Тепловая батарея: 10 самых лучших теплоаккумуляторов для отопления

Содержание

что такое тепловой аккумулятор, типы теплоаккумуляторов

Отопление на твердом топливе является отличной альтернативой замены природного газа. Ведь во многих районах нет возможности подключения такого отопления. Использование жидкого топлива довольно-таки затруднительно, так как требуется устройство магистрали и специальной пожаробезопасной емкости. Электрическое отопление не надежно и требует больших затрат. Поэтому самым оптимальным вариантом, который может заменить обычную печь является твердотопливный котел. 

Тепловой аккумулятор для отопления

Содержание:

  1. Что такое тепловой аккумулятор
  2. Принцип работы
  3. Типы теплоаккумуляторов
  4. Функции твердотопливного котла
  5. Функции электрического котла
  6. Функции многоконтурного отопления

Что такое тепловой аккумулятор

Тепловой аккумулятор представляет собой высокий бак с несколькими патрубками, которые находятся на разной высоте от основания. Аккумуляторный бак может быть квадратного или цилиндрического сечения. Самыми популярными являются модели с объемом 200-3000 л. 

В тепловом аккумуляторе есть много различных опций:

  1. В зависимости от количества независимых контуров и от устройства системы отопления количество патрубков может составлять от 4 до 20. 
  2. Если вы планируете установить бак в неотапливаемом помещении, то его лучше утеплить. Оптимальным вариантом будет от 5 до 10 см вспененного пенополиуретана. В таком случае вы снизите теплопотери. Даже если аккумулятор отопления находится в отапливаемом помещении, его рекомендуется тоже утеплять.
  3. Баки, изготовленные из нержавеющей стали имеют большой срок службы, но и цена на них немаленькая. Более бюджетным вариантом является тепловой аккумулятор из черной стали. Но такой бак прослужит меньше. 
  4. Аккумулятор можно превратить в электрический котел отопления благодаря фланцам, расположенным на корпусе бака. С их помощью можно подключить трубчатые электрические нагреватели.
  5. Емкость может разделяться на сообщающиеся между собой секции горизонтальными перегородками.
  6. В нижней части аккумулятора может быть устроен дополнительный теплообменник, к которому можно подключить солнечный коллектор. Подключать необходимо внизу для эффективной работы.
  7. Для подачи горячей воды для хозяйственных нужд внутри аккумулятора может быть устроен накопительный бак или же дополнительно снабжаться теплообменником. 

Принцип работы

После того как топливо достигает стабильный уровень горения в отопительном котле насос начинает продвигать теплоноситель из низа теплообменника в зону нагрева. А параллельно нагретый теплоноситель поступает через верхний патрубок в теплоаккумулятор для обогрева помещения. За счет разницы в плотности жидкости при разном температурном режиме не происходит смешивания холодной и горячей воды. Поэтому емкость после сгорания топлива будет заполнена водой требуемой температуры. 

Если ваш аккумулятор качественно утеплен, то он сможет сохранять определенную температуру носителя тепла несколько часов. И даже несколько дней при хорошей эффективности оборудования.

После сгорания топлива циркуляционный подает подогревший теплоноситель по трубам и оборудованию системы отопления. 

Типы теплоаккумуляторов

Тепловой аккумулятор может различаться по конструкции. Рассмотрим, какие типы по функциям и качеству работы бывают:

  • С внутренним теплообменником. В таком типе можно применять различные носители тепла. Так как жидкости будут разделяться благодаря стенкам теплообменника;
  • Теплоаккумулятор с прямым подключением. В таком баке отсутствуют теплообменники, а также горячий и холодный теплоноситель разделяется при помощи разности ее плотности. Изготовить такой тепловой аккумулятор можно самостоятельно. Главное его качественно утеплить;
  • Аккумулятор со встроенным бойлером. Для того чтобы нагревать воду в хозяйственных нуждах встраивают в теплообменник емкость, в которой подогревается вода. 

Тепловые аккумуляторы используют для накопления тепловой энергии. Но ведь можно обойтись и без такого прибора. В каком же случае необходимо применение теплового аккумулятора рассмотрим подробнее. 

Функции твердотопливного котла

Для твердотопливного котла в независимости от наличия водяного контура более эффективной будет работа, в которой топливо сгорает с минимальными остатками, а также максимальным КПД. Регулировать мощность оборудования можно ограничением доступа воздуха в топку. Но в таком случае ваши радиаторы будут за короткий промежуток времени максимально нагреваться, а затем остывать. В таком случае в скором времени трубы и соединения выйдут из строя. 

В таком случае необходимо использовать тепловой аккумулятор. Тепло, которое будет нагреваться при полной мощности котла, будет попадать в аккумулятор. Затем после полного сгорания топлива теплоноситель будет циркулировать между радиаторами и накопительным баком, но забирая тепло постепенно.

Благодаря тепловому аккумулятору растапливать котел придется реже, а трубопроводы будут служить дольше.

Функции электрического котла

Но выгодно ли применение теплового аккумулятора в электрическом оборудовании. Если данные приборы плавно переключают и регулируют мощность. 

Применение теплового аккумулятора обосновано ночным тарифом. Ведь затраты электричества днем и ночью совершенно разные. Изменяя тарифы, энергетики распределяют потребляемую энергию равномерно. Поэтому ночью котел будет работать по таймеру и нагревать аккумулятор до максимального температурного режима. А днем накопленное тепло будет обогревать помещение. Дозироваться расход тепла для отопительной системы будет путем регулирования работы циркуляционного насоса.

Функции многоконтурного отопления

Тепловой аккумулятор можно использовать кроме аккумуляции энергии также в качестве гидрострелки. В высоком баке на корпусе имеется более 4 патрубков. Хоть и может показаться, что хватит и 2. Но для набора воды разной температуры ее отбирают на разном уровне. Вследствие чего может получиться контуры с радиаторами с высокой температурой и система «теплые полы» с низкой температурой. 

Насосы с термоконтролем необходимы. Так как в разное время на одном и том же уровне емкости температура теплоносителя отличается. Патрубки в оборудовании используют помимо отвода контуров отопительной системы еще и для подключения разных котлов к аккумулятору. 

От качества и технических характеристик теплового аккумулятора будет зависеть температурный режим и комфортная температура в вашем доме. Поэтому к выбору аккумулятора следует отнестись серьезно.

Читайте также:

Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы и расчет

Твердым топливом отапливают дома в регионах, где нет газопровода, а дрова и уголь обходятся дешевле затрат на электроэнергию. Но, возникает неудобство, которого лишены газовые и электрические котлы и заключено в необходимости постоянно находиться рядом с котлом и загружать очередную порцию топлива вручную. Чтобы делать это реже, котел нужно оборудовать теплоаккумулятором (далее ТА), который будет накапливать избыточное тепло и отдавать его когда дрова или уголь уже сгорели.

Что такое теплоаккумулятор и какую функцию он выполняет

При сильном горении происходит перегрев системы, при слабом она остывает. Сократить амплитуду и увеличить период колебаний можно за счет вместительного бака с теплоаккумулятором. Последний представляет собой теплообменник с большой емкостью, заполненой теплоностилем. Одна часть системы забирает излишки энергии с котла, вторая постепенно отдает тепло в отопительную систему, не давая температуре резко упасть. Весь это процесс происходит автоматически через змеевики под управлением трехходовых клапанов.

Другими словами. ТА позволит Вам загрузить полную топку дров и не переживать что вода в котле закипит. После догорания топлива система отопления еще некоторое время сможет работать за счет накопленного в емкости тепла.

Принцип действия

Теплоаккумулятор – это емкость, внутри которого циркулирует горячий жидкий теплоноситель. Температура поддерживается в нужном диапазоне благодаря дозированию энергии, передаваемой в контур. Разогретый бак отдает тепло в комнаты постепенно. В результате пропадает необходимость постоянно поддерживать горение в топке котла.

Видео обзор такой системы

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

  1. Снижение затрат на энергоносители.
  2. Увеличение КПД отопительной системы.
  3. Отсутствие перегрева.
  4. Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
  5. Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
  6. Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

  1. Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
  2. Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
  3. Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
  4. Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
  5. Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркул

Теплоаккумулятор для котлов отопления — назначение, расчет и монтаж

Отсутствие возможности использовать в качестве источника энергии для обогрева жилья относительно недорогой природный газ вынуждает хозяев домов искать другие приемлемые решения. Так, в регионах, где нет особых проблем с заготовкой или приобретением дров, на помощь приходят твёрдотопливные котлы. Случается и так, что единственной альтернативой становится электрическая энергия. Кроме того, все активнее используются новые технологии, позволяющие направлять на нужды отопления энергию солнечного излучения.

Теплоаккумулятор для котлов отопленияТеплоаккумулятор для котлов отопления

Все эти подходы не лишены существенных недостатков. Так, к ним можно отнести неравномерность, выраженную периодичность поступления тепловой энергии. В случае с электрическим котлом основным негативным фактором будет высокая стоимость потребленной энергии. Очевидно, что существенно поднять экономичность системы отопления, улучшить эффективность, равномерность ее работы, максимально упростить эксплуатационные операции помогло бы включение в общую схему специального прибора, который стал бы накапливать невостребованную в текущий момент тепловую энергию и отдавать ее по мере необходимости. Именно такую функцию выполняет теплоаккумулятор для котлов отопления.

Основное предназначение теплоаккумулятора системы отопления

  • Простейшая система отопления с твердотопливным котлом обладает выраженной цикличностью работы. После загрузки дров и их розжига, котел постепенно выходит на максимальную мощность, активно передавая тепловую энергию в контуры отопления. Но по мере прогорания загрузки теплоотдача начинает постепенно снижаться, и теплоноситель, разносимый по радиаторам, остывает.

Работа обычного твердотопливного котла характеризуется выраженным чередованием пиков и "провалов" в выработке тепловой энергииРабота обычного твердотопливного котла характеризуется выраженным чередованием пиков и «провалов» в выработке тепловой энергии

Получается, что в период пиковой выработки тепла оно может остаться невостребованным, так как настроенная, оснащенная термостатическим регулированием система отопления лишнего не возьмет. Но в период догорания топлива и, тем более, простоя котла тепловой энергии будет явно недоставать. В итоге часть топливного потенциала расходуется просто впустую, но при этом хозяевам приходится достаточно часто заниматься загрузкой дров.

В определенной степени остроту этой проблемы можно снизить установкой котла длительного горения, но полностью снять – не получается. Несовпадение пиков выработки тепла и его потребления может оставаться достаточно существенным.

  • В случае с электрокотлом на первый план выступает высокая стоимость потребляемой энергии, что заставляет хозяев задуматься о максимальном использовании оборудования в периоды действия льготных ночных тарифов и минимизации потребления в дневные часы.

2016-03-04_142901Выгоды использования дифференцированной тарификации электроэнергии

При грамотном подходе к потреблению электроэнергии льготные тарифы могут принести весьма ощутимую экономию средств. Об этом подробно рассказано в специальной публикации портала, посвященной двухтарифным электросчетчикам.

Напрашивается очевидное решение – накапливать тепловую энергию ночью, чтобы достичь минимального потребления ее днем.

  • Еще ярче выражена периодичность выработки тепловой энергии в случае использования солнечных коллекторов. Здесь прослеживается зависимость не только от времени суток (ночью поступление вообще нулевое).

Работа солнечного коллектора очень зависима и от времени суток, и от погодыРабота солнечного коллектора очень зависима и от времени суток, и от погоды

Не поддаются никакому сравнению пики нагрева в яркий солнечный день или в пасмурную погоду. Понятно, что напрямую ставить свою систему отопления в зависимость от текущих «капризов» природы – никак нельзя, но и пренебрегать столь мощным дополнительным источником энергии также не хочется. Очевидно, что требуется какое-то буферное устройство.

Эти три примера, при всей их разноплановости, объединяет одно общее обстоятельство – явное несовпадения пиков выработки тепловой энергии с рациональным равномерным ее использованием на нужды отопления. Для устранения этого дисбаланса и служит специальный прибор, называемый теплоаккумулятором (тепловым накопителем, буферной емкостью).

Цены на теплоаккумуляторы Hajdu

теплоаккумулятор Hajdu

Принцип его действия основан на высокой теплоемкости воды. Если значительный ее объем в период пикового поступления тепловой энергии разогреть до необходимого уровня, то в течение определенного периода можно для нужд отопления использовать этот накопленный энергетический потенциал. Для примера, если сравнивать теплофизические показатели, то всего один литр воды при остывании на 1°С способен разогреть кубометр воздуха на целых 4 °С.

Тепловой аккумулятор всегда представляет собой объемный резервуар с эффективной внешней термоизоляцией, подключенный к контуру (контурам) источника тепла и контурам отопления. Простейшую схему лучше рассмотреть на примере:

Наглядная демонстрация принципа работы простейшего теплового аккумулятораНаглядная демонстрация принципа работы простейшего теплового аккумулятора

Самый простой по конструкции теплоаккумулятор (ТА) – это вертикально расположенный объемный бак, в который с двух противоположный сторон врезаны четыре патрубка. С одной стороны он подключён к контуру твердотопливного котла (КТТ), а  с другой – к разведенному по дому контуру отопления.

После загрузки и розжига котла циркуляционный насос (Nк) этого контура начинает прокачивать теплоноситель (воду) через теплообменник. Из нижней части ТА в котел поступает остывшая вода, а в верхнюю прибывает разогретая в котле. Из-за существенной разницы плотности остывшей и горячей воды ее активного перемешивания в баке не будет – в процессе горения топливной закладки будет происходить постепенное заполнение ТА горячим теплоносителем. В итоге, при правильном расчете параметров, после полного прогорания заложенного горючего, емкость будет заполнена горячей водой, разогретой до расчетного уровня. Вся потенциальная энергия топлива (за вычетом, конечно, неизбежных потерь, отраженных в КПД котла), преобразована в тепловую, которая накоплена в ТА. Качественная термоизоляций позволяет сохранять температуру в баке в течение многих часов, а иногда даже – и дней.

Вторая стадия – котел не работает, но функционирует система отопления. С помощью собственного циркуляционного насоса контура отопления происходит прокачка теплоносителя по трубам и радиаторам. Забор производится сверху, из «горячей» зоны. Интенсивного самостоятельного перемешивания опять же не наблюдается – по уже упомянутой причине, и в трубу подачи поступает горячая вода, снизу возвращается охлажденная, и бак постепенно отдает свой нагрев в направлении снизу вверх.

На практике, в процессе топки котла отбор теплоносителя в систему отопления, как правило, не прекращается, и ТА будет накапливать лишь избыточную энергию, которая в текущий момент остается невостребованной. Но при правильном расчете параметров буферной емкости, ни один киловатт тепловой энергии не должен пропасть даром, и к концу цикла топки котла ТА должен быть в максимальной мере «заряжен».

Понятно, что цикличность работы подобной системы с установленным электрическим котлом будет завязана на льготные ночные тарифы. Таймер блока управления включит и выключит питание в установленный срок вечером и утром, а в течение дня контуры отопления будут питаться только (или преимущественно) из теплоаккумулятора.

Конструктивные особенности и основные схемы подключения различных теплоаккумуляторов

Итак, теплоаккумулятор всегда представляет собой объемный резервуар вертикального цилиндрического исполнения, имеющий высокоэффективную термоизоляцию и снабженный патрубками для подключения контуров генерации тепла и его потребления. А вот внутренняя конструкция может различаться. Рассмотрим основные типы существующих моделей.

Основные типы конструкций теплоаккумуляторов

Теплоаккумулятор с прямым подключением контуров выработки и потребления тепловой энергииТеплоаккумулятор с прямым подключением контуров выработки и потребления тепловой энергии

1 – Самый простой тип конструкции ТА. Подразумевается прямое подключение и источников тепла, и контуров потребления. Такие буферные емкости используются в следующих случаях:

  • Если в котле и во всех контурах отопления применяется одинаковый теплоноситель.
  • Если максимально допустимое давление теплоносителя в контурах отопления не превышает аналогичный показатель котла и самого ГА.

В том случае, когда требование выполнить невозможно, подключение контуров отопления может производиться через дополнительные внешние теплообменники

  • Если температуры в трубе подачи на выходе их котла не превышает допустимой температуры в контурах отопления.

Впрочем, это требование также может быть обойдено при установке на контуры, требующие более низкого температурного напора, смесительных узлов с трёхходовыми кранами.

Теплоаккумулятор со встроенным теплообменникомТеплоаккумулятор со встроенным теплообменником

2 – Теплоаккумулятор снабжен внутренним теплообменником, расположенным в нижней части емкости. Теплообменник обычно представляет собой спираль, свитую из стальной нержавеющей трубы, обычной или гофрированной. Таких теплообменников может быть несколько.

Подобный тип ТА применяется в следующих случаях:

  • Если показатели давления и достигаемой температуры теплоносителя в контуре источника тепла существенно превосходят допустимые значения для контуров потребления и для самой буферной емкости.
  • Если есть необходимость подключения нескольких источников тепла (по бивалентному принципу). Например, на помощь котлу приходят гелиосистема (солнечный коллектор) или геотермальный тепловой насос. При этом чем меньше температурный напор источника тепла, тем ниже должен в ТА размещаться его теплообменник.
  • Если в контурах источника тепла и потребления используется различный тип теплоносителя.

В отличие от первый схемы, такому ТА свойственно активное перемешивание теплоносителя в емкости – нагрев происходит в нижней ее части, и менее плотная горячая вода стремится вверх.

На схеме по центру ГА показан магниевый анод. За счет более низкого электропотенциала он «оттягивает» на себя ионы тяжелых солей, не допуская зарастания накипью внутренних стенок бака. Подлежит периодической замене.

Теплоаккумулятор со встроенным проточным теплообменником горячего водоснабженияТеплоаккумулятор со встроенным проточным теплообменником горячего водоснабжения

3 – Теплоаккумулятор дополнен проточным контуром горячего водоснабжения. Вход холодной воды осуществляется снизу, подача до точки горячего водоразбора, соответственно, снизу. Большая часть теплообменника расположена в верхней части ТА.

Такая схема считается оптимальной для условий, когда потребление горячей воды отличается достаточной стабильностью и равномерностью, без выраженных пиковых нагрузок. Естественно, теплообменник должен быть исполнен из металла, отвечающего нормам пищевого водопотребления.

В остальном же схема схода с первой, с прямым подключением контуров генерации тепла и его потребления.

Теплоаккумулятор со встроенным баком горячего водоснабженияТеплоаккумулятор со встроенным баком горячего водоснабжения

4 – Внутри теплоаккумулятора размещен бак для создания запаса горячей воды для бытового потребления. По сути, такая схема напоминает встроенный бойлер косвенного нагрева.

Применение подобной конструкции в полной мере оправдано в случаях, когда пик выработки тепловой энергии котлом не совпадает с пиком потребления горячей воды. Иными словами, когда сложившийся в доме бытовой уклад предполагает массовое, но довольно непродолжительное расходование горячей воды.

Все перечисленные схемы могут варьироваться в различных комбинациях – выбор конкретной модели зависит от сложности создаваемой системы отопления, количества и типа источников тела и контуров потребления. Обратите внимание, в большинстве теплоаккумуляторов предусмотрено множество выходных патрубков, разнесенных по вертикали.

Разнесенные по вертикали патрубки подключения контуров позволяют оптимально использовать образующийся в теплоаккумуляторе температурный градиентРазнесенные по вертикали патрубки подключения контуров позволяют оптимально использовать образующийся в теплоаккумуляторе температурный градиент

Дело в том, что при любой схеме внутри буферной емкости так или иначе образуется температурный градиент (разница в температурном напоре по высоте). Появляется возможность подключения контуров системы отопления, требующих различных температурных режимов. Это существенно облегчает окончательное термостатическое регулирование теплообменных приборов (радиаторов или «теплых полов»), с минимальными ненужными потерями энергии и снижением нагрузки на регулирующие устройства.

Типовые схемы подключения теплоаккумуляторов

Теперь можно рассмотреть основные схемы установки теплоаккумуляторов в систему отопления.

ИллюстрацияКраткое описание схемы
схема 1Температурный режим и давление одинаковы в котле и в контурах отопления.
Требования к теплоносителю совпадают.
На выходе из котла и в ТА поддерживается постоянная температура.
На приборах теплообмена регулировка ограничивается только количественным изменением проходящего через них теплоносителя.
схема 2Подключение в самому теплоаккумулятору, в принципе, повторяет первую схему, но регулировка режимов работы теплообменных приборов осуществляется по качественном принципу – с изменением температуры теплоносителя.
Для этого в схему включены термостатические узлы смешения, например, трехходовые клапаны.
Такая схема позволяет наиболее рационально использовать накопленный теплоаккумулятором потенциал, то есть его «заряда» хватит на более продолжительное время.
схема 3Такая схема, с циркуляцией теплоносителя в малом контуре котла через встроенный теплообменник, применяется, когда давление в этом контуре превышает допустимое в приборах отопления или в самой буферной емкости.
Второй вариант – в котле и в контурах отопления применены разные теплоносители.
схема 4Исходные условия аналогичны схеме №3, но применен внешний теплообменник.
Возможные причины такого подхода:
— площади теплообмена встроенного «змеевика» недостаточно для поддержания требуемой температуры в телоаккумуляторе.
– ранее уже был приобретён ТА без внутреннего теплобменника, а модернизация системы отопления потребовала именно такого подхода.
схема 5Схема с организацией проточного обеспечения горячей водой через встроенный спиралевидный теплообменник.
Рассчитана на равномерное потребление горячей воды, без пиковых нагрузок.
схема 6Такая схема, с использованием теплоаккумулятора со встроенным баком, рассчитана на пиковое потребление горячей воды, но не отличающееся высокой положительностью.
После расходования созданного запаса и, соответственно, заполнения ёмкости холодной водой, нагрев до требуемой температуры может занять достаточно много времени.
схема 7Бивалентная схема, позволяющая задействовать в системе отопления дополнительный источник тепловой энергии.
В данном случае упрощенно показан вариант с подключением солнечного коллектора.
Этот контур подключается к теплообменнику в нижней части теплоаккумулятора.
Обычно подобная система рассчитывается таким образом, что основным источником является именно солнечный коллектор, а котел включается по мере необходимости, для догрева, при недостаточности энергии от основного.
Солнечный коллектор, конечно, не догма – на его месте может быть и второй котел.
схема 8Схема, которую можно назвать мультивалентной.
В данном случае показано применение трех источников тепловой энергии. В роли высокотемпературного выступает котел, который, опять же, может играть лишь вспомогательную роль в общей схеме нагрева.
Солнечный коллектор – по аналогии с предыдущей схемой.
Кроме того, используется еще один низкотемпературный источник, который, вместе с тем отличается стабильностью и независимостью от погоды и времени суток – геотермальный тепловой насос.
Чем меньше температурный напор из подключенного источника энергии, тем ниже место его подключения к теплоаккумулятору.

Безусловно, схемы даны в очень упрощенном виде. А на деле подключение теплоаккумулятора в сложные, разветвленные системы, с различными контурами отопления, да еще и получающие нагрев от источников различной мощности и температуры, требуют высокопрофессионального проектирования с инженерными теплотехническими расчетами, с применением множества дополнительных регулировочных устройств.

Один из примеров – показан на рисунке:

Пример системы с несколькими источниками тепла и различными контурами отопления и ГВСПример системы с несколькими источниками тепла и различными контурами отопления и ГВС

1 – твёрдотопливный котёл.

2 – электрический котел, включающийся лишь по мере необходимости и только в период действия льготного тарифа.

3 – специальный блок подмешивания в контуре высокотемпературного котла.

4 – гелио-станция, солнечный коллектор, который в погожие дни может выполнять роль основного источника тепловой энергии.

5 – теплоаккумулятор, к которому сходятся все контуры генерации тепла и его потребления.

6 – высокотемпературный контур отопления с радиаторами, с регулировкой режимов по количественному принципу – только и использованием запорной арматуры.

7 – низкотемпературный контур отопления – «теплый пол», в котором обязательно предусматривается качественное регулирование температуры нагрева теплоносителя.

8 – проточный контур горячего водоснабжения, снабженный собственным смесительным узлом для качественного регулирования температуры бытовой горячей воды.

Кроме всего перечисленного, в теплоаккумулятор могут быть встроены собственные электрические нагреватели – ТЭНы. Иногда бывает выгодно поддерживать с их помощью заданную температуру, не прибегая, например, лишний раз к неплановой растопке твердотопливного котла.

Дополнительный ТЭН, оснащенный собственной термостатической системойДополнительный ТЭН, оснащенный собственной термостатической системой

Специальные дополнительные ТЭНы можно приобрести отдельно – их монтажная резьба обычно адаптирована к гнездам подключения, имеющимся на многих моделях тепловых аккумуляторов. Естественно, подключение электричество подогрева потребует установки дополнительного термостатического блока, который обеспечит включение ТЭНов только при падении температуры в ТА ниже установленного пользователем уровня. Некоторые нагреватели уже оснащены встроенным  терморегулятором подобного типа.

Цены на теплоаккумуляторы S-Tank

Теплоаккумулятор S-Tank

Видео: Рекомендации специалиста по созданию системы отопления с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором

Что необходимо учитывать при выборе теплоаккумулятора

Безусловно, подбор теплоаккумулятора рекомендуется проводить еще на стадии проектирования системы отопления дома, руководствуясь расчетными данными специалистов. Тем не менее, обстоятельства бывают разными, и знать основные критерии оценки такого прибора – все же нужно.

  • На первом месте всегда будет стоять вместительность этой буферной емкости. Эта величина рассчитывается в соответствии с параметрами создаваемой системы, мощностью котла, необходимого количества энергии для нужд отопления, горячего водоснабжения. Одним словом, ёмкость должна быть таковой, чтобы обеспечить накопление всего избыточного на данный момент тепла, не допуская его потерь. О некоторых правилах расчета емкости будет рассказано ниже.
  • От емкости, естественно, напрямую зависят габариты изделия и его масса. Эти параметры также являются определяющими – далеко не всегда и не везде получается разместить в выделенном помещении теплоаккумулятор необходимого объема, так что вопрос должен продумываться заранее. Случается, что баки большого объёма (свыше 500 литров) не проходят в стандартные дверные проемы (800 мм). При оценке массы ТА она должна учитываться вместе во всем объемом воды полностью заполненного прибора.
  • Следующий параметр – максимально допустимое давление в создаваемой или уже функционирующей системе отопления. Аналогичный показатель ТА должен быть, во всяком случае, не ниже. Это будет зависеть от толщины стенок, типа материала изготовления, и даже формы емкости. Так, в буферных емкостях, рассчитанных на давление свыше 4 атмосфер (бар) обычно верхняя и нижняя крышки имеют сферическую (тороидальную) конфигурацию.

Теплоаккумулятор из нержавеющей стали, с крышками тороидальной формы, заключенный в термоизоляционный кожух.Теплоаккумулятор из нержавеющей стали, с крышками тороидальной формы, заключенный в термоизоляционный кожух.

  • Материал изготовления емкости. Баки из углеродистой стали, с антикоррозийным покрытием стоят дешевле. Емкости из нержавейки, безусловно, дороже, но и гарантийный срок их эксплуатации тоже значительно выше.
  • Наличие дополнительных встроенных теплообменников для контуров отопления или горячего водоснабжения. Об их предназначении уже упоминалось выше – выбираются модели в зависимости от общей сложности системы отопления.
  • Наличие дополнительных опций – возможности встраивания ТЭНов, установки контрольно-измерительных приборов, устройств обеспечения безопасности – предохранительных клапанов, воздухоотводчиков и т.п.
  • Обязательно оценивается толщина и качество внешней термоизоляции корпуса ТА, чтобы не пришлось заниматься этим вопросом самостоятельно. Чем лучше изолирован бак, тем естественно, дольше будет в нем храниться «тепловой заряд».

Особенности монтажа тепловых аккумуляторов

Установка теплового аккумулятора подразумевает соблюдение определенных правил:

  • Все подключаемые контуры должны подсоединяться резьбовыми муфтами или фланцами. Сварных соединений не допускается.
  • Подключаемые трубы не должны оказывать на патрубки ТА никакой статической нагрузки.
  • Рекомендуется на всех подключаемых к ТА трубах установить запорную арматуру.
  • На всех используемых входах и выходах устанавливаются приборы визуального контроля температуры (термометры).
  • В нижней точке ТА или на трубе в непосредственной близости от него должен стоять дренажный вентиль.
  • На всех трубах входа в теплоаккумулятор устанавливаются фильтры механической очистки воды – «грязевики».
  • Во многих моделях сверху предусмотрен патрубок для подсоединения автоматического воздухоотводчика. Если такового нет, то воздухоотводчик обязательно устанавливается на самом верхнем выходном патрубке.
  • В непосредственной близости от теплоаккумулятора предусматривается установка манометра и предохранительного клапана.
  • Вносить какие бы то ни было самостоятельные изменения в конструкцию теплоаккумулятора, не оговоренные производителем – категорически запрещается.
  • Установка ТА должна проводиться только в отапливаемом помещении, исключающем вероятность замерзания жидкости.
  • Заполненный водой резервуар может иметь весьма значительную массу. Площадка род него должна быть способна выдержать столь высокую нагрузку. Нередко для этих целей приходится подливать специальный фундамент.
  • Как бы ни устанавливался теплоаккумулятор, при этом должен обеспечиваться свободный поход к ревизионному люку.

Проведение простейших расчетов параметров теплоаккумулятора

Как уже упоминалось выше, всесторонний расчет системы отопления с несколькими контурами выработки и потребления тепловой энергии – это задача, посильная только специалистам, так как приходится учитывать очень много разносторонних факторов. Но определённые вычисления можно провести и собственными силами.

Например, в доме установлен твердотопливный котел. Известна его мощность, вырабатываемая при полной топливной загрузке. Экспериментальным путем определено время сгорания полной закладки дров. Планируется приобретение теплоаккумулятора, и необходимо определить, какой объем потребуется, чтобы гарантированно полезно использовать все выработанное котлом тепло.

За основу возьмем известную формулу:

W = m × с × Δt

W — количество тепла необходимое, чтобы нагреть массу жидкости (m) с известной теплоемкостью (с) на определенное количество градусов (Δt).

Отсюда несложно вычислить массу:

m = W / (с × Δt)

Не помешает принять в расчет КПД котла (k), так как потери энергии так или иначе неизбежны.

W = k × m × с × Δt, или

m = W / (k × с × Δt)

Теперь разбираемся с каждым из значений:

  • m – искомая масса воды, из которой, зная плотность, несложно будет определить и объем. Не будет большой ошибкой посчитать из расчета 1000 кг = 1 м³.
  • W – избыточное количество тепла, вырабатываемое в период топки котла.

Его можно определить, как разницу значений энергии, выработанной за время сгорания топливной закладки и затраченной в тот же период на отопление дома.

Максимальная мощность котла обычно известна – это паспортная величина, рассчитанная на оптимальные воды твёрдого топлива. Она показывает количество тепловой энергии вырабатываемой котлом в единицу времени, например, 20 кВт.

Любой хозяин всегда довольно точно знает, в течение какого времени у него прогорает топливная закладка. Допустим, это будет 2,5 часа.

Далее, необходимо знать, какое количество энергии в это время может быть израсходовано на отопление дома. Одним словом, необходимо значение потребности конкретного здания в тепловой энергии для обеспечения комфортных условий проживания.

Такой расчет, если значение необходимой мощности неизвестно, можно произвести самостоятельно – для этого есть удобный алгоритм, приведенный в специальной публикации нашего портала.

2016-03-05_182628Как самостоятельно провести тепловой расчет для собственного дома?

Информация о количестве необходимой тепловой энергии для отопления дома бывает достаточно часто востребована – при выборе оборудования, расстановке радиаторов, при проведении утеплительных работ. С алгоритмом расчета, включающим удобный калькулятор, читатель может познакомится, открыв по ссылке публикацию, посвященную требованиям к установке газовых котлов.

Например, для отопления дома требуется 8,5 кВт энергии в час. Значит, за 2,5 часа сгорания топливной закладки будет получено:

20 × 2,5 = 50 кВт

За этот же период будет потрачено:

8,5 × 2,5 = 21,5 кВт

Избыточное тепло, которое необходимо сохранить в теплоаккумуляторе:

W = 50 – 21,5 = 28,5 кВт

  • k – КПД котельной установки. Обычно указывается в паспорте изделия в процентах (например, 80%) или десятичной дробью (0,8).
  • с – теплоемкость воды. Это – табличная величина, которая равна 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С.
  • Δt – разница температур, на которую необходимо подогреть воду. Ее можно определить для своей системы опытным путем, промерив значения на трубе подачи и обратки при работе системы на максимальной мощности.

Допустим, что это значение равно

Δt = 85 – 60 = 35 °С

Итак, все значения известны, и осталось лишь подставить их в формулу:

m = 28500 / (0,8 × 1,164 × 35) = 874,45 кг.

Таким образом, чтобы полностью сохранить все выработанное котлом тепло при его работе на полной мощности потребуется 875 кг воды, то есть емкость примерно в 0,875 м³.

Такой же подход можно применить и в случае, если рассчитывается объем теплоаккумулятора, подключённого к электрическому котлу. Единственная разница – для расчета принимается не время топки, а временной интервал льготного тарифа, например, с 23.00 до 6.00 = 7 часов. Чтобы «унифицировать» эту величину, ее можно назвать, например, «период активности котла».

Тепловой аккумулятор для отопления своими руками, схема подключения аккумулятора тепла

Во время обогрева дома нередко случается, что в дневное время суток есть возможность вырабатывать тепло с излишком, а в ночное его не хватает. Бывает и прямо противоположная ситуация, при которой выгоднее пользоваться отоплением ночью. Подобные моменты поможет сгладить тепловой аккумулятор для отопления. Но надо знать, как его правильно подобрать, установить и подключить к системе. Подробную информацию по этой теме вы сможете почерпнуть из данной статьи.

Когда нужен аккумулятор тепла

Этот нехитрый элемент отопительной системы в виде утепленного резервуара с водой рекомендуется устанавливать в таких случаях:

  • для максимально эффективной работы твердотопливного котла;
  • совместно с электрическим генератором тепла, функционирующим по сниженному ночному тарифу.

Для справки. Также существуют водяные аккумуляторы тепла для теплиц, применяемые для сохранения солнечной энергии, полученной в течение дня.

Эксплуатация котлов на твердом топливе имеет свои особенности. Теплогенератор действует с высоким КПД только при работе на максимальных режимах, если перекрывать ему воздух для понижения температуры в топке, то и эффективность работы тоже снижается. Немало забот домовладельцу доставляет и периодичность топки, дрова прогорели – надо загружать новые, делать это среди ночи крайне неудобно. Выход прост: нужен бак-аккумулятор, накапливающий сгенерированное ранее тепло для использования его после прогорания дров в топливнике.

Противоположная ситуация возникает с котлом электрическим, подключенным к сети через многотарифный счетчик. Чтобы сэкономить, нужно получить максимум тепла ночью, когда тариф низкий, а днем электроэнергию не использовать. И здесь тепловой аккумулятор в системе отопления позволит организовать оптимальный график работы источника тепла, выдавая в систему горячую воду, пока теплогенератор бездействует.

Важно. Для совместной работы с тепловым аккумулятором котел должен иметь не менее чем полуторный запас по тепловой мощности. Иначе он не сможет одновременно прогревать воду в отопительной системе и накопительной емкости.

Похожая ситуация с излишками тепла возникает в теплицах, в дневное время их даже проветривают. С целью накопления солнечной энергии для использования ночью можно использовать простейший аккумулятор тепла Лежебока для обогрева грунта. Это черный полимерный рукав, наполненный водой и проложенный прямо по грядке, он не дает грунту остывать в ночное время. Для поглощения большего количества тепла внутри теплицы размещают бочки с водой, окрашенные в черный цвет.

Расчет теплового аккумулятора

Емкость для накопления тепловой энергии можно как приобрести в готовом виде, так и сделать самостоятельно. Но возникает закономерный вопрос: а какой вместительности должен быть резервуар? Ведь маленький бак не даст должного эффекта, а слишком большой влетит в копеечку. Ответ на этот вопрос поможет найти расчет теплового аккумулятора, но сначала надо определить исходные параметры для вычислений:

  • тепловые потери дома или его квадратура;
  • длительность бездействия основного источника тепла.

Определим вместительность аккумулирующей емкости на примере стандартного дома площадью 100 м2, для обогрева которого требуется количество тепла в размере 10 кВт. Предположим, что чистое время простоя котла составляет 6 часов, средняя температура теплоносителя в системе – 60 °С. По логике, в промежуток времени, пока отопительный агрегат бездействует, аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт каждый час, всего выходит 10 х 6 = 60 кВт. Это количество энергии, что следует накопить.

Поскольку температура в баке должна быть как можно выше, для вычислений примем значение 90 °С, на большее бытовые котлы все равно неспособны. Потребная емкость теплового аккумулятора, выраженная в массе воды, рассчитывается так:

В этой формуле:

  • Q – количество накапливаемой тепловой энергии, у нас это 60 кВт;
  • 0.0012 кВт / кг ºС – это удельная теплоемкость воды, в более привычных единицах измерения — 4.187 кДж / кг ºС;
  • Δt – разница между максимальной температурой теплоносителя в резервуаре и отопительной системе, ºС.

Итак, водяной аккумулятор должен вмещать 60 / 0.0012 (90 – 60) = 1667 кг воды, по объему это примерно 1.7 м3. Но тут есть один момент: расчет производится при самой низкой температуре на улице, что бывает нечасто, исключая северные регионы. Кроме того, по истечении 6 часов вода в баке остынет только до 60 ºС, значит, при отсутствии холодов аккумулятор можно «разряжать» и дальше, пока температура не упадет до 40 ºС. Отсюда вывод: для дома площадью 100 м2 хватит накопительной емкости объемом 1.5 м3, если котел будет бездействовать 6 часов.

Рекомендации по изготовлению

Из предыдущего раздела следует, что обычной бочкой на 200 л отделаться не удастся, разве только ее вместительность — не менее полкуба. Этого хватит для домика площадью 30 м2, и то ненадолго. Чтобы не тратить время и силы впустую, надо в

С точки зрения размещения в котельной лучше делать емкость прямоугольной формы. Размеры – произвольные, главное, чтобы их произведение равнялось расчетному объему. Идеальный вариант – бак из нержавейки, но подойдет и обычный металл.

Вверху и внизу тепловой аккумулятор, сделанный своими руками, нужно снабдить патрубками для присоединения к системе. Чтобы давлением воды стальные стенки не выпирало наружу, конструкцию необходимо ужесточить ребрами или перемычками.

Бак–аккумулятор нужно хорошенько утеплить, в том числе снизу. Для этой цели подойдет пенопласт плотностью 15—25 кг/м3 либо минеральная вата в плитах не менее 105 кг/м3 плотности. Оптимальная толщина теплоизоляционного слоя – 100 мм. Получившийся аппарат, наполненный теплоносителем, будет иметь приличный вес, так что для его монтажа потребуется фундамент.

Совет. Если требуется емкость для самотечной отопительной системы, то ее следует установить своими руками на металлическую подставку, не забыв утеплить нижнюю часть. Цель – поднять резервуар выше уровня батарей.

Схема подключения

После установки резервуара на место надо его правильно присоединить к сети трубопроводов. Наиболее популярна стандартная схема подключения теплового аккумулятора, показанная на рисунке:

Для ее реализации понадобится 2 циркуляционных насоса и столько же трехходовых клапанов. Насосы обеспечивают циркуляцию в раздельных контурах, а клапаны – необходимую температуру. В котловом контуре она не должна опускаться ниже 55 ºС, дабы избежать появления конденсата в твердотопливном котле, этим и занимается клапан в левой части схемы.

Теплоноситель в трубопроводах отопления нагревается в зависимости от потребности в тепле, а потому подключение теплового аккумулятора с другой стороны осуществляется также через смесительный узел. Клапан может управлять температурой воды в автоматическом режиме, ориентируясь на датчик или с помощью терморегулятора. Одна из схем системы отопления с аккумулятором тепла (буферной емкостью) представлена на видео.

Заключение

Емкость, аккумулирующая тепло, может заметно облегчить жизнь владельцам твердотопливных котлов. Им не придется беспокоиться о загрузке топлива в ночное время, а это большой плюс. Да и сам теплогенератор станет работать в экономичном режиме, развивая наибольший КПД. Что касается котлов электрических, то тут выгода при установке накопителя очевидна.

технические характеристики, функции теплового аккумулятора, как подключить тепловой аккумулятор

Не во всех системах отопления нужны тепловые аккумуляторы. В данной статье рассмотрим подробно, где их использование будет рациональным и какие преимущества имеет теплоаккумулятор. 

Тепловой аккумулятор

Содержание:

  1. Технические характеристики
  2. Функции
   2.1 Функции теплового аккумулятора в твердотопливном котле
   2.2 Функции теплового аккумулятора в электрическом котле
   2.3 Функции теплового аккумулятора в многоконтурном отоплении
  3. Как подключить тепловой аккумулятор
  4. Как рассчитать тепловую емкость

Технические характеристики

Аккумуляторный бак для отопления представляет собой емкость с патрубками, которая имеет квадратное или цилиндрическое сечение. Имеет объем 200-3000 литров.

Некоторые характеристики тепловых аккумуляторов:

  • Если вы планируете установить бак в неотапливаемом помещение, то для избегания потерь тепла следует утеплить аккумулятор. Для этого достаточно нанести до 10 см вспененного пенополиуретана. Если у вас есть возможность, то не помешало бы утеплить аккумулятор, который размещен в отапливаемом помещении. Это позволит прибору работать на полную мощность. 
  • Самыми долговечными являются аккумуляторы, изготовленные из нержавейки. Они имеют хорошие характеристики, но и стоимость такого оборудования высока. Не менее популярными являются тепловые аккумуляторы из черной стали. Процесс коррозии замедляется за счет воды, которая становится инертной. 
  • В зависимости от количества контуров и отопительной системы, аккумулятор может иметь от 4 до 20 патрубков. 
  • Если на баке установлены фланцы для устройства трубчатого электронагревателя, то при их большой мощности аккумулятор сможет выполнять функцию полноценного электрического котла. 
  • Бак можно разделить на несколько секций, которые связаны горизонтальными перегородками. Таким образом, будет более выражено расслоение воды по температуре внутри бака. 
  • Внизу бака можно установить в качестве дополнительного источника отопления теплообменник, к которому будет подключаться солнечная батарея. Располагают, теплообменник именно в нижней части для более эффективной теплоотдачи. Он будет работать эффективно даже в темное время суток. 
  • Емкость в аккумуляторе может быть оснащена теплообменником, который способен приготавливать горячую воду для питья. В качестве его может выступать накопительный бак или пластинчатый теплообменник. Затраты на подогрев питьевой воды будут совсем незначительны. 

Функции

Аккумуляторы тепла в первую очередь устанавливают для выполнения основной функции: накопление в запас тепловой энергии. Но во многих случаях, оборудования отлично работают и без аккумуляторов. Так в каких же случаях следует устанавливать тепловой аккумулятор?

Функции теплового аккумулятора в твердотопливном котле

Для твердотопливного котла применение теплового аккумулятора полностью оправдано. Ведь при эффективной работе топливо сгорает с наименьшим количеством остатков, в которые входят кислоты, зола и деготь. А работает котел на полную мощность и с максимальным КПД. Регулировать мощность можно только, ограничив поступление воздуха в топке. Такая система означает, что радиаторы раскаляются на полную мощность, а затем остывают. Естественно такой режим работы приносит к быстрому изнашиванию труб, соединений и температура в помещении становится некомфортной. 

При использовании теплового аккумулятора тепло, которое вырабатывается котлом при полной мощности, будет уходить на подогрев воды в баке. При этом после того как топливо сгорело, вода продолжает циркуляцию между баком и батареями, забирая тепло постепенно.

При установке теплоаккумулятора расход топливо значительно снизится, а система отопления прослужит дольше, и котел будет работать в щадящем режиме. 

Функции теплового аккумулятора в электрическом котле

Есть некоторые преимущества при использовании теплового аккумулятора в электрокотлах. Самым главным является экономия электроэнергии. Ведь отапливать дом с помощью электричества весьма затратно. Такие котлы могут регулировать мощность плавно и нет необходимости их частого обслуживания. Стоимость электроэнергии при двухтарифном счетчик в ночное время может быть разной. Происходит это при разгрузке энергосистемы, а также днем в часы наибольшего потребления. Ночью котел автоматически включается с помощью таймера и нагревает тепловой аккумулятор до температуры равной 90°. А днем энергия, которую накопил теплоаккумулятор, расходуется для отопления дома. 
С помощью регулирования циркуляционного насоса можно дозировать расход теплносителя. Поэтому двухтарифный счетчик и аккумулятор могут сэкономить затраты электроэнергии.

Функции теплового аккумулятора в многоконтурном отоплении

Преимущество накопительного бака заключается в возможности одновременно его применять с аккумуляцией энергии, как гидрострелку. В высоком баке на поверхности располагаются больше 4 патрубков. В некоторых случаях казалось достаточным только 2: для входа и выхода. Но в разных уровнях можно получать воду разной температуры. Следовательно, может быть получена высокая температура в контурах батарей, а также низкая температура для системы «теплый пол». Но обязательно следует использовать насосы, в которых есть схема термоконтроля. Вода может иметь разную температуру в одном уровне при заборе ее в разное время. Патрубки можно использовать не только для контуров в отоплении, но и для подключения разных котлов к тепловому аккумулятору. 

Как подключить тепловой аккумулятор

Рассмотрим более подробно, как выглядит отопительная система с тепловым аккумулятором. 

Система подключения теплоаккумулятора очень похожа с подключением гидрострелки. И единственными отличиями между ними являются объем и теплоизоляция. Устанавливают аккумулятор между обратными и подающими трубопроводами, которые идут от котла.

В нижней части бака подключается обратка, а к верхней части подача. Отопление, которое требует высокой температуры, отбирают воду вверху бака, а отопление с низкой температурой, соответственно внизу емкости. 

Как рассчитать тепловую емкость

Если тепловой аккумулятор имеет объем равный 2 кубометрам и при этом дельта температур равна 20°, то такой бак сможет отдавать 168 мегаватт мощности и это лишь за 1 секунду. За 9 часов сможет отдавать около 5 киловатт. Это условие соблюдается, если в качестве теплоносителя используется вода.

Читайте также:

назначение, критерии при выборе, схема подключения

Содержание статьи:

В домах, где отсутствует газ или централизованное отопление, используются отопительные индивидуальные системы, включающие твердотопливные и электрические котлы или гелиосистемы, работающие на солнечной энергии. У этих систем есть важный недостаток – неравномерность нагрева теплоносителя ввиду принципиальных особенностей функционирования или влияния внешних факторов. Оптимизировать их можно с помощью теплоаккумулятора для отопления, который сыграет роль буфера между источником тепла и потребителями.

Назначение теплоаккумулятора

Теплоаккумуляторную емкость можно подключать к любому типу котла

Теплоаккумулятор для различного типа котлов отопления представляет собой заполненный водой резервуар внушительного размера, который позволяет решить проблемы, возникающие при работе отопительного котла:

  • перерасход энергии;
  • избыточная мощность отопления;
  • перегрев воды в котле;
  • периодические колебания температуры нагрева из-за неравномерности самого процесса горения и несвоевременной закладки дров, угля;
  • несовпадение пиков выработки и потребления тепловой энергии.

Часть проблем можно решить путем установки пиролизного котла длительного горения, но в последнем случае он не поможет. Особенность работы котла в том, что после закладки топлива мощность отдачи тепловой энергии постепенно увеличивается, достигая пиковых значений, а затем также постепенно уменьшается. Если вовремя не добавить топливо в котел, он останавливается, теплоноситель начинает остывать, а вместе с этим падает температура в доме. В период пиковой выработки тепла система не в состоянии эффективно распределять всю энергию, поскольку оснащена терморегуляторами, поэтому часть тепла растрачивается впустую. Если котел электрический, гораздо выгоднее накапливать тепло в ночные часы, когда электроэнергия рассчитывается по льготному ночному тарифу, чтобы днем потреблять электричество как можно меньше.

Резервуар теплоаккумулятора для системы отопления выполнен из нержавеющей или обычной стали, изнутри может быть покрыт защитным лаком. Стенки сверху окрашиваются теплоустойчивой краской, затем закрываются теплоизоляционным материалом и кожзаменителем. Фактически при подключении теплоаккумулятора объем теплоносителя в системе отопления увеличивается, что позволяет компенсировать пиковую мощность котла и одновременно накопить тепло для передачи ее теплоносителю при падении мощности выработки тепловой энергии котлом. Благодаря качественному утеплению вода в теплоаккумуляторе остывает долго. Она сохраняется в нагретом состоянии в течение нескольких часов и даже дней и посредством насоса подается в систему. Принцип действия теплоаккумулятора основан на разной теплоемкости различных сред, в частности воды и воздуха. Уменьшение температуры 1 л воды на один градус приводит к повышению температуры воздуха объемом 1 м3 на 4 градуса.

Если при использовании твердотопливных и электрических котлов установка теплового аккумулятора желательна, но не обязательна, то присутствие теплоаккумулятора в гелиосистеме – необходимое условие функционирования, поскольку в вечернее и ночное время солнечную энергию невозможно получить, а осенью и зимой в пасмурные дни использование системы сильно ограничено.

Плюсы и минусы

Можно установить теплоаккумулятор, в котором имеются функции бойлера

Плюсы использования теплового аккумулятора:

  • Сохраняет тепловую энергию в течение нескольких часов и дней.
  • Исключается перегрев котла.
  • Тепловая энергия не расходуется зря, а накапливается, чтобы быть использованной в дальнейшем, благодаря этому увеличивается КПД котла и отопительной системы в целом.
  • Позволяет экономить финансовые средства.
  • Температура воздуха в помещениях легко поддерживается на оптимальном уровне, резкие скачки температуры исключены.
  • Нет необходимости в частых загрузках топлива.
  • Дополнительно к твердотопливному котлу можно установить гелиосистему, являющуюся бесплатным источником тепловой энергии.
  • Некоторые модели термоаккумуляторов для отопления могут совмещать функции бойлера.

Недостатки системы:

  • Долгий нагрев – оптимальна установка в домах, предназначенных для постоянного проживания. В дачных коттеджах, которые посещаются зимой в выходные, пользу такой прибор не принесет.
  • Высокая стоимость – они стоят примерно столько же, сколько и котел, а иногда и дороже.
  • Значительные габариты и вес – из-за этого возникают определенные сложности при транспортировке и монтаже. Кроме того, теплонакопитель, предназначенный для отопления, устанавливают в непосредственной близости к котлу, там же должно находиться дополнительное оборудование, поэтому нередко приходится выделять для установки приборов специальное помещение и подготавливать его специальным образом: обустраивать опорную площадку, способную выдержать вес накопителя. В заполненном состоянии резервуар может весить 3-4.
  • Требуется котел высокой мощности – покупка накопителя оправдана, если мощность котла не используется в полной мере, имеется как минимум двойной запас мощности, в противном случае прибор будет бездействовать.

Теплоаккумулятор можно сделать своими руками из нержавейки и медной трубы

При изготовлении теплоаккумулятора своими руками удастся сэкономить значительную сумму. Самая простая конструкция изготавливается из стальной нержавеющей бочки или даже листовой нержавейки толщиной не менее 3 мм. Также потребуется медная трубка диаметром 3 см и длиной 14 м. Ее сгибают в виде спирали и помещают внутрь бака. Снизу делают подводку холодной воды, сверху отвод для горячей, устанавливают на отводы запорные краны. Обязательно нужно утеплить теплоаккумулятор, сделанный своими руками для твердотопливного котла, иначе он будет неэффективен. Также необходимо установить датчики давления и температуры.

Если цилиндрическую емкость сварить не получается, можно изготовить теплоаккумулятор для отопления в форме параллелепипеда – своими руками резервуар такой формы сделать проще. Углы дополнительно усиливают, снаружи дополняют конструкцию ребрами жесткости – приваривают их на расстоянии 30-35 см друг от друга. Соотношение диаметра и высоты прибора – 1:3(4).

Критерии при подборе

Выбирают теплоаккумулятор, учитывая параметры системы отопления и вид теплоносителя

Подбирать тепловой аккумулятор необходимо в соответствии с точными расчетами, учитывающими параметры домашней системы отопления. Однако помимо расчетных значений принимают во внимание общие характеристики тепловых накопителей.

  • Давление в системе отопления. По этому параметру тепловой аккумулятор должен соответствовать системе отопления. Во всяком случае значение может быть выше, но не ниже. Какое давление сможет выдержать накопитель, зависит от толщины стенок, формы резервуара, материала изготовления. Теплоаккумуляторы для котлов, выдерживающие более 4 бар, имеют выпуклые нижнюю и верхнюю крышки.
  • Объем буферной емкости. Этот параметр считают наиболее важным и стараются выбрать емкость такого объема, чтобы накопитель мог аккумулировать все лишнее тепло. Но в то же время и излишне объемный прибор не нужен.
  • Наружные размеры и вес. Вопросы транспортировки и размещения оборудования решать придется, поэтому необходимо тщательно все рассчитать: пройдет ли бак в дверной проем, выдержат ли перекрытия при полностью заполненном водой резервуаре.
  • Оснащение дополнительными теплообменниками. Они позволяют еще более оптимизировать функционирование системы. Модели подбирают в соответствии со сложностью всей системы.
  • Возможность установки дополнительных устройств. Совместно с аккумуляторным буфером обмена устанавливают дополнительные ТЭНы, датчики и регуляторы температуры. Если все элементы системы подобраны грамотно, можно снизить расход топлива в два раза.

Баки изготавливают из углеродистой стали или нержавейки. Последние стоят дороже и служат дольше, а первые обязательно имеют антикоррозийное покрытие. Необходимо убедиться в его качестве.

Расчёт объема буферной емкости котла

По расчетам, теплоаккумулятор должен принять всю энергию от одной закладки топлива в котел

Объем буферной емкости обычно рассчитывают таким образом, чтобы за время горения одной закладки топлива теплоаккумулятор сохранил все выработанное котлом тепло. Самостоятельно можно произвести лишь приблизительные расчеты, не учитывающие теплопотери от радиаторов отопления и влияние температуры воздуха в помещении. Основная формула для расчетов объема теплоаккумулятора:

W = k × m × с × Δt, где

  • W – избыточное количество тепла;
  • m – масса жидкости;
  • с – теплоемкость теплоносителя;
  • Δt – количество градусов, на которые нужно нагреть теплоноситель;
  • k – КПД котла.

Отсюда нужно вычислить массу теплоносителя: m = W / (k × с × Δt).

Так как W определяется как разница значений энергии, выработанной котлом и затраченной на обогрев дома, необходимо также уточнить их и время прогорания закладки топлива. Если мощность котла приводится в паспорте прибора, расход тепловой энергии на отопление нужно рассчитывать. Время прогорания топлива определяется опытным путем. Допустим, это 3 ч, а на отопление дома требуется 10 кВт/ч. Значит, за 3 ч будет потрачено: 10 × 3 = 30 кВт.

Выработка тепла котлом мощностью 22 кВт/ч составляет: 22 × 3 = 66 кВт.

По итогам расчета избыточное тепло составит: W = 66 – 30 = 36 кВт. Переводим в Вт, получаем 36000 Вт.

Используя формулу m = W / (k × с × Δt), определяем искомое значение массы воды. КПД указывается в паспорте в процентах. Это значение нужно перевести в десятичное, разделив на 100. Например, 80/100 = 0,8. Теплоемкость воды равна 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С.

Δt  определяют путем измерения температуры трубы подачи и обратки, вычитая из большего значения меньшее. Например: Δt = 88 – 58 = 30°С. Таким образом, m = 36000/(0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 кг.

Для сохранения всей избыточной энергии, выработанной котлом, потребуется емкость объемом не менее 1 288,7 м3. Подойдет теплоаккумулятор Jaspi GTV Teknik на 1500 л. При более скромных значениях расчета можно ограничиться резервуаром, к примеру, на 750 л.

Способы и схемы подключения своими руками

Теплоаккумулятор с пустым баком устанавливают, если давление в системе небольшое

Сложность и особенности подключения зависят от типа теплового накопителя. Поэтому следует разобраться, какими они бывают.

  • Самая простая конструкция – пустой внутри бак. Котел и потребители подключаются напрямую. Использование оптимально, если применяется одинаковый теплоноситель во всех контурах, давление в системе не превышает допустимые показатели накопителя и температура теплоносителя, подающегося из котла, не превышает допустимых значений для контура отопления. Если первые два требования не соблюдаются, при подключении в систему необходимо воспользоваться дополнительными внешними теплообменниками. В последнем случае следует установить смесительные узлы с трехходовыми кранами.
  • Буферная емкость с внутренним теплообменником – одним или несколькими. Теплообменник представляет собой спиральную трубу из меди или нержавейки. В таком накопителе теплоноситель перемешивается. Змеевик, расположенный в нижней части, нагревает теплоноситель, горячая вода устремляется вверх как менее плотная. Наверху расположен другой змеевик, который забирает энергию и выводит ее на контуры отопления. Прибор такого типа оптимален при использовании разных типов теплоносителей, при высоком давлении и температуре теплоносителя, подключении нескольких генераторов тепла.
  • Резервуар с проточным контуром горячего водоснабжения. Теплообменник по большей части расположен вверху бака. Он должен быть выполнен из металла, отвечающего нормативам пищевого водопотребления. Контуры подключаются напрямую. Такая система предпочтительна при равномерном расходе горячей воды.
  • Теплоаккумулятор с внутренним бойлером. В накопительной емкости сохраняется нагретая вода для бытового потребления. Такой тип аккумулятора, накапливающего тепло, можно без проблем встроить в открытую и закрытую системы отопления, оснащенные твердотопливными, электрическими котлами и солнечными коллекторами. Особенно актуальны буферные емкости этого типа при использовании электрокотлов, когда теплоноситель нагревается ночью, а вода расходуется днем. Бойлера на 150 л вполне достаточно для суточного потребления воды среднестатистической семьей.
Проточный теплоаккумулятор
С бойлером
С теплообменником

Выходных патрубков у теплового аккумулятора, предназначенного для системы отопления, несколько, и они расположены вдоль бака по вертикали, так как имеет место температурный градиент по высоте. Это сделано для того, чтобы можно было подключать контуры с разными требованиями к температуре теплоносителя, снижать нагрузку на регуляторы температуры. В результате тепловая энергия используется максимально эффективно.

В системе с трехходовыми клапанами возможна более точная регулировка температуры

Другие типы систем:

  1. Простейшая схема обвязки, ограничивающая возможности регулировки. Горячая вода поднимается вверх и забирается из верхней точки, после остывания опускается и снова поступает в котел. Используется в том случае, если давление и температура в генераторе тепла и контурах отопления одинаковы. Температура регулируется только методом увеличения/уменьшения потока теплоносителя.
  2. В системе присутствуют узлы смешивания, байпасы, поэтому возможна более точная регулировка по температуре теплоносителя. Эффективность оборудования достигается благодаря установке, например трехходовых клапанов.
  3. В систему включен дополнительный бак, благодаря чему небольшой объем горячей воды доступен непосредственно после запуска котла. Потребителю не приходится ждать, когда система разогреется полностью, но запас воды не велик, а нагревается система медленнее, чем классическая.
  4. Внутри буферной емкости имеется один змеевик, через него проходит тепловая энергия от источника, а уже от змеевика нагревается теплоноситель в тепловом накопителе. В системе этого типа применяют разные теплоносители. Можно выбирать такие, которые нельзя смешивать из-за несовместимости химических характеристик. Через змеевик можно запитать отопление или ГВС, либо по этому кругу будет циркулировать теплоноситель от источника.
  5. В системе установлен дополнительный внешний теплообменник. Он позволяет поддерживать нужную температуру в аккумуляторе.
  6. Система с проточным контуром горячего водоснабжения. Она оптимальна, если горячая вода используется равномерно. В противном случае рекомендуется приобрести энергоаккумулятор со встроенным бойлером.
  7. Система с одним змеевиком и подключением к альтернативному источнику энергии, например, солнечному коллектору. Называется бивалентной. Подключение осуществляется таким образом, что коллектор играет ведущую роль в нагреве системы, а котел подключается, когда тепловой энергии недостаточно.
  8. Мультивалентная система, где основной нагрев осуществляют низкотемпературные источники, например солнечный коллектор и геотермальный тепловой насос. Они подключаются в нижней части теплового аккумулятора. В качестве вспомогательного источника тепловой энергии применяется высокотемпературный котел.

При наличии различных контуров отопления и источников тепловой энергии формируется сложная разветвленная система со множеством дополнительного регулировочного оборудования, датчиков, групп безопасности. Ее проектировку рекомендуется доверить профессионалам, так как потребуются высокоточные расчеты.

Обвязка аккумулятора для тепла

Емкость должна быть хорошо утеплена. Если это покупной теплоаккумулятор, нужно оценить толщину и качество внешней изоляции. Чем лучше и толще теплоизолятор, тем дольше будет сохраняться тепло. Благодаря особой структуре теплоизолятора теплоаккумулятор работает как термос. Толщина теплоизоляции в качественных моделях составляет около 10 см. Она закрывает окрашенный термостойкой краской корпус. Поверх теплоизоляции идет слой кожзаменителя. Самостоятельно утепление выполняется по той же схеме. Сначала бак красят краской, стойкой к высокой температуре, затем утепляют базальтовой ватой толщиной не менее 150 мм, а сверху закрывают фольгой.

Отопление теплоаккумулятором

В КАКИХ СЛУЧАЯХ ЭТО АКТУАЛЬНО?

➤ Первое — и самое главное — хорошее утепление вашего дома. Правильно сделанный проект и утепление в стенах 150-200 мм, а в потолке 200-250 мм базальтовой ваты.

➤ Второе — наличие выделенной мощности электричества. Минимум у вас должно быть 15 кВт. То есть если у вас категория земель для постоянного проживания, то энергетики по умолчанию предоставляют вам мощности 15 кВт в три фазы. Этого достаточно.

➤ Третий параметр — наличие ночного тарифа. Если вы, к примеру, подключаетесь к системе Моэск, ночной тариф (с 11 вечера до 7 утра) они вам предложат по умолчанию.

Этот тариф мы как раз и будем использовать по максимум, когда электричество в три раза дешевле, чем днем.

 

 

Лучше всего это продумать на этапе проектирования вашего дома. Потому что эффективнее всего система отопления с теплоаккумулятором работает в связке с теплыми полами.

 

Я видел, когда теплоаккумулятор применяют в связке с радиаторами. Но минус в том, что теплоаккумулятор — это большая емкость. Ее нагреть достаточно сложно, нужна большая мощность. И в принципе его можно нагреть до 80-85 ºС, и радиатор у вас это все снимет за 3-4 часа. А к вечеру дом выстудится.

Поэтому я рекомендую подключать данную систему отопления в связке с теплыми полами.

 

Температура подачи воды в тёплые полы у меня в среднем 40-50 ºС. Точнее, с утра, когда теплоаккумулятор только прогрелся, температура подачи теплоносителя в полы такая же, как температура в теплоаккумуляторе (50-55 ºС). К вечеру теплоаккумулятор остывает и температура воды приближается гд-то к 30-35 ºС.

Но этого достаточно, чтобы в доме была комфортная для проживания температура в 20-23 ºС.

Еще один плюс теплых полов (помимо того, что вы ходите по полу босиком даже зимой) в том, что помещение прогревается равномерно. Если у вас стоят радиаторы, то их нужно большое количество и распределять на всю площадь дома.

Системы с тепловыми батареями | Лучший производитель тепловых батарей

Энергетический набор: технология тепловых батарей

EaglePicher производит большое количество лучших и самых надежных тепловых батарей в мире. Наш технический и производственный опыт позволяет нам разрабатывать новые передовые системы тепловых батарей. Мы тесно сотрудничаем с каждым клиентом, чтобы гарантировать, что ваш дизайн технически надежен, может быть произведен с минимальными затратами и хорошо работает в предполагаемом применении.

Запросить информацию

КАК РАБОТАЮТ ТЕРМИЧЕСКИЕ БАТАРЕИ

Тепловые батареи предлагают относительно высокую плотность энергии по сравнению с объемом. Их можно хранить до 20+ лет без снижения производительности; они работают без подготовки в самых внешних условиях; и они начинают подавать энергию почти сразу. Технология тепловых батарей состоит из ячеек, установленных друг на друга. Каждая ячейка состоит из катода, электролита, анода и пиротехнического источника тепловой энергии.В современных конструкциях тепловых батарей используется пара литий-кремний / дисульфид железа (LiSi / FeS 2 ), так как это дает следующие преимущества:

  • Максимальная производительность на единицу объема
  • Значительная удельная мощность
  • Низкое равномерное внутреннее сопротивление в активном состоянии
  • Возможность адаптации к широкому спектру сред

В зависимости от требований к плотности мощности и объему тепловая батарея может состоять из одного последовательного набора ячеек или двух или более параллельных наборов последовательных элементов.Пакеты ячеек тщательно изолируются и помещаются в контейнер из нержавеющей стали, который герметично закрывается.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКИХ БАТАРЕЙ

Типичные области применения тепловых батарей:

ИСТОРИЯ НАШИХ ТЕРМОБАТАРЕЙ

Компания EaglePicher начала разработку технологии тепловых батарей еще в 1949 году. В 1974 году наша компания первой начала работу над большими LiAl / FeS-батареями для выравнивания нагрузки и применения в электромобилях. К 1976 году EaglePicher была первой в мире, кто адаптировал эту перезаряжаемую систему к первичной тепловой батарее LiAl / FeS 2 , улучшив ее рабочие характеристики.

В 1982 году EaglePicher стала первым производителем тепловых батарей, который произвел LiSi / FeS 2 тепловые батареи для Министерства энергетики США на производственной основе, а в 2007 году наше автоматизированное производственное предприятие в Питтсбурге, штат Канзас, было введено в эксплуатацию. увеличить возможности производства тепловых батарей.

На протяжении более 70 лет EaglePicher производит высококачественные, надежные и экономичные системы тепловых батарей, производит миллионы батарей для различных оборонных рынков, проверяет и производит более 750 уникальных конструкций тепловых батарей.EaglePicher в настоящее время является ведущим производителем тепловых батарей для ракетных приложений Министерства обороны.

У нас богатая история поддержки почти всех основных программ по вооружению, включая, помимо прочего, TOW, Patriot, JDAM, Tomahawk, Excalibur, Paveway, Laser Guided Bomb, Hellfire, Javelin, Small Diameter Bomb, Stinger, Maverick, ESSM / Sparrow, Standard Missile 3/6, Sonobuoy и AMRAAM.

ТЕПЛОВЫЕ БАТАРЕИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

EaglePicher продолжает направлять ресурсы на развитие технологий тепловых батарей.Эти улучшения касаются материалов, производственных процессов и моделирования. В настоящее время мы изучаем альтернативные составы катодов, которые обеспечивают более высокую рабочую температуру, более высокое напряжение, более высокую плотность, большую емкость и более низкое сопротивление. EaglePicher также работает над высоковольтными катодами, чтобы обеспечить более высокую производительность при том же объеме и общее снижение веса.

Хотите узнать больше о нашей технологии тепловых батарей? Свяжитесь с нашей командой экспертов или запросите информацию ниже.

,

Как работают тепловые батареи?

Что такое тепловая батарея?

Любую тепловую массу по определению можно назвать тепловой батареей, поскольку она способна накапливать тепло. В контексте дома это означает плотные материалы, такие как кирпич, кладка и бетон. Даже кувшин с водой, стоящий в солнечном окне, представляет собой своего рода тепловую батарею, поскольку он улавливает, а затем выделяет тепло от солнца.

Хорошо утепленный бетонный пол также действует как тепловая батарея; как только вы накачаете его полным теплом, он долго остынет (в зависимости от толщины), и в течение этого времени он регулирует внутреннюю температуру.

Одно из практических применений для получения максимальной отдачи от сияющего бетонного пола, поскольку тепловая батарея может быть в областях с колеблющимися затратами на электроэнергию — вы можете настроить пол на таймер, чтобы он включался только в часы с низким тарифом (с 19:00 до 7:00 в Онтарио например). В течение двенадцати часов, когда он выключен, он действует как батарея, медленно выделяя накопленное тепло, поэтому вам не придется платить по более высоким тарифам в часы пик.

MIT Solar House через Викимедиа

По мере того, как вы переходите в зону активных систем аккумулирования тепла, одним из наиболее распространенных типов тепловых батарей (не то чтобы их много) является огромный резервуар для воды, закопанный в землю, который обогревается солнечными тепловыми панелями.

Даже этот тип системы не нов, первый дом в Соединенных Штатах с активной системой солнечного отопления был построен в 1939 году в кампусе Массачусетского технологического института (Массачусетский технологический институт) на вершине огромного резервуара с водой, который нагревается. тепловыми солнечными панелями.

Тепловая батарея MIT Solar House через Викимедиа

Что такое тепловые батареи с фазовым переходом?

Использование «фазового перехода» немного поднимает планку — оставайтесь со мной, это будет весело, обещаю 🙂

Для превращения материала из твердого в жидкое требуется значительный вклад энергии.Эта энергия позже высвобождается, когда материал снова затвердевает. Пока происходят эти преобразования и материал либо поглощает, либо выделяет энергию, температура остается постоянной. Как только фазовый переход завершится, материал снова начнет изменять температуру.

Так что это означает в реальном выражении? Это означает, что для того, чтобы растопить воду, воск, металл, камень или что-то еще, вам нужно накормить его тонной энергии. но при этом температура не меняется.Таким образом, ваша «батарея» имеет больше энергии, и вы можете хранить больше тепла в том же объеме пространства.

Трудно использовать температуру плавления 0 ° Цельсия, но воск плавится при температуре около 37 ° Цельсия (в зависимости от его точного химического состава), что идеально подходит для сбора и хранения тепла от солнечных тепловых коллекторов.

Как построить тепловую батарею:

Если у вас есть солнечная панель, собирающая тепло (непосредственно нагревающая воздух или жидкость, а не генерирующая энергию с помощью фотоэлектрических элементов), вы можете использовать ее для зарядки тепловой батареи.Представьте себе это — большой резервуар с воском (или водой), который нагревается нагретыми змеевиками солнечного коллектора. Через этот же резервуар проходит другой змеевик, который отбирает тепло, чтобы перекачивать его через ваш лучистый пол или любую другую систему распределения тепла, которая у вас есть.

Удельная теплоемкость:

Если вы возьмете твердый парафин (теплоемкость Cp = 2,5 кДж / кг · K и теплота плавления 210 кДж / кг), скажем, 1 кг при комнатной температуре, вам потребуется 2,5 кДж (килоджоулей) тепла, чтобы Блок 1 кг выдерживает температуру от 20 ° C до 21 ° C.Чтобы температура повысилась с 21 ° C до 22 ° C, вам также потребуется 2,5 кДж (то есть такое же количество энергии).

Парафин плавится примерно при 37 ° C. Если она упадет до 36 ° C, вам снова потребуется всего 2,5 кДж, чтобы вернуть ее к 37 ° C, но вам потребуется 210 кДж (в 84 раза больше), чтобы перейти с 37 до 38 ° C.

Это связано с тем, что для плавления необходимо разорвать некоторые химические связи в твердой решетке, а это требует дополнительной энергии. Итак, в целом, если около килограмма парафина лежит при температуре 20 ° C, вам понадобится 252 штуки.5 кДж, чтобы довести его до 38 ° C.

Бетон является одним из наиболее распространенных строительных материалов с высокой теплотворной способностью. В отличие от парафина, 1 кг бетона (Cp = 0,88 кДж / кг · K) потребует 15,8 кДж, чтобы сделать то же самое. Для воды (Cp = 4,18 кДж / кг · К) необходимое количество энергии составит 75,2 кДж.

Количество вложенной энергии — это количество энергии, хранящейся в материале, поскольку эта энергия позже будет высвобождаться, когда материал снова остынет до 20 ° C или комнатной температуры. Хотя существует множество материалов, которые можно использовать для аккумулирования тепла, это всего лишь краткое сравнение некоторых из наиболее широко доступных.

Итак, парафин может сохранять в 16 раз больше тепла на килограмм, чем бетон, и в 3,4 раза больше, чем вода. Таким образом, хотя вода может быть не лучшим материалом для хранения тепла, она, безусловно, является наиболее доступной по цене и легкодоступной.

Значение Cp, указанное в тексте выше, относится к теплоемкости материалов.

q = м Cp ΔT

где:

q = энергия [Дж]

м = масса материала [кг]

Cp = теплоемкость материала [кДж / (кг · K)]

ΔT = разница температур [K или ° C]

Подробнее о проектировании пассивных солнечных домов здесь

Схема тепловой батареи предоставлена ​​компанией Alternative-Photonics.com /

Диаграммы тепловых батарей любезно предоставлены компанией Alternative Photonics.

,

Производитель тепловых ячеек | Технология тепловых батарей

Самая надежная конструкция тепловых батарей в мире

В большинстве новых конструкций тепловых батарей используется пара литий-кремний / дисульфид железа, поскольку они обеспечивают максимальную емкость на единицу объема. Эвтектическая смесь неорганических солей с неорганическим связующим служит электролитом между анодом и катодом. Между каждой ячейкой помещен токопроводящий источник тепла, состоящий из железа и перхлората калия.При включении тепловые гранулы воспламеняются, выделяя тепло и плавя эвтектический электролит, создавая напряжение и ток. Контроль веса тепловой гранулы гарантирует получение надлежащих электрических характеристик в требуемом диапазоне температур.

Тепловая батарея полностью инертна и не реагирует до активации. Поскольку большинство внешних условий практически не влияет на инактивированную батарею, ее можно хранить более 20 лет. Батарею можно активировать в любой момент без подготовки, и она начнет подавать питание почти сразу.После активации батарея быстро достигает пикового напряжения, которое постепенно снижается в течение оставшейся части ее активного срока службы. После активации батарея функционирует до тех пор, пока не истощится критически важный активный материал или пока батарея не остынет ниже точки плавления электролита.

Запросить информацию

Электрохимический состав

Усовершенствованные тепловые батареи состоят из набора последовательных ячеек. Каждая ячейка состоит из катода, сепаратора электролита, анода и пиротехнического источника тепловой энергии.

Анод

Анод

EaglePicher представляет собой запатентованную смесь с литием в качестве активного ингредиента. Этот анод позволяет изменять емкость в зависимости от более высокого содержания в нем лития. LiSi обычно использует 44% лития по сравнению с 20% для LiAl.

Катод

Дисульфид железа, который в настоящее время используется всеми производителями тепловых батарей, смешивается с электролитом и связующим для предотвращения течения при более высоких рабочих температурах и для лучшего использования.

Электролит

Наш электролит-сепаратор представляет собой эвтектическую смесь неорганических солей, сплавленных вместе в запатентованном процессе, а затем снова измельченных в порошкообразную форму.В эту гомогенную смесь добавляют связующее, чтобы она не текла при расплавлении.

Электролит — это секрет длительного срока хранения усовершенствованных тепловых батарей, и определение диапазона температур, в котором электролит работает должным образом, является одной из основных задач при разработке тепловой батареи.

Источник тепла

Источником тепла является однородная смесь порошка железа и перхлората калия. Смесь используется для обеспечения отличного воспламенения и получения очень тонких гранул.

Проектирование, разработка и производство

Стандартизация сводит к минимуму производственные затраты. Во время разработки EaglePicher оптимизирует вес анода и катода, площадь поверхности и толщину элементов для каждой батареи. Мы исследуем возможные проблемные области, которые могут повлиять на изготовление и сборку аккумуляторов.

В процессе проектирования тепловой батареи, помимо электрохимии элементов, мы учитываем внутренние выводы, электрическую изоляцию, систему зажигания, теплоизоляцию, сборку коллектора и контейнера с кронштейном.Работая с EaglePicher, вы можете быть уверены, что мы разрабатываем, проверяем и поставляем передовые, но практичные проекты, готовые к производству.

Работать с нами

Тестирование

В EaglePicher все испытания на воздействие окружающей среды и вибрации проводятся на месте. Аккумуляторы для разработки подвергаются критическим динамическим нагрузкам в нашей лаборатории, чтобы гарантировать удовлетворительную работу конструкции в реальных полевых условиях.

История нашей электрохимии

1974: EaglePicher была первой компанией, которая произвела усовершенствованные тепловые батареи LiAl / FeS (40 кВтч) для выравнивания нагрузки и применения в электромобилях по различным контрактам с Аргоннской национальной лабораторией.

1976: Мы были первой компанией в мире, которая адаптировала эту перезаряжаемую систему к первичной тепловой батарее LiAl / FeS2, чего мы достигли в рамках контракта с авиабазой Райт-Паттерсон для улучшения характеристик тепловой батареи.

1979: EaglePicher была первой компанией, которая процитировала и получила программу квалификации с твердой фиксированной ценой на LiAl / FeS2 тепловые батареи для использования в программе Advanced Medium Range Air-to-Air Missile (AMRAAM).

1982: Мы были первой компанией, которая произвела LiSi / FeS2 тепловые батареи для Министерства энергетики США на производственной основе. На сегодняшний день мы произвели тысячи батарей с использованием этой системы.

1984: Компания EaglePicher создала отдельный исследовательский отдел, занимающийся исключительно развитием тепловых технологий. Этот отдел, финансируемый за счет внутренних программ исследований и разработок, занимается исследованиями анодов, катодов и электролитов.

Подойдет ли тепловая батарея для вашей отрасли? EaglePicher разработала передовые конструкции тепловых батарей для клиентов на оборонном и космическом рынках.

,

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм: тепловая батарея

Термобатареи

Тепловые батареи относятся к группе первичных резервных батарей и используют неорганические солевые электролиты (непроводящие твердые вещества при температуре окружающей среды), для плавления которых требуются материалы.

Энергетический импульс от внешнего источника активирует тепловую батарею и воспламеняет пиротехнические материалы внутри батареи, чтобы расплавить электролит.В свою очередь, аккумулятор становится токопроводящим и выдает большую мощность в течение короткого периода времени (от нескольких секунд до часа). Точный срок службы отдельных тепловых батарей зависит как от конструкции, так и от области применения.

Химия

Тепловые батареи имеют анод из щелочного или щелочноземельного металла, солевой электролит, катод из соли металла и источник тепла, который обычно располагается между элементами. Наиболее распространенным анодом для тепловых батарей является литий, хотя также используются металлический магний и кальций.В анодах из металлического лития используется расплавленное литиевое связующее, которое прессуется в фольгу и разрезается на куски, соответствующие размеру ячейки. Кусочки фольги помещаются в чашку из железной фольги, которая также является коллектором электронов. Кроме того, чашка помогает предотвратить миграцию лития, которая может вызвать короткое замыкание аккумулятора.

В тепловых батареях в качестве электролита часто используется расплавленная эвтектическая смесь хлорида лития и хлорида калия. Смеси галогенидов предпочтительнее натриевых солей из-за их более низких температур плавления.В тепловых батареях можно использовать несколько катодов, включая хромат кальция, дихромат калия, хромат калия, хромат свинца, оксиды металлов и сульфиды. Кроме того, теплоизоляция расположена на обоих концах пакета элементов, а батарея спроектирована таким образом, чтобы оставаться герметичной на протяжении всего срока службы.

Тепловые батареи, особенно хромат кальция, дихромат кальция / калия и хромат кальция / свинца, зависят от очень разных химических свойств.Дисульфид лития / железа имеет несколько преимуществ по сравнению с другими типами, включая устойчивость к условиям разряда от разомкнутой цепи до высоких плотностей тока, большую токовую нагрузку, высокую предсказуемую производительность, простую конструкцию, устойчивость к вариациям обработки и стабильность в экстремальных динамических условиях. Поэтому этот тип тепловых батарей является наиболее распространенным. Батарея из дисульфида лития / кобальта обеспечивает лучшую стабильность при высоких температурах, поскольку дисульфид кобальта стабилен до 650 градусов Цельсия.В батарее из хромата кальция и кальция должны происходить химические и электрохимические реакции. Этот аккумулятор используется все реже, так как все чаще используются более стабильные формы теплового аккумулятора.

Дополнительная информация

Тепловые батареи имеют ряд преимуществ перед другими батареями. Их срок хранения превышает десять лет без ухудшения характеристик. Их можно активировать мгновенно, чтобы обеспечить мощность за доли секунды, а их высокая пиковая плотность мощности превышает 10 Вт на квадратный сантиметр.Термобатареи устойчивы к суровым условиям окружающей среды, работают при многих температурах, надежны после длительного хранения и не требуют обслуживания. Они герметично закрыты, поэтому не выделяют газ, и, что наиболее важно, они специально разработаны с учетом острого напряжения, времени запуска и требований к конфигурации. К их недостаткам можно отнести очень короткий срок службы (обычно менее 10 минут), низкую плотность энергии, температуру поверхности 230 градусов по Цельсию или выше, нелинейное напряжение и одноразовое использование.

НАЗАД НА ДОМУ АККУМУЛЯТОРОВ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2019, автор —
Майкл В. Дэвидсон
и Государственный университет Флориды.
Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт обслуживается нашим
Команда графического и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:19.
Счетчик доступа с 1 июня 1999 г .: 39403

,