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- O princípio de misturar fluxos de diferentes temperaturas
- Sistema com isolamento hidráulico de meios térmicos
A maioria dos sistemas de aquecimento modernos tem uma falha inicial que torna impossível organizar o aquecimento com eficiência com uma caldeira de aquecimento em lote. O problema não está no princípio da queima de combustível, embora nem tudo seja tranquilo, mas na organização da transferência de calor a partir de uma fonte de calor – a frente da queima de combustível sólido no espaço aéreo das salas de estar de uma casa ou apartamento. Os acumuladores de calor são projetados para compensar as perdas causadas pela operação periódica da caldeira. Para ser preciso, é necessário um acumulador de calor para qualquer caldeira de aquecimento em lote.
O dispositivo, orgulhosamente chamado de acumulador de calor para caldeiras de aquecimento, é um tanque de capacidade considerável, atingindo em alguns casos até 10 toneladas de água, com um sistema de trocadores de calor internos. O que deve dar o uso de um acumulador de calor:
- Acúmulo seguro do excesso de calor gerado pela caldeira no fluxo de água do líquido de arrefecimento;
- Aumentar a duração do ciclo de aquecimento-resfriamento da instalação da caldeira, simplificando sua manutenção, dispensando a necessidade de iniciá-la à noite ou em um momento inconveniente;
- Para aumentar a eficiência do trabalho e aumentar o recurso de caldeiras de aquecimento.
Além de uma caldeira de aquecimento de combustível sólido, os sistemas para caldeiras de aquecimento elétrico também precisam de um acumulador de calor. Nesse caso, o uso de um acumulador de calor é ditado por uma escolha artificial a favor do aquecimento periódico, e somente à noite, quando é possível usar uma taxa preferencial mais favorável.
O design das caldeiras de aquecimento modernas, em benefício do fabricante, é otimizado o máximo possível em termos de custos e custos de produção. Uma caldeira de aquecimento moderna é feita de chapa de aço com custos mínimos para cobre e níquel escassos e caros e funciona no modo fogão «fogões».
No dispositivo dele, não há sequer um indício de um acumulador de calor. Essa caldeira de aquecimento, em princípio, não é capaz de acumular energia térmica. Compare uma caldeira moderna a pellets ou carvão com as antigas construções pesadas de caldeiras de aquecimento de ferro fundido e, melhor ainda, com a instalação de um fogão comum de pedra da vila. Neste último caso, as funções do acumulador de calor são desempenhadas com maior eficácia pela alvenaria, que absorve diretamente o calor da chama e transfere uniformemente para o ar ambiente por 10 a 12 horas.
Portanto, uma caldeira de aquecimento moderna é ineficiente sem um acumulador de calor. Uma unidade propulsora sólida será indispensável na operação e ficará sem acumuladores de calor de várias toneladas se, no seu dispositivo, um sistema de carregamento automático de combustível no forno e posterior limpeza das cinzas aparecer.
Como o acumulador de calor funciona ↑
O objetivo do acumulador de calor é fornecer energia térmica adicional ao circuito de aquecimento de água após a caldeira de aquecimento ter reduzido ou parado de gerar calor. Para fazer isso, em um tanque enorme, há uma grande quantidade de água fervente a uma pressão de cerca de 3 atm. Um trocador de calor é soldado no corpo do tanque, por meio do qual «baixar» aqueça a bateria e inverta a seleção para o sistema de aquecimento. Muitas vezes, um trocador de calor adicional é embutido no tanque para obter água quente para as necessidades da cozinha e do banheiro..
O princípio de misturar fluxos de diferentes temperaturas ↑
Para aquecer rapidamente a sala, o acumulador de calor usando uma válvula de três vias é desligado do movimento do líquido de refrigeração aquecido. Somente após o aquecimento do fluxo de água em tubulações acima de 60sobreC, a água do tanque de armazenamento de calor está conectada ao circuito. E, enquanto a caldeira estiver funcionando, o calor vai em duas direções: para a unidade e para os radiadores de aquecimento.
Existem certos aspectos positivos nesse princípio:
- Aquecimento rápido da sala de estar e somente depois disso o excesso de calor é despejado no acumulador de calor;
- O princípio de mistura fornece transferência de calor eficiente;
- O suprimento de água no acumulador de calor é uma reserva estratégica para a caldeira, evitando assim sua possível queima em caso de violação da circulação de água na instalação de aquecimento.
Idealmente, a água que circula no trocador de calor quente da caldeira de aquecimento não deve ser misturada com o líquido de arrefecimento que flui por todo o sistema de aquecimento. Portanto, muitas vezes em acumuladores de calor usam um esquema diferente – com isolamento hidráulico e separação de fluxo.
Sistema com isolamento hidráulico de portadores de calor ↑
Nesse esquema, o acumulador de calor desempenha o papel de um dos elementos do circuito de suprimento de calor, não podendo ser excluído do fluxo. De fato, no acumulador de calor, há uma transferência constante de calor do material liberado «quente» o contorno da caldeira de aquecimento e a massa restante de água ou líquido de arrefecimento que circula no sistema de aquecimento.
O que isso dá:
- Um trocador de calor altamente carregado de uma caldeira de aquecimento requer o uso de água especial purificada de impurezas e oxigênio. Somente essa água garante uma longa vida útil dos tubos e vedantes do trocador de calor. O estoque da quantidade necessária de água preparada é armazenado em uma caldeira adicional.
- Por meio de um esquema especial de água aquecida do tanque de armazenamento de calor, a temperatura do fluido selecionado pode ser facilmente controlada, o que simplifica o sistema de controle de aquecimento.
As desvantagens incluem a necessidade de dispositivos adicionais – duas bombas: circulação de refrigerante e sistemas de fornecimento de energia. Às vezes, para backup, use alguns dispositivos – um conversor de voltagem e uma bateria elétrica para uma caldeira de aquecimento. Caso contrário, uma queda de energia pode levar a um acidente grave no circuito primário..
Um esquema mais complexo e aprimorado envolve o uso de dois trocadores de calor separados, combinados em um compartimento do acumulador de calor. Essa é uma maneira mais racional de organizar a operação de um acumulador de calor com um alto grau de redundância. Pode ser recomendado para quem deseja fabricar um acumulador de calor para uma caldeira de aquecimento com as próprias mãos.
Construindo um acumulador de calor internamente ↑
Para criar um dispositivo de armazenamento de calor, é preciso determinar a capacidade térmica da bateria. Existe uma certa técnica para construir um sistema de acumulação. A quantidade de água na bateria é obtida com base em 30-40 litros de líquido para cada 1000W de energia térmica da caldeira. Nesse caso, para uma casa a 100m2 uma área aquecida exigirá uma capacidade de 350 a 400 litros. A melhor opção seria usar um tanque de caldeira pronto, com sensores para nível de água, pressão e temperatura.
Se um sistema de mistura for selecionado como o esquema de trabalho, ele funcionará corretamente, mesmo na ausência de bombas especiais, um bloco de válvula de três posições adicional deverá ser instalado no circuito de aquecimento.
Circuitos mais simples exigirão que um ou dois trocadores de calor sejam montados no tanque ↑
É melhor usar um trocador de calor feito do mesmo material que o tanque. Isso garante qualidade de solda normal ao instalar o trocador de calor. Além disso, na cavidade do acumulador de calor, é melhor aplicar a proteção do ânodo com eletrodos de magnésio, semelhantes às caldeiras elétricas para o abastecimento de água quente. As paredes externas do tanque – acumulador de calor embainham tapetes isolantes ou lã mineral.
Opções promissoras para acumuladores de calor ↑
Uma das soluções interessantes foram as baterias de tamanho pequeno que usam parafinas fusíveis ou óleos de silicone em vez de água. Devido à capacidade de aquecimento significativamente maior, tornou-se possível o uso de sistemas de armazenamento pequenos e seguros para caldeiras elétricas de sistemas de aquecimento de apartamentos. Em vez de um tanque pesado de 300 litros, está previsto o uso de uma bateria de duas seções com um volume total de 50 l de líquido de refrigeração com uma reserva de calor de 15 kWh.
