Буферная ёмкость PS-1000
Буферная ёмкость в разрезе
Съёмная теплоизоляция
Иначе его называют — буферный накопитель. Он представляет собой теплоизолированную вертикальную ёмкость объёмом от 200 до 5000 л с патрубками для подключения источника тепла и потребителя. В ёмкости находится запас нагретого источником теплоносителя, предназначенного для нужд отопления.
Зачастую аккумулятор используется с твёрдотопливным котлом. Такое применение даёт возможность регулирования температуры теплоносителя в системе и увеличения времени между загрузками топлива. То есть, позволяет экономить сырье, используемое в качестве источника тепла. Современное решение — это применение ёмкости с солнечными коллекторами для аккумулирования энергии, приходящей от «неиссякаемого» возобновляемого источника.
Данные схемы используются, когда аккумулятор выступает в роли энергосберегающего оборудования, то есть в качестве инструмента, снижающего нагрузку на основной источник тепла. Это классический вариант применения. Но буферная ёмкость также может использоваться при ограниченной тепловой мощности основного источника тепла. Такой способ возможен, если в системе существуют непостоянные по нагрузке потребители, например, водяные тепловые завесы на входе в здание.
Тепловые завесы — необходимое инженерное оборудование для отдельно стоящих магазинов, складов или автомоек. Основная функция тепловой завесы — защита помещения от холодного воздуха, попадающего внутрь через открытые ворота в зимний период.
Буферная ёмкость может использоваться при ограниченной тепловой мощности основного источника тепла. Такой способ возможен, если в системе существуют непостоянные по нагрузке потребители, например, водяные тепловые завесы на входе в здание
Нагляднее будет рассмотреть схему с аккумулятором тепла и тепловыми завесами на конкретном примере.
Рассмотрим как пример проект теплоснабжения автомойки площадью 300 м2 с двумя боксами для автомобилей. Выделённая мощность на теплоснабжение объекта — 30 кВт электрической энергии. А нагрузка потребителей, предусмотренных проектом, в разы больше. На отопление потребуется 30 кВт (температурный график 80-60 °C), ГВС потребляет 30 кВт (температурный график 10-45 °C), а тепловые завесы — 80 кВт (температурный график 80-60 °C).
Очевидно, что 30 кВт электрического котла для теплоснабжения всех контуров недостаточно. Сократить затраты энергии можно за счёт горячего водоснабжения, если организовать его работу по приоритету с применением бойлера горячего водоснабжения.
Но как быть с тепловыми завесами — необходимым элементом внутреннего обустройства автомойки?
В данном случае и потребуется аккумулятор тепла, который будет осуществлять запас энергии от электрического котла и при необходимости передавать её тепловым водяным завесам.
Так как тепловые завесы не являются постоянным потребителем тепла, а работают в кратковременном режиме, то запаса теплоносителя может полностью хватить для их корректной работы.
Итак, в автомойке есть два бокса с установленными двумя тепловыми завесами в каждом проёме. Усредненные характеристики одной тепловой завесы при среднем расходе будут выглядеть следующим образом — тепловая мощность при 80/60 °C составит 20 кВт при расходе теплоносителя 0,24 л/c (температурный график 80/60 °C).
Тепловая завеса работает лишь в тот период времени, когда на автомойку заезжает автомобиль. Максимально ворота остаются открытыми две минуты. В час автомойка может обслужить до восьми автомобилей, то есть длительность работы тепловой завесы составляет 16 минут в час. Следовательно, можно рассчитать необходимый расход теплоносителя для работы четырёх завес в течение часа:
G = 0,24 л/с х 3,6 х (16 минут / 60) х 4 шт. = 0,92 м3/ч.
Чтобы организовать требуемый расход через теплообменник завес в течение данного промежутка времени, необходим определённый запас теплоносителя, для аккумулирования которого выбираем ёмкость 1000 л.
Теперь смоделируем ситуацию. Во время заезда автомобиля начинают работать две завесы. Потребление составляет 40 кВт тепловой мощности:
1 м3 х 1,163 х Δt = 40 кВт,
где Δt — разность температур, Δt = 34 °C; а 1,163 — теплоёмкость воды, кВт-ч/ (л-°С). За час работы нагрузка 40 кВт снижает температуру в ёмкости объёмом 1 м3 на 34 °C. За две минуты — на 1,1 °C.
Чтобы компенсировать падение температуры на 1,1 °С в ёмкости 1000 л, необходимо нагревать её работой котла мощностью 30 кВт в течение х минут. Требуемое время нагрева получим по следующей формуле:
1 м3 х 1,163 х 1,1 °C = 30 х,
отсюда х = 0,04 часа.
То есть, время работы котла для поддержания температуры составляет всего 2,5 минуты. За это время инерционная система отопления не успевает остыть.
Следовательно, используя источник тепла в 30 кВт, мы покрываем нагрузку в 140 кВт.
Данное решение для теплоснабжения автомойки позволяет минимизировать затраты на покупку дополнительного оборудования, а также исключает необходимость трудоёмкого монтажа системы, при этом даёт возможность оставаться в рамках выделенной мощности для объекта.
Приведённый пример доказывает, что буферная ёмкость может использоваться не только в качестве необходимого помощника с твёрдотопливными котлами или солнечными коллекторами, но и в качестве скрытого источника тепла в связке с электрическим либо газовым котлами при их ограниченной тепловой мощности.
Буферные накопители широко представлены в ассортименте немецкой компании «Майбес». Модель, подходящая под вышеизложенную задачу — PS-1000. Её объём составляет 1000 л при диаметре ∅ 790 мм и высоте H = 2200 мм. От теплопотерь ёмкость защищает съёмная флисовая теплоизоляция толщиной 100 мм — её теплопроводность составляет λ = 0,043 Вт/(м-К), в комплект также входят три гильзы для погружных датчиков температуры.
