Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Расчет теплоаккумулятора: Как рассчитать объем теплоаккумулятора для твердотопливного котла: tvin270584 — LiveJournal

Содержание

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла: пример

Использование твердого топлива позволяет эффективно отапливать дом при небольших расходах. Установив теплоаккумулятор для твердотопливного котла, можно сделать его работу более рациональной. При этом уменьшается расход топлива и увеличивается срок эксплуатации отопительного оборудования.

Возможность накапливать тепло позволяет реже производить загрузку топлива и использовать котел в летнее время для горячего водоснабжения. Чтобы правильно выбрать теплоаккумулятор, необходимо произвести расчет его объема, исходя из мощности котла и условий его работы.

Преимущества использования теплоаккумулятора

Особенность работы твердотопливных котлов заключается в том, что наибольшую эффективность сжигания топлива получают в режиме номинальной мощности. При этом часто теплоноситель разогревается сильнее, чем это требуется.

Избыток тепла можно сохранить, используя аккумуляторный бак, чтобы использовать его после остановки котла.

Принцип действия таков:

  • во время работы котла, после того как теплоноситель достиг нужной температуры, происходит нагрев жидкости в дополнительной емкости;
  • аккумуляторный бак, имеющий надежную теплоизоляцию, сохраняет поступившее тепло;
  • после остановки котла и остывания теплоносителя в системе горячая жидкость из теплоаккумулятора направляется с помощью насоса в систему отопления.

При необходимости запуск котла производится несколько раз на высокой мощности до нужной степени нагрева воды в баке. После этого система отопления может функционировать без включения котла, пока сохраняется достаточная температура теплоносителя.

В зависимости от объема теплоаккумулятора и площади отапливаемого дома этот процесс может длиться до двух суток. Кроме возможности уменьшить частоту регулярных загрузок топлива, накопительный бак дает и другие преимущества:

  • сохранение избыточного тепла для дальнейшего использования;
  • предохранение котла от перегрева;
  • возможность параллельного использования отопительных котлов разного типа;
  • увеличение КПД котла;
  • продление срока службы отопительного оборудования;
  • уменьшение расхода топлива;
  • подогрев воды для бытовых нужд.

Совет! Использование резервного аккумулирующего бака снижает ограничение на использование горячей воды в часы пикового потребления.

Расчет емкости теплоаккумулятора

Методика, по которой производится расчет, может быть разной в зависимости от схемы применения. Вот примерная схема подсчетов:

  1. Определение максимальной загрузки топлива. Например, в топку вмещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт·ч энергии. Таким образом, при сжигании одной закладки дров котел отдаст 20·3,5=70 кВт·ч тепла. Время, за которое сгорает полная закладка, можно определить опытным путем или рассчитать. Если мощность котла, например, 25 кВт 70:25=2,8 ч.
  2. Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери.
  3. Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.

Расчет теплоаккумулятора

Если за час теплопотери помещения, например, составляют 6,7 кВт, то за сутки это составит 160, кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определено выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт·ч тепловой энергии.

Потребность на обогрев дома 6.7·3=20,1 кВт·ч, запас аккумулирующего бака составит 70-20,1=49,9, то есть примерно 50 кВт·ч. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 ч. Значит на сутки требуется две полных заклаки и одна неполная.

Исходя из этих расчетов, рассмотрев несколько вариантов, останавливаемся на таком: в 23 часа делается неполная загрузка, в 6.00 и 18.00 – полная. Если начертить график уровня заряда теплоаккумулятора, видно, что максимальный заряд приходится на 60 кВт·ч в 9 утра.

Так как 1 кВт·ч=3600 кДж, запас должен составить 60·3600=216000 кДж тепловой энергии. Запас по температуре (разность максимального показателя воды и необходимого показателя подачи) 95-57=38°С. Теплоемкость воды 4,187 кДж. Таким образом, 216000/(4,187·38)=1350 кг. В этом случае необходимый объем теплоаккумулятора составит 1,35 м3.

Рассмотренный пример дает общее представление о том, как производится расчет емкости аккумулирующего бака. В каждом отдельном случае необходимо учитывать особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.

Особенности установки теплоаккумулятора

Перед установкой оборудования должен быть составлен детальный проект. Необходимо учесть все требования производителей отопительного оборудования. При установке накопительного резервуара должны соблюдаться следующие правила:

  • Поверхность емкости должна иметь надежную теплоизоляцию.
  • На входе и выходе должны быть установлены термометры для контроля температуры воды.
  • Объемные баки чаше всего не вписываются в дверной проем. Если нет возможности внести резервуар до окончания строительства, придется использовать разборный вариант или несколько баков поменьше.
  • На входной трубе желательно наличие фильтра грубой очистки.
  • Рядом с резервуаром должны быть вмонтированы предохранительный клапан и манометр. В самом баке также должен быть воздухоотводящий клапан.
  • Должна быть предусмотрена возможность слива воды из бака.

Совет! Довольно часто наличие теплоаккумулятора является необходимым условием предоставления гарантии производителем твердотопливного котла.

Использование теплоаккумулятора в системе с твердотопливным котлом увеличивает эффективность работы теплогенератора и срок его службы, а также позволяет более экономно расходовать топливо. Возможность более редкой закладки топлива делает пользование отопительным котлом удобнее для потребителя. Расчет необходимой емкости аккумулирующего резервуара должен учитывать тип котла, особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Как я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

13 февраля 2015

Предыстория

Так получилось, что некоторое время назад я приобрёл частный дом на некотором «удалении от цивилизации». Удалённость от цивилизации определяется главным образом тем, что газ там отсутствует в принципе. А разрешённая мощность электрического подключения не предоставляет технической возможности отапливать дом электричеством. Единственным реальным источником тепла в зимнее время является использование твёрдого топлива. Другими словами, дом был оборудован печкой, которую прежний хозяин топил дровами и углём.

Если кто-то имеет опыт использования печки, то ему не нужно объяснять, что это занятие требует постоянного контроля. Даже в не слишком холодную погоду невозможно заложить в печку дрова один раз и «забыть» про неё. Если положить слишком много дров, то в доме станет жарко. А после прогорания топлива, дом всё-равно быстро остынет. Волей-неволей, для поддержания комфортной температуры нужно постоянно подкладывать дрова понемногу. А в сильные морозы печь нельзя оставить без присмотра даже на 3-4 часа. Если не хочешь проснуться утром в холодном помещении, будь добр хотя бы один раз за ночь к печке подойти…

Разумеется у меня желания работать кочегаром не было.

И поэтому я сразу же стал думать о более удобном способе отопления. Конечно, при невозможности использования газа или электричества, таким способом могла стать только современная система отопления на твёрдом топливе, состоящая из твердотопливного котла, теплоаккумулятора и простейшей автоматики для включения и выключения рециркуляционного насоса.

Чем современный котёл лучше обычной печки? Он занимает намного меньше места, в него можно заложить больше топлива, он обеспечивает лучшее сгорание этого топлива при максимальной загрузке, и теоретически с его помощью можно большую часть тепла оставить в доме, а не выпустить в трубу. Но в отличие от печки, твердотопливный котёл практически не возможно использовать без теплоаккумулятора. Я так подробно об этом пишу, потому что знаю множество людей, которые пытались отапливать дом такими котлами, подключая их напрямую к трубам отопления. Ничего хорошего у них не получилось.

Что же такое теплоаккумулятор или, как его ещё называют, буферная емкость? В простейшем случае это просто большая бочка с водой, стенки которой имеют хорошую теплоизоляцию. Котёл за два-три часа своей работы нагревает воду в этой бочке. А потом эта горячая вода циркулирует по системе отопления до тех пор, пока не остынет. По мере остывания, котёл нужно разжигать снова. Простейший теплоаккумулятор легко сделает любой сварщик. Но я, после непродолжительных раздумий, от этой идеи отказался и купил готовый. Поскольку живу я в Украине, то обратился в компанию «Теплобак» и ни разу не пожалел: здесь аккумулирующие баки делают профессионально и очень качественно.

В зависимости от объёма теплоаккумулятора, мощности котла и того, сколько тепла нужно дому, котёл приходится топить не постоянно, а один-два раза в сутки, или даже раз в двое-трое суток.

Как рассчитать объём теплоаккумулятора

При желании в интернете легко найти методики расчёта объёма теплоаккумулятора, но меня ни одна из них не устроила.

Некоторые «специалисты» рекомендуют умножать максимальную мощность имеющегося котла в киловаттах на какой-то коэффициент, причём этот коэффициент на разных сайтах отличается в два раза и более — от 25 до 50. По моему — бред полный. Просто потому, что полученный результат не имеет никакого отношения ни к вашему конкретному дому, ни к вашим пожеланиям как часто вам хочется топить котёл.

Нормальная методика учитывает все факторы: и климат в вашей местности, и теплоизоляцию дома, и ваши представления о комфорте. По-хорошему, этот расчёт также нужно будет провести много раз для разных температурных режимов, и выбрать максимальный объём теплоаккумулятора. И, кстати, мощность котла в правильной методике получается в результате расчётов, а не по принципу «какой был, такой и поставили». Но всё это достаточно сложно, и подходит скорее для котельных, а не для частного домовладения.

Я поступил гораздо проще. Я делал расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла следующим образом.

  1. Надо оценить количества тепла, которое требуется дому за сутки. Это самая сложная и ответственная часть работы. Опять таки можно углубиться в расчёты (в учебниках для строительных вузов можно найти все необходимые методики). Но,если есть возможность, то проще и надёжнее провести непосредственное измерение — просто протопив дом в холодную погоду и измерив количество использованного топлива. Мой дом сравнительно небольшой — немного меньше 100 кв. м, и довольно теплый. Поэтому у меня получилось, что при температуре на улице около 0 градусов, для поддержания комфортной температуры требуется с солидным запасом 50 кВт*ч, для — 10 градусов — 100 кВт*ч, для — 20 градусов — 150 кВт*ч.
  2. Выбрать котёл очень просто. Самые распространённые котлы имеют мощность порядка 25 кВт и с одной максимальной загрузки дают эту мощность порядка 3 часов. Следовательно одна растопка даёт порядка 75 кВт*ч тепла. Для нулевой температуры, таким образом, даже одной полной загрузки мне будет многовато. А для -20 градусов вполне достаточно будет топить 2 раза в сутки. Меня этот вариант вполне устроил.
  3. Теперь собственно объём теплоаккумулятора. Теплоёмкость воды 4,2 кДж на литр на градус. максимальная тепмература в теплоаккумуляторе — 95 градусов, комфортная температура воды в системе отопления — 55 градусов. То есть, 40 градусов разницы. Другими словами, 1 литр воды в теплоаккумуляторе может накопить 168 кДж тепла, или 46 Вт*ч. А 1000 литров, соответственно — 46 кВт*ч. Отсюда следует, что для того, чтобы сохранить тепло от одной полной загрузки котла мне нужен теплоаккумулятор на 1500 литров. Это всё с запасом. На самом деле, требуется немного меньше, но после изучения цен на буферные ёмкости я решил этим пренебречь.

Этот расчёт означает, что в сильные морозы мне приходится топить котёл два раза в сутки, а в очень сильные — и три раза. Причём делать это нужно равномерно в течение суток: утром и вечером или утром, в начале вечера и перед сном. А когда больших морозов нет, я топлю котёл всего один раз — в любое время суток.

Конечно, если поставить теплоаккумулятор ещё больший по объёму, то можно сделать свою жизнь ещё комфортнее. Но тут уже приходится сталкиваться и с тем, что для большой бочки нужно много места.

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Котельные установки на твердом топливе не могут работать долгое время без вмешательства человека, который должен периодически загружать в топку дрова. Если этого не сделать, система начнет остывать, температура в доме будет понижаться. В случае отключения электроэнергии при полностью разгоревшейся топке появляется опасность вскипания теплоносителя в рубашке агрегата и последующее ее разрушение. Все эти проблемы можно решить, установив теплоаккумулятор для котлов отопления. Он также сможет выполнять функцию защиты чугунных установок от растрескивания при резком перепаде температур сетевой воды.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м 3

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

Рекомендации по выбору

На подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла влияет наличие свободного пространства в помещении. При покупке большой аккумулирующей емкости нужно будет предусмотреть устройство фундамента, поскольку на обычные полы оборудование со значительной массой ставить нельзя. Если по расчету требуется бак объемом 1 м 3. а пространства для его установки недостаточно, то можно приобрести 2 изделия по 0.5 м 3. расположив их в разных местах.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Еще один момент – наличие в доме системы ГВС. В том случае, когда котел не имеет собственного контура подогрева воды, есть возможность приобрести тепловой аккумулятор с таким контуром. Немаловажное значение имеет и величина рабочего давления в системе отопления, которая в жилых домах традиционно не должна превышать 3 Бар. В отдельных случаях давление достигает 4 Бар, если в качестве источника тепла используется мощный самодельный агрегат. Тогда теплоаккумулятор для системы отопления придется выбирать специального исполнения, — с торосферической крышкой.

Некоторые заводские аккумуляторы горячей воды укомплектованы электрическим ТЭНом, устанавливаемым в верхней части бака. Такое техническое решение не позволит теплоносителю окончательно остыть после остановки котла, верхняя зона емкости будет подогреваться. Будет действовать подача ГВС на хозяйственные нужды.

Простая схема включения с подмешиванием

Аккумулирующее устройство может включаться в систему по разным схемам. Простейшая обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором пригодна для работы с гравитационными системами подачи теплоносителя и будет действовать при отключении электричества. Для этого бак надо установить выше радиаторов отопления. Схема включает в себя циркуляционный насос, термостатический трехходовой клапан и обратный клапан. В начале цикла разогрева вода, побуждаемая насосом, проходит по подающему трубопроводу от источника тепла через трехходовой клапан на отопительные приборы. Это продолжается до тех пор, пока температура подачи не достигнет определенного значения, например, 60 ⁰С.

Теплоаккумулятор для котлов отопления

При этой температуре клапан начинает подмешивать в систему холодную воду из нижнего патрубка бака, соблюдая на выходе установленную температуру 60 ⁰С. Через верхний патрубок, напрямую соединенный с котлом, в бак начнет поступать нагретая вода, аккумулятор начнет заряжаться. При полном сгорании дров в топке температура в подающей трубе начнет понижаться. Когда она станет меньше 60 ⁰С, термостат будет постепенно перекрывать подачу от источника тепла и открывать поток воды из бака. Тот, в свою очередь, будет постепенно наполняться холодной водой из котла и в конце цикла трехходовой клапан вернется в первоначальное положение.

Обратный клапан, включенный параллельно трехходовому термостату, включается в работу при остановке циркуляционного насоса. Тогда котел с теплоаккумулятором станут работать напрямую, теплоноситель пойдет к приборам отопления напрямую из емкости, которая будет пополняться водой от источника тепла. Термостат в этом случае не принимает участия в работе схемы.

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

  • циркуляционный насос;
  • трехходовой термостатический клапан;
  • обратный клапан;
  • грязевик;
  • шаровые краны;
  • приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Преимущества и недостатки

Система отопления с теплоаккумулятором, в которой источником тепла служит твердотопливная установка, имеет массу достоинств:

  • Повышение комфортных условий в доме, поскольку после сгорания топлива система отопления продолжает обогревать дом горячей водой из бака. Не нужно вставать среди ночи и загружать порцию дров в топку.
  • Наличие емкости защищает от закипания и разрушения водяную рубашку котла. Если внезапно отключили электричество или термостатические головки, установленные на радиаторах, перекрыли теплоноситель по причине достижения нужной температуры, то источник тепла будет нагревать воду в баке. За это время может возобновиться подача электричества или будет запущен дизель-генератор.
  • Исключена подача холодной воды из обратного трубопровода в раскаленный чугунный теплообменник после внезапного включения циркуляционного насоса.
  • Теплоаккумуляторы могут использоваться как гидравлические разделители в системе отопления (гидрострелки). Это делает работу всех ветвей схемы независимыми, что дает дополнительную экономию тепловой энергии.

Более высокая стоимость монтажа всей системы и требования к размещению оборудования – это единственные недостатки применения аккумулирующих емкостей. Однако за этими вложениями и неудобствами последуют минимальные эксплуатационные затраты в долгосрочной перспективе.

Рекомендуем:

Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство Как подобрать расширительный бак для системы отопления Как выбрать и подключить мембранный расширительный бак

Как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу своими руками?

Сейчас многие владельцы частных домов, которые живут вдалеке от центральной магистрали отопления, переходят на твердотопливные котлы. Но эти устройства имеют существенный недостаток – для поддержания в помещении нужной температуры их нужно растапливать дважды за сутки, иначе можно остаться без тепла. Чтобы этого не случилось, в домашнюю систему отопления вводят еще один узел – теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Его еще называют накопителем из-за способности удерживать тепло.

Особенности конструкции теплоаккумулятора

Устройство представляет собой цилиндрическую емкость, выполненную из нержавейки или черной стали. Габариты емкости зависят от его объема, который варьируется от нескольких сотен до десятков тысяч литров. Из-за больших объемов такое устройство сложно разместить в уже имеющейся котельной, поэтому нередко приходится ее достраивать. Существуют модели как с заводской теплоизоляцией, так емкости без неё.

При монтаже теплоаккумулятора нужно учитывать, что толщина утеплителя составляет 10 см. После него сверху на бак надевается кожаный кожух. Внутри емкости находится теплоноситель, который при сгорании топлива в котле быстро нагревается и долго сохраняет тепло за счет слоя утеплителя. После остановки работы котла накопитель отдает свое тепло в помещение, обогревая его. По этой причине растапливать котел будет необходимо не так часто, как раньше.

По своему устройству емкости теплоаккумулятора бывают:

  • с расположенным внутри бойлером. Такая конструкция создана для обеспечения жилья горячей водой из автономного источника;
  • с одним или двумя теплообменниками;
  • пустыми (без теплоносителя).

Для подключения накопителя к котлу и системе отопления дома предусмотрены резьбовые отверстия.

Принцип работы накопителя

Благодаря налаженной работе всей топливной системы, и в частности, теплоаккумулятора для твердотопливного котла, в жилье поддерживается постоянная температура за счет высокого КПД устройства и рационального использования тепла. Взаимодействие всей системы происходит в следующей последовательности:

  • Подача в котел холодной воды. После начала работы циркуляционного насоса, расположенного между котлом и накопителем, холодная жидкость из последнего устройства передается в верхнюю часть котла, и горячая вода начинает занимать освободившееся пространство.
  • Подача горячей воды в отопительную систему . После включения насоса, установленного между накопителем и радиатором, он нагнетает горячую воду в трубы отопления, а холодный теплоноситель начинает поступать вниз накопительного бака. После достижения в помещении нужной температуры термостат отключает работу накопителя.
  • Передача аккумулирующей энергии. Она осуществляется даже после сгорания в топке всех дров. Накопитель будет передавать тепло до тех пор, пока весь его бак не заполнится холодной водой.

Теплоаккумулятор для котлов отопления может отапливать помещение своими силами даже сутки. На продолжительность его работы будет влиять объем емкости, количество радиаторов, продолжительность труб между ними и температура на улице. Продлить его работу помогут встроенные в него змеевики – ТЭНы, подогревающие жидкость.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Это устройство имеет довольно внушительные размеры, поэтому его лучше вносить в первоначальный проект отопления. Существует несколько методик расчета его бака. Приведем самые простые из них:

Буферная емкость выбирается из среднего соотношения 30–50 л воды на 1 кВт мощности котельной установки.

Принять за исходную величину площадь отапливаемого помещения. Зная квадратуру отапливаемого помещения, следует умножить ее на 4 и получить объем бака. Например, нагреть домик в 50 м2 способен накопитель в 200 литров.

Не стоит брать бак слишком большого объема. В этом случае нужно нагреть много воды, а котел может не справиться с поставленной задачей. Его мощность первоначально выбиралась исходя из расчета, что она больше в два раза нужной, а в случае использования габаритной емкости потребуется приобрести котельную установку еще с большим запасом мощности.

При выборе накопительной емкости кроме расчетов следует учитывать еще один показатель: если теплопотребление в пиковые часы сильно отличается от среднечасового, и они занимают продолжительное время, то бак нужно покупать с большим объемом, чем получился при расчетах.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Подключение осуществляется в упрощенном виде, и может быть выполнено своими руками. Буферная емкость располагается параллельно отопительному устройству, а трубы закольцовывают ее, поэтому такая схема известна еще как обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

В подключении участвуют:

  • трехходовой клапан;
  • циркуляционный насос, расположенный на обратной магистрали между котлом и накопителем;
  • змеевик для нагрева воды;
  • теплоаккумулятор для котла отопления в виде большого бака, наполненного горячей и холодной водой;
  • трехходовой кран;
  • циркуляционный насос, находящийся между накопителем и радиатором;
  • котел;
  • отопительный прибор.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется через патрубки. Более точную информацию о завязке всех приборов отопительной системы можно понять, изучив пошаговую инструкцию.

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Пошаговая инструкция по подключению агрегата:

  1. Вначале устанавливается котел по стандартной схеме. На трубах, идущих от него к накопителю, обязательно нужно установить группу безопасности и трехходовой клапан. Последний защищает котельную установку от конденсата. Если в котле ручная загрузка, то температура воды в обратной магистрали будет не ниже 55 0С, а для его аналога гидролизного типа она лежит в пределах от 65 до 75 0С. Под этот показатель подбирается соответствующий клапан. Перед ним устанавливается циркуляционный насос, нагнетающий горячий теплоноситель в буферный бак.
  2. В систему подключается теплоаккумулятор.
  3. На верхней трубе устанавливается трехходовой смесительный кран.
  4. Подключается насос. Для его подсоединения в систему нужно дополнительно установить на верхней части накопителя обычный релейный термостат, который имеет погружную гильзу.
  5. После него необходимо предусмотреть два обратных клапана: лепестковый вид будет расположен на горячей трубе, а пружинный на обратке. Они необходимы для введения в систему газового котла.

Установка, работающая на газу, признана выполнять две функции: она выступает альтернативным источником тепла, а также компенсирует долгий нагрев отопительной системы котлом, уменьшая его от 4 часов до получаса. Газовая установка дает в систему воду, нагретую до 40 0С, а котел нагнетает ее до 600С. Когда такая вода продвигается по системе, в газовом устройстве происходит автоматическое отключение. В случае если в системе температура станет меньше 400С, газовый котел снова включится и начнет обогревать жилье.

В предложенном ролике продемонстрировано, как правильно подсоединить накопитель с котлом на твердом топливе и его аналогом на газу.

Сегодня накопители для топливной системы очень популярны. Они эффективны и экономны. С ними можно оттянуть закладку топлива в котел на сутки, а при продумывании всех деталей системы и на более долгий срок. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу можно выполнить самому или обратившись за помощью к специалистам. Запуск отопления лучше производить в их присутствии, чтобы они правильно отреагировали при возникновении неполадок.

Источники: http://www.sovets.ru/housewife/flat/otoplenie/11111.htm, http://cotlix.com/teploakkumulyator-dlya-kotlov-otopleniya-rekomendacii-po-vyboru, http://ksportal.ru/804-podklyuchit-teploakkumulyator-k-tverdotoplivnomu-kotlu.html

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла: особенности расчета и использования

Автор Евгений Апрелев На чтение 5 мин Просмотров 2.1к.

Отсутствие возможности подключения к газовому магистральному трубопроводу толкает потребителя на использование электрических и твердотопливных (ТТ) теплогенераторов. Несмотря на массу достоинств как электрические, так и твердотопливные котельные установки не лишены недостатков. В первом случае – это высокая стоимость электроэнергии.

При получении энергии из твердого топлива основным негативным фактором будет необходимость постоянного контроля за количеством топлива в камере сгорания. Частично решить данную проблему позволит подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу. О назначении и применении данного устройства в системе отопления (СО) и пойдет речь в этой публикации.

[contents]

Применение теплоаккумуляторов в ТТ отопительных системах

Стандартный тепловой аккумулятор (или, как его еще называют, буферная емкость) – это утепленная емкость (бочка), заполненная теплоносителем, использующаяся для накапливания излишков тепла, возникающих при работе ТТ котлов. Конструкция его такова, что без особого труда можно самому сделать теплоаккумулятор из подручных средств. Главное – точный расчет и грамотная схема включения.

Основные достоинства данного элемента:

  1. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором позволяет экономить топливо. При работе, котел нагревает теплоноситель не только в отопительном контуре, но и непосредственно в баке. При прогорании топлива в топочной камере температура теплоносителя в СО поддерживается накопленным теплом аккумулятора тепла. Грамотное утепление и правильно подобранная емкость устройства позволяет сохранять тепло в СО на протяжении суток, что значительно сокращает расход топлива.
  2. Бак-аккумулятор позволяет значительно увеличить срок службы ТТ котельного оборудования. Благодаря буферному баку, ТТ котел работает значительно меньше, в результате чего его срок службы увеличивается более чем вдвое.

Третьим, но не менее важным достоинством можно считать безопасность ТТ котлоагрегата которую обеспечивает теплоаккумулятор. Данная конструкция является наиболее эффективным механизмом поглощения избыточной тепловой энергии, которая часто приводит к аварийным ситуациям вследствие перегрева котла.

Типы буферных емкостей

Сегодня, на российском рынке климатической техники представлены аккумуляторы тепла, которые различаются:

  • Функционалом. Данное устройство может выполнять только аккумулирующую функцию или одновременно с этим, играть роль бойлера косвенного нагрева для создания ГВС в доме.
  • Количеством патрубков, наличие которых зависит от сложности конфигурации СО.
  • Наличием ТЭНов, которые делают возможным использование буферной емкости, как полноценного электрокотла.
  • Наличием дополнительного теплообменника, предназначенного для нагрева теплоносителя от альтернативных источников тепла (солнечных коллекторов).

Теплоакумулятор для твердотопливных котлов может давать возможность разделения внутреннего объема бака горизонтальными перегородками для контроля за температурой воды в каждом отдельном сегменте устройства.

Важно!  Исходя из назначения, все вышеперечисленные конструкции данного устройства могут исполняться в различных вариациях. Выбор бака-аккумулятора зависит от количества потребителей, конфигурации СО, количества теплогенераторов или других источников тепла.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

Стандартные схемы включения

Грамотный выбор схемы подключения теплового бака-аккумулятора зависит от множества факторов.

Данная схема применяется при одинаковой температуре и давлении воды СО как в котловом, так и в отопительном контуре.

На втором рисунке показана более рациональная схема включения теплоаккумулятора с регулировкой температуры теплоносителя посредством использования смесительных термостатических клапанов.

Данная схема применяется, если в отопительном и котловом контуре используется разный теплоноситель. Есть и второй вариант применения: когда давление в котловом контуре превышает допустимое в аккумулирующем тепло баке.

Показанные выше схемы применимы при организации ГВС, посредством проточного теплообменника или бака, интегрированного в аккумулятор тепла.

Схема предназначена при наличии двух котельных установок, одним из которых может быть солнечный водонагреватель.

Схема подключения при наличии трех теплогенераторов.

Совет: несмотря на кажущуюся простоту, схема обвязки твердотопливного котла отопления с теплоаккумулятором требует тщательного анализа и проектирования с большим количеством сложных теплотехнических расчетов, которые следует доверять исключительно профессионалам.

Подбор бака-аккумулятора

Основным критерием при выборе данного элемента СО является его объем.

  • Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла зависит от мощности котельной установки. В точный расчет входят данные о максимальной загрузке топливной камеры конкретной модели котла; теплопотери в СО и прочие данные. Из-за специфики расчетов их необходимо заказывать в специализированной организации.

    Совет: Можно воспользоваться упрощенной методикой, где на 1кВт мощности котельной установки требуется 25 литров объема бака-аккумулятора.

  • Следующее, на что следует обращать внимание при подборе данного устройства – это на давление в системе.

    Совет: если давление в СО не превышает 3 Бара, то приобретайте аккумуляторы тепловой энергии стандартной конструкции. Если давление в системе колеблется в пределах 3-8 Бар, то необходимо обращать внимание на устройства, оснащенные сферическими (тороидальными) крышками.

  • Всегда обращайте внимание на материал, из которого сделан бак. Чаще всего – это углеродистая сталь. Более дорогие (и коррозийно-устойчивые) делают из нержавеющей стали.

В качестве заключения: В сети масса материала, когда обычный человек сам сделал и установил теплоаккумулятор. Действительно, если в вашем распоряжении есть сварочный аппарат, необходимый материал, а также «прямые руки», то проблем нет. Единственное, что нужно понимать: разгерметизация аккумулирующего бака (вследствие коррозии или некачественных сварочных работ) приведет к выходу из строя всей системы отопления и к огромным финансовым затратам на восстановление внешнего вида помещения после протечки теплоносителя.

Расчет потерь теплоаккумулятора – на сколько хватает

Расчет потерь теплоаккумулятора – на сколько хватает

Если вы решили обеспечить себя автономным отоплением, то обязательно задумайтесь о таком важном элементе, как теплоаккумулятор. Он является незаменимым агрегатом в отопительной системе и обеспечивает не только высокую эффективность, но и надежность. Однако перед тем как приобрести буферную емкость, или теплоаккумулятор, необходимо оценить целесообразность покупки, ее окупаемость, а также внимательно ознакомиться с критериями выбора подходящего теплоаккумулятора.

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор или буферная емкость – это энергосберегающий бак, цель которого заключается в сохранении излишне вырабатываемой энергии котлом (читайте также типы твердотопливных котлов). То есть при поступлении топлива в котел он выделяет максимальную тепловую энергию, которая может быть слишком высокой для нужной температуры в помещении. Чтобы она не создавала перегрев или попусту не расходовалась, она временно сохраняется в теплоаккумуляторе. А когда в котле будет недоставать топлива и температура начнет снижаться, то в работу вступит буферная емкость, которая и направит сохраненное тепло для возобновления температурного режима. Помимо вышеприведенной главной функции теплоаккумулятора – сбережения сверхвырабатываемой энергии котлом, он выполняет и такую важную роль в отопительной системе, как недопущение перегрева. Перегрев напрямую сказывается на работе других узлов в отоплении и может привести к серьезным последствиям.

Теплоаккумулятор представлен в виде большой прочной емкости квадратной или цилиндрической формы. Он может достигать объема до 3 тонн, но наиболее популярным вариантом для частных домов выступает емкость размером в 200 литров. Размещаться он должен вместе с отопительной системой в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Обязательным и безопасным условием его работы является установка манометра и датчиков температуры.

Использование агрегата в системе с твердотопливным котлом

Если у вас уже установлен или вы только планируете установить твердотопливный котел для обогрева помещения, который будет работать в комплексе с теплоаккумулятором, то ознакомьтесь со всеми достоинствами и недостатками монтажа буферной емкости.

Преимущества

Помимо описанного функционала, какими еще преимуществами обладает теплоаккумулятор при работе в отопительной системе?

  • Помогает снизить расход топлива (дров или топливных брикетов для твердотопливного котла) до 50% и регулярность вбрасывания топлива в котел.
  • Обеспечивает надежную и безопасную работу отопительной системы.
  • Может использоваться с другими альтернативными источниками тепловой энергии.
  • Не требует особого обслуживания.
  • Помогает снизить перегрев системы.
  • Может работать в автоматизированном режиме.
  • Обеспечивает длительный срок службы твердотопливного котла.
  • В летнее время можно использовать для системы ГВС.

Установка буферной емкости не только обеспечит полную безопасность вашей отопительной системы, но и добавит удобства в эксплуатации.

Недостатки

Недостатки у теплоаккумулятора также имеются. Оцените их в сравнении с преимуществами и определитесь, насколько они являются для вас существенными.

  • Во-первых, буферная емкость большого объема обойдется достаточно дорого, и это обязательно стоит учитывать при планировании бюджета на отопительную систему.
  • Во-вторых, размещение такого агрегата, как твердотопливный котел с теплоаккумулятором, требует специальных навыков, а также большого пространства. Это должно быть нежилое помещение с хорошей вентиляцией.
  • В-третьих, если вы долго не использовали котел, то для разгона отопления понадобится несколько часов.

Если оценить достоинства с недостатками, то минусы не кажутся такими явными и имеют ряд альтернативных решений. Больше всего потребителей пугает высокая цена на буферную емкость, однако автономное отопление с высоким уровнем энергосбережения быстро себя окупит. Работа теплоаккумулятора с твердотопливным котлом позволит вам добиться полного прогрева помещения, при этом не переживать за безопасность системы.


Можно ли увеличить эффективность теплоаккумулятора

Насколько возможно повышение эффективности работы буферной емкости? Итак, при покупке теплоаккумулятора мы обращаем внимание на мощность агрегата. Она выбирается с учетом площади помещения, наличия других источников энергии, а также уровня теплоизоляции. Заявленная мощность буферной емкости будет сохраняться только при соблюдении определенных условий. Во-первых, нужно соблюдать правила установки и подключения энергосберегающей емкости, а во-вторых, устранить причины теплопотерь.

Эксперты советуют при выборе теплоаккумулятора для твердотопливного котла предпочесть цилиндрическую продолговатую форму агрегата.

Главное условие высокой эффективности работы буферной емкости – это снижение его теплопотерь. Хорошие теплоизоляционные свойства помогают сохранить максимально высокий уровень тепла внутри бака, которое накапливается в результате сгорания топлива в котле. Поэтому после установки теплоаккумулятора позаботьтесь о его теплоизоляции. Сделать это можно самостоятельно используя минеральную вату или пенопласт. Утеплите бак по всему периметру, в том числе и внизу, надежно зафиксировав стыки. Толщина материала должна быть не менее 100 мм. Альтернативой могут послужить и другие виды гибких утеплителей.

Как выбрать подходящий теплоаккумулятор

Перед тем как определиться с теплоаккумулятором, необходимо оценить ряд важных критериев. Во-первых, сначала рассчитайте нужный объем буферной емкости в зависимости от мощности котла, площади помещения и требуемой температуры. Расчет производится по следующей формуле:

Q = c × m × (T1-T2), где
Q — общее количество затратной энергии;

c — удельная теплоемкость жидкости;

m — масса теплоносителя;

T1-T2 — разница температур, в градусах.

После того как вы рассчитаете объем теплоаккумулятора, нужно определиться с местом отопительной системы, так как баки могут отличаться большими размерами – от 20 до 3000 литров. Лучше всего, если это будет подвальное нежилое помещение или пристройка. Также заранее подумайте о фундаменте, так как на обычные полы установить тяжелую буферную емкость нельзя. Если, исходя из проведенных расчетов, вам требуется большой бак, например, объемом в 1000 литров или более, а такого большого пространства в наличии нет, тогда есть смысл купить две емкости по 500 и разместить в разных местах.

Во-вторых, на что еще стоит обратить внимание – это тип теплоаккумулятора. Они отличаются по следующему целевому назначению:

  • Теплоаккумулятор, направленный только на отопление от котла (без теплообменника).
  • Теплоаккумулятор, который работает от нескольких теплоисточников (с теплообменником).

Теперь подробнее о каждом виде. Что такое теплоаккумулятор без теплообменника и кому он подойдет? Подобный вид буферной емкости предназначен для сбережения излишне выработанного тепла котлом, а после – для передачи его в систему отопления при снижении температуры. Схема выглядит следующим образом: та вода, которая остывает в радиаторах, направляется в бак по расположенному внизу патрубку, а сохраненное тепло в баке через верхнюю трубку заполняет радиаторы уже с горячей водой нужной температуры. Остывшая вода снова подается из бака в котел для дальнейшего нагрева, и при перегревании излишняя сохраняется в баке.

В чем отличие теплоаккумулятора от теплообменника? Такой вид буферной емкости является уместным, когда вы используете несколько альтернативных источников теплоэнергии. Например, кроме котла у вас установлен солнечный коллектор или тепловой насос. При мощных агрегатах и больших потребностях, возможно, понадобится два, а то и несколько теплообменников. В этом случае нижний теплообменник будет подогревать остывшую воду в баке, а верхний – для снабжения радиаторов горячей водой.

Если вы желаете быстро прогревать дом после его полного остывания, тогда лучше обзавестись буферной емкостью с ТЭНом. Электрический ТЭН устанавливается в верхней части бака и помогает дольше сохранить тепло в энергоаккумуляторе, а также быстрее, чем котел, прогреть радиаторы.

Если вы определились со всеми вышеперечисленными критериями, осталось учесть такой показатель, как величина давления. Привычным вариантом для частных домов является давление не более 3 бар, но если данное значение значительно выше, например, 4 бар, то придется отдать предпочтение теплоаккумулятору специальной сборки – с торосферической крышкой. При возникновении трудностей с выбором или установкой твердотопливного котла или теплоаккумулятора, лучше обратиться за помощью к профессионалам.

Расчет стоимости теплоаккумулятора отопления DTM (ДТМ) для твердотопливного котла

Значение

Цена, грн

Объем:

5706809001040

Цена, грн: 8621

Изоляция:

ЕстьНет

Цена, грн: 3754

Теплообменник верхний:

6 кВт12 кВт18 кВтНет

Цена, грн: 1514

Теплообменник нижний:

6 кВт12 кВт18 кВтНет

Цена, грн: 1514

Место под установку ТЭНа:

ДаНет

Цена, грн: 200

Мощность ТЭНа:

2 кВт3 кВт4. 5 кВт6 кВт9 кВт12 кВт

Цена, грн: 1698

Расчет потерь теплоаккумулятора. На сколько хватит теплоаккумулятора?

Как долго теплоаккумулятор сможет обеспечивать теплом систему отопления зависит от трёх основных факторов. Зная каждый из них, можно достаточно точно рассчитать время эффективной теплоотдачи ёмкости. В первую очередь следует учитывать мощность котла, затем во внимание принимаются теплопотери дома и объём буферной ёмкости. Также некоторое влияние будут оказывать объём жидкости в системе, особенности её устройства и другие факторы.

Подробный тепловой расчёт сможет предоставить только специалист, после выезда к вам на участок и детального изучения конкретной отопительной системы. В то же время, установить период эффективной работы теплоаккумулятора можно с хорошей точностью, основываясь на знании только трёх показателях, указанных ранее.

Теплопотери дома

Основой высокой эффективности отопления является качественно выполненная теплоизоляция отапливаемых помещений. Очень важно изначально закладывать в проект дома усиленные меры по теплозащите. Так, например, комнаты многоквартирных домов в большинстве своём состоят из стен, смежных с соседними квартирами. Таким образом, теплопотери жилья в городской многоэтажке ниже, и отсутствие хорошей теплоизоляции в меньшей степени сказывается на комфорте проживания в холодное время года.

Для частного дома хорошее утепление имеет критическое значение. Даже очень мощный котёл не сможет прогреть здание, если ему придётся большую часть своей энергии тратить на нагрев улицы. Если для теплоизоляции вашего дома применялись только базовые технологии, а толщина утепления на крыше и стенах оставляет желать лучшего, рекомендуем попробовать усилить теплоизоляцию. Полученная в результате экономия энергоресурсов вас приятно удивит.

Итак, для расчёта теплопотерь конкретного здания нужно будет выполнить измерения количества затраченной энергии на поддержание в нём тепла. Для определения того, как долго держит тепло буферная ёмкость, нам потребуется узнать потери тепла через конструкции, а также через вентиляцию. Для систем с горячим водоснабжением существует также отдельный показатель потерь через слив нагретой воды в канализацию. Так как в любом случае нам нужны общие данные, которые включают все перечисленные факторы, отдельно их рассчитывать нет смысла.

Расчёт общих теплопотерь

Самый простым методом для определения тепловых потерь конкретной постройки основывается на экспериментальном наблюдении. Нужно измерить какое количество тепла подаётся в систему отопления для поддержания в доме стабильно комфортной температуры. Очевидно, что это значение будет зависеть от температуры на улице, то есть в расчётах будет использоваться разница между внешней и внутренней температурой.

Для начала изучите паспортные данные вашего котла и устройство системы отопления. Допустим, что теплогенератор 24 кВт работает на полную мощность и нагревает воду до 80 °С. Если вода в системе в течение дня была на уровне 65 °С, то котёл работал не в полную мощность. Чтобы получить его актуальную производительность, можно составить простую пропорцию. Выйдет (24кВт*65°С)/80°С = 19,5 кВт. Учитывайте также, что паспортные данные указываются для воды, если в вашем контуре пропиленгликоль, то котёл выдаёт на 20% меньше мощности. Для нашего примера — это 19,5 кВт*0.8 = 15,6 кВт.

Знать только мощность теплогенератора, которая потребовалась для поддержания комфортной температуры, недостаточно. Нужно ещё учитывать разницу температур между показателями внутри дома и на улице. Выполняя наблюдения за температурой воды в системе отопления, фиксируйте также показатели термометра внутри и снаружи дома. Таким образом, вы получите мощность котла для конкретной дельты температур. На основе этих двух показателей уже можно точно установить теплопотери определённого здания.

Допустим, ваши измерения проводились при температуре -37°С на улице, а внутри дома было +20°С. Тогда дельта температур будет 57°С. Если в вашем регионе средняя температура воздуха в отопительный период составляет -20°С, то требуемая мощность котла будет ниже, чем экспериментально установленная вами изначально. Допустим, вам нужно получить в помещениях +23°С при -20°С снаружи, тогда дельта температур = 43°С. Узнаем мощность котла на основе экспериментального значения 15,6 кВт для дельты 43°С. Для этого 15,6 кВт * (43°С/57°С) и получим 11,76 кВт.

Нормы тепловых потерь дома

В нормативной документации указываются тепловые потери для 1 м² жилой площади. В выбранном нами примере площадь дома была 120 м². Для получения точного значения для 1 кв. метра нужно 11760 Вт / 120 м². Получится примерно 98 Вт/м². Эта цифра является достаточно высокой и превосходит нормы, которые рекомендуют актуальные СНиПы, примерно вдвое. Нормативные документы устанавливают стандарт теплопотерь в размере 50 Вт/м².

Тем не менее, не стоит рассчитывать, что, если ваш дом обладает хорошей теплозащитой, значение теплопотерь в нём составит 50 Вт/м². Для примера приведём дом площадью 180 м² из газобетонных блоков Д500 с утеплением стен пенопластом толщиной 10 см, пола — 20 см, а также 40 см плит минеральной ваты на крыше. Так вот, у него теплопотери находятся в пределах 52-53 Вт/м².

Мощность котла

Производительность котла, как правило, выбирается ещё на стадии проектировки системы отопления. Теплогенератор устанавливают из расчёта примерно 1 кВт мощности на 10 м² площади дома. Если котёл больше указанного значения, установка теплоаккумулятора является практически необходимым решением. Буферная ёмкость соберёт все излишки тепла, выработанные котлом и постепенно будет их отдавать в систему ещё долго после остывания топки.

В то же время, даже если ваш теплогенератор оптимально подходит под площадь дома, установка теплового аккумулятора также рекомендуется. Дополнительный резервуар позволит значительно повысить комфортность использования теплосистемы. Температура в доме будет поддерживаться теплом из ТА, когда топливо в котле уже полностью сгорит. Это позволит реже подходить к котлу для обновления закладки топлива.

Среднее значение объёма теплоаккумулятора для каждого «лишнего» киловатта мощности котла составляет 50 литров. Если в вашем доме 100 м² установлен котёл 15 кВт, достаточно будет разместить небольшой ТА на 250-300 литров.

Время «разрядки» теплоаккумулятора

Рассмотрим, как надолго будет хватать теплоаккумулятора, в зависимости от тепловых потерь дома и размеров ёмкости. Расчёт теплопотерь был подробно рассмотрен ранее, поэтому остановимся на стандартной величине 50 Вт/м². Напомним, что это значение следует принимать только для дома с очень хорошими мерами по теплоизоляции. На практике, самостоятельно выстроенный дом с обычной теплоизоляцией может иметь потери до 100 Вт/м².

Если ваш дом строили специалисты, которые выполняли теплоизоляцию по СНиПу, то его теплопотери составят 50 Вт/м² для самой холодной недели в вашем регионе. Для Москвы средняя температура в самую холодную неделю составляет -28 °С. Дому площадью 100 м² потребуется 5 кВт тепла каждый час для поддержания стабильной температуры внутри. За сутки это значение составит 120 кВт.

Минимальная дельта температур, на которую рекомендуется нагревать теплоноситель в буферной ёмкости составляет 40 °С. Выполним расчёт, который покажет, сколько накопит энергии теплоаккумулятор с 1000 л воды. 1 тонна воды требует 1,16 кВт⋅ч энергии для нагрева на 1 °С. Чтобы нагреть 1000 л воды на 40 °С нужно 46,4 кВт⋅ч. Примерно такое же количество тепла в результате отдаст тепловой аккумулятор в систему отопления.

Исходя из этого, зная точные теплопотери дома и размер ТА, можно установить время охлаждения ёмкости на дельту, равную 40 °С. Для примера возьмём дом 100 м² с теплопотерями 5 кВт в час.

Потери/Объём250 л300 л350 л400 л570 л680 л790 л900 л1400 л2000 л3000 л
5 кВт⋅ч2 ч 20 м2 ч 47 м3 ч 15 м3 ч 43 м5 ч 18 м6 ч 20 м7 ч 20 м8 ч 22 м13 ч18 ч 33 м27 ч 48 м

Учитывайте, что указанные в таблице цифры могут не совпадать с актуальным временем для вашей системы отопления. Чтобы вычислить самостоятельно, на сколько хватает теплоаккумулятора определённого объёма, вам нужно объём ТА умножить на количество тепла, требуемое для нагрева/охлаждения 1 л на 40 °С и разделить это значение на теплопотери дома. В приведённой таблице для ёмкости 250 л пример расчёта будет выглядеть так: (250 л * 0,0464 кВт⋅ч)/5 кВт⋅ч = 2.32 часа, что составляет примерно 2 часа 20 минут.

Сохранение тепловой энергии в материалах

Тепловая энергия может накапливаться в материале в виде явного тепла путем повышения его температуры.

Хранение тепла или энергии можно рассчитать как

Q = V ρ C P DT

= MC P DT (1)

, где

q = ощупь в материале (Дж, БТЕ)

V = объем вещества (м 3 , фут 3 )

)

м = масса вещества (кг, фунт)

C p = удельная температура вещества (J / кг O C, BTU / LB O F)

dt = изменение температуры ( o C, o F )

  • 1 кДж/(кг K) = 0. 2389 БТЕ/(фунт м o F)

Пример — тепловая энергия, хранящаяся в граните

Тепло накапливается в граните 2 м 3

0

0 C 8 7 290 29000 40 или С
. Плотность гранита 2400 кг/м 3 и удельная теплоемкость гранита 790 Дж/кг o С . Тепловая энергия, запасенная в граните, может быть рассчитана как

q = (2 м 3 ) (2400 кг/м 3 ) (790 Дж/кг o Кл) ((40 o C) — (20 O C))

= 75840 KJ

Q кВтч = (75840 KJ) / (3600 S / H)

= 21 кВтч

Пример. Теплота, необходимая для нагрева воды

Теплота, необходимая для нагрева 1 фунта воды на 1 градус по Фаренгейту , когда удельная теплоемкость воды равна 1.0 BTU / LB O F можно рассчитать как

Q = (1 фунт) (1. 0 BTU / LB O F) (1 O F )

   = 1 БТЕ

Калькулятор хранения тепловой энергии

Этот калькулятор можно использовать для расчета количества тепловой энергии, запасенной в веществе. Калькулятор можно использовать как для SI, так и для имперских единиц, если использование единиц согласовано.

V — Объем вещества (M 3 , FT 3 )

0

ρ — Плотность вещества (кг / м 3 , LB / FT 3 )

C P — удельная температура вещества (J / кг O C, BTU / LB O F)

DT — изменение температуры ( O C, O F )

Аккумулятор энергии

Хранение тепловой энергии

Бен Рейнхардт


24 октября 2010 г.

Представлено в качестве курсовой работы по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Регулируется технология хранения тепловой энергии по двум принципам:

  1. Аккумулятор явного тепла
  2. Аккумулятор скрытого тепла

Явное тепло приводит к изменению температуры.Ан Отличительной чертой явного тепла является поток тепла от горячего на холод посредством теплопроводности, конвекции или излучения. управляющий уравнение для явного тепла: q = m C p (T 2 -T 1 ), где m — масса, Cp — удельная теплоемкость при постоянном давлении и Т 1 и Т 2 Две температуры до и после нагрева. [1] Этот тип тепла хранение зависит от градиента температуры и требует изоляции для поддержания температурного градиента.[2]

Скрытая теплота работает по другому закону. Как тепло закачивается в материал, температура не меняется. Скрытая теплота накапливается в материале до фазового перехода и может быть определена как энергия, необходимая для фазового перехода. Уравнение для скрытой теплоты: q = m C p dT (с) + m L + m C p dT, где L – энтальпия плавления, а dT – разность температур. [1] Первый член — это явная теплота твердой фазы, второй — скрытая теплота плавления, а третья — ощутимая теплота жидкой фазы.Потому что скрытого тепла, есть преимущество в хранении тепла при использовании материалы с фазовым переходом (PCM).

Использование PCM является многообещающей технологией, поскольку она обеспечивает способ хранения тепла от возобновляемых источников, таких как солнце и отработанное тепло промышленных процессов (4). PCM может обрабатывать гораздо больше тепло при той же температуре, что и материал с постоянным состоянием. Это из-за скрытой теплоты. Согласно исследованию Akiyama et al. , а 53/40/7 мас.% смеси неорганических солей KNO 3 /NaNO 2 /NaNO 3 показал 239 кДж/кг разница между LHS и SHS теплоаккумулятором при плавлении композита точка. [1] В дополнение к более высокой теплоемкости PCM может также действуют как источник тепла с постоянной температурой; это потому что можно получать и выделять тепло, оставаясь в состоянии фазового перехода. Для по этой причине PCM может работать постоянно и практически не испытывает деградация со временем.[1]

Материалы, которые обычно используются в качестве ПКМ, включают органические парафины и непарафины и неорганические соли и металлы. [1] Наиболее популярными ПХМ по состоянию на 2009 г. являются органические парафины, жирные кислоты и увлажняет. [1] Они использовались для сбора солнечных и промышленных отходов. тепла, однако все они имеют температуру плавления ниже 200°C и используется для небольшого отопления, а не на электричестве поколение. [1] При высоких температурах (выше 200°C) используемые ПКМ неорганические соли, которые имеют гораздо более низкую теплопроводность, делая их менее эффективными, постоянными источниками тепла.[1]

Причина, по которой PCM эффективны для хранения температуры промышленных отходов и солнечного тепла можно продемонстрировать с помощью простые расчеты. Парафиновый воск, используемый Khin et al. имеет температура плавления 62°С и энтальпия плавления 145-240 кДж/кг. [3] Поскольку температура кипения воды составляет 100°C, она не подвергается любые изменения при 62°C. Таким образом, вода будет использоваться как низкое контрпример температуры без PCM. С КП 4.186 кДж/кг/К и предполагаемая начальная температура 25C, аккумулирование явного тепла для воды при 62°С, при постоянной удельной теплоемкости, составляет 154,9 кДж/кг (6). То расчет показан ниже:

q = (4,186 кДж/кг/К) (335К-298К) = 154,9 кДж/кг

Это сравнимо со скрытой теплотой парафина. значение 145-240 кДж/кг в одиночку, так что с дополнительным парафином разумно тепла, парафиновый ПКМ выгоден при более низких температурах.

Однако при более высоких температурах ПКМ начинают терять их преимущество. Расплавы солей и металлов, которые в основном используются для теплоаккумуляторы с более высокой температурой имеют столь же высокие значения скрытой теплоты как 1754,4 кДж/кг. [1] Вода, поскольку рабочие температуры для этих материалы будут намного выше 200°C, будут превращены в перегретые пар с теплотой парообразования около 100°C значение 2257 кДж/кг. [4] Это значение, наряду с относительно высоким емкость воды, будет намного больше, чем энергия, запасенная в килограмм ПКМ, демонстрируя, что высокотемпературное накопление тепла с ПКМ нецелесообразно.

Несмотря на то, что на сегодняшний день это непрактично, разработка более эффективный неорганический ПХМ будет иметь множество применений, таких как хранение геотермальной энергии. Геотермальная мощность Соединенных США в 2004 г. составляло 2 564 МВт, а общее производство электроэнергии — 17 917 МВт. ГВтч. [5] Геотермальная энергия выгодна, потому что внутренняя процессы создают почти бесконечное количество энергии, и поэтому считается возобновляемым источником энергии.[6] Геотермальная энергия может быть описывается, как и использование PCM, в двух категориях: низкотемпературные и высокотемпературные. использовать. [6] Тем не менее, производство высокотемпературной геотермальной электроэнергии неэффективный. КПД колеблется в пределах 10-17%, примерно в три раза меньше, чем ископаемое топливо. [6] Большая часть неэффективности связана с состав геотермальных газов. Газы обычно содержат неконденсирующиеся газы, такие как углекислый газ и сероводород, которые должны быть удалены для конденсации.[6] Это требует больше энергии ввод и снижение эффективности. Энергия этого перегретого пара, с теплоемкостью до 2800 кДж/кг, вместо этого потенциально может быть храниться в улучшенном ПКМ, откуда его можно транспортировать для других целей или более эффективная обработка. [6]

© Бенджамин Рейнхардт. Автор предоставляет разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, со ссылкой на автора, только в некоммерческих целях.Все другие права, включая коммерческие права, сохраняются за автор.

Каталожные номера

[1] Т. Номура, Н. Окинака и Т. Акияма, «Технология аккумулирования скрытого тепла для высокотемпературных приложений: обзор», Инст. Железная сталь Jpn. Международный, 50 , 1229 (2010).

[2] Р. А. Хаггинс, Хранилище тепловой энергии, 1-й Издание (Springer, 2010), стр. 21-27.

[3] М.Н. А. Хавладер, М. С. Уддин, М. М. Хин, «Микрокапсулированная система хранения тепловой энергии PCM», Appl. Энергия 74 , 195 (2003).

[4] Дж. М. Смит, Х. К. Ван Несс и М. М. Эбботт, Введение в термодинамику химического машиностроения. 7-е изд. (Макгроу-Хилл, 2006), стр. 134-35, 685.

[5] Р. Бертани, «Мировое производство геотермальной энергии в Период 2001 — 2005 гг., «Геотермия» 34 , 651 (2005).

[6] Э. Барбье, «Технология геотермальной энергии и Текущее состояние: обзор», «Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии». 6 , 6 (2002).

Как определить размер системы накопления тепла

Требуемый объем аккумулирования горячей воды зависит от того, какое количество тепла необходимо аккумулировать в течение периода наибольшего цикла потребления (обычно в течение дня) и от температуры между подающей и обратной трубами в накопитель и из него.

Количество аккумулированной теплоты для водяной системы определяется по формуле:

Q = В × ( Tf Tr ) × 1.162

Где:

Q количество накопленного тепла в кВтч

V объем воды в баке в м 3

Tf температура подачи из хранилища в °C

Tr температура возврата в магазин в °C

1,162 получается путем деления удельной теплоемкости воды (4180 Дж/кг°C) на время (3600 секунд).

Преобразовав это уравнение, объем горячей воды, необходимый для хранения заданного количества тепла (Q), определяется как:

В   =

В

( Тф Тр ) × 1. 162


Например, если для производства одного гектара стекла в течение дня требуется 10 000 кВтч тепла, а температура подачи и обратки хранилища составляет 85°C и 55°C соответственно, то размер теплоаккумулятора для доставки всего этого тепла будет:

В   =

10 000

= 287 м 3

(85 — 55) × 1.162


Интересно, что «практическое правило» расчета запаса тепла для салатной культуры составляет 200 м 3 /га.

Очевидно, что важно учитывать наибольшую потребность в тепле в период, когда имеется отработанное тепло. Кроме того, обратите внимание, что важны температуры подачи и обратки из накопителя, так как чем ближе они друг к другу, тем больше требуется накопителя для подачи того же количества тепла.

При рассмотрении потребности в аккумулировании тепла для буферизации котла на биомассе необходимо принять во внимание необходимое время буферизации. Например, вы можете захотеть, чтобы котел на биомассе работал, скажем, два часа, даже когда потребность в тепле исчезла, просто чтобы остановить ненужный и неэффективный цикл работы котла.

Возьмем котел мощностью 1 МВт (1000 кВт), которому для эффективной работы требуется двухчасовой буфер. Таким образом, накопление тепла составляет: 2 часа x 1000 кВт, что составляет 2000 кВтч.

Используя приведенное выше уравнение и исходя из одинаковых температур подачи и обратки, требуемый объем хранилища будет равен:

В   =

2000

= 57 м 3

(85 — 55) × 1.162


Эмпирическое правило для теплоаккумуляторов, работающих на биомассе, составляет от 50 м 3 /МВт до 100 м 3 /МВт.

Показанные здесь принципы можно использовать для определения размера накопителя, связанного с потребностью в тепле и производством тепла, а также для оценки преимуществ увеличения перепада температур на подаче/обратке.

Есть вопрос. Спросите члена команды:

AIME-055

%PDF-1.4 % 1 0 объект >>>]/ON[77 0 R]/Порядок[]/RBGroups[]>>/OCGs[77 0 R 134 0 R]>>/Страницы 3 0 R/Тип/Каталог>> эндообъект 133 0 объект >/Шрифт>>>/Поля 138 0 R>> эндообъект 76 0 объект >поток GPL Ghostscript 9.022017-10-31T09:33:39+01:002017-10-18T16:51:44+06:00PDFCreator Версия 1.2.12017-10-31T09:33:39+01:00d517b7e7-b64d-11e7-0000- 1f5a967bf943uuid:9a2833ef-eb92-444e-9bbc-eaaba0161938application/pdf

  • AIME-055
  • 111
  • конечный поток эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 13 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 23 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 35 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/XObject>>>/Rotate 0/Type/Page>> эндообъект 46 0 объект >/ExtGState>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/XObject>>>/Rotate 0/Type/Page>> эндообъект 54 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 195 0 объект >поток HWiob;v$SNl$-bPD)j)C>utBl뽪>yb|ɫ7/oo/5t~|5. v3[M z 6>J7

    Калькулятор радиатора PCM

    Термоаккумулятор требуется, когда тепловая нагрузка временно превышает постоянную мощность системы терморегулирования. В компактных системах хранения тепла используется материал с фазовым переходом (PCM) с высокой скрытой теплотой. При высоких тепловых нагрузках ПКМ переходит из твердого состояния в жидкое, поглощая энергию своей скрытой теплотой.

    Калькулятор теплоотвода материала с фазовым переходом

    ACT предоставляет первоначальные оценки объема, веса и температурного профиля для ваших требований к хранению тепла.На график нанесены ожидаемые переходные характеристики для трех различных вариантов ИКМ, подходящих для вашего приложения. Этот калькулятор предполагает в целом консервативную конструкцию плавника. ACT может разрабатывать индивидуальные решения с более высокой производительностью, чем то, что предсказывает калькулятор PCM. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

    Обратите внимание, что этот калькулятор предоставляет опции PCM для значений от -10°C до 85°C. Для других применений компания ACT предоставила системы хранения тепла, работающие при температурах до 550°C.Другое ограничение состоит в том, что начальная температура должна быть меньше конечной температуры, чтобы радиатор PCM принимал тепло, а PCM плавился. Для приложений, выходящих за эти пределы, обратитесь к экспертам ACT.

    Если вам нужны инструкции по использованию калькулятора, обратитесь к этому короткому обучающему видео.

    Этот обзорный инструмент предназначен для демонстрации того, что различные модули PCM предлагают широкий диапазон производительности. Используемые значения теплофизических свойств являются репрезентативными для наиболее часто используемых материалов из парафина и гидрата соли.Оптимизированный дизайн будет зависеть от каждого уникального приложения. ACT предоставляет услуги по проектированию и анализу для определения PCM для вашего конкретного приложения. ACT не производит и не продает сыпучий материал с фазовым переходом, а интегрирует его в изготовленные на заказ теплообменники или системы радиаторов, разработанные инженерами-теплотехниками ACT.

    Чтобы обсудить ваши результаты, отправьте их экспертам по тепловым технологиям в ACT.

    Если у вас возникли трудности с этим калькулятором, напишите нам по телефону [email protected] с вашими входными значениями.

    Термическая масса для аккумулирования тепла

    Тромбы и тепловая масса

    Многие очень энергоэффективные или «пассивные» дома используют «пассивные солнечные» накопители энергии различных видов. Самая простая, наверное, «Стена Тромба». Стенка Тромба поглощает и выделяет большое количество тепла без существенного изменения температуры, поэтому она должна иметь высокую тепловую массу или теплоемкость .

    В одной из статей Википедии говорится, что если бы вместо бетона для стены Тромба использовался резервуар с водой, он мог бы хранить в пять раз больше тепла. Учитывая, что камень будет намного тяжелее, возможно ли это? Как и любой проектировщик солнечных домов, мы можем ответить на этот вопрос с помощью простых расчетов.

    Теплоемкость

    Когда солнце подает тепловую энергию на стену Тромба, происходит повышение температуры. В этом случае не происходит никаких химических или фазовых превращений, поэтому повышение температуры пропорционально количеству подводимой тепловой энергии.Если q — это количество подведенного тепла и температура повышается с T 1 до T 2 , то

    \[q = C * (T_{2} – T_{1})\]

    ИЛИ

    \[q = C * (\треугольник T)\]

    где константа пропорциональности C называется теплоемкостью стенки.Знак q в этом случае +, поскольку образец поглотил тепло (изменение было эндотермическим), и (Δ T ) определяется общепринятым способом.

    Если нас интересует сравнение стен Тромба переменной массы, то количество тепла, необходимое для повышения температуры, пропорционально как массе, так и повышению температуры. То есть

    \[q = C * m * (T_2 – T_1)\]

    ИЛИ

    \[q = C * m * (\треугольник T)\]

    Новая константа пропорциональности C представляет собой теплоемкость на единицу массы.Ее называют удельной теплоемкостью (или иногда удельной теплоемкостью), где слово удельная теплоемкость означает «на единицу массы».

    Удельная теплоемкость обеспечивает удобный способ определения тепла, присоединяемого к материалу или отводимого от него, путем измерения его массы и изменения температуры. Как упоминалось [|ранее], Джеймс Джоуль установил связь между теплотой энергией и интенсивным свойством температурой , измерив изменение температуры воды, вызванное энергией, выделяемой падающей массой.\цирк С}\)

    При 15°C точное значение удельной теплоемкости воды составляет 4,184 Дж·К –1 г –1 , а при других температурах оно колеблется от 4,178 до 4,218 Дж·К –1 г –1 . Обратите внимание, что удельная теплоемкость измеряется в г (а не в кг), и что, поскольку шкалы Цельсия и Кельвина имеют одинаковую градуировку, можно использовать либо o С, либо К.

    Пример \(\PageIndex{1}\) : Тепловая энергия в воде

    Если солнце поднимает температуру на 3 м х 6 м х 0.5 \text{кДж}\).

    Пример \(\PageIndex{2}\) : Тепловая энергия в бетоне

    Если солнце повысит температуру бетонной стены размером 3 м x 6 м x 0,5 м (типичная D = 2,3 г/см 3 ) с 25,0 o C до 35,0 o C, сколько тепловой энергии хранится, учитывая, что удельная теплоемкость бетона (см. ниже) составляет 0,880 ДжК –1 г –1 ?

    Решение : \(\text{V} = \text{3 м} * \text{6 м} * \text{0.5 \text{кДж}\).

    Примечание

    Обратите внимание, что вода может поглотить примерно в 2 раза больше тепла при том же объеме и при одинаковом изменении температуры. Однако при той же массе вода может поглотить в 4,18/0,880 = 4,75 раза больше тепла. Расчет, основанный на массе, должен быть основой для заявления Википедии.

    Удельная теплоемкость строительных материалов

    (обычно представляет интерес для строителей и проектировщиков солнечных батарей)

    Таблица \(\PageIndex{1}\) Удельная теплоемкость строительных материалов

    Вещество Фаза с р
    Дж/(г·К)
    Асфальт твердый 0.920
    Кирпич твердый 0,840
    Бетон твердый 0,880
    Стекло, кварц твердый 0,840
    Стекло, заводная головка твердый 0,670
    Стекло, бесцветное твердый 0,503
    Стекло, пирекс твердый 0. 753
    Гранит твердый 0,790
    Гипс твердый 1,090
    Мрамор, слюда твердый 0,880
    Песок твердый 0,835
    Почва твердый 0,800
    Дерево твердый 0,420
    Вещество Фаза с р
    Дж/(г·К)

    Таблица \(\PageIndex{2}\) Удельная теплоемкость (25 °C, если не указано иное)

    Вещество фаза C p (см. ниже)
    Дж/(г·К)
    воздух, (уровень моря, сухой, 0 °C) газ 1.0035
    аргон газ 0,5203
    двуокись углерода газ 0,839
    гелий газ 5,19
    водород газ 14. 30
    метан газ 2,191
    неон газ 1.0301
    кислород газ 0.918
    вода при 100 °C (пар) газ 2,080
    вода при 100°С жидкость 4,184
    этанол жидкость 2,44
    вода при -10 °C (лед)) твердый 2,05
    медь твердый 0,385
    золото твердый 0.129
    железо твердый 0,450
    свинец твердый 0,127

    Другие стратегии накопления тепла

    Расплавленная соль может использоваться для хранения энергии при более высокой температуре, так что накопленная солнечная энергия может использоваться для кипячения воды для запуска паровых турбин. Смесь соли нитрата натрия и нитрата калия плавится при 221 °C (430 °F). Он хранится в жидком состоянии при температуре 288 ° C (550 ° F) в изолированном «холодном» резервуаре для хранения.Жидкая соль прокачивается через панели в солнечный коллектор, где сфокусированное солнце нагревает ее до 566 ° C (1051 ° F). Затем его отправляют в горячий резервуар для хранения. Это настолько хорошо изолировано, что тепловую энергию можно с пользой хранить до недели.

    Когда требуется электричество, горячая соль перекачивается в обычный парогенератор для производства перегретого пара для турбины/генератора, который используется на любой обычной угольной, нефтяной или атомной электростанции. Для 100-мегаваттной турбины потребуются резервуары около 30 футов (9.1 м) в высоту и 80 футов (24 м) в диаметре, чтобы управлять им в течение четырех часов с помощью этой конструкции.

    Чтобы понять преобразование тепловой энергии в электрическую, нам нужно кое-что знать об электрических единицах.

    Преобразование электроэнергии

    Самый удобный способ передать известное количество тепловой энергии образцу — использовать электрическую катушку. Подведенное тепло является произведением приложенного потенциала В , тока I , протекающего через катушку, и времени t , в течение которого протекает ток:

    \[q = V * I * t\]

    Если используются единицы СИ вольт для приложенного потенциала, ампер для тока и второе время, энергия получается в джоулях.Это потому, что вольт определяется как один джоуль на ампер в секунду:

    \(\text{1 вольт} × \text{1 ампер} × \text{1 секунда} = \text{1} \dfrac{J}{A s} × \text{1 A} × \text{ 1 с} = \text{1 Дж}\)

    Пример \(\PageIndex{3}\) : Теплоемкость

    Электрический нагревательный змеевик, 230 см 3 воды и термометр помещены в кофейную чашку из полистирола. К катушке приложена разность потенциалов 6,23 В, создающая ток 0,482 А, который проходит в течение 483 с. Найдите теплоемкость содержимого кофейной чашки, если температура повысится на 1,53 К. Предположим, что стакан из полистирола является настолько хорошим изолятором, что тепловая энергия от него не теряется.

    Решение Тепловая энергия, поставляемая нагревательным змеевиком, определяется выражением

    .

    \(\text{q} = \text{V} × \text{I} × \text{t} = \text{6,23 В} × \text{0,482 А } × \text{483 с} = \text {1450 ВА·с} = \text{1450 Дж}\)

    Тем не менее,

    \(q = C * (T_{2} – T_{1})\)

    Так как температура повышается, T 2 > T 1 и изменение температуры Δ T положительно:

    \(\text{1450 Дж} = \text{C} × \text{1.53 К}\)

    так что

    \(\text{C} = \dfrac{1450 Дж}{1,53 K} = \text{948} \dfrac{J}{K}\)

    Примечание

    Примечание. Найденная теплоемкость относится ко всему содержимому стакана с водой, змеевику и термометру вместе взятым, а не только к воде.

    Как обсуждалось в других разделах, более старая единица энергии, не входящая в систему СИ, калория, определялась как тепловая энергия, необходимая для повышения температуры 1 г H 2 O с 14.от 5 до 15,5°С. Так, при 15°С удельная теплоемкость воды составляет 1,00 кал K –1 г –1 . Это значение соответствует трем значащим цифрам в диапазоне примерно от 4 до 90°C.

    Если образец вещества, которое мы нагреваем, является чистым веществом, то количество тепла, необходимое для повышения его температуры, пропорционально количеству вещества. Теплоемкость единицы количества вещества называется молярной теплоемкостью, условное обозначение Кл м . Таким образом, количество теплоты, необходимое для повышения температуры количества вещества n с T 1 до T 2 , равно

    \[\text{q} = \text{C} × \text{n} × (\text{T}_2 – \text{T}_1)\label{6}\]

    Молярной теплоемкости обычно присваивают нижний индекс, чтобы указать, нагревалось ли вещество при постоянном давлении ( C p ) или в закрытом контейнере при постоянном объеме ( C V ).

    Пример \(\PageIndex{4}\) : Молярная теплоемкость

    Образец газообразного неона (0,854 моль) нагревают в закрытом контейнере с помощью электрического нагревателя. К катушке приложили потенциал 5,26 В, в результате чего в течение 30,0 с прошел ток силой 0,336 А. Было найдено, что температура газа повысилась на 4,98 К. Найти молярную теплоемкость газа неона при отсутствии тепловых потерь.

    Решение Тепло, выделяемое нагревательным змеевиком, определяется выражением

    .
    \(q = V * I * t\)
    \(= 5.{-1}}\)

    Из ChemPRIME: 15.1: Теплоемкость

    Каталожные номера

    1. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Trombe_wall
    2. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Trombe_wall
    3. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Trombe_wall
    4. ↑ en.Wikipedia.org/wiki/Specific_heat_capacity

    Авторы и авторство

    Аккумулирование явного тепла — SHS

    Теплопередача:
    1. Основы тепло- и массообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
    2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
    3. Министерство энергетики, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 из 3. Май 2016 г.

    Ядерная и реакторная физика:

    1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
    2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
    3. WM Stacey, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
    4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
    5. WSC Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г. , ISBN: 978-0198520467
    6. Г.Р.Кипин. Физика ядерной кинетики. Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
    7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
    8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г.
    9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

    Передовая физика реакторов:

    1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статистику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г.), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
    2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
    3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
    4. Э. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.
  • alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.