Когда у нас один источник тепла (например газовый котел), тут кажется все ясно: включил кран или датчик в системе отопления сработал- горелка зажглась.
А если источников тепла много? Пеллетный котел например на резерве, или солнечные коллекторы?Вообще в случае последних система работает только при наличие теплоаккумулятора, поскольку тепло от солнца поступает неравномерно, а съем тепла постоянен.В любом случае, применение в системе горячего водоснабжения и отопления теплоаккумулятора позволяет увеличить срок службы водогрейных агрегатов и сэкономить существенные деньги на эксплуатации.
Как подобрать теплоаккумулятор для отопления и горячего водоснабжения?
Вот наиболее распространенные ситуации, где применяется теплоаккумулятор:
Для Самарской области действуют следующие диффиренцированные тарифы на электроэнергию .
| Тариф на электроэнергию, дифференциированный по двум зонам суток | ||||
| дневная зона (с 7 до 23 часов) | 4,08 | руб за 1 кВт.ч | ||
| ночная зона (с 23 до 7 часов) | 2,01 | руб за 1 кВт.ч | ||
Как видим, разница в 2 раза, и если Вы тратите значительные средства на отопление электричеством, то здесь можно серьезно сэкономить, т.е. греть воду для нужд отопления ночью, а днем использовать ее накопленный температурный потенциал.
Грубо можно посчитать так: 1м2 отапливаемой площади для отопления требует 100 Вт. Здесь необходимо прибавить еще по 100 Вт на каждое окно и наружную дверь. Стоит отметить, что такой расход тепла необходим для ограждающих конструкций соответствующих требованиям норм. Полученная цифра — это потребность в тепле при -30 С за бортом в час. Соответственно оборудование для отопления подбирают для пиковых нагрузок. Ночной тариф у нас с 23 до 7 часов(8 часов). За это время вода в баке должна нагреться, чтоб ее хватило и на всю ночь и на следующий день, т.е. на 16 часов.
Возьмем дом 100 м2. У него 6 окон и одна наружная дверь. Пиковые теплопотери за 16 часов составят: (100*100+6*100+1*100)*16=171,2 кВт=616320000 Дж.
Начальную температуру теплоносителя примем 85 С, конечную 40 С. Количество саккумулированого тепла ищем по формуле:
Q = c*m*(t2-t1)
m=Q/(c*(t2-t1))=616320/(4,183*(85-40))=3,27 м3.
Для того, чтоб нагреть такой объем воды до требуемой температуры понадобиться тен следующей мощностью:Q = c*m*(t2-t1)= 4,183 * 3270 * 45/8 = 21,37 кВт.
Видим, что и объем теплоаккумулятора, даже для 100 м2 отопления превышает 3 м3, да и тен нагрева воды должен быть более 21 кВт/час, при выделяемых лимитах потребления электричества в 10 кВт/час. Поэтому здесь речь конечно же идет не о полном, а о частичном использовании ночного тарифа в системе отопления. А какой теплоаккумулятор использовать от 0.5 до 3 м3 будет диктовать только размер Вашего кошелька. Причем, чем больше будет теплоаккумулятор, тем значительней будет достигаться экономия при его использовании.Вполне оправдан будет и наиболее распространенный объем — 1 м3. Напомним, что расчет велся для 100 м2.
Применение теплоаккумулятора в системе печного отопления вполне оправдано, поскольку уменьшает количество топок в день и увеличивает КПД печи, т.к. используется тепло печи, которое в буквальном смысле улетает в трубу. Топим один раз в день, при этом экономим топливо (дрова, уголь).
Расчет тот же, что и в предыдущем пункте ( при пересчете на 100 м2).Здесь также целесообразно использовать теплоаккумулятор в 1-3 м3.
При расчете теплоаккумулятора использующегося в системе солнечного отопления необходимо исходить из двух критериев:
По первому пункту можно сказать следующее: проанализировав метеоданные для Самары за последние несколько лет, максимум тепла за отопительный период на 1 м2 составляет 4,5 кВт/м2 в день. Соответствие общей площади гелиополя к обьему теплоаккумулятора будет:
2 м2 — 100 л
4 м2 — 300 л
6 м2 — 400 л
8 м2 — 500 л
10 м2 — 700 л
12 м2 — 800 л
14 м2 — 900 л
16 м2 -1100 л
20 м2 -1300 л
30 м2 -2000 л
40 м2 -2700 л
50 м2 -3300 л
70 м2 -4700 л
100 м2 -6700 л
150 м2 -10000 л
По поводу второго вопроса с временем разрядки в сутки.
Для того же дома 100 м2. Пиковые теплопотери за сутки составят: (100*100+6*100+1*100)*24=256,8 кВт =924480 кДж.
Начальную температуру теплоносителя примем 85 С, конечную 40 С. Ищем объем воды (теплоносителя):
m=Q/(c*(t2-t1))=924480/(4,183*(85-40))=4,9 м3.
Исходя из 1-го и 2-го пунктов нужно выбирать наибольший из объемов теплоаккумулятора.
Исходя из полученных объемов целесообразно использовать энергию солнца на отопление лишь частично, поскольку полное использование приводит к серьезным капитальным затратам и как следствие серьезным срокам окупаемости.
Потребление горячей воды не равномерно в течении суток. Как правило пик приходится на утро и вечер, ведь принятие душа приводит к наибольшему потреблению горячей воды. Рассмотрим среднее фактическое потребление горячей воды по данным статистики по Самарской области:
Как видим, на 1 человека приходится около 150 л/день. Семья из 3-х человек потребляет около 450 л горячей воды в день. Если брать коэффициент разбавления где то 50%, то объем бака должен быть чуть более 200 л. Но необходимо помнить и о гостях, которые могут внезапно нагрянуть….
