Většina moderních topných systémů má počáteční vadu, která znemožňuje efektivní organizaci vytápění pomocí dávkového topného kotle. Problém není v principu spalování paliva, i když tam není vše hladké, ale v organizaci přenosu tepla ze zdroje tepla – přední strany spalování pevného paliva do vzdušného prostoru obývacích pokojů domu nebo bytu. Tepelné akumulátory jsou navrženy tak, aby kompenzovaly ztráty způsobené periodickým provozem kotle. Abychom byli přesní, pro každý dávkový kotel je nutný akumulátor tepla.
Zařízení, hrdě nazývané akumulátory tepla pro vytápění kotlů, je nádrž se značnou kapacitou, dosahující v některých případech až 10 tun vody, se systémem vnitřních výměníků tepla. Co by mělo dávat použití tepelného akumulátoru:
- Bezpečné hromadění přebytečného tepla generovaného kotlem v proudu vody chladicí kapalinou;
- Prodloužit dobu cyklu ohřevu a chlazení kotelny, čímž se zjednoduší její údržba a zbaví se nutnosti jej spustit v noci nebo v nevhodném čase;
- Zvýšit efektivitu práce a zvýšit zdroje topných kotlů.
Kromě topného kotle na tuhá paliva vyžadují systémy pro elektrické topné kotle také akumulátory tepla. V tomto případě je použití tepelného akumulátoru určeno umělou volbou ve prospěch periodického vytápění, a to pouze v noci, kdy je možné použít výhodnější preferenční sazbu.
Konstrukce moderních topných kotlů pro výrobce je co nejvíce optimalizována z hlediska nákladů a výrobních nákladů. Moderní topný kotel je vyroben z ocelového plechu s minimálními náklady na vzácnou a drahou měď a nikl a pracuje v režimu sporáku «potbelly kamna».
V jeho zařízení není ani náznak tepelného akumulátoru. Takový topný kotel v zásadě není schopen akumulovat tepelnou energii. Porovnejte moderní kotel na pelety nebo uhlí se starými těžkými konstrukcemi litinových topných kotlů, a ještě lépe, s instalací obyčejných venkovských kamenných kamen. Ve druhém případě jsou funkce tepelného akumulátoru nejúčinněji prováděny zdivem, které přímo absorbuje teplo z plamene a rovnoměrně přenáší do vzduchu v místnosti po dobu 10-12 hodin.
Proto je moderní topný kotel bez tepelného akumulátoru neefektivní. Pevná pohonná jednotka bude v provozu nepostradatelná a nebude fungovat bez vícetunových tepelných akumulátorů, pokud se v jejím zařízení objeví automatický systém plnění paliva v peci a následné odstranění popela..
Jak tepelný akumulátor funguje ↑
Účelem tepelného akumulátoru je poskytnout další tepelnou energii do topného okruhu vody poté, co topný kotel snížil nebo zastavil výrobu tepla. K tomu je v obrovské nádrži velké množství vroucí vody při tlaku asi 3 atm. Výměník tepla je pomocí pájky vložen do tělesa nádrže «stažení» teplo do baterie a zpětný výběr do topného systému. V nádrži je často zabudován další tepelný výměník, aby se získala horká voda pro potřeby kuchyně a koupelny.
Princip směšování toků různých teplot ↑
Pro rychlé zahřátí místnosti se akumulátory tepla pomocí trojcestného ventilu vypnou z pohybu vyhřívané chladicí kapaliny. Pouze po zahřátí průtoku vody v potrubí nad 60oC, k okruhu je připojena voda ze zásobníku tepla. A zatímco kotel pracuje, teplo jde dvěma směry: do pohonu a do topných těles.
V podobném principu existují určité pozitivní aspekty:
- Rychlé zahřátí obývacího pokoje a teprve poté je přebytečné teplo odváděno do tepelného akumulátoru;
- Princip míchání umožňuje efektivní přenos tepla;
- Zásobování vodou v tepelném akumulátoru je strategickou rezervou pro kotel, čímž zabraňuje jeho možnému vyhoření v případě narušení oběhu vody v teplárně.
V ideálním případě by voda, která cirkuluje v horkém tepelném výměníku topného kotle, neměla být mísena s chladivem proudícím v celém topném systému. Proto v tepelných akumulátorech často používají odlišné schéma – s hydraulickou izolací a oddělením toku.
Systém s hydraulickou izolací tepelných nosičů ↑
V tomto schématu hraje tepelný akumulátor roli jednoho z prvků okruhu dodávajícího teplo, nelze jej vyloučit z toku. Ve skutečnosti je v tepelném akumulátoru stálý přenos tepla z uvolněného «horký» obrys topného kotle a zbývající množství vody nebo chladicí kapaliny cirkulující v topném systému.
Co to dá:
- Vysoce zatížený výměník tepla topného kotle vyžaduje použití speciální vody očištěné od nečistot a kyslíku. Pouze taková voda zaručuje dlouhou životnost trubek a těsnění výměníku tepla. Zásoba požadovaného množství připravené vody je uložena v dalším kotli.
- Díky speciálnímu schématu ohřáté vody z akumulační nádrže lze snadno regulovat teplotu zvolené kapaliny, což zjednodušuje regulaci vytápění.
Nevýhody zahrnují potřebu dalších zařízení – dvě čerpadla: cirkulaci chladicího média a napájecí systémy. Někdy pro zálohování použijte několik zařízení – měnič napětí a elektrická baterie pro topný kotel. Jinak může výpadek proudu vést k vážné nehodě v primárním okruhu..
Složitější a vylepšené schéma zahrnuje použití dvou samostatných tepelných výměníků kombinovaných v jednom pouzdru tepelného akumulátoru. Toto je racionálnější způsob organizace provozu tepelného akumulátoru s vysokou mírou redundance. Doporučuje se pro ty, kteří si chtějí vyrobit tepelný akumulátor pro topný kotel vlastními rukama.
Vybudování vlastního tepelného akumulátoru ↑
Pro vytvoření tepelného akumulačního zařízení je třeba určit tepelnou kapacitu baterie. Existuje určitá technika pro konstrukci akumulačního systému. Množství vody v baterii se odebírá na základě 30-40 litrů kapaliny na každých 1 000 W tepelné energie kotle. V tomto případě, pro dům na 100 metrů2 vytápěná plocha bude vyžadovat objem 350-400 litrů. Nejlepší možností by bylo použití připravené kotelní nádrže se senzory hladiny vody, tlaku a teploty.
Pokud je jako pracovní schéma zvolen směšovací systém, funguje to správně i při absenci speciálních čerpadel, bude nutné do topného okruhu nainstalovat další třípolohový ventilový blok..
Jednodušší obvody vyžadují, aby byl v nádrži namontován jeden nebo dva výměníky tepla ↑
Je lepší použít tepelný výměník vyrobený ze stejného materiálu jako nádrž. To zajišťuje normální kvalitu svaru při instalaci výměníku tepla. Kromě toho je v dutině tepelného akumulátoru lepší použít anodovou ochranu pomocí hořčíkových elektrod, podobných elektrickým kotlům pro zásobování horkou vodou. Vnější stěny nádrže – tepelný akumulátor opláštění izolačních rohoží nebo minerální vlny.
Slibné možnosti pro akumulátory tepla ↑
Jedním ze zajímavých řešení byly malé baterie, které místo vody používají tavitelné parafiny nebo silikonové oleje. Díky výrazně vyšší tepelné kapacitě bylo možné použít bezpečné malé skladovací systémy pro elektrické kotle systémů vytápění bytů. Namísto 300 litrové těžké nádrže se plánuje použití dvoudílné baterie s celkovým objemem 50 l chladiva s tepelnou rezervou 15 kWh..
