    0000008676 00000 н.
    0000009884 00000 н.
    0000010367 00000 п.
    0000010482 00000 п.
    0000010733 00000 п.
    0000011313 00000 п.
    0000011701 00000 п.
    0000011952 00000 п.
    0000012349 00000 п.
    0000012786 00000 п.
    0000013043 00000 п.
    0000013518 00000 п.
    0000033749 00000 п.
    0000062337 00000 п.
    0000076683 00000 п.
    0000079334 00000 п.
    0000094359 00000 п.
    0000094616 00000 п.
    0000095072 00000 п.
    0000145589 00000 н.
    0000145664 00000 н.
    0000145743 00000 н.
    0000145834 00000 н.
    0000145890 00000 н.
    0000145986 00000 н.
    0000146042 00000 н.
    0000146183 00000 п.
    0000146239 00000 п.
    0000146347 00000 п.
    0000146447 00000 н.
    0000146605 00000 н.
    0000146661 00000 н.
    0000146752 00000 н.
    0000146841 00000 н.
    0000146981 00000 п.
    0000147037 00000 п.
    0000147132 00000 н.
    0000147234 00000 н.
    0000147370 00000 н.
    0000147426 00000 н.
    0000147516 00000 н.
    0000147604 00000 н.
    0000147741 00000 н.
    0000147797 00000 н.
    0000147900 00000 н.
    0000148008 00000 н.
    0000148109 00000 н.
    0000148165 00000 н.
    0000148265 00000 н.
    0000148321 00000 н.
    0000148424 00000 н.
    0000148479 00000 н.
    0000148580 00000 н.
    0000148635 00000 н.
    0000148691 00000 п.
    0000148813 00000 н.
    0000148869 00000 н.
    0000148925 00000 н.
    0000148981 00000 п.
    0000149090 00000 н.
    0000149146 00000 н.
    0000149271 00000 н.
    0000149327 00000 н.
    0000149436 00000 н.
    0000149492 00000 н.
    0000149548 00000 н.
    0000149604 00000 н.
    0000149708 00000 н.
    0000149764 00000 н.
    0000149870 00000 п.
    0000149926 00000 н.
    0000149982 00000 н.
    0000150038 00000 н.
    0000150144 00000 н.
    0000150200 00000 н.
    0000150321 00000 н.
    0000150377 00000 н.
    0000150433 00000 н.
    0000150489 00000 н.
    0000150603 00000 н.
    0000150659 00000 н.
    0000150776 00000 н.
    0000150832 00000 н.
    0000150888 00000 н.
    0000007170 00000 н.
    0000002185 00000 н.
    трейлер
    ] / Назад 3809792 / XRefStm 7170 >>
    startxref
    0
    %% EOF

    8372 0 объект
    > поток
    hY_Sg $ rɍ; JCh) `VVM [zE٦rj;] pm ݵ-» 8 kgv} / ‘{‘ {y> I

    Системы подземных резервуаров | Агентство по контролю за загрязнением штата Миннесота

    В Миннесоте насчитывается около 13000 регулируемых подземных резервуаров (UST) в употреблении.Программа подземных резервуаров для хранения помогает предотвратить загрязнение, вызванное утечкой резервуаров, уделяя особое внимание технической помощи и соблюдению требований.

    Правила

    MPCA обнародовал правила ЕСН в 1991 году. Последние поправки в правила были внесены в 2019 году, чтобы они соответствовали поправкам 2015 года к CFR 40, pt. 280, который находится в ведении Агентства по охране окружающей среды США (EPA). Поправки также отражают новые технологии, своды правил и отраслевые стандарты. Следующие информационные бюллетени обобщают то, что нового для владельцев резервуаров и подрядчиков резервуаров:

    Какие ЕСН подлежат регулированию?

    UST, которые содержат нефть или опасные вещества, подпадают под действие правил MPCA по проектированию и эксплуатации для UST.Принадлежности резервуаров, такие как трубопроводы и дозаторы, также покрываются. Определения в правилах можно найти в Правилах Миннесоты, Глава 7150.0030.

    Некоторые виды ЕСН освобождены от регулирования:

    • Цистерны емкостью не более 110 галлонов
    • Фермерские и жилые цистерны емкостью не более 1100 галлонов для хранения моторного топлива в некоммерческих целях
    • Цистерны емкостью не более 1100 галлонов, предназначенные для хранения топочного мазута на территории
    • Емкости проточные технологические
    • Сепараторы масло-вода

    Какие требования?

    Правила проектирования и эксплуатации регулируемых UST включают защиту резервуаров и трубопроводов от коррозии, предотвращение переполнения, вторичную защитную оболочку, испытания системы катодной защиты, обнаружение утечек, испытания при эксплуатации и техническом обслуживании, проверки и другие требования.Ниже приводится краткое описание каждого требования и ссылки на формы и информационные бюллетени. Полные правила доступны в Правилах Миннесоты, Глава 7150, Подземные резервуары для хранения.

    Новые установки

    Предварительное уведомление за 10 дней требуется для установки, замены или ремонта системы UST, за исключением дозаторов и открытых компонентов ниже допустимого уровня. Сертифицированный подрядчик должен контролировать всю работу, которая должна соответствовать применимым нормам.

    После 22 декабря 2007 г. все новые и заменяемые системы UST (резервуары, трубопроводы, погружные насосы и дозаторы) должны быть вторично изолированы и спроектированы для проведения межстенного мониторинга.Резервуары для мазута и трубопроводы, а также безопасные всасывающие трубопроводы не требуют вторичной изоляции.

    Резервуары и трубопроводы должны быть изготовлены из допущенных к коррозии материалов или стали, защищенной от коррозии. Обнаружение утечек, защита от коррозии, предотвращение разливов, предотвращение перелива и улавливание паров Этапа 1 (только для городских районов) также должны быть установлены, как описано на этом веб-сайте. Владельцы должны отправить в MPCA форму уведомления ЕСН в течение 30 дней после завершения проекта.

    Контроль внутренней футеровки

    Некоторые UST имели внутреннюю футеровку в качестве единственного метода защиты от коррозии, установленного для соответствия требованиям модернизации 1998 года. Внутреннюю облицовку необходимо проверять каждые пять лет.

    Контейнер для дозатора и погружного насоса

    После 22 декабря 2007 г. новые и заменяемые колонки должны иметь вторичную защитную оболочку под колонкой, а погружные насосы должны иметь вторичную защитную оболочку вокруг головки насоса, чтобы предотвратить утечку загрязнения в этих местах.Ограничение дозатора не требуется, если существующий дозатор заменяется и под срезным клапаном не выполняются никакие работы. Изолирующая оболочка должна быть изготовлена ​​из синтетических материалов (не из бетона или металла) и иметь непроницаемые для жидкости стороны, дно и места проникновения трубопроводов.

    После 29 апреля 2019 г. защитная оболочка под колонкой также требуется, если бетон или основной материал под любой колонкой заменяется, или если новый или запасной трубопровод подсоединяется к любому колонке.

    • Вторичная оболочка для подземных резервуаров (t-u3-19) (на рассмотрении)

    Предотвращение пролива и перелива

    Танки должны иметь ведро для разливов, окружающее наливную трубу, для улавливания разливов, которые могут произойти, когда напорный шланг отсоединен от наливной трубы.В ведрах для разлива не должно быть мусора и ливневой воды, а пролитый продукт должен быть удален. Цистерны также должны иметь устройство предотвращения переполнения, чтобы свести к минимуму вероятность доставки большего количества продукта в резервуар, чем позволяет вместимость резервуара. Три варианта для перелива профилактики включают автоматическое устройство отсечной (створчатый клапан), высокий уровень тревоги, или ограничитель потока устройства в вентиляционном трубопроводе (шаровой поплавок). Существующие устройства с шаровой головкой можно продолжать использовать, если они функционируют должным образом, но не могут быть установлены или отремонтированы в будущем

    Системы катодной защиты

    Системы катодной защиты защищают металлические компоненты системы СТЮ, находящиеся в почве, от коррозии.В системах UST обычно используются два типа катодных систем: с подаваемым током и расходуемый анод.

    Катодные системы необходимо надлежащим образом обслуживать и периодически тестировать для обеспечения эффективности. Системы расходных анодов должны проверяться каждые 3 года квалифицированным испытателем катодной защиты. Системы наложенного тока должны ежегодно проверяться квалифицированным испытателем катодной защиты. Результаты испытаний системы катодной защиты должны быть представлены в MPCA в течение 30 дней на одной из следующих форм:

    Сведения об установке, испытании и ремонте катодной защиты:

    Обнаружение утечки для резервуаров

    Владельцы резервуаров должны предоставить метод, который может обнаруживать утечку из любой части резервуара, а также из подключенных трубопроводов, насосов и дозаторов, которые обычно содержат регулируемые вещества.Системы необходимо либо постоянно контролировать, либо проверять на утечки каждые 30 дней.

    Резервуары, установленные после 22 декабря 2007 г., должны иметь вторичную изоляцию (двойные стенки), а межстенный мониторинг должен проводиться в качестве основного метода обнаружения утечек в резервуарах. Допустимые методы обнаружения выбросов для резервуаров, установленных до 22 декабря 2007 г .:

    • Автоматический замер резервуара
    • Статистический учет запасов (SIR)
    • Ручное измерение резервуаров для резервуаров емкостью менее 1000 галлонов
    • Внутренний мониторинг (вторичные защитные резервуары)

    Для получения дополнительной информации используйте следующие информационные бюллетени по методам обнаружения утечек.

    Обнаружение выпуска для трубопровода

    Все напорные трубопроводы (на любую дату установки) должны иметь автоматический линейный детектор утечек (механический или электронный), который может обнаруживать утечку со скоростью 3 галлона в час (галлонов в час) при линейном давлении 10 фунтов на квадратный дюйм в течение часа. Функциональное испытание автоматического линейного течеискателя необходимо проводить ежегодно, чтобы убедиться, что он соответствует этому пороговому значению.

    Трубопроводы под давлением, установленные после 22 декабря 2007 г., должны иметь вторичную изоляцию (двустенные), а также должен проводиться непрерывный или ежемесячный межконтурный контроль.

    Для трубопровода под давлением, установленного до 22 декабря 2007 г., необходимо использовать один из следующих вариантов:

    • Ежегодные испытания на герметичность линии при скорости 0,1 галлона в час утвержденным агентством тестером
    • ежемесячный тест на герметичность линии при 0,2 галлона в час (электронный детектор утечки на линии или SIR)
    • непрерывный или ежемесячный межстенный контроль (для двустенных труб)

    Обнаружение выброса не требуется для правильно спроектированного трубопровода «безопасного всасывания». Другой всасывающий трубопровод (любая дата установки) должен использовать одну из следующих опций

    .