Warmteaccumulatoren voor verwarmingsketels

• 16/04/2022
• Categorieën: Warmtelevering en ventilatie

De meeste moderne verwarmingssystemen hebben een initiële fout die het onmogelijk maakt om de verwarming efficiënt te organiseren met een batch-verwarmingsketel. Het probleem zit niet in het principe van het verbranden van brandstof, hoewel niet alles daar soepel verloopt, maar bij het organiseren van de warmteoverdracht van een warmtebron – de voorkant van het verbranden van vaste brandstof in het luchtruim van de woonkamers van een huis of appartement. De warmteaccumulatoren zijn ontworpen om de verliezen als gevolg van de periodieke werking van de ketel te compenseren. Om precies te zijn, is een warmteaccumulator nodig voor elke batchverwarmingsketel.

Het apparaat, met trots de warmteaccumulator voor verwarmingsketels genoemd, is een tank met een aanzienlijke capaciteit die in sommige gevallen tot 10 ton water bereikt, met een systeem van interne warmtewisselaars. Wat moet het gebruik van een warmteaccumulator opleveren:

• Veilige accumulatie van overtollige warmte die door de ketel wordt gegenereerd in de waterstroom van het koelmiddel;
• Om de duur van de verwarmings-koelcyclus van de ketelinstallatie te verlengen, waardoor het onderhoud ervan wordt vereenvoudigd, zodat deze niet ’s nachts of op een lastig tijdstip hoeft te worden gestart;
• Om de efficiëntie van het werk te vergroten en de hulpbronnen van verwarmingsketels te vergroten.

Naast een verwarmingsketel op vaste brandstof hebben systemen voor elektrische verwarmingsketels ook een warmteaccumulator nodig. In dit geval wordt het gebruik van een warmteaccumulator bepaald door een kunstmatige keuze ten gunste van periodieke verwarming, en alleen ’s nachts, wanneer het mogelijk is om een ​​gunstiger preferentieel tarief te gebruiken.

Het ontwerp van moderne verwarmingsketels omwille van de fabrikant is zoveel mogelijk geoptimaliseerd qua kosten en productiekosten. Een moderne verwarmingsketel is gemaakt van plaatstaal met minimale kosten voor schaars en duur koper en nikkel, en werkt in de kachelstand «dikke kachels».

In zijn apparaat is er niet eens een hint van een warmteaccumulator. Een dergelijke verwarmingsketel kan in principe geen thermische energie verzamelen. Vergelijk een moderne pellet- of kolenboiler met de oude zware constructies van gietijzeren verwarmingsketels, en nog beter, met de installatie van een gewone dorpskachel. In het laatste geval worden de functies van de warmteaccumulator het meest effectief uitgevoerd door metselwerk, dat de warmte van de vlam direct absorbeert en 10-12 uur gelijkmatig in de ruimtelucht overlaat..

Daarom is een moderne verwarmingsketel inefficiënt zonder warmteaccumulator. Een eenheid voor vaste stuwstof is onmisbaar tijdens het gebruik en zal het niet doen met warmteaccumulatoren van meerdere tonnen als een automatisch brandstoflaadsysteem in de oven en daaropvolgende asverwijdering in zijn apparaat verschijnt.

Hoe de warmteaccumulator werkt ↑

Het doel van de warmteaccumulator is om extra thermische energie aan het waterverwarmingscircuit te leveren nadat de verwarmingsketel de warmte heeft verminderd of gestopt. Om dit te doen, is er in een enorme tank een grote hoeveelheid kokend water met een druk van ongeveer 3 atm. Hiermee wordt een warmtewisselaar in het tanklichaam gesoldeerd «downloaden» warmte naar de batterij en omgekeerde selectie naar het verwarmingssysteem. Vaak wordt een extra warmtewisselaar in de tank ingebouwd om warm water te verkrijgen voor de behoeften van de keuken en badkamer.

Het principe van het mengen van stromen van verschillende temperaturen ↑

Om de kamer snel te verwarmen, wordt de warmteaccumulator met een driewegklep uitgeschakeld door de beweging van het verwarmde koelmiddel. Pas na het verwarmen van de waterstroom in leidingen boven de 60^overC, water uit de warmteopslagtank is aangesloten op het circuit. En terwijl de ketel werkt, gaat de warmte in twee richtingen: naar de aandrijving en naar de verwarmingsradiatoren.

Dit principe heeft een aantal positieve aspecten:

1. Snelle opwarming van de woonkamer en pas daarna wordt de overtollige warmte in de warmteaccumulator gestort;
2. Het mengprincipe zorgt voor een efficiënte warmteoverdracht;
3. De watervoorziening in de warmteaccumulator is een strategische reserve voor de ketel en voorkomt zo een mogelijke uitbranding in geval van overtreding van de watercirculatie in de verwarmingsinstallatie.

Idealiter mag het water dat in de hete warmtewisselaar van de verwarmingsketel circuleert niet worden gemengd met het koelmiddel dat door het verwarmingssysteem stroomt. Daarom gebruiken warmteaccumulatoren vaak een ander schema – met hydraulische isolatie en stroomscheiding.

Systeem met hydraulische isolatie van warmtedragers ↑

In dit schema speelt de warmteaccumulator de rol van een van de elementen van het warmtetoevoercircuit; deze kan niet worden uitgesloten van de stroom. In feite is er in de warmteaccumulator een constante warmteoverdracht van het vrijkomende «heet» de contour van de verwarmingsketel en de resterende massa van water of koelvloeistof die in het verwarmingssysteem circuleert.

Wat levert het op:

• Een sterk belaste warmtewisselaar van een verwarmingsketel vereist het gebruik van speciaal water dat gezuiverd is van onzuiverheden en zuurstof. Alleen dergelijk water garandeert een lange levensduur van buizen en afdichtingen van warmtewisselaars. De voorraad van de benodigde hoeveelheid voorbereid water wordt opgeslagen in een extra ketel.
• Door middel van een speciaal schema van verwarmd water uit de warmteopslagtank, kan de temperatuur van de geselecteerde vloeistof eenvoudig worden geregeld, wat het verwarmingsregelsysteem vereenvoudigt.

De nadelen zijn onder meer de behoefte aan extra apparaten – twee pompen: circulatie van koelvloeistof en voedingssystemen. Gebruik soms voor back-up een paar apparaten – een spanningsomvormer en een elektrische batterij voor een verwarmingsketel. Anders kan een stroomstoring leiden tot een ernstig ongeval in het primaire circuit..

Een complexer en verbeterd schema omvat het gebruik van twee afzonderlijke warmtewisselaars, gecombineerd in één behuizing van de warmteaccumulator. Dit is een meer rationele manier om de werking van een warmteaccumulator met een hoge redundantie te organiseren. Het kan worden aanbevolen voor diegenen die met hun eigen handen een warmteaccumulator voor een verwarmingsketel willen maken.

Binnenshuis een warmteaccumulator bouwen ↑

Om een ​​warmteopslagapparaat te maken, moet men het thermische vermogen van de batterij bepalen. Er is een bepaalde techniek om een ​​accumulerend systeem te construeren. De hoeveelheid water in de batterij wordt genomen op basis van 30-40 liter vloeistof voor elke 1000 W thermisch vermogen van de ketel. In dit geval voor een woning op 100m² een verwarmde ruimte heeft een inhoud nodig van 350-400 liter. De beste optie is om een ​​kant-en-klare keteltank te gebruiken, met sensoren voor waterniveau, druk en temperatuur.

Als een mengsysteem als werkschema is geselecteerd, werkt het goed, zelfs als er geen speciale pompen zijn, zal een extra drie-positie kleppenblok in het verwarmingscircuit moeten worden geïnstalleerd.

Voor eenvoudigere circuits moeten een of twee warmtewisselaars in de tank ↑ worden gemonteerd

Het is beter om een ​​warmtewisselaar te gebruiken die is gemaakt van hetzelfde materiaal als de tank. Dit zorgt voor een normale laskwaliteit bij het installeren van de warmtewisselaar. Bovendien is het in de holte van de warmteaccumulator beter om anodebescherming aan te brengen met magnesiumelektroden, vergelijkbaar met elektrische boilers voor warmwatervoorziening. De buitenwanden van de tank – warmte-accumulator omhullen de isolatiematten of minerale wol.

Veelbelovende opties voor warmteaccumulatoren ↑

Een van de interessante oplossingen waren kleine batterijen die in plaats van water smeltbare paraffines of siliconenoliën gebruiken. Door de aanzienlijk hogere warmtecapaciteit werd het mogelijk om veilige kleine opslagsystemen te gebruiken voor elektrische ketels van appartementsverwarmingssystemen. In plaats van een 300 liter zware tank is het de bedoeling om een ​​tweedelige accu te gebruiken met een totaal volume van 50 l koelvloeistof met een warmtevoorraad van 15 kWh.