El uso de acumuladores de calor para el sistema de calefacción permite optimizar la combustión de combustibles sólidos en calderas. En palabras simples, si hay un tanque amortiguador, un acumulador de calor, el propietario no necesita visitar la sala de calderas con frecuencia, y la leña se quemará en el modo óptimo. Pero para esto, la capacidad debe seleccionarse correctamente y luego acoplarse con equipos de calefacción, lo que sin duda causará dificultades a una persona ignorante. Por lo tanto, vale la pena comprender en detalle qué es un acumulador de calor para una caldera de combustible sólido, cómo elegirlo y conectarlo a la calefacción de una casa privada.
¿Qué es la capacidad de amortiguación?
De hecho, un acumulador de calor diseñado para un sistema de calefacción es un tanque de metal ordinario de capacidad estimada, cubierto con una capa de aislamiento térmico. En los modelos más simples de fábrica, solo hay boquillas para conectar un refrigerante y manguitos para instalar termómetros. Los termómetros ya están integrados en tanques de compensación, mientras que los productos más caros están equipados con intercambiadores de calor en forma de bobinas. El dispositivo de dicho acumulador de calor se muestra en la figura:
Como puede ver, el diseño del tanque de compensación no es particularmente difícil, por lo tanto, diferentes artesanos, artesanos adaptados para hacerlo con sus propias manos, como se describe en un tema separado.
El propósito de las bobinas es calentar agua para proporcionar agua caliente sanitaria y conectar fuentes alternativas de energía térmica: colectores solares. Está claro que esta función solo se demanda bajo condiciones climáticas favorables en la región de residencia. En general, el tanque de compensación para la caldera de calefacción está diseñado para resolver tales problemas:
- Creación de condiciones para el funcionamiento de una caldera TT con máxima eficiencia y mínimas emisiones.
- Operación cómoda del generador de calor, cuando no necesita tirar leña al horno cada 4-6 horas, incluida la noche.
- Calentar y suministrar agua potable de calidad a 1-2 consumidores (opción).
La mayoría de los fabricantes de equipos de calentamiento de combustible sólido en la documentación adjunta indican que es muy recomendable conectar un acumulador de calor a la caldera TT. La razón es esta: la unidad alcanza la mayor eficiencia con un modo de operación cercano al máximo. Y dado que el exceso de calor generado debe colocarse en algún lugar antes de alimentarlo al sistema de calefacción, se necesitará un tanque de compensación con agua.
Sin un acumulador térmico, tratamos de "estrangular" la unidad térmica de todas las formas posibles, limitando el suministro de aire de combustión. Esto no solo reduce su eficiencia al 40% (como una estufa de barriga), sino que también provoca la liberación de monóxido de carbono tóxico a la atmósfera. Debido a esto, algunos países europeos han prohibido la quema de madera y carbón en calderas de calefacción sin un tanque de protección.
Con visitas más raras a la sala del horno, todo está claro: el calor acumulado en el tanque se gastará en calentar la casa durante mucho tiempo, siempre que su volumen se calcule correctamente. Además, cuando una caldera de combustible sólido funciona junto con un acumulador de calor, la probabilidad de sobrecalentamiento y ebullición del agua en la cubierta de la unidad se reduce a casi cero.
Además de interactuar con generadores de calor de madera, los acumuladores de calor también se pueden usar con calderas eléctricas. Esto tiene sentido cuando la electricidad consumida por la noche se considera a un ritmo que es 2-3 veces menor de lo habitual. Durante el período de tiempo mientras esta tarifa esté vigente, la instalación eléctrica podrá “cargar” completamente el acumulador de calor, y le dará esta energía para calentar la casa durante el día.
Con esta opción, los resultados del cálculo anterior de la potencia de la caldera eléctrica deberán duplicarse para que su transferencia de calor sea suficiente para calentar la casa y cargar el tanque a una tarifa nocturna.
Cálculo de capacidad de amortiguación
El criterio principal por el cual se selecciona un tanque de compensación para una caldera de combustible sólido es su volumen, determinado por cálculo. Su valor depende de tales factores:
- carga térmica en el sistema de calefacción de una casa privada;
- potencia de caldera de calefacción;
- Duración esperada de la operación sin la ayuda de una fuente de calor.
Antes de calcular la capacidad del acumulador de calor, es necesario aclarar todos los puntos enumerados, comenzando con la potencia térmica promedio que el sistema consume durante el período de invierno. La potencia máxima no debe tomarse para el cálculo, esto conducirá a un aumento en el tamaño del tanque y, por lo tanto, a un aumento en el costo del producto. Es mejor soportar las molestias y cargar la cámara de combustión varios días al año con más frecuencia que pagar un precio loco por un gran acumulador de calor que se usará irracionalmente. Y ocupará demasiado espacio.
Opinión experta. Para proporcionar energía térmica a una casa con un área de 200 m², un tanque de contención que contiene 1 tonelada de refrigerante es suficiente, y este es un volumen de 1 m³. La afirmación es cierta para la zona media de la Federación de Rusia, en las regiones más meridionales o septentrionales la alineación será diferente.
El funcionamiento normal del sistema de calefacción con un acumulador de calor es imposible cuando la fuente de calor tiene un pequeño margen de potencia. En este caso, nunca podrá "cargar" completamente la batería, ya que el generador de calor debe calentar simultáneamente la casa y cargar el tanque. Recuerde que la selección de una caldera de combustible sólido para tuberías con un acumulador de calor implica un doble suministro de energía térmica.
Se propone estudiar el algoritmo de cálculo utilizando un ejemplo de una casa con un área de 200 m² con un tiempo de inactividad de la caldera de 8 horas. Se supone que el agua en el tanque se calienta hasta 90 ° C, y durante la operación de calentamiento se enfría hasta 40 ° C. Para calentar dicha área en el tiempo más frío, se requerirán 20 kW de calor y su consumo promedio será de aproximadamente 10 kW / h. Esto significa que la batería debe acumular 10 kW / h x 8 h = 80 kW de energía. Además, el cálculo del volumen del acumulador de calor para una caldera de combustible sólido se lleva a cabo a través de la fórmula para la capacidad calorífica del agua:
m = Q / 1.163 x Δt, donde:
- Q es la cantidad estimada de energía térmica que debe acumularse, W;
- m es la masa de agua en el tanque, kg;
- Δt - la diferencia entre las temperaturas inicial y final del refrigerante en el tanque es 90 - 40 = 50 ° C;
- 163 W / kg ° C o 4.187 kJ / kg ° C es el calor específico del agua.
Para el ejemplo considerado, la masa de agua en el acumulador de calor será:
m = 80,000 / 1.163 x 50 = 1375 kg o 1.4 m³.
Como puede ver, como resultado de los cálculos, los tamaños de la capacidad del búfer resultan más de lo que recomienda el experto. La razón es simple: se tomaron datos de origen inexactos para el cálculo. En la práctica, especialmente cuando la casa está bien aislada, el consumo medio de calor para un área de 200 m² será inferior a 10 kW / h. De ahí la conclusión: para calcular correctamente las dimensiones del acumulador de calor para una caldera de combustible sólido, es necesario utilizar datos iniciales más precisos sobre el consumo de calor.
Para referencia. También hay un método de cálculo ampliado, según el cual por cada kW de potencia térmica de la caldera hay 25 l del volumen del acumulador de calor.
Selección de almacenamiento de calor
Los criterios restantes para elegir la capacidad no son tan importantes y se relacionan principalmente con diferentes opciones. Uno de ellos es un serpentín incorporado que calienta el agua para las necesidades del hogar. Puede ser útil si no hay otros medios de calefacción, pero para los altos costos en la red de ACS, este método definitivamente no es adecuado. Además, el intercambiador de calor eliminará parte de la "carga" del acumulador de calor, reduciendo la vida útil de la batería.
Una opción útil es un elemento calefactor integrado en la parte superior del tanque, capaz de mantener la temperatura del refrigerante a cierto nivel.Gracias a la calefacción eléctrica, el sistema no se descongela en caso de accidente e incluso puede calentar la casa durante un tiempo después de que la batería se "descargue" y la caldera aún no se haya encendido.
La segunda bobina para conectar el sistema solar es útil solo en las regiones del sur, donde la actividad solar le permitirá cargar el acumulador de calor. Pero a lo que debe prestar atención al elegir es a la presión de trabajo del tanque. Debe tenerse en cuenta que la mayoría de las calderas de combustible sólido están diseñadas para una presión de camisa de hasta 3 bar, lo que significa que el tanque de compensación debe soportar fácilmente la misma cantidad.
Diagramas de cableado
Hay muchas formas de vincular una caldera de combustible sólido con un acumulador de calor y un sistema de calefacción. Pero todos son derivados del circuito básico que se muestra a continuación. Con su ayuda, es fácil descubrir cómo funcionan estas unidades en pares y luego montar todo usted mismo.
Un punto importante La capacidad real de la bomba de circulación del circuito de la caldera debe ser ligeramente mayor que la de la unidad de bomba del circuito de calefacción. El cumplimiento de esta condición permitirá que los flujos dentro del acumulador de calor se muevan en la dirección correcta (se muestra en el diagrama con flechas blancas).
De hecho, la bomba de red será más potente que la caldera, y por eso. La resistencia de la red de tuberías y radiadores es superior a 3-5 m desde una caldera de combustible sólido hasta un acumulador de calor. La unidad necesita mayor potencia y presión para superar esta resistencia. Por lo tanto, una bomba de circuito de caldera más débil puede proporcionar un mayor caudal, solo necesita configurar correctamente ambas unidades. Hay 2 opciones para resolver el problema:
- Al usar bombas de 3 velocidades, puede ajustar su rendimiento cambiando las velocidades.
- Coloque en la entrada del retorno del sistema al tanque de compensación una válvula de equilibrio, con la cual ajustar.
El calentamiento simultáneo de los dispositivos de calentamiento y la carga capa por capa del acumulador de calor es posible cuando los flujos dentro del tanque se mueven horizontalmente con un ligero predominio de la caldera de combustible sólido. Surge la pregunta: ¿cómo verificar esto? Surge una respuesta: en ambas entradas del retorno al tanque es necesario colocar termómetros (como en el diagrama) y llevar a cabo el ajuste cambiando las velocidades de las bombas o girando la válvula de equilibrio. Una condición importante: la válvula de tres vías de la red de calefacción debe abrirse completamente de forma manual.
Esquema alternativo
Uno de los participantes en el foro popular propuso este esquema de atar el tanque de compensación y la caldera de combustible sólido. Su peculiaridad radica en el hecho de que cuando se apaga la alimentación, se mantiene la operabilidad del circuito, aunque para esto hay que pagar con un mayor diámetro de las tuberías de acero. La siguiente figura muestra la conexión del acumulador de calor a un sistema de calefacción cerrado, pero durante la instalación es mejor abrirlo, como dice el propio autor.
En resumen, la esencia es la siguiente: gracias a la entrada en forma de T desde la parte superior del tanque, los radiadores se calientan simultáneamente y el acumulador térmico hecho por uno mismo se "carga". La bomba del circuito de la caldera está controlada por un sensor superior en la línea de suministro, incluida la unidad, cuando alcanza una temperatura de 60 ° C. La circulación en la red depende del termostato ambiente con el que está conectada la bomba de red.
Nota. El esquema de flejado propuesto fue verificado por su creador en su propia experiencia. Todos los detalles de su instalación y operación son descritos por el autor en el foro.
Conclusión
No se puede negar el hecho de que el acumulador de calor mejora las condiciones de funcionamiento de una caldera de combustible sólido convencional. Este último quema combustible con la máxima eficiencia y, después de calentar, el número de viajes a la sala de calderas se reduce al mínimo. Otra cosa es que este placer no es barato, debido a que la mayor parte de las baterías que funcionan en hogares privados son caseras.