Робота системи ГВС, зазвичай входить як складова, але самодостатня частина в загальну систему теплопостачання, характеризується великими піковими навантаженнями, критичними для автономних систем теплопостачання.
Е слі при наявності централізованого теплопостачання добові пікові навантаження ГВП покриваються за рахунок загальної потужності мережі, то в автономних мережах навіть при наявності сучасної автоматики їх купірування за рахунок резервної потужності в загальному випадку нераціонально, а при наявності полівалентної системи теплопостачання (з альтернативними джерелами теплогенерації) зазвичай і неможливо.
У системах, що використовують енергію, отримувану від альтернативних поновлюваних джерел (вітру, сонця, тепла води, повітря і землі), потрібна установка буферного акумулятора, що дозволяє елімінувати коливання генерації і забезпечувати стійку роботу обладнання при пікових навантаженнях. Він покликаний грати аналогічну роль і в гібридних (полівалентних) системах теплопостачання.
Тому установка бойлера-акумулятора (накопичувача, накопичувального водонагрівача) в більшості автономних систем теплопостачання необхідна в трьох випадках: при використанні камінів з водяною сорочкою, в гібридних системах (з сонячними колекторами і / або тепловими насосами) і в індивідуальних системах з електрокотлами в якості основного джерела теплопостачання та / або проточними електронагрівачами ГВС. При всій відмінності технологій теплогенерації всі перераховані схеми об'єднує її періодичність і циклічність (в останньому випадку, із застосуванням електрокотлів, пов'язана з можливістю істотного зниження витрат за рахунок використання низького нічного електротарифів).
Накопичувальний нагрівач в системі ГВП
Застосування бойлера-акумулятора доцільно при наявності більш ніж однієї точки забору гарячої води. Грамотно підібраний теплообмінник з коректною потужністю (об'ємом) робить можливим швидкий і рівномірний нагрів води в ньому до необхідної температури, стабільної в різних точках бака. Так, резервуар об'ємом 0,1 м3 гарантує отримання приблизно 500 дц3 / ч гарячої води. Причому проточний електронагрівач не може забезпечити таку продуктивність.
Принцип дії бойлера непрямого нагріву може бути заснований на взаємодії додаткових джерел теплопостачання з основним його джерелом, тому обсяг бойлера повинен підбиратися з урахуванням потужності таких теплогенераторів. Теплопередаючих контурів в подібному нагрівачі може бути кілька. Для нагріву води в бойлері використовуються в якості додаткових джерел енергії геліоколектори (плоскі і вакуумні), біопаливні (твердопаливні) котли або каміни з водяним контуром і теплові насоси.
Теплоносій в таких джерелах тепла рухається по відокремленим «трасах», пов'язаним елементами теплопередачі в середовищі нагрівання. Наприклад, в навчальному класі для підготовки фахівців в області сучасної опалювальної техніки компанії Ariston Thermo Group навчаються вивчають технічні прийоми, необхідні для якісного проектування, монтажу і сервісу сучасних систем, що використовують альтернативну теплогенерацію. Сонячний колектор, встановлений на даху, і бойлер-акумулятор ГВП, - «робочі», і в відходять від них трубах циркулює нетоксичний низкозамерзающий теплоносій на основі пропілену.
Пристрій і підключення
Бойлер непрямого нагріву - це циліндр з теплоізольованими стінками, має всередині збирає колбу з теплообмінником, зазвичай мають спиралевидную форму (змійовик). Усередині нього рухається теплоносій, що нагріває стінки. Від них в свою чергу прогрівається і вода в резервуарі. Захист частин нагрівача від гальванічної корозії забезпечує встановлений всередині бойлера магнієвий анод.
Однак існують і конструкції, виконані за схемою «бак в баку», принцип дії яких схожий на роботу класичного теплообмінника двоконтурного котла (рис. 1).
Мал. 1. Бойлер-акумулятор типу «бак в баку»
Підключити накопичувальний нагрівач можна, наприклад, за допомогою триходового клапана, забезпечивши взаємодію двох контурів - опалювального і ГВП. Триходовий клапан служить розподільником потоку теплоносія між ними, а пріоритет в такій системі віддається нагрівання накопичувача.
Управління триходовим клапаном здійснюється автоматично, за допомогою сигналів термостата нагрівача. При охолодженні води до мінімально допустимого рівня клапан по сигналу термостата перенаправляє потік води з контуру опалення в контур бойлера непрямого нагріву.
При підключенні бойлера до контурів опалення та ГВП холодна вода надходить в низ бака, а гаряча - забирається з верхньої його частини. Подача гарячого теплоносія здійснюється по верхньому патрубку, а охолоджені - виходить по нижньому. Завдяки такому з'єднанню, можна забезпечити більш високий ККД бойлера (рис. 2).
Мал. 2. Типова схема підключення бойлера-акумулятора
Подібні системи добре зарекомендували себе при експлуатації в приватному секторі. При непрямої схемою підключення (непрямий нагрів, при якому теплоносій контуру котла безпосередньо не контактує з водою в ємності) бойлер грає роль додаткового обладнання, а основним елементом вважається двоконтурний котел. Вода, нагріта їм, прямує в бойлер, де «догрівається» і надходить споживачеві. При відсутності витрати ГВП вона циркулює по системі опалення із заданою температурою, яку і забезпечує бойлер.
Така акумулююча ємність необхідна в моновалентною системі теплопостачання і в разі дискретності генерації тепла. Причому таке «запасеної тепло» служить в цьому випадку не тільки для покриття пікових навантажень ГВС, а й забезпечує потреби опалення при непрацюючому теплогенераторі. Це актуально не тільки для багатьох типів твердопаливних котлів, а й для камінів з водяним контуром.
Наприклад, протягом приблизно 14 год роботи камін генерує до 14 кВт. З них 8 кВт - витрачається на опалення будинку та надходить через бойлер безпосередньо до споживачів - батарей опалення, теплої підлоги і т. П. Ще 1 кВт через бойлер непрямого нагріву надходить в систему ГВП. З отриманої теплової потужності 5 кВт акумулюються в бойлері. Тому за час роботи каміна в бойлері накопичується до 70 кВт · год теплової енергії. Протягом 10 умовних нічних годин ця енергія витрачається на опалення (рис.3).
Мал. 3. Гідравлічна схема підключення бойлера-акумулятора при використанні каміна з водяною сорочкою
З урахуванням неминучих тепловтрат, які можуть скласти до 20% (максимальні тепловтрати при мінімальній витраті - в початковий період і мінімальні тепловтрати при максимальній витраті - в кінцевий період часу), на опалення може бути витрачено 56 кВт · год.
Таким чином, без бойлера-накопичувача (теплоаккумулятора) неможливо було б оптимізувати споживання тепла протягом доби. Крім того, він захищає камін з водяним контуром від можливого перегріву. З водяної сорочки надходить теплоносій температурою до 90 ° С. Протікаючи по вбудованому в ємність бойлера змійовика, він нагріває що знаходиться там воду. Охолоджений до 65 ° С теплоносій подається назад в теплообмінник котла. А нагріта в бойлері до 80-90 ° С вода надходить до споживачів, охолоджена в опалювальних приладах вода повертається в бойлер-акумулятор. Витрачається побутова гаряча вода нагрівається, протікаючи по іншому змійовика, також розташованому в бойлері. При цьому вода для ГВП і вода для опалення не повинні змішуватися.
Для того щоб захистити котлову частина топки від низької температури, застосовується модуль, який відповідає за температуру підвищення зворотного потоку. Якщо в бойлері температура води опускає нижче 60 ° С, то модуль підмішує до теплоносія зворотного потоку воду з прямого потоку до досягнення необхідної температури.
У водяній сорочці монтується датчик, по сигналу якого включається циркуляційний насос і переключаються потоки теплоносія.
Альтернативні джерела теплопостачання
Якщо схеми використання і підключення бойлерів-акумуляторів в автономних системах теплопостачання з класичними теплогенераторами в загальному випадку типові, то застосування накопичувальних ємностей в полівалентних системах, в яких поряд з котлами, газовими або твердопаливними, застосовуються також альтернативні джерела теплопостачання, також багатоваріантних. При цьому накопичувальні ємності, поєднуючи різнотипні джерела енергії, можуть не тільки забезпечувати потреби ГВП або опалення, а й служити активним елементом гідравлічної схеми і грати роль свого роду гідравлічної стрілки, що розділяє і діспетчерізірующей разнопотенціальние теплові потоки.
Очевидно, що такі різні функції і адаптація систем теплопостачання до потреб конкретних споживачів, застосування різних типів альтернативних джерел енергії (рис.4, 5), як безперервної, так і погодо, - добу - і сезонозавісімой генерації (геліоколектори, повітряні теплові насоси і т .п.) вимагають і використання бойлерів-акумуляторів різних конструкцій.
Мал. 4. Типова гідравлічна схема з теплопостачанням від теплового насоса
Мал. 5. Схема теплопостачання з полівалентним бойлером непрямого нагріву і геліоколекторами
На рис. 6 показана схема полівалентної системи теплопостачання, в якій бойлер-акумулятор забезпечений двома роздільними спіральними теплообмінниками, що нагрівають обсяг води, що використовуються для ГВП та опалення, теплоносієм, що надходять від котла (теплового насоса) і сонячного колектора.
Мал. 6. Накопичувальний водонагрівач з двома теплообмінниками
Наведена на рис. 7 схема ГВС з бойлером непрямого нагріву і каміном цікава тим, що в ній є ємнісний проміжний бойлер, який виконує функцію не тільки накопичувача-акумулятора, але і гідравлічної стрілки.
Мал. 7. Схема з проміжним бойлером-акумулятором
На схемі (рис. 8) камін або котел функціонує паралельно з сонячним колектором, причому проміжний «бойлер-диспетчер» (аналог гідравлічної стрілки) є по відношенню до теплопостачання від геліоколекторами бойлером непрямого нагріву, а бойлер системи ГВП - бойлером непрямого нагріву щодо бойлера- диспетчера.
Мал. 8. Бойлер-акумулятор, службовець бойлером непрямого нагріву для геліосистеми
Опубліковано: 09 листопада 2016 р
Повернутися назад