Acumulador de calor faça você mesmo - instruções passo a passo

Actualmente, assume particular relevância o período de aumento constante dos preços dos principais tipos de portadores de energia, a questão da poupança de energia e da utilização de sistemas de aquecimento altamente económicos. Especialmente importante é a eficiência dos sistemas de aquecimento para casas de campo, que utilizam caldeiras a combustível líquido ou sólido como fonte de calor.

Normalmente, o sistema de aquecimento de uma casa particular inclui:

uma caldeira de aquecimento que funciona com vários tipos de combustível ou eletricidade;
sistema de dutos principais;
radiadores de aquecimento (convectores).

Para melhorar a eficiência energética e reduzir o consumo de combustível, os sistemas de aquecimento modernos incluem acumuladores de calor (acumuladores de calor). Este dispositivo é um recipiente de grande volume, que está incluído no sistema de aquecimento, que possui um design diferenciado e implementa diferentes métodos de troca de calor.

Hoje, a indústria produz diversos dispositivos de acumulação de energia térmica para fins domésticos. Porém, a maioria deles apresenta um custo elevado, uma ligação bastante complicada e a necessidade de inserir dispositivos adicionais no sistema de aquecimento (sensores de temperatura, válvulas manuais e controladas, entre outros dispositivos).

Ao mesmo tempo, hoje existe um número suficiente de designs caseiros de acumuladores de calor que você pode fazer e conectar com suas próprias mãos. Ao mesmo tempo, seu custo de fabricação própria será muito mais barato e, em termos de funcionalidade, não são muito inferiores aos designs de fábrica.

Finalidade e funcionalidade do acumulador de calor

A utilização de acumuladores de calor não se justifica para todos os tipos de sistemas. No Ocidente, eles são frequentemente usados como parte de aquecedores solares. Nas residências particulares russas, eles são usados principalmente nos dois casos a seguir:

ao ligar uma caldeira de aquecimento eléctrico a uma multi-tarifária, quando à noite o aquecedor eléctrico é ligado na potência máxima e a bateria acumula efectivamente calor, e durante o dia o aquecimento do espaço habitacional ocorre devido à energia acumulada, e a caldeira liga apenas para manter um determinado nível de temperatura;
no aquecimento de uma habitação com caldeira a combustível sólido, quando devido à energia térmica acumulada durante o dia não é necessário um fornecimento constante de carvão ou lenha à noite e o aquecedor funciona em modo económico.

Além disso, a inclusão de um acumulador de calor no sistema de aquecimento pode ampliar significativamente sua funcionalidade, sendo as principais:

implementação de fornecimento de instalações residenciais com abastecimento de água quente;
estabilização do regime de temperatura e microclima das instalações residenciais;
um aumento significativo da eficiência energética do sistema de aquecimento, o que permite reduzir os custos de utilização de energia;
permite combinar vários tipos diferentes de aquecedores em um único sistema de aquecimento;
implementação da possibilidade de acumulação do excesso de energia térmica gerada pela caldeira de aquecimento.

Projetos de acumuladores de calor pré-fabricados

Os acumuladores de calor fabricados industrialmente são um tanque de aço (geralmente cilíndrico) em cuja cavidade interna existem uma ou mais bobinas por onde circulam os circuitos de aquecimento principal e adicional.

Alguns sistemas possuem aquecimento adicional de água, que é fornecido por aquecedores termoelétricos colocados em seu interior. Os acumuladores de calor de fábrica possuem diversos dispositivos para automação e controle do aquecimento de água.

A autocópia de tais dispositivos em casa é bastante problemática e custará um pouco menos do que na loja. Os elementos mais complexos são as bobinas feitas de tubos de aço inoxidável ou cobre, cujo enrolamento é uma tarefa bastante difícil quando se resolve em casa.

Não menos complexas são as questões de vedação das conexões de saída às quais o sistema de aquecimento está conectado e sua vedação. O isolamento térmico do tanque da bateria também é um grande problema.

A estrutura do acumulador de energia térmica, bastante adequada para repetição em casa, será descrita a seguir. O princípio do seu trabalho é o seguinte:

o refrigerante, durante o funcionamento da caldeira de aquecimento a plena potência, é parcialmente enviado para o acumulador de calor;
após o desligamento da caldeira, o refrigerante aquecido do acumulador de calor, circulando, fornece aquecimento para as instalações residenciais;
se você colocar uma bobina adicional dentro da caixa do dispositivo e conectá-la a uma rede de água comum, será fornecido abastecimento de água quente para a residência;
A comutação do funcionamento do sistema de aquecimento quando alimentado por caldeira de aquecimento ou por acumulador de calor é assegurada por válvulas especiais de corte e controlo, que podem funcionar automaticamente ou comutar manualmente.

Diagrama de conexão do acumulador de calor

CO - sistema de aquecimento. 1 - distribuidor automático de refrigerante;

2 - bomba de circulação; 3; 4; 5 - válvulas de corte e controle;

6;7 - sensores de temperatura.

Cálculo do volume do tanque

Normalmente, nas recomendações para a fabricação independente de acumuladores de calor para aquecimento de residências particulares, o volume do seu tanque é superior a 150,0 litros. Porém, a localização e a área ocupada pelo tanque dependem deste parâmetro, portanto é aconselhável determinar pelo método de cálculo o volume de água necessário para aquecer o ambiente, que deverá conter o tanque do acumulador de energia térmica.

Os dados iniciais para o cálculo são os seguintes dados:

Q é a potência térmica específica necessária para aquecer a sala em quilowatts-hora;

T é o tempo de operação do acumulador de calor por dia, horas

t 1 - temperatura do refrigerante na entrada do sistema de aquecimento, ° С;

t 2 - temperatura do refrigerante na saída do sistema, ° С;

m é a massa de água, quilograma;

c é a constante térmica (capacidade térmica específica do refrigerante).

A equação do balanço de calor tem a forma:

P × T = c× eu×(t 1 — t 2 ) (1)

Resolvendo esta equação para a massa m obtemos a fórmula:

eu = P× T/[ c× (t 1 — t 2 )] (2)

Para aquecer uma casa particular com área aquecida de 100,0 metros quadrados, é necessário gastar 10,0 quilowatts de energia térmica a cada hora. Suponhamos que o funcionamento do acumulador de calor seja assumido com a caldeira de aquecimento desligada por 5,0 horas por batida. Aceitamos a temperatura do refrigerante na entrada - t 1 \u003d 80,0 ° С; saída t 2 =30,0°C. Se a água circula no sistema, então sua capacidade de calor específico é c = 0,0012 quilowatts dividido por um quilograma e um grau Celsius. Substituindo os dados iniciais na fórmula 2 obteremos a massa de água necessária:

m = 10,0 × 5,0 / = 833,33 quilogramas

Assim, a capacidade do tanque do acumulador de calor deve ser de no mínimo 850,0 litros. Tendo em conta a inércia térmica do sistema de aquecimento como um todo e a diminuição admissível da temperatura do refrigerante, o dispositivo poderá funcionar em modo inercial durante mais 2,0 ... 3,0 horas.

Ao mesmo tempo, deve-se ter em conta que a potência térmica da caldeira de aquecimento, para o normal funcionamento do sistema de armazenamento de calor, deve ultrapassar a potência térmica necessária para o aquecimento das instalações em 30,0% ... 50,0%.

Para a fabricação de um acumulador de calor, você pode adquirir um recipiente de metal pronto e de volume adequado. Os tanques de água projetados para regar jardins são perfeitos. Alguns recomendam o uso de recipientes de plástico (como um Eurocubo ou uma fossa séptica).

Porém, ao escolher recipientes de plástico, mesmo aqueles projetados para temperaturas de operação de até 80,0С ... 90,0С, você deve saber que a confiabilidade de todo o sistema cai drasticamente e é improvável que algum proprietário fique satisfeito com o inverno sem aquecimento com um metro cúbico de água derramado na sala.

A solução ideal seria fazer você mesmo. Ao mesmo tempo, conhecendo o volume do tanque e a área da sala onde ele estará localizado, não é difícil determinar de forma independente as dimensões. Para a fabricação, são adequadas chapas de aço com espessura de pelo menos 2,0 milímetros.

Ao mesmo tempo, não haverá dificuldades com a instalação (soldagem) da entrada e das conexões de entrada. Se você fizer um tanque em forma de paralelepípedo ou cubo, o trabalho no seu posterior isolamento térmico será muito facilitado.

Isolamento da caixa do dispositivo

Para aumentar a eficiência energética do acumulador de calor e reduzir as perdas de calor através das paredes da caixa para a atmosfera, ele deve ser isolado. O material de isolamento térmico ideal é considerado uma folha de espuma, cuja espessura é de 100,0 milímetros.

Ao mesmo tempo, a densidade do material deve ser de pelo menos 25,0 quilogramas por metro cúbico (graus de espuma "PSB-S 25" e superiores). É facilmente processado, cortado no tamanho certo e é fácil fazer furos para acessórios. Fixe a espuma () nas paredes externas com cola.

Você também pode usar lã mineral laminada (material "ISOVER"), com densidade de 135,0 ... 145,0 quilogramas por metro cúbico. No entanto, este material é um pouco mais difícil de fixar nas paredes (especialmente no fundo do tanque). No entanto, os rolos de lã mineral são mais adequados para isolar recipientes cilíndricos.

Desvantagens dos dispositivos de armazenamento de calor

As desvantagens dos acumuladores de calor incluem:

aumento significativo do volume do refrigerante, o que obriga a utilizá-lo apenas como água;
a necessidade de um volume de reserva significativo de água, o que torna mais preferível a escolha de estruturas com aquecimento adicional por meio de resistências termoelétricas;
a capacidade e as dimensões do tanque sem aquecimento elétrico adicional requerem uma grande área, o que geralmente é resolvido com a instalação de uma mini sala de caldeira.

Principais conclusões

A inclusão de um dispositivo de armazenamento de calor de água no sistema de aquecimento permite:

aproveitar todas as vantagens da tarifa “noturna” na utilização de caldeiras elétricas de aquecimento;
economize qualquer tipo de combustível sólido;
aumentar a eficiência energética do sistema de aquecimento como um todo.