Siltuma akumulatora pieslēguma shēma

Nu jau kādu laiku nav rakstīts, bet kā saka “klusumā mācās”. Un šoreiz piedāvāšu malkas katla novietnes shēmu, uzsverot tieši akumulācijas tvertnes pieslēgumu un tā aprēķinu.

Laikam esmu jau teicis, ka, piemēram, Vācijā projektējot individuālās mājas ar saviem siltuma devējiem, obligāti nepieciešams uzstādīt akumulācijas tvertni, kura funkcija ir uzkrāt enerģiju. Tas gan attiecas un malkas katliem, kas raksturīgi ar temperatūras svārstībām (nav automatizēti). Automātiskajā režīmā, protams, uzkrāt enerģiju nav jēgas. Cik enerģijas vajag, tik automātiski tiek padots dzīvojamā ēkā. Pie tam no enerģijas uzkrājēja, lai arī kā to nosiltinātu, zudīs siltums. Tā kā šīs tvertnes parasti izvieto katlu telpā vai citā saimniecības telpā, nav jēgas šo telpu lieki piesildīt.

Nu tad vērsim pie ragiem. Augsā, lielos vilcienos, attēlota katlumājas shēma. Šo shēmu konkrēti ņēmu no internetā pieejamā R. Šeļegovska “Apsildes sistēmu elementu aprēķina metode un piemēri”. Tur arī viņš pats ir to aprakstījis lielos vilcienos. Un es centīšos jums to aprakstīt mazākos vilcienos.

Sākumā iekurinam katlu. Sistēma ir “auksta”. Recirkulācijas sūknis (pie katla) dzen ūdeni sekojoši: katls-termovārsts-recirkulācijas sūknis-katls. Šādu plūsmu nodrošina termovārsts, kas mēra caurplūstošo temperatūru. Kā saprotams temperatūra strauji kāpj un, kad tā sasniedz 60ºC, termovārsts ļauj ūdenim cirkulēt pārējā sistēmas daļā (gan tvertnē, gan uz radiatoriem). Ideālā gadījumā, ja trīsceļu vārsts (pa labi no tvertnes) ir automatizēts. Par to pastastīšu velāk. Tālāk – tā kā sistēma ir “auksta”, plūsmu baipasā (vertikālajā caurulē no trīsceļu vārsta) saimnieks ir noslēdzis, viss ūdens iet uz radiatoriem, nedaudz izplūst arī caur akumulācijas tvertni, taču visbiežāk diametrs, kas iet caur trīsceļu vārstu ir lielāks nekā rūpnieciski iestrādātais diametrs akumulācijas tvertnē. Tādēļ nekāda plūsma caur akumulācijas tvertni nebūs. Kad sistēma ir uzsilusi un tiek sasniegta noteikta temperatūras starpība starp turpgaitu un atgaitu (Δt~20), saimnieks padod plūsmu baipasā, kur atgaita sajaicās ar karsto turpgaitu. Tā kā trīsceļu vārsts no kreisās puses piegriež karstā ūdens padevi, ūdenim nav kur sprukt, kā tikai caur akumulācijas tvertni. Tādā veidā tiek piesildīta akumulacijas tvertne. Kad sistēma un akumulācijas tvertne ir pilnībā uzsilusi, atslēdzam sūkņus. Temperatūra katlā krīt zem 60ºC un termovārsts ir aizvēris plūsmu no labās puses. Kad atkal vajag piesildīt māju, ieslēdzot cirkulācijas sūkni (blakus radiatoram), plūsma tiek dzīta nevis caur katlu (termovārsts noslēdzis), ne baipasu (saimnieks noslēdzis trīsceļnieku), bet caur akumulācijas tvertni, tikai no apakšas uz augšu. Tādā veidā sistēma tiek uzsildīta no uzglabātā siltuma akumulācijas tvertnē.

Akumulācijas tvertne uzkrāj siltuma enerģiju. Tādēļ, lai atbildētu uz jautājumu “Cik lielu akumulācijas tvertni man izvēlēties?”, ir jāsaprot, ka, izvēloties lielāku akumulācijas tvertni, ilgāk būs jākurina, taču ilgāk varēs baudīt atslodzes brīžus. Lai izprastu situāciju, piedāvāju divus piemērus:

1. Ēkas siltuma zudumi ir 20kW (pie āra temperatūras -20ºC), katls izvēlēts ar jaudu 45kW (aprēķinos efektīvo jaudu pieņemu 40kW), Δt=60 (temperatūras kritums sistēmā), sistēmas ietilpība (izņemot akum. tvertni) = 200 litru.

Tvertnes tilpums	1 m³		2 m³		3 m³
Ārgaisa temperatūra	-20ºC	0ºC	-20ºC	0ºC	-20ºC	0ºC
Siltuma zudumi	20kW	10kW	20kW	10kW	20kW	10kW
Kurināšanas laiks, stundas	4	3	7	5	11	8
Siltuma izmantošanas laiks, stundas	4	8	7	15	11	22

2. Ēkas siltuma zudumi ir 10kW, katls izvēlēts ar jaudu 45kW (40kW), Δt=60, sistēmas ietilpība = 200 litru.

Tvertnes tilpums	1 m³		2 m³		3 m³
Ārgaisa temperatūra	-20ºC	0ºC	-20ºC	0ºC	-20ºC	0ºC
Siltuma zudumi	10kW	5kW	10kW	5kW	10kW	5kW
Kurināšanas laiks, stundas	3	2,5	5	5	8	7
Siltuma izmantošanas laiks, stundas	8	16	15	30	22	44

Tātad, piemēram, ja mums ir 45kW katls un ēkas siltuma zudumi ir 20kW, izvēloties 2 m³ siltuma akumulatora tvertni, aukstā ziemā katls būs jākurina 7 stundas un tikpat stundas varēs baudīt siltumu mājās. Jāpiezīmē tik tas, ka kurināšanas laikā nav ieskaitīta/as stundas, kamēr piesilst pati māja. Stundu atskaite sākas, kad katls ir gandrīz sasniedzis savu maksimālo jaudu. Tā ka droši vēl kāda 1 stundiņa nāks klāt. Un iekavās atzīmēju reālo katla jaudu, jo malkas katliem parasti ir pazems lietderības koeficients. Tirgotāji parasti norāda 75-80%. Šiem katliem nav ekonomaizeru (siltuma atgūšana no dūmgāzēm), kas šo koeficientu radītu lielāku. Un kā pamanījāt, kad apkures sezonas vidējā temperatūra ir ap 0ºC, siltuma zudumi būs tieši 2 reizes mazāki nekā pie -20ºC.

Un vēl viena lieta. Lai atbildētu uz jautājumu “Cik jaudīgu katlu izvēlēties?”, Tev jāizprāto, cik ilgi dienā vēlies veltīt kurināšanai un jāuzzina savas mājas siltuma zudumi. Kā to daru es: siltuma zudumi, piemēram, ir 10 kW (vidēji 120 m3 mājele, siltuma zud. ~80W/m2). Lai cauru diennakti būtu silts, mājai nepieciešams 10kW * 24 stundas = 240 kW. Un, ja varu atļauties kurināt 5 stundas, tad man vajag 240 kW / 5 stundas = 48kW katlu. Bet ar to nekas nebeidzas. Ar šo katlu 1 stundā mājā būs “piekačāti” 48kW, taču siltuma zudumi pa šo laiku ir tikai 10kW! Māja būs vienkārši sakot “karsta”. Šo starpību – (48 kW – 10 kW) * 5 stundas = 190 kW – vajag laist siltuma akumulatorā. Pēc maniem aprēķiniem nepieciešama 2500 litru tvertne, ko var uzkurināt par Δt=70K, jeb no 20ºC lidz 90ºC 5 stundās. Siltums būs uzglabāts, atdots mājā vienmērīgi, bez pārkaršanas.

Daži secinājumi.

Lai saimniekam nevajadzētu laiku pa laikam lāčot uz katlu telpu un pēc čuja regulēt trīsceļu vārstu, viņa vietā to var izdarīt automātiskais regulējošais trīsceļu vārsts. Tas ne vien ir precīzāks, bet arī, diemžēl, dārgāks prieks. Bet par komfortu ir jāmaksā.

Būtībā šajā shēmā sākumā tiek uzsildīta sistēma un tikai tad – akumulācijas tvertne. Tas ir šī akumulācijas tvertnes pieslēguma liels pluss. Ir sistēmas, kurās projektētāji zīmē situāciju, kad sākumā uzsilda akumulācijas tvertni un paralēli arī sistēmu. Bet jārēķinās ar to, ka sistēmas uzsildes laiks ir ievērojami lielāks. Ir starpība, vai vajag piesildīt uzreiz 200 litru vai visus 2200 l.

Akumulācijas tvertne ir ļoti laba lieta, ja katls ir izvēlēts par lielu (2. piemērs). Tāda situācija var rasties, piemēram, veicot siltināšanas darbus. Tas, pirmkārt un galvenokārt, taupa katlu – tas kurās ilgāk.

Man jau patīk malkas katli, it īpaši, ja par malku nav jāmaksā Iesaku pameklēt informāciju par akumulācijas tvertnēm, tās tiešām ir to vērts. Var jau siltumu akumulēt arī akmeņos, betonā un tamlīdzīgi.