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

Теплоаккумулятор с тэном: Теплоаккумулятор с тэнами. — Прочее

Содержание

Простое подключение буферной емкости и эл котла по ночному тарифу

Схем обвязки теплоаккумулятора и эл котла для реализации ночного тарифа существует множество. У всех есть свои достоинства и свои недостатки. Причем от последних не избавлена ни одна. Обычно это, или слишком сложная по гидравлике схема с использованием, большого количества оборудования, что, в свою очередь, влечет за собой увеличение стоимости, или схемы попроще, но не умеющие исключать буферную емкость из работы, когда работать она не должна. Такие простые схемы не позволяют быстро переключаться с работы на теплоаккумуляторе, на прямую работу с системой отопления. Ниже я привожу мои рассуждения о том, как должна выглядеть подобная обвязка. В ней я попробовал предложить, как простоту схемы и ее относительно невысокую стоимость, так и функционал и простоту управления. Всем, кто примет участие в обсуждении и внесет предложения по улучшению этой схемы, моя особая благодарность.

В любом случае это будет интересно всем.

Итак!

Начнем с объема теплоаккумулятора

Предположим, что мы хотим запасать тепло на весь период действия дневного тарифа, чтобы совсем не включать наш электрокотел днем. Допустим, что теплопотери нашего, хорошо утепленного дома, составляют 6 квт при самой холодной пятидневке (-28 для Москвы. Для других регионов и домов потребуются свои расчеты) это дом площадью до 150-170 кв.м. Тогда, за период действия дневного тарифа 16 часов нам понадобится 16*6=96 кВт.ч энергии.

Для того чтобы мы могли запасти такое количество энергии нам потребуется буферная емкость объемом 2200-2400 литров.

Берем дельту 40 градусов (80°С максимальная температура котла и 40°С минимальная температура, подаваемая с систему отопления)

Теплоемкость воды 4,19Дж/гр.град

Коэффициент пересчета джоулей в ваттчасы 0,278

2200*4,19*40*0,278=102,5кВт.ч. сможем запасти в объеме 2200 литров.

Из этого числа вычтем неравномерный прогрев теплоаккумулятора по высоте 5% 102- 5%= 97

Итого получаем 97 киловатт часов энергии. Ровно столько сколько нам нужно

Ну а дальше все просто. Общая мощность нагревателя для загрузки буферной емкости 96кВт.ч /8 часов ночного тарифа получаем 12 кВт плюс к этому 6 кВт на сквозное отопление дома в ночное время. Итого 12+6=18кВт.

Откуда нам лучше взять такую мощность? Напрашивается ответ «конечно от электрокотла»! Не спешите. Загрузка буферной емкости — это операция одного режима! Что это значит? Это значит, что нам не нужны никакие функции, имеющиеся в электрокотле, за которые мы должны платить деньги. Зарядка теплоаккумулятора всегда производится на максимально возможной мощности и температуре, чтобы успеть зарядить ее, не выходя за временные рамки ночного тарифа. С этой задачей успешно справляются обычные тэны. Мы можем использовать один тэн мощностью 18 квт, или, что дешевле и проще три тэна по 6кВт смонтированных непосредственно в буферную емкость, благо резьбы для подключения в буферной емкости присутствуют, обычно, в избытке.

Далее. Нам потребуется циркуляция теплоносителя внутри буферной емкости для того, чтобы мы не получили прогрев только верхней ее части. Поэтому на стороне загрузки устанавливаем насос.

Со стороны системы отопления (СО) устанавливаем трехходовой смесительный клапан, управляемый термостатически или через контроллер погодозависимой автоматики (ПЗА). Трехходовой клапан, отсекающий буферную емкость, в периоды, когда она не нужна и электрокотел.

Электрокотел (самый простой или опять же тэн, смонтированный в гильзе) для компенсации недостатка запасенного тепла, если окажется, что его не хватило на время действия дневного тарифа. Отдельный электрокотел нужен для того чтобы не заряжать днем попутно и буферную емкость.

Как все это управляется:

Насос загрузки и три тэна получают разрешение на работу от таймера, настроенного на ночной тариф (23ч- 7ч), и от термостата полной загрузки емкости (установлен в нижней части и настроен в зависимости от высоты установки на температуру от 60 до 70 градусов)

Насос системы отопления работает всегда.

Отсечной клапан перекрывает циркуляцию через буферную емкость по команде термостата при снижении температуры в верхней части (раздающей) ниже 40 градусов. После перекрытия циркуляция осуществляется по малому кругу.

Этот же термостат дает разрешение электрокотлу на стороне системы отопления на включение, но это не значит, что котел начинает работу по команде этого термостата. По его команде только перекрывается циркуляция через теплоаккумулятор и дается разрешение на включение электрокотла. Но включится он только по команде комнатного термостата, фиксирующего снижение температуры в отсутствии подачи тепла от буферной емкости.

Все просто. На схеме показано релейное управление, при желании этой задачей можно нагрузить какой-нибудь самодельный контроллер на базе недорого решения, например, от Ардуино.

Отопление ТЭНами, как сделать, стоит ли использовать

ТЭН — электронагреватель жидкости в виде металлической трубки, внутри которой находится спираль.

Конструкций, разновидностей множество. Нагреватели изготовляют и на крупный и на малых производствах.

Эти нагреватели массово устанавливаются, например, в электрических бойлерах и электрокотлах, поэтому производятся также известными производителями.

Но на любом рынке можно встретить ТЭНы предназначаются для установки в радиаторы отопления. Эти устройства изготовлены чаще в Польше, Украине, Китае. Они могут снабжаться встроенными термодатчиками, т.е. работать в полуавтоматическом режиме, отслеживая степень нагрева.

На основе таких электрических нагревателей, можно легко создать отопительный прибор своими руками. Чем и пользуются домашние мастера, конструируя простейший обогрев и «экономя» при этом, как они, думают, изрядные суммы денег.

Но так ли выгодно использовать ТЭНы?
Где обычно, в каких ситуациях, применяют эти электронагреватели воды? Как нужно устанавливать и применять ТЭНы…

Насколько большая выгода от ТЭНов

Если имеется старая батарея, то почему бы ее не превратить с помощью ТЭНа в систему отопления для небольшого подсобного помещения, — курятника, мастерской, гаража…

Существуют даже мифы, что тенами отапливать выгодно. Но «мечты разбиваются о суровую реальность», — электричеством отапливать дороже всего. Так как используется самый дорогой энергоноситель.

Неважно, имеется ли фирменный программируемый электрокотел, или установлена бочка с опущенным в нее на проволоке ТЭНом, — КПД подобных электронагревателей около 97%. А дальше платим по счетчику…

Обогреваться ночью

Но есть лазейка, — ночной дешевый тариф на электроэнергию. Узнать точно, о действующих тарифах и возможности подключения ночного, можно в местной электросети.

Правда и ночное электричество нельзя назвать дешевым, но в совокупности с показателем «Комфортность», ночное отопления становится весьма привлекательным для пользователя.

Какой вид топлива больше всего подходит для дома

Но цена на саму систему отопления с электрическим нагревом может значительно варьироваться.

Нагреватели в батареях

Когда в квартирах с центральным отоплением холодно, то отапливают дополнительно электричеством, а также газовой кухонной плитой или колонкой.

Вот тут и применяется парочка тяжелых чугунных батарей с ТЭНами. По сравнению с фирменными электроконвекторами они обладают гораздо большей теплоемкостью, поэтому их можно отключать на дольше и не следить за их работой. Но и нагрев соответственно продолжительнее.

Такие радиаторы умельцы устанавливают в основном в гаражах, где любят проводить время. Или, например, для обогрева животных в морозы на небольших фермах.

Оборудование систем отопления

Бывает, что на дачке, в гараже и т.п. имеются остатки былой системы отопления, например, пару батарей со стальными трубами. Вернуть систему к жизни проще всего, вставив в нее электрические нагреватели….

Но ТЭНы могут создавать и вспомогательный подогрев в домашней системе отопления. Электрический обогрев отлично дополняет твердотопливный котел. Особенно ночью, с дешевым тарифом. И здесь «самодельное производство» также востребовано.

Если в достаточно большой металлической трубе закрепить пару тенов по 2 кВт, то получится 4-киловаттный электрокотел. Нюанс в том, что ночью его можно включать в маломощную сеть 220 В, так как другие потребители «спят», кроме холодильника, например.

Такое «творение», на практике, может стать основным отоплением в течении сезона в утепленном доме, если, конечно, применяется буферная емкость — теплоаккумулятор.
Как подключить теплоаккумулятор в систему

Какая мощность понадобится

В системе отопления целого дома лучше использовать 2-киловатные образцы электронагревателей.

Но в отдельных радиаторах самодельных регистрах, обрезках отопления в гаражах… применять слишком мощные ТЭНы нельзя.

Дело в том, что тепловое реле не может считаться надежной защитой. А доводить жидкость до температуры кипения, перегревать прибор свыше +75 градусов — опасно.

Следовательно, мощность тена не должна быть больше, чем тепловая мощность, отдаваемая прибором при +70 градусах. Это примерно 75% от паспортной мощности радиатора.

Одна секция и чугунного и алюминиевого радиаторов (500 мм между трубами) обладает мощностью теплоотдачи 170 Вт при 90 град жидкости и 20 град воздуха. При +70 град. нагрева — одна секция — 140 Вт, 7 секций — 1080 Вт, 10 секц. — 1400 Вт.
Таким образом, для радиатора из 7 секций мощность ТэНа не должна быт больше чем 1 кВт. А для радиатора из 10 секций — не больше 1,4 кВт.

Труднее обстоит дело с самодельными регистрами, — неизвестна их теплоотдача. Остается лишь начинать использовать наименее мощные нагреватели.

Какие тены для радиатора выбрать

ТЭНы для радиаторов сделаны на основе заглушки (основания) со стандартным диаметром резьбы 40 мм. Остается из радиатора выкрутить нижнюю пробку, на ее место вкрутить нагреватель.

О подборе этих нагревателей по мощности для радиаторов было сказано выше. Не стоит брать более мощный приборы, во избежание аварийных ситуаций. Не нужно перегревать радиатор, добиваясь большей теплоотдачи.

Но эти нагреватели различаются и по длине. Для отдельно стоящего радиатора, без движения жидкости, предпочтительней тены подлиннее. Тогда и прогрев будет более равномерным.

В проточном электрокотле другой приоритет подбора — меньшее гидравлическое сопротивление. Минимизировать влияние нагревателей путем удачного подвода трубок и конфигурации их расположения для домашнего умельца не проблема.

Производитель, — «китайцев», по прежнему, ругают больше всего, лучшими ТЭНами считаются местного разлива — российско-украинские.

Как применяются

ТЭНы могут включаться комнатным термостатом. Тогда они управляются по заданной температуре воздуха.

Но в большинстве случаев используют нагреватели со встроенными температурным реле, — нагрев по температуре теплоносителя.

Жидкость при нагреве расширяется. Нельзя отдельные радиаторы, и другие замкнутые системы отопления, заполнять жидкостью полностью. В системах отопления для компенсации расширения используется расширительный бак.
Расширительные баки для системы отопления

В случае с отдельным радиатором достаточно оставить не менее 10% внутреннего объема не заполненным, — заливать радиатор по верхнюю пробку.

Установка ТЭНа следующая. Система сливается, выкручивается пробка радиатора, вкручивается тен. При этом обычно используется лен со смазкой в качестве уплотнителя (металл-по металлу).

Нагреватель подключается к электросети в соответствии с ПУЭ, с соответствующей изоляцией контактов.

Масло не допустимо

Можно встретить рекомендации залить радиатор маслом, — якобы получится аналог «масляного нагревателя». Прежде чем следовать подобным советам, рекомендуется изучить опыт «пиротехника», который налил масло на картон, поджег, а затем пробовал потушить.
Маслонаполненные промышленные электроагрегаты (например, высоковольтные маслянные разъединители) эксплуатируются с особыми мерами пожарной безопасности.

Если система замораживается, необходимо использовать незамерзающие жидкости, для одного радиатора можно использовать тот же автомобильный Тосол. Горючие жидкости недопустимы.

Встречаются и другие нарушения.

Конструирование своими руками — выгодно?

Самостоятельное конструирование электрообогревательных приборов не приветствуется по соображениям безопасности.

Гораздо целесообразнее приобрести готовый электрический обогреватель для помещений, например, электроконвектор, отвечающий требованиям… За его эксплуатационные качества несет ответственность производитель.

Экономическая целесообразность в ТЭНах может возникнут, как говорилось, когда в наличии имеется «заброшенная» и «бесплатная» оболочка для него.

Но вопросы безопасности, на самом деле, гораздо важнее, чем выгода, получаемая подобным образом.
Сейчас это понимают чаще, потому ТЭНами интересуются все меньше.

К тому же, средний по площади дом выгоднее отапливать электрокотлом с водяными радиаторами, чем отдельными конвекторами. Далее по теме — выгодно ли отапливать конвекторами электрическими

Теплоаккумулятор в наличии для котлов отопления российского производства

Описание

Теплоаккумулятор (второе название — буферная емкость) представляет собой теплоизолированный герметичный резервуар, работающий под давлением системы отопления.

Водяной теплоаккумулятор для отопления применяется в системах с твердотопливными и электрическими котлами для повышения удобства использования, эффективности и безопасности работы системы. Наиболее часто теплоаккумуляторы используются в частных загородных домах и на предприятиях, которые стремятся повысить свою энергоэффективность.

Достоинства при использовании в частных домах

Котел достаточно топить один раз в сутки Аккумулятор тепла значительно увеличивает объем системы отопления, что позволяет топить котел один раз в сутки, в сильные морозы – два раза в сутки.

В доме всегда тепло, даже утром Накопленное тепло равномерно в течение суток поступает из теплового аккумулятора в систему отопления. Используя теплоаккумулятор для отопления из нержавейки или конструкционной стали можно избежать таких сомнительных ухищрений, как прикрывание заслонки котла для увеличения времени горения, что категорически вредно для котла и снижает его срок службы из-за закоксовывания теплообменника, дымохода и образования разъедающего котел конденсата.

Котел максимально эффективен и экономичен Благодаря теплоаккумулятору, твердотопливный котел всегда работает в полную мощность, топливо полностью прогорает. Это повышает КПД котла до 80% и снижает количество потребляемого топлива на 40%, также предотвращает образование конденсата и закоксовывание теплообменника котла и дымохода, что положительно сказывается на их долговечности.

Безопасность и защита системы от перегревания На территории ЕС законодательно запрещена установка твердотопливных котлов без теплоаккумуляторов по соображениям экологичности и безопасности. Это связано с тем, что, если в системе отопления не установлен теплоаккумулятор, в случае отключения электричества и остановки циркуляционного насоса, высока вероятность перегревания и закипания котла. В худшем случае возможен даже взрыв котла – со всеми сопутствующими последствиями. Если же в системе установлен теплоаккумулятор, то при отключении электричества и прекращении циркуляции теплоносителя теплоаккумулятор аккумулирует избыток тепловой энергии и предотвращает возникновение негативных последствий перегревания системы.

Преимущества использования на предприятиях

Использование теплоаккумулятора на предприятии, позволяет задействовать невостребованные источники тепловой энергии для нужд отопления помещений. Среди таких источников: техническая горячая вода от технологических процессов, тепловая энергия, вырабатываемая в процессе работы систем кондиционирования и охлаждения и т.д.

Применение теплоаккумулятора в системах с электрическим котлом позволяет использовать двухтарифную систему расчета стоимости электроэнергии.

В этом случае электрический котел работает по льготному тарифу в ночное время, а теплоаккумулятор для отопления накапливает тепловую энергию, возвращая ее в систему уже в рабочее время, когда электроэнергия значительно дороже.

Если вы хотите купить теплоаккумулятор для котлов отопления российского производства Electrotherm, обратитесь к нашим консультантам или напишите на адрес [email protected] ru.

Теплоаккумулятор S-Tank Fresh 200 ТЭН 18кВт

Основные
Принцип нагрева накопительный
Способ нагрева косвенный
Внутреннее покрытие бака нержавеющая сталь
Объём, л 245
Расположение напольный
Размеры и вес
Ширина, см 78
Глубина 78
Высота, см 93. 5

Данная информация о товаре предоставлена исключительно в целях ознакомления и не является публичной офертой. Наш интернет-магазин использует данные о товарах, представленные на официальных сайтах производителей и поставщиков, а также в документации к товару. Однако, производители оставляют за собой право изменять внешний вид, характеристики и комплектацию изделий, предварительно не уведомляя продавцов и потребителей. При совершении покупки, убедительная просьба, уточнять интересующие вас сведения о товаре до оформления заказа.

Серия FRESH сочетает в себе 3 устройства, позволяя экономить ваши средства с первого дня покупки.

  • Бойлер косвенного нагрева
  • Электрокотел
  • Гидравлический разделитель
  • 1 типоразмер 250 л.
  • Материал корпуса изделия: — Углеродистая сталь.
  • Змеевик ГВС: — Нержавеющая сталь

Такой тип баков:

  • Имеет мощный ЗМЕЕВИК/ТЕПЛООБМЕННИК ГВС (мощность – 105 кВт)
  • ЗМЕЕВИК/ТЕПЛООБМЕННИК ГВС изготовлен из нержавеющей стали
  • Высокая производительность по ГВС до 2000 л/ч
  • Нет магниевого анода, нет доп. трат по его замене
  • нет обрастания теплообменника солями жесткости
  • Не подвержен Легионелле!
  • Очень компактен и прост в монтаже.
  • можно легко сделать систему с рециркуляцией ГВС.

Страна производства: Беларусь

Производитель: С-ТЭНК ул. 17 сентября, дом 72В, г. п. Ивенец, Воложинский район, Минская область, РБ

Импортер: ООО «Термокрафт» г. Минск,ул. Киселева Т.Я., д.11, оф. 58-23

Отопительное оборудование по европейским стандартам

Баки электронагрева ГВС

В нашем ассортименте есть несколько типов подобных баков.

AT ELEKTRO – это бак выполненный из углеродистой стали без внутреннего покрытия, предназначен только для систем отопления. Бак предназначен для нагрева и хранения технической воды от электро ТЭНов (2 отверстия по 2″ максимальная мощность ТЭНов 2*15 кВт. Опционально можно до 8*15кВт). Так же можно нагревать бак через внешний пластинчатый теплообменник. В комплект входит съемная не горючая (класс B-s2d0) теплоизоляция толщиной 65-70 мм, усиленная упаковка на поддоне из дерева с обрешёткой!! С возможностью горизонтальной перевозки в несколько ярусов. Опционально можно заказать ревизионный фланец, рабочее давление до 10 Бар (стандартно 6 Бар) и теплоизоляцию А,В,С класса по ErP!!

AT ELEKTRO MONO – этот бак выполненный из углеродистой стали с теплообменником из нержавеющей стали AISI 304. Этот бак предназначен так же для систем отопления, но его змеевик можно использовать так же и для приготовления ГВС в проточном режиме. Либо для подключения дополнительного источника/потребителя. Бак предназначен для нагрева от электро ТЭНов (2 отверстия по 2″ максимальная мощность ТЭНов 2*15 кВт, опционально можно до 8*15кВт) либо от дополнительного источника через встроенный ТО бака. В комплект входит съемная не горючая (класс B-s2d0) теплоизоляция толщиной 65-70 мм, усиленная упаковка на поддоне из дерева с обрешёткой!! С возможностью горизонтальной перевозки в несколько ярусов. Опционально можно заказать ревизионный фланец, рабочее давление до 10 Бар (стандартно 6 Бар) и теплоизоляцию А,В,С класса по ErP!!

AT ELEKTRO Эмалированный – этот бак выполнен из углеродистой стали, и с внутренней стороны покрыт высококачественной стеклокерамической эмалью немецкого производства. Бак предназначен для приготовления горячего водоснабжения. Внутри бака установлен защитный магниевый анод, бак имеет ревизионный фланец в верхней торосфере и несколько отверстий для установки ТЭНов, патрубки подпитки, рециркуляции и разбора ГВС.

AT ELEKTRO MONO Эмалированный — этот бак выполнен из углеродистой стали, и с внутренней стороны покрыт высококачественной стеклокерамической эмалью немецкого производства. Бак предназначен для приготовления горячего водоснабжения. Внутри бака установлен спиральный теплообменник для подключения дополнительного источника/потребителя тепла, а так же защитный магниевый анод, бак имеет ревизионный фланец в верхней торосфере и несколько отверстий для установки ТЭНов, патрубки подпитки, рециркуляции и разбора ГВС. Бак предназначен для нагрева и хранения ГВС от электро ТЭНов (2 отверстия по 2″ максимальная мощность ТЭНов 2*15 кВт, опционально можно до 8*15кВт) либо от дополнительного источника через встроенный ТО бака. В комплект входит съемная не горючая (класс B-s2d0) теплоизоляция толщиной 65-70 мм, защитный магниевый анод (опционально титановый не обслуживаемый) , усиленная упаковка на поддоне из дерева с обрешёткой!! С возможностью горизонтальной перевозки в несколько ярусов. Опционально можно заказать ревизионный фланец, рабочее давление до 10 Бар (стандартно 6 Бар) и теплоизоляцию А,В,С класса по ErP!!

SS, SS ELEKTRO – этот бак выполнен из нержавеющей стали AISI 304 и предназначен для нагрева и хранения ГВС от электро ТЭНов (2 отверстия по 2″ максимальная мощность ТЭНов 2*15 кВт. Опционально можно до 8*15кВт). Так же можно нагревать бак через внешний пластинчатый теплообменник. В комплект входит съемная не горючая (класс B-s2d0) теплоизоляция толщиной 65-70 мм, защитный магниевый анод (опционально титановый не обслуживаемый) , усиленная упаковка на поддоне из дерева с обрешёткой!! С возможностью горизонтальной перевозки в несколько ярусов. Опционально можно заказать ревизионный фланец, рабочее давление до 10 Бар (стандартно 6 Бар) и теплоизоляцию А,В,С класса по ErP!!

SS ELEKTRO MONO — этот бак выполнен из нержавеющей стали AISI 304 и теплообменник бака так же выполнен из стали AISI 304. Бак предназначен для нагрева и хранения ГВС от электро ТЭНов (2 отверстия по 2″ максимальная мощность ТЭНов 2*15 кВт, опционально можно до 8*15кВт) либо от дополнительного источника через встроенный ТО бака. В комплект входит съемная не горючая (класс B-s2d0) теплоизоляция толщиной 65-70 мм, защитный магниевый анод (опционально титановый не обслуживаемый), усиленная упаковка на поддоне из дерева с обрешёткой!! С возможностью горизонтальной перевозки в несколько ярусов. Опционально можно заказать ревизионный фланец, рабочее давление до 10 Бар (стандартно 6 Бар) и теплоизоляцию А,В,С класса по ErP!!

Заказать Подробнее

сравнение теплоаккумулятора и бойлера косвенного нагрева

Бывают так же буферные емкости с одним теплообменником и буферные емкости с двумя теплообменниками. Аккумулирующие емкости с одним змеевиком делятся на бочки с нижним теплообменником и бочки с верхним теплообменником. Нижний теплообменник используется в основном для догрева емкости от другого источника тепла. Верхний теплообменник может использоваться так же для догрева, а может применяться для  приготовления горячей воды для технических нужд в протоке. Имеется в виду, что верхний теплообменник подключается к водопроводу и когда вода циркулирует через теплообменник, она нагревается от горячей воды находящийся в бочке. Таким образом получается принцип проточного водонагревателя.  Аккумулирующая емкость может работать как и на догрев, так и на приготовления ГВС одновременно.

Примеры схем подключения теплоаккумулятора без теплообменника, с одним змеевиком и 2-мя змеевиками соответственно:

Бойлер косвенного нагрева, это емкость в защитном, термоизоляционном кожухе, для приготовления и осуществления горячего водоснабжения. Бойлер не прямого нагрева так же является накопительным, но отличие от обычного электрического бойлера состоит в том, что он не только может нагревать воду при помощи встроенного электро ТЭНа, но так же и с помощью других источников тепла благодаря встроенным теплообменникам. Косвенные бойлеры бывают с одним теплообменником и двумя теплообменниками.  Соответственно можно подключить один нагревательный прибор или два.

 

Бойлер косвенного нагрева подключается в существующую систему водоснабжения, как и любой накопительный бойлер. Внутри емкости находится один или два теплообменника, которые подключаются к газовому котлы, твердотопливному котлу, электрическому котлу, тепловому насосу или солнечным коллекторам. Источник тепла, нагревая теплоноситель, прогоняет его по теплообменнику и тем самым осуществляет нагрев воды, косвенным методом, в бойлере. Таким образом теплоноситель осуществляет две функции: отопление системы и нагрев воды в бойлере. 

В случае, когда источник тепла не используется, а приготовить горячую воду необходимо, используется электрический ТЭН. Он встраивается в бойлер непрямого нагрева и является автономным. Его можно включать в любой момент.

Примеры схем подключения косвенного водонагревателя:

Подведем итоги и выделим главное из выше сказанного.

Отличия бойлера косвенного нагрева и буферной емкости: 

  1. Бак аккумулятор используется как резервуар в системе отопления, а бойлер косвенного нагрева готовит горячую воду
  2. Бойлер косвенного нагрева подключается к водопроводу,а теплообменники подсоединяются к источникам тепла ( газовый котел, электро котел, твердотопливный котел и т. д.), которые и нагревают воду в бойлере. Бак аккумулятор подключается к источнику тепла ( газовый котел, электро котел, твердотопливный котел и т.д.), а к теплообменникам подключают либо еще один источник тепла, либо водопровод( к верхнему змеевику) и получают горячую техническую воду. Таким образом вода в бойлере косвенного нагрева греется накопительным способом, а через буферную емкость в проточном режиме.
  3. Бойлер косвенного нагрева и бак аккумулятор можно использовать как совместно в одной системе, так и в отдельности.
  4. И в бойлер и в теплоаккумулятор можно устанавливать электрический ТЭН для догрева.

Компания «SKR-Group» имеет большой опыт в монтаже и подборе необходимого оборудования для котелен ( котлы, бойлеры, тепловые насосы, солнечные коллектора и пр.), систем отопления и водоснабжения, климатической технике. Сможем полностью рассчитать и предоставить смету по материалам и работам для квартир, коттеджей, загородных домов и т.д. Осуществляем монтаж газового котла, теплового насоса, гелиосистем и другого отопительного оборудования не только по Днепру и области, но и в других регионах. Несем гарантию и ответственность за проделанную нами работу.

 

 

Буферные емкости, теплонакопители | Профбак

Баки-аккумуляторы и буферные емкости для систем отопления объемом от 200 до 5000 л. из углеродистой стали (СТ.3,09Г2С).

Производство, поставка, монтаж и обслуживание теплоаккумуляторов и теплонакопителей для систем отопления, охлаждения и вентиляции. Изготовление под заказ в быстрые сроки ( до 10 дней ). Любые диаметры входных и выходных патрубки (фланцевые, резьбовые) и их расположения удобные для заказчика. Теплоизоляция, теплообменники и нагревательные элементы по заказу.

 

Буферный накопитель тепла является уникальным техническим решением для систем отопления, обеспечивая комфорт и уют в Вашем доме. Благодаря использованию теплоаккумулятора происходит существенная экономия Ваших средств и времени.

Теплоаккумуляторы и буферные емкости предназначен для накопления избыточной тепловой энергии во время работы источника нагрева, такие как твердотопливный,  «пиролизный»  или электрический котел, печь-камин, тепловой насос, солнечный коллектор и т. п., и ее хранения с последующей отдачей в отопительную систему. Особенно эффективно применения теплоакккумулятора при работе с твердотопливным котлом. При этом КПД котла повышается на 30 %, увеличивается срок службы всей системы отопления. Количество закладок можно сократить до 1-2 раз, и самое главное происходит экономия самого «твердого» топлива. При работе с электрокотлами экономический эффект достигается при использовании 2-х тарифной системы оплаты электричества, когда энергия дешевле в ночное время в 3-6 раз в зависимости от региона. Возможность работы самого бака, как емкостной гидравлический разделитель (гидрострелка), при этом снижается температурная и гидравлическая нагрузка на котел и систему отопления.

Благодаря новинкам, внедренные в  аккумулирующие баки марки «PROFBAK» , вы получаете многофункциональный нагревательный прибор с большими возможностями и достойным качеством. В моделях  «PROFBAK» соединились наработки лучших мировых производителей с качеством, надежностью и индивидуальным подходом к требованиям заказчика, для  экономичного  решения комплексной и долговечной системы отопления. Более того, некоторые разработки наших инженеров применяются впервые в системах буферных накопителей  и нагрева воды (например, встроенная труба-стяжка  для линии циркуляции горячей воды). Возможность установки до 3-х теплообменников и  функции работы бак-в баке, как бойлера. Резьбовые и фланцевые соединения.

1.   Бытовая серия «ТА-ОС» 300-1000 литров при давление до 3 бар,

толщина обечайки 3 мм, плоские усиленные крышки 4 мм. Ст.09Г2С

модель/объем диаметр высота тепл-ник ТЭН вес, кг Цена, р.
ОС 300 / 296 550 мм  1250 по заказу по заказу    68 36900
ОС 400 / 402 640 мм  1250 по заказу по заказу    82 42300
ОС 500 / 496 650 мм  1500 по заказу по заказу    98 45900
ОС 600  /605 720 мм  1500 по заказу по заказу   112 49500
ОС 750 / 730 790 мм  1500 по заказу по заказу   125 57900
ОС 1000/1050 955 мм  1500 по заказу по заказу   160 63600

 

2.   Промышленная серии «ТА–АС» 900-3000 литров при давлении в системе более 3 бар, толщина обечайки 3-4 мм, днища 4-5 мм. Ст.09Г2С

модель/объем диаметр высота тепл-ник ТЭН вес, кг Цена, р.
АС 900 / 885 750 мм 2000 по заказу по заказу 140 62700
АС 1000 / 990 796 мм 2000 по заказу по заказу 155 69900
АС 1500 /1430 955 мм 2000 по заказу по заказу 210 99900
АС 2000 /2000 1120мм 2000 по заказу по заказу 330 145800
АС 2500 /2450 1220мм 2100 по заказу по заказу 360 189900
АС 3000 /2900 1300мм 2100 по заказу по заказу 400 199800

 

3.   Промышленная серия «ТА-ТС» 1000-5000 литров, давление 6 бар,

толщина обечайки 4 мм, торосферические днища 5 мм. Ст.09Г2С

модель диаметр высота тепл-ник ТЭН вес, кг Цена, р.
ТС 1100 810 мм 2000 по заказу по заказу 170 139800
ТС 1500 920 мм 2100 по заказу по заказу 220 165600
ТС 2000 1020 мм 2000 по заказу по заказу 350 189600
ТС 2500 1220 мм 2000 по заказу по заказу 390 219000
ТС 3000 1300 мм 2000 по заказу по заказу 440 249900
ТС 4500 1450 мм 2500 по заказу по заказу 600 399900

 

ПРИМЕРЫ продукции.

Теплоаккумулятор ТА 500  ВВ  из нерж. стали 304 с нагревательным элементом 6 кВт

Буферный бак ТА 400 ОС из углеродистой стали с порошковой окраской.

Буферная емкость ТА 2000 литров из углеродистой стали с грунтовкой.

 

 

		
	 

Вспомогательный нагреватель — обзор

3.2.11.2 Системы водяного отопления помещений

Любая солнечная водонагревательная система состоит из 6 основных компонентов:

a.

Коллектор.

б.

Хранилище.

с.

Дополнительные отопители.

г.

Насосы или вентиляторы.

e.

Внутренняя система распределения.

ф.

Органы управления.

Коллекторы могут охлаждаться ниже точки замерзания, а замерзание воды может вызвать механическое повреждение. Этого можно избежать одним из следующих способов:

a.

Поддерживая циркуляцию в период опасности заморозков, но это, очевидно, приводит к значительным потерям тепла. Но если морозы бывают всего несколько дней в году, это самое простое и дешевое решение.

б.

Слив воды из системы.Это можно сделать вручную, но также можно использовать автоматические средства, например. в шведском Линчёпинге, где есть запатентованная дренажная система. Недостатком этого метода является то, что смена воды / воздуха может ускорить коррозию внутри пластины абсорбера.

с.

Использование какого-либо антифриза, что возможно только в закрытых циркуляционных системах, т.е. там, где нет потребления воды. Если к системе отопления подключена система горячего водоснабжения, потребляемая вода должна нагреваться с помощью теплообменника.

Внутренние излучатели тепла или устройства обогрева помещений, которые должны быть специально разработаны для системы солнечного отопления, могут быть:

a.

Панели радиатора.

б.

Радиаторы потолочные.

с.

Вентиляторные конвекторы.

г.

Змеевики встраиваемые в пол.

Re. a

Радиаторные панели, используемые в обычных системах центрального отопления, предназначены для работы с водой с температурой 65-75 ° C.Создавать такие высокие температуры с помощью солнечных коллекторов было бы очень неэффективно и, вероятно, невозможно в зимние месяцы. Когда радиаторные панели эксплуатируются при более низких температурах (например, около 50 ° C, как это принято в системах с тепловыми насосами), необходимо значительно увеличить площадь поверхности, чтобы получить требуемую эмиссию. Как показывает практика, эта площадь должна быть примерно в два раза больше, чем при использовании обычных систем.

Re.b

Также можно использовать потолочные радиаторы, либо сборные панели, либо лучистые потолки со встроенными змеевиками. Ограничений по размеру нет, весь потолок может представлять собой радиатор, поэтому систему можно будет эксплуатировать при гораздо более низких температурах. Поверхность потолка не должна быть теплее примерно 32 ° C из соображений теплового комфорта, поэтому температура потока воды может быть только около 35 ° C.

Re.c

Вентиляторные конвекторы, имеющиеся в продаже сегодня, также рассчитаны на работу с водой с температурой 60-75 ° C, но поверхность теплопередачи, которая обычно состоит из оребренных труб, может быть легко увеличена в тех случаях, когда агрегаты должны работать с водой с температурой 50 ° C и ниже.

Re.d

Системы напольного отопления с использованием встроенных электрических элементов или змеевиков с горячей водой используются уже много лет и довольно популярны, например. для ванных комнат (где нет ковров). Такие системы были бы очень полезны в сочетании с солнечным отоплением, поскольку температура поверхности пола может быть ограничена примерно 25 ° C, а затем можно использовать воду с температурой примерно 28-30 ° C. Теплоемкость, например, бетонного пола также поможет сохранять тепло и, таким образом, сглаживать погодные колебания.

Солнечная система отопления, работающая круглый год, обычно неэкономична. Например, в одном случае было обнаружено, что если данная коллекторная площадь может обеспечивать все необходимое отопление в течение 320 дней в году, то потребуется удвоение площади, чтобы справиться с последующими 30 днями, и еще одно удвоение. чтобы обеспечить достаточно тепла на оставшиеся 15 дней при самых неблагоприятных погодных условиях. В таком случае более экономично выбрать коллектор меньшего размера, а затем полагаться на какой-то дополнительный обогреватель в средне-зимние дни.Этот дополнительный нагреватель может быть калорифером, питаемым горячей водой из бойлера, или это может быть бойлер, подключенный последовательно к солнечной системе отопления, но в большинстве случаев дополнительный электрический нагреватель окажется наиболее экономичным решением.

Чтобы обеспечить оптимальную эффективность улавливания в самых разных погодных условиях, может использоваться двухступенчатая система улавливания в сочетании с тепловым насосом для передачи и улучшения тепла.

Комбинированные солнечные системы водоснабжения и отопления могут стать довольно сложными, так как в идеале температура горячей воды для бытового потребления должна быть 60-65 ° C (для кухни и прачечной, в то время как для ванных комнат достаточно 45 ° C).Следовательно, должен быть усилитель температуры. Если обогрев помещения работает при, скажем, 40 ° C, оставшиеся 20 ° C должны быть обеспечены этим усилителем, что, например, может быть. быть электрическим погружным нагревателем или калорифером, питаемым тем же котлом, что и отопление помещения в предыдущем примере. Летом, когда нет потребности в отоплении помещений, только солнечная система может обеспечить нагрев всей воды с повышенным уровнем температуры.

Технические проблемы солнечного отопления в основном решены.При рассмотрении солнечных домов, построенных в Европе за последние несколько лет, были выбраны три основных типа решений:

a.

Пассивные системы.

б.

Теплоносители (воздух или вода).

с.

Комбинированные солнечные / тепловые насосные системы.

Re.a

Здесь мы можем упомянуть в качестве примера школу Wallasey School, которая в основном полагается на тепловые свойства оболочки здания и не предлагает никакого контроля.

Марсельский дизайн группы ABC более сложен благодаря регулируемым жалюзи. Дома Chauveney-le-Chateau и Odeillo попадают в ту же категорию, но предлагают некоторые средства контроля.

В США дом Стива Бэра в Корралесе, штат Нью-Мексико, использует статический объем воды в стальных барабанах для хранения тепла вместо кирпичной кладки, а дом «Skytherm», построенный Гарольдом Хэем, хранит воду на крыше с регулируемой крышкой. . Коллектор водоема одновременно используется как аккумулятор.

Re.b

Большинство солнечных домов, построенных до сих пор в Европе, имеют систему теплоносителя. Воздух используется в качестве собирающей жидкости в датском доме Arhus, а водная система используется в датском доме Zero Energy и в шведских домах.

Некоторые дома, а.о. Дом Zero Energy предпринял попытки межсезонного хранения, используя огромные резервуары для воды для накопления летнего избыточного тепла, но все они неэкономичны из-за затрат, связанных с созданием сезонного хранилища.

Re.c

Солнечная система отопления может поставлять все необходимое тепло в течение всего года, если используется какая-либо форма теплового насоса. Таким образом, тепловой насос можно рассматривать как эффективный и относительно дешевый вспомогательный источник тепла. Экономия, конечно, улучшается, если одна и та же система теплового насоса используется как для отопления зимой, так и для охлаждения летом.

Солнечные системы отопления в сочетании с тепловыми насосами входят в комплект поставки. найдены в экспериментальном доме Philips, доме Браун Бовери, доме Дорнье, солнечном доме, который будет построен в Гарстоне, США.K.

В США дом в Тусоне использует неглазурованные коллекторы в качестве источника тепла и радиатора, а в Японии дом Янагимати делает то же самое. Здесь тепловой насос используется практически постоянно. Другие, такие как дома в Альбукерке, Линкольне и Лейк-Пэджетт, имеют застекленный коллектор и в течение коротких периодов времени используют только тепловой насос в качестве вспомогательного агрегата. В домах Thomason используется застекленный коллектор, обращенный на юг, в качестве источника тепла, а северная неглазурованная поверхность крыши — как теплоотвод, но в них используются циркуляционные насосы, а не тепловые насосы, однако аналогичная система может работать с тепловыми насосами.(см. рис. III / 16)

Рис. III / 16.

(Перепечатано с разрешения ASHRAE HANDBOOK и Product Directory 1974). Авторское право © 1974

В некоторых домах, особенно в домах Линкольна и Форт-Коллинза в США и в Брисбене в Австралии, компрессоры тепловых насосов с электрическим приводом не используются, но используются компрессоры с тепловым насосом. система абсорбции бромид лития / воды, которую в принципе можно сравнить с тепловым компрессором.

Дом SOLAR ONE в Делавэре, США, использует фотоэлектрические элементы для питания теплового насоса, и это единственный дом на солнечных батареях, который вырабатывает значительное количество электроэнергии с помощью солнечных элементов.Это, безусловно, самый сложный солнечный дом, который был построен до сих пор, и, хотя система неэкономична при нынешнем высоком уровне цен на фотоэлектрические элементы, она может стать экономичной когда-нибудь в будущем, когда ожидается, что солнечные элементы будут стоить лишь часть того, что они стоят сегодня.

Водонагреватели с тепловым насосом | Министерство энергетики

Водонагреватели с тепловым насосом используют электричество для переноса тепла из одного места в другое, вместо того, чтобы генерировать тепло напрямую.Следовательно, они могут быть в два-три раза более энергоэффективными, чем обычные электрические водонагреватели сопротивления. Чтобы переместить тепло, тепловые насосы работают как холодильник в обратном направлении.

В то время как холодильник забирает тепло из ящика и отправляет его в окружающую комнату, автономный водонагреватель с воздушным тепловым насосом забирает тепло из окружающего воздуха и передает его — при более высокой температуре — для обогрева. вода в резервуаре для хранения. Вы можете приобрести автономную систему водяного отопления с тепловым насосом в виде интегрированного блока со встроенным водонагревателем и резервными резистивными нагревательными элементами.Вы также можете модернизировать тепловой насос для работы с существующим обычным водонагревателем.

Водонагреватели

с тепловым насосом требуют установки в местах, температура которых поддерживается круглый год при температуре от 40 до 90ºF (4,4–32,2ºC) и которые обеспечивают не менее 1000 кубических футов (28,3 кубических метров) воздушного пространства вокруг водонагревателя. Воздух, проходящий через испаритель, можно выпускать в комнату или на улицу.

Водонагреватели с тепловым насосом не будут эффективно работать в холодном помещении, поскольку они имеют тенденцию охлаждать пространство, в котором они находятся. Установка их в помещении с избыточным теплом, например в топке, повысит их эффективность.

Вы также можете установить систему теплового насоса с воздушным источником тепла, которая сочетает в себе отопление, охлаждение и нагрев воды. Эти комбинированные системы забирают тепло из внешнего воздуха зимой и из внутреннего воздуха летом. Поскольку они удаляют тепло из воздуха, любой тип теплового насоса с воздушным источником работает более эффективно в теплом климате.

Домовладельцы в первую очередь устанавливают геотермальные тепловые насосы, которые отводят тепло от земли зимой и из воздуха в помещении летом, для обогрева и охлаждения своих домов.Для нагрева воды вы можете добавить пароохладитель к системе геотермального теплового насоса. Пароохладитель — это небольшой вспомогательный теплообменник, в котором для нагрева воды используются перегретые газы компрессора теплового насоса. Эта горячая вода затем циркулирует по трубе в бак водонагревателя в доме.

Пароохладители

также доступны для водонагревателей без резервуаров или водонагревателей по запросу. Летом пароохладитель использует избыточное тепло, которое в противном случае было бы выброшено на землю.При частой эксплуатации летом геотермальный тепловой насос может обеспечить большинство ваших потребностей в горячей воде.

Осенью, зимой и весной, когда пароохладитель не производит столько избыточного тепла, вам придется больше полагаться на накопитель или потреблять водонагреватель. Некоторые производители также предлагают тройные геотермальные тепловые насосы, которые обеспечивают отопление, охлаждение и горячую воду. Они используют отдельный теплообменник для удовлетворения всех потребностей домашнего хозяйства в горячей воде.

Патенты и заявки на тепловые аккумуляторы (класс 126/400)

Номер патента: 108

Abstract: Описаны модули материала с фазовым переходом для использования в теплообменнике. Модуль материала с фазовым переходом содержит два или более набора из множества по существу выровненных полых структур, скомпонованных для образования пористой структуры.Материал с фазовым переходом, способный претерпевать фазовый переход в результате теплообмена между ним и жидкостью, заключен внутри полых трубок. Также описан модуль материала с фазовым переходом с полыми трубками, имеющими площадь поперечного сечения через материал с фазовым переходом, выбранный из эллиптических, прямоугольных, стадионных, каплевидных, аэродинамических, прямоугольных с закругленными углами и овальных форм. Теплообменник, содержащий множество модулей материала с фазовым переходом, первый вход и выход для текучей среды и второй вход и выход для текучей среды, при этом модули материала с фазовым переходом повторяются и циркулируют от совмещения с первым входом для текучей среды, а второй вход для текучей среды повторяется. также описано.

Тип: Грант

Подано: 15 сентября 2016 г.

Дата патента: 12 января 2021 г.

Цессионарий: Университет Дрекселя

Изобретателей: Ин Сунь, Мэтью Маккарти, Янг И. Чо, Филипп Ботчер, Хан Ху, Баолань Ши, Цинхуа Се, Кент Заммит

солнечный водонагреватель | технология

солнечный водонагреватель , устройство, использующее солнечную тепловую энергию для производства горячей воды. Типичный солнечный водонагреватель состоит из солнечного коллектора, установленного на крыше здания и подключенного к резервуару для хранения воды. В зависимости от системы, ненагретая вода может либо циркулировать из бака через коллектор для непосредственного нагрева, либо может быть нагрета теплообменной жидкостью большой емкости, которая нагревается в коллекторе и передает свое тепло через трубы в воду в танк.В то время как передача тепла от солнечного коллектора к ненагретой воде может быть облегчена пассивно без использования механических средств, «активные» солнечные системы горячего водоснабжения используют электричество для циркуляции теплоносителя и для работы механических насосов и контроллеров.

Хотя практика использования солнца для нагрева воды для бытовых нужд восходит к нескольким древним культурам, первая запатентованная солнечная система горячего водоснабжения была продана только в 1891 году. Изобретенная Кларенсом Кемпом в Балтиморе, штат Мэриленд, система получила название «Кульминация» и была популярна в Калифорнии и других теплых американских штатах.Учитывая сравнительно высокую стоимость и неудобство использования обычных видов топлива для нагрева воды, многие домохозяйства стремились инвестировать в эти солнечные водонагреватели. Однако система Climax была ограничена тем, что нагревательный элемент служил резервуаром для хранения, что ограничивало количество доступной горячей воды. В 1909 году Уильям Дж. Бейли запатентовал систему, которая отделяла резервуар для хранения воды от солнечного нагревательного элемента, что легло в основу конструкции солнечных водонагревателей, используемых сегодня.

Активные и пассивные системы

Активные солнечные системы горячего водоснабжения используют механические насосы и дифференциальные контроллеры для регулирования и направления потока теплоносителя или воды из солнечного коллектора в резервуар. Контроллеры определяют разницу температур между водой в баке и температурой в солнечном коллекторе и включают насос, когда вода в баке остывает ниже температуры коллектора. Некоторые насосы работают от электросети (электросети), а другие — от электроэнергии, вырабатываемой солнечной фотоэлектрической панелью. В то время как некоторые солнечные системы циркулируют жидкость только при ярком солнце и хранят нагретую воду в хорошо изолированных резервуарах для обогрева помещений в ночное время, другие используют электричество в качестве резерва в ночное время и в пасмурные дни.В активных солнечных системах горячего водоснабжения резервуары для хранения воды могут быть расположены внутри пространства под крышей или в любом другом месте, которое минимизирует потери тепла в холодный воздух, поскольку поток воды не зависит исключительно от силы тяжести. Таким образом, эти резервуары можно комбинировать с водонагревателями в системах отопления жилых помещений, а солнечная система горячего водоснабжения может использоваться для предварительного нагрева воды в водонагревателе зимой для отопления помещений.

Пассивные системы, которые полагаются на силу тяжести, а не на электричество, наиболее эффективны в жарком климате, где нет ночных или зимних заморозков.В некоторых пассивных системах используется конфигурация термосифона, в которой используются гравитационные и конвективные тепловые потоки. Холодная вода с высоты под действием силы тяжести стекает в солнечный коллектор, и по мере того, как вода проходит через коллектор и нагревается, она поднимается за счет конвекции, чтобы снова достичь резервуара для хранения. Другой тип пассивной системы — это интегрированная система хранения коллектора, в которой коллектор образует верхнюю часть бака для хранения воды и нагревает воду непосредственно в баке.

Дизайн и эффективность

Мощность солнечной системы горячего водоснабжения обычно зависит от эффективности коллектора и эффективности всей конструкции системы.Для проектирования эффективной солнечной системы горячего водоснабжения требуется соответствующий размер коллектора и накопительного бака в соответствии с требованиями к использованию горячей воды. Отдельные коллекторы и целые системы оцениваются отдельно по их эффективности, потому что эффективность коллектора зависит от производительности одного компонента (солнечного поглотителя), в то время как эффективность всей системы зависит от многих факторов (температуры воды и окружающей среды, конфигурации системы, изоляции, объема воды, тип коллектора, эффективность теплообменного механизма, расположение и местные погодные условия на установке, количество солнечного света, получаемого коллектором, и т. д.).

Кроме того, во все солнечные водонагреватели должны быть встроены меры по ограничению температуры и снижению перегрева, особенно при установке в жарком климате.

Свати Огале

Как работает тепловой насос | HVAC

В тепловом насосе с воздушным источником тепла используются передовые технологии и цикл охлаждения для обогрева и охлаждения вашего дома. Это позволяет тепловому насосу обеспечивать комфорт в помещении круглый год независимо от времени года.

Тепловой насос в режиме кондиционирования воздуха

При правильной установке и функционировании тепловой насос может поддерживать прохладную комфортную температуру, снижая при этом уровень влажности в вашем доме.

  1. Теплый воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
  2. Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента между внутренним испарителем и наружными конденсаторными блоками.
  3. Теплый воздух в помещении затем направляется к воздухообрабатывающему устройству, в то время как хладагент перекачивается из внешнего змеевика конденсатора во внутренний змеевик испарителя. Хладагент поглощает тепло, проходя через воздух в помещении.
  4. Этот охлажденный и осушенный воздух затем проталкивается через соединительные внутренние воздуховоды к вентиляционным отверстиям по всему дому, снижая внутреннюю температуру.
  5. Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный метод охлаждения.


Тепловой насос в тепловом режиме

Тепловые насосы уже много лет используются в регионах с более мягкими зимами. Тем не менее, технология тепловых насосов с воздушным источником тепла претерпела значительные изменения, что позволяет использовать эти системы в районах с продолжительными периодами отрицательных температур.

  1. Тепловой насос может переключаться из режима кондиционирования воздуха в режим нагрева путем реверсирования цикла охлаждения, в результате чего внешний змеевик работает как испаритель, а внутренний змеевик — как конденсатор.
  2. Хладагент проходит через замкнутую систему холодильных линий между наружным и внутренним блоком.
  3. Хотя наружные температуры низкие, достаточно тепловой энергии поглощается из наружного воздуха змеевиком конденсатора и выделяется внутри змеевиком испарителя.
  4. Воздух изнутри вашего дома втягивается в воздуховоды с помощью моторизованного вентилятора.
  5. Хладагент перекачивается из внутреннего змеевика во внешний змеевик, где он поглощает тепло из воздуха.
  6. Этот нагретый воздух затем проталкивается через соединительные каналы к вентиляционным отверстиям по всему дому, повышая внутреннюю температуру.
  7. Цикл охлаждения продолжается снова, обеспечивая постоянный способ согреться.

Детали теплового насоса


Чтобы лучше понять, как ваш воздух нагревается или охлаждается, полезно немного узнать о деталях, составляющих систему теплового насоса. Типичная система теплового насоса с воздушным источником представляет собой раздельную или состоящую из двух частей систему, в которой в качестве источника энергии используется электричество.Система содержит наружный блок, похожий на кондиционер, и комнатный кондиционер. Тепловой насос работает вместе с устройством обработки воздуха, распределяя теплый или прохладный воздух по внутренним помещениям. Помимо электрических компонентов и вентилятора, система теплового насоса включает:

Компрессор: Перемещает хладагент по системе. Некоторые тепловые насосы содержат спиральный компрессор. По сравнению с поршневыми компрессорами спиральные компрессоры тише, имеют более длительный срок службы и обеспечивают на 10–15 ° F более теплый воздух в режиме нагрева.

Плата управления: Определяет, должна ли система теплового насоса находиться в режиме охлаждения, обогрева или размораживания.

Змеевики: Конденсатор и испарительный змеевик нагревают или охлаждают воздух в зависимости от направления потока хладагента.

Хладагент: Вещество в холодильных линиях, которое циркулирует через внутренний и наружный агрегаты.

Реверсивные клапаны: Измените поток хладагента, который определяет, охлаждается или нагревается ваше внутреннее пространство.

Термостатические расширительные клапаны: Регулируют поток хладагента так же, как кран крана регулирует поток воды.

Аккумулятор: Резервуар, который регулирует заправку хладагента в зависимости от сезонных потребностей.

Холодильные линии и трубы: Подсоедините внутреннее и внешнее оборудование.

Нагревательные полосы: Электрический нагревательный элемент используется для дополнительного нагрева. Этот добавленный компонент используется для добавления дополнительного тепла в холодные дни или для быстрого восстановления после низких температур.

Воздуховоды: Служат воздушными туннелями в различные помещения внутри вашего дома.

Термостат или система управления: Устанавливает желаемую температуру

Влияние положения термостата и его заданной температуры на производительность бытового электрического водонагревателя | Международный журнал низкоуглеродных технологий

Аннотация

В жилых домах вода обычно нагревается с помощью электрического водонагревателя погружного типа, оборудованного термостатом как единое целое, которое устанавливается на дне резервуара.Несмотря на то, что эти системы работают от электроэнергии, что неблагоприятно по сравнению с прямыми солнечными водонагревателями, они по-прежнему широко используются из-за практичности и низких затрат на установку.

При текущем использовании электрических водонагревателей положение термостата и заданная температура воды имеют решающее значение, и эти параметры должны быть оптимизированы для эффективного и экономичного использования таких систем. В этом исследовании влияние размещения термостата на трех разных уровнях; а именно около нижней, средней и верхней части EWH экспериментально исследуется.Кроме того, экспериментально исследуется влияние установки температуры термостата на дне резервуара на работу EWH.

Данные получены для расхода нагретой воды 5 л / мин. Было обнаружено, что эффективность разряда выше для положения термостата внизу, в то время как эффективность разряда для положений термостата в середине и вверху очень близка, но ниже, чем у позиции внизу.

1.Введение

Многие семьи по всему миру используют электрический водонагреватель (EWH) для производства и хранения горячей воды. Требуемая энергия может быть получена от солнечной энергии с помощью фотоэлектрических панелей. Для отдельного резервуара или вспомогательного резервуара (параллельного или последовательного) электрический нагреватель является наиболее часто используемым нагревательным элементом для систем хранения горячей воды [1]. Fernándes-Seara et al. [2] и McMenamy et al. [3] показали, что эффективность нагрева таких систем имеет очень высокие значения, превышающие 85%.Единственный недостаток систем электрического отопления — большие затраты электроэнергии на производство необходимой горячей воды. Однако с развитием устойчивой выработки электроэнергии на месте (например, с фотоэлектрическими панелями) электрические обогреватели могут найти более широкий потенциал применения в жилищах в ближайшем будущем для производства горячей воды.

В таких системах скорость смешивания генерируемой горячей воды и поступающей холодной воды будет влиять на тепловые характеристики накопительного бака. Aviv et al. [4] исследовали смешивание входящей холодной воды с горячей водой в вертикальном резервуаре. Исследователи предложили использовать горизонтальную перегородку над вертикальной набегающей струей воды на дне резервуара. Они обнаружили, что при очень низких расходах (2–3 л / мин) поступающей холодной воды перегородка не требуется, однако для более высоких расходов (5–7 л / мин) одного буфера достаточно, чтобы иметь равномерное перемешивание и установление стратифицированного распределения температуры. Они обнаружили, что установка перегородки является более эффективным и экономически целесообразным решением по сравнению с подходом с двумя резервуарами.

Термическая стратификация может рассматриваться как альтернативный вариант уменьшения влияния проблемы смешения в EWH и широко изучалась рядом исследователей [5]. Когда происходит термическое расслоение, холодная и горячая вода разделяются без необходимости физического разделения. Он устанавливается автоматически из-за меняющейся плотности горячей и холодной воды в процессе нагрева. Горячая вода из-за своей низкой плотности будет перемещаться вверх, а холодная вода с более высокой плотностью будет перемещаться в нижнюю часть резервуара для хранения, создавая температурный градиент.Этот температурный градиент называется термоклином, и он удерживает горячую воду в верхней части более плотной холодной воды в виде тонких слоев без необходимости физического разделения. Установленный термоклин нарушается, когда горячая вода выходит из верхней части резервуара для хранения, а холодная вода поступает из нижней части резервуара для хранения. На скорость разрушения термоклина будут влиять многие факторы, такие как скорость слива горячей воды в резервуаре, геометрическая конфигурация выходных и входных отверстий для воды, а также аспектное отношение резервуара для хранения тепла.

Hegazy [6] показал, что на тепловое расслоение может влиять входной порт поступающей холодной воды и аспектное отношение резервуара для хранения. Предложена новая конструкция приточного диффузора (клиновидного типа), в которой поступающая холодная вода не мешает горячей воде. Новая конструкция позволила снизить скорость смешивания горячей и холодной воды за счет создания дисковой перегородки для холодной воды на дне резервуара, направляя поток холодной воды к основанию резервуара. Благодаря этой новой конструкции скорость возмущения термоклина была уменьшена, а эффективность отвода отвода повысилась.Тепловые характеристики бака также были увеличены за счет увеличения удлинения бака и уменьшения скорости слива.

Sezai et al. [7] исследовали влияние расположения нагревателя на тепловые характеристики накопителя EWH объемом 120 л. Они обнаружили, что, когда нагревательный элемент расположен горизонтально на боковой / боковой поверхности резервуара для хранения, только часть воды над нагревательным элементом может быть нагрета, в то время как холодная вода под нагревателем не зависит от процесса нагрева.Для ЭБН такой большой емкости с нагревательным элементом, установленным вертикально в нижней части бака, они рекомендовали использовать вторичный нагревательный элемент, расположенный горизонтально на боковой поверхности бака ниже самого верхнего объема 50 л для экономии энергии. Когда требуется небольшое количество горячей воды, они предлагали включить вторичный нагревательный элемент, тогда как при необходимости большего количества горячей воды можно было включить нагреватель внизу.

В литературе есть несколько исследований по параметрической оптимизации и динамическому управлению системами аккумулирования тепла горячей водой.Рахман и др. [8] выполнили параметрический анализ водяного теплового накопителя. В ходе исследования было исследовано влияние вертикальной высоты и расположения нагревательных и охлаждающих змеевиков, а также влияние расхода воды на характеристики аккумулирования тепла. Результаты исследования показали, что увеличение высоты горячего и холодного теплообменников приводит к увеличению температуры холодной воды на выходе, хотя при превышении высоты h x / h = 0,75 прирост температуры оказался низким. Assari et al.[9] исследовали влияние места входа и выхода воды из жидкости на тепловые характеристики в цилиндрическом резервуаре для хранения. Было обнаружено, что расположение входа горячей воды в бак имеет большое влияние на повышение производительности. С увеличением вертикальной высоты места обогрева была получена лучшая производительность за счет меньшего смешивания горячей и холодной воды. В недавнем исследовании Booysen et al. [10] изучили три различных стратегии управления термостатом с использованием динамического моделирования. Исследованные стратегии были направлены на обеспечение желаемой выходной температуры из резервуара для воды с максимально возможной экономией энергии.Результаты исследования показали, что с помощью продемонстрированных стратегий управления термостатом можно получить экономию энергии в диапазоне 8–18%. Roux et al. [11] разработали стратегию динамического управления для EWH с учетом моделей потребления горячей воды и различных заданных температур. Было обнаружено, что исследуемый метод управления по требованию может обеспечить экономию энергии на 14% при нагревании воды. Хуанг и др. [12] исследовали влияние положения термостата, коэффициента теплопотерь и конфигурации системы на производительность резервуара для горячей воды. Получилось, что; для бака горячей воды с низкими тепловыми потерями более высокое расположение термостата обеспечивает повышение производительности. Однако в случае высоких тепловых потерь более низкое расположение термостата было сочтено более подходящим для стабилизации процесса зарядки и достижения лучшей производительности. Fernández-Seara et al. [13] экспериментально исследовали четыре различные стратегии управления зарядкой резервуара для хранения горячей воды. При анализе использовались разные регулирующие клапаны и разные скорости потока. Результаты исследования показали, что стратегия управления системой производства горячей воды существенно влияет на тепловые характеристики резервуара для горячей воды.

В северной части Кипра EWH производятся в стандартном объемном размере 120 л. Резервуары оснащены резервным электронагревателем погружного типа мощностью 3 кВт, который устанавливается вертикально в нижней части резервуара для хранения тепла. В таких системах вода нагревается за счет использования солнечной энергии, а зимой используется электрический нагреватель для повышения температуры воды, когда солнечной энергии не хватает в дневное время. На Северном Кипре такие водонагревательные установки широко используются как в частных домах, так и в квартирах, как показано на рис.1. Несмотря на то, что летом нет необходимости в дополнительных обогревателях из-за высокой солнечной радиации, в зимнее время горячая вода в основном производится с помощью работающих электронагревателей. Это связано с недостаточной радиацией или эффектом облачности в зимние дни. В связи с этим любое улучшение производительности электрического нагрева воды может обеспечить значительную экономию энергии и затрат для жителей.

Рисунок 1

Вид солнечных / электрических водонагревателей в Cpyrus (Фотография сделана авторами) .

Рисунок 1

Вид солнечных / электрических водонагревателей в Cpyrus (Фотография сделана авторами) .

Предварительная цель настоящего исследования состоит в том, чтобы экспериментально исследовать экономию энергии за счет использования нескольких термостатов (в нижней, средней и верхней частях) в резервуаре для хранения вместо традиционной конфигурации, когда один термостат устанавливается в нижней части резервуара. . С помощью этой модификации предлагается обеспечить лучшее управление потреблением горячей воды в зданиях за счет реализации контроля объема нагретой воды, тем самым минимизируя тепловые потери.В большинстве случаев при небольшом объеме потребности в горячей воде электрический нагреватель нагревает всю воду внутри накопительного резервуара, поскольку термостат расположен внизу, таким образом, после потребления необходимой горячей воды, остальная энергия остается в резервуаре. оставшаяся вода теряется в окружающей среде. Помимо преимущества экономии энергии, еще одним достоинством использования нескольких термостатов на разных уровнях является сокращение времени нагрева воды, что делает процесс более практичным для конечных пользователей. Этого можно достичь, установив желаемую температуру на термостате, расположенном в средней или верхней части (в зависимости от требуемого объема горячей воды), тем самым позволяя нагревать только воду выше определенного уровня в резервуаре.

Вторая цель данной работы — изучить тепловые характеристики бытовых EWH при различных температурах термостата. Для достижения этой цели термостат настраивается на различные температуры зарядки, и экспериментально исследовалось влияние заданной температуры термостата на эффективность аккумулирования тепла.

Несмотря на то, что методы термической стратификации и улучшения теплопередачи были широко исследованы для резервуаров для хранения горячей воды, исследования конфигураций термостатов (т.e использование нескольких термостатов, с использованием различных заданных температур термостата) для управления и оптимизации процессов зарядки / разрядки аккумуляторов тепла в литературе отсутствует. Соответственно, в настоящем исследовании рассматривается использование нескольких термостатов на разных высотах для расширенного управления процессом зарядки аккумуляторов тепла. Кроме того, влияние различных заданных температур термостата применялось для определения оптимальных условий эксплуатации резервуаров для хранения горячей воды в различных случаях.Стоит отметить, что в литературе не было найдено соответствующих исследований, посвященных влиянию положения термостата и его заданной температуры на работу EHW. Таким образом, результаты исследования могут внести значительный вклад в разработку более эффективных и экономичных устройств для производства и хранения горячей воды, особенно в холодном климате, где солнечная энергия ограничена.

2. Материалы и методы

2.1 Испытательное оборудование

На рис. 2 показано испытательное оборудование, которое в основном состоит из цилиндрического резервуара для хранения объемом примерно 121 л.Резервуар изготовлен из оцинкованного (гальванизированного) стального листа методом дуговой сварки с внутренним диаметром (d) 470 мм и высотой (h) 700 мм и, таким образом, имеет аспектное отношение 1,489. Цилиндрический корпус резервуара изготавливается путем прокатки стального листа, а две крышки для верхней и нижней части изготавливаются путем вырезания двух дисков из аналогичного материала толщиной 2 мм. Входное отверстие для холодной воды расположено на 60 мм выше дна резервуара. Диаметр входного и выходного отверстий равен 0.5 дюймов. Входное отверстие для холодной воды расположено на боковой поверхности цилиндрического корпуса в радиальном направлении, а выходное отверстие для слива горячей воды размещено на верхней поверхности накопительного бака. Любое повышение давления внутри резервуара предотвращается путем присоединения расширительной трубы с боковой стороны на расстоянии 40 мм от верхней поверхности резервуара. Весь резервуар изолирован стекловолокном толщиной 35 мм. Наконец, чтобы защитить изоляцию и избежать заражения пользователей, резервуар для хранения накрывается знаком 0.Стальной оцинкованный лист толщиной 5 мм со всех сторон.

Рисунок 2

(a) Поперечный разрез, (b) 3D вид резервуара для хранения .

Рисунок 2

(a) Поперечный разрез, (b) 3D вид резервуара для хранения .

Винтовой нагреватель погружного типа мощностью 3 кВт используется для нагрева воды. Нагревательный элемент и гнездо термостата собраны на общей резьбовой заглушке как одно целое. Этот блок закреплен на резьбовом патрубке, который приваривается встык на нижней стороне накопительного бака.Термостат предназначен для регулирования температуры воды внутри резервуара. Для исследования влияния положения термостата на работу EWH, еще два резьбовых патрубка приварены встык на вертикальной цилиндрической поверхности для установки термостатов. Тесты производительности были выполнены для трех различных положений термостата; а именно A, B и C. В положении A (z / H = 0) термостат установлен в вертикальном положении в нижней части бака, где размещен нагреватель.Для исследования положений B и C термостат устанавливают горизонтально на боковой поверхности резервуара для хранения на высоте 380 мм (z / H = 0,54) и 600 мм (z / H = 0,86) соответственно. Резервуар с постоянным напором и повышенным напором объемом 1 м 3 используется для подачи холодной воды с целью обеспечения условий постоянного потока во время экспериментов. Соответственно, поскольку резервуар действует как регулируемый объем в установившемся режиме, расход горячей и холодной воды во время экспериментов был одинаковым.

Всего 33 термопары Т-типа использовались для измерения распределения температуры внутри резервуара.Эти термопары были размещены на равном расстоянии и закреплены на прямоугольном поперечном сечении стержня из оргстекла, который помещается вертикально в осевом направлении через герметичное отверстие в верхней части резервуара, как показано на рисунке 2. Расстояние между каждой термопарой составляет 2 см. . Другой набор из 6 термопар был прикреплен к горизонтально расположенному неметаллическому стержню, который вставлялся через боковое отверстие на высоте 380 мм над нижней (z / H = 0,54) поверхностью резервуара. Расстояние по горизонтали между каждой термопарой составляет 5 см.Для контроля температуры воды на входе и выходе были установлены три термопары на входе и три на выходе. Блок сбора данных, подключенный к ПК, используется для считывания и записи показаний температуры с интервалом времени 3 минуты для периода нагрева (зарядки) и с интервалом времени 5 секунд для периода разряда для всех тестов. Также были проведены калибровочные испытания для определения ошибок и точности термопар. По результатам испытаний погрешность используемых термопар для измерения температуры составила ± 0.15 ° С.

2.2 Экспериментальная процедура

Эксперименты проводились при скорости отбора 5 л / мин. Клапан управления потоком используется после впускного отверстия для регулировки расхода до заданного значения. Перед началом испытаний также были скорректированы требуемые нормы отбора с помощью градуированной бюретки и секундомера. В ходе экспериментов для нагрева воды использовался электрический нагреватель, который вертикально устанавливали в нижней части резервуара. В первой части экспериментов нагреватель управлялся термостатом, установленным в точках A, B и C, который был настроен на отключение нагревателя при температуре 80 ° C.Для второй части термостат был расположен в точке A, из которой заданная температура изменялась с помощью регулятора термостата для отключения нагревателя при различных температурах.

Перед запуском бак опорожняется. Затем вода рециркулирует через резервуар, открывая выпускной и впускной клапаны. Процесс рециркуляции продолжается в течение 10 минут для достижения однородности температуры воды внутри резервуара. Затем закрываются впускной и выпускной клапаны и при включении электронагревателя запускается процесс нагрева (зарядки) воды.Во время периода зарядки изменение температуры воды регистрируется с интервалом в 3 минуты. В системе, как только температура воды в верхней части резервуара поднимается до 80 ° C, термостат автоматически отключает нагреватель. Затем открываются впускной и выпускной клапаны, чтобы начать процесс выгрузки с постоянной скоростью зарядки 5 л / мин. Температура нагнетания регистрируется каждые 5 секунд в течение этого периода времени разрядки. В каждом эксперименте процесс перезарядки завершается, когда температура забитой воды упадет до 40 ° C.Такая процедура применяется по той причине, что 40 ° C считается минимальной комфортной температурой для принятия душа в жилых домах. {33} {\ left (\ rho V {C} _p \ right)} _ {\ mathrm {j}} \ left ({T} _j- {T} _ {in} \ right) \ end {формула} $$

(1) где V — объем, ρ — плотность и C p — удельная теплоемкость слоя j, регистрируемая термопарой j.Энергосодержание воды на выходе из накопительного бака в момент времени t , определяется следующим образом;

$$ \ begin {уравнение} {E} _ {out} = \ underset {0} {\ overset {\ mathrm {t}} {\ int}} \ rho V {C} _p \ left ({T} _ {out} (t) — {T} _ {in} \ right) dt \ end {формула} $$

(2) где T out (t) представляет собой температуру воды на выходе в момент времени t . Энергия, рассчитанная по уравнению 2, представляет собой разность энергосодержания воды на выходе по сравнению с энергией воды на входе.Эксперименты с EWH проводились для рассмотрения трех различных случаев. В каждом случае был включен один из термостатов, установленных в положении A, B или C. Исследование рабочих характеристик также выполняется путем изменения заданной температуры термостата, установленного на A. Путем расчета эффективности разряда, η , можно получить общую производительность хранилища. Эффективность нагнетания, η , рассматривается как отношение извлеченной тепловой энергии из накопительного бака (до тех пор, пока температура нагнетаемой воды не упадет до определенной заданной температуры) к измеренной полной тепловой энергии воды перед подачей.В настоящем исследовании эта заданная температура принята равной 40 ° C. Соответственно, эффективность разряда определяется следующим образом;

$$ \ begin {уравнение} \ eta = \ frac {E_ {out}} {E_ {st}}. \ end {уравнение} $$

(3) Эта эффективность разряда объясняется в формуле. 3 представляет собой полезную энергию, извлеченную из резервуара для хранения тепла и используемую для нужд горячего водоснабжения. Теоретически максимальная эффективность разгрузки составляет 100%, чего можно достичь с помощью хорошо изолированного резервуара с незначительными потерями для окружающей среды.В таком случае потери тепла от горячей текучей среды к холодной при перемешивании также считаются незначительными. Однако в реальных приложениях происходят как потери тепла в окружающую среду, так и потери тепла в холодную жидкость в результате смешивания горячей и холодной жидкости. Следовательно, эффективность разряда падает, таким образом, энергия, подводимая к накопительному резервуару в цикле зарядки, может быть частично восстановлена ​​в цикле разряда при температуре выше определенной.

3. Результаты и обсуждение

Были проведены испытания для исследования производительности резервуара-хранилища, работающего с электронагревателем, установленным на дне.{\ ast} = \ frac {T \ left (z, t \ right) — {T} _ {in}} {T_ {max} — {T} _ {in}} \ end {формула} $$

( 4), где T (z, t) иллюстрирует местную температуру воды на определенном уровне резервуара и в любое конкретное время t . T max показывает максимальную температуру воды внутри бака, которая также соответствует температуре воды на выходе в начале процесса слива.

Для положений термостата A, B и C распределение температуры воды в конце процесса зарядки (до сброса заряда) показано на Рисунке 3.Наблюдается равномерное распределение температуры воды внутри емкости, что очень желательно. Небольшое понижение температуры воды у дна резервуара связано с теплопроводностью через металлические трубопроводы и опорные стержни электронагревателя. Эти металлические компоненты действуют как охлаждающие ребра, что приводит к потерям тепла, которые отрицательно сказываются на характеристиках накопительного бака.

Рисунок 3

Распределение температуры воды внутри накопительного бака для положений термостата A, B и C перед циклом слива .

Рисунок 3

Распределение температуры воды внутри накопительного бака для положений термостата A, B и C перед циклом слива .

Как видно из рисунка 3, корпус, соответствующий положению термостата A, имеет более высокие температуры воды, чем те, которые находятся в положении термостата в B и C.

В результате этих температурных различий время зарядки / разрядки для положений термостата B и C меньше, чем у A. Эффективность разряда выше для положения термостата A, в то время как эффективность разряда в положениях термостата B и C очень близка, но ниже, чем у A.Числовые значения составляют 93,77% для термостата, расположенного в точке A, и 83,65% -85,80% для местоположения термостата B и C, соответственно. Эти результаты показывают, что тепловая стратификация лучше поддерживается во время процесса слива, когда термостат находится на дне (местоположение A) резервуара, что приводит к меньшим потерям тепла в нижнюю холодную воду из-за перемешивания.

Безразмерная температура, | $ {T} _ {out} (t) $ | ⁠, представляет собой изменение температуры горячей воды на выходе из теплоаккумулятора и получается следующим образом;

$$ \ begin {уравнение} \ theta = \ frac {T_ {out} (t) — {T} _ {in}} {\ left.{T} _ {out} \ right | t = 0- {T} _ {in}} \ end {Equation} $$

(5) где θ — профиль вытяжки.

Рисунок 4

Температурные профили в накопительном баке для термостатов, расположенных в положениях A и B, во время разгрузки .

Рисунок 4

Температурные профили в накопительном баке для термостатов, расположенных в положениях A и B, во время разгрузки .

Безразмерное время, t * , представляет собой отношение любой конкретной продолжительности зарядки / разрядки к общему времени зарядки / разрядки.{\ ast} = \ frac {t} {t_ {total}} \ end {формула} $$

(6) где, t total иллюстрирует продолжительность наполнения / опорожнения резервуара для воды для рассматриваемого расхода воды. Требуемое время может быть определено с помощью уравнения. 7;

$$ \ begin {уравнение} {t} _ {total} = \ frac {V_ {st}} {Q} \ end {equal} $$

(7) где V st и Q — объемная емкость бака и расход воды соответственно. Вариации температуры на выходе для двух положений термостата показаны на Рисунке 4. Результаты экспериментов проиллюстрированы для условий, когда температура воды на выходе из резервуара> 40 ° C. В случае термостата A объем забираемой воды был близок к объему резервуара, тогда как для случаев положений термостата B и C объем забираемой воды составлял около 50% и 25% соответственно. Это связано с тем, что общий объем нагретой воды (во время зарядки) уменьшается на порядок термостатов A, B, C в зависимости от их положения внутри бака.В результате продолжительность разряда для термостатов A и B составила около 25 и 22 минут соответственно (см. Рисунок 4), а для термостата C — около 16 минут. Кроме того, безразмерный температурный диапазон сужается на порядок положений термостата A, B, C. Для того же порядка положений термостата начальный объем горячей воды становится меньше, поэтому скорость падения температуры горячей воды (из-за смешивания с поступающей холодной водой) для положений термостата B и C была выше по сравнению с положением термостата A.Однако в течение позднего периода быстрого охлаждения скорости падения температуры были обнаружены в близком приближении для всех рассмотренных положений термостата.

Изменения температуры вдоль вертикальной оси бака во время процессов нагрева, соответствующие случаям термостатов, расположенных в точках A и C, показаны на рисунке 5. Температура воды в баке начинает повышаться от температуры на входе ( T в ) до максимального значения ( T макс ) во время процессов нагрева.Температура повышается почти равномерно со временем во время процессов нагрева, что видно по очень небольшим вертикальным градиентам температуры. Время, необходимое для нагрева бака до желаемой температуры, уменьшается на 18 минут, если термостат установлен на B или C, а не на A.

Рисунок 5

Распределение температуры в накопительном баке в период нагрева для различных интервалов времени для термостата, расположенного в положениях A и C .

Рисунок 5

Распределение температуры в накопительном баке в период нагрева для различных интервалов времени для термостата, расположенного в положениях A и C .

На рисунке 6 показано распределение температуры в горизонтальном направлении. Распределение температуры довольно равномерное, что свидетельствует об интенсивной рециркуляции в баке во время нагрева. На рис. 7 показано изменение температуры нагнетания во времени для различных настроек температуры термостата в положении A. В качестве уставки температуры были выбраны пять различных настроек термостата. Четыре из них находились в диапазоне низких температур от 40 до 55 ° C, а одна из них была на 80 ° C.Здесь основной целью было исследовать влияние заданной температуры на (i) характеристики профиля температуры откачки (ii) распределение температуры воды внутри резервуара для хранения и (iii) эффективность слива воды из резервуара. Выбор заданного значения как в диапазоне низких температур (40–55 ° C), так и при высоких температурах (80 ° C) позволяет анализировать изменение производительности (, т. Е. Эффективность нагнетания ) бака горячей воды при увеличении заданных температур термостата. .Кроме того, было также предложено определить количество людей, которые могут принимать душ при различных заданных температурах термостата.

Рисунок 6

Распределение температуры в период нагрева для горизонтальных термопар в разные промежутки времени .

Рисунок 6

Распределение температуры в период нагрева для горизонтальных термопар в разные промежутки времени .

Рисунок 7

Профиль вытяжки в накопительном баке во время периода разгрузки для различных температурных настроек с термостатом, расположенным в позиции A .

Рисунок 7

Профиль вытяжки в накопительном баке во время периода разгрузки для различных температурных настроек с термостатом, расположенным в позиции A .

Как показано на Рисунке 7, во всех случаях достигается довольно равномерная температура на выходе, что указывает на то, что термическое расслоение также сохраняется при более низких настройках термостата, что предотвращает смешивание горячей воды в верхней части резервуара с поступающей холодной водой. .

Вертикальное распределение температуры в накопительном баке для различных температурных настроек термостата, расположенного в положении A, показано на рисунке 8.Во всех случаях температура в накопительном баке в конце процесса нагрева достаточно равномерна.

Рисунок 8

Распределение температуры в накопительном баке при различных настройках температуры для термостата, расположенного в позиции A .

Рисунок 8

Распределение температуры в накопительном баке при различных настройках температуры для термостата, расположенного в позиции A .

Ожидается, что при более высоких настройках термостата в накопительном баке может храниться больше энергии.В результате количество людей, которые могут принять душ с водой из одного и того же накопительного резервуара, увеличится при более высоких настройках термостата (Таблица 1).

Таблица 1 Эффективность нагнетания

ЭБН при различных настройках термостата

при температуре .
Температура термостата и время нагрева . Эффективность разгрузки .
1 человек . 2 человека . 3 человека . 4 человека . 5 человек .
40 ° C (2880 сек) 0,3610 0,7208
45 ° C (3600 сек) 0,27296

1

50 ° C (4860 сек) 0,2146 0,4384 0.6521 0,8485
55 ° C (6840 сек) 0,1853 0,3768 0,5679 0,7566 0,9391
Эффективность разгрузки .
1 человек . 2 человека . 3 человека . 4 человека . 5 человек .
40 ° C (2880 сек) 0,3610 0,7208
45 ° C (3600 сек) 0,27296

1

50 ° C (4860 сек) 0,2146 0,4384 0,6521 0,8485
55 ° C (6840 сек) 0.1853 0,3768 0,5679 0,7566 0,9391
Таблица 1

КПД нагнетания ЭВН для различных настроек термостата

Температура и время нагрева термостата . Эффективность разгрузки .
1 человек . 2 человека . 3 человека . 4 человека . 5 человек .
40 ° C (2880 сек) 0,3610 0,7208
45 ° C (3600 сек) 0,27296

1

50 ° C (4860 сек) 0,2146 0,4384 0,6521 0,8485
55 ° C (6840 сек) 0.1853 0,3768 0,5679 0,7566 0,9391
1
Температура термостата и время нагрева . Эффективность разгрузки .
1 человек . 2 человека . 3 человека . 4 человека . 5 человек .
40 ° C (2880 сек) 0.3610 0,7208
45 ° C (3600 сек) 0,2729 0,5456 0,8104

1
9058 0,4384 0,6521 0,8485
55 ° C (6840 сек) 0,1853 0,3768 0,5679 0,7566 0,9396 0,7566 0,9396 906 зависит от настройки термостата.На рисунке 9 показана эффективность разряда ЭВН для различных настроек термостата, а также количество людей, которые могут принять душ, используя всю горячую воду, хранящуюся в накопительном баке. Замечено, что эффективность снижается при более высоких настройках термостата, хотя больше людей могут принимать душ с полным зарядом накопительного бака. Регулятор термостата, закрепленный внутри дома, можно использовать для регулировки настройки температуры термостата в зависимости от количества людей, желающих принять душ.

В этом исследовании объемный расход воды был установлен на уровне 5 л / мин при выпускных испытаниях. Таким образом, влияние расхода воды на профиль температуры откачиваемой воды и эффективность нагнетания не исследовалось. Однако ожидается, что; с увеличением расхода нагнетаемой воды температура забираемой воды будет падать на более ранней стадии для положений термостата A и B. С другой стороны, для положения термостата C ожидается, что профиль температуры забираемой воды будет минимальным. в зависимости от расхода нагнетаемой воды согласно исследованию, проведенному Sezai et al.[7]. Кроме того, на основании того же исследования эффективность разряда для расходов 5 л / мин и 10 л / мин была в близком приближении для положения термостата A. Для положений термостата B и C эффективность разряда при расходе нагнетаемого газа 5 л / мин была почти на 8% выше по сравнению с эффективностью при расходе 10 л / мин. Соответственно, можно сделать вывод, что в реальных приложениях при высоких скоростях потока производительность нагнетания бака для горячей воды может немного снизиться в случае использования термостата в точках B или C.В случае использования термостата A ожидается, что производительность нагнетания будет аналогичной для разных скоростей потока.

С экономической точки зрения результаты показали, что, в зависимости от количества потребляемой горячей воды, использование оптимальной заданной температуры термостата может обеспечить значительную экономию энергии и затрат. Например, в случае, если горячая вода необходима для принятия душа 1 человеком, установка термостата на 40 ° C вместо 55 ° C может повысить эффективность с 18% до 36%.В результате может быть достигнута ежегодная экономия от 100 до 150 долларов. Точно так же, если для принятия душа требуется горячая вода для двух человек, снова выбор 40 ° C в качестве заданной температуры может повысить эффективность в диапазоне от 36 до 72%, и можно добиться такой же суммы ежегодной экономии затрат. Если количество людей, принимающих душ, равно 3, выбор 45 ° C (оптимальная заданная температура для 3 человек) вместо 55 ° C может привести к ежегодной экономии 80–120 долларов США. Для 4 человек и более заданная температура термостата всегда должна быть> 50 ° C, и в этом случае эффективность аккумулирования тепла будет> 75%.Поэтому достижимая экономия средств очень ограничена.

Стоит отметить, что предлагаемый способ не требует дополнительных затрат, так как обычные бытовые ЭБН уже оснащены терморегулятором. Таким образом, на основе полученных результатов оптимизация заданной температуры термостата может быть потенциальным методом обеспечения экономии энергии и затрат в строительстве. Согласно «правилам водоснабжения» [14] минимальная температура горячей воды в душе должна составлять 41 ° C, что соответствует выбранной минимальной температуре уставки термостата в данном исследовании.Однако в реальных условиях, чтобы предотвратить образование и рост бактерий легионеллы, вода нагревается до минимальной температуры 60 ° C. Когда выбираются более низкие заданные температуры термостата, как это было исследовано в этом исследовании для достижения экономии затрат, следует рассмотреть другие методы обработки воды, такие как ионизация меди и серебра или обработка биоцидами [15,16].

4. Выводы

Типичный EWH, доступный на местном рынке на Северном Кипре, используется для определения влияния расположения термостата на рабочие характеристики.Использовались три различных положения термостата, а именно на высоте A (z / H = 0), B (z / H = 0,54) и C (z / H = 0,86). Кроме того, исследуется влияние настройки температуры термостата в положении A на производительность. Результаты показывают, что резервуар с термостатом в положении A имеет более высокую конечную температуру воды, чем у термостата в положении B и C. меньше, чем у корпуса, соответствующего термостату на A.Время, необходимое для нагрева бака до желаемой температуры, уменьшается на 18 минут, когда термостат установлен на B или C по сравнению с A.

Рисунок 9

Эффективность нагнетания ЭБН при различных настройках термостата .

Рисунок 9

Эффективность нагнетания ЭБН при различных настройках термостата .

Эффективность разряда составляет 93,77% для термостата, расположенного в точке A, и 83,65% –85.80% для термостатов в точках B и C соответственно. Эти результаты показывают, что термическое расслоение лучше поддерживается во время процесса слива, когда термостат находится на дне (местоположение A) резервуара, что приводит к меньшим потерям тепла в нижнюю холодную воду из-за перемешивания.

Установлено, что при одинаковой заданной температуре для всех термостатов самая высокая средняя температура, а также максимальное количество накопленной тепловой энергии внутри резервуара достигается с помощью термостата A.С термостатами B и C количество накопленной энергии почти на 15% и на 20% меньше по сравнению с термостатом A.

Результаты также показали, что; Повышение заданной температуры термостата отрицательно сказывается на эффективности нагнетания, и в зависимости от количества людей, принимающих душ, следует выбирать оптимальную заданную температуру. При увеличении заданной температуры от 40 до 55 ° C КПД снижается вдвое. Для 1-2 человек оптимальная заданная температура была определена как 40 ° C, тогда как для 3,4 и 5 человек она была определена как 45, 50 и 55 ° C соответственно.

С точки зрения экономии затрат, установка до 2 человек термостата на 40 ° C вместо 55 ° C может обеспечить экономию затрат в размере 100–150 долларов в год. Для 3 человек термостат может быть установлен на минимум 45 ° C (вместо 55 ° C), что также может обеспечить экономию 80–120 долларов в год. Если количество людей, принимающих душ, составляет 4 или более человек, потенциал экономии средств ограничен.

Согласно результатам исследования, в домашних условиях использование термостата близко к дну резервуара для воды (термостат A) улучшает термическое расслоение и обеспечивает более высокий КПД (Δη = 8%).С другой стороны, в зависимости от потребности в горячей воде, выбор оптимальной заданной температуры обеспечивает значительное количество годовой энергии (400–600 кВтч) и экономию средств (80–150 долларов США). Однако в случае выбора заданной температуры <60 ° C следует также применять методы очистки воды для предотвращения любого роста бактерий легионеллы внутри резервуара для хранения.

Благодарности

Это исследование не получало какого-либо специального гранта от финансирующих агентств государственного, коммерческого или некоммерческого секторов.

Список литературы

1.

Kepplinger

P

,

Huber

G

,

Preißinger

M

,

Petrasch

J

.

Оценка состояния резистивных водонагревателей в произвольных режимах работы для управления потреблением

.

Прогресс теплотехники и науки

2019

;

9

:

94

109

.2.

Fernándes-Seara

J

,

Uhía

FJ

,

Sieres

J

.

Экспериментальный анализ накопителя электрической горячей воды для бытовых нужд. Часть 1: Статический режим работы

.

Прикладная теплотехника

2007

;

27

:

129

36

.3.

McMenamy

J W

,

Homan

K O.

Переходные и зависящие от скорости характеристики традиционных электрических накопительных систем водяного отопления

.

Journal of Solar Energy Engineering

2005

;

128

(

1

):

90

97

.DOI: .4.

Авив

А

,

Бляхман

Y

,

Beeri

O

,

Ziskind

G

,

Letan

R

.

Экспериментально-численное исследование смешения в накопителе горячей воды

.

Journal of Solar Energy Engineering

2009

;

131

(

3

):. DOI: 5.

Chandra

YP

,

Matuska

T

.

Расслоение резервуаров горячей воды

.

Энергетика и строительство

2019

;

187

:

110

31

.6.

Хегази

AA

.

Влияние конструкции воздухозаборника на производительность накопительных электрических водонагревателей

.

Appl Energy

2007

;

84

:

1338

55

.7.

Сезай

I

,

Aldabbagh

L B Y

,

Atikol

U

,

Hacisevki

H.

Повышение эффективности за счет использования двойных нагревателей в бытовом электрическом водонагревателе накопительного типа

.

Appl Energy

2005

;

81

(

3

):

291

305

.8.

Рахман

A

,

Smith

AD

,

Fumo

N

.

Моделирование производительности и параметрическое исследование резервуара для хранения тепла с стратифицированной водой

.

Прикладная теплотехника

2016

;

100

:

668

79

.9.

Ассари

MR

,

Тебризи

HB

,

Savadkohy

M

.

Численное и экспериментальное исследование влияния расположения входа-выхода в горизонтальном накопительном баке солнечного водонагревателя

.

Технологии и оценки устойчивой энергетики

2018

;

25

:

181

90

.10.

Booysen

MJ

,

Engelbrecht

JAA

,

Ritchie

MJ

et al.

Сколько энергии можно сэкономить при оптимальном управлении нагревом воды для бытового потребления?

Энергия для устойчивого развития

2019

;

51

:

73

85

.11.

Roux

M

,

Apperley

M

,

Booysen

MJ

.

Комфорт, пиковая нагрузка и энергия: централизованное управление водонагревателями для определения приоритетов по потребности

.

Энергия для устойчивого развития

2018

;

44

:

78

86

.12.

Huang

T

,

Yang

X

,

Svendsen

S

.

Многорежимный метод управления существующими резервуарами для горячей воды для бытового потребления с централизованным теплоснабжением

.

Energy

2020

;

191

:

1165172

. 13.

Фернандес-Сеара

J

,

Uhía

FJ

,

Pardiñas

ÁÁ

,

Bastos

S

.

Экспериментальный анализ внешней системы производства горячей воды по запросу с использованием четырех стратегий управления

.

Applied Energy

2013

;

103

:

85

96

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press. Все права защищены. За разрешениями обращайтесь по электронной почте: [email protected]

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /), который разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. Водонагреватели

: общие проблемы и советы по поиску и устранению неисправностей

Ваш водонагреватель работает негласно в вашем доме, обеспечивая горячей водой ваши краны и бытовые приборы. Но иногда это работает слишком тяжело, что приводит к проблемам, для решения которых может потребоваться профессиональное обслуживание.

Вот четыре распространенных проблемы водонагревателя и несколько советов, что делать с каждой из них.Помните: всегда отключайте питание с помощью автоматического выключателя, прежде чем проводить какие-либо работы по устранению неисправностей на вашем водонагревателе!

4 наиболее распространенных проблемы водонагревателя

  1. Проблемы с температурой воды — Проблемы с температурой воды являются одними из наиболее распространенных проблем, с которыми вы можете столкнуться при работе с водонагревателями. Вот три проблемы с температурой воды, их вероятные причины и способы их решения:
    • Вода холодная — Холодная вода обычно возникает из-за отсутствия питания, неисправного термостата или неисправного нагревательного элемента.Начните с устранения источника питания как подозреваемого, переустановив сработавшие автоматические выключатели и заменив перегоревшие предохранители. Затем проверьте выключатели питания, чтобы убедиться, что они включены и индикаторы питания горят. Наконец, проверьте термостат, чтобы убедиться, что он получает питание.
    • Вода теплая, но недостаточно горячая — Если вода недостаточно нагревается, причиной может быть недостаточно большой водонагреватель, перекрещенные соединения горячей и холодной воды, неисправный нагревательный элемент или термостат. Исключить перекрестное соединение можно, отключив подачу воды и включив кран с горячей водой; если вода все еще течет, у вас может быть перекрестное соединение.Помимо этого, мы рекомендуем обратиться к профессионалу, чтобы проверить термостат нагревательных элементов водонагревателя и оценить, правильно ли подобраны размеры вашего водонагревателя.
    • Вода слишком горячая — Когда вода течет слишком горячо, это обычно означает, что термостат установлен слишком высоко. См. Руководство пользователя вашего водонагревателя для регулировки температуры термостата — Министерство энергетики США рекомендует установить значение 120 ° F для наилучшего баланса тепла и эффективности.
  2. Утечки — Утечки воды могут быть вызваны несколькими причинами, в том числе:
    • неисправный предохранительный клапан температуры и давления (T&P)
    • неправильное давление воды
    • перегрев
    • заедание клапана
    • течь из ближайшего водопровода
    • ослабленные болты нагревательного элемента
    • плохая прокладка
    • протекающий резервуар для воды

    Проверьте наличие явно ослабленных соединений водопровода, затяните (но не перетягивайте) их, чтобы уменьшить утечку.

    Затем проверьте ослабленные болты нагревательного элемента, при необходимости подтянув их. Если нагревательный элемент все еще протекает, вам, вероятно, потребуется заменить прокладку (для этого рекомендуется нанять профессионала). Наконец, проверьте наличие утечек на резервуаре для хранения или вокруг него — поскольку резервуары для хранения обычно корродируют изнутри, вы, вероятно, видите начало конца для вашего водонагревателя.

    Конечно, вы можете полностью решить проблемы с утечкой из бака, переключившись на безбаковый водонагреватель — срок службы оборудования примерно в два раза больше, и он занимает около четверти места в вашем подвале.

  3. Обесцвеченная вода — Ржавая вода может указывать на коррозию внутренней облицовки вашего резервуара, часто вызываемую неисправным анодным стержнем. Обратитесь к профессиональному специалисту по водонагревателям, чтобы определить, решит ли проблему замена анодного стержня; в противном случае замените водонагреватель.
  4. Странные шумы — Скопление отложений чаще всего является причиной странных шумов, исходящих из вашего водонагревателя. Вы можете попытаться решить эту проблему, промыв водонагреватель — советы о том, как это сделать, смотрите в этом видео.Если вы промываете водонагреватель, но проблема не устраняется, или если осадок слишком велик, чтобы его удалить, свяжитесь с нами — вам может потребоваться замена водонагревателя.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *