Siltuma akumulators

Tad nu beidzot esmu nolēmis pieķerties kādam sen sapņotam (~ 1 gadu😛 ) projektam, ko īstenot savā mājā. Tas vēl nav īstenots, taču notiek aktīva informācijas apkopošana.

Situācijas raksturojums:

1982. gadā celta 120 m² pusotra stāva māja, kas atrodas netālu no Madonas.

Konstrukcijas:

  • Bēniņi – neapdzīvoti, grīda siltināta ar 150 mm mīksto ruļļu vati
  • Sienas – siltinātas ar 100 mm cieto akmens vati (šķērsgriezumā gāzbetons 250mm – gaisa sprauga 50mm – ķieģelis 100 mm – akmens vate 100 mm – dekoratīvais apmetums  10 mm)
  • Pamati – reizē ar sienu siltināšanu – 50 mm putuplasta plāksnes
  • Logi – plastmasas PVC

Apkure:

  • Čuguna radiatori, darbojas apmierinoši. Sistēma ar augšējo sadali (turpgaita pie griestiem, atpakaļgaita – pie grīdas), vaļēja, ar piespiedu cirkulāciju.
  • Karstā ūdens sagatavošanas tvertne – 200 litri
  • Siltuma zudumi pie -20ºC ~ 8-10kW, apkures katls – čugunnieks 30 kW.

Problēma:

Kurināmajā laikā katls ļoti ātri piesilda māju (pie 0ºC ~ 4 stundas), pārkarsē to un ātri atdziest. Tādā veidā katls ātri nolietojas, pie tam no rīta mājā ir vēss. Pēc dažādu info avotu apkopošanas nācu pie secinājuma, ka var palīdzēt siltuma akumulators (SA) – ar ūdeni pildīta tvertne, kuras mērķis uzglabāt un novadīt siltumu uz sildķermeņiem. Tāpat šī tvertne ļaus  katlam kalpot ilgāk.

Uzdevums:

  • Izvēlēties un ierīkot akumulācijas tvertni;
  • Karstā ūdens piesildīšana vasaras apstākļos.

Projekts:

Nuu, no dažādiem avotiem esmu dzirdējis, ka visi, kas ierīkojuši akumulatoru tvertnes, ierīkotu vēl papildus. Vieni avoti min minimālo tvertnes izmēru (25L * Katla jauda, kW), citi optimālo (100L * Katla jauda, kW). Būtībā jau viss atkarīgs no tā, cik vēlieties kurināt un cik lieli ir siltuma zudumi Tavā mājā. Nav lietderīgi izvēlēties milzīgu akumulācijas tvertni, kuru, kurinot pat ilgāku laiku, nepiesildīsi.

Varbūt sekojošā formula palīdzēs. Ar to var atrast tvertnes tilpumu (V, m³), izejot no siltuma zudumiem (Q, vatos, W), vēlamā siltuma izmantošanas ilguma (T, stundās) un temperatūras starpības, par kādu piesildīt tvertni (Δt, ºC).

V=Q*T/(1,16*Δt*989), m³

Savukārt, ar nākošo formulu var atrast katla jaudu (H, kW), izejot no temperatūras starpības, par kādu piesildīt tvertni (Δt, ºC) , tvertnes tilpuma (V, m³), tvertnes kurināšanas ilguma (Tk, stundās) un siltuma zudumiem (Q, vatos, W).

H=(1,15*Δt*V/Tk)+Q/1000, kW

Tāpēc jau saka, ka katlu jāizvēlas ~2x lielāku, lai tas spētu piesildīt māju un tvertni, piedevām 4-8 stundās, kas parasti ir optimālais ilgums, ko cilvēks var atvēlēt kurināšanai. Cita lieta ir ar automātiskajiem katliem – granulniekiem, gāzes katliem, kā arī degvielas katliem – cik daudz vajag, tik daudz kurināmā sadedzina. Ja ir malkas katls, tad nekāda automātika nestrādā, jo cilvēks jau nav automāts😛

Man katls ir ~3x lielāks nekā pieprasījums pēc siltuma (siltuma zudumi + karstais ūdens), tādēļ neskopojos un izvēlējos tik lielu tvertni, cik atļauj telpa.  Tā man ļauj ierīkot 1,8 x 1 x 1,3  m metinātu kuba tvertni, kopā 2,3 m³ lielu. Tagad esmu atdūries pie tvertnes sieniņu biezuma (domāju 5 mm būtu ok). Siltināšu ar mīksto vati 100 mm biezumā, kas ir ar foliju. Sametu ciparus formulās un sanāk, ka vairāk nevajag, jo telpā, kurā vēros ievietot tvertni, griezīšu nost radiatoru. Siltuma zudumi līdz ar to tiks nosegti – man sanāca ~100W. Šāda milzīga tvertne ar 100 mm biezu izolācijas slāni no visām pusēm izdalīs tik daudz siltuma, cik vecā kvēlspuldze (kuru nu veikalos vairs nevar nopirkt😛 ). Atzīšos, pats darbojos pa siltuma jomu, tādēļ ar interesi uzņemšu kritiku, ja nebūšu kaut ko “pareizi” izteicis un izstrādājis.

Siltuma akumulatora pievienošana. Nu te esmu izvēlējies vieglāko, sākotnēji, noteikti lētāko risinājumu, redzēs, kā tas izvērsīsies ilgtermiņā. SA pievienoju brīvā – noliktavas – telpā, viena radiatora vietā. Spied tik uz bildes, lai to palielinātu.

Radiatoru, protams, ir vairāk, parādīju visu tā, lai vieglāk būtu saprotams.

Jautāsi kādēļ tāds pievienojums? Apkures sistēmas uzdevums (kā zināms) ir siltuma enerģijas novadīšana no siltuma ražotāja līdz siltuma atdevējiem (sildķermeņiem). Process var būt vairāk vai mazāk automatizēts. Mūsdienās populāri ir projektēt apkures sistēmas, kurās cilvēkam vajag pēc iespējas mazāk iejaukties (granulu katli, automatizētie trīsceļu vārsti, automātiskais vadības bloks u.t.m.l.).  Es uzskatu, ka, pirmām kārtām, katram pašam jāsaprot savas apkures sistēmas darbība un, otrkārt, jāapzinās, ka visi automatizētie procesi maksā naudu (cena pērkot), enerģiju (elektrība) un ekspluatacijas izmaksas (regulāras speciālistu pārbaudes + vēl ptu ptu ptu – remonts). Es iestājos par sistēmas vienkāršošanu, tā, lai tā būtu maksimāli droša, lēta, reizē varu pats nodarbināt savu galvu regulējot sistēmas darbību. Tas ko saka citi nav uzreiz jāpieņem par pareizu, bet pašam jānonāk līdz atbildei. Tādā veidā mans uzdevums būs pārbaudīt vai varēšu no savas sistēmas gūt komfortu.

Ar zaļo līniju parādīti apkures sistēmā ierīkojamie elementi. Tie ir:

  • Siltuma akumulators. Būtībā ierīkots radiatora vietā, uz turpgaitas un atpakaļgaitas caurulēm – krāni. Katrā ziņā uz iespēju ierīkot akumulācijas tvertni skatos ar siltuma sajūtu, jo no rīta šajā aukstajā ziemā bija auksts (priekš manis). To varēs uzkačāt pa dienu, un pa nakti vienkārši atstāt valā, ar ieslēgtu sūkni, protams.
  • Lodveida krāns pie karstā ūdens tvertnes. Vecā sistēma ir taisīta tā, ka ar katlu nevar atsevišķi piesildīt tikai karsto ūdeni, tas nozīmē, ka vasarā jānoplāta rokas un jāiet nopeldēties dīķī vai kādā ezerā🙂
  • Vaļējā izplešanās tvertne. To palielināšu. 2300 litru tvertnē ūdens izpletīsies par 40 litriem. Spečuki tūlīt lēks ārā no krēsliem un skaļā balsī apgalvos, ka tas ir par maz. Piekrītu, ūdens, sasilstot līdz visiem 100ºC, izplešas par 4,3 jeb ~5%, kas ir minēti visās literatūrās ar melnu uz balta. Lieta ir tā, ka tvertne ir liela un lai to piesildītu par Δt = 50ºC (no 20ºC – 70ºC), būs nepieciešamas 8 stundas (pie -20ºC). Vairāk nudien netaisos kurināt. Un ūdens, sasilstot līdz 70ºC izpletīsies par nepilniem 2,3%. Un te ar ir tie 40 litri. Nu labi, īstenībā jau 50 litri, bet 10 litru rezerve izpešanās tvertnē jau būs.

Sistēma, par spīti, ka ir tikai 1 sūknis, strādā apmierinoši, un tas tērē normāli (līdz 100W) un strādā ar pirmo ātrumu. Ar skepticismu skatos uz shēmām, kurās ir 3, 4, pat 5 sūkņi. Nevajag sarežģīt vienkāršo. Viens mazs sistēmas mīnuss ir sūknis turpgaitā (labāk tam būtu atrasties pirms katla (sūkņa darbība paaugstinātos temperatūras apstākļos)). Par karstā ūdens trūkumu vasarā es jau runāju.

Darba izpilde:

2.09.2010. Nu jau kāds laiciņš pagājis, tādēļ nolēmu ievietot šābrīža izfunktierēto tvertnes shēmu. Joprojām meklēju info par sieniņu biezumu, izolācijas biezumu, kā arī uz kā likt. Uz šo brīdi vēl viss ir uz papīra, taču varētu izskatīties sekojoši:

Sieniņas ir no tērauda, 5mm biezumā. Apakšā stieņi, kvadrāta 100x100mm profilā. Izolācija 100mm mīkstā vate ar folijas pārklājumu. Apkures turpgaita ir augšā, atpakaļgaita – apakšā. Problēma ir tāda, ka smagākā plāksne (1.3×1.8 m) sver ~90 kg! Šaubas māc, vai metinājuma vietas izturēs apkures sistēmas spiedienu ~3 bar. Tāpat nezinu, vai kvadrātcaurules izturēs tās 2,8 tonnas. Pamazām, pamazām…

———————-

3.09.2010. Tomēr priekšroku dosim plāksnēm ar biezumu d=4mm, tādējādi smagākā plāksne (1,8×1,3×0,004) svērs ~75 kg. Skatīsimies.

———————-

29.11.2010. Pagaidām nekas nav noticis, plānojam visus darbus veikt Jaunā gada vasarā.

14 Atbildes to “Siltuma akumulators”

  1. indulis Says:

    Paskaidro tuvāk,kapēc tas akumulātors ir viena radiatora vietā?

    • andzja Says:

      Citur man nav vietas! Šai shēmai vajag strādāt, jo siltuma pārvades process ir ļoti vienkāršs. Sākumā akumulators būs “ciet”, bet, kad māja būs pietiekoši uzsilusi (~3-4 stundās), taisīšu to vaļā. Šai telpā arī radiatoru nevajag, jo telpa pietiekoši piesils no blakus telpā esošā radiatora.
      Protams, ir daži mīnusi, piemēram, ūdens cirkulēs caur katlu, tad vēl nav automātikas, kas regulēs siltuma padevi no akumulatora… Tad jau manīs. Vai atbildēju uz Tavu jautājumu?

  2. indulis Says:

    ok,ja radiatoriem ir termogalvas,kas aiztaisa radiatorus ciet,kad telpas ir uzsilušas,tad siltais iet tikai caur akumulātoru.Parasti akum.liek tūlīt aiz katla ar trīsgaitnieku…….bet var jau arī tāā..

    • andzja Says:

      Man tikai daži radiatori ir ar termogalvām. Pārsvarā ir čuguna radiatori, kurus aizgriezt nav mēģināts.
      Protams, labāk būtu kā saki, taču man domāt, ka arī šādi viss strādās.

  3. indulis Says:

    Kantains akum. 3 bar neizturēs,parēķini pats kas uz sienu sanāk par spiedienu,taisi tikai apaļo ar apaļiem galiem.

    • andzja Says:

      Nu, pateikt jau viegli!🙂 kur aprēķini, formulas, pierādījumi?
      Internetā no gatavoto tvertņu piemēriem noskatīju, ka 4mm iztur tos 3 bar. Lai gan pats tagad prātoju, vai maksimālais spiediens man būs 3 bāri, jo tāds spiediens sistēmā kļūst, kad pieslēdzas centrālajiem siltumtīkliem. Tādā gadījumā taisīšu tvertni ciet un taisīšu vaļā tikai tad, kad ekspluatēšu savu katlu. Kad pats kurinu, neesmu manometrā redzējis pat 1 bāru. Tāpēc spiediens būs mazāks – pieņemsim, līdz 1,5 bāriem.

  4. indulis Says:

    Ja izplesanās pods būs vaļējs,tad nekas.Bet ja slēgts,tad kaut kādu iemeslu dēļ paaugstinoties spiedienam sāni paliks apaļi un atraus vaļā metinajuma šuves. Ta ir bijis….

  5. indulis Says:

    Vislabākais pierādījums ir kad redzi kā kantains pods paliek apaļš un bladāc….. Ja akurāt gribās kantainu,tad kārtīgi no iekšpuses jāsavelk sāni ar dzelžiem….un noteikti jālieto drošības vārsts.

  6. indulis Says:

    Tie radiātori,kas būs vaļā sildīs par daudz,kad t ir pietiekoša telpā,uz radiātoriem plūsmu vajag ciet un uz akum. vaļā.

    • andzja Says:

      Man būs vaļēja sistēma, tāpēc var uzskatīt, ka spiediens nemainīsies, sekojoši atkrīt drošības vārsta nepieciešamība (man jau viens ir, bet tik un tā to nemainīšu).

  7. khe Says:

    Ja vaļēja izplešanās tvertne, tad spiediens būs konstants – tik liels, cik augsta sistēma. Mainīsies tik par 0,0kautcik, jo sasilstot ūdenim, tas vaļejajā izplešanās traukā pacelsies augstāk. Esmu pārtaisījis vecu apkures sist ar čuguna rad un vaļēju isplešanas trauku par tādu pašu, tik ar akumulatoru un aut temp regulāciju turpgaitā uz radiatoriem. Šajā gad es mazliet kļūdijos par sagaidamo efektu, jo nebiju ņēmis vērā to, ka jaunajā variantā temp daudz nekrītas visu diennakti un tāpēc salīdzinājumā ar iepriekšējo ir lielāki siltuma zudumi, jo vairs no rīta navkrietni vēsāks, kā vakarā. Un neticami, cik ātri cilvēks pierod pie tāda komforta un aizmirst kā ir drebinājies no rītiem un bijis atkarīgs no kurināšanas, atstājot māju uz pāris dienām ziemā. Tagad ir iespēja pazemināt temp turpgaitā un izmantot akumulatora enerģiju kaut 3 dienas pie -20. Esmu pārliecināts, ka nepieciešami ir divi sūkņi vismaz. Un vēl trešais sūknis ūdens sagatavošanai, vai vismaz k-kāds elektromeh vārsts, kas atver padevi uz karstā ūdens tvertni, kad sasniegta zin temp akumulatora augšā, vai aizver, kad sasn zin temp tvertnes apakšā. Sūkņiem nav jātērē lieki elektrība, bet jāatslēdzas tad, kad savu darbu izpildījuši – uzsildījuši ūdeni, vai beigusies kurināšana. Tas sūknis, kas groza ūdeni pa radiatoriem, gan lai darbojas visu laiku, tik ar min nepieciešamo jaudu, kas vajadz īga radiatoru apgādei ar siltumu.
    Tavā gadijumā es mēģinātu SA novietot bēniņos (iespējami tuvu katlam) un saslēgt ar katlu paštecē. Ir prototips uztaisīts un darbojas ļoti labi. Un nav nekādu lieku automatiku, 1 sūknis mazāk, nedraud ar ātru sistēmas uzvārīšanos el pārtraukuma gadījumā, katls izkuroties nedzesē apkuri, tikai telpu no kuras ņem gaisu. Trūkums būtu nespēja noņemt siltumu no SA bez elektrības. Tādam gadijumam var ierīkot vārstus un saglabāt apsaiti uz esošo sist. Rezumējot – šis ir tas gadījums, kad atmaksājas ielikt 1 trīsgaitnieku ar automatiku – radiatoriem, vismazāko sūkni un pāris termodevējus (vai piem AURATON 1111 Multi) – karstajam ūdenim. Ir ļoti apnicīgi (no pieredzes) skraidīt pa māju un virināt ciet, vaļā ventiļus, vai grozīt trīsgaitnieku atkarībā no temp katlā vai SA.

  8. blondais Says:

    uzime sxemu khe

    • andzja Says:

      Paldies!
      Jā, šķiet, ka Tava piedāvātā automātika ir laba – pati kontrolē, lai katla sūknis ieslēdzas vai izslēdzas, kā arī regulē trīsceļu motorvārsta darbību. Un akumulācijas tvertni tiešām būtu labāk novietot augstāk par katlu (vismaz 0.5m), tas būtu drošāk el. pārrrāvuma gadījumā, protams, ja ir sūkņa apvads ar vienvirziena vārstu. Šeit der arī shēma no raksta par akum. tvertnes pieslēgumu, jo pirmā uzsilst apkure un tad akumulators. Tikai, atkārtošos, akumulatoru būtu labāk novietot augstāk – labākai cirkuācijai. Par apkures sūkni -tas darbojas nemainīgi. Galu galā mēs iegūstam radiatoru, akumulatora apsaistes sistēmu, kas darbojas automātiski. Vēl ar tikai vēlēties labā vietā pievienot boileri🙂

  9. Tas pats Says:

    Par malkas gāzes ģenerācijas katlu neesi domājis?

Komentēt

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Mainīt )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Mainīt )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Mainīt )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Mainīt )

Connecting to %s


%d bloggers like this: