Буферная емкость теплоаккумулятор: Купить теплоаккумулятор Drazice | буферная емкость Дражице котла теплонакопитель

Содержание

Бак-теплоаккумулятор (буферная емкость) как основной элемент системы отопления

Lavoro Информация Бак-теплоаккумулятор (буферная емкость) как основной элемент системы отопления

15.05.2018


Большинство владельцев частных домов и коттеджей с автономной системой отопления дополняют ее теплоаккумуляторами воды.
Котлы для отопления дома — это технически сложные устройства, оснащенные различными датчиками и аварийной автоматикой. Однако необходимость регулярно вручную снабжать их топливом роднит суперсовременные агрегаты с «буржуйками» начала прошлого века.
С газом и электричество все относительно просто, а вот твердотопливные котлы не «подкрутишь» и дистанционно не подкинешь дровишек, чтобы дом не остыл к возвращению с работы.
На рынке предлагаются качественные теплоаккумуляторы российского производства и импортные модели именитых производителей. Принцип действия и подключения их к отопительной системе не имеет технологических отличий.

Как устроены теплоаккумуляторы для систем отопления

Роль теплоаккумулятора в современных системах отопления очевидна из его названия: буферный бак аккумулирует все «лишнее» тепло, которое не требуется для обогрева в данный момент.


Буферная или аккумулирующая емкость представляет собой бак из углеродистой стали или нержавейки, закрытый теплоизолирующим кожухом.
При этом для нагрева теплоносителя может использоваться как один источник тепла — например, твердотопливный котел, так и несколько: твердотопливный + электрический котел и солнечные батареи
Теплоноситель из бака сливается при помощи крана, стравливание воздуха при заполнении его происходит автоматически через клапан-предохранитель.
По бокам из корпуса выходят патрубки для подключения к котлу и к трубам отопительной системы (батареям, теплому полу).

Три основных типа теплоаккумуляторов

Самые простые устройства обеспечивают возможность аккумуляции тепла и прямой подачи его через патрубки в распределительные трубы, ведущие к батареям или теплому полу.

Если есть возможность использовать несколько источников нагрева, в теплоаккумулятор встраиваются теплообменники.
Для использования теплоаккумулятора как дополнительного источника горячей воды внутри устанавливается змеевик из нержавейки и внутренний бак.

Как выбрать теплоаккумулятор воды. 5 основных параметров

Рассчитайте необходимый объем.

Исходя из практики, стоит ориентироваться на 20-30 литров на 1 кВт мощности котла (но не более 50 литров /на 1кВт). Соответственно, для котла 30 кВт достаточно будет бака в 1000 литров.

Чем мощнее котел, тем большего объема должен быть теплоаккумулятор.

Оцените габариты помещения:

Чем больше накопитель, тем реже потребуется закладка топлива в котел и тем стабильнее вся отопительная система дома. Но для большого котла необходимо соответствующее подсобное помещение, где он будет установлен.

Климат региона и площадь дома тоже имеют значение.

И здесь все очевидно: для 80-ти метрового дома в средней полосе вряд ли так уж необходим бак на пару тысяч литров.

Материал бака.

На рынке представлены емкости из нержавейки и углеродистой стали. Нержавейка дороже, но и прослужит дольше.

Цели использования.

От простой аккумуляция тепла от одного источника и резервного обогрева, до сложных устройств с дополнительным баком для горячей воды, несколькими теплообменниками и ТЭНом для автономного подогрева бака в случае необходимости.

Плюсы и минусы системы отопления с теплоаккумулятором

Плюсы:

Экономия топлива до 40%
Увеличивает периоды закладки топлива (для твердотопливных котлов)
Дает возможность использовать самый дешевый источник энергии в определенный момент
Увеличивает срок службы всей системы отопления
Дополнительно обеспечивает горячей водой (некоторые модели).
Повышает комфорт проживания в доме

Из минусов можно отметить только цену и необходимость выделения площади для размещения бака.

Спроектируйте современную систему отопления с теплоаккумулятором или модернизируйте существующую. Это поможет эффективно расходовать топливо, не «греть улицу» и уменьшить расходы на отопление почти на треть.

Рекомендуемые материалы:

Буферные емкости, теплонакопители | Профбак

Баки-аккумуляторы и буферные емкости для систем отопления объемом от 200 до 5000 л.

из углеродистой стали (СТ.3,09Г2С).

Производство, поставка, монтаж и обслуживание теплоаккумуляторов и теплонакопителей для систем отопления, охлаждения и вентиляции. Изготовление под заказ в быстрые сроки ( до 10 дней ). Любые диаметры входных и выходных патрубки (фланцевые, резьбовые) и их расположения удобные для заказчика. Теплоизоляция, теплообменники и нагревательные элементы по заказу.

Буферный накопитель тепла является уникальным техническим решением для систем отопления, обеспечивая комфорт и уют в Вашем доме. Благодаря использованию теплоаккумулятора происходит существенная экономия Ваших средств и времени.

Теплоаккумуляторы и буферные емкости предназначен для накопления избыточной тепловой энергии во время работы источника нагрева, такие как твердотопливный, «пиролизный» или электрический котел, печь-камин, тепловой насос, солнечный коллектор и т.п., и ее хранения с последующей отдачей в отопительную систему. Особенно эффективно применения теплоакккумулятора при работе с твердотопливным котлом.

При этом КПД котла повышается на 30 %, увеличивается срок службы всей системы отопления. Количество закладок можно сократить до 1-2 раз, и самое главное происходит экономия самого «твердого» топлива. При работе с электрокотлами экономический эффект достигается при использовании 2-х тарифной системы оплаты электричества, когда энергия дешевле в ночное время в 3-6 раз в зависимости от региона. Возможность работы самого бака, как емкостной гидравлический разделитель (гидрострелка), при этом снижается температурная и гидравлическая нагрузка на котел и систему отопления.

Благодаря новинкам, внедренные в аккумулирующие баки марки «PROFBAK» , вы получаете многофункциональный нагревательный прибор с большими возможностями и достойным качеством. В моделях «PROFBAK» соединились наработки лучших мировых производителей с качеством, надежностью и индивидуальным подходом к требованиям заказчика, для экономичного решения комплексной и долговечной системы отопления. Более того, некоторые разработки наших инженеров применяются впервые в системах буферных накопителей и нагрева воды (например, встроенная труба-стяжка для линии циркуляции горячей воды).

Возможность установки до 3-х теплообменников и функции работы бак-в баке, как бойлера. Резьбовые и фланцевые соединения.

1. Бытовая серия «ТА-ОС» 300-1000 литров при давление до 3 бар,

толщина обечайки 3 мм, плоские усиленные крышки 4 мм. Ст.09Г2С

модель/объем	диаметр	высота	тепл-ник	ТЭН	вес, кг	Цена, р.
ОС 300 / 296	550 мм	1250	по заказу	по заказу	68	36900
ОС 400 / 402	640 мм	1250	по заказу	по заказу	82	42300
ОС 500 / 496	650 мм	1500	по заказу	по заказу	98	45900
ОС 600 /605	720 мм	1500	по заказу	по заказу	112	49500
ОС 750 / 730	790 мм	1500	по заказу	по заказу	125	57900
ОС 1000/1050	955 мм	1500	по заказу	по заказу	160	63600

2. Промышленная серии «ТА–АС» 900-3000 литров при давлении в системе более 3 бар, толщина обечайки 3-4 мм, днища 4-5 мм. Ст.09Г2С

модель/объем	диаметр	высота	тепл-ник	ТЭН	вес, кг	Цена, р.
АС 900 / 885	750 мм	2000	по заказу	по заказу	140	62700
АС 1000 / 990	796 мм	2000	по заказу	по заказу	155	69900
АС 1500 /1430	955 мм	2000	по заказу	по заказу	210	99900
АС 2000 /2000	1120мм	2000	по заказу	по заказу	330	145800
АС 2500 /2450	1220мм	2100	по заказу	по заказу	360	189900
АС 3000 /2900	1300мм	2100	по заказу	по заказу	400	199800

3. Промышленная серия «ТА-ТС» 1000-5000 литров, давление 6 бар,

толщина обечайки 4 мм, торосферические днища 5 мм. Ст.09Г2С

модель	диаметр	высота	тепл-ник	ТЭН	вес, кг	Цена, р.
ТС 1100	810 мм	2000	по заказу	по заказу	170	139800
ТС 1500	920 мм	2100	по заказу	по заказу	220	165600
ТС 2000	1020 мм	2000	по заказу	по заказу	350	189600
ТС 2500	1220 мм	2000	по заказу	по заказу	390	219000
ТС 3000	1300 мм	2000	по заказу	по заказу	440	249900
ТС 4500	1450 мм	2500	по заказу	по заказу	600	399900

ПРИМЕРЫ продукции.

Теплоаккумулятор ТА 500 ВВ из нерж. стали 304 с нагревательным элементом 6 кВт

Буферный бак ТА 400 ОС из углеродистой стали с порошковой окраской.

Буферная емкость ТА 2000 литров из углеродистой стали с грунтовкой.

Теплоаккумулятор, как способ экономить на отоплении

Во время каждого отопительного сезона расходы на отопление дома поглощают значительную часть семейного бюджета. Как сэкономить на отоплении? Может ли нам в этом помочь теплоаккумулятор для котла.

Применение теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор позволяет оптимально использовать работу котла и обеспечить комфортную температуру в доме в любое время. Что не менее важно – одновременно позволяет уменьшить расходы отопления.

Теплоаккумулятор (также называют буферной емкостью) – это изолированный стальной бак объемом в несколько сотен литров. Он позволяет накапливать тепловую энергию от различных источников тепла, таких, как котлы на твердом топливе, электрические котлы, камины, солнечные коллекторы, фотоэлементы. При необходимости, буферная емкость передает накопленное тепло в различные приемники тепла, например, радиаторы или водяные теплые полы.

Буферная емкость позволяет получить более комфортную температуру в доме – она может отдавать тепло в указанное время и в правильных пропорциях. Это решение можно также использовать, например, как бойлер для запаса горячей воды.

Установка буферной емкости – требования, расходы, экономия

Теплоаккумулятор, можно устанавливать как в новых небольших котельных, так и после капремонта. Затраты на буферную емкость повысят стоимость установки системы отопления примерно на 12-15%.

Эта сумма во многом зависит от мощности котельной, а, следовательно, и потребности объекта в тепле. Однако эти расходы окупятся уже после трех лет эксплуатации. Теплоаккумулятор является идеальным решением для любого котла на твердом топливе, так как позволяет снизить расход топлива до 15-20%. Именно через экономию топлива окупается емкость для сбережения тепла.

Теплоаккумулятор позволяет в полной мере использовать КПД котлов, благодаря этому становится выгоднее устанавливать котлы с большими камерами сгорания. Это влияет на комфорт отопления вашего дома, потому что благодаря этому мы реже посещаем котельную. Дополнительным преимуществом буфера является снижение загрязнения котла сажей, что повышает его эффективность и снижает частоту его очистки.

Благодаря буферной емкости можно также сэкономить, если использовать электрическое отопление. При использовании двух- или трехзонного счетчика, используемая во время низкого тарифа электрическая энергия, накопленная в буфере подается в отапливаемое помещение только тогда, когда это необходимо, например, утром или днем.

Как выбрать теплоаккумулятор для частного дома?

Подбор аккумулятора тепла требует учета многих факторов и лучше всего доверить его специалистам. Параметры буферной емкости зависят как от типа источника тепла, так и индивидуальных потребностей и количества членов семьи.

Например, можно предположить, что для семьи из четырех человек, которая живет в доме площадью 120-150 м², отапливается котлом мощностью на уровне 15-20 кВт, основная буферная емкость должна иметь объем около 500-600 литров.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла | Компания «Lavoro eco»

В этом материале мы рассмотрим роль теплоаккумулятора (или же буферной емкости) в работе твердотопливного котла. Эта тема достаточно обширная, но конкретно в этой статье мы раскроем наиболее важные вопросы системы подключения, свойств и общую эффективность данного агрегата.

Для чего нужна буферная емкость?
1.Самая главная цель теплоаккумулятора – это удлинение времени между топками котла; то есть обеспечение более комфортного режима.
2. Буферная емкость отлично сглаживает температурные колебания.
3. Также использование теплоаккумулятора оправдано не только в твердотопливных котлах, но и электрических. Однако, с одной оговоркой: если тариф различается в дневное и ночное время.

Традиционный способ подключения теплоаккумулятора:
Буферная емкость устанавливается параллельно котлу и самой системе отопления между двумя этими системами. Очень важно подобрать мощные и производительные насосы котлового и контурной системы отопления, так как движение теплоносителя должно совершаться по кругу: от котла до системы отопления и в обратную сторону. Также важно, чтобы движение теплоносителя не происходило в самом теплоаккумуляторе. То есть, само по себе движение может происходить, но наиболее грамотным считается именно то, которое идет от котлового насоса вверх. Это подразумевает, что производительность котлового насоса может быть больше показателей насоса системы отопления.

Как добиться максимальной эффективности теплоаккумулятора?
Добиться оптимального и эффективного движения теплоносителя можно с помощью регулировки. Можно поэкспериментировать с настройками скорости, однако не забывайте, что сопротивление всегда будет больше, поэтому насос контура системы отопления может иметь более высокую производительность. Также между буферной емкостью и насосом контура СО можно установить балансировочный кран, который устранит нежелательное движение теплоносителя.
Все это – отправные точки главных регулировок буферной емкости, благодаря верным настройкам которых мы сумеем добиться правильного движения теплоносителя по кругу.

Как понять, что система отопительной аккумуляции работает оптимально?
Если вы хотите точно убедиться, что настройки и регулировки сделаны верно, и что в механизме отсутствует нежелательное движение, то просто возьмите термометр и замерьте температуру в месте между балансировочным краном и теплоаккумулятором. Также измерьте температуру в этой же точке возле котлового насоса. Температура в обоих случаях должна быть примерно одинаковой. Если она снова различается, то подожмите контур балансировочным краном еще раз.

Мощность котла при использовании буферной емкости.
Чтобы система отопления работала эффективно и слаженно, мощность котла должна быть выше заявленной, если вы планируете сочетать его с теплоаккумулятором. Если по требованиям у вас стоит 20 кВт, то вы сможете брать смело котел с мощностью 40 кВт. Этой мощности вполне хватит, чтобы зарядить и буферную емкость и обеспечить работу системы отопления.

(продолжение следует…)

Эта статья была вам полезна?
Если вы хотите узнать больше о теплоаккумуляторах, их свойствах, методах подключения и других интересных лайфхаках, – напишите эксперту «Лаворо эко», и он даст подробную информацию по вашим вопросам!

Как утеплить буферную емкость

Если простыми словами говорить, то у нас большая емкость. У кого-то она может быть 800 л, у меня, например, она 1,75 тонны (я чуть дальше объясню, почему именно такие размеры были). На мой взгляд 1,5-2 тонны это оптимальный объем теплоаккумулятора для того, чтобы до вечера хватало тепла и прогревался весь дом. Чтобы не было большой разницы температур утром, когда он горячий, и вечером, когда он остывает.

ВАЖНО! Речь у нас идет о использовании исключительно ночного тарифа. Днем, когда электричество в 3,5 раза дороже, мы его не применяем. За счет этого у нас получается существенная экономия.

По какому принципу устроено отопление с теплыми полами?

У нас нагревается этот теплоаккумулятор (ночью, при помощи ночного тарифа). Когда утром мы его отключаем, у нас есть определенный запас тепла, которое мы в течении дня снимаем с воды, которая там нагрелась, и пускаем его в пол. По моим наблюдениям при морозе в -10 теплоаккумулятор теряет 2-3 ºС в час. Таким образом, остывая в течении дня, теплоаккумулятор подогревает полы и температура в помещении остается комфортной.

Еще важный момент: теплый пол у вас должен быть определенной толщины. То есть сама плита, где у вас разложены трубы теплого водяного пола, должна быть толстая. Потому что в этом случае наша плита будет энергоемкой, будет накапливать тепло.

То есть, даже когда теплоаккумулятор остыл, пол в течение какого-то времени (возможно, день или два) будет отдавать накопленное тепло в помещение.

В моем случае теплоаккумулятор где-то в 3-4 часа дня уже остыл, бетонная стяжка толщиной 25 см как раз и поддерживает температуру в 23-24 ºС где-то до 11-12 вечера.

Размеры, вместимость, вес теплоаккумулятора

Как устроен теплоаккумулятор?

У меня он состоит из листов стали 4 мм (специально брал толстую сталь). Размеры самого аккумулятора 1,75 м в высоту, 1,75 м в длину и где-то 88 см в ширину.

Чем это обусловлено? Прежде всего я отталкивался из разумного расхода металла. На металлобазе листы продаются 1,75×1,75 м.

Вот так выглядит сваренный теплоаккумулятор.

То есть в ширину он в два раза уже, чем в длину и высоту. То есть я брал эти два листа, соединял их между собой, а дно и боковые стенки делал уже из листов, распиленных пополам.

Минус этого в том, что не у всех заложено место под такие размеры. И если у вас котельная не очень большая, то там уже придется что-то думать. Может быть, делать его больше в высоту или наоборот шире, но меньше по высоте.

Вот моя котельная. Ее размеры 2×2,5 м. Я изначально планировал совершенно по-другому все размещать, примерно вот так.

Но потом, при фактической установке котла и теплоаккумулятора, получилось так, что обвязать и присоединить трубами в таком узком пространстве нереально. Поэтому пришлось перемещать дверной проем, теплоаккумулятор ставить в другое место, котел у меня стоял посередине.

Поэтому я еще раз вас призываю к тому, чтобы вы закладывали место под теплоаккумулятор при проектировании дома.

ЭФФЕКТИВНЫЙ СЪЕМ ТЕПЛА ОТ ТЕПЛОАККУМУЛЯТОРА

Как у меня утеплен теплоаккумулятор?

Это очень важный момент. Потому что чем лучше он будет утеплен, тем больше тепла будет идти в пол, и тем меньше будут теплопотери.

Такой пример: поначалу у меня теплоаккумулятор не был утеплен вообще. У меня было только основание из пенопласта в 10 см, а по бокам и сверху не было никакого утепления. Я его топил и твердотопливным котлом, и электричеством. Но температуры в полах было недостаточно. То есть теплопотери за счет стенок и крышки теплоаккумулятора были очень большие.

Поэтому самое главное при запуске всей системы отопления – хорошо утеплить теплоаккумулятор.

У меня он утеплен по бокам каменной ватой в 10 см, и сверху в 15 см. Вот сам теплоаккумулятор. Вот его размер. Я 1,83 м ростом. С учетом утепления он почти с меня в высоту.

Теплоаккумулятор у меня греется ТЭНами напрямую. Я не стал вешать куда-то на стену отдельный котел, от котла трубами теплую воду загонять в теплоаккумулятор, и обратную трубу загонять в котел.

Это неправильно, потому что этим трубам будут идти теплопотери. Даже если они будут 1-1,5 м длиной. Даже через трубы, которые идут в пол у меня идут теплопотери.

Так что теплоаккумулятор у меня греется непосредственно ТЭНами. Три ТЭНа я врезал. Один из них запасной, два работают постоянно. Внизу они у меня врезаны.

Вот он ТЭН. Герметично вставлен и подключен к щитку. Таким образом все тепло, которое ТЭНы дают, идет в теплоаккумулятор и там накапливается.

Далее. В теплоаккумуляторе намотана гофра. Вот так она выглядит.

Вот так я ее наматывал на сваренный каркас.

Некоторые ставят чугунные батареи для теплосъема.

Вы можете сделать также. Но это уже устаревший вариант, и не очень практичный.

В идеале, конечно, это все должно выглядеть вот так.

Красивые металлические трубы из нержавейки. Но по деньгам это будет уже намного дороже. И тут нужно отталкиваться от соотношения цена-качество.

К этой гофре подключены трубы: обратка и подача. Гофра у нас размотана по всей площади поверхности теплоаккумулятора. Она хорошо прогревается.

Вода, идя из теплого пола по ней, прогревается. И уже прогретая идет обратно в теплый пол.

Все это при помощи насосов и термоголовки регулируется, если нужно температуру определенную настроить.

То есть система в принципе не сложная. Здесь основной момент в том, чтобы были минимальные теплопотери.

Изготовив теплоаккумулятор своими руками, можно существенно повысить эффективность автономной системы отопления частного дома. Накопительные резервуары отличаются простотой конструкции, поэтому их можно сделать самостоятельно из подручных материалов, существенно сократив расходы на обогрев строения в зимнее время года. Нужно лишь правильно подобрать конструкцию теплоаккумулятора, которая должна соответствовать используемому отоплению.

Теплоаккумулятор представляет собой буферный резервуар, который предназначен для накопления избыточного тепла, образующегося при работе отопительного котла. Сохранённая в баке жидкость в последующем используется для нагрева помещения, что позволяет существенно сократить расход топлива, обеспечивая при этом комфортную температуру в доме.

Правильно собранный и грамотно подключённый к системе отопления тепловой аккумулятор может уменьшить на 30−50% расход топлива, а в случаях с использованием твердотопливных котлов существенно увеличивается время работы на одной загрузке дров.

Оснащение выполненного своими руками теплоаккумулятора различными температурными датчиками и интеллектуальным регулятором позволит автоматизировать передачу тепла из накопительного резервуара в систему отопления, что не только упрощает эксплуатацию техники, но и сокращает расход топлива, повышая теплоэффективность оборудования.

Теплоаккумуляторы — это резервуары, выполненные в форме вертикального цилиндра. Изготавливаться баки могут из нержавеющей или черной стали с высокой прочностью. Внутри резервуара имеется специальное бакелитовое напыление, которое защищает металл от агрессивного воздействия горячей воды, концентрированных кислот и слабых растворов солей. Внешняя сторона ёмкости обычно окрашивается порошковыми красками, которые отличаются высокой термической стойкостью.

Резервуар может иметь несколько слоев теплоизоляции, которые позволяют сохранять накопленное тепло, в последующем отдавая его в систему отопления. Внешний изолятор выполняют из прочного вторично вспененного пенополиуретана. Толщина слоя утепления может составлять 10−12 сантиметров. Благодаря отличным показателям водонепроницаемости вспененного полиуретана обеспечивается полная герметичность емкости, а сам утеплитель имеет хорошие показатели износостойкости.

Поверхность защитного слоя может быть закрыта высококачественным кожзаменителем или аналогичными синтетическими материалами. Наличие такого многослойного утепления позволяет замедлить остывание воды в ёмкости, что повышает общую эффективность всей системы отопления частного дома.

Функционирует теплосберегающий резервуар по простейшей схеме. В верхней части емкости имеется патрубок для подвода труб от отопительного котла. По трубопроводу в бак поступает нагретая в отопителе вода, которая аккумулируется в резервуаре и по мере остывания опускается в нижнюю часть емкости, где располагается циркуляционный насос. Водяная помпа отвечает за подачу тёплой воды из бака обратно в магистральный трубопровод к котлу и радиаторам отопления.

Современные полностью автоматизированные котлы отопления работают ступенчато, периодически включаясь, что позволяет поддерживать на нужном уровне температуру теплоносителя в системе. В момент прекращения работы отопителя жидкость попадает в аккумулятор, а в контуре с радиаторами ее заменяет горячая вода из утепленного резервуара. Это позволяет даже при временном отключении котла или его перехода в экономичный режим поддерживать температуру в батареях на стабильном уровне, что увеличивает время работы оборудования от одной закладки топлива, существенно повышая эффективность обогрева дома.

По такому принципу работать могут не только простейшие отопительные установки, которые отвечают лишь за обогрев помещения, но и мощные двухконтурные котлы, выполняющие нагрев дома и решающие проблемы с горячим водоснабжением.

Используемые буферные емкости выполняют сходную функцию, но при этом они имеют свои конструкционные особенности. На сегодняшний день наибольшее распространение получили три типа аккумулирующих тепло баков:

Со встроенными змеевиками, обеспечивающими эффективное автономное функционирование оборудования.
Пустотелые, не имеющие внутренних теплообменников и отличающиеся простотой конструкции.
Со встроенным бойлером небольшого размера, предназначающиеся для использования с двухконтурными отопительными баками.

В каждом конкретном случае тип теплоаккумулятора следует выбирать в зависимости от особенностей используемых котлов и организации теплоснабжения в доме. Резервуар к отопителю подключают при помощи соответствующих резьбовых соединений, расположенных в верхней или в нижней части агрегата. Способ и диаметр крепления необходимо учитывать при выборе теплорезервуара.

Благодаря своей простоте конструкции, доступной стоимости и эффективности пустотелые термоаккумуляторы получили распространение и с успехом используются в автономном отоплении частного дома. В зависимости от своей модификации пустотелый агрегат может подключаться к одному или сразу нескольким источникам энергообеспечения, при этом потребуется лишь правильно подобрать общий объем бака. Изготовить своими руками теплоаккумулятор для твердотопливного котла не составит какого-либо труда.

К преимуществам пустотелых теплоаккумуляторов относят следующее:

Простота конструкции.
Надежность и долговечность.
Эффективность и полная безопасность эксплуатации.
Универсальность использования.
Возможность сделать теплонакопитель своими руками.
Доступная стоимость готовых заводских моделей.

Заводские модификации пустотелых теплоаккумуляторов предусматривают дополнительную установку ТЭНа, который запитывается от электроэнергии, быстро нагревая воду в баке. С помощью таких простейших аккумуляторов можно существенно повысить эффективность нагрева помещения, увеличивая общую безопасность эксплуатации отопления, предупреждая ее выход из строя по причине перегрева теплоносителя.

Тепловые аккумуляторы, оснащенные одним и двумя теплообменниками, появились относительно недавно, но благодаря своей эффективности получили широкое распространение на рынке. Верхний змеевик в баке обеспечивает отбор энергии, которая в последующем используется для нагрева жидкости. Нижний теплообменник отвечает за быстрый прогрев буферной емкости. Благодаря наличию такой конструкции обеспечивается максимально возможная эффективность теплоаккумулятора, который может не только сохранять тепло, но и прогревает жидкость в автономном режиме, используя для этого встроенные теплообменники.

Наличие встроенных змеевиков позволяет обеспечить круглосуточный подогрев воды, используемой для бытовых нужд. Установленный резервуар с двумя теплообменниками сможет расширить функциональность оборудования, делая его работу более эффективной и экономичной. Единственным недостатком таких усовершенствованных теплоаккумуляторов является их высокая стоимость и сложность монтажа.

Для систем отопления, где используются двухконтурные котлы, предназначены резервуары с внутренним бойлером. Они способны накапливать излишки выработанного тепла и решают проблемы с горячим водоснабжением. Бойлерная емкость изготавливается из сверхпрочной легированной стали и имеет магниевый анод. Последний позволяет предупредить образование внутри бойлера накипи, снижая общий уровень жесткости воды.

Теплоаккумулятор с внутренним бойлером может подключаться к источнику электроэнергии или работать от газа, а наличие встроенной автоматики позволяет обеспечить полную безопасность эксплуатации такого оборудования. Использование в отоплении резервуаров с дополнительным подогревом существенно повышает комфорт проживания в частном доме, решая проблемы с горячей водой в кранах и отоплением жилья.

Благодаря простоте конструкции теплового аккумулятора изготовить его самостоятельно не составит труда. Сделать его можно из подручных материалов, а для такой работы не придется использовать какой-либо сложный дорогостоящий профессиональный инструмент. Чертежи буферной емкости для отопления своими руками можно с лёгкостью отыскать в сети интернет.

Алгоритм действий следующий:

1. За основу можно взять стальную бочку еврокуб или аналогичные по размерам ёмкости. В качестве теплообменника используют медную трубку диаметром 20−30 миллиметров и длиной от 8 до 15 метров. Трубка сгибается в спираль и устанавливается внутри резервуара.
2. В верхней части теплоаккумулятора делают отверстие, куда выводят патрубок, необходимый для выхода горячей воды. Внизу бака проделывают аналогичное отверстие, которое используется для слива холодной жидкости. Каждый отвод оснащается краном, позволяющим перекрывать движение теплоносителя, поступающего в накопительный резервуар.
3. Готовая металлическая емкость и вваренные в неё патрубки проверяются на герметичность. Для этого бочку заполняют водой и осматривают на предмет протечек. Если утечки жидкости не установлено, можно переходить к утеплению самодельного теплоаккумулятора.
4. Перед тем как приступать непосредственно к утеплению внешней поверхности емкости, необходимо зачистить ее от заусениц и обезжирить. Металл грунтуется и окрашивается порошковой термостойкой краской. Такая обработка позволит защитить готовую емкость от коррозии.
5. Для утепления резервуара может использоваться рулонная базальтовая вата толщиной 8 миллиметров. Ее крепят скотчем или шнурами-бечевками. Для повышения эффективности выполненного утепления сверху базальтовую вату можно укрыть фольгированной пленкой.
6. Внешний слой теплоаккумулятора выполняется из синтетики, кожзаменителя или аналогичных материалов. В чехле вырезают отверстия под отводные патрубки, после чего емкость подключается к отопительной системе и котлу.

Дополнительно рекомендуется подключить к теплоаккумулятору управляющую автоматику, в том числе термометр и датчики внутреннего давления. Эти элементы контролируют работу всей системы отопления, предупреждая возможный перегрев ёмкости, а также позволяют при необходимости сбрасывать избыточное давление в систему, предупреждая разрыв трубопровода по сварочным и фитинговым соединениям. Чертежи теплоаккумуляторов своими руками будут содержать всю необходимую информацию об используемой автоматике и соединительных элементах.

Сделав теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками, можно повысить эффективность работы автономного оборудования, сократив расходы на обогрев частного дома. На сегодняшний день существует несколько различных типов теплоаккумуляторов, выбор которых будет зависеть от особенностей отопительных котлов и конструкции используемой в доме системы обогрева. Можно с легкостью подобрать различные по своей конструкции и объему теплоаккумуляторы, а благодаря их простой конструкции выполнить такой резервуар не составит труда.

Буферные емкости, которые предлагаются к продаже уже имеют заводское утепление, и утеплять дополнительно их не стоит. А вот те емкости, которые люди делают самостоятельно требуют обязательного утепления, так как тогда теряется весь смысл буфера и емкость становится просто большой батареей, которая греет подвал.

Так вот для того чтобы утеплить буферную емкость нужно:

1. Взять пенополистирол толщиной от 4 см и оклеить ее, пенополистирол можно приклеить клей-пеной.

2.Поверх пенополистирола обмотать слоем фольгоизола (можно 2 слоя, или сколько не жалко).

3.Чтобы фольгоизол держался обмотать поверх скотчем.

Вуаля, и у вас получится буферная емкость как на картинке!

Если хотите художественной красоты, то можно пошить чехол из дермантина или кожзаменителя и натянуть на буфер, будет красиво, но к утеплению никакого отношения это уже не имеет, так что не советую распыляться на то что стоит в подвале.

Drazice NAD 750 v2 Буферная емкость

Тип	накопительный
Монтаж	напольный
Питание	косвенного нагрева
Расположение	вертикальный
Объем, л	772
Максимальная температура отопительной воды, °C	90
Максимальное рабочее давление в резервуаре, MPa	0,3
ТЭН	опция при установке штуцера 6/4″
Габаритные размеры
— диаметр, мм	750
— высота, мм	2 022
Вес , кг	101

Буферный накопитель Drazice NAD 750 v2 служит для аккумулирования избыточного тепла от котла, теплового насоса, камина. Не предназначен для хранения горячей хозяйственной воды.

При установке штуцера G 6/4″ возможно использование термоэлемента TJ G 6/4″. В стандартном исполнении патрубок под ТЭН заглушен.

Возможно доукомплектация ёмкостии теплоизоляцией 80 мм.

Материалы для скачивания :

Буферные емкости

Буферные емкости (теплоаккумуляторы)

Буферные ёмкости используются совместно с твёрдотопливными котлами, накапливая подогретый теплоноситель и равномерно отдавая тепло в отопительные системы. Они представлены множеством моделей, отличающихся следующими характеристиками:

Ёмкость резервуаров;
Минимальной и максимальной температурой;
Допустимым давлением в резервуарах.

Объём резервуаров в буферных ёмкостях варьируется от 150 до 1000 литров.

Принцип действия

Твёрдотопливные котлы не могут обеспечить стабильную температуру теплоносителя. Его температура зависит от качества топлива, количества содержащейся в нём влаги, количества самого топлива и интенсивности его горения. Также топливо имеет свойство заканчиваться – время горения в большинстве котлов составляет 3-4 часа. Из-за колебаний температуры теплоносителя наблюдается колебание температуры воздуха в помещениях. Теплоаккумуляторы позволят справиться с данной проблемой за счёт накопления горячего теплоносителя.

Котёл нагревает теплоноситель, который накапливается в буферной ёмкости. Отсюда он поступает через смесительный клапан в отопительную систему. Стабильная температура теплоносителя обеспечивает стабильную температуру воздуха в помещениях.
Буферные ёмкости могут использоваться не только с твёрдотопливными, но и с электрическими отопительными котлами. Их использование оправдано при наличии многотарифных приборов учёта электроэнергии. Ночью, когда электроэнергия стоит дешевле, теплоаккумулятор накапливает тепло, чтобы отдавать его днём, когда электроэнергия дорогая. В этом случае ёмкость резервуара рассчитывается так, чтобы обеспечить стабильную температуру воздуха течение всего дня.

Конструкционные особенности

Внутри буферной ёмкости располагается резервуар с теплоносителем. В резервуаре смонтированы змеевики для подключения отопительной системы. Также существуют модели без змеевиков – они оснащаются патрубками для подключения нескольких контуров, располагающиеся на разной высоте. В отдельных моделях предусмотрены змеевики для подключения контура ГВС и ТЭНы для поддержки температуры. Ёмкость резервуара рассчитывается исходя из типа теплоносителя, площади домовладения и количества требуемого тепла для поддержания устойчивой температуры в течение определённого времени. Для снижения тепловых потерь внутренний резервуар облачён в теплоизоляцию.

Буферные ёмкости в магазине Теплодвор

Купить буферные ёмкости для систем отопления вы сможете в интернет-магазине Теплодвор. В продаже представлены модели ёмкостью от 150 до 2000 литров от ведущих мировых брендов. Доставим теплоаккумуляторы по указанному адресу, предложим самовывоз. Цены на буферные ёмкости приятно порадуют каждого покупателя. Также мы предусмотрели скидки, делающие покупки более выгодными.

(PDF) Оптимизация работы паровых аккумуляторов в качестве аккумуляторов тепловой энергии и буферных блоков

Energies 2017,10, 17 15 из 16

Сокращения

В данной рукописи используются следующие сокращения:

BOF basic кислородная печь

CSS управляемый источник пара

NTESC необходимая емкость хранения тепловой энергии

SA паровой аккумулятор

SS источник пара

STESC удельная емкость хранения тепловой энергии

емкость хранения тепловой энергии TESC

UCSS неуправляемый источник пара

Ссылки 1

Castro-Dominguez, B .; Мардилович, И.П .; Ma, L.C .; Ma, R .; Dixon, A.G .; Казанцис, Н.К .; Ма, Ю. Интеграция

реакции парового риформинга метана и конверсии водяного газа в каталитический мембранный реактор на основе Pd / Au / Pd

для интенсификации процесса. Membranes 2016,6, 44. [CrossRef] [PubMed]

Kessy, H.N.E .; Hu, Z .; Zhao, L .; Чжоу, М. Влияние паровой бланшировки и сушки на фенольные соединения околоплодника личи

. Молекулы 2016,21, 729.[CrossRef] [PubMed]

Shamsi, S .; Омидхах, М.Р.Оптимизация уровней давления пара на всем объекте термоэкономическим методом

. Энергия 2012,5, 702–717. [CrossRef]

Sun, W .; Zhao, Y .; Ван Ю. Электро- или турбо-привод? — Анализ различных доменных процессов доменной печи.

Процессы 2016,4, 28. [CrossRef]

Ma, G .; Cai, J .; Zhang, L .; Sun, W. Влияние рекуперации и потребления пара на потребление энергии на

тонны стали.Энергетические процедуры 2012, 14, 566–571. [CrossRef]

Ю, Дж. Состояние и меры по преобразованию промышленных угольных котлов в Китае. Чистый уголь Технол.

2012

18, 89–91. (На китайском языке)

Tanton, D.M .; Cohen, R.R .; Проберт, С. Повышение эффективности бытового котла центрального отопления на

использование накопителя тепла. Прил. Энергия 1987, 27, 53–82. [CrossRef]

8. Эльман, Дж. Л. Нахождение структуры во времени.Cogn. Sci. 1990, 14, 179–211. [CrossRef]

Sabihuddin, S .; Кипракис, A.E .; Мюллер, М. Численный и графический обзор технологий хранения энергии.

Энергия 2015,8, 172–216. [CrossRef]

10.

Shnaider, D.A .; Дивнич П.Н .; Вахромеев, И. Моделирование динамического режима парового аккумулятора.

Автоматический пульт дистанционного управления 2010,71, 1994–1998. [CrossRef]

11.

Bai, F .; Сюй К. Анализ производительности двухступенчатой системы аккумулирования тепловой энергии с использованием бетонно-парового аккумулятора

.Прил. Therm. Англ. 2011,31, 2764–2771. [CrossRef]

12.

Xu, E .; Yu, Q .; Wang, Z .; Янг, К. Моделирование и моделирование солнечной тепловой электростанции DAHAN мощностью 1 МВт

. Обновить. Энергия 2011,36, 848–857. [CrossRef]

13.

Chen, G.Q .; Ян, Q .; Zhao, Y.H .; Ван, З.Ф. Стоимость невозобновляемой энергии и выбросы парниковых газов на солнечной электростанции мощностью

мощностью 1,5 МВт в Китае. Обновить. Поддерживать. Energy Rev.2011, 15, 1961–1967. [CrossRef]

14.Цена, Н. Паровые аккумуляторы обеспечивают равномерную нагрузку на котлы. Chem. Англ. 1982, 89, 131–135.

15.

Studovic, M .; Стеванович В. Неравновесный подход к анализу работы паровых аккумуляторов.

Thermophys. Аэромех. 1994,1, 53–60.

16.

Стеванович, В.Д .; Масловарич, Б .; Прица С. Динамика паронакопления. Прил. Therm. Англ.

2012

, 37,

73–79. [CrossRef]

17.

Стеванович, В.D .; Петрович, М.М .; Milivojevic, S .; Масловарич Б. Прогнозирование и контроль накопления пара.

Теплопередача. Англ. 2015 г., 36, 498–510. [CrossRef]

18.

Маклаков Н.Н .; Храмов, С. Применение теплогидравлического аккумулятора для термостабилизации зоны испарения

тепловой трубы. J. Eng. Phys. Термофиз. 2003,76, 1–5. [CrossRef]

19. Walter, H .; Линцер, В. Стабильность потока парогенераторов-утилизаторов. J. Eng. Газовые турбины Power 2006,128,

840–848.[CrossRef]

20.

Liu, X .; Gong, C .; Liu, S .; Ни, Q. Аналитический расчет и экспериментальное исследование процесса повышения температуры

парового аккумулятора. Acta Energiae Solaris Sin. 1998,19, 102–104.

21.

Yang, S .; Мэннинг, Б. Эксплуатационная оценка трещин стопорных язычков разделительной пластины для парогенераторов АЭС

. Nucl. Англ. Des. 2009, 239, 2242–2264. [CrossRef]

Буферное хранилище — обзор

7 Стоимость, экономика и конкурентоспособность

Из-за диффузного характера большинства возобновляемых источников энергии размер этих систем производства возобновляемой энергии велик по сравнению с генераторами на ископаемом топливе, и В результате капитальные затраты на первые пропорционально велики. Таким образом, исходя только из капитальных затрат, возобновляемые источники энергии (включая OTEC) плохо сравниваются с выработкой электроэнергии на жидком топливе. Установки, работающие на жидком топливе, обычно будут стоить несколько сотен долларов за установленный киловатт, тогда как OTEC будет стоить несколько тысяч долларов за установленный киловатт. Аргументы в пользу «сопоставимости» затрат имеют решающее значение для приемлемости OTEC. Мазут стоит дорого, а топливо ОТЭК — бесплатно. Затраты на техническое обслуживание хорошо разработанных установок, работающих на жидком топливе, невысоки, в то время как затраты на обслуживание низкоэффективных установок OTEC относительно высоки.Кроме того, высокая капитальная стоимость OTEC означает высокие общие процентные платежи, которые необходимо обслуживать по сравнению с процентными платежами для электростанций, работающих на жидком топливе.

Все эти моменты должны быть учтены в финансовых расчетах, если необходимо провести точное и реалистичное сравнение затрат. Кроме того, что почти уникально, OTEC — это система с базовой нагрузкой. Производительность мало меняется, светит солнце или сейчас ночь, потому что тепловые ресурсы океанов очень велики, а разница между летом и зимой обычно не превышает 10%.Таким образом, OTEC имеет преимущества перед другими возобновляемыми источниками энергии, которым требуется буферное хранилище для достижения базовой нагрузки с соразмерными дополнительными затратами.

Обзор прошлых национальных и международных программ работы показывает, что были сделаны различные предположения, в результате чего, например, затраты на плавучие установки OTEC и на наземные, заводы с замкнутыми рабочими циклами и заводы с замкнутым рабочим циклом совпадали. открытые и простые конструкции с использованием установленных технологий и технологически продвинутых конструкций.Помимо подтверждения снижения затрат с увеличением размера, из этих сравнений можно сделать мало выводов.

Следующие рисунки основаны на проекте демонстрационной установки мощностью 10 МВт, показанной в виде общей схемы на рис. 5. В качестве демонстратора она имеет три блока питания мощностью 5 МВт, причем третий блок предназначен для разработки или использования, если любая из двух основных блоков производства электроэнергии должна быть отключена в любое время. Плавучая установка состоит из единого цилиндрического корпуса из бетона, теплообменников в форме пластин, изготовленных из титано-алюминиевого сэндвича, трубы для холодной воды длиной 1000 м из армированного волокном пластика, причалов на проволоке и цепи и передачи на берег по расстояние 10 км, в результате чего капитальные затраты составят 94 миллиона долларов или 9400 долларов за кВт.Процентные затраты на основные компоненты показаны в таблице I.

Таблица I. Затраты на компоненты для плавучей OTEC мощностью 10 МВт (в процентах)

901

для расчетов Эта плавучая установка OTEC замкнутого цикла мощностью 10 МВт, спроектированная для острова в Карибском бассейне или южной части Тихого океана, где разница температур va При температуре от 23 до 21 ° C в период между летом и зимой затраты на производство электроэнергии составляют 0 долларов США.

18 / кВтч при разнице температур 21 ° C. Если питьевая вода является побочным продуктом (что очень желательно для обоих этих мест), стоимость производства снижается до 0,11 доллара США / кВтч, а стоимость питьевой воды составляет 0,80 доллара США / м ³. Затраты острова на питьевую воду находятся в диапазоне от 0,40 до 1,60 доллара за м ³, поэтому видно, что использованная здесь цифра находится в консервативном конце диапазона. Хотя есть острова, где затраты на наземное топливо в три-четыре раза выше, чем в развитых странах, для двух рассматриваемых здесь островов подъем составляет всего 75%.Таким образом, вместо 20 долларов за баррель нефть будет стоить 35 долларов за баррель. При такой цене производство электроэнергии на заводе, работающем на мазуте, будет стоить 0,09 доллара США за кВт · ч. Таким образом, демонстрационный завод OTEC приближается к ценовой конкуренции с таким заводом на этих островах. Общий инженерный опыт показывает, что к 8-10 производственному предприятию капитальные затраты будут снижены, и можно ожидать, что затраты на производство упадут примерно на 35%.

Если эти сокращения будут достигнуты, OTEC станет конкурентоспособным с установками, работающими на мазуте, на многих островах.В этих примерах OTEC не получила никаких преимуществ за «экологический плюс», которые он имеет вместе со многими другими возобновляемыми источниками энергии. Одной из рекомендаций Встречи на высшем уровне «Планета Земля» 1992 года в Рио-де-Жанейро, Бразилия, было введение налога на выбросы углерода для ископаемых видов топлива, но до настоящего времени это не применялось. Если такой налог будет введен в действие, что вполне может иметь место в течение первого десятилетия нового века, все возобновляемые источники энергии, включая OTEC, получат дополнительные преимущества с точки зрения конкурентоспособности по сравнению с углеводородами.

В дополнение к этим простым расчетам важно, чтобы оператор или коммунальное предприятие также считали эту новую технологию привлекательной.Для приведенного здесь примера рассчитывается условная доходность в размере 20,4%, соответствующая реальной доходности в 14,7%, и это достаточно привлекательная доходность. Таким образом, как для потребителя, так и для оператора установки OTEC начинает выглядеть привлекательно. Но история показывает, что новые технологии имеют значительные трудности с привлечением финансирования для первых примеров, и OTEC вряд ли станет исключением. Таким образом, представляется важным, чтобы первые две или три станции реалистичного размера — примерно 10 МВт для плавающей разновидности — должны были финансироваться правительствами или международными финансовыми агентствами, такими как Всемирный банк, Азиатский банк развития или Европейский банк. Банк Реконструкции и Развития.После этого, и если приведенные здесь цифры будут достигнуты, можно ожидать, что финансовый бизнес-сектор вмешается и поддержит дальнейшие установки.

Пополните свои знания о буферных резервуарах | Тепловые насосы Kensa | Kensa Heat Pumps

Никакого блефа! Какова роль буферного резервуара и когда он вам нужен?

Установки теплового насоса, как наземного, так и воздушного, часто, но не всегда, включают буферный резервуар. Гай Кэшмор, технический директор Kensa Heat Pumps, объясняет роль буферного резервуара и дает рекомендации, когда их следует или не следует устанавливать.

Что такое буферный резервуар?

Буферный резервуар обычно представляет собой изолированный сосуд с водой; обычно он не содержит змеевиков или теплообменников. Большинство из них будет иметь верхнее и нижнее соединение, а некоторые будут иметь внутреннюю перегородку. Буферные баки не следует путать с накопителями тепла, поскольку они не заменяют накопитель с горячей водой.

Основная роль буферного бака обычно состоит в том, чтобы поддерживать минимальный объем воды «в контуре» в то время, когда тепловая нагрузка очень мала.Это предотвращает короткие циклы теплового насоса и обеспечивает обходной путь для поддержания минимального расхода через тепловой насос, если большинство зон нагрева отключены. И минимальный расход, и минимальный объем воды в контуре необходимы для поддержания теплового насоса в рабочем состоянии.

Короткие циклы могут вызвать ряд проблем: снижение энергоэффективности, сокращение срока службы компрессора, нарушение работы электросети и, очень редко, внезапный отказ компрессора из-за недостатка смазки. Так что этого действительно лучше избегать!

Не все системы имеют буферный резервуар или нуждаются в нем.Довольно часто можно использовать саму систему распределения тепла в качестве буфера, предполагая, что ряд зон или радиаторов можно оставить постоянно открытыми и неконтролируемыми, тогда минимальные требования к потоку и объему могут быть удовлетворены самой системой. Хорошее практическое правило — десять литров воды на кВт мощности теплового насоса для объема и два литра в минуту на кВт для потока, но, очевидно, разные производители будут иметь разные требования в этом отношении, и это необходимо тщательно соблюдать.

Как лучше всего подключить?

Если предполагается использовать буферный резервуар, важно то, как он подключен. Традиционно они, как правило, соединяются «четырьмя трубками» — подача и отвод к тепловому насосу и подача и отвод к системе отопления. Обратной стороной этого устройства является то, что буфер становится постоянной точкой смешивания в системе, вызывая постоянный скачок температуры в системе. Хотя существует одно или два конкретных исключения, такой конструкции следует по возможности избегать, поскольку она приведет к необратимому снижению эффективности системы без какой-либо выгоды.

Лучшее устройство (и способ, рекомендуемый компанией Kensa) — это подключение буферного резервуара с использованием только двух соединений. Это предотвратит прохождение большей части потока через буфер в большинстве рабочих условий, поэтому минимизируя перемешивание, только при очень небольшой нагревательной нагрузке большая часть потока попадет в буфер, поэтому буфер вступает в игру только тогда, когда это действительно необходимо.

Буфер может быть хорошим местом для отвода дополнительного тепла от других источников. Добавив змеевик в буфер, он может использоваться с избыточным солнечным теплом или теплом от резервного котла. Добавив в буфер электрический погружной нагреватель, избыточная фотоэлектрическая мощность может быть преобразована в полезное тепло с помощью фотоэлектрического контроллера. Если вы используете его с резервным котлом, то, вероятно, будет хорошей идеей подключить буферную «четырехтрубную», чтобы получить максимальную теплопередачу.

А как насчет тепловых магазинов?

Неосторожные люди могут легко подумать, что установка теплового накопителя была хорошей заменой как буферного бака, так и накопителя с горячей водой, но при использовании теплового насоса это не лучшая идея.Хотя теплоаккумулятор обычно нормально функционирует в качестве буфера, они не являются хорошими партнерами для тепловых насосов, так как вся тепловая нагрузка помещения в этом случае должна обслуживаться при температурах производства ГВС — это обычно приводит к очень низкому КПД и высокому счета за электричество.

Буферный резервуар также может использоваться для ежедневного хранения энергии, хотя в настоящее время в Великобритании из-за отсутствия жизнеспособных тарифов на электроэнергию с переменной ставкой такие типы установок встречаются редко. Для этой цели буфер часто должен составлять несколько тысяч литров — найти для этого подходящее место в доме без подвала может быть непросто.Он также должен быть очень хорошо изолирован, чтобы избежать потерь тепла, сводящих на нет экономию эксплуатационных расходов. Тепловой насос работает, когда электричество дешевое, нагревая буфер. Позже, когда электричество будет дорогим, но требуется тепло, энергия, накопленная в буфере, может быть доставлена в дом с помощью только циркуляционного насоса малой мощности, необходимого для работы. Подобные системы на самом деле не экономят энергию, на самом деле они могут немного увеличить потребление энергии из-за системных потерь, но они могут, при правильном тарифе и хорошем дизайне, значительно снизить эксплуатационные расходы.

Батарейный буфер

За последние годы производство овощей и ягод в теплицах увеличилось вдвое. Однако фактором, определяющим стоимость такой продукции, является цена на энергию. Обогрев теплицы может составлять до 70% затрат. Поэтому фермеры оборудуют теплицы различными техническими решениями, позволяющими поддерживать соответствующий микроклимат и практичным энергоменеджментом .Тепловой аккумулятор — это решение, которое снижает не только потребление энергии, но и затраты. Купить аккумуляторную батарею в Украине можно в АТС-Украина — мы предлагаем не только качественное оборудование, но и комплектующие к нему.

Накопительные баки для отопления теплицы — принцип действия

Большие буферные емкости (накопительные емкости) используются для аккумулирования тепла при производстве СО2, когда в теплицах достаточно тепла и нет отопления. нужен вообще, либо нужен частичный обогрев.В этом случае охлаждающая жидкость из буфера используется позже и, следовательно, расходуется целенаправленно.

Аккумуляторные баки являются неотъемлемой частью современных систем отопления и электроснабжения, использующих когенерационные установки. Избыточное тепло, выделяемое когенераторами при работе системы ассимиляционного освещения, накапливается в накопительном баке. Ночью, когда когенераторы не работают, это тепло используется для обогрева теплицы. Буферные баки для отопления также позволяют нивелировать потребность теплицы в тепловой энергии.При резких изменениях внешних условий (резкий ветер, дождь и т. Д.) Котлы часто не справляются с большими энергозатратами, что может привести к снижению температуры и большому отклонению от нормы температурно-влажностного режима теплиц. В результате растения испытывают стресс, снижается урожайность, устойчивость к болезням и вредителям. Именно в такие моменты заранее накопленная в накопительном баке тепловая энергия позволяет безопасно выдерживать пиковое потребление, обеспечивая необходимый объем теплоносителя при требуемой температуре.

Вертикальный накопительный бак открытого типа также используется для компенсации теплового расширения охлаждающей жидкости. Такие буферные баки систем отопления служат для хранения тепловой энергии и одновременно действуют как расширительные баки. Верхняя часть резервуара находится под воздействием атмосферного давления, поэтому его высота составляет не менее 10 метров. Водяной столб в баке создает необходимое рабочее давление в системе отопления. Для предотвращения насыщения воды кислородом воздуха используется специальный генератор, благодаря которому на поверхности воды в резервуаре образуется постоянная защитная подушка из азота (N2).

Преимущества использования буферного резервуара для отопления

Использование резервуаров для хранения в теплице дает много преимуществ. Доказано, что накопление тепла для его последующего использования улучшает условия на объекте. В течение дня наблюдается уменьшение колебаний температуры, что положительно сказывается на увеличении тепла субстрата и корневого комка культурных растений. Использование теплового аккумулятора вызывает снижение влажности воздуха и, таким образом, положительно влияет на поддержание надлежащего микроклимата.Улучшение условий выращивания снижает количество средств защиты растений, тем самым производя больше полезных овощей. Стоит отметить, что буферная емкость оптимизирует работу источника тепла до 95% и даст значительную экономию. Поэтому накопитель тепла , цена которого оправдана, станет хорошей инвестицией в развитие вашего бизнеса.

Подготовка буфера — подсказки, подсказки и распространенные ошибки

В этом выпуске «CE Currents» будут рассмотрены выбор буфера, подготовка буфера и выбор проблем, возникающих при подготовке рабочих буферов для капиллярного электрофореза (CE).Вариация приготовления буфера в КЭ оказывает более выраженное влияние на разделение аналитов, чем ВЭЖХ, поэтому аналитики должны проявлять большую осторожность при описании подготовки буфера и следовании инструкциям по приготовлению.

Зачем нужен буфер?

Основная роль буфера заключается в создании и поддержании заданного pH, поскольку это влияет на ионизацию растворенных веществ и уровень электростатического потока (EOF), генерируемого в капилляре. Ионная сила буфера также влияет на время миграции растворенного вещества и уровень тока и EOF, генерируемых в капилляре.Термин «электролит» часто используется в CE. Это просто относится к раствору ионов, но не указывает на буферную способность. Отказ от использования буферного электролита может привести к серьезным эксплуатационным трудностям, поскольку этот метод будет значительно менее надежным, чем буферный электролит.

Могут происходить электролитические изменения — так называемое «истощение буфера» — буфера, особенно при длительных последовательностях инъекций. Это приводит к постепенным изменениям pH буфера во флаконах с буфером для разделения, что приводит к изменениям времени миграции и / или селективности разделения.Если используемый электролит обладает хорошей буферной способностью, он может активно противостоять этим изменениям pH.

Как приготовить буфер?

Давайте посмотрим на обычный буфер, описанный в литературе CE — «25 мМ фосфат pH 7,0». Как именно это готовится? Из этого простого описания невозможно определить точный состав и ионную силу, поэтому его невозможно воспроизвести.

В таблице 1 показано, как буфер, описанный в литературе как «25 мМ фосфат, pH 7.0 «: ионная сила, буферная способность, расход и токи EOF (внутренний нагрев в капилляре) будут разными для каждого варианта приготовления.

Таблица 1: Варианты процедуры приготовления буфера.

«Точная процедура приготовления электролита должна быть определена в методе, включая используемую форму соли электролита и, если используется, точную процедуру регулирования pH. Процедура корректировки pH должна включать подробную информацию о природе и концентрации раствора, используемого для регулировки pH электролита.«

Какой буфер мне выбрать?

Пригодность буферной системы зависит от многих факторов, первым из которых является значение pK _{, значение} буферной кислоты или основания. Другие факторы, которые следует учитывать, включают растворимость и стабильность аналитов в электролите, влияние температуры и тепловыделения. В таблице 2 перечислены наиболее часто используемые буферы.

Таблица 2: Обычно используемые буферы в CE.

«Для буфера для чтобы быть эффективным, его pH должен быть сосредоточен вокруг его pK _{и соответственно следует выбирать буферы} ± 1.«

Биологические буферы или« хорошие буферы », такие как трис (гидроксиметил) аминометан (ТРИС) или 2– (N-морфолино) этансульфоновая кислота (MES) (рис. 1), широко используются в КЭ, потому что они могут использоваться при гораздо более высокие концентрации, чем неорганические электролиты, из-за их более низкой проводимости. ¹ Эти буферы содержат как кислотные, так и основные функциональные группы и, следовательно, имеют положительный и отрицательный заряд при использовании точно при их значениях pK _a. Чистый нулевой заряд на буферных веществах означает, что они не генерируют ток при приложении напряжения, что позволяет использовать высокие концентрации с хорошей буферной емкостью.

Рисунок 1

А как насчет буферных противоионов?

Противоион буфера также перемещается при приложении напряжения и, следовательно, генерирует ток. Можно уменьшить ток, переключившись на противоион с меньшим ионным радиусом. Три фосфатных буфера с разными ионными радиусами были исследованы в одних и тех же рабочих условиях, при одинаковой концентрации (50 мМ) и при одинаковом pH (7,5).

Используемая тестовая смесь представляла собой метимазол, варфарин, пренидизолон и нафтоксиуксусную кислоту в концентрации 100 мкг / мл, растворенные в воде.Данные в таблице 3 показывают, что чем больше противоион, тем выше генерируемый ток и тем больше время миграции растворенного вещества. ²

Таблица 3: Время миграции нафтоксиуксусной кислоты, данные по току и ионному радиусу для трех различных фосфатных буферов.

«При цитировании методов или повторении работы других аналитиков важно внимательно следить за используемыми противоионами. Это также относится к регулировке pH буфера на этапе приготовления буфера.»

Выбор буфера и противоиона также влияет на симметрию разделенных пиков. Буферные ионы и противоионы мигрируют по капилляру при приложении напряжения. Это то, что генерирует ток в капилляре. Если скорость миграции пиков и противоионов сильно отличается от процесса, называемого электродисперсией, что приводит к искажению пиков.Например, выбор натрий-фосфатного буфера может привести к искажению пиков для основных лекарственных средств, поэтому значение 0.01M гидрофосфат и 0,07M триэтаноламин = pH 2,5 могут быть более подходящими. ³

Согласование подвижности пиков и компонентов буфера очень важно при непрямом УФ-обнаружении. ⁴ Например, частицы, поглощающие фоновое УФ-излучение, такие как хромат, используются для согласования скорости миграции ионов сульфата и хлорида, тогда как частицы, такие как имидазол, используются для согласования подвижности с ионами металлов, таких как натрий и калий.

Как насчет прочности буфера?

Буферы с более высокой ионной силой могут улучшить форму пиков в результате «укладки образцов» и экранирования стенок капилляров.Однако более высокая ионная сила также увеличивает генерируемый ток. Поэтому методы обычно оптимизируются с учетом компромисса между прочностью буфера, температурой, приложенным напряжением и размерами капилляров.

«Рекомендуется отрегулировать рабочие условия, включая концентрацию электролита, для поддержания уровней тока ниже 100 мкА — при превышении этого уровня самонагрев происходит внутри капилляра, и методы становятся очень нестабильными».

Интернет-информация

На веб-сайте www можно найти подробную информацию о буферах и подробную информацию.sigmaaldrich.com/. В частности, на http://www.sigmaaldrich.com/Area_of_Interest/Biochemicals/Buffer_Explorer.html есть буферные диаграммы и инструменты для расчета буферных рецептов.

Рисунок 2

Существует также очень полезное приложение рецептов буферов по адресу http://www.liv.ac.uk/buffers/buffercalc.html. На рисунках 2–3 показаны скриншоты сайтов, которые помогают указать точные рецепты буферов.

Рисунок 3

Имеющиеся в продаже буферы?

Поставщики приборов CE и поставщики расходных материалов (www.ceandcec.com/suppliers.htm) продают стандартные буферы, такие как фосфатные и боратные, и специальные буферы для наборов и конкретных приложений. На рисунке 4 показан диапазон буферов, доступных от Beckman. Sigma-Aldrich и другие поставщики чистых химикатов также продают готовые буферные растворы.

Рисунок 4

Общие проблемы при приготовлении буфера

Разбавление исходного буфера с установленным pH: Обычной лабораторной практикой при приготовлении буфера является приготовление концентрированных буферных растворов.Эти исходные растворы затем разбавляют для получения требуемых концентраций рабочего буфера. Эта экспериментальная проблема была исследована путем первоначального приготовления исходного раствора 2 М бората натрия, доведенного до pH 9,4. ² Этот раствор затем разбавляли водой для получения конечной концентрации бората натрия 500 мМ. Был проведен повторный анализ pH, который составил 9,33.

Эту же процедуру повторили с 1 М раствором дигидрофосфата натрия, доведенным до pH 2,50 с помощью концентрированной фосфорной кислоты (~ 15 М).Этот раствор разбавляли водой до конечной концентрации 500 мМ и pH 2,58.

«Хорошей рабочей практикой будет приготовление буфера с требуемым pH, а не разбавление исходного раствора».

Ошибки описания буфера: Другой распространенной проблемой является описание процедур приготовления, приведенное в литературе, где многие исследовательские работы в CE включают простое, но расплывчатое описание состава буфера. Следовательно, аналитик, пытающийся повторить работу, регулярно сталкивается с неадекватным описанием.Если взять в качестве примера термин «борат», это описание чрезвычайно неоднозначно и постоянно встречается в литературе. Например, раствор бората натрия (15 мМ) был использован для разделения, представленного на рисунке 4 (а), и тетраборат натрия (15 мМ) на рисунке 4 (b) для разделения кислой тестовой смеси. ² Поскольку 1 моль тетрабората эквивалентен 4 мМ бората, 15 мМ тетрабората будут эквивалентны 60 мМ бората.

Время миграции сильно различается, поскольку раствор тетрабората в четыре раза более концентрирован по ионам бората, таким образом, генерируется больший ток и более длительное время миграции.

«Настоятельно рекомендуется, чтобы приготовление буферных растворов описывалось с мельчайшими подробностями, чтобы гарантировать последовательное приготовление».

Проблемы во время процедуры регулирования pH: Частой проблемой, возникающей при приготовлении буфера, является «превышение» требуемого pH, что также изменит ионную силу буфера. Например, для фосфатного буфера с pH 7,0, который регулируется концентрированной фосфорной кислотой, может быть добавлено избыточное количество кислоты.Затем требуется добавление основания, чтобы вернуть pH к требуемому значению. Тогда этот буфер будет иметь ионную силу, отличную от ионной силы буфера, приготовленного точно до требуемого pH. Это было подтверждено правильным приготовлением раствора гидрофосфата натрия до pH 7,5 с помощью концентрированной фосфорной кислоты (15 M). ² Второй раствор водородного ортофосфата натрия намеренно доводили до pH 6,0, а затем снова доводили до pH 7,5 с помощью 1 М гидроксида натрия (NaOH).Затем оба буферных раствора использовали для анализа тестовой смеси, содержащей метимазол, варфарин, пренидизолон и нафтоксиуксусную кислоту в концентрации 100 мкг / мл, растворенную в воде (n = 10). Правильно приготовленный буфер обеспечивал более низкий ток (68 мкА) и более точное (от цикла к запуску) время миграции, чем неправильно приготовленный буфер, который генерировал ток 75 мкА (таблица 4).

Таблица 4: Текущие данные и относительное время миграции (относительно метимазола), полученные с использованием (A) правильно приготовленного буфера и (B) чрезмерно скорректированного буфера (n = 10), (пик 1) варфарин и (2) пренидизолен) .

Без указания, когда измерять pH: Добавление органических растворителей к буферам изменяет количество протонов в растворе и, следовательно, делает недействительным истинное измерение pH. Следовательно, рекомендуется определять измерение pH перед добавлением определенного объема растворителя. Полный метод должен указывать, когда измерять pH — хороший недавний пример указывает, что pH следует измерять перед добавлением циклодекстрина в буфер ⁵ — сульфатированные циклодекстрины являются кислыми и будут понижать pH при добавлении.Обычно при смешивании кислот и оснований выделяется тепло. Перед измерением pH буферные растворы должны достичь комнатной температуры (после смешивания или извлечения из холодильника), поскольку pH зависит от температуры.

Неправильное использование / уход за pH-метром: Производители современных pH-метров сделали работу настолько простой, что успешная работа часто считается само собой разумеющейся, но это не так просто, как кажется. Электроды должны быть чистыми и правильно заполненными. Калибровочные буферы должны быть свежими и охватывать интересующий диапазон pH.Температура — важный фактор; не только pH большинства буферных систем изменяется с температурой, отклик pH-электрода имеет собственную температурную зависимость. Установка температуры на pH-метре используется для регулировки температуры электрода во время измерения, а не для корректировки температуры, при которой будет использоваться буферный раствор. Для получения значений pH можно смешивать определенные объемы определенных концентраций кислот и оснований, например фосфорной кислоты и триэтаноламина, что позволяет избежать использования pH-метра.³

«Лучший способ использовать pH-метр — избегать его использования — более надежно смешивать измеренные объемы кислот и оснований вместе для получения определенного pH, чем полагаться на pH-метр».

Буфер не используется в пределах своего диапазона буферизации: Буфер — это только буфер в пределах 1 единицы pH от его pK _{значение}; работа в пределах 0,5 единиц pH от pK _a лучше для ответственных работ. Буфер необходим не только для обеспечения подходящего pH для желаемого процесса, но и для поддержания этого pH перед лицом внешних воздействий, таких как изменения температуры, образование продуктов реакции или факторы, поступающие из окружающей среды (т.например, такие газы, как CO ₂).

Тем не менее, в ходе литературных исследований было обнаружено, что во многих цитируемых методах ^6,7 буфер не используется в пределах их адекватного диапазона, например, фосфат pH5 является раствором электролита, а не буфером. ⁶ В результате в некоторых случаях используемые буферы малой емкости требуют частого пополнения буфера, поскольку на них быстро влияет «истощение буфера».

Несоответствующие марки или описания реагентов: Должны быть указаны сорт и источник реагентов, поскольку это влияет на чистоту (и стоимость) таких реагентов, как циклодекстрины и додецилсульфат натрия.Изменения чистоты приведут к изменению ионной силы, тока, селективности разделения и, следовательно, к снижению надежности метода.

Без указания срока годности и условий хранения буферов: Срок годности буферов предполагать нельзя. Они должны быть экспериментально оценены и подтверждены, прежде чем вписывать в методы. Например, такие материалы, как фталаты и ионы металлов, могут выщелачиваться из контейнеров, рост микробов может происходить в буферах, содержащих источники углеводов, такие как циклодекстрины или диоксид углерода, который может абсорбироваться из атмосферы.

Недостаточно описанная процедура фильтрации буфера: Как правило, все электролиты (и проба) должны фильтроваться через фильтр не менее 0,45 мкм для удаления частиц, которые могут появиться как видимый шум на базовой линии детектора. Процедуры фильтрации буфера могут привести к удалению или добавлению компонентов к буферу. Это может быть результатом адсорбции на фильтре или извлечения из фильтра. Процесс фильтрации должен быть оценен, утвержден и указан в методе.Несоблюдение этого может привести к снижению надежности. Например, было замечено, что до 15% додецилсульфата натрия (SDS) задерживалось с использованием определенных типов фильтров при фильтрации небольших объемов. ⁸

«Точный процесс фильтрации должен быть описан в методе, включая отфильтрованные объемы и тип используемого фильтра».

Редактор «CE Currents» Кевин Д. Альтрия — старший научный сотрудник GlaxoSmithKline, Харлоу, Эссекс, Великобритания, и член редакционного консультативного совета LCGC Asia Pacific .

Прямая переписка по этой колонке с «CE Currents», LCGC Asia Pacific , Advanstar House, Park West, Sealand Road, Chester, UK, Ch2 4RN, электронная почта: [email protected]

Ссылки

1. RJ Boughtflower et al., Chromatographia , 40, , 329 (1995).

2. Неопубликованные данные М.А. Келли.

3. Sanger-van de Griend et al., J.Pharm. Биомед. Анализ , 41, , 77–83 (2006).

4. M. Macka et al., LCGC N. Am. , 19, (2), 178–188 (2001).

5. M. Hammitzsch, R.N. Рао и Г.К.Е. Scriba, Electrophoresis , 27, , 4334–4344 (2006).

6. B.J. Clark, A. Shafaati, Anal. Продолжить. , 30, , 481 (1993).

7. C. Schwer, E. Kenndler, Anal. Chem. , 63, , 1801 (1991).

8. М.А. Келли, К.Д. Альтриа, Б.Дж. Кларк, J. Chromatogr., 781 , 67–71 (1997).

Оптимизация параметров почвенных аккумуляторов тепла

Накорчевский А.И., Басок Б.И., Беляева Т.Г. Проблемы накопления тепла в почве и методы их решения // Пром. Теплотехн. 25 (3), 42–50 (2003).

Google Scholar

Накорчевский А.И. Динамика аккумуляции тепла в почве и выбор оптимальных решений // Инж.Физ. Ж. 77 (4), 10–19 (2004).

Google Scholar

Накорчевский А.И. Динамика разряда теплоаккумулятора в неограниченных слоях почвы // Инж. Физ. Ж. 78 (6), 70–77 (2005).

Google Scholar

Накорчевский А.И. Особенности переходных процессов, возникающих при накоплении солнечной энергии в почве // Инж.Физ. Ж. 79 (2), 156–160 (2006).

Google Scholar

Накорчевский А.И., Басок Б.И., Беляева Т.Г. Технологические показатели, характеризующие различные схематические решения аккумулирования тепла в почве // Теплоэнергетика. 2006. № 3. С. 29–35. Eng., № 3 (2006)].

Накорчевский А.И., Басок Б.И., Беляева Т.Г. Некоторые аспекты использования тепла солнечного излучения для целей теплоснабжения жилых домов // Изв.Росс. Акад. Наук. Энергетика. 2007. № 1. С. 86–95.

Накорчевский А.И., Басок Б.И. Оптимальная конструкция почвенных теплообменников // Пром. Теплотехн. 27 (6), 27–31 (2005).

Google Scholar

«Почвенный теплообменник», Патент Украины № 78611, Бюл. Винах., 2007, № 4.

Долинский А.А., Накорчевский А.И. Основные положения проекта когенерационно-накопительных тепловых насосов // Пром.Теплотехн. 28 (4), 72–79 (2006).

Google Scholar

1.3: Введение — вода и буферы

Источник: BiochemFFA_1_3.pdf. Весь учебник доступен бесплатно у авторов по адресу http://biochem.science.oregonstate.edu/content/biochemistry-free-and-easy

Когда дело доходит до воды, мы буквально тонем в ней, поскольку вода — это самый распространенный компонент каждой клетки. Чтобы понять жизнь, мы начинаем обсуждение с основ воды, потому что все, что происходит в клетках, даже реакции, скрытые глубоко внутри ферментов, вдали от воды, находится под влиянием химического состава воды.

Молекула воды имеет широкую V-образную форму (угол HO-H составляет 104 °) с неравномерным распределением электронов между атомами кислорода и водорода (рис. 1.23). Кислород с его более высокой электроотрицательностью удерживает электроны ближе к себе, чем водород. В результате водород описывается как имеющий частичный положительный заряд (обычно обозначаемый как δ +), а кислород имеет частичный отрицательный заряд (обозначается как δ-). Таким образом, вода является полярной молекулой, потому что заряды распределены вокруг нее неравномерно, а не симметрично.

Вода как растворитель

Вода (рис. 1.23) описывается как растворитель из-за ее способности сольватировать (растворять) многие, но не все молекулы. Ионные или полярные молекулы легко растворяются в воде, но неполярные вещества растворяются в воде плохо, если вообще растворяются. Например, неполярное масло отделяется от воды при смешивании с ней. С другой стороны, хлорид натрия, который ионизирует, и этанол, который является полярным, способны образовывать водородные связи, поэтому оба растворяются в воде.Растворимость этанола в воде имеет решающее значение для пивоваров, виноделов и дистилляторов, но для этого свойства не было бы ни вина, ни пива, ни спиртных напитков. Как объяснялось в предыдущем разделе, мы используем термин «гидрофильный» для описания веществ, которые хорошо взаимодействуют с водой и растворяются в ней, а термин «гидрофобный» — для обозначения неполярных и не растворяющихся в воде материалов. В таблице 1.3 показаны некоторые полярные и неполярные вещества. Третий термин, амфифильный, относится к соединениям, которые обладают обоими свойствами.Мыло, например, амфифильное, оно содержит длинный неполярный алифатический хвост и ионизирующую головку.

Таблица 1.3 Изображение Алейи Ким

Растворимость

Рисунок 1.23 — Расположение атомов в воде Изображение Алейи Ким

Растворимость материалов в воде основана на изменении свободной энергии, измеряемой с помощью ΔG. Помните, из химии, что H — энтальпия (тепло при постоянном давлении), а S — энтропия. Учитывая это,

\ [ΔG = ΔH — TΔS \]

где T — температура в Кельвинах.Чтобы процесс был благоприятным, ΔG для него должно быть меньше нуля.

Рисунок 1.24 — Структура мыла

Исходя из уравнения, пониженные значения ΔG будут предпочтительнее при уменьшении энтальпии и / или увеличении энтропии. Давайте сначала рассмотрим, почему неполярные материалы не растворяются в воде. Мы могли бы представить себе ситуацию, когда процесс растворения включает «окружение» каждой молекулы неполярного растворенного вещества в воде, точно так же, как каждый ион натрия и каждый хлорид-ион окружаются молекулами воды по мере растворения соли.

Водохозяйственная организация

Рисунок 1.25 — Структуры, образованные амфифильными веществами в воде. Image by Aleia Kim

Однако существует значительная разница между окружением неполярной молекулы молекулами воды и окружающими ионами (или полярными соединениями) молекулами воды.

Разница в том, что, поскольку неполярные молекулы на самом деле не взаимодействуют с водой, вода ведет себя совсем иначе, чем с ионами или молекулами, которые образуют водородные связи. Фактически, вокруг каждой неполярной молекулы вода очень организована, регулярно выравниваясь.Как, вероятно, помнит любой первокурсник-химик, энтропия — это мера беспорядка, поэтому, когда что-то становится упорядоченным, энтропия уменьшается, а это означает, что ΔS отрицательно, поэтому член TΔS в уравнении положительный (отрицательный или отрицательный).

Рисунок 1.26 — Фосфолипид — амфифильное вещество

Поскольку смешивание неполярного вещества с водой обычно не имеет значительного теплового компонента, ΔG является положительным. Это означает, что растворение неполярного соединения в воде неблагоприятно и не происходит в какой-либо значительной степени.Кроме того, когда неполярный материал связывается с самим собой, а не с водой, молекулы воды могут свободно смешиваться без упорядочения, что приводит к увеличению энтропии. Таким образом, энтропия способствует отделению неполярных веществ от водных растворов.

Рисунок 1.27 — Уксус (черный) и масло (желтый) Смесь полярных и неполярных соединений Wikipedia

Амфифильные вещества

Далее мы рассматриваем смешивание амфифильного вещества, такого как мыло, с водой (рисунок 1.24). Ионы натрия, присоединенные к жирным кислотам в мыле, легко отделяются в водном растворе, оставляя отрицательно заряженную молекулу на одном конце и неполярную область на другом конце. Ионизация мыла вызывает увеличение энтропии — две частицы вместо одной. Неполярная часть отрицательно заряженного мыльного иона проблематична — если подвергнуться воздействию воды, это вызовет организацию воды и приведет к снижению энтропии и положительному ΔG.

Рисунок 1.28 — Окружающая среда липидного бислоя.Вода концентрируется вдали от гидрофобного центра, будучи насыщенной снаружи, полунасыщенной около соединения голова-хвост и полностью обезвоженной в середине. Изображение Алейи Ким

Поскольку мы знаем, что жирные кислоты растворяются в воде, должно быть что-то еще. Там есть. Подобно тому, как неполярные молекулы в первом примере связаны друг с другом, а не с водой, неполярные части мыльных ионов также связываются друг с другом и исключают воду. В результате ионы мыла образуют мицеллы (рис.25) с неполярными частями внутри конструкции вдали от воды, а полярные части снаружи взаимодействуют с водой.

Рисунок 1.29 — Сворачивание белка распределяет гидрофобные аминокислоты (черные точки) внутри белка.

Взаимодействие полярных головок с водой возвращает воду в ее более неупорядоченное состояние. Это увеличение беспорядка или энтропии приводит к образованию мицелл. Как будет видно при обсуждении липидного бислоя, одни и те же силы заставляют глицерофосфолипиды и сфинголипиды спонтанно формировать бислои, где неполярные части молекул взаимодействуют друг с другом, чтобы исключить воду, а полярные части располагаются на внешней стороне бислой (рисунок 1.28).

Рисунок 1.30 — Общие водородные связи в биохимии Изображение Aleia Kim

Еще один пример — сворачивание глобулярных белков в цитоплазме. Неполярные аминокислоты находятся во внутренней части белка (исключая воду). Взаимодействие неполярных аминокислот оказывается движущей силой сворачивания белков, поскольку они образуются в водном растворе.

Водородные связи

Значение водородных связей в биохимии (Рисунок 1.30) сложно переоценить. Сам Линус Полинг сказал:

“. . . . Я считаю, что по мере дальнейшего применения методов структурной химии к физиологическим проблемам будет обнаружено, что значение водородной связи для физиологии больше, чем значение любой другой отдельной структурной особенности ».

Рисунок 1.31 — Водородные связи между молекулами воды Изображение Pehr Jacobson

В 2011 году рабочая группа IUPAC дала основанное на фактах определение водородных связей, которое гласит:

«Водородная связь — это притягивающее взаимодействие между атомом водорода из молекулы или молекулярного фрагмента X – H, в котором X является более электроотрицательным, чем H, и атомом или группой атомов в той же или другой молекуле в что свидетельствует об образовании связи.”

Частичная зарядка

Разница в электроотрицательности между водородом и молекулой, с которой он ковалентно связана, приводит к возникновению частичных зарядов, как описано выше. Эти крошечные заряды (δ + и δ-) приводят к образованию водородных связей, которые возникают, когда частичный положительный заряд атома водорода притягивается к частичному отрицательному заряду другой молекулы. В воде это означает, что водород одной молекулы воды притягивается к кислороду другой (Рисунок 1.31). Поскольку вода представляет собой асимметричную молекулу, это также означает, что заряды асимметричны. Такое неравномерное распределение — вот что делает диполь. Диполярные молекулы важны для взаимодействия с другими диполярными молекулами и для растворения ионных веществ (рис. 1.32).

Водородные связи относятся не только к воде. Фактически, они являются важными силами, удерживающими вместе макромолекулы, которые включают белки и нуклеиновые кислоты. Водородные связи возникают внутри макромолекул и между ними.

Фигура 1.32 — Пример дипольных взаимодействий в биохимии Изображение Aleia Kim

Комплементарное спаривание, которое происходит между основаниями в противоположных цепях ДНК, например, основано на водородных связях. Каждая водородная связь относительно слабая (по сравнению, например, с ковалентной связью — Таблица 1.4), но в совокупности они могут быть довольно прочными.

Таблица 1.4 Изображение Алейи Ким

Преимущества слабого взаимодействия

Их слабость, однако, на самом деле весьма полезна для клеток, особенно в отношении нуклеиновых кислот (Рисунок 1.33). Например, нити ДНК должны быть разделены на короткие отрезки в процессах репликации и синтеза РНК. Поскольку одновременно необходимо разделять только несколько пар оснований, энергия, необходимая для этого, невелика, и ферменты, участвующие в процессах, могут легко разделить их при необходимости. Водородные связи также играют роль в связывании субстратов с ферментами, катализе и белок-белковом взаимодействии, а также в других видах связывания, таких как белок-ДНК или антитело-антиген.

Рисунок 1.33 — Водородные связи в паре оснований ДНК Изображение от Aleia Kim

Как уже отмечалось, водородные связи слабее ковалентных (таблица 1.4), и их сила варьируется от очень слабой (1-2 кДж / моль) до довольно сильной (29 кДж / моль). Водородные связи возникают только на относительно коротких расстояниях (от 2,2 до 4,0 Å). Чем дальше расстояние между водородными связями, тем слабее связь.

Прочность связи в кДж / моль представляет собой количество тепла, которое необходимо направить в систему для разрыва связи — чем больше число, тем выше прочность связи.Водородные связи легко разрушаются при нагревании. Например, кипячение воды требует разрыва водородных связей. Когда биологическая структура, такая как белок или молекула ДНК, стабилизируется водородными связями, разрыв этих связей дестабилизирует структуру и может привести к денатурации вещества — потере структуры. Частично по этой причине большинство белков и все ДНК теряют свою естественную или свернутую структуру при нагревании до кипения.

Изображение Алейи Ким Таблица 1.5

Для молекул ДНК денатурация приводит к полному отделению цепей друг от друга. Для большинства белков это означает потерю характерной трехмерной структуры и, как следствие, потерю функции, которую они выполняли. Хотя некоторые белки могут легко восстановить свою первоначальную структуру при охлаждении раствора, в котором они находятся, большинство — нет. Это одна из причин, по которой мы готовим пищу. Белки необходимы для жизни, поэтому денатурация бактериальных белков приводит к гибели любых микроорганизмов, загрязняющих пищу.

Важность буферов

Вода может ионизироваться в незначительной степени (10-7 M) с образованием H + (протон) и OH- (гидроксид). Мы измеряем концентрацию протонов в растворе с помощью pH, который представляет собой отрицательный логарифм концентрации протонов.

pH = -Log [H +]

Если концентрация протонов, [H +] = 10-7 M, то pH равен 7. Мы могли бы так же легко измерить концентрацию гидроксида с pOH с помощью параллельного уравнения,

pOH = -Log [OH ^—]

В чистой воде при диссоциации протона одновременно образуется гидроксид, поэтому pOH чистой воды также равно 7.Это также означает, что

pH + pOH = 14

Теперь, поскольку протоны и гидроксиды могут объединяться с образованием воды, большое количество одного приводит к образованию небольшого количества другого. Почему это так? Проще говоря, если я брошу 0,1 моль H + в раствор чистой воды, высокая концентрация протонов будет реагировать с относительно небольшим количеством гидроксидов с образованием воды, тем самым уменьшая концентрацию гидроксида. Точно так же, если я выбрасываю избыток гидроксида (например, NaOH) в чистую воду, концентрация протонов падает по той же причине.

Кислоты и основания

Химики используют термин «кислота» для обозначения вещества, которое имеет протоны, которые могут диссоциировать (отрываться) при растворении в воде. Они используют термин «основа» для обозначения вещества, которое может поглощать протоны при растворении в воде. И кислоты, и основания бывают сильными и слабыми. (Примеры слабых кислот показаны в таблице 1.5.) Сильные кислоты, такие как HCl, полностью диссоциируют в воде. Если мы добавим 0,1 моль (6,02х1022 молекул) HCl к раствору, чтобы получить литр, он будет иметь 0.1 моль H + и 0,1 моль Cl- или по 6,02х1022 молекул каждого. Когда это произойдет, не останется HCl. Сильное основание, такое как NaOH, также полностью диссоциирует на Na + и OH-.

Слабые кислоты

Слабые кислоты и основания отличаются от своих сильных аналогов. Когда вы помещаете один моль уксусной кислоты (HAc) в чистую воду, только крошечный процент молекул HAc диссоциирует на H + и Ac-. Ясно, что слабые кислоты сильно отличаются от сильных кислот. Слабые основания ведут себя аналогичным образом, за исключением того, что они принимают протоны, а не отдают их.Поскольку мы можем рассматривать все как форму слабой кислоты, мы не будем использовать здесь термин «слабое основание».

Рисунок 1.34 — Диссоциация слабой кислоты Изображение Алейи Ким

Студенты часто озадачиваются и ожидают, что [H ⁺] = [A ^—], потому что уравнение диссоциации показывает каждое из них от HA. На самом деле это верно ТОЛЬКО, когда ГК диссоциируют в чистой воде. Обычно ГК помещают в раствор, содержащий протоны и гидроксиды, влияющие на вещи. Эти протоны и / или гидроксиды изменяют концентрацию H + и A неодинаково, поскольку A- может поглощать часть протонов и / или HA может выделять H + под влиянием OH- в растворе.Следовательно, необходимо рассчитать концентрацию протонов по pH, используя уравнение Хендерсона-Хассельбаха.

\ [pH = pKa + log ([Ac ^—] / [HAc]) \]

Изображение Aleia Kim Таблица 1.6

Вы можете спросить, почему мы заботимся о слабых кислотах. Возможно, вы никогда не задумывались о слабых кислотах, когда изучали общую химию. Ваш инструктор описал их как буферы, и вы, вероятно, послушно запомнили тот факт, что «буферы — это вещества, сопротивляющиеся изменению pH», не совсем понимая, что это означает «Устранение путаницы».Буферы слишком важны, чтобы думать о них подобным образом.

ИБП

Слабые кислоты критически важны для жизни, потому что их сродство к протонам заставляет их вести себя как ИБП. Мы не имеем в виду ИБП, который является United Parcel Service, а вместо этого имеем в виду встроенные системы резервного питания от батарей для компьютеров, называемые источниками бесперебойного питания, которые включаются, чтобы поддерживать работу компьютера во время сбоя питания. Например, аккумулятор портативного компьютера — это ИБП.

Мы можем думать о слабых кислотах как о непрерывных поставщиках протонов в определенных диапазонах pH, обеспечивающих (или поглощающих) протоны по мере необходимости.Таким образом, слабые кислоты помогают поддерживать концентрацию H + (и, следовательно, pH) раствора, в котором они находятся, относительно постоянным.

Рассмотрим систему бикарбонат / угольная кислота. На рисунке 1.35 показано, что происходит при диссоциации H ₂ CO ₃. Добавление гидроксид-ионов (путем добавления сильного основания, такого как NaOH) к раствору заставляет ионы H + реагировать с ионами OH- с образованием воды. Следовательно, концентрация ионов H + снизится, а pH повысится.

Рисунок 1.35 — Кривая титрования для угольной кислоты Изображение Aleia Kim

Однако, в отличие от ситуации с раствором чистой воды, существует резервный источник H +, доступный в виде H ₂ CO ₃.Вот где срабатывает функция UPS. Поскольку протоны уносятся добавленными гидроксильными ионами (образуя воду), они частично заменяются протонами из H ₂ CO ₃. Вот почему слабая кислота является буфером. Он сопротивляется изменениям pH, высвобождая протоны, чтобы компенсировать те, которые «израсходованы» в реакции с гидроксильными ионами.

Хендерсон-Хассельбах

Полезно иметь возможность предсказать реакцию системы H ₂ CO ₃ на изменения концентрации H +.Уравнение Хендерсона-Хассельбаха определяет соотношение между pH и соотношением HCO ₃ ^— и H ₂ CO ₃. Это

pH = pKa + log ([HCO ₃ ^—] / [H ₂ CO ₃])

Это простое уравнение определяет соотношение между pH раствора и соотношением в нем HCO ₃ ^— и H ₂ CO ₃. Новый термин, называемый pKa, определяется как

pKa = -Log K _a,

так же, как

pH = -Log [H ⁺].

Ka — это константа диссоциации кислоты и мера силы кислоты. Для обычной кислоты HA, которая диссоциирует как

HA ⇄ H ⁺ + A ^—, K _a = [H ⁺] [A ^—] / [HA]

Таким образом, чем сильнее кислота, тем больше протонов отделяется от нее при добавлении в воду и тем большее значение будет иметь ее Ка. Большие значения Ka переводятся в более низкие значения pKa. В результате, чем ниже значение pKa для данной кислоты, тем сильнее слабая кислота.

Постоянная pKa

Обратите внимание, что pKa является константой для данной кислоты. PKa для угольной кислоты составляет 6,37. Для сравнения, pKa муравьиной кислоты составляет 3,75. Таким образом, муравьиная кислота является более сильной кислотой, чем уксусная кислота. Более сильная кислота будет иметь больше протонов, диссоциированных при данном pH, чем более слабая кислота.

Итак, как это влияет на стабилизацию pH? На рисунке 1.35 показана кривая титрования. На этой кривой титрование начинается с условий в нижнем левом углу (очень низкий pH).При этом pH преобладает форма H ₂ CO ₃, но по мере добавления все большего и большего количества OH- (переход к 45 Почему мы заботимся о pH? Потому что биологические молекулы в некоторых случаях могут быть чрезвычайно чувствительны к изменения в нем. При изменении pH раствора заряды молекул в растворе могут измениться, как вы увидите. Изменение зарядов на биологических молекулах, особенно на белках, может существенно повлиять на их работу и даже на то, как они работают. ), pH повышается, количество HCO3- увеличивается и (соответственно) количество H ₂ CO ₃ понижается.Обратите внимание, что кривая «сглаживается» около pKa (6.37).

Буферная область

Сглаживание кривой говорит нам о том, что pH не сильно меняется (не растет так быстро), как это было раньше, когда было добавлено такое же количество гидроксида. Система сопротивляется изменению pH (не останавливая изменение, а замедляя его) в диапазоне примерно на одну единицу pH выше и на одну единицу pH ниже pKa. Таким образом, буферная область буфера угольная кислота / бикарбонат составляет примерно от 5,37 до 7.37. Максимально сильный при pH 6,37.

Теперь становится ясно, как работает буфер. HA может отдавать протоны, когда необходимы дополнительные вещества (например, когда OH- добавляется в раствор путем добавления NaOH). Точно так же A- может принимать протоны, когда в раствор добавляется дополнительный H + (например, добавление HCl). Максимальная способность отдавать или принимать протоны наступает, когда

[A ^–] = [HA]

Это согласуется с уравнением Хендерсона-Хассельбаха и кривой титрования.Когда [A ^—] = [HA], pH = 6,37 + Log (1). Поскольку Log (1) = 0, pH = 6,37 = pKa для угольной кислоты. Таким образом, для любого буфера буфер будет иметь максимальную прочность и отображать сглаженную кривую титрования, когда [A ^—] = [HA] и когда pH = pKa. Если буфер имеет более одного pKa (рис. 1.36), то каждая область pKa будет отображать поведение.

с буферизацией и без буферизации

Чтобы понять, насколько хорошо буфер защищает от изменений pH, рассмотрим эффект добавления.01 моль HCl на 1,0 литр чистой воды (без изменения объема) при pH 7, по сравнению с добавлением ее к 1,0 литру 1M ацетатного буфера при pH 4,76. Поскольку HCl полностью диссоциирует, в 0,01 М (10-2 М) HCl будет 0,01 М H +. Для чистой воды pH снижается с 7,0 до 2,0 (pH = -log (0,01M)).

Напротив, pH ацетатного буфера после добавления того же количества HCl составляет 4,74. Таким образом, pH раствора чистой воды падает с 7 до 2 (5 единиц pH), тогда как pH буферного раствора падает с 4.От 76 до 4,74 (0,02 единицы pH). Очевидно, что буфер минимизирует влияние добавленных протонов по сравнению с чистой водой.

Буферная емкость

Важно отметить, что емкость буферов ограничена их концентрацией. Представим, что в предыдущем абзаце мы добавили 0,01 моль HCl в ацетатный буфер с концентрацией 0,01 М и равными количествами Ac- и HAc. Когда мы пытаемся провести математику параллельно с предыдущим вычислением, мы видим, что есть 0.01M протонов, но только 0,005M A- для их поглощения. Мы могли представить себе, что 0,005M протонов будет поглощено, но это все равно оставит 0,005M протонов без буферизации. Таким образом, pH этого раствора будет приблизительно

pH = -log (0,005M) = 2,30

Превышение буферной емкости привело к значительному снижению pH по сравнению с добавлением того же количества протонов в 1М ацетатный буфер. Следовательно, при рассмотрении буферов важно понимать, что их концентрация устанавливает их пределы.Другой предел — это диапазон pH, в котором предполагается контролировать концентрацию протонов.

Несколько ионизируемых групп

Итак, что произойдет, если в молекуле есть две (или более) ионизируемые группы? Оказывается, что неудивительно, что каждая группа будет иметь свой собственный pKa и, как следствие, будет иметь несколько областей буферизации.

Рисунок 1.36 — Титрование кислой аминокислоты Изображение Aleia Kim

На рисунке 1.36 показана кривая титрования аминокислоты аспарагиновой кислоты.Обратите внимание, что вместо одного сплющивания кривой, как это было видно для уксусной кислоты, кривая титрования аспарагиновой кислоты отображает три таких участка. Это отдельные буферные области, каждая из которых сосредоточена на соответствующих значениях pKa для карбоксильной группы и аминогруппы.

Аспарагиновая кислота имеет четыре возможных заряда: +1 (α-карбоксильная группа, α-аминогруппа и карбоксильная группа R-группы каждая имеет протон), 0 (α-карбоксильная группа не имеет протона, α-аминогруппа имеет протон, R-группа карбоксил имеет протон), -1 (α-карбоксильная группа и карбоксильная группа R-группы не имеют протона, α-аминогруппа сохраняет протон), -2 (α-карбоксил, карбоксильная группа R-группы и α-аминогруппы все лишний протон).

Прогноз

Как можно предсказать заряд аминокислоты при заданном pH? Хорошее практическое правило для оценки заряда состоит в том, что если pH более чем на одну единицу ниже pKa для группы (карбоксильной или амино), протон включен. Если pH больше чем на одну единицу выше pKa для группы, протон выключен. Если pH НЕ больше единицы или меньше одной единицы pH от pKa, это простое предположение не сработает.

Кроме того, важно понимать, что эти практические правила являются только оценочными.PI (pH, при котором заряд молекулы равен нулю) представляет собой точное значение, вычисленное как среднее из двух значений pKa по обе стороны от нулевой области. Он рассчитывается как среднее из двух значений pKa около точки, где заряд молекулы равен нулю. Для аспарагиновой кислоты это соответствует pK _a1 и pK _a2 _.

Список литературы

http://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/apollo/ apollo_12/examples / Surveyor /
Арунан, Эланганнан; Дезираджу, Гаутам Р.; Klein, Roger A .; Садлей, Джоанна; Шайнер, Стив; Алькорта, Ибон; Клэри, Дэвид К .; Крэбтри, Роберт Х .; Данненберг, Джозеф Дж .; Хобза, Павел; Kjaergaard, Henrik G .; Легон, Энтони С .; Меннуччи, Бенедетта; Несбитт, Дэвид Дж.
No related posts.
Категории : Разное
Навигация по записям
Предыдущая запись: Утеплитель для стен из газобетона: материалы, толщина, способы и технология
Следующая запись: Оцинкованные желоба водосточные: Оцинкованные водосточные системы Grand Line – купить в Москве и СПб с доставкой, цены в интернет-магазине «Эталон»
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт
Найти:
Рубрики
2019 © Все права защищены. Карта сайта

Данные для конкретной площадки	2
Теплообменники	23
Труба холодной воды	6
Причалы	5
Электропередача (морское дно и стояк)	8
Насосы, турбины, генераторы
Корпус (включая контур теплой воды)	20
Монтаж и обслуживание	5
Запуск и испытание	8
Непредвиденные обстоятельства	10

Бак-теплоаккумулятор (буферная емкость) как основной элемент системы отопления

Как устроены теплоаккумуляторы для систем отопления

Три основных типа теплоаккумуляторов

Как выбрать теплоаккумулятор воды. 5 основных параметров

Плюсы и минусы системы отопления с теплоаккумулятором

Плюсы:

Буферные емкости, теплонакопители | Профбак

Теплоаккумулятор, как способ экономить на отоплении

Применение теплоаккумулятора

Установка буферной емкости – требования, расходы, экономия

Как выбрать теплоаккумулятор для частного дома?

Похожие материалы

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла | Компания «Lavoro eco»

Как утеплить буферную емкость

По какому принципу устроено отопление с теплыми полами?

Размеры, вместимость, вес теплоаккумулятора

Как устроен теплоаккумулятор?

ЭФФЕКТИВНЫЙ СЪЕМ ТЕПЛА ОТ ТЕПЛОАККУМУЛЯТОРА

Как у меня утеплен теплоаккумулятор?

В идеале, конечно, это все должно выглядеть вот так.

Drazice NAD 750 v2 Буферная емкость

Материалы для скачивания :

Буферные емкости

Буферные емкости (теплоаккумуляторы)

Принцип действия

Конструкционные особенности

(PDF) Оптимизация работы паровых аккумуляторов в качестве аккумуляторов тепловой энергии и буферных блоков

Буферное хранилище — обзор

7 Стоимость, экономика и конкурентоспособность

Пополните свои знания о буферных резервуарах | Тепловые насосы Kensa | Kensa Heat Pumps

Никакого блефа! Какова роль буферного резервуара и когда он вам нужен?

Что такое буферный резервуар?

Как лучше всего подключить?

А как насчет тепловых магазинов?

Батарейный буфер

Подготовка буфера — подсказки, подсказки и распространенные ошибки

Оптимизация параметров почвенных аккумуляторов тепла

1.3: Введение — вода и буферы

Вода как растворитель

Растворимость

Водохозяйственная организация

Амфифильные вещества

Водородные связи

Частичная зарядка

Преимущества слабого взаимодействия

Важность буферов

Кислоты и основания

Слабые кислоты

Хендерсон-Хассельбах

Постоянная pKa

Буферная область

Список литературы

Добавить комментарий Отменить ответ