Теплоакумулятор (інакше — буферна ємність) часто використовується в системах із твердопаливним котлом та тепловим насосом. Він значно розширює можливості системи, дозволяючи економити набагато більше коштів на паливі. Але щоб він функціонував правильно і працював на повну потужність, потрібно правильно розрахувати об’єм теплоакумулятора. Давайте зараз цим і займемося.
Навіщо встановлювати буферну ємність у систему теплового насоса?
Теплоакумулятор — це пристрій, найчастіше виконаний у формі бака, який накопичує в собі надлишки тепла. Накопичене тепло зберігається в буферній ємності доти, доки не виникне потреба у його використанні. Такі ситуації виникають, коли джерело тепла (наприклад, котел) припиняє функціонувати або знижує інтенсивність роботи.
Опалювальні системи, в яких передбачено монтаж теплового насоса, мають відповідати певним вимогам. Зараз нас цікавлять вимоги щодо мінімальної витрати та об’єму теплоносія. Дотримуватися цих умов допомагає саме буферна ємність. Окрім цього, теплоакумулятор виконує такі функції:
-
підвищує ККД (коефіцієнт корисної дії) теплонасоса;
-
дозволяє використовувати одночасно кілька теплогенераторів (наприклад, від сонячного колектора та теплового насоса);
-
дозволяє спрямовувати тепло на кілька цілей одночасно (тепла підлога, радіатори тощо);
-
при вбудовуванні контуру ГВП — забезпечує будинок чистою гарячою водою;
-
вирівнює тиск у системі;
-
видаляє зайве повітря з теплоносія.
До того ж не варто забувати, що в теплових насосах періодично активується режим розморожування випарника. У такі моменти йому потрібна певна кількість тепла, яку може запасти буферна ємність.
Плюси та мінуси використання
Переваги:
-
Зменшує кількість пусків компресора (запобігає тактуванню);
-
Зберігає максимальну кількість енергії від кожного циклу вироблення тепла;
-
Дозволяє накопичувати тепло вночі (за дешевим тарифом), а використовувати вдень;
-
Забезпечує енергію для розморожування зовнішнього блоку;
-
Дає можливість поповерхового регулювання тепла.
Недоліки:
-
Габарити: ємність на 500 літрів має діаметр близько 650 мм та висоту 1900 мм;
-
Ціна: хоча вона зазвичай окупається за кілька місяців експлуатації;
-
Складність монтажу: потребує залучення фахівців.
Як підібрати теплоакумулятор для теплового насоса?
Правильний підбір буферної ємності забезпечить тривалий термін експлуатації та запобіжить тактуванню компресора. Насамперед слід звертати увагу на об’єм. Інженери рекомендують виходити зі співвідношення 40 літрів буферної ємності на 1 кВт потужності теплогенератора. Наприклад, для насоса на 10 кВт слід обирати об’єм 400 літрів.
Розрахунок теплової потужності
Теплову потужність, яку здатний накопичити теплоакумулятор (вимірюється у ватах), розраховують за досить простою формулою:
Q = m × cp × (T2 — T1)- Q — теплова потужність (Вт);
- m — маса речовини в буферній ємності (кг);
- cp — питома теплоємність речовини в теплоносії (Дж/кг·°C);
- T2 — кінцева середня температура носія (°C);
- T1 — початкова середня температура носія (°C).
Якщо вам цікаво, на яку кількість часу вистачить тепла від буферної ємності, рекомендуємо скористатися наступною формулою:
t = Q / тепловтрати
Показник Q береться з розрахунку за попередньою формулою, а тепловтрати залежать від кількості споживаного тепла у вашому домі.
Приклад розрахунку
На прикладі все буде набагато простіше. Припустимо:
- m = 1000 кг;
- T2 = 70 °C, T1 = 35 °C;
- Як речовину ми використовуємо воду, отже, cp = 4200 Дж/кг·°C.
Рішення:
Q = 1000 × 4200 × (70 — 35) = 147 МДж.
Якщо перевести це значення в кВт·год, вийде 40,8 кВт·год.
Тепер порахуємо час. Припустимо, площа опалювальної території становить 200 м2. У середньому такий будинок втрачатиме 10 кВт (це приблизна цифра).
t = 40,8 / 10 = 4 години і приблизно 5–6 хвилин.
Тепер вам потрібно просто методом підбору розрахувати необхідний об’єм теплоакумулятора. Одразу зауважимо: якщо замість води ви використовуєте антифриз, то cp = 3800 Дж/кг·°C.
Резюме
При виборі буферної ємності вкрай важливо правильно розрахувати її об’єм. Від цього залежатиме термін служби всієї системи, її ККД та загальна ефективність. Якщо у вас виникли труднощі з розрахунками, наші менеджери завжди готові допомогти та відповісти на всі питання.
