Буферная емкость формула расчета: Расчет объема буферной емкости

Содержание

Расчет объема буферной емкости


При выборе объёма буферного теплоаккумулятора необходимо отталкиваться от мощности твердотопливного котла. Чёткой формулы расчёта объёма теплонакопителя нет. Разные производители дают свои рекомендации и они могут составлять от 20 до 50 литров объёма теплоаккумулятора на киловатт мощности котла. Некоторые производители рекомендуют «привязываться» к объёму системы отопления. В любом случае при выборе объёма буферного накопителя тепла стоит обратиться к специалистам, что бы избежать ошибок при расчётах.
Ориентировочная формула подбора теплонакопителя:

m= (P×ŋ×t)/ (c×∆ϑ)   

где: m – объём

P – мощность котла, Вт

ŋ – КПД котла, 0.98%

t – время нагрева, ч

c – удельная теплоёмкость воды, Вч/кг х К

Δϑ – разность температур, К

При подставлении определённых значений Вы получите ориентировочный объём буферного теплоаккумулятора (но эта формула не панацея),
 и тут можно «поиграться» с формулой путём изменения значений мощности, времени нагрева, и температурной дельты. Опять же не стоит забывать, что во время нагрева теплонакопителя, теплоноситель будет циркулировать по контурам и соответственно остывать. В этом случае необходимо учитывать погрешность. В любом случае для точного расчёта теплоаккумулятора к электрическому котлу отопления лучше обратиться к нашим специалистам.

В связи с выше перечисленным можно сделать вывод, что в виде основного котла Вы можете применять как электрический котел отопления, так и твердотопливный котел. И, что самое важное, Вы можете запитывать буферную емкость и тем и другим отопительным котлом по вашему выбору попеременно. Тогда, такая система отопления будет наиболее экономичная, и адаптированная исключительно под ваши условия эксплуатации. 
Также необходимо учитывать сопутствующие товары, например трёхходовые термосмесители. Таких нужно как минимум две штуки. Один для ограничения температуры на обратке между буфером и твердотопливным котлом, так как разница температур между подачей и обраткой не должна превышать 30 градусов. Другой термосмеситель ставится на подающую магистраль на систему отопления, так как температура в буфере может достигать 100 градусов, а в систему нужно подавать 60-70 градусов.
Произвести монтаж системы отопления Вашего дома, или обвязку котельной с установкой буферного накопителя могут наши технические специалисты. Поверьте, цена на установку буферной емкости не так велика, как вы думаете. Наша монтажная группа имеет большой опыт работ по установке теплоаккумуляторов к котлам отопления.

Расчет буферной емкости

Что такое буферная емкость системы отопления?

По сути, буферные емкости для отопления представляют собой большой термос – металлический бидон с утепленными стенками. В системе отопления буферная емкость располагается между нагревательным прибором и тепловым контуром, и нагретая вода поступает первоначально в нее, а из нее – дальше в коллекторы, радиаторы и теплые полы.

Зачем нужна такая «прослойка»? Все дело в режиме работы нагревательных устройств (котлов). Вода в них нагревается путем сжигания топлива. Есть типы котлов, где топливо может подаваться и сжигаться равномерно (например, газовые котлы, котлы на пеллетах, снабженные бункером и шнеком для подачи). А есть котлы, где это невозможно теоретически (например, котлы на твердом топливе), либо котлы, где постоянное сгорание приводит к снижению КПД котла и повышенному износу топки (газогенераторные котлы), либо где постоянный нагрев стоит очень дорого (электрические котлы). Возьмем твердотопливные котлы. Они дешевы в установке и обслуживании, но у них есть одна проблема: если не подкладывать регулярно топливо, вода в отопительном контуре может быстро остыть. Что делать? Бегать и днем и ночью «подкинуть дровишек», или мерзнуть? Вот здесь и выручит буферная емкость. Нагретая вода поступает в нее, и постепенно расходуется на отопление. Применение буферной емкости в несколько раз увеличивает интервалы между топками котла и, соответственно, во столько же снижает расход топлива.

В случае с электрическим котлом буферную емкость полезно ставить чисто по экономическим соображениям. Известно, что электрокотел потребляет много электричества. Существуют дневной и ночной тарифы на потребленную электроэнергию, которые отличаются друг от друга в разы. Установка буферной емкости позволяет рассчитать режим работы котла так, чтобы он грел только в ночное время.

Европейский опыт применения буферных емкостей доказал его экономическую целесообразность. Кроме того, буферная емкость служит целям безопасности, снижая риск перегрева теплоносителя. Единственный минус буферной емкости – ее большой объем. Для установки системы отопления с применением буферной емкости необходимо помещение размером от 5 кв.м. Емкости большого объема нужно монтировать, разбирая крышу, либо сваривать прямо на месте (они просто не пройдут в двери).

Как рассчитывается объем буферной емкости

Как рассчитать буферную емкость, чтобы достичь желаемого уровня комфорта и при этом не делать огромные баки? Вообще, расчет буферной емкости при устройстве новой системы отопления – дело довольно сложное. Лучше, если это будет делать специалист теплотехник. Сначала на основании информации о площади дома, высоте потолков, материалов стен и перекрытий, рассчитываются теплопотери дома при определенной температуре наружного воздуха (обычно она выражается в «кВт в час»). Затем при помощи специальной формулы рассчитывается количество необходимого теплоносителя (воды), которая должна проходить по системе отопления за час для покрытия теплопотерь при максимально низкой температуре (например, при -25С). Это количество умножается на желаемое время между топками котла, и получается объем буферной емкости.

Гораздо проще производить расчет буферной емкости, если система отопления уже существует. В этом случае количество воды в системе и время между топками уже известно. Стоит только умножить существующий объем теплоносителя на желаемое время увеличения промежутков между топками, и вы получите нужный объем бачка. На практике известно, что при мощности котла 25-32 кВт и дома в 100-150 кв.м. буферной емкости в 1000л достаточно для топки 1 раз в сутки.

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла

Расчет буферной емкости для твердотопливного котла.
Все понимают, что буферная емкость нужна для того, чтобы с аккумулировать все тепло полученное в камере сгорания, вне зависимости от типа топлива.

Чем больше калорийность сжигаемого топлива, тем больший объём буферной емкости требуется установить.Установка аккумулирующей емкости для твердотопливного котла меньшего объёма нежели требуется приводит к перерасходу сжигаемого топлива, а в следствие - потере эффективности всей системы.


Производитель твердотопливных котлов указывает объём камеры сгорания или количество топлива которое можно загрузить единоразово в камеру сгорания. Исходя из этого, мы можем высчитать количество энергии, которое выделится при полном сжигании топлива – умножив количество топлива в  килограммах на теплоту сгорания топлива кВт/кг и на коэффициент полезного действия твердотопливного котла, который, как правило, не превышает 80%.

  • Калорийность древесного угля  – 8,6 кВт/кг
  • Калорийность каменного угля 6-8 кВт/кг
  • Калорийность топливных брикетов – 5,5 кВт/кг
  • Калорийность бурого угля 4,2 кВт/кг
  • Калорийность дров (березовые, сосновые) 3,8-4,8 кВт/кг
  • Калорийность торфа 2,25-4,2 кВт/кг

Исходя из того, что половина тепловой мощности будет уходить на нагрев системы отопления (средний рабочий температурный график 50/35 за весь отопительный сезон – нужно полученую величину разделить на два.


И полученную величину тепловой мощности, которая означает только то количество тепла, которое требуется аккумулировать без учета той мощности, которая уходит на поддержку системы отопления, множим на 860 и делим на ту разницу, до которой котел будет догревать буфер Т=40К и получаем объём требуемого бака аккумулятора.

Пример: Твердотопливный котел 10 кВт, камера сгорание вмещает 10 кг топлив, топить будут топливными брикетами, КПД котла 75%.

Итого имеем: ((10*5,5*0,75)/2)*860/40  = 400 литров

Расчет, подбор теплоаккумулятора для отопления дома твердотопливным котлом

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


Подбор объема теплоаккумулятора при работе из солнечными коллекторами

Вместимость бака дм3 350 500 800 1000 1500 2000 3000 3500
Жилая плодащь м2 40-120 60-160 100-260 130-340 170-340 230-460 340-680 420-840
Площадь солнечных коллекторов м2, Инсоляция 5 кВт/м2 4-6 6-8 10-13 13-17 17 23 34 42

Как рассчитать теплоаккумулятор для отопления дома

Если за час теплопотери в помещении составляют, например, 6,7 кВт тогда за сутки это составит 160 кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определенно выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт/час тепловой энергии.

Потребность на обогрев дома 6.7•3=20,1 кВт/час запас аккумулирующего бака составляет 70-20,1=49,9 кВт/час. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 часов. Значит, за сутки требуется две полных закладки и одна неполная.

Исходя их данных расчетов, в 23 часа делается неполная загрузка, в 6:00 и 18:00 – полная. Если сделать график уровня заряда бака аккумулятора, видно, что максимальный заряд приходиться а 9:00 утра.

Схема подключения теплоаккумулятора до системы отопления


Состав отопительного оборудования для системы отопления

Рекомендуем посмотреть теплоаккумуляторы от производителя

Как правильно подобрать объем теплоаккумулятора для частного дома?

Чтобы правильно подобрать объём теплового аккумулятора (ТА) в системе с твердотопливным котлом, нужно учесть сразу несколько факторов. В первую очередь ориентируйтесь на площадь отапливаемых помещений. Чем она больше, тем более вместительную буферную ёмкость потребуется установить. Второй важный момент — это качество утепления в конкретном частном доме. Если теплоизоляция здания выполнена плохо, то его тепловые потери могут значительно превышать стандартные показатели. В результате, общие рекомендации по расчёту объёма теплоаккумулятора для отопления могут не подойти.

Расчет объема теплоаккумулятора для дома по площади

Существуют усреднённые показатели объёма буферной ёмкости для дома с хорошим утеплением. Величина указывается в зависимости от площади помещений и лежит в пределах от 35 до 50 литров на 10 м². Так, например, для дома 100 м² потребуется тепловой аккумулятор вместительностью от 350 до 500 литров, а для дома 150 м² нужно будет установить более просторный резервуар объёмом 500-750 литров.

Тут важно сказать про качество утепления. Суммарные теплопотери дома измеряются в зависимости от его площади. По актуальным СНиПам они не должны превышать 50 Вт на 1 м² в среднем за самые холодные 7 дней в году. То есть потери тепла для дома 100 м² составят 5 кВт·час. Достичь этого можно только если в процессе строительства использовались современные теплоизоляционные материалы с правильным расчётом термозащитного слоя.

Для каждого типа ограждающих конструкций, от фундамента до крыши, существуют свои нормы и предписания по использованию тех или иных материалов с определёнными характеристиками теплопроводности. На теплопотери дома влияет также качество установленных стеклопакетов и дверей. Вместе с тем важно понимать, что даже если эти элементы ограждающих конструкций дома обладают высокой теплозащитой, то ошибки, допущенные в процессе установки хороших окон и дверей могут свести на нет все их положительные качества.

Кроме того, в зависимости от погоды за окном, скорость остывания постройки сильно отличается и расход тепловой энергии для поддержания комфортного уровня температуры будет разным. В межсезонье, когда за окном +3° — +5°, небольшая буферная ёмкость вполне способна выполнять свои прямые задачи и резервуар большего объёма просто не требуется. Но зимой, при -25 °С, чтобы не приходилось ночью вставать и идти подбрасывать дрова в топку, лучше иметь теплоаккумулятор из расчёта не менее 50 л на 10 квадратных метров.

 

Видео с нашим специалистом по подбору теплоаккумулятора?

Как лучше выбирать тепловой аккумулятор

Описанная выше технология подбора основана на практическом опыте установки теплоаккумуляторов в теплосистемы десятков частных домов. Разброс в конечном показателе вместительности ёмкости объясняется не одинаковыми потребностями различных систем отопления. Определяющим фактором здесь является то, насколько часто владелец частного дома готов подбрасывать топливо в свой твердотопливный котёл. Если есть необходимость максимально продлить период между закладками дров, то и объём теплового аккумулятора надо брать по верхней рекомендованной границе.

В то же время, не следует размещать слишком просторный резервуар для теплоносителя. Превышение указанного диапазона делает систему отопления слишком инерционной и снижает её эффективность. Всегда учитывайте, что по законам физики любой дополнительный элемент в системе понижает её КПД. Именно по этой причине более выгодно не выходить за пределы 50 л на 10 м² отапливаемой площади.

С другой стороны, установка буферной ёмкости с большим запасом может быть вполне уместной, если вопрос экономии топлива не стоит остро. Чем больше объём теплоносителя в резервуаре, тем больше тепла он способен запасти и тем дольше он будет поддерживать нужную температуру воды в батареях без необходимости запуска котла. Единственное неудобство, которое здесь появится — это скорость прогрева теплоаккумулятора. Если он значительно больше, чем рекомендовано, то для полноценного нагрева теплоносителя до 85-88 °С может понадобится от 2 до 4 закладок топлива.

С другой стороны, избыточную вместительность буферной ёмкости можно скомпенсировать увеличенной мощностью котла. Но тут уже нужно ориентироваться по размеру бюджета, отведённого на организацию системы отопления. Совокупная стоимость производительного теплогенератора на твёрдом топливе и теплового аккумулятора соответствующего объёма может обойтись недешево. Ходить в котельную только один раз в сутки, конечно, удобно, но и два раза в сутки вполне приемлемый интервал, чтобы не переплачивать в полтора — два раза на создании системы отопления.

Оптимальный объем теплоаккумулятора по мощности котла

Если ориентироваться на мощность установленного теплогенератора, то наиболее выгодным решением будет приобретение резервуара, объёмом по 50 литров на каждый кВт мощности котла. Опять же, цифра усреднённая и берётся исходя из наличия хорошего утепления конструкции дома. Например, если стоит вопрос, как рассчитать объем теплоаккумулятора для твердотопливного котла 12 кВт, то оптимальная вместительность ёмкости составит 600 литров.

Такое соотношение позволит закладывать топливо в котёл в среднем два раза в сутки. Важно также, чтобы теплоаккумулятор был правильно подключён. Только соблюдение всех правил монтажа и грамотный расчёт каждого элемента системы отопления даст возможность тепловому аккумулятору эффективно накапливать энергию, произведённую котлом. Ошибки в обвязке твердотопливного теплогенератора способны не только заметно снизить КПД работы теплового аккумулятора, но и вообще свести на нет пользу от него.

Главный вопрос при выборе теплоаккумулятора

Система без теплового аккумулятора — это очень нестабильная и капризная теплосистема. При естественных температурных колебаниях на улице, режим работы котла всё время будет нуждаться в регулировке. Без буферной ёмкости, единственный вариант настройки количества теплоотдачи устройства лежит в ограничении интенсивности горения топлива. Процесс может быть реализован только увеличением или уменьшением тяги, то есть регулировкой подачи и оттока свежего воздуха в камере сжигания.

Такой способ контроля производительности теплогенератора неизбежно приводит к неполноценному сгоранию топлива. Вследствие этого в дымовых газах присутствует повышенное количество смолы и сажи, которые постоянно налипают на стенках котла и дымохода. В итоге эксплуатация такой системы отопления требует постоянного техобслуживания в виде трудоёмкой очистки внутренних поверхностей теплогенератора и дымовых каналов от прочного слоя дёгтя.

Можно ещё долго перечислять недостатки теплосистемы без буферной ёмкости, но лучше сразу сказать, что сейчас включение теплоаккумулятора в систему — это необходимость. И лучший вариант, безусловно, размещать резервуар, подбор объёма которого выполнен по указанным выше нормам. Однако, если бюджет ограничен, то установка ёмкости даже меньшей вместительности всё равно заметно облегчит процесс использования твердотопливного котла.

Чем ближе будет объём теплового аккумулятора к рекомендуемым в статье цифрам, тем реже придётся заниматься докладкой топлива в камеру сгорания. И здесь уже надо смотреть на размеры доступного бюджета. Если есть средства на размещение полноразмерного резервуара — хорошо. Если бюджет ограничен, то вполне уместно будет поставить даже небольшой ТА, так как он всё равно продлит время работы теплосистемы от одной загрузки дров. Кроме того, любой теплоаккумулятор защищает систему отопления от перегрева и от возникновения так называемого теплового удара.

Также обязательно принимайте во внимание вместительность вашей котельной. Специалисты рекомендуют устанавливать котёл и буферную ёмкость в отдельно стоящем помещении вне стен частного дома. Однако, это не всегда возможно и нередко котельная находится непосредственно внутри жилого здания. В этом случае её объём может быть ограничен, и установить туда можно только небольшой резервуар.

Если на момент возникновения вопроса «Как подобрать объём теплоаккумулятора?», в наличии есть достаточное количество средств, то оптимальным решением станет обращение к специалистам. Самостоятельное выполнение требуемых расчётов возможно, но только профессиональный инженер по проектированию теплосистем сможет точно сказать, какая ёмкость более предпочтительна для конкретного частного дома.

Что такое буферная емкость? Правильный расчет буферной емкости.

Расчет будем проводить на примере оборудования тороговой марки Buderus.

Для домов, где нет возможности или дорого подключить газ, Buderus предлагает решение с твердотопливным котлом и буферной емкостью. Твердотопливные котлы Buderus в комбинации с буферной емкостью обеспечат наилучший комфорт в доме и сократят Ваши расходы на отопление в 3-4 раза.

С помощью буферного бака-накопителя достигается наилучший эксплуатационный режим теплоснабжения, особенно если применяется интеллектуальный регулятор для системы отопления.

Тепло, не используемое в какой-либо конкретный момент времени для отопления, переходит на промежуточное хранение в буферную емкость и оттуда по мере необходимости дозировано подается в систему отопления. После сгорания загруженного топлива отдача тепла осуществляется исключительно из буферного бака.

Система теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость:

  • обеспечит наилучший комфорт с возможностью полностью автоматизированной эксплуатации системы отопления;
  • сократит количество загрузок топлива до 1-2 раз в сутки;
  • сократит расход топлива за отопительный период в 3-4 раза;
  • сократит расходы на отопление за отопительный период в 3-4 раза;
  • позволит обслуживать котел в удобное время суток.

Схема альтернативного независимого теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость + система регулирования Logamatic.

Методы расчета, обеспечивающие профессиональный подбор буферного накопителя

Статический метод - определение объема буферной емкости по количеству топлива, загружаемому в котел.

Этот метод определения объема бака-накопителя основан на энергетическом балансе количества выделяемой и потребляемой энергии. Т. е. буферная емкость должна забрать всю полезную энергию топлива, производимую твердотопливным котлом с полностью загруженной топкой (когда тепло не отбирается отопительной системой). После пересчета единиц измерения, подстановки приблизительных значений плотности и удельной теплоемкости и применения опытных значений получена формула для расчета объема буферного бака:

Расчетные величины:
Vб.б. - объем буферного бака, в литрах;
QK - номинальная мощность котла, в кВт;
tв - номинальное время выгорания топлива, в часах.

Динамический метод - определение объема буферной емкости по потребности в тепле и температурному режиму системы отопления.

В течение большей части отопительного периода требуется лишь минимальная доля номинальной потребности в тепле. Для наиболее часто встречающегося рабочего режима (при средней температуре наружного воздуха за отопительный период) выбирается оптимальный режим работы отопительной установки.

Альтернативный способ расчета буферной емкости - по заданному пользователем максимальному (предусмотренному) количеству времени работы отопительного котла в сутки.

Расчетные величины:

Vб.б. - объём буферного бака, в литрах;
Qn- расчетная отопительная нагрузка, в кВт;
QК - номинальная мощность котла, в кВт;
tр.к. - максимальное (предусмотренное) время работы котла в сутки, в часах;
tR - расчетная температура в обратном трубопроводе, в °С.

Сколько позволит сэкономить буферная емкость?

Для примера рассчитаем сколько нужно дерева, для того чтобы обеспечить теплом дом площадью 250 м2 при условии, если он будет отапливаться твердотопливным котлом без буферной емкости и с буферной емкостью.

Данные для расчета:

-   Стальной твердотопливный котел Buderus Logano S111 -2-32 D;

-   Номинальная теплопроизводительность котла: Qкотла = 28 кВт;

-   Расчетная отопительная нагрузка: QN = 25 кВт;

-   Коэффициент полезного действия: nср = 78%;

-   Используемое топливо: дерево с теплотворной способностью Q HP = 4,1 кВт*ч/кг и влажностью d = 20%;

-   Продолжительность горения одной загрузки топлива при номинальной мощности: tr≈4ч;

Расчет:

1. Объем буферного бака-накопителя:

2. Из формулы (3) определяем время работы котла в сутки с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

3. Количество ежедневных загрузок топки котла с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

4. Расход топлива (дерева) в час:

5. Расход топлива (дерева) за отопительный период:

tр.к. сут. без буф. емк. - время работы котла в сутки без буферной емкости в среднем за отопительный период (при среднем количестве загрузок топки котла в сутки за отопительный период ≈ 3,5 раза), час;

Дот.п ~ длительность отопительного периода, сутки.

Сокращение расхода дерева за отопительный период составит  13630 кг.

Срок окупаемости буферной емкости PS 1500 л с теплоизоляцией (ближайшей по объему по отношению к расчетному значению) в зависимости от стоимости дерева составит от 2 до 5 лет.

При применении интеллектуальных систем регулирования Buderus Logamatic 4121/4323 для распределения накопленного тепла из буферной емкости достигается сокращение расхода топлива за отопительный период в 3-4 раза!

Буферная емкость – как правильно подобрать

В данной статье Вы узнаете, на какие важные критерии стоит обратить внимание при выборе буферной емкости.


Использование буферной емкости дает возможность значительно оптимизировать процесс обогрева дома отопительным котлом.

Дело в том, что теплоаккумулятор выполняет роль сохранителя лишнего тепла, которое вырабатывается отопительным агрегатом, это позволяет экономить на самом обогреве и минимизировать количество подходов к котлу.

Давайте узнаем, как правильно подобрать данное оборудование. А также определим его принцип работы и выделим лучшего на наш взгляд производителя теплоаккумуляторов.


Принцип работы

Буферная емкость представляет собой металлический бак с хорошей теплоизоляцией, который имеет патрубки для подключения теплоносителя. Более дорогие устройства обладают также одним или двумя теплообменниками, которые могут использоваться для подключения второго источника тепла или приготовления ГВС.

Подключенная к твердотопливному котлу буферная емкость значительно увеличивает КПД, так как лучшая эффективность ТТ агрегата достигается при его максимальной нагрузке. Важно будет также отметить ночную эксплуатацию теплоаккумулятора, который будет отдавать свое тепло в ночное время, что позволит не подбрасывать топливо в топку каждые 4-6 часов.


Как подобрать буферную емкость

Главным критерием при выборе теплоаккумулятора является его объем, который определяется с помощью специального расчета. Основополагающими факторами выступают:

  • Нагрузка на систему отопления дома.

  • Мощность отопительного котла.

  • Время работы без источника тепла.

Стоит помнить, что мощность твердотопливного котла должна иметь определенный запас, так как отопительный агрегат используется на обогрев дома и нагрев теплоаккумулятора.

При приблизительном расчете применяется простая формула, где на 1 кВт тепловой мощности понадобится теплоаккумулятор объемом 25 литров.

Также необходимо учесть, нужна буферная емкость с теплообменником или без. Если планируется использовать бойлер косвенного нагрева или другой ИТ, то нужно обязательно присмотреться к варианту с теплообменником, причем желательно из нержавеющей стали.


Буферные емкости Теплобак

Представляем наилучшие на наш взгляд буферные емкости «Теплобак». Данный производитель является единственным предприятием в Украине, получившего сертификацию в ЕС.

Преимущества теплоаккумуляторов Теплобак:

  • Большая толщина стали – от 3 мм.

  • Высокоэффективная теплоизоляция C класса.

  • Кожух, выполненный из ABS-пластика, который обеспечивает надежную защиту и прекрасный внешний вид.

  • Нагрев воды слоями за счет специального направления водяных потоков.


Где купить буферную емкость в Москве

Интернет-магазин «Прогреем.рф» предлагает купить теплоаккумуляторы бренда Теплобак по доступной цене. Осуществляем доставку по Москве и регионам Российской Федерации.

Обращайтесь! Наши специалисты готовы ответить на все Ваши вопросы и предложить самые выгодные товарные позиции.


Как рассчитать буферную емкость?

Калькулятор буферной емкости поможет вам рассчитать и понять, насколько ваш буфер будет сопротивляться изменению pH. Продолжайте читать, чтобы узнать, зачем нам нужны буферы и как рассчитать их емкость с помощью уравнения емкости буфера.

Этот инструмент требует, по крайней мере, некоторых знаний о том, что такое pH и как определять pH раствора. Мы рекомендуем вам изучить эти темы, прежде чем углубляться в сам калькулятор, так как это поможет вам понять, что такое буферная емкость.

Что такое буферная емкость? - определение буферной емкости

Прежде чем мы узнаем, что такое буферная емкость, нам сначала нужно установить, что такое буфер. Буфер - это раствор, устойчивый к изменениям pH . Он состоит из слабой кислоты, ее соли и сильного основания или слабого основания, его соли и сильной кислоты. Вы можете этого не осознавать, но буферы используются для контроля pH косметики, лекарств и пищевых продуктов. Даже pH нашей крови поддерживается в пределах от 7,35 до 7,45 за счет буферов крови!

Емкость буфера количественно определяет устойчивость буферного раствора к изменениям pH после добавления OH - или H + .Емкость буфера и его начальный pH влияют на изменение pH после добавления кислоты или основания.

Более концентрированные буферы обладают большей емкостью, поскольку они содержат больше молекул, которые могут взаимодействовать с дополнительными кислотами или основаниями. Это означает, что когда буфер имеет более высокую концентрацию, изменение pH происходит медленнее.

Уравнение буферной емкости

Чтобы определить буферную емкость, вам нужно разделить количество молей кислоты / основания, которое вы добавили на литр буферного раствора, на изменение pH:

β = n / ΔpH , где

  • β - буферная емкость
  • n - количество молей кислоты или основания, добавленных на литр буферного раствора
  • ΔpH - изменение pH: ΔpH = конечный pH - начальный pH

Как рассчитать буферную емкость?

  1. Определите начальный pH с помощью уравнения Хендерсона – Хассельбаха:

pH = pK a + log 10 ([A - ] / [HA]) , где:

  • [A - ] - концентрация основания в буфере
  • [HA] - концентрация кислоты в буфере
  • pK a - константа диссоциации кислоты
  1. Рассчитайте конечный pH, используя тот же метод.
  2. Используйте уравнение буферной емкости для расчета буферной емкости. Или введите число в наш калькулятор, и вы получите ответ в кратчайшие сроки!

Теперь вы знаете, как определить буферную емкость! Прежде чем отправиться в путь, ознакомьтесь с калькулятором разбавления раствора!

Лаборатория фармацевтики и рецептур

Буферы и емкость буфера

Буферы - это соединения, устойчивые к изменениям pH при добавлении ограниченного количества кислот или оснований.Буферные системы обычно состоят из слабой кислоты или основания и их сопряженной соли. Компоненты действуют таким образом, что добавление кислоты или основания приводит к получению состава соли, вызывающей лишь небольшое изменение pH.

pH буферной системы определяется уравнением Хендерсона-Хассельбаха:

    (для слабой кислоты и ее соли)

    (для слабого основания и его соли)

, где [соль], [кислота] и [основание] - это молярные концентрации соли, кислота и основание.

Объем буфера - мера эффективности буфера в сопротивлении изменениям pH. Условно буферная емкость () выражается как количество сильной кислоты или основания в граммах-эквивалентах, которое необходимо добавить к 1 литр раствора, чтобы изменить его pH на единицу.

Рассчитайте буферную емкость как:

    = граммовый эквивалент сильной кислоты / основания для изменения pH 1 литра буферного раствора
    = изменение pH вызвано добавлением сильной кислоты / основания

На практике измеряются меньшие изменения pH, а буферная емкость количественно определяется. выражается как отношение кислоты или основания, добавленной к произведенному изменению pH (например,г., мэкв. / pH для x объема). Емкость буфера существенно зависит от 2 факторов:

  1. Отношение соли к кислоте или основанию. Буферная емкость оптимальна, когда соотношение 1: 1; то есть, когда pH = pKa
  2. Общая концентрация буфера. Например, потребуется больше кислоты или основания. для истощения 0,5 М буфера, чем 0,05 М буфера.

Дана зависимость между буферной емкостью и концентрацией буфера. по уравнению Ван Слайка:

где C = общая концентрация буфера (т.е.е. сумма молярных концентраций кислоты и соли).

Так же, как мы часто должны идти на компромисс с оптимальным pH для продукта, мы должны идти на компромисс. от оптимальной буферной емкости нашего раствора. С одной стороны, буферная емкость должен быть достаточно большим, чтобы поддерживать pH продукта в течение достаточно длительного срока хранения. Изменения pH продукта могут быть результатом взаимодействия компонентов раствора с друг с другом или с упаковкой продукта (стеклянная, пластиковая, резиновая заглушка и т. д.). С другой стороны, буферная емкость офтальмологических и парентеральных продуктов должен быть достаточно низким, чтобы можно было быстро перенастроить продукт на физиологические pH при введении.PH, химическая природа и объем раствора. должны быть приняты во внимание все. Емкость буфера от 0,01 - 0,1 обычно достаточно для большинства фармацевтических растворов.

8,9 Буферная емкость и диапазон буферов

Пример 1: HF буфер

В этом примере мы продолжим использовать буфер плавиковой кислоты. Мы обсудим процесс приготовления буфера HF при pH 3,0. Мы можем использовать приближение Хендерсона-Хассельбаха для расчета необходимого отношения F - и HF.{-0,18} \]

\ [\ dfrac {[Основание]} {[Кислота]} = 0,66 \]

Это просто соотношение концентраций конъюгата основания и конъюгированной кислоты, которые нам понадобятся в нашем растворе. Однако что, если у нас есть 100 мл 1 M HF и мы хотим приготовить буфер с использованием NaF? Сколько фторида натрия нам нужно добавить, чтобы создать буфер с указанным pH (3,0)?

Из наших расчетов Хендерсона-Хассельбала мы знаем, что соотношение основание / кислота должно быть равно 0,66. Из таблицы молярных масс, такой как таблица Менделеева, мы можем вычислить молярную массу NaF, равную 41.+ _ {(водн.)} \]

Мы могли бы использовать таблицы ICE для расчета концентрации F - от диссоциации HF, но, поскольку K a настолько мал, мы можем приблизительно рассчитать, что практически весь HF останется недиссоциированным, поэтому количество F - в растворе от диссоциации HF будет незначительным. Таким образом, [HF] составляет около 1 M, а [F - ] близко к 0. Это будет особенно верно после того, как мы добавим еще F - , добавление которого еще больше подавит диссоциацию HF. .

Мы хотим, чтобы соотношение Основание / Кислота составляло 0,66, поэтому нам потребуется [Основание] / 1M = 0,66. Таким образом, [F - ] должно быть около 0,66 М. Тогда на 100 мл раствора нам нужно добавить 0,066 моль (0,1 л x 0,66 М) F - . Поскольку мы добавляем NaF в качестве источника F -, и поскольку NaF полностью диссоциирует в воде, нам нужно 0,066 моль NaF. Таким образом, 0,066 моль x 41,99 г / моль = 2,767 г.

Обратите внимание, что, поскольку конъюгированная кислота и конъюгат основания смешиваются с одним и тем же объемом раствора в буфере, соотношение «Основание / Кислота» остается таким же, независимо от того, используем ли мы соотношение «концентрация основания к концентрации кислота, «ИЛИ отношение» моль основания к молям кислоты.«Оказывается, pH раствора не зависит от объема! (Это верно только до тех пор, пока раствор не становится настолько разбавленным, что автоионизация воды становится важным источником H + или OH . - . Однако такие разбавленные растворы редко используются в качестве буферов.)

Определение

и способ его вычисления

Буферная емкость - это мера устойчивости конкретного раствора к изменению pH при добавлении кислоты или основания.

Если вы помните химию в средней школе или посещали курс колледжа, например, «Химия 101», вы должны будете провести тест на титрование. Лично я впервые позволил жидкости просочиться на дно стеклянной колбы, терпеливо ожидая, пока раствор приобретет розовый или пурпурный оттенок, и, честно говоря, я почувствовал себя ученым! Однако почему этот раствор меняет цвет только при добавлении определенного количества химикатов? Чтобы получить этот ответ, мы должны понимать внутренние свойства решения.

(Изображение предоставлено Pixabay)

Емкость буфера: определение

Прежде чем мы перейдем к тому, что такое емкость буфера, мы должны сначала понять буферы. Буфер представляет собой соединение, которое сопротивляется изменениям pH при добавлении к нему ограниченного количества кислоты или основания. Химический состав буферного раствора обычно включает слабую кислоту или слабое основание в сочетании с его сопряженной солью.

Теперь емкость буфера можно определить как меру эффективности буфера в сопротивлении изменению pH.Это определение представляет некоторую проблему в отношении «в чем заключается существенное изменение?» Иногда изменение на 1 единицу не приводит к каким-либо значительным изменениям. В других случаях даже изменение на 0,1 единицы может вызвать значительную разницу. Итак, чтобы дать более четкое определение, буферная емкость может быть определена как количество сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к одному литру раствора, чтобы изменить его на одну единицу pH. Уравнение буферной емкости выглядит следующим образом: где n - некоторые эквиваленты добавленного сильного основания (на 1 л раствора).Обратите внимание, что добавление n молей кислоты изменит pH на то же значение, но в противоположном направлении. Мы выведем формулу, связывающую буферную емкость с pH, pKa и концентрацией буфера.

Расчет емкости буфера

Теперь, когда мы увидели, как можно записать уравнение буфера, давайте попробуем вывести его, чтобы лучше понять, как мы пришли к приведенному выше уравнению. Чтобы сделать этот вывод немного проще, мы сделаем базу монопротической (основание, которое будет принимать только один протон).Мы также будем считать, что объем равен единице, поскольку это помогает нам рассматривать концентрацию и количество молей как синонимы. Баланс заряда раствора, который мы предполагаем, демонстрируется следующим уравнением:

[A -] + [OH +] = [B +] + [H +]

[B +] обозначает наличие сильной концентрации основания в растворе. [B +] - это также n , присутствующее в первом уравнении буферной емкости. Теперь общая концентрация буфера определяется следующим уравнением:

Cbuff = [HA] + [A–]

[AH] в приведенном выше уравнении можно разбить на более мелкие составляющие элементы.Это разделение более крупного и сложного соединения на более мелкие основные элементы известно как константа диссоциации. Константа диссоциации помогает упростить вывод. Ka в приведенном ниже уравнении - это константа диссоциации кислоты. Это относится к тому, насколько легко молекула будет действовать как кислота.

[HA] = ([H +] [A -]) / Ka

Теперь вышеприведенное уравнение можно заменить в уравнение концентрата буфера, получив следующее уравнение:

Cbuff = ([H +] [A–] ) / Ka + [A–]

Теперь, если мы возьмем [A–] в качестве общего множителя и НОК для упрощения приведенного выше уравнения, мы получим следующее уравнение:

[A -] = (Cbuff + Ka) / (Ka + H +)

Прежде чем двигаться дальше, мы должны понять одно важное определение, которое послужит предпосылкой для аккуратного завершения этого вывода, известное как константа ионизации воды или самоионизация воды .Самоионизация воды - это реакция ионизации, которая происходит в чистой воде или в водном растворе, в которой h3O теряет ядро ​​одного из своих атомов водорода, превращаясь в гидроксид-ион, ОН-.

(Фото: Мануэль Альмагро Ривас / Wikimedia Commons)

Теперь, используя уравнение баланса заряда, эквивалент [A–] и константу ионизации воды, мы можем прийти к следующему уравнению:

Первые два члена в уравнении не зависят от буфера в растворе.Они отражают тот факт, что раствор с высоким (или низким) pH устойчив к изменениям pH. Это указывает на то, что определенные растворы с крайними значениями pH устойчивы к изменениям даже в отсутствие буферного раствора.

Статьи по теме

Статьи по теме

На приведенном выше графике показаны изменения буферной емкости в 0,1 М уксусном буфере. Как и ожидалось, буфер сопротивляется добавлению кислоты и основания для поддержания эквимолярного раствора (при pH = pKa).Из графика видно, что буферная емкость имеет достаточно высокие значения только для pH, близкого к значению pKa: чем дальше от оптимального значения, тем ниже буферная емкость раствора. Раствор, содержащий конъюгированное основание с pH 8-10, имеет нулевую буферную емкость, в то время как для более высокого pH присутствие сильного основания начинает играть важную роль. В случае чистого раствора уксусной кислоты с pH ниже 3 pH уже достаточно низок, чтобы быть устойчивым к изменениям из-за высокой концентрации катионов H +.

Кислотное основание

- Расчет буферной емкости

кислотное основание - Расчет буферной емкости - Обмен химического стека
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Chemistry Stack Exchange - это сайт вопросов и ответов для ученых, преподавателей, преподавателей и студентов, изучающих химию.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 41k раз

$ \ begingroup $

Я завершил титрование буферного раствора ацетата аммония и добавил к нему соляную кислоту $ \ pu {2M} $.

Я измерил начальное значение $ \ ce {pH} $ буферного раствора перед добавлением кислоты и использовал метиловый оранжевый в качестве индикатора, значение которого $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ равно 3. Моей независимой переменной была температура буфера.

Мне просто интересно, как я буду рассчитывать буферную емкость. Это $ \ Delta \ ce {pH} $ / объем?

задан 22 мая '15 в 12: 542015-05-22 12:54

Сушант Саха

11111 золотой знак11 серебряный знак55 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ $ \ begingroup $

В дополнение к ответу Мартина есть как минимум старая рекомендация до свидания.Б. Санделл и Т. С. Вест в Pure Appl. Chem. , 1969 , 18 , 427-436 (DOI), в котором указано:

Емкость буфера или индекс буфера . Способность раствора противостоять изменениям pH при добавлении кислоты или основания, которая может быть выражена численно как количество молей сильной кислоты или сильного основания, необходимое для изменения pH на одну единицу при добавлении к одному литру указанного буфера. решение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *