Теплоаккумулятор из бочки: Теплоаккумулятор из бочки 200 литров

Удобство использования, экономия финансов при применении теплоаккумулятора обусловили высокую популярность данной конструкции среди тех, кто задумывается о наиболее рациональных методах отопления частного дома. Особенностью работы, которая характеризует теплоаккумулятор, является постепенное накопление тепла при работе основного котла отопления, после выключения которого температура в помещении поддерживается за счет жидкости, нагретой внутри корпуса конструкции.

Содержание статьи

Сегодня предприятиями торговли предлагается целый ряд разновидностей теплоаккумуляторов. Все они соответствуют требованиям безопасности и позволяют существенно экономить средства на отоплении частного дома. Однако самостоятельное изготовление подобного устройства под силу даже начинающему мастеру: достаточно точного следования предложенной ниже инструкции и внимания к каждому шагу, чтобы своими руками создать надежный аккумулятор тепла.

Общее представление об устройстве теплового аккумулятора

Теплоаккумулятор для котлов отопления имеет следующие основные конструктивные части:

• металлическая емкость (бочка) большого размера;
• слой утеплителя, выложенный по внешней поверхности емкости и предназначенный для сохранения температуры жидкости содержащейся внутри бочки;
• патрубки либо змеевик, расположенные внутри емкости и предназначенные для нагревания жидкости (обычно жидкость подогревается в ночное время, когда тариф на пользование электроэнергией минимальный).

Также в емкости имеется термометр для контроля температуры.

Теплоаккумулятор: основные шаги самостоятельного изготовления

Поскольку важным критерием эффективности теплового аккумулятора является его объем, то выбор металлической емкости следует считать наиболее важным этапом, обеспечивающим максимальную утилитарность данного элемента системы отопления. Знатоки рекомендуют подбирать баки объемом от 150 л и более.

Также потребуются следующие материалы:

• бетонная плита;
• скотч широкий;
• теплоизолирующий материал: тепловой аккумулятор имеет устройство, схожее со строением бытового термоса, и сохранение температуры жидкости в нем обеспечивается за счет хорошей теплоизоляции;
• трубы из меди либо ТЭНы.

Размещение корпуса изготавливаемого теплоаккумулятора — вопрос наличия свободного пространства в доме либо на прилагающем участке. Значительный его объем подразумевает отдельное помещение типа топочной, что не всегда соответствует плану жилого дома; потому более целесообразно устанавливать аккумулятор тепла вне жилого помещения.

Технология сборки теплоаккумулятора

Составление чертежа для самостоятельной сборки теплового аккумулятора позволяет изначально  представить и понять во всех подробностях будущую конструкцию агрегата. Весь процесс изготовления состоит из нескольких основных шагов, выполняя которые, можно быстро получить требуемое устройство с заданными параметрами.

Первый шаг — подготовка бочки, состоящая в тщательной ее промывке и удалении мусора, зачистке участков с признаками начинающейся коррозии, покрытии слоем антикоррозийной краски.

Второй шаг — выбор и подготовка теплоизоляции. Этот материал призван обеспечивать максимально длительный срок сохранения температуры жидкости, потому его теплоизоляционные свойства должны быть идеальными.

В качестве теплоизоляции наиболее часто используется минеральная вата: она демократична в ценовом отношении и отличается продолжительным сроком службы. Ею тщательно оборачивается вся бочка с внешней стороны, затем этот слой закрепляется с помощью широкого скотча. Для лучшего поддержания температуры укрепленную минеральную вату оборачивают листовым металлом либо фольгированной пленкой.

Третий шаг — определение вида нагревательного элемента. Им могут стать ТЭНы, однако этот вариант небезопасен при использовании и имеет высокие требования к установке. Потому в качестве альтернативы может использоваться змеевик.

Для самостоятельного изготовления змеевика следует взять медную трубку диаметром не менее 3 см. Длина ее может различаться в зависимости от размера корпуса теплоаккумулятора: обычно она составляет от 7 до 15 метров. Труба сворачивается в форме спирали и надежно крепится внутри бочки.

Заключительные работы

Важно! Следует помнить, что по правилам пожарной безопасности тепловой аккумулятор необходимо устанавливать на бетонной плите, по возможности он должен быть огорожен стенами.

Подключаем и наслаждаемся!

Теперь — подключение. Самостоятельно изготовленный тепловой аккумулятор прост в использовании, безопасен и экономичен. Однако следует соблюдать ряд простых правил его подключения для гарантированно долгой работы устройства без серьезных поломок.

1. Через весь бак должен быть установлен обратный трубопровод, на его двух концах требуется предусмотреть соответственно вход и выход.
2. Соединение емкости и обратки котла должно производиться в первую очередь.
3. Между емкостью и обраткой устанавливается циркулярный насос (он должен располагаться как отсекающий кран, со второй стороны).
4. Подающий трубопровод выводится по той же технологии (см. п. 3).

Изготовление простейшего теплового аккумулятора своими руками производится достаточно легко и быстро и позволяет экономить средства при отоплении частного дома за счет накопления тепловой энергии, вырабатываемой основным котлом отопления.

Надеемся, что представленный нами материал поможет вам сделать ваш дом более комфортным, а его отопление более экономичным. Будем рады прочитать и ваши комментарии на эту тему.

В представленном ниже видео можно почерпнуть еще больше информации о теплоаккумуляторах.

Автор статьи: Сергей Минеев

Я вкладываю в написанные мной материалы всю свою душу и все свои знания в надежде, что это будет полезно посетителям нашего сайта. Буду очень признателен всем, кто решит написать свое мнение о моей работе, свои замечания и предложения в форме для комментариев, имеющейся после каждой из опубликованных мной статей.

Теплоаккумулятор — Selective Cover Селективные покрытия

    Материалы корпуса теплоаккумулятора должны обеспечить  герметичность, не должны реагировать с водопроводной водой. Для внутреннего корпуса естественно можно использовать металлы, пластики, керамику, даже дерево. Конечно, кто-то соблазнится емкостью из нержавейки — Вы должны в таком случае делать и теплообменник из этого металла, иначе вы просто получите большую батарейку, которая вскоре сама разрушится. Я считаю, что оптимальным корпусом может служить обычная пластиковая бочка. Её корпус легкий, и следовательно непроизводительная часть тепла на нагрев корпуса бойлера уменьшится. В пластиковой бочке можно установить теплообменник из меди, бочка имеет большую горловину, через которую её легко чистить.    

    Поскольку в нашем гелиоколлекторе нет принудительной циркуляции теплоносителя в первичном контуре, а только термосифонная, значит теплоаккумулятор должен иметь достаточную высоту, для разделения теплоаккумулирующего вещества послойно по температуре. Иначе термосифон работать не будет. В моей конструкции  бочка должна стоять вертикально, а не лежать набоку. Хорошо, если Вы достанете бочку вытянутой, удлиненной формы — я видел такие емкости из пропилена для питьевой воды. Такой теплоаккумулятор будет иметь большую «тягу» термосифона — прогрев будет быстрее. Внимание! Выход охлажденного теплоносителя возле дна емкости, вход горячего теплоносителя не ниже 3/4 высоты бойлера. 

    Изоляция теплоаккумулятора — такая-же как для обычного бойлера. Строительная минераловатная теплоизоляция, фольгированный вспененный полиэтилен, пенопласт, полиуретановая пена, волокна. Основное требование — минимальные потери тепла. Если бак стоит на улице — толщина изоляции для пены и пенопласта не менее 50 мм, для минеральной ваты — 75. Вата должна быть защищена от конденсата и атмосферных осадков. Можно просто обернуть пленкой и обмотать скотчем.

    Тщательно заизолируйте все трубы — и от панели гелиоколлектора, и отвод и подвод воды. Для борьбы с замерзанием воды в подающей воду трубе, её можно обмотать нагревательным кабелем. Такой кабель можно купить у холодильщиков — это кабель для разморозки холодильника. Можно рапотрошить электропростынь или электрополотенце.

    Корпус и окраска бойлера — дело ответственное. Корпус должен быть изящным, легким. Опять-же можно обратиться к готовой бочкотаре. Можно заказать у вентиляционщиков красивый тубус из тонкой нержавейки. Окраска -как любая окраска машин и механизмов, работающих под открытым небом должна быть прочной и устойчивой к воздействию солнца и атмосферных осадков. Надо предусмотреть съёмную крышку, для очистки бойлера от осадков.

Как изготовить теплоаккумулятор своими руками из металлической бочки

Теплоаккумулятор можно сделать самостоятельно, опираясь на принцип работы термоса: нетеплопроводные стенки сосуда сохраняют температуру жидкости в продолжение длительного времени.

Необходимое оборудование:

• бочка металлическая 200 л или бак с вместительностью не менее 150 л;
• материал для теплоизоляции;
• бетонная плита;
• скотч;
• ТЭНы или трубки из меди.

Этапы работы:

1. приготовить выбранную бочку или бак: почистить от мусора и пыли, а также от коррозии;
2. приготовить теплоизоляционный материал для утепления бака. Идеальным вариантом является минеральная вата. Ее задача – сохранять тепло внутри бака. Ватой обматывается бочка снаружи;
3. приготовить скотч. Им обматывается завернутая в минеральную вату бочка. Его задача – закрепить надежно вату, чтобы она не сползала;
4. использовать дополнительный теплоизоляционный материал – листовой металл или пленка из фольги;
5. определиться с вариантами подогрева воды внутри бака:
   • нагрев с помощью ТЭНов. Такой способ применяется редко. Обусловлено небезопасностью и сложностью процесса;
   • нагрев с помощью змеевика. В этом случае верхняя часть бака выполняет роль теплового аккумулятора. С этой части нужно вывести отводный патрубок. Через него будет выходить горячая вода. В нижнем секторе бака необходимо сделать вводный патрубок. Его функция – запускать внутрь бака холодную воду. К патрубкам надо установить краны. Змеевик можно изготовить из медной трубки, согнутой в виде спирали. Длина трубки – 8 – 15 м. Диаметр – 20 -30 мм;
6. приготовить бетонную плиту, на которой устанавливается бак. Ее функция – обеспечение пожарной безопасности.

Самодельные теплоаккумуляторы, помимо основной функции, служат также для обеспечения горячего водоснабжения. Подходят как для помещений, в которых обогрев осуществляется при помощи радиаторов, так и для помещений с теплыми полами.

Корпусом агрегата послужит стальной бак или бочка (объема от 200 л достаточно всего на несколько часов обогрева). Для увеличения объема емкости сваривают две одинаковые бочки или баки, тщательно утепляют сварочный шов.

Устройство теплообменника представляет собой спираль из медной трубы длиной около 15 м. В качестве материала для изготовления теплообменника используется именно медь ввиду ряда ее преимуществ: хорошей теплопроводности, легкости, устойчивости к УФ – излучению, низкого гидравлического сопротивления и т.д.

При должной сноровке и знании физики изготовить теплоаккумулятор собственноручно не составит никакого труда.

чертежи, схема аккумулирующей емкость для отопления

4 Популярные модели

В зависимости от котлового оборудования и количества потребителей тепловой энергии выбирают подходящую модель буферной емкости. Аккумулятор можно приобрести с перспективой будущих подключений дополнительных приборов, а подключенные патрубки временно заглушить. В десятку популярных устройств входят следующие модели:

1. 1.
   Nibe BU 500.8 применяется в системах отопления с разными источниками тепла. Отличается пенополистирольной изоляцией толщиной 14 см. Емкость бака составляет 500 л, предельное давление — 6 бар, а максимально допустимая температура — 95° C.
2. 2. ETS 200 представляет собой ряд блоков из композитного материала, размещенных внутри стального корпуса. Их нагрев осуществляется электрическими ТЭНами мощностью 2 кВт. Внутри установлен вентилятор для ускорения процесса нагрева.
3. 3. HAJDU AQ PT 500 — буферный накопитель, предназначенный для работы в закрытой системе отопления. Подключается в схему отопления с разными типами нагревателей. Бак рассчитан на максимальное давление 3 бар. К недостаткам можно отнести отсутствие внутреннего антикоррозийного покрытия и теплоизоляции. Их устанавливают отдельно.

Принцип работы

В основе принципа работы теплового аккумулятора лежит высокая теплоемкость воды. Описать его можно следующим образом:

• Трубопровод котла подключается к верхней части бака, в которую поступает горячая вода – максимально нагретый теплоноситель
• Внизу располагается циркулирующий насос, который выбирает холодную воду и пускает по системе отопления обратно в котел
• Очень быстро остывшая ранее жидкость сменяется вновь нагретой

Когда котел прекращает работать, вода в трубопроводных магистралях системы отопления начинает постепенно остывать. Циркулируя, она попадает в бак, в котором начинает выдавливать горячий теплоноситель в трубы. Таким образом, обогрев помещений будет продолжаться определенный временной промежуток.

Функции, которые выполняет теплоаккумулятор

Современные тепло накопительные устройства – сложные аппараты, которые выполняют не одну полезную функцию:

1. Способны обеспечивать дом горячим водоснабжением
2. Стабилизируют температурный режим в помещениях
3. Позволяют увеличить КПД систем отопления до максимально возможного, снижая денежные затраты на топливо
4. Способны объединять более одного источника тепла в общий контур и наоборот
5. Накапливают избыточную энергию, вырабатываемую котлом

Несмотря на все положительные функции, которые выполняет тепловой аккумулятор в системе отопления, он имеет два существенных недостатка:

• Ресурс воды напрямую зависит от вместимости установленного бака, тем не менее он остается ограниченным и имеет быстрое свойство заканчиваться. Будет не лишним дополнительная система подогрева из вне
• Из первого недостатка плавно появляется второй: более ресурсоемкие установки требуют большой свободной площади для их размещения, например, отдельного помещения в виде котельной

В дополнение советуем прочитать наше руководство по сборке солнечного коллектора своими руками

Что такое теплоаккумулятор?

О том, как смонтировать теплоаккумулятор, мы и расскажем в следующих строках. Однако поначалу давайте разберёмся, что представляет собой описываемый агрегат, предназначенный для твердотопливного котла. Всё просто: это ёмкость, сберегающая тепловую энергию котла за счёт сбора определённого количества теплоносителя. Установка такого элемента системы решает сразу несколько задач:

• повышает эффективность отопления — при полной остановке котельного оборудования эта ёмкость пополняет контур обогрева новыми дозами горячей воды,
• помогает сэкономить твёрдое топливо — за счёт наличия в системе теплоаккумулятора котёл можно не топить ночью,
• продлевает жизнь всей системы,
• предотвращает перегрев отопительного контура, принимая излишки тепла на себя,

• допускает возможность объединения внутри себя альтернативных источников энергии, таких, как тэны от солнечных батарей.

По сути, устройство описываемой ёмкости несложное, при желании легко изготовить теплоаккумулятор исключительно своими руками. Его конструкция, собственно, включает такие элементы:

• сама ёмкость,
• утеплитель всего корпуса,
• входной патрубок-ввод,
• выходной патрубок-вывод,
• внутренние змеевики.

Последний элемент — змеевик — имеется, в основном, у покупных тепловых аккумуляторов, изготавливаемых на производстве. То есть, у такого оборудования теплоноситель курсирует по многочисленным трубчатым змеевикам внутри сухой ёмкости. А теплоаккумулятор, который легко сделать своими руками — это просто пустотелый бак без змеевиков. Именно внутри этой ёмкости и хранится собранный теплоноситель. Из данных строк ясно, что существует два вида описываемых агрегатов:

• ёмкость со змеевиками внутри, предназначенными для сбережения теплового агента,
• простейший теплоаккумулятор в виде бочки для сбережения теплоносителя.

Теперь должен быть понятен принцип работы аккумулирующего агрегата для твердотопливного котла. При работе оборудования на жёстком горючем теплоаккумулятор пополняется горячей водой. При отключении котла, эта вода подпитывает систему отопления. 

Также легко выявить преимущества и недостатки двух указанных нами видов сберегающих устройств. Если тепловой аккумулятор выполнен со змеевиками, то

• увеличивается период сохранности тепла,
• увеличивается общая эффективность системы,
• однако, такой агрегат невозможно сделать в домашних условиях.

Если же тепловой аккумулятор выполнен без змеевиков, по принципу хранения теплоносителя в бочке, то

• он очень легко изготавливается своими руками, достаточно иметь минимум средств и подходящую ёмкость,
• но у него небольшой КПД.

Далее рассмотрим, как сделать такой теплоаккумулятор для твердотопливного котла из простого металлического цилиндра.

Как подключить

Человек, который много раз сталкивался с устройством систем отопления, без труда должен изготовить тепловой аккумулятор своими руками и произвести дальнейшее подключение. Не должна составить особой сложности подобная работа и для новичка.

Словами схему подключения можно описать следующим образом:

1. Транзитом сквозь весь бак должен проходить по тепловому аккумулятору обратный трубопровод, на его концах должны быть предусмотрены полуторадюймовый вход и выход
2. Вначале между собой соединяются обратка котла и бак. Между ними должен размещаться циркуляционный насос, гонящий воду из бочки в отсекающий кран, расширительный бак и отопительный прибор
3. Циркуляционный насос и отсекающий кран также монтируют со второй стороны
4. Соединять подающий трубопровод необходимо по аналогии с предыдущим, однако теперь тепловые насосы не устанавливаются

Стоит отметить, что подобным образом подключается теплоаккумулятор к отопительной системе, работающей на базе всего одного котла. Если их количество увеличивается, схема значительно усложнится.

Емкость должна дополнительно оснащаться термометром, датчиками давления внутри и взрывным клапаном. Накапливая постоянно тепло, бочка может со временем перегреться. Чтобы не допустить взрыва, необходимо сбрасывать периодически избыточное давление.

Теплоаккумулятор и разные виды отопительных систем

Устанавливать тепловой аккумулятор можно совместно с различными отопительными системами. Взаимодействуя с каждой из них, он предоставляет ряд преимуществ и быстро окупается.

Наиболее распространены теплоаккумуляторы, установленные совместно отопительным оборудованием, работающем на твердом топливе, у которых количество остатков минимально. Доведя КПД до максимально-возможного, они очень быстро разогревают отопительные радиаторы, которые вскоре изнашиваются. Часть вырабатываемой энергии лучше копить и воспользоваться, когда в ней действительно возникнет потребность.

Двукратный ночной тариф за электроэнергию – проблема для владельцев электрических отопительных котлов. Таким образом в дневное время теплоаккумулятор будет накапливать в себе тепло по более выгодной стоимости, а в ночное – отдавать его отопительной системе.

Применяются подобные установки в многоконтурных системах, распределяя воду между контурами. Если установить патрубки на разных высотах, можно осуществить отбор воды с разной температурой.

Варианты модернизации

Глядя на простейший теплоаккумулятор своими руками, человек с инженерным образованием наверняка задумается о вариантах его модернизации. Сделать это можно следующими способами:

• Внизу устанавливают еще один теплообменник, посредством которого может происходить аккумуляция энергии, полученной солнечным коллектором
• Можно разделить внутреннее пространство бака на несколько секций, сообщающихся между собой, чтобы расслоение жидкости по температурам было более выраженным
• Тратиться на теплоизоляцию или нет – каждый решает сам для себя. Но несколько сантиметров пенополиуретана существенно снизят тепловые потери
• Увеличив количество патрубков, можно будет монтировать установку к более сложным отопительным системам с несколькими контурами, работающими независимо
• Можно сделать дополнительный теплообменник, в котором будет накапливаться питьевая вода

Видео — Тепловой аккумулятор в доме с периодической топкой

https://youtube. com/watch?v=rgMQG7RLCew

Подводим итоги

Собирать теплоаккумуляторы своими руками может абсолютно каждый. Для него нет необходимости покупать дорогостоящее оборудование, а самая простая модель состоит из комплектующих, которые у хорошего человека всегда в гараже или кладовой.

Все те, кто не доверяет самодельным устройствам, могут ознакомиться с богатым выбором моделей на рынках. Их стоимость более чем приемлемая, а вложенные средства быстро окупаются.

Расчет объема бака

Обычно, в рекомендациях по самостоятельному изготовлению тепловых аккумуляторов для отопления частных домов, объем его бака принимают более 150,0 литров. Однако от этого параметра зависит место размещения и занимаемая баком площадь, поэтому целесообразно определить расчётным методом объем воды, необходимой для обогрева помещения, который должен вмещать бак аккумулятора тепловой энергии.

Исходными данными для расчета являются следующие данные:

Q – удельная тепловая мощность, необходимая для обогрева помещения киловатт-часов;

Т – время работы теплоаккумулятора в сутки, часов

t₁ – температура теплоносителя на входе в отопительную систему, °С;

t₂ – температура теплоносителя на выходе из системы, °С;

m – масса воды, килограмм;

с – тепловая константа (удельная теплоемкость теплоносителя).

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Q×T = c×m×(t₁– t₂)                                                                (1)

Решая это уравнение относительно массы m получим формулу:

m = Q×T/[c× (t₁– t₂)]                                                              (2)

На отопление частного дома, с обогреваемой площадью 100,0 квадратных метров требуется затрачивать 10,0 киловатт тепловой энергии каждый час. Пусть предполагается работа теплоаккумулятора при отключённом отопительном котле в течении 5,0 часов в стуки. Температуру теплоносителя на входе принимаем – t₁=80,0°С; на выходе t₂=30,0°С. Если в системе циркулирует вода, то ее удельная теплоёмкость с = 0.0012 киловатт деленные на килограмм и на градус Цельсия. Подставляя исходные данные в формулу 2 получит необходимую массу воды:

m = 10,0×5,0/ = 833,33 килограмма

Таким образом емкость бака теплоаккумулирующего устройства должна быть не менее 850,0 литров. Учитывая тепловую инерцию отопительной системы в целом и допускаемое снижение температуры теплоносителя устройство сможет работать в инерционном режиме дополнительно еще 2,0…3,0 часа.

При этом следует учитывать, что тепловая мощность обогревающего котла, для нормального функционирования системы теплоаккумулирования, должна превышать потребную для обогрева помещения тепловую мощность на 30,0%…50,0%.

Схема сборки и установки

Взвесив все за и против, многие решаются на изготовление термоаккумулятора для отопления своими руками. Схема основных работ мало чем отличается независимо от того, какую конструкцию выбрал мастер. Вот основные шаги, которые предстоит пройти каждому, кто решится на это дело:

1. Находят или делают свой чертёж будущей установки.
2. Готовят весь необходимый для изготовления материал и инструменты.
3. Делают основной бак для термостата. Это может быть уже готовая ёмкость, а может и сваренная по личным чертежам из листового железа или нескольких частей баков, бочек.
4. Вваривают в основную ёмкость штуцера для соединения и гильзы для измерительных приборов.
5. Если предусмотрен автономный подогрев, то монтируют выбранный вариант в основной корпус.
6. Делают теплоизоляцию термостата. Здесь есть несколько вариантов решения этой задачи, поэтому выбирают наиболее приемлемый и эффективный.
7. На этом этапе обычно крепят устройство на месте эксплуатации, соединяют с системой отопления.
8. Окончательное оформление внешнего вида. Красят оборудование или покрывают декоративной обшивкой. Вариантов выполнить эту процедуру тоже очень много, поэтому мастер выбирает тот, который лучше подходит в конкретных обстоятельствах.

Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками

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

Польза буферной емкости

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

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

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

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

Расчет буферной емкости

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

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

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

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

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

Материалы

Для изготовления этого элемента обвязки нужно подготовить:

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

Изготовление цилиндрической емкости

Когда есть две бочки, нужно:

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

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

Изготовление прямоугольной емкости

Буферную емкость для твердотопливного котла отопления изготовляют так:

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

Монтаж патрубков

Для их монтажа нужно просверлить отверстия. Схема размещения отверстий:

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

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

Теплообменник и конечные действия

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

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

Завершают изготовление буферной емкости так:

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

Теплоаккумулятор с функцией ГВС – обеспечение ГВС при помощи теплоаккумулятора.

Если вашему дому (производству, магазину, складу) не посчастливилось быть подключенным к централизованному горячему водоснабжению, то есть масса способов справиться с этим неудобством. Водонагреватели проточные, накопительные, косвенные, электрические и газовые – на рынке всегда найдется подходящий вариант и мы уже не мало материалов посвятили теме выбора способа приготовления горячей воды для бытовых нужд. Сегодня в центре нашего внимания способ для «продвинутых» пользователей– обеспечение ГВС при помощи теплоаккумулятора.

Бак или змеевик

Конечно, основное предназначение теплоаккумулятора в другом: накапливать тепло, чтобы максимально эффективно использовать имеющийся источник тепла. Но продвинутые умы решили, что этого недостаточно, и с бочки, наполненной горячим теплоносителем, можно получить дополнительный бонус. Так в теплонакопителе помимо основного бака появился бак для приготовления горячей воды. В бак для ГВС, который расположен внутри основной емкости с горячим теплоносителем, подается холодная бытовая вода, которая нагревается за счет температуры теплоносителя нагревается. В ассортиментном ряду ЭВАН теплонакопители с баком для ГВС представлены теплонакопителем BUZ. В моделях BUZ …-92 в бак ГВС подведен ещё и змеевик, что позволяет нагревать бытовую воду не только за счет энергии теплоносителя в баке, но и за счет подключения дополнительного источника энергии. Наиболее распространенное использование такого решения – подключение к змеевику бака ГВС солнечного коллектора. Однако, на усмотрение владельца, источник может быть любым.

Теплоаккумулятор с функцией ГВС, реализованной по принципу «бак в баке», не единственное возможное решение. «ЭВАН» предлагает приборы, где для приготовления горячей воды используются змеевики. В змеевик ГВС, расположенный внутри бака аккумулятора, подается холодная бытовая вода, которая, проходя по змеевику, также нагревается за счет саккумулированного в баке горячего теплоносителя. Оборудованные змеевиками ГВС теплонакопители могут вырабатывать горячую воду в режиме проточного водонагревателя. По такому принципу сконструированы теплонакопители OVALI, GTV и GTV Teknik. Производительность змеевиков варьируется от 20 до 150 литров в минуту. Под заказ можно установить змеевики разной мощности в разные модели. Чтобы обеспечить высокую мощность и скорость нагрева, модели OVALI и GTV Teknik оборудованы двумя змеевиками, которые могут соединяться последовательно – первый, так называемый змеевик преднагрева, расположен в нижней части бака. Второй – в верхней.

Плюс-минус дельта

У любого способа водонагрева есть свои плюсы и минусы. Посмотрим, чего больше при приготовлении горячей воды при помощи теплонакопителя.

Первый и на наш взгляд единственный минус заключается в ограниченной температурной дельте, на которую можно нагреть в оду. Дельта эта обычно не превышает45°С, то есть, получить кипяток не получится. Это является некоторым ограничением, особенно если речь идет о приготовлении горячей воды для техпроцессов, где требуются высокие температурные параметры. В большинстве же случаев, в частности, для бытового использования, температуры получаемой горячей воды – 40-60°С — вполне достаточно.

Преимущество, как ни удивительно, тоже в дельте! Но другой – в разнице между температурой теплоносителя в баке и бытовой воды в змеевике. Она, эта дельта, практически постоянна, и, следовательно, постоянна мощность и производительность змеевика (при условии дозарядки бака необходимой мощностью от внешнего источника тепла). Для сравнения в косвенных водонагревателях картина совсем иная. Там конструктивно всё наоборот: в змеевике — теплоноситель, в баке — бытовая вода. Когда в баке вода холодная, разница температур воды и теплоносителя большая, нагрев происходит быстро и с высокой мощностью. Но по мере роста температуры воды в баке, мощность нагрева снижается в разы. Подробно мы писали об этом в предыдущем номере нашего журнала. Так вот, теплонакопитель со змеевиком ГВС этого недостатка лишен. Его мощность и производительность стабильна, и для ряда проектов это предпочтительно.

В обход ограничений

Но основное преимущество приготовления горячей воды теплонакопителем со змеевиком ГВС состоит в гибкости этого решения. Увы, действительность такова, что выбирать прибор для ГВС зачастую приходится при наличии каких-либо ограничений. Например, для работы проточного электроводонагревателя нужна большая электрическая мощность, которая не всегда имеется на объекте. Накопительные водонагреватели требуют наличия достаточного места, а мощность установленных в них ТЭНов чаще всего невелика. С одной стороны это помогает обойти имеющиеся ограничения по мощности, но с другой, снижается скорость нагрева.

Линейка теплонакопителей со змеевиками ГВС позволяет сделать выбор с учетом существующих ограничений. Например, если имеющейся мощности недостаточно, то компенсировать это можно, установив теплонакопитель большого объема. За счет большого количества саккумулированной энергии можно получить большой объем горячей воды. И наоборот, если мощности достаточно, то можно работать с аккумулятором маленькой емкости, не теряя при этом в производительности ГВС.

Нагляднее всего это проиллюстрирует расчет. Для упрощения примем, что теплонакопитель работает только на приготовление ГВС.

Если мы хотим нагреть холодную бытовую воды до 40С, то 500-литровый бак, наполненный теплоносителем температурой 80С, способен передать для нагрева воды количество энергии, определяемой по формуле

Q=m*c*ΔT=500*0,001163*(80-40)=23,26 кВт•ч, где

m – масса воды; в нашем примере m=500 кг.

c –удельная теплоемкость воды; величина постоянная, с =0,001163

ΔT – разница температур; в данном случае, это разница между температурой теплоносителя и температурой, до которой мы хотим нагреть воду.

Если теплонакопитель оснащен змеевиком производительностью 25 л/мин, а холодная вода нагревается с 5 до 40 градусов, то по этой же формуле можно определить, какое количество энергии будет потреблять змеевик для нагрева воды в минуту.

Q=25*0,001163*(40-5)=1,02 кВт•мин

Соответственно, без подзарядки теплонакопитель сможет выдавать 40-градусную воду в течение 23 минут (23,26/1,02), таким образом выработка ГВС составит 575 литров. После этого потребуется зарядка акуумулятора.

В активе аккумуляторов есть ещё один плюс, присущий также и косвенникам – это энергетическая универсальность. Они могут работать с любым доступным источником тепла, а также допоснащаться ТЭНами. Причем, в случае с теплонакопителем ТЭН страхует не только систему ГВС, но и систему отопления. По сути, теплонакопитель с ТЭНом может заменить резервный электрокотел. ТЭНы аккумулятора, в отличие от накопительных и косвенных водонагревателей, находятся в теплоносителе, т.е. в более щадящей среде и, соответственно, служат дольше, чем ТЭНы водонагревателей, контактирующие с бытовой водой.

Змеевики, установленные в аккумуляторах ассортиментной линейки «ЭВАН», съемные, на фланце. Это позволяет их легко почистить (например раствором 1/10 обычной лимонной кислоты) и даже, при необходимости, заменить. Так как по ним течет обычная вода, порой достаточно жесткая, эта возможность очень важна и существенно продлевает срок службы прибора.

Лидер универсальности и многофункциональности– теплоаккумулятор GTV Teknik. Из всего модельного ряда теплонакопителей NIBE этот прибор выделяется своей способностью работать с большим количеством самых различных источников тепла, в том числе и энергосберегающих, таких как тепловые насосы и солнечные коллекторы. Возможность одновременного подключения до 3 источников тепла делает этот прибор особенно востребованным в гибридных системах отопления. Помимо этого GTV Teknik оснащен змеевиками ГВС, позволяющими производить до 25 литров горячей воды в минуту. А это по сути 2-3 одновременно работающих душа.

Хотите узнать больше — смотрите видеообзор устройства GTV Teknik на нашем канале YouTube-канале ЭВАН NIBE.

Теплоаккумулятор, теплоаккумулятор для котла отопления

Теплоаккумулятор собирает и хранит избыточную тепловую энергию, и отдает ее по запросу потребителя. Можно использовать аккумулированное тепло для обогрева дома, когда котел отключен, можно применять его для получения горячей воды. Автономная система отопления работает на обогрев дома с той мощностью, которую устанавливает пользователь. Возможность регулировать нагрев и температуру в своем доме – одно из преимуществ жизни в индивидуальном доме. Но даже с регулировкой мощности котла порой вырабатывается слишком много тепловой энергии. Для того, чтобы не выбрасывать лишнее тепло на улицу, а экономить топливные ресурсы и энергию, прибегают к установке в систему отопительного котла еще одного устройства – теплоаккумулятора. Это приспособление не считают особо сложным, и многие умельцы делают и подключают теплоаккумуляторы собственноручно, в краткие сроки и без обращения к специалистам.

Теплоаккумулятор нужен не для всякого котла. Электрические и электродные котлы по нормам безопасности и своим техническим особенностям уже имеют высокоточную автоматику, с опцией рационального расхода ресурсов, и, как следствие, энергетические потери сведены к минимуму. Установка дополнительного устройства в этом случае будет лишним звеном. Затраты тоже можно назвать лишними – ведь в схеме котла, снабженного блоком управления и контроля, аккумулятор может окупиться через десять и более лет, а за такой срок можно и котел поменять, поскольку техника на месте не стоит и удивляет нас чуть ли не каждый год. Таким образом, если котел имеет современную автоматику хорошего уровня — заморачиваться с установкой резервуара для сбора малых избытков тепловой энергии вряд ли практично.

Другое дело – твердотопливные котлы и пиролизные котлы длительного горения. Для этих котлов высокая автоматика невозможна по их конструкции, и подбрасывать топливо для всех моделей этих котлов надо руками. В дровяной котел – раз в пять – семь часов, а в топку пиролизного агрегата – раз в десять часов, максимум – раз в сутки, в зависимости от градуса мороза на улице. Погасший котел потребует для розжига дополнительного топлива, и, конечно, времени. С установкой в систему теплоаккумулятора необходимость в ночных дежурствах можно упразднить окончательно, если аккумулированное днем лишнее тепло употреблять на обогрев жилища по ночам. Дополнительный плюс – экономия топлива.

Монтаж теплоаккумулятора

Кратко о монтаже теплоаккумулятора в отопительную систему:

Обвязка тведротопливного котла при добавлении теплоаккумулятора несколько изменится. Первым этапом модернизации системы делают проект, учитывая объемно-планировочное решение жилища, габариты комнат и этажность.

• Монтируют распределяющий коллектор, с условием грамотного размещения подающего и обратного трубопроводов для циркуляции жидкого теплоносителя.
• Подсоединяют трубопровод к котлу с обеспечением полной герметизации стыков.
• Присоединяют теплоаккумулятор так, чтобы излишки вырабатываемого тепла были направлены во внутренние части аккумулятора. Способ подключения аккумулятора к котлу зависит от модификации котла и от особенностей его эксплуатации.
• Подсоединяют циркуляционный насос на горячую воду.
• Завершают работы окончательной фиксацией всех трубопроводов и аппаратов системы отопления, проверяют, все ли соединения герметичны и проводят испытания системы. В трубах не должно остаться воздуха. Заполняют трубопроводы водой и тестируют.

Теплоаккумуляторы предлагаются рынком в большом ассортименте по маркам и моделям, а также в ценовом диапазоне. Для верного выбора модели требуется информация по всем рабочим параметрам своего котла, подбор делают по универсальной формуле и по инструкции аккумулятора.

Устройство теплоаккумулятора

Вкратце об устройстве теплоаккумулятора для твердотопливной отопительной системы:

Данный агрегат представляет собой корпус-емкость, заполненную теплоносителем, как правило – водой. Внутренняя часть емкости – трубчатые теплообменники сложных спиральных конфигураций, для максимального накопления тепла. Контуров столько, сколько запланировано по потребности и исходя из возможностей системы – один из контуров принимает тепловую энергию от котла, другой работает на обогрев жилища, отдельный контур для приготовления горячей воды для кухни, душа и т. далее.

Теплоаккумулятор может соединять и накапливать излишки тепла от всех имеющихся теплоэнергетических устройств системы обеспечения жилья – от топливного котла + от ТЭНов + от гелиосистемы или грунтового обменника.

Теплоаккумулятор своими руками

Для сооружения теплоаккумулятора собственноручно требуется корпус – в самом бюджетном виде для этой цели используют стальные бочки, подсоединяя к ним трубы на вход и на выход, а наружную поверхность такой бочки качественно теплоизолируют, чтобы исключить возможность теплообмена устройства с наружной средой. Кроме этого, требуется эффективная гидроизоляция и антикоррозионная обработка, поскольку контактировать с водой аппарат будет постоянно. Никакой электроники и автоматики данное устройство не предполагает, и это делает возможным его собственноручное изготовление. Надежность обусловлена минимумом деталей и стационарностью.

Но, чтобы устройство работало эффективно, требуется компоновка с внутренним теплообменником, который должен находится внутри аккумулятора. Тогда необходимое для обогрева тепло пойдет в отопительную систему, и излишки останутся в теплоаккумуляторе до того времени, когда наступит потребность в их употреблении. Практика потребителей показывает, что для устойчивой работы такой системы нужно рассчитывать емкость аккумулятора по исходным данным: на каждый 1 кВт паспортной мощности котельного агрегата – 50 л объема теплоаккумулятора.

Бочки или баки из нержавейки, конечно, предпочтительней, с толщиной стенок минимум 4 мм, чем толще, тем лучше. Форма сферы или цилиндра выгодней по теплотехническим параметрам (меньше площадь теплообмена со средой). Чтобы снизить лучевые теплопотери, снаружи корпус окрашивают серебрянкой и утепляют минватой и фольгированным утеплителем. Внутри бочку чистят металлическими щетками, защищают от коррозии (спецсоставами или ортофосфорной кислотой), а окрашивают вместе с установленными контурами-змеевиками. Применение порошковых красок даст хорошую защиту от окисления и минимизирует риск коррозионных процессов. Если порошковое окрашивание нереально, краска в любом случае должна быть термостойкой и наносится минимум за два раза.

Для индивидуального дома минимум объема бака 1000 л. Усиливают корпус и крышки ребрами жесткости. Устанавливают корпус с учетом нагрузок от собственной массы, поскольку эта масса увеличится при загрузке корпуса в несколько раз. В качестве теплоносителя лидирует вода, по причине доступности и показателю теплоемкости = 4,200 кДж/кг*град (для сравнения: у глицерина теплоемкость 2,660 кДж/кг*град; у нашатырного спирта 4,730 кДж/кг*град). Число контуров-змеевиков определяют, исходя из потребности, например, если вода для бытовых нужд готовится в бойлере, то контур окажется лишним.

Меры безопасности

Самодельные теплоаккумуляторы требуют ответственных мер для безопасной эксплуатации:

1. Теплоаккумулятор всегда нагрет, следовательно, все легковоспламеняющиеся и взрывоопасные вещества должны быть удалены из зоны контакта с аккумулятором или его нагретыми элементами.
2. В закрытой отопительной системе теплоноситель находится под высоким давлением. Меры безопасности – конструкция должна быть герметична, иметь ребристое усиление с запасом прочности и прокладки из термоустойчивой резины.
3. Если применен контур от ТЭНа, необходимо выполнить заземление стального корпуса, изолировать все контакты и выполнять правила безопасной установки.

Учитывая то, что твердотопливные котлы по КПД не являются лидерами, особенно простые модели (потолок – 80%), внедрение в систему такого простого устройства, как теплоаккумулятор, позволяет не только экономить топливо (значительно – до 25%), но и повысить КПД и срок службы котла, время работы которого в максимальном режиме сокращается, и всей системы, которая будет работать без перегрева. Цены на теплоаккумуляторы складываются в основном из материала и зависят от их объема.

Цеолит: теплоаккумулятор неопределенно долго сохраняет тепло, поглощает в четыре раза больше тепла, чем вода.

Держитесь за шляпу / спутника жизни / гонады: ученые из Германии создали маленькие цеолитовые гранулы, которые могут хранить в четыре раза больше тепла, чем вода, без потерь в течение «продолжительных периодов времени».Теоретически вы можете хранить тепло в этих гранулах, а затем извлекать точно такое же количество тепла через неопределенное время.

Цеолиты (буквально «кипящие камни») не совсем новы: этот термин был придуман в 1756 году шведским минералогом Акселем Кронштедтом, который заметил, что некоторые минералы при нагревании выделяют большое количество пара из воды, которая ранее была адсорбируется. В течение последних 250 лет ученые пытались реализовать этот процесс в системе аккумулирования тепла — и теперь Институт Фраунгофера в сотрудничестве с промышленными партнерами разработал, как это сделать.

Я попытаюсь объяснить, как это работает, но наука довольно сложна: когда цеолит Фраунгофера вступает в контакт с водой, химическая реакция адсорбирует воду и выделяет тепло. Когда к цеолиту прикладывают тепло, происходит обратный процесс и выделяется вода. Поскольку тепло удерживается в химической структуре цеолита, материал никогда не ощущается теплым — вот почему это метод хранения «без потерь».

Эти два процесса можно разделить — сначала вы заряжаете шары теплом, а потом вы можете просто добавить воду (!), Чтобы высвободить тепло.Эта реакция происходит по всей поверхности цеолита — и поскольку цеолиты пористые, один грамм материала имеет площадь поверхности 1000 квадратных метров (10700 квадратных футов). По этой причине цеолит фраунгофера может сохранять в четыре раза больше тепла, чем вода.

Хотя процесс гидратации / обезвоживания хорошо изучен, основной технической проблемой было создание реальной системы аккумулирования тепла. «Сначала мы разработали технологический процесс, затем мы посмотрели вокруг, чтобы увидеть, как мы можем физически реализовать принцип аккумулирования тепла — т.е.е. как должно быть сконструировано накопительное устройство и в каких местах необходимы теплообменники, насосы и клапаны », — говорит Майк Бликер, менеджер группы. Как вы можете видеть на картинке справа, настройка довольно сложна. Теперь команда успешно построила переносной резервуар для хранения емкостью 750 литров, который в настоящее время колесит по Германии для тестирования системы хранения в реальных условиях.

В будущем это может стать важной новостью практически для каждой технологической и промышленной сферы.В настоящее время существует очень мало вариантов хранения тепла, кроме воды, которая не может хранить много тепла для данного объема и относительно быстро теряет тепло. Электростанции, биогазовые установки, сталелитейные заводы, фабрики — все они производят огромное количество тепла, которое можно (и нужно) использовать повторно. Их даже не нужно было бы использовать на месте: заряженные цеолитовые шары можно было разослать по близлежащим домам и офисам. В будущем Бликер предполагает, что мы могли бы со временем заменить домашние водяные баки цеолитными системами.«Было бы идеально, если бы мы смогли разработать модульную систему, которая позволила бы нам сконструировать каждое устройство хранения данных в соответствии с индивидуальными требованиями», — говорит Бликер.

Лично я надеюсь на модуль, достаточно маленький, чтобы его можно было разместить внутри каждого из моих семи компьютеров. Интересно, хватит ли этого, чтобы согреть мой душ по утрам…

Узнайте больше на сайте Fraunhofer или ознакомьтесь с решением Microsoft по утилизации тепла: печи для обработки данных

Использование бочек на 55 галлонов (форум пассивной солнечной энергии в Перми)

Томас Рубино написал: Привет Дуглас; Добро пожаловать в Пермь!
Вы надеялись продлить вегетационный период за счет бочек с водой?
Они хорошо работают все лето, чтобы расслабиться.

Однако имейте в виду, что они работают полностью наоборот, когда вы просите их работать весной или осенью.
Та же самая водная масса, которая удерживает тепло, также остывает и крадет тепло … В солнечный весенний день им понадобится весь день, чтобы поглотить тепло. Этого тепла «могло бы хватить», чтобы согреть ваши растения.
В пасмурный день они сохраняют хладнокровие и крадут тепло! Растения остывают, ничего не растет, если они вообще выживают.
Они же занимают огромную площадь …
В этой же области «может быть» нагреватель ракетной массы! Хорошая длинная теплая масса для начала.Если хотите, обязательно продлите сезон до зимы.

Посетите форум RMH здесь, в Перми. У нас даже есть раздел по РМХ в теплицах.
Я держу пластиковую теплицу в тепле всю зиму на севере Монтаны с помощью RMH. Никакого огня всю ночь … Никакого креозота никогда, вытирайте золу раз в год … Менее 5 деревянных шнуров для этого.
Даже если вы не хотите, чтобы он был в теплице, это просто хорошая информация, которую нужно держать в голове.
Никогда не знаешь… вы можете захотеть в будущем в вашем доме.

Холод: вон! Сохранение тепла внутри теплицы с помощью соли

Фермеры по натуре оптимисты. Мы считаем, что можем взять крошечные семена и добавить необходимое количество тепла, воды, света и питательных веществ, чтобы получить еду на нашем столе и, надеюсь, зарабатывать себе на жизнь.В декабре мы изучаем каталоги семян, и то, чем мы представляем себе наши зрелые сады, определяется нашим климатом.

Но иногда мы позволяем себе «а что, если». Что, если бы мы могли держать нашу теплицу в рабочем состоянии всю зиму, чтобы продавать больше, чем корнеплоды? Что, если бы мы могли выращивать такие культуры, как цитрусовые, для теплой погоды? Что, если продовольственная безопасность означает, что нам не нужно полагаться на запасы топлива, чтобы иметь продовольствие круглый год? Что, если бы мы могли использовать такой богатый ресурс, как, скажем, соль, чтобы делать все это и перестать сжигать ископаемое топливо, которое нагревает нашу планету?

Как владелец фермы Кармения в Дункане, Б. К., я регулярно балуюсь «что если бы» и был полон решимости воплотить эти мечты в реальность. Секрет всего вышеперечисленного заключается в использовании свойств фазового перехода особого состава соли — эвтектических солей.

Эвтектические соли — это солевые растворы, специально разработанные для изменения фазы (замораживания / плавления) и, следовательно, выделения / сохранения тепла при конкретно желаемой температуре. Дорожная соль и поваренная соль являются формами эвтектических солей, но их температуры фазового перехода не подходят для производства пищевых продуктов.

Соли эвтектики могут использоваться для хранения тепла, выделяемого светом, проходящим через материалы остекления днем, таким образом, чтобы накопленное тепло могло быть возвращено обратно в теплицу при заданной температуре замерзания или фазового перехода.

Объяснение принципов изменения фазы

Использование принципов фазового перехода внутри теплиц не ново. Всякая материя имеет температуру, при которой она замерзает; выше этой температуры материя поглощает тепловую энергию при расширении молекул, а ниже этой температуры вещество выделяет тепло, когда молекулы сближаются и излучают тепло.

Фермеры уже давно используют бочки с водой, часто окрашенные в черный цвет, для обогрева теплицы. Вода отлично сохраняет и выделяет тепло, но она не может сравниться с возможностями эвтектических солей.

Солевой состав, используемый в теплице Кармении, способен хранить в 62 раза больше тепла по весу, чем вода. В этом испытании ПКМ на основе соли хранит 260 килоджоулей тепла на кг ПКМ, тогда как вода хранит 4,19 кДж на кг. Чтобы добиться повышения температуры в ночное время на 6-8 градусов по Фаренгейту, достигнутого в ходе испытаний, ферме Carmenia пришлось бы разместить 33 бочки по 45 галлонов воды в теплице площадью 200 квадратных футов.Это было бы невозможно, так как 33 ствола даже не поместились бы. Основным преимуществом солевой среды с фазовым переходом PCM было то, что она минимально вторгалась в пространство для выращивания.

Такие материалы, как камни, бетон и кирпич, также накапливают и выделяют тепло. Большинство из нас испытали этот принцип, сидя на теплом камне сразу после захода солнца. Теплопоглощающая способность многих продуктов была измерена, и оказалось, что соль превосходит их все

Принципы производства и хранения тепла в автономных теплицах изложены в простых для понимания терминах Джеймсом МакКуллахом в книге The Solar Greenhouse Book. Написанный в 1978 году, Маккаллах упомянул о перспективной технологии эвтектических солей. Сейчас, 37 лет спустя, на рынке есть только две компании, предлагающие продукты для хранения энергии на основе соли. Сначала я обратился к одному из них, RGEES, в США, и получил финансирование от инициативы Growing Forward 2 на федеральном, провинциальном и территориальном уровнях для пилотирования технологии в моей теплице в рамках их программы агроинноваций для проектов управления энергопотреблением. .

Осуществлен демонстрационный проект теплицы

Это казалось достаточно простым. Я купил количество продукта со средой с фазовым переходом (PCM) с температурой фазового перехода 6 ° C, как рекомендовано производителем. Выбор температуры фазового перехода 6 ° C (43 ° F) был основан на сочетании факторов: размера теплицы, материала и толщины остекления, широты, средней минимальной температуры в зимние месяцы и среднего светового дня. Теплица должна будет генерировать температуру выше 43F в течение как минимум двух часов в день, чтобы производить достаточно тепла, чтобы расплавить соли, необходимые для их перезагрузки, с большим количеством тепла, чтобы высвободить снова в следующий раз, когда температура упадет ниже 43F.Более высокая температура фазового перехода была предназначена для поддержания температуры воздуха внутри на уровне 32 ° F или выше в течение ночи. (Это было записано в соглашении о финансировании как ключевой фактор успешного испытания.)

Солевой раствор прибыл расфасованным в 89 литровых бутылок, которые были поставлены бок о бок на проволочных стеллажах с внешней стороны приподнятых грядок. В теплице площадью 200 квадратных футов находятся восемь лимонных деревьев, липа и авокадо, которые были обернуты раскаленными рождественскими огнями, чтобы пережить прошлую зиму.Отключил фары, дождался падения температуры и. . . . с ужасом наблюдал, как температура упала до 25F (-3,88C) и мои цитрусовые обмерзли. По какой-то причине не удалось подзарядить PCM.

По совету производителя и других партнеров по проекту я попробовал несколько исправлений, пока, наконец, продукт PCM не заработал должным образом к началу января 2015 года. С начала января до конца апреля, когда закончился сбор данных, PCM поддерживал температуру внутри теплицы постоянно выше 32F (O по Цельсию), даже когда внешняя температура опускалась ниже нуля в течение более 20F (-6C) ночами, иногда даже до 26F (-3C).Что еще более важно, температура почвы никогда не опускалась ниже 50F (10C) на протяжении всего испытательного периода. Несмотря на ранние неудачи, все цитрусовые, а также дерево авокадо пережили зиму и процветают. Зимнее выращивание с температурой воздуха выше нуля и температурой почвы 50F (10C) обеспечивает круглогодичное земледелие.

Хотя это исследование было сосредоточено на зимнем производстве, для смягчения жары летом можно использовать различные составы ПКМ с разными температурами фазового перехода.

Уроки, извлеченные из испытаний в теплице

Все исправления касались уменьшения потерь тепла из теплицы и замедления выделения тепла. Было важно, чтобы растениям оставалось немного тепла в ранние утренние часы, а не сбрасывать его сразу в начале ночи. Были извлечены следующие уроки:

1. Начните с правильно изолированной теплицы без утечек воздуха. Три из четырех стен моей теплицы сделаны из поликарбоната с двойными стенками, что обеспечивает изолированное воздушное пространство, но крыша из поликарбоната с одинарными стенками, который в холодные ночи покрывается инеем, как лобовое стекло автомобиля.Добавление подслоя из двухслойного поликарбоната к потолку и изоляция незастекленной стены розовыми изоляционными войлоками увеличили внутреннюю температуру на 5 градусов по Фаренгейту.

2. Бутылки из PCM лучше складывать, чем ставить бок о бок. После холодной ночи внешний

бутылки из стопки были заморожены, в то время как внутри стопки еще оставалось тепло для выхода. Покрытие растений бутылями из PCM у их ног и остаточным покровом наверху также сохраняло тепло ближе к растениям.Помогло и движение воздуха. PCM лучше работал в частях теплицы с более низкими температурами, но с лучшей конвекцией.

3. Одна бочка с водой, помещенная в

прошла долгий путь, чтобы исправить проблемы, связанные с подзарядкой PCM. Поскольку вода внутри бочки не замерзала, она не выполняла ту же функцию фазового перехода, что и PCM на основе соли. Однако вода представляла собой запас тепловой энергии, из которой PCM мог использовать для подзарядки, поскольку вода оставалась в жидкой форме.

Является ли накопление тепла на основе соли частью будущего вашей теплицы?

Я вел подробные записи о погоде в теплице и погодных условиях за год до испытания, поэтому я смог сравнить среднемесячные данные, хранящиеся в хранилище PCM, с данными за предыдущий год без него. Без аккумулирования тепла теплица была не очень эффективна ночью, а иногда и хуже, чем просто ее отсутствие. Как только проблемы были решены, накопитель тепла на основе соли обеспечил в среднем на 6-8 градусов по Фаренгейту прирост тепла по сравнению с минимальной температурой без накопителя, что сделало возможным круглогодичное земледелие.

С точки зрения затрат хранилище на основе соли связано с гидроэлектростанцией, если ваша теплица уже подключена. Однако стоимость электроэнергии постоянно растет, в то время как стоимость PCM на основе соли снижается, склоняя чашу весов в пользу хранилищ на основе соли. Экономия увеличивается, если вы рассматриваете новую теплицу, которая еще не подключена к сети. Ожидаемый срок службы продукта PCM составляет 3000–5000 циклов замораживания и подзарядки, а с учетом среднего количества морозных ночей на прибрежном острове Ванкувер срок полезного использования продукта PCM составляет 100 лет.Хранение на основе соли стоило 1850 канадских долларов с учетом разницы в доставке и обменном курсе, или около 9 долларов за квадратный фут, в то время как цитрусовые, как ожидается, будут приносить доход в размере 8 долларов за квадратный фут в год.

Прелесть этой технологии заключается в том, что разные составы солей производят разные температуры фазового перехода, поэтому фермеры в более холодном климате могут также использовать эту технологию, просто с температурой фазового перехода, соответствующей местному климату. Производитель производит продукты для хранения на основе соли, которые меняют фазу при различных температурах, вплоть до -26 ° C.Я пришел к выводу, что для моей теплицы было бы лучше использовать продукт 0C, так как он будет выделять тепло так, как это нужно растениям, а не раньше.

Сейчас я планирую мероприятия и ищу финансирование, чтобы сделать эту технологию доступной для широкой публики. Всем, кто заинтересован в том, чтобы стать одним из первых пользователей этой технологии, рекомендуется связаться со мной по адресу [email protected]. Ожидается, что первые пользователи будут оплачивать стоимость продукта PCM, но получат существенную поддержку с точки зрения выбора продукта, приобретения и использования. Будем надеяться, что достаточный интерес позволит оптовым закупкам снизить затраты. Отчеты, графики и данные моего испытания доступны на сайте www.carmeniafarm.ca/pcm-trial.html.

— Бекки Мейсон

Моделирование солнечного тепла и его применение в теплице

Реферат

В этом исследовании представлен всесторонний обзор ключевых стратегий энергосберегающих технологий, основанных на моделировании тепломассопереноса, а также искусственного интеллекта для управления климатом.После краткой и сжатой оценки существующих тепличных систем с точки зрения их роли в общем потреблении энергии; эффективная форма и структура, энергоэффективные и новые технологии подробно анализируются на предмет потенциального использования в теплицах для заметного снижения энергопотребления, а также для обеспечения устойчивости. Технологии, рассматриваемые в рамках этого исследования, в основном представляют собой возобновляемые и устойчивые решения, такие как фотоэлектрические (PV) модули, солнечные тепловые (T) коллекторы, гибридные PV / T-коллекторы и системы, материал с фазовым переходом (PCM) и подземные хранилища тепла. техники, энергоэффективные тепловые насосы, альтернативные фасадные материалы для лучшей теплоизоляции и выработки электроэнергии.Результаты исследования ясно показывают, что до 70% экономии энергии может быть достигнуто за счет соответствующей модернизации обычных теплиц. Использование солнечных теплиц в Европе популярнее других. В некоторых странах Азии, таких как Иран, очень ограничено инвестирование в проекты возобновляемой энергетики из-за дешевого ископаемого топлива. Поэтому рекомендуется, чтобы помимо инвестиций частных инвесторов, иранское правительство также должно инвестировать в расширение использования солнечной энергии в теплицах путем создания специализированного агентства или подрядных фирм.Они должны быть нацелены на моделирование и проектирование солнечной теплицы наилучшей формы для всех сельскохозяйственных районов, чтобы получить максимальное солнечное излучение и снизить потребность в ископаемом топливе.

Ключевые слова

Сельскохозяйственная теплица

Устойчивость

Тепло- и массообмен

Моделирование и моделирование

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2018 Китайский сельскохозяйственный университет. Издательские услуги Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

% PDF-1.6 % 1 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 2 0 obj > поток 2021-02-17T13: 51: 11-05: 002021-02-17T13: 51: 11-05: 002021-02-17T13: 51: 11-05: 00PScript5.dll Version 5.2.2application / pdf

Аккумуляторы добавляют функциональности гидравлическим контурам

Гидравлические аккумуляторы — один из наиболее малоиспользуемых инструментов в гидравлической системе, что прискорбно, поскольку они обеспечивают бесчисленное множество преимуществ гидравлической системе. Аккумуляторы часто понимают неправильно, особенно когда речь идет о поиске и устранении неисправностей, но принципы их работы просты, даже если математика, используемая в их спецификации, не для всех.

Аккумуляторы доступны в двух группах: механические и гидропневматические.Механические аккумуляторы могут заряжаться либо пружиной, либо массой, хотя и то, и другое редко. Подпружиненные аккумуляторы поршневого типа и установлены с пружиной, противоположной масляной стороне. Как и в случае со сжатым газом, степень сжатия пружины влияет на уровень выходной мощности, поскольку больше потенциальной энергии теряется, когда поршень движется к выходному отверстию, и энергия истощается.

Аккумуляторы с весовой нагрузкой устанавливаются вертикально и также являются поршневыми, но имеют большую массу, использующую силу тяжести для создания давления жидкости, а не сжатую пружину или газ.Поскольку механические гидроаккумуляторы применяются редко, мы можем оставить их вне обсуждения, за исключением того, что нагруженный аккумулятором является единственным типом, способным обеспечивать неуменьшенное давление на всей длине своего хода, поскольку сила тяжести остается постоянной на всем расстоянии поршня. путешествовать.

Аккумуляторы баллонные

Гидропневматические аккумуляторы содержат как сухую сторону (содержащую сжатый газ, обычно азот), так и влажную сторону, содержащую гидравлическую жидкость. Сухая сторона аккумулятора заполняется газом до заданного давления, известного как предварительная зарядка, в соответствии с требованиями системы. Поскольку гидравлические системы плохо работают, когда гидравлическая жидкость газообразна, в гидроаккумуляторах требуется какое-то разделение, чтобы предотвратить смешивание жидкостей; мочевые пузыри, диафрагмы и поршни являются наиболее распространенными.

Баллонные аккумуляторы, Рис. 1 , являются наиболее распространенной формой и используют синтетический каучук, такой как нитрил, для предварительной зарядки газообразного азота.Баллон установлен внутри герметичного цилиндра высокого давления с полусферическими крышками на обоих концах. Идеальное монтажное положение баллонных гидроаккумуляторов — отверстие для жидкости вниз и отверстие для газа вверх. Когда баллон-аккумулятор заряжен, его баллон заполняет большую часть пустоты внутри корпуса, а тарельчатый клапан на масляном отверстии предотвращает выдавливание баллона за дно. Баллонные аккумуляторы обычно доступны в широком диапазоне размеров, от 1⁄4 до 15 галлонов, в зависимости от диапазона, предлагаемого производителем.

Когда баллон-аккумулятор заполняется гидравлической жидкостью под давлением, баллон, заряженный азотом, сжимается, накапливая гидравлическую энергию, равную объему жидкости, взятой с учетом давления предварительной зарядки. Когда жидкость выпускается при падении гидравлического давления ниже по потоку, баллон снова расширяется, выталкивая масло наружу. Вертикальное монтажное положение поможет предотвратить неравномерный износ баллона во время цикла гидроаккумулятора, а также поможет избежать случайных случаев захвата жидкости или преждевременного закрытия тарельчатого клапана.При этом баллонный аккумулятор прослужит дольше в любом положении, включая горизонтальное, если загрязнение жидкости хорошо контролируется.

Баллонные аккумуляторы легко ремонтируются, и, к счастью, основные игроки в игре с аккумуляторами предлагают сменные комплекты для восстановления аккумуляторов обычных размеров. Наиболее часто выбираемые баллонные аккумуляторы подлежат ремонту снизу, хотя предлагается также ремонт верхней части. Аккумуляторы с возможностью верхнего ремонта полезны для установки на машины со сложной сантехникой или в трудных местах установки, поскольку они позволяют ремонтировать аккумулятор, оставаясь установленным на машине.Аккумуляторы, подлежащие ремонту снизу, необходимо снимать с машины для ремонта.

Мембранные аккумуляторы используют тот же тип синтетического каучука, что и баллонные аккумуляторы, но вместо баллонной формы они представляют собой просто мембрану, разделяющую верхнюю и нижнюю половины корпуса, Рисунок 2 .Мембранные аккумуляторы бывают либо сварными, неремонтируемыми, либо резьбовыми, ремонтируемыми. Сварной тип имеет диафрагму, прикрепленную посередине для разделения газовой и жидкой сторон, и из-за характера своей конструкции они способны выдерживать среднее давление, обычно не более 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Резьбовые баллонные аккумуляторы, Рис. 3 , имеют несколько преимуществ перед сварным типом, хотя, как правило, стоят дороже, чем последние.Их конструкция с резьбой сжимает диафрагму между верхней и нижней оболочкой, чтобы удерживать ее прочно, обеспечивая более высокое давление, некоторые из которых могут достигать 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Другое преимущество, конечно же, состоит в том, что диафрагму можно заменить, открутив две половинки. Оба типа мембранных аккумуляторов обычно невелики по размеру, от нескольких кубических дюймов до примерно 1 галлона.

Аккумуляторы поршневые

Поршневые гидроаккумуляторы, Рисунок 4 , похожи на бесштоковый гидроцилиндр, закрытый с обоих концов.Они включают в себя обработанную стальную трубу с резьбовыми крышками на обоих концах, одна крышка просверлена для отверстия для масла, а другая — для порта для газа. Некоторые поршневые гидроаккумуляторы могут быть приварены с одной стороны, а другая сторона имеет резьбу для ремонтных работ. Независимо от конструкции свободно скользящий поршень будет разделять встречные жидкости.

Поршневые гидроаккумуляторы обычно устанавливаются масляным отверстием вниз, а газовым отверстием вверх.Однако, как и баллонные аккумуляторы, они прослужат дольше на своей стороне, если кондиционирование жидкости оптимально. Это особенно важно, учитывая, что загрязнения могут находиться на дне трубки аккумулятора, когда поршень движется вперед и назад через частицы. Несмотря на то, что поршневые гидроаккумуляторы, как ни странно, доступны в неремонтопригодном виде, их довольно легко ремонтировать, особенно если на стволе не наблюдается неравномерного износа.

То, что мало что меняется среди типов гидроаккумуляторов, — это то, как они работают и работают в гидравлических системах. В большинстве схем используется аккумулятор для хранения энергии, аналогичный батарее или конденсатору, хотя в некоторых системах они используются для гашения скачков или пульсаций давления.

Поскольку модуль объемной упругости гидравлической жидкости очень высок, она мало сжимается под давлением, предотвращая накопление любого полезного количества потенциальной энергии. С другой стороны, азот очень сжимаем и, как таковой, может расширяться до своего первоначального объема после сжатия. Хотя это не совсем эффективный процесс, поскольку некоторая энергия теряется на тепло, энергия, вложенная в аккумулятор, может быть востребована при необходимости.Этот тип накопителя гидравлической энергии может дать разработчикам гидравлических машин несколько преимуществ.

Универсальность аккумулятора

Одним из преимуществ гидроаккумуляторов является увеличение расхода насоса, Рисунок 5 . В некоторых гидравлических системах требуется короткий всплеск высокого потока, например, в пробивном прессе.Для достижения желаемой скорости цикла при перфорации требуется 20 галлонов в минуту в течение 10 секунд. Однако производительность насоса составляет всего 5 галлонов в минуту, так что эта скорость недостижима только при одной исходной мощности насоса. В течение 50 секунд паузы между функциями прессования мы можем использовать производительность насоса 5 галлонов в минуту для хранения энергии в аккумуляторе, поэтому система снова готова к работе с функцией высокоскоростного прессования. Аккумуляторы, используемые для пополнения потока насоса, экономят энергию, необходимую для простоя более крупного насоса, а также позволяют использовать насос меньшего размера для достижения более высокого потребления.

Эту же схему можно использовать для периодического управления приводом, например, зажим, который использует менее 20 галлонов в минуту. Если нашему зажимному цилиндру требуется всего 5 галлонов в минуту один раз в минуту для пяти секунд работы зажима, то силовой установкой можно управлять с помощью реле давления, установленного после обратного клапана. Энергии в аккумуляторе будет достаточно для нескольких функций фиксации, прежде чем емкость будет исчерпана, что приведет к тому, что переключатель снова включит блок питания, пока переключатель снова не покажет полное давление, а затем снова выключит блок.Третье использование схемы в Рис. 5 — поддержание давления на исполнительном механизме. Зажим может быть постоянно функционирующим, если направленный клапан остается активированным, в то время как аккумулятор компенсирует любую утечку или разрушение компонентов в цепи.

рассчитаны на аккумуляторы энергии в зависимости от количества потока, который необходимо дополнить, и разницы между максимальным рабочим давлением и минимальным давлением в системе. Кроме того, степень сжатия самого аккумулятора должна быть учтена в уравнении, которое описывает рекомендуемое максимальное соотношение между минимальной и максимальной работой аккумулятора. Более высокая степень сжатия позволяет хранить больший объем жидкости, и, как правило, поршневые гидроаккумуляторы в этом отношении опережают своих собратьев по баллонам.

В таблице показан пример использования баллона и поршневых аккумуляторов емкостью 10 галлонов и их взаимосвязь со степенью сжатия, рабочим давлением и требуемой предварительной зарядкой. Оптимальная предварительная зарядка обычно составляет 80% от минимального рабочего давления, потому что слишком высокое давление не позволит полностью заполнить аккумулятор, а слишком низкое не позволит накопить много энергии.Чем выше разница между максимальным и минимальным давлением, тем выше энергетическая емкость, поскольку падение с 5000 до 1000 фунтов на квадратный дюйм из аккумулятора даст больший объем, чем, например, падение с 5000 до 4000 фунтов на квадратный дюйм.

Выше в таблице представлен пример использования баллона и поршневых аккумуляторов емкостью 10 галлонов и их взаимосвязь со степенью сжатия, рабочим давлением и требуемой предварительной зарядкой. На рисунке 6 показаны два примера аккумуляторов, используемых для демпфирования пульсаций насоса и амортизации.Пульсации насоса являются результатом волн давления, возникающих, когда шестерни, лопатки или поршни достигают выпускного отверстия цифровыми струями, а не непрерывным потоком. Эти пульсации иногда вызывают раздражающие вибрации, дребезжание и шумы. Аккумулятор подходящего размера (обычно мембранного типа) будет гасить эти пульсации, чтобы «сгладить» поток насоса.

Вторая схема На рис. 6 показан пример аккумулятора, используемого для поглощения скачков давления, например, подушки на валках камнедробилки.Любой скачок давления, вызванный давлением, вызванным нагрузкой, будет поглощен гидроаккумулятором. В том же контуре можно использовать предохранительный клапан, но он будет направлять жидкость от крышки цилиндра, а затем больше не будет возвращаться в исходное положение, как это было бы с аккумулятором.

Не забывайте о безопасности

Соблюдайте правила техники безопасности при работе с гидроаккумуляторами, как при их настройке, так и при обслуживании. При зарядке аккумуляторов помните о потенциальной азотной ракете, с которой вы работаете, и будьте осторожны при обращении с баллонами.Также убедитесь, что ваше зарядное устройство находится в хорошем рабочем состоянии и соответствует стилю; на рынке представлены десятки различных головок для зарядки. Наконец, перед обслуживанием убедитесь, что гидравлическая энергия из аккумулятора истощена, что обычно выполняется с помощью предохранительных клапанов аккумулятора или шаровых кранов. Накопленная энергия может быть быстро выброшена, что может вызвать повреждение или телесные повреждения, если ее высвободить неправильно.

Джош Косфорд (Josh Cosford) — проектировщик и сертифицированный специалист по гидравлической гидравлике в компании The Fluid Power House, Кембридж, Онтарио, Канада.Для получения дополнительной информации посетите www. fluidpowerhouse.com.

Патент США на аккумуляторную головку с сегментированным стволом Патент (Патент № 5

1. Область изобретения

Настоящее изобретение в целом относится к машинам для экструзионного выдувного формования и, в частности, к конфигурации цилиндра и плунжера аккумуляторной головки в машине для экструзионно-раздувного формования.

2.Описание родственного искусства

Контейнеры и другие полые изделия часто изготавливают выдувным формованием. Процесс выдувного формования включает получение трубки из нагретого и размягченного пластикового материала (заготовки), вокруг которой закрывается двухкомпонентная форма. Воздух или другой газ вводят под давлением в заготовку для расширения ее у стенок формы, образуя желаемое полое изделие. Такие выдувные машины могут быть различных типов, наиболее распространенными из которых являются экструзионно-выдувные машины и машины для литья под давлением.

В экструзионно-выдувных машинах пластмассовый материал нагревается и размягчается в экструдере и подается в экструзионную головку, из которой экструдируется трубчатая заготовка. Заготовка может быть непрерывной, в результате чего множество форм могут быть последовательно заключены вокруг последовательных, разнесенных в осевом направлении частей заготовки, или отдельные заготовки могут периодически экструдироваться и впоследствии выдуваться. В последнем случае экструзионная головка включает в себя камеру, обычно называемую аккумулятором, в которой накапливается экструдированный материал для обеспечения заданного объема материала.Накопленный объем материала затем выбрасывается через кольцевую головку на выходе из аккумулятора, чтобы сформировать заготовку, имеющую желаемую длину, диаметр и распределение толщины стенок.

Как правило, аккумулятор имеет систему продувки для выполнения функции выброса накопленного материала путем выталкивания его через матрицу на выходе и систему программирования для управления отверстием матрицы на выходе для изменения толщины стенок экструдированной заготовки и чтобы закрыть матрицу, пока в аккумулятор подается пластик для следующей заготовки. Скорость, с которой материал выбрасывается системой продувки, часто синхронизируется с размером отверстия матрицы, что контролируется системой программирования. Эта синхронизация позволяет контролировать толщину стенки по длине заготовки.

Во время производственной операции аккумуляторная головка предназначена для приема из экструдера количества расплава пластика, равного размеру формируемой заготовки. Для облегчения использования в ряде приложений заправку расплава пластика можно изменять по желанию до максимума, который соответствует полному объему аккумуляторной камеры.Обычно головки гидроаккумуляторов идентифицируются по их максимальной емкости, например «60 фунтов». голова. Чтобы обеспечить удовлетворительную работу конструкции, рабочие системы аккумуляторной головки должны быть рассчитаны на работу с максимальной мощностью. С практической точки зрения аккумулятор работает наиболее эффективно в относительно ограниченном диапазоне размеров заготовок, причем максимальная емкость является верхним пределом этого диапазона. Более конкретно, улучшается контроль обработки, если размеры аккумуляторной камеры и длина хода поршня приблизительно соответствуют желаемой заготовке по диаметру и длине.

Эти факторы, определяющие конструкцию аккумуляторов, диктуют, что производитель имеет несколько различных конструкций аккумуляторов для удовлетворения рыночных требований к контейнерам разного размера. По мере того, как рынок расширяется за счет новых приложений, требующих все больших и больших заготовок, новые головки аккумуляторов должны разрабатываться так, чтобы обеспечивать желаемую емкость. В предшествующем уровне техники не предусмотрена конструкция аккумулятора, которую можно было бы легко модифицировать для изменения емкости аккумуляторной камеры.

Кроме того, для того, чтобы аккумулятор был экономичным в производстве, желательно, чтобы аккумуляторы разной мощности имели как можно больше общих частей.Однако преимущество меньшего количества деталей должно быть сбалансировано с компромиссами в общей конструкции, которые влияют на производительность. Конструкции цилиндра гидроаккумулятора предшествующего уровня техники требуют, чтобы весь цилиндр был сконструирован из стали высокого качества, чтобы противостоять износу при повторяющейся работе системы продувки.

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание конструкции аккумулятора, которая может быть преобразована в альтернативные диапазоны емкости.Еще одной задачей настоящего изобретения является создание цилиндрической конструкции, которая позволяет использовать более дешевые материалы при изготовлении аккумулятора.

В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение решает эти задачи, обеспечивая конструкцию аккумулятора, имеющую сегментированный цилиндр с соответствующим плунжером в системе продувки. В частности, цилиндр гидроаккумулятора разделен на верхний и нижний сегменты. Ствол разделен таким образом, что аккумуляторная камера ограничена нижним сегментом ствола.По своей конструкции шток системы продувки перемещается внутри нижнего сегмента цилиндра для выталкивания накопившегося расплава с образованием заготовки. Соответственно, внутренний диаметр нижнего сегмента ствола соответствует внешнему диаметру ползуна, а длина нижнего сегмента ствола примерно соответствует диапазону движения ползуна.

В аккумуляторе данной конструкции можно изменить рабочий объем внутренней аккумуляторной камеры, просто заменив две части, т.е., нижний сегмент ствола (внутренний диаметр) и ползуна (внешний диаметр). Третья часть, коническое уплотнительное кольцо, также изменена, чтобы приспособить новый диаметр цилиндра к заготовке. Благодаря возможности изменения емкости аккумулятора таким образом, камера может быть изменена, чтобы обеспечить более широкий диапазон размеров заготовок для использования при формировании желаемых продуктов.

Кроме того, конструкция аккумулятора по настоящему изобретению требует, чтобы основные условия, вызывающие износ поверхности, возникали только в нижнем сегменте ствола.Соответственно, нижний сегмент изготовлен из износостойкой стали, а верхний сегмент может быть изготовлен из более дешевого и легко обрабатываемого материала. Это обеспечивает явное преимущество перед аккумуляторами предшествующего уровня техники, в которых весь цилиндр должен быть изготовлен из износостойкого (более дорогостоящего, труднообрабатываемого) материала.

Таким образом, конструкция аккумулятора, определяемая настоящим изобретением, облегчает переход от одного диапазона емкости к другому и позволяет использовать более дешевые материалы при изготовлении ствола.Кроме того, преобразование выполняется с заменой только трех компонентов всего аккумулятора.

РИС. 1 представляет собой вид сбоку машины для экструзионно-раздувного формования, имеющей аккумуляторную головку с сегментированным цилиндром, в соответствии с настоящим изобретением.

РИС. 2 — фрагментарный вид сбоку с частичным разрезом, показывающий нижнюю часть аккумулятора, включая конструкцию ствола и аккумуляторной головки в соответствии с настоящим изобретением, с плунжером аккумулятора, показанным в убранном положении.

РИС. 3 — вид, аналогичный виду на фиг. 2, показывающая нижнюю часть аккумулятора с нижним сегментом ствола, поршнем и уплотнительным кольцом, отличными от показанного на фиг. 2, чтобы обеспечить большую емкость аккумуляторной камеры.

РИС. 4 — вид, аналогичный виду на фиг. 2, показывающая нижнюю часть аккумулятора с плунжером в выдвинутом положении после того, как пластифицированный материал был выброшен из аккумулятора через выпускное отверстие фильеры.

РИС. 5 — вид, аналогичный виду на фиг.4, показывающий нижнюю часть аккумулятора с нижним сегментом ствола, поршнем и уплотнительным кольцом, отличными от показанного на фиг. 4, чтобы обеспечить большую емкость аккумуляторной камеры.

РИС. 6 — частичный разрез аккумуляторной головки согласно настоящему изобретению по линии 6-6 на фиг. 2.

РИС. 7 представляет собой вид снизу, показывающий головку накопителя согласно настоящему изобретению с инструментом для формования заготовки, удаленным для ясности.

Настоящее изобретение включает устройство, связанное с экструзией с раздувом.Чтобы лучше понять изобретение, полезно описать его в контексте типичной выдувной машины, включающей аккумулятор. Обратимся теперь к чертежам и, в частности, к фиг. 1 показана экструзионно-выдувная машина 10, содержащая опорную раму 12. В верхней части рамы 12 расположен экструдер 16, имеющий трубчатый цилиндр 18, который содержит вращающийся пластифицирующий шнек (не показан). Пластифицирующий шнек работает вместе с нагревом цилиндра 18 для транспортировки и размягчения твердого пластического материала, тем самым обеспечивая вязкий текучий расплав для последующего использования при формовании заготовки, как это обычно известно в данной области техники.

Твердый пластиковый материал подается в экструдер 16 через загрузочную воронку 20, которая ведет к отверстию в цилиндре 18 экструдера. Пластифицирующий шнек предпочтительно вращается с помощью электродвигателя 22, поддерживаемого соответствующей конструкцией. Кроме того, предусмотрен шкаф 28 электрической системы для размещения электрических и электронных компонентов, используемых для управления различными элементами выдувной машины 10, как установлено с панели 24 управления оператора.

Выход 30 горизонтально расположенного цилиндра 18 экструдера соединен входной муфтой 32 для материала с по существу вертикально расположенной аккумуляторной головкой 34 для переноса пластифицированного материала из экструдера 16.Под аккумуляторной головкой 34 расположена форма 36, сконфигурированная способом, известным специалистам в данной области техники, обычно в форме двух горизонтально противоположных частей 38, 40 формы. Каждая из частей 38, 40 пресс-формы подвергается механической обработке для образования полости пресс-формы (не показана), которая соответствует по форме желаемой конформации внешней поверхности готового изделия, формованного раздувом, когда две части 38, 40 пресс-формы сводятся вместе. Крышка или заслонка 42 предусмотрена перед формой 36. Верхняя часть аккумулятора 34 включает в себя два гидроцилиндра, которые имеют выровненные в осевом направлении механизмы для обеспечения верхнего исполнительного механизма 64 программирования и нижнего исполнительного механизма 66 продувки.

Накопительная головка 34 обеспечивает средство быстрого формования заготовки, для которой требуется большое количество расплава пластика, конструкция более подробно показана на фиг. 2-7. Как показано на чертежах, внешний цилиндр 44 аккумулятора трубчатой ​​формы ориентирован так, что его ось проходит по существу вертикально. Ствол 44 разделен на верхний сегмент 72 ствола и нижний сегмент 74 ствола. Для обеспечения более экономичной конструкции нижний сегмент ствола 74 предпочтительно изготовлен из износостойкой стали, а верхний сегмент 72 ствола изготовлен из более дешевая, более легко обрабатываемая марка стали.Поперечное отверстие 46 для впуска материала выполнено через стенку верхнего сегмента 72 цилиндра для обеспечения пути потока расплава между внутренней частью цилиндра 44 накопителя и выпускным отверстием 30 цилиндра 18 экструдера через адаптер 32 экструдера.

Нижний цилиндрический сегмент 74 накопителя включает выпускное отверстие для материала, которое заканчивается в виде кольцевого выпускного отверстия 48 фильеры, через которое выдавливается трубчатая заготовка (не показана). Выход 48 штампа образован внешним кольцом 50 штампа, которое прикреплено с помощью зажимного кольца 104 к самому нижнему концу сегмента 74 нижнего цилиндра аккумулятора, и внутренней оправкой 52, имеющей внешнюю цилиндрическую поверхность, отстоящую от внутренней поверхности внешнее кольцо 50 фильеры для определения выходного отверстия фильеры по существу кольцевой формы для получения трубчатой ​​заготовки.Оправка 52 фактически является частью узла регулировки заготовки (как известно специалистам в данной области техники), который используется для управления размером отверстия 48 матрицы.

Программирующий привод 64 (фиг. 1) используется для перемещения оправки 52 вверх или вниз, тем самым изменяя размер кольцевого отверстия на выходе 48 пресс-формы для заготовки, в том числе закрывая выход 48, пока порция материала накапливается в накопительной камере. . В показанном варианте воплощения матричное кольцо 50 и оправка 52 представляют собой расходящиеся инструменты; я.например, движение вниз увеличивает отверстие матрицы для увеличения толщины стенки заготовки, а движение вверх сужает отверстие, чтобы уменьшить толщину стенки, в конечном итоге закрывая выходное отверстие, чтобы аккумулятор можно было перезарядить. Сходящийся инструмент (не показан), который часто используется с небольшими заготовками, закрывался бы при движении вниз и открывался, когда оправка двигалась вверх.

Привод продувки 66 (фиг. 1) расположен под исполнительным механизмом 64 программирования и служит для передачи вертикального движения штоку (плунжеру) 80 аккумуляторной головки 34.Привод 66 продувки работает в вертикальном (нисходящем) направлении, перемещая шток 80 и заставляя материал, содержащийся в камере 82 аккумуляторной головки 34, выбрасываться в виде заготовки.

Что касается внутренней работы аккумуляторной головки 34, как показано на фиг. 2-5, цилиндр 44 гидроаккумулятора имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 84, которая принимает гидроцилиндр 80, и трубчатую удерживающую втулку 86 внутри гидроцилиндра 80. Внутри удерживающей втулки 86 расположена спиральная втулка 88, также имеющая трубчатую форму.Спиральная втулка 88 включает цилиндрическую внутреннюю поверхность 90, которая окружает внешнюю поверхность нижнего регулирующего стержня 51. Наружная поверхность спиральной втулки 88 включает пару спирально расположенных каналов 94 для транспортировки пластифицированного материала из экструдера 16 в удерживающую камеру 82 в гидроаккумуляторная головка 34.

Размер внешнего диаметра поршня 80 соответствует внутреннему диаметру ствола 44. В частности, как лучше всего видно на фиг. 3 и 5, поршень 80 имеет верхнюю часть 92, внешний диаметр которой соответствует внутреннему диаметру верхнего сегмента 72 цилиндра, и нижнюю часть 96, внешний диаметр которой соответствует внутреннему диаметру нижнего сегмента 74 цилиндра.

Для номинальной емкости аккумуляторной камеры 82 внешний диаметр цилиндра 80 и внутренний диаметр цилиндра 44 относительно постоянны по своей длине (как показано на фиг. 2 и 4). Чтобы обеспечить большую емкость аккумуляторной камеры 82, внешний диаметр гидроцилиндра 80 отличается для верхней и нижней частей 92, 96 (см. Фиг.3 и 5), так что верхняя часть 92 гидроцилиндра 80 соответствует внутреннему диаметру. верхней части 72 ствола и нижней части 96 цилиндра 80 соответствует внутреннему диаметру нижнего сегмента 74 ствола, как показано.

Когда работает экструзионно-выдувная машина, пластифицированный материал выходит из экструдера 16 через выход 30 экструдера и во входное отверстие 46 аккумулятора. Как показано на фиг. 2, прорезь 112 для периферийного потока в спиральной втулке 88 ориентирована так, что она обращена к входному отверстию 46 удерживающей втулки 86, позволяя материалу попадать в аккумулятор 34 через прорезь 112 для потока.

Защитная гильза 86 и спиральная гильза 88 остаются неподвижными, пока материал подается из экструдера 16. После того, как пластифицированный материал проходит через входное отверстие 46 накопителя и в прорезь 112, он разделяется и течет в соответствующие боковые каналы 110 (фиг.6) в спиральной втулке 88, которые ведут к спиральным каналам 94 в спиральной втулке 88. Каналы 94 ориентированы. так что их соответствующие начальные точки диаметрально противоположны на спиральной втулке 88. Эта конфигурация заставляет пластифицированный материал течь по соответствующим каналам 94 к нижнему концу спиральной втулки 88.

Поскольку оправка 52 изначально находится в верхнем, втянутом положении, чтобы закрыть выпускное отверстие 48 пресс-формы, пластифицированный материал, поступающий в головку накопителя, собирается в кольцевой камере 82, определяемой самым нижним концом нижнего сегмента 74 внешнего цилиндра 44 накопителя и нижний регулирующий стержень 51, где он соединяется с оправкой 52.По мере того, как материал продолжает течь в эту кольцевую камеру, шток 80 постепенно подталкивается вверх за счет непрерывно накапливающегося материала. Движение подъемника 80 вверх продолжается до тех пор, пока он не достигнет заданного вертикального положения, которое соответствует желаемому объему накопленного материала. Если регулятор 24 настроен на накопление максимального объема материала, шток 80 переместится в самое верхнее положение внутри внешнего цилиндра 44 аккумулятора, как показано на фиг. 2 и 3.

Когда желаемый объем материала был перенесен в кольцевую камеру 82 рядом с концом внешнего цилиндра 44 накопителя, привод 64 программирования приводится в действие, чтобы установить оправку 52, тем самым обеспечивая требуемый размер отверстия на выходе 48 пресс-формы для заготовки в соответствии с толщина стенки прессуемой заготовки.Затем приводится в действие исполнительный механизм 66 продувки для приведения в действие плунжера 80 в направлении вниз, обратно в положение, показанное на фиг. 4 и 5, чтобы вытолкнуть пластифицированный материал из цилиндра 44 аккумулятора в виде трубчатой ​​заготовки.

Когда заготовка полностью выброшена, части 38, 40 формы закрываются вокруг нее. Привод 64 программирования приводится в действие для втягивания оправки 52, закрывая отверстие 48 матрицы, так что аккумуляторная головка 34 может начать сборку следующего порции материала. Примерно в то же время продуваемый воздух вводится в заготовку через канал, который проходит от верхней части аккумулятора 34 вниз через оправку 52 к выходному отверстию рядом с самым нижним концом аккумулятора 34.Обдуваемый воздух расширяет заготовку, заполняя полость формы, ограниченную частями 38, 40 формы.

При желании толщину стенки заготовки можно изменять по мере выталкивания заготовки. С этой целью можно использовать подходящую систему переменного программирования, конструкция и работа которой знакомы специалистам в данной области техники, чтобы управлять вертикальным перемещением оправки 52 в сочетании с выталкиванием заготовки из выпускного отверстия 48 фильеры. Более конкретно, скорость, с которой материал выбрасывается исполнительным механизмом 66 продувки, синхронизирована с размером отверстия матрицы, что регулируется исполнительным механизмом 64 программирования. Оправка 52 перемещается вверх или вниз по мере необходимости для получения желаемого распределения толщины стенок заготовки по длине заготовки, в то время как исполнительный механизм 66 продувки работает для управления скоростью, с которой выбрасывается заготовка.

Хотя конкретные варианты осуществления настоящего изобретения были проиллюстрированы и описаны, специалистам в данной области техники будет очевидно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отхода от сущности настоящего изобретения. Например, предполагается, что различные конфигурации плунжера 80 и сегментов 72, 74 цилиндра гидроаккумулятора будут функционировать, позволяя изменять объем камеры 82.Кроме того, несмотря на то, что она показана в сочетании с конкретной конструкцией аккумуляторной головки, концепция разделенного ствола может использоваться с другими головками другой конструкции, которые обычно известны в данной области техники. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие изменения и модификации, которые входят в объем настоящего изобретения.