Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками: Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками: подбор материалов, схема подключения

Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками: подбор материалов, схема подключения

Многие владельцы частных домов сталкиваются с проблемой эффективности обогрева помещений. Одним из методов их решения является установка буферной емкости (теплового аккумулятора). Благодаря использованию этого устройства появляется возможность равномерно распределять тепловую энергию по всем помещениям дома. Чтобы сэкономить на приобретении заводского изделия, можно изготовить буферную емкость для твердотопливного котла своими руками.

Содержание

1. Принцип действия и устройство
2. Рекомендации по изготовлению
3. Расчет объема
4. Выбор конструкции
5. Процесс создания агрегата
6. Подключение к системе обогрева

Принцип действия и устройство

Самая простая конструкция теплового аккумулятора представляет собой железный резервуар, оснащенный теплоизоляцией. Также бак имеет четыре патрубка – по 2 для подключения к котлу и контуру отопления. В верхней части агрегата установлен предохранительный клапан, с помощью которого стравливается избыточное давление. В дно теплоаккумулятора вмонтирован дренажный клапан для слива теплоносителя.

Некоторые модели буферных резервуаров оснащены змеевиком либо ТЭНами, задачей которых является подогрев теплоносителя от сторонних источников тепловой энергии. Также часто в верхней части теплоаккумулятора расположен теплообменник для подогрева воды. Принцип действия буферного резервуара довольно прост.

После запуска отопительного котла насос котлового контура подает из нижней части теплового аккумулятора охлажденную воду. После нагрева теплоноситель из котла поступает в верхнюю часть буферной емкости. Так как горячая вода легче холодной, то она всегда находится сверху. Сразу после запуска котел работает через теплоаккумулятор (малый круг) до того момента, пока теплоноситель полностью не прогреется.

После этого включается насос отопительного контура, и вода из верхней части резервуара попадает в систему обогрева дома. Остывший теплоноситель возвращается в нижнюю часть теплового аккумулятора, а оттуда поступает в котел. Главное преимущество такой системы обогрева заключается в том, что после остановки котла система еще некоторое время получает нагретую воду.

Если подбор буферного резервуара был выполнен правильно, то время между топками котла существенно увеличивается. Кроме этого, теплоаккумулятор позволяет минимизировать разницу между температурами отопительного и котлового контура. Однако система обогрева с буферной емкостью имеет и один недостаток: для нагрева радиаторов требуется много времени.

Рекомендации по изготовлению

Перед началом работ необходимо определиться, как долго теплоаккумулятор должен замещать выключенный котел. Также стоит уточнить, сколько свободного места может быть выделено под установку этого агрегата. Затем можно приступать к изготовлению буферной емкости для отопления своими руками. Для этого предстоит пройти несколько этапов:

• Выполняется расчет объема резервуара.
• Подбирается оптимальная конструкция.
• Проводится заготовка материалов.
• Агрегат собирается и проверяется на герметичность.
• Емкость монтируется и подключается к системе обогрева.

Расчет объема

Для решения поставленной задачи можно воспользоваться простым методом либо провести вычисления с помощью формулы теплоемкости воды. Суть первого способа крайне проста: на каждый 1 кВт теплоэнергии, вырабатываемой котлом, необходимо использовать резервуар объемом в 25 литров. Например, если показатель мощности теплогенератора составляет 20 кВт, то емкость теплового аккумулятора будет равна 25х20= 500 л либо 0.5 м

3.

Если требуется получить максимально точный результат, то стоит использовать второй способ. С его помощью можно определить, сколько времени буферный резервуар сможет поддерживать комфортную температуру при выключенном теплогенераторе. Для проведения расчетов используется следующая формула:

В качестве примера расчета можно взять дом площадью в 100 м², потребляющий 15 кВт/ч тепловой энергии. Если котел будет простаивать 11 часов, то резервуар должен аккумулировать 15х11 = 165 кВт теплоэнергии. Начальная температура теплоносителя в отопительной системе составляет 18 градусов, а нагрев проходит до 90 градусов.

Сначала необходимо рассчитать массу воды – 165 / 1,163 х (90-18) = 1,97 т или около 2 м³. Здесь нужно обратить внимание на два важных момента. Во-первых, тепловая нагрузка на систему отопления взята с большим запасом, так как в хорошо утепленном строении тепловые потери будут значительно ниже. Во-вторых, нужно учитывать количество теплоэнергии, необходимой для обогрева строения в самые холодные дни.

Выбор конструкции

Чтобы изготовить буферную емкость своими руками, необходимо решить вопрос с давлением жидкости на стенки сосуда.

Если изучить заводские изделия, реализуемые в торговых сетях, то все они имеют цилиндрическую форму, а их дно и крышка – полусферические. Дело в том, что именно такие резервуары могут противостоять давлению нагретой воды без дополнительного усиления конструкции.

Однако в домашних условиях отформовать металл и тем более изготовить детали сферической формы невозможно. Из сложившейся ситуации есть три выхода:

• Заказать на любом металлообрабатывающем заводе резервуар, а монтаж теплоаккумулятора выполнить самостоятельно.
• Использовать готовую емкость цилиндрической формы.
• Сварить бак прямоугольной формы и усилить его конструкцию.

Последний способ решения проблемы является не самым лучшим. Прямоугольный резервуар можно использовать в открытых системах обогрева, в которой нет избыточного напора. При установке такого агрегата в закрытую систему риск появления протечек при аварийном скачке давления составляет 90%. Под слоем теплоизоляции небольшие протечки увидеть очень сложно.

Таким образом, предпочтение стоит отдать емкости цилиндрической формы.

Процесс создания агрегата

Крайне желательно подобрать емкость нужной формы. Это позволит значительно упростить работы по изготовлению теплогенератора, а также минимизировать стоимость готового изделия. Для решения поставленной задачи можно использовать следующие емкости:

• Баллоны из-под пропана различной емкости.
• Списанные технологические резервуары, например, промышленные ресиверы.
• Старые бойлеры.
• Ресиверы от железнодорожных вагонов.

Если подобрать емкость нужной емкости не удается, можно использовать отрезок трубы подходящего размера. Однако плоские крышки придется усилить с помощью внутренних растяжек. Если было принято решение изготовить прямоугольную буферную емкость, то стоит использовать листовой металл толщиной в 3 мм. Для усиления конструкции можно применить профиль 20х20 мм либо трубы диаметром в 15-20 мм.

Лучшим вариантом материала для создания теплоизоляционного слоя является базальтовая вата толщиной не менее 60 мм и плотностью 60 кг/м³. Пенопласт и полиэстерол применять не рекомендуется, так как под обшивкой из этих материалов могут поселиться мыши.

https://youtube.com/watch?v=_SZELPAkRUk

Алгоритм изготовления прямоугольного теплоаккумулятора следующий:

• Из листового металла вырезаются заготовки нужных размеров. После этого из них сваривается каркас агрегата без дна и крынки. Чтобы во время работы зафиксировать листы, нужно использовать струбцины.
• В боковых стенках следует сделать отверстия для растяжек.
• К каркасу прихватываются дно с крышкой, после чего в них прорезаются отверстия.
• Заготовленные трубы для увеличения жесткости конструкции устанавливаются в бак и обвариваются снаружи.
• Когда все противоположные стенки резервуара будут укреплены, все швы конструкции надежно провариваются.
• На расстоянии минимум 10 см от крынки и дна врезаются штуцера.

После выполнения всех этих действий остается прикрепить к стенкам кронштейны для теплоизоляционного материала.

Подключение к системе обогрева

Если объем резервуара составил более 500 л, то его следует устанавливать на специальный фундамент. Для этого нужно убрать стяжку и вырыть яму до плотного грунта. После этого она заполняется бутом, трамбуется и заливается жидкой глиной. Сверху изготавливается опалубка для заливки бетона толщиной в 150 мм.

Перед подключением буферной емкости к системе отопления необходимо выполнить ряд мероприятий

, чтобы теплоаккумулятор мог нормально работать:

• Контур теплогенератора должен подключаться к резервуару через насос.
• Для подачи теплоносителя в систему обогрева используется отдельный насос и смесительный узел с 3-ходовым клапаном.
• Установленный в контуре теплогенератора насос не должен уступать по производительности подающему в систему воду агрегату.

Сама схема подключения емкости буферной довольно проста и представлена на рисунке:

Балансировочный вентиль, установленный на линии подачи обратки, необходим для регулирования потока воды в зависимости от разницы температур теплоносителя на входе и выходе.

Изготовление теплогенератора не самый простой процесс. Чаще всего проблемы возникают на стадии проведения сварочных работ. Если пригласить квалифицированного специалиста для их выполнения не получается, лучше заказать емкость на предприятии. Даже в этом случае стоимость готового изделия будет меньше в сравнении с заводскими агрегатами.

Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками

Содержание

• 1 Польза буферной емкости
• 2 Расчет буферной емкости
• 3 Материалы
• 4 Изготовление цилиндрической емкости
• 5 Изготовление прямоугольной емкости
• 6 Монтаж патрубков
• 7 Теплообменник и конечные действия

Правильная система отопления с твердотопливным котлом  должна включать в себя буферную емкость, которая позволяет использовать созданное тепло очень эффективно.  

Польза буферной емкости

Твердотопливный котел весьма сложен в управлении мощностью. Если он выдает 25 кВт/ч, то заставить его работать так, чтобы создавались 5 кВт/ч, невозможно. Обычно его мощность можно снизить на 4-5 кВт/час.

В обвязку постоянно подается вода с температурой, не меньшей определенной отметки, например, 90 °С. Далее эта жидкость поступает в радиаторы отопления, которые передают тепло в помещение. Количество этого тепла всегда одинаково, и поэтому помещения дома прогреваются одинаково.

Потери тепла дома в течение года различны. В некоторые месяцы они почти равны количеству тепла, которое приходит с отопительной системы. Тогда внутри комнат формируется наиболее благоприятная температура.Когда эти потери очень маленькие (весной или осенью), в доме накапливается слишком много тепла, и температура воздуха с привычных +20…+22 °С поднимается на 3-8 °С. То есть становится слишком жарко. Открываются форточки, и избыточное тепло выходит наружу.

Предотвратить такую ситуацию можно с помощью буферной емкости, которая накапливает лишнее тепло. После того, как сгорают дрова в котле,  накопленное тепло поступает в радиаторы отопления.Котел может простаивать некоторое время. Продолжительность простоя зависит от накопленных в емкости кВт и потерь тепла.

Расчет буферной емкости

Он напрямую зависит от мощности котла отопления. Если он должен иметь мощность 35 кВт/ч, то объем буферной емкости должен превышать эту цифру в 25-50 раз. При этом учитываются нюансы:

1. Мощность агрегата взята для погоды, при которой дом теряет максимальное количество тепла. Например, когда температура опускается до -30 °С. Если при таком климате потери тепла составляют 33 кВт/час, то мощность котла должна быть такой же. Учитывают некоторый запас. Для прогрева схемы отопления должно создаваться 35 кВт/час.
2. Никаких надбавок к мощности устройства в расчете на то, что тепловой аккумулятор будет впитывать тепло, и система будет работать плохо, делать не стоит. Когда будет -30 °С, котел может работать в обход буферной емкости. Когда температура поднимется, тогда состоится подключение буфера к рабочей обвязке, и лишнее тепло будет накапливаться в нем.
3. Объем помещения, в котором должен быть агрегат вместе с буфером и другими частями схемы. Может возникнуть ситуация, когда очень большой теплоаккумулятор поставить не удастся. Например, для котла с мощностью 35 кВт/ч наиболее допустимым является аккумулятор с емкостью 35*50 = 1 750 л (это равно 1,75 м³), и поместить такой агрегат внутри помещения не получается. Тогда приходится рассчитывать его минимальный объем (35*25 = 875 л) и смотреть, хватает ли помещения. Если нет, то искать более подходящее.

Самодельная буферная емкость для устройства с мощностью 35 кВт/ч должна иметь объем 875-1750 л. Если планируется изготовление цилиндрической емкости (такой вариант является лучшим), то размеры могут быть такими:

1. Высота — 2 м.
2. Диаметр — 1 м (теплоаккумулятор с объемом, равным 1 750 л, должен иметь диаметр 1,06 м).

Если нужно изготовить основной цилиндр из одного листа металла, то его длина и ширина должны составлять 3,14 и 2 м соответственно. Если планируется сделать буферную емкость в виде параллелепипеда, то ее размеры — 1х1х1,75 м (ШхГхВ).

Материалы

Для изготовления этого элемента обвязки нужно подготовить:

1. Металлический лист толщиной, большей 2 мм. Альтернативой могут послужить 2 бочки с диаметром 1 м. Толщина стенок не должна быть меньше вышеуказанной цифры.
2. Медную или стальную трубку. Первый металл является лучшим, поскольку имеет большую теплопроводность. Диаметр трубы должен составлять 20 мм.
3. Патрубки с резьбой. Диаметр 7 из них должен составлять 20 мм. Еще нужны 4 патрубка диаметром 10 мм.
4. Минеральную или базальтовую вату.
5. Оцинкованный лист.
6. Термостойкую грунтовку.
7. Термостойкую краску.
8. Профильную трубу с размерами 4х4 или 5х5 см.
9. Уголок 3х3 см.
10. Резиновую прокладку толщиной 5-10 мм.

Изготовление цилиндрической емкости

Когда есть две бочки, нужно:

1. Срезать верх одной бочки.
2. Срезать дно другой. Если они вместе образуют емкость высотой 1,75 м, то можно приступать к срезанию верха второй бочки и сварке емкостей. Если же высота обеих слишком высокая, нужно одну из них надрезать.
3. Срезать верх второй бочки. Должен остаться только цилиндр.
4. Поставить бочку на бочку и сварить две емкости.
5. Приварить к внешней стороне верха цилиндра уголок. Его придется выгнуть так, чтобы он плотно прижался к бочке.
6. Вырезать из листового металла круг диаметром 1,07 см. Нужно, чтобы его край совпал с краем уголка.
7. В уголке и этом круге просверлить дырки. Это позволит закрепить верх буферной емкости на болты, что позже облегчит установку теплообменника и даст возможность проводить внутренний ремонт. Для герметизации на стык придется ставить резиновую прокладку.
8. Наварить на дно и верх ребра жесткости. Ими могут послужить уголки.
9. Разрезать профильную трубу на 4 отрезка  длиной 10-15 см. Они будут ножками емкости.
10. Приварить ножки к будущему теплоаккумулятору.

Что касается изготовления цилиндрической емкости из листа металла с толщиной, большей 2 мм, то выгнуть материал без прокатного станка почти невозможно. Поэтому ее изготовление лучше доверить специализированным компаниям.

Изготовление прямоугольной емкости

Буферную емкость для твердотопливного котла отопления изготовляют так:

1. Рисуют схему конструкции и определяют размеры каждой стенки. Нужно учитывать толщину сварочных швов. Она может составлять 1-3 мм (зависит от выбранных электродов и сварочного аппарата).
2. Разрезают листовой металл на куски.
3. Берут своими руками две стороны и прикладывают друг к другу так, чтобы они образовали прямой угол. Фиксируют предметами, которые имеют большой вес.
4. Выполняют в нескольких местах точечную сварку и проверяют правильность размещения металлических листов.
5. Делают внешний и внутренний сварочный шов.
6. По такой схеме приваривают все стенки и дно.
7. Вверху приваривают уголок, делают верх и сверлят дырки. Работают по такой же схеме, которая осуществляясь в случае с цилиндрической емкостью.
8. К каждой стороне приваривают по несколько ребер жесткости.
9. Изготавливают ножки и приваривают их.

Монтаж патрубков

Для их монтажа нужно просверлить отверстия. Схема размещения отверстий:

1. Два отверстия для одного теплообменника должны находиться возле дна. Их размещают на одной вертикальной линии. В этот теплообменник будет поступать вода от твердотопливного котла отопления.
2. Аналогичные два отверстия должны быть на другом конце.
3. Отверстие для подачижидкости в аккумулятор может находиться на высоте 30-40 см от дна. Отверстие для отвода воды лучше делать в дне.
4. Три отверстия для термометров должны быть рассредоточенными по высоте емкости. Их устанавливают на одной вертикальной линии.
5. Отверстие для клапана спуска воздуха должно находиться на верхней стороне.

Все патрубки, кроме тех, к которым будет осуществляться подключение теплообменника, можно приваривать только с внешней стороны. Остальные приваривают так, чтобы они выступали с обеих сторон стенок емкости.

Теплообменник и конечные действия

Теплообменник можно сделать своими руками в виде буквы «П» или в виде спирали. Пригодятся два таких теплообменника. Один будет занимать нижнюю половину емкости, другой — верхнюю.

Более эффективным является теплообменник в виде спирали потому, что получается максимальная площадь контакта трубки с водой в буферной емкости. П-образный теплообменник представляет собой две вертикальные трубки с приваренными к нему горизонтальными П-образными трубами.

Завершают изготовление буферной емкости так:

1. Изготавливают  теплообменник (сваривают П-образную конструкцию или скручивают трубку в виде спирали).
2. Очищают внутреннюю поверхность аккумулятора от ржавчины и любой грязи. Для этого используют тряпки и наждачную бумагу.
3. 5-6 раз грунтуют поверхность и столько же раз красят.
4. После высыхания краски проводят подключение теплообменников.
5. Заглушают большинство патрубков и проверяют емкость, а также медные трубчатые спирали на герметичность. Для этого выполняют подключение к водопроводу и после закачивают воду под давлением.
6. Очищают, грунтуют и красят внешнюю поверхность.
7. Приклеивают теплоизоляцию.
8. Обшивают конструкцию оцинкованным листом стали.

Расширительные баки по сравнению с буферными баками

Расширительный бак обеспечивает расширение и сжатие системы при ее нагревании и охлаждении и обеспечивает напор для циркуляционного насоса. Буферный резервуар увеличивает объем системы отопления или охлаждения и помогает предотвратить короткие циклы.

Что такое буферный резервуар?

Буферный резервуар представляет собой изолированный сосуд для воды; они обычно не содержат змеевиков или теплообменников. Вместо этого большинство из них будут иметь верхнее и нижнее соединения, а некоторые будут иметь внутреннюю перегородку. Буферные баки не следует путать с термоаккумуляторами, так как они не заменяют бак с горячей водой.

Основная роль буферного резервуара заключается в поддержании минимального объема воды «в контуре» при очень низкой тепловой нагрузке. Это предотвращает короткие циклы теплового насоса и обеспечивает обходной путь для поддержания минимального расхода через тепловой насос, если большинство зон нагрева отключены. Минимальный расход и минимальный объем воды в контуре необходимы для эффективной работы теплового насоса.

Что такое расширительный бак?

Расширительный бак устанавливается непосредственно над водонагревателем на входе холодной воды, чтобы сдерживать давление воды из-за расширения воды при нагреве. Существует несколько различных типов расширительных баков, в том числе баки-дозаторы и мембранные баки.

Узнайте больше о различиях между расширительными баками-дозаторами и расширительными баками с диафрагмой в нашем блоге Баки-дозаторы и мембранные баки.

Узнайте больше о различиях между расширительными и напорными баками в нашем блоге «Расширительные баки и напорные баки».

Расширительные баки Bell & Gossett

Расширительные баки Taco

Буферный бак Часто задаваемые вопросы

Где находится буферный бак в системе горячего водоснабжения?

Между котлом и системой отопления (зонами).

Для чего нужен буферный бак для горячей воды?

Буферный бак служит для дополнительного хранения воды в системе отопления, что позволяет избежать коротких циклов работы котла.

Почему у моего котла короткий цикл?

Котел рассчитан на обогрев всего дома или здания. Не все зоны звонят одновременно; когда меньшие зоны требуют тепла, котел достигает верхнего предела быстрее, чем должен, что приводит к короткому циклу. Короткие циклы снижают эффективность нагрева и увеличивают расходы на топливо. Это также приведет к дополнительному износу котла и системы отопления. Буферный резервуар может помочь сэкономить энергию, сократить объем обслуживания и продлить срок службы системы. Короткие циклы могут вызвать несколько проблем: снижение энергоэффективности, сокращение срока службы компрессора, нарушение энергоснабжения и, очень редко, внезапный отказ компрессора из-за нехватки смазки.

Как накопительный бак помогает уменьшить количество коротких циклов?

Когда небольшая зона требует тепла, она сигнализирует о включении котла. Излишняя нагретая вода циркулирует через буферную емкость, поскольку циркуляционный насос проталкивает котловую воду через зону. Этот дополнительный объем предотвращает короткое циклирование котла. Когда потребность в отоплении превышает мощность котла, дополнительный объем буферного бака удовлетворяет дополнительную потребность. Когда потребность в отоплении равна мощности котла, вода из котла будет течь через бак для удовлетворения потребности.

Как определить размер буферного бака для горячей воды?

Существует несколько сведений, которые необходимо знать, чтобы правильно подобрать размер буферного бака для горячей воды. К ним относятся:

• Минимальная выходная мощность котла в БТЕ/час
• Наименьшая нагрузка в БТЕ/час
• Разность температур в градусах по Фаренгейту
• Время цикла котла (минимальное) в минутах

Формула для расчета буферного бака горячей воды:

Что делают буферные баки в системе охлажденной воды?

Буферные баки обеспечивают дополнительный объем воды в замкнутой системе охлажденной воды. Дополнительная емкость, обеспечиваемая баком, снижает количество циклов работы компрессорного агрегата, улучшает контроль температуры и обеспечивает более стабильную работу системы. Буферные резервуары обычно имеют внутреннюю перегородку. По мере того, как системная вода поступает в бак, она поднимается и проходит через перегородку, а затем снова падает вниз, чтобы выйти из бака, обеспечивая надлежащую циркуляцию воды и полное использование объема бака.

Буферные баки используются в каждой системе охлажденной воды?

Нет. Некоторые системы имеют достаточный объем воды, поэтому дополнительное хранилище, обеспечиваемое буферным баком, не является обязательным.

Где в контуре охлажденной воды устанавливается буферный бак?

Он должен быть установлен на стороне всасывания насоса, где давление не меняется.

Почему фланцы буферного резервуара расположены внизу, а не сверху?

Соединения и перегородка расположены в нижней части бака для обеспечения более низкого центра тяжести. Танк был бы тяжелым сверху и с большей вероятностью опрокинулся бы, если бы они были расположены вверху.

Для чего используются соединения вверху и внизу бака?

Верхний патрубок можно использовать для установки воздухоотводчика, а нижний можно использовать как патрубок для продувки. Эти соединения также могут оставаться заглушенными.

Будет ли буферный резервуар работать в перевернутом положении, подвешенный к трубопроводу?

Да, хотя должны быть приняты меры для обеспечения надлежащей поддержки сырого веса судна.

Как определить размер буферного резервуара для охлажденной воды?

Есть несколько сведений, которые необходимо знать, чтобы правильно определить размер буферного резервуара для охлажденной воды. Их:

• Холодопроизводительность чиллера в тоннах
• Рекомендованная вода системы чиллера в галлонах/тоннах
• Фактический объем воды в системе в галлонах

Формула для определения размера буферного резервуара охлажденной воды:

Буферные резервуары по производителю

Буферные резервуары Taco

Буферные резервуары часто используются в системах HVAC для обеспечения дополнительного объема жидкости для предотвращения коротких циклов нагрева или охлаждения. . Линия буферных резервуаров для охлажденной и горячей воды Taco рассчитана на длительный срок службы. Они предлагают размеры резервуаров от 50 галлонов до 3000 галлонов в 22 объемах резервуаров, чтобы соответствовать указанным размерам соединений для конкретной рабочей площадки. Кроме того, каждая модель доступна с системными соединениями на боковой стороне резервуара, расположенными либо высоко, либо низко, в соответствии с требованиями применения.

Буферные резервуары для охлажденной и горячей воды Taco также предлагают множество вариантов изоляции для удовлетворения ваших потребностей. Буферные резервуары Taco применяются в системах водяного отопления, замкнутых контурах охлаждения, системах кондиционирования воздуха, жидкостном отоплении и охлаждении, системах с концентрацией воды/гликоля до 50% и солнечной/геотермальной энергии.

Характеристики буферного резервуара Taco

• Разработан, изготовлен и испытан в соответствии с ASME Section VIII, Div. 1 требования
• Все изготовление производится в доме
• Компьютеризированный выбор для быстрого и простого проектирования
• Стандарт конструкции из углеродистой стали (дополнительно из нержавеющей стали)
• Доступны фланцевые, пазовые или резьбовые соединения
• Доступен широкий выбор пакетов изоляции
• Доступен в вертикальной или горизонтальной конфигурации с различными вариантами расположения сопла
• Предлагается в конфигурации сопла 180° или 90° для экономии места в машинном отделении
• Предлагается с анкерными зажимами для крепления к полу
• Прочная внутренняя перегородка
• Регистрационный номер Национального совета
• Регистрация CRN (необязательно)

Эксплуатационные характеристики буферного бака Taco

• Вместимость: 50–3000 галлонов, стандарт
• Размеры фланцев: 2–12 дюймов, стандарт
• Диаметр: 20-84 дюйма
• Высота: 50–160 дюймов
• Рабочее давление: стандартное 125 фунтов на кв. дюйм (опционально более высокое давление)
• Максимальная рабочая температура: 375°F (опционально более высокие температуры)

Запросить цену на буферные резервуары Taco

Буферные резервуары Taco Брошюра

Буферные резервуары AMTROL

Буферные резервуары AMTROL ASME увеличивают емкость непитьевых закрытых систем, помогая уменьшить цикличность, улучшить контроль температуры и обеспечить более стабильную работу системы. . Они доступны для охлажденной и горячей воды. Буферные резервуары AMTROL соответствуют всем стандартам стандартов ASME Section VIII, Division 1.

Характеристики буферного бака охлажденной воды AMTROL

• Внутренняя перегородка способствует правильной циркуляции воды
• Доступно до 1040 галлонов
• Соединения от 3 до 12 дюймов
• Максимальное рабочее давление: 125 или 150 фунтов на кв. дюйм изб.
• Максимальная рабочая температура: 450°F
• Доступны сейсмостойкие ограничители, порты датчиков и трубные соединения с канавками

Характеристики буферного бака горячей воды AMTROL

• 2-портовые баки увеличивают массу системы
• 4-портовые баки добавляют массу системы и гидравлическое разделение
• Доступно до 300 галлонов
• Соединения: 2″, 3″ и 4″
• Максимальное рабочее давление: 125 или 150 фунтов на кв. дюйм изб.
• Максимальная рабочая температура: 450°F
• Доступны сейсмостойкие ограничители, порты датчиков и трубные соединения с канавками

Технические характеристики буферного бака для охлажденной и горячей воды AMTROL

• Корпус: Стальная конструкция, одобренная ASME
• Фланцы: ASME 150 фунтов
Соединения серии
• CWBT: 3″, 4″, 6″, 8″, 10″ и 12″
• Соединения серии HWBT: 2″, 3″ и 4″
• Покрытие: красная оксидная грунтовка

Запрос ценового предложения для буферных резервуаров AMTROL

Каталог буферных резервуаров AMTROL

Расчет параметров модулирующего конденсационного котла

В последние несколько десятилетий все более популярным вариантом отопления помещений является система с модулирующим конденсационным котлом (mod-con). . Поскольку эти котлы потенциально могут иметь высокий КПД (90-95% и выше), они часто поощряются государственными и коммунальными программами субсидирования.

В хорошо спроектированной системе эффективность котла может достичь или даже превысить паспортную табличку AFUE. Но в том виде, в каком они установлены, большинство из них значительно отстают от своих тестовых показателей AFUE и часто имеют сокращенный срок службы. Проблем с эффективностью и ошибок в определении размеров, наносящих ущерб сроку службы, можно избежать, если провести небольшой анализ.

С помощью простых математических расчетов можно избежать риска получения модулирующего конденсационного котла, который не модулирует и не конденсирует. Эта математика ни в коем случае не заменяет проектирование гидравлической системы, но она очень полезна. Не просто оставляйте проектирование вашей системы вашему подрядчику по HVAC; проявлять инициативу и обращать внимание на детали любого предложения подрядчика.

Основы регулирования и конденсации

Для повышения эффективности сгорания в современных котлах используется тот факт, что основным побочным продуктом сгорания углеводородов является водяной пар. Вода в виде пара содержит скрытую энергию («тепло испарения»), которая составляет около 970 БТЕ/фунт. Когда водяной пар конденсируется обратно в жидкость, он выделяет это тепло.

При использовании конденсационного оборудования ключом является эксплуатация прибора таким образом, чтобы водяной пар в вытяжке конденсировался на теплообменнике (не в дымоходе и не на улице) с тем, чтобы теплота парообразования отдавалась воде системы отопления.

Без конденсации дымовых газов максимальная эффективность сгорания, которой может достичь газовый или пропановый котел, составляет около 88%. Большинство неконденсационных газовых котлов настроены на работу с эффективностью около 82-86%. Они настроены на более низкую эффективность сгорания, чтобы избежать чрезмерной конденсации дымовых газов или повреждения котла из-за кислотного конденсата и, как следствие, отдавать в атмосферу еще больше исходного тепла топлива.

Конденсационные котлы сконструированы из материалов, устойчивых к конденсату, но должны работать при достаточно низкой температуре, чтобы максимизировать образование конденсата.

Для типичных топливно-воздушных смесей точка росы выхлопных газов природного газа составляет около 130 градусов по Фаренгейту. Никакие материалы не проводят тепло идеально. Пленки газа рядом с теплообменником изолируют главный выхлоп, а пленки водяных пленок со стороны воды также препятствуют теплообмену. Обычно температура воды на входе (EWT) в бойлер должна быть от 125°F до 127°F или ниже, прежде чем на теплообменнике произойдет конденсация. Но ниже примерно 125 ° F EWT эффективность быстро растет, выравниваясь, когда EWT падает до 100 ° F или ниже.

Большинство современных котлов сконструированы таким образом, что наибольшая эффективность достигается в нижней части диапазона сжигания, ниже которой изолирующие ламинарные потоки на стороне выхлопа еще больше затрудняют теплообмен. При самом низком пожаре и 100 ° F EWT большинство конденсационных котлов работают с эффективностью сгорания 94–95%, но некоторые из них немного выше. Для работы с максимальной эффективностью конденсации эти котлы оснащены элементами управления «наружный сброс», которые измеряют температуру наружного воздуха в качестве косвенного показателя тепловой нагрузки и изменяют рабочую температуру котла до самой низкой температуры, которая фактически соответствует нагрузке. Эти элементы управления должны быть настроены и запрограммированы, чтобы найти тонкую грань между более высокой эффективностью и неполным отставанием.

Самой распространенной ошибкой является неправильная настройка кривой сброса, но с ней легко справиться даже после установки оборудования. Другие распространенные ошибки исправить гораздо сложнее, и их лучше просто избегать.

Наиболее распространенные ошибки

Диапазоны модуляции не бесконечны. Распространенные ошибки, которых следует избегать, связаны с неправильным определением размера для минимальной выходной мощности , а не для максимальной. Есть два распространенных варианта этой ошибки:

1. Завышение котла по тепловой нагрузке. Когда мощность котла превышает тепловую нагрузку, он проводит большую часть отопительного сезона, циклически включаясь и выключаясь, а не увеличивая и уменьшая температуру системы и мощность горения в ответ на изменения температуры наружного воздуха с почти непрерывным горением. При каждом цикле горения происходит потеря некоторого количества топлива во время циклов розжига и некоторое количество тепла, отбираемого из теплообменника при каждой (необходимой для безопасности) продувке дымохода. Меньшее количество циклов горения означает меньшее количество выбрасываемого топлива, более высокую эффективность и меньший износ котла.

Чтобы избежать завышения тепловой нагрузки, в первую очередь необходимо получить достаточно точную оценку нагрузки, используя либо расчет типа Manual-J (используя агрессивные, а не консервативные допущения), либо, для замены оборудования, анализ нагрузки по использованию топлива. . Котел на большой мощности с предполагаемым КПД 88% должен покрывать расчетную нагрузку, но он не должен превышать нагрузку более чем в 1,4 раза, чтобы покрыть даже 25-летние экстремальные температурные явления.

Когда известна расчетная нагрузка 99 %, необходимо рассчитать нагрузку при средней температуре в зимнее время. Вытяните график температуры WeatherSpark для области, уменьшите масштаб, чтобы охватить 3 или 4 самых холодных месяца, и используйте курсор, чтобы оценить среднюю температуру наружного воздуха в зимнее время. Если минимальная мощность предполагаемого котла превышает расчетную нагрузку при средней зимней температуре наружного воздуха, то большую часть сезона он будет находиться вне диапазона регулирования. Он по-прежнему будет обогревать дом, и, возможно, у него даже не будет короткого цикла (см. проблему № 2), но он не будет таким удобным или эффективным, когда он будет включаться и выключаться, а не работать почти непрерывно, модулируя работу. .

2. Разгон котла по излучению (и микрозонам). Чтобы предотвратить чрезмерную цикличность котла при запросах тепла из зон, должно быть достаточно излучения на каждой зоне , чтобы обеспечить минимальную огневую мощность котла, при температурах конденсации .

Тепловая мощность, излучаемая радиаторами или плинтусами, зависит от средней температуры воды (AWT) и длины. Типичный плинтус с ребристыми трубками может выделять ~600 БТЕ/час на фут плинтуса при AWT 180°F, но при AWT 130°F (начало конденсации) он выделяет всего ~250 БТЕ/час на фут, а при температуре ~120°F. °F AWT (где он переходит в середину 90 с для эффективности) всего 200 БТЕ/час на фут. Магическое число для приличной эффективности конденсации составляет 200 БТЕ/час на фут или меньше.

Точно так же чугунные радиаторы обеспечивают около 170 БТЕ/час на квадратный фут, эквивалентное прямому излучению (EDR) при AWT 180°F, но это значение снижается до 70 BTU/час на квадратный фут EDR при AWT 130°F, и 50 БТЕ/час на фут при 120°F AWT. В случае с чугуном тепловая масса удлинит циклы горения, но все, что превышает 70 БТЕ/час на квадратный фут, требует дополнительного анализа.

Если зональное излучение не может обеспечить минимальную огневую мощность котла при температурах конденсации, оно все еще может обогревать помещение, но котел начинает работать, когда температура воды падает. Когда в воду поступает больше тепла, чем выходит, температура воды повышается и в конечном итоге становится выше температуры кривой сброса наружного котла, после чего горелка выключается, даже если вода продолжает циркулировать. Горелка зажигается повторно только тогда, когда температура воды падает ниже температуры сброса. Чем ниже температура воды, тем выше эффективность сгорания (см. изображение № 2 ниже), но в какой-то момент потери от избыточного циклирования превышают любую полученную эффективность конденсации, и высокая скорость циклов преждевременно изнашивает котел.

Чем больше зон, тем труднее обеспечить достаточное излучение в каждой зоне, чтобы сбалансировать минимальную огневую мощность котла, и тем труднее избежать коротких циклов. При излучении высокой тепловой массы микрозонирование часто может работать, но с излучателями малой массы, такими как плинтус из ребристых труб, часто требуется добавление буферной тепловой массы воды для увеличения минимального времени горения.

Чем больше доступная тепловая масса, тем больше времени требуется для повышения температуры воды. При большей тепловой массе количество циклов падает. Если минимальное время горения для буфера достаточно велико, чтобы потребности в тепле из нескольких зон более или менее гарантированно перекрывались, умеренное циклирование не снизит эффективность или срок службы котла. При минимальном времени горения менее 3 минут или более 5 включений в час котел находится на грани проблемы с долговечностью и эффективностью. Ожоги в течение одной минуты и 10 ожогов в час находятся на грани катастрофы с эффективностью и продолжительностью жизни.

Пример

Возьмите гипотетический случай из предыдущей статьи. В этом случае анализ использования топлива в доме в Вашингтоне, округ Колумбия, спрогнозировал реальную тепловую нагрузку где-то между 29 155 БТЕ/час и 31 400 БТЕ/час при температуре наружного воздуха 20°F. Дом в этом примере ранее отапливался чугунным котлом мощностью 88 000 БТЕ/час.

Предположим, что это двухэтажный дом с полноценным подвалом. Дом разделен на три зоны, с ребристым плинтусом следующей длины:

Верхний этаж: 70 футов

Первый этаж: 60 футов

Подвал: 15 футов

Всего: 145 футов

При awt 180 ° F, 145 футов базовой платы может испускать 87 000 БТУ/час в Awt. 180 ° F, что разумно уравновешивается чугунным котлом мощностью 88 000 БТЕ / час. Если все зоны требуют тепла одновременно, время горения будет довольно долгим.

Глядя на график Weatherspark, средняя зимняя температура в Вашингтоне, округ Колумбия, находится на уровне 40 градусов по Фаренгейту, или на полпути между точкой баланса нагрева/охлаждения от 60°F до 65°F и наружной расчетной температурой. Таким образом, средняя сезонная тепловая нагрузка составляет всего около 15 000 БТЕ/час, что составляет половину расчетной тепловой нагрузки в 30 000 БТЕ/час, определенной ранее.

Рабочий цикл старого котла при средней зимней нагрузке находится в пределах 15-18%. Запросы на отопление с первого этажа и верхнего этажа часто перекрываются, но не всегда. Звонки из подвальной зоны будут иметь короткий цикл.

В идеале замена котла решит эти проблемы.

При превышении мощности в 1,4 раза для нагрузки 30 000 БТЕ/час немодулируемый чугунный котел будет иметь мощность около (1,4 x 30 000 БТЕ/час) = 42 000 БТЕ/час. Существующее излучение будет излучать столько же при AWT около 140 ° F, что выше зоны конденсации, и не нужно будет защищаться от конденсации.

Работая при 180°F AWT, меньшая зона первого этажа по-прежнему будет выделять 36 000 БТЕ/час из 42 000 БТЕ/час на выходе котла, и циклическое выполнение вызовов одной зоны будет разумным, используя только тепловую массу котла. Зона подвала по-прежнему работала сама по себе, но иногда она перекрывалась вызовами с верхних этажей.

Так что же произойдет, если заменой станет небольшой современный котел, такой как Peerless PureFire PF-50 (см. Изображение №3 ниже)? Этот котел выдает 47 000 БТЕ/час при температурах конденсации и около 43 000 БТЕ/час при максимальной рабочей температуре (при условии высокой эффективности 80 с). Как система, она может выдавать 42 000 БТЕ/час при 1,4-кратном превышении мощности, но не является чрезмерной. Звучит правильно?

Может быть, а может и нет. Давай выясним!

Проверка состояния №1. Минимальное количество огня, подводимого к PF-50, составляет 16 МБЧ (= 16 000 БТЕ/час), поэтому при эффективности 95 % его минимальная мощность огня составляет 0,95 x 16 000 БТЕ/час = 15 200 БТЕ/час. Это примерно среднее сезонное значение. Котел будет модулировать даже в межсезонье и все время в самые холодные недели. Не идеально, но и не ужасно — модуляция примерно в половине случаев.

Но может ли он конденсироваться?

При 15 200 БТЕ/час мощности котла, поступающей на 145 футов излучения оребрения, это 15 200 БТЕ/час разделить на 145 футов = 105 БТЕ/час на фут, что на ниже 200 БТЕ/час на фут нужен для конденсации. Таким образом, он определенно сможет конденсироваться большую часть времени.

Тестирование условия №2. Будет ли короткий цикл в режиме конденсации?

При 120°F AWT зоны могут излучать:

        Верхний этаж: 70 футов x 200 БТЕ/час на фут = 14 000 БТЕ/час

        Первый этаж: 60 футов x 200 БТЕ/час на фут = 12 000 БТЕ/час

        Подвал: 15 футов x 200 БТЕ/час на фут = 3000 БТЕ/час только на 10% выше, чем излучаемое излучение, поэтому верхний этаж будет в порядке — он будет циклически повторяться, когда это единственная зона, требующая тепла, но циклы будут длинными и, вероятно, будут перекрываться вызовами из других зон.

Поскольку поступает на 27% больше тепла, чем излучается, зона первого этажа, вероятно, также будет в порядке, но при температуре AWT ниже 120°F она может довольно быстро попасть на территорию с коротким циклом, если это единственная зона, требующая нагревать. Если это короткие циклы, короткие циклы можно ограничить, немного повысив низкую температуру кривой сброса, без большого удара по средней эффективности сгорания.

---

ДРУГИЕ КОТЛЫ

---

Есть ли более подходящие варианты для дома и отопления, чем PF-50? Абсолютно! Многие современные котлы нового поколения с жаротрубными теплообменниками или двойными теплообменниками могут эффективно регулировать мощность в более широком диапазоне, чем PF-50. Более низкий диапазон модуляции исправит обе распространенные ошибки (ошибку №1 и ошибку №2) с большим запасом. Вот примеры этих котлов нового поколения: Модель котла             Мин. вход       Макс. вход NTI TRINITY TX51 7,100 BTU/H 57 000 BTU/HNAVIEN NHB 80 000 8000 BTU/H 80 000 BTU/HHTP UFT-80W 8000 BTU/H 80 000 BTU/HLOCHINVAR CDN040 9 000 BTU/H 40 000 BTU/HIBC 13-50. 50 000 БТЕ/ч. Обратите внимание, что первые три котла имеют значительно большую мощность при максимальном огне, чем 42 000 БТЕ/час, необходимые для коэффициента увеличения в 1,4 раза, но они по-прежнему имеют очень низкую минимальную мощность — буквально 90 244 вдвое меньше 90 245 (или меньше) мощности котла. ПФ-50. Это подходящие решения для 19из 20 домов в США с водяными системами отопления и лучшими кандидатами для систем, разбитых на более мелкие зоны.

---

Подвал, конечно, опять безнадежен сам по себе. Если короткие циклы вызовов в подвале, один может добавить еще 40-50 футов плинтуса по более низкой цене, чем буферный резервуар, но, вероятно, это не будет стоить затрат и усилий, поскольку длинные циклы с других этажей означают, что подвал вызовы обычно перекрываются вызовами из других зон.

Успех! Исходя из простой математики, PF-50 делает это с использованием существующего излучения. С некоторой настройкой, мониторингом и тонкой настройкой кривой сброса котел, вероятно, сможет приблизиться к достижению своих показателей AFUE. Но разбивать его на более мелкие зоны явно было бы ошибкой, поскольку он уже приближается к короткому циклу при вызовах зон.

Печальная реальность

Большинство домов в США имеют реальную тепловую нагрузку в диапазоне от 20 000 до 35 000 БТЕ/час. Несмотря на то, что существует множество котлов с сопоставимыми характеристиками (минимальная и максимальная мощность) с PF-50, в этих домах установлено более модных котлов мощностью от 100 000 до 120 000 БТЕ/час, чем котлов на 50 000 БТЕ/час, и это позор. Крупногабаритные котлы стоят дороже, дороже в эксплуатации и не служат так долго, как если бы размеры были правильно пропорциональны как нагрузке, так и излучению.

Если они не начнут с тщательного анализа тепловой нагрузки, некоторые установщики будут склонны устанавливать PF-80 и по-прежнему беспокоиться о том, что при «всего» 75 000 БТЕ/час выходной мощности он не будет производить столько тепла, сколько котел, который он просто заменены и могут оказаться недостаточными. Другие просто настаивали бы на котле по крайней мере такой же мощности, как у старого котла, устанавливая что-то такое же большое, как PF-110, «просто для уверенности». Любой из них был бы ошибкой, поскольку он не прошел тест № 1 и тест № 2.

Минимальная огневая мощность ПФ-80 около 19000 БТЕ/час, что составляет более половины проектной мощности. Это означает, что он будет модулировать только в самую холодную погоду и будет склонен к коротким циклам при вызовах зоны при температурах конденсации.

Минимальная производительность PF-110 составляет около 26 000 БТЕ/час, что соответствует 85% нагрузки и примерно вдвое превышает количество тепла, которое любая из двух основных зон может излучать при температуре конденсации. Это гарантирует, что он никогда не будет работать с эффективностью сгорания выше 90% без коротких циклов и будет модулировать только в самые холодные часы самых холодных дней. Это чаще встречается, чем котел нужного размера — это скорее правило, чем исключение.

No related posts.