Расчет водяного теплового аккумулятора систем отопления

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 14.11.14
Просмотров: 102.245, Комментариев: 31

Андрей-АА
Расчет водяного теплового аккумулятора систем отопления
Привожу свои расчеты теплового аккумулятора и рекомендации, которые состоят из четырех частей:
1. Формулы расчета запаса энергии теплового аккумулятора.
2. Расчет мощности нагревателей и расхода энергии.
3. Расчет необходимого объема теплового аккумулятора.
4. Рекомендации при недостаточной мощности сети.
Это - только энергетический расчет. Прочностные и другие характеристики здесь не рассмотрены.
1. Формула расчета запаса энергии теплового аккумулятора:
Исходная "формула" для расчета накопленной энергии:
Для нагрева 1 тонны воды на 1*С необходимо 1,16кВт*часа энергии. Значит для нагрева на 40*С - 46,4кВтчаса.
Надо учитывать, что дельта в 40*С это наиболее близкая к максимально- реальной дельте температур в тепловом аккумуляторе. Лучше конечно больше, но заметно больше получается редко, а меньше - не выгодно. Хотя, стремиться повысить эту дельту - надо.

2. Расчет мощности нагревателей и расхода энергии.
Сначала - про единицы измерения теплопотерь.
Это - Ватты и киловатты.
Теплопотери это - потери энергии в единицу времени.
Т.е., кВт*часы в час (кВт*час/час). Часы сокращаются, остаются киловатты.
Для этого расчета надо знать теплопотери дома в формате "кВт при дельте температур улица-дом". К примеру, по последнему СНиПу теплопотери должны быть не больше, чем 50 Вт/кв.метр отапливаемой площади дома при максимально холодной неделе (для Москвы - минус 28*С)). Т.е., если дом - 100кв.м., то по этому СНиПу его теплопотери при -28*С будут 5кВт. Это - без учета потерь на ГВС и вентиляцию!
Если Вы хотите отапливать такой дом, то при -28*С на улице Вам надо иметь в сутки 120кВтчасов энергии (5кВт*24часа).
Предположим, что накопление энергии в тепловом аккумуляторе будет идти 7 часов (это - обычно длительность ночного электротарифа). Тогда суммарная мощность нагревателей должна быть 17кВт (120кВтчасов/7часов). А накоплено в тепловом аккумуляторе за ночь будет 85кВтчасов (120кВтчасов минус 5кВт*7часов, которые потрачены на отопление ночью).
Т.е., Вам надо к утру иметь в тепловом аккумуляторе 85кВтчасов при дельте температур в тепловом аккумуляторе (нагрето-остыло) 40*С.
Примечание:
Вообще-то, дом должен быть теплым не в среднем за неделю, а в любую микросекунду;), поэтому лично я взял бы для расчетов (при суточном цикле нагрева-остывания теплового аккумулятора) не "самую холодную неделю", а самую холодную ночь. В этом случае взятые выше -28*С окажутся завышенными. Я бы взял, например, -35*С (для Московии).

3. Расчет необходимого объема теплового аккумулятора.
В тонне воды (см. "формулу" выше) при дельте 40*С содержится 46кВтчасов тепла. Это значит, что для накопления 85кВтчасов надо 1,8 тонны воды (85/46).
Все необходимые для Вас перерасчеты под свои условия здесь должны быть линейны, т.е. пропорциональны изменениям площади дома, дельтам температур и теплопотерям.
Для снижения объема теплового аккумулятора можно еще постараться максимизировать дельту температур в нём, сделав её выше 40*С. При отапливаемых полах это вполне реально.

4. Что делать если немного не хватает мощности сети?
1. Дополнительно утеплить дом.
2. В самые морозы закрыть и не отапливать некоторые комнаты.
3. Увеличить подводимую мощность сети (через поставщика э/энергии) и внутреннюю, при необходимости.
4. Включать нагрев теплового аккумулятора не только в ночное время, но (в самые морозы) и днем. А т. к. самые морозы бывают не часто, то и финансовые потери на дневной тариф будут небольшими.
5. Добавить в систему твердотопливный котел - как резервное отопление и как добавка в морозы. Считаю, что при электро-отоплении резервное отопление очень желательно в любом случае. Я для себя в этом вопросе разобрался: Стратегия твердотопливного круглогодичного отопления.
Ну, или заключить с энергетиками жестокий для них договор, чтобы почти никогда (надолго) не отключали э/э. Впрочем, тому кто это сможет сделать надо будет вручить орден "За заслуги перед Отечеством" (и это - не шутка, хоть и забавно звучит).
6. При работе на пределе электро-мощностей можно использовать реле приоритета (реле разгрузки), которые, при необходимости, на короткое время будут отключать мощные нагреватели (а лучше - только часть из них) для возможности использования других потребителей без превышения предельной мощности сети. Если эти "другие потребители" находятся внутри дома, то вся электроэнергия потраченная на них всё равно перейдет в тепло.

Примечание:
На морозе уличные автоматические выключатели имеют более высокие токи отключения тепловых расцепителей, чем номинальные.
При сильных морозах - аж до 20%.
***
Еще может пригодиться это:
Предупреждение коррозии в теплоаккумуляторах систем отопления.
Измерение теплопотерь дачного дома (6 методов).
И это: Катодная защита бойлеров и тепловых аккумуляторов.
Расчет толщины утепления ППС при нахождении ТА на улице.
Здесь расчет ТА по механическим нагрузкам (не мой, и я его не проверял).
Искромет, SevDenis, Дрисаныч и 42 другие сказали "спасибо" за это.

Комментарии

  1. Bychkovski
    если сейчас(днем+ 4+7 ночью +2) у меня потри 2.5 квт час на дом 150 кв
    гипотетически какие они будут при -28 ?
    в доме 24-26 градусов
    dodik76 сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Андрей-АА
      Дык, написал - пропорционально дельте, т.е. - в 2,65 раза больше.
      Bychkovski сказал(а) "спасибо" за это.
      1. Bychkovski
        Спасибо
        это получается 7 квт час
        в перерасчете на площадь 45 вт на метр
        получается в нормы укладываюсь.
        щас жалею что в пол только 10 см пенопласта положил.
        1. Андрей-АА
          Эти нормы - для "промышленности". Для частников должны быть свои нормы, причем для каждого исключительно свои, зависящие от очень многих факторов.
          Но, в первую очередь надо считать деньги "на круг", т.е. - за всё время эксплуатации дома с учетом затрат на доп. утепление и расход энергии.
          Это не так сложно, хотя неопределенности есть. Главная - цена энергии на протяжении десятков лет... Вторая неопределенность - доходы домохозяйства на протяжении тех же десятков лет.
          Но, несмотря на это, я тут для себя кое-что рассчитал:
          Расчет окупаемости дополнительного утепления дачного дома.
          Pravdin3 и serg225 сказали "спасибо" за это.
  2. baracud
    Замечу только, что ГОСТ, а точнее СНиП (СП) заточен под массовое жилье в многоэтажках, а не частных домов. И нормы соответственно тоже.
    В многоэтажке только 1-2 стены граничат с улицей, а остальные с соседями с комнатной температурой.
    В частном доме все 6 сторон граничат с окружающей средой и все нужно отапливать за свой счет. Поэтому и потери могут быть больше.
    Вообщем нужно делать правильно расчет тепловых потерь для частного дома, а не надеяться на СНиП.
    utabuka и Андрей-АА сказали "спасибо" за это.
  3. Андрей-АА
    Александр, ГОСт на СНиП исправил, спасибо!
    Остальные замечания к приведенным расчетам отношения не имеют;).
  4. Serj
    Есть ещё один ньюанс, который нужно учитывать при проектировании СО с ТА при использовании в качестве нагревателя мощного ТТ котла - это минимальный объем ТА для эффективной утилизации излишка энергии от одной закладки ТТ (двух-трех закладок).
    Иногда получается, что этот минимум больше расчётного объёма по требуемому расходу.
    utabuka и Андрей-АА сказали "спасибо" за это.
    1. Андрей-АА
      Подразобрался с котлами.
      Теперь могу ответить;)
      Я уверен, что так никогда не получится :)...:hndshk:
  5. Sektor
    Если дом - 100кв.м., то по этому СНиПу его теплопотери при -28*С будут 5кВт.
    Если Вы хотите топить такой дом только раз в сутки, то при -28*С на улице Вам надо иметь в сутки 120кВтчасов энергии (5кВт*24часа).


    Какая температура имеется ввиду внутри дома...
    1. Андрей-АА
      Средняя - 22-24 градуса.
  6. alekseypb
    А если самому делать ТА на пару кубов, в виде бака, можно сделать без змеевиков, по принципу гидрострелки?
    с одной стороны подача и обратка нагревателя, а с другой (или сверху) потребителя?
  7. Андрей-АА
    Думаю, что можно. Но сначала надо хорошо разобраться как это сделать правильно. Нюансы всегда есть. Я их не очень знаю, но у нас есть темы, где народ описывает как они сделали.
    Олег71969 сказал(а) "спасибо" за это.
  8. ZaKoN83
    К примеру, по последнему СНиПу теплопотери должны быть не больше, чем 50Вт/кв.метр отапливаемой площади дома при максимально холодной неделе (для Москвы - минус 28*С)).
    У меня даже при утеплении в полу 200мм пенопласта, стена 400мм ГБ Д500+ 100мм пенопласта, крыша 400мм минваты. Площадь 180м2 прямоугольник. При -28град. = 9400кВт,Ч получается 52.22 кВт,Ч,м2. Это как нужно утеплиться, чтоб в СНИП уложиться?
    1. Андрей-АА
      Ну, наверное, именно так, как Вы;)...
  9. Андрей-АА
    Почесал репу и добавил
    Примечание:
    Вообще-то, дом должен быть теплым (а система максимально экономичной) не за неделю в среднем, а всё время, поэтому лично я взял бы для расчетов (при суточном цикле отопления) не "самую холодную неделю", а самые холодные сутки. В этом случае взятые выше -28*С окажутся завышенными. Я бы взял, например, -35*С (для Московии).
    mfcn сказал(а) "спасибо" за это.
    1. mfcn
      Если обратится к СНиП тепловая защита зданий, то для малоинерционных конструкций (коими к примеру являются каркасники) должны быть выдержаны условия необразования конденсата именно при наиболее холодных сутках. Это немного с другого боку, но ведь и теплозащита и система отопления должна выдерживать поддержание требуемых режимов всегда.
      Другой вопрос, что если для ограждающих конструкций требование довольно разумно и очевидно, то для системы отопления пиковые нагрузки подхватывает также теплоаккумуляция наполнения и перекрытий. Но все это довольно сложно...
      Андрей-АА сказал(а) "спасибо" за это.
  10. Андрей-АА
    Добавил раздел:
    "Что делать если немного не хватает мощности сети?"
  11. a991ru
    Куда раздел добавил?:)
    1. Андрей-АА
      В основную запись...
      См. её на этой же странице...
      Смущает слово "раздел"?
      Могу в другой раз называть по-другому? Глава, параграф? Как?
  12. Prana
    Прошу покритиковать такую систему:

    Строю дом, цоколь + жилой этаж. Суммарно 160 кв.м., теплопотери предполагаются в районе 50 Вт/м2. Подведено 3х-фазное электричество 15 кВт.

    СО – закрытая, теплые полы, наполненные пропиленгликолем, раздельные контуры с принудительной циркуляцией в цокольный и жилой этаж. В качестве источников тепла планируются открытый контур из ТТ котел на дровах + водяная емкость-ТА. В ТА – теплообменник вода-пропиленгликоль для нагрева теплоносителя. И электрический котел непосредственно в контуре СО.

    Хотелось бы реализовать такую схему:

    1. если я дома, в морозы 1 (на ночь, или рано утром) или 2 раза в сутки топлю ТТ котел, полной закладкой нагревая ТА с 40 до 85 градусов, после этого несколько часов дом отапливается за счет запасенного тепла

    2. если меня дома нет (а в командировки приходится ездить регулярно), а семья дома – то ТА нагревается ТЭНами по ночному тарифу, несколько часов экономя «дневное» электричество

    3. все время, когда в ТА уже не достаточно тепла, теплоноситель греется электрическим котлом


    В вышеописанной схеме пункты 1 и 2 не очень совмещаются: для пункта 1 ТА стоило бы рассчитать под запасание тепла на 24 часа. Но так как (пункт 2) очень часто обогрев будет идти только электричеством, перезакладываться с объемом ТА и мощностью ТТ смысла, пожалуй, нет, и расчет у меня получается следующий: из 15 кВт на отопление дома при расчетных теплопотерях будет уходить 8 кВт, на нагрев ТА больше 5 кВт ТЭН не поставить. За 8 часов ночного тарифа это 40 кВт, которые смогут нагреть на 45 градусов всего 40кВт/45град/1,16=0,766 м3 воды. Мощность дровяного котла, исходя из требования нагреть этот объем за одну закладку (принимая время горения примерно в 2,5 часа) – 16кВт, а с запасом на топку сырыми дровами, или если теплосъем уже в процессе нагрева ТА – 20-24кВт.


    Или не стоит отталкиваться от ночного нагрева ТЭН, а рассчитать ТА под топку ТТ два раза в сутки?

    Тогда ТА нужен на 160*0,05*12=96кВт. ТА нужен на 96кВт/45град/1,16 = 1,83 м3.

    Мощность ТТ котла 96кВт/2,5ч=38,4кВт, а с запасом – 45кВт.

    В таком случае, если затопить ТТ не было возможности, ТЭНы в ТА обеспечат только частичный нагрев содержимого ТА, с 40 до 58 градусов, что в любом случае даст некоторую экономию дневного электричества.


    Как считаете, какой вариант “правильнее” организовывать?
    1. Андрей-АА
      dagich сказал(а) "спасибо" за это.
  13. Andrus63
    Можете скачать по ссылке программу расчета в Excel с диаграммой периодичности топки
    https://www.forumhouse.ru/threads/330953/
    Сюда не получилось вставить файл
    Freezstyle и Jungling сказали "спасибо" за это.
  14. Андрей-АА
    Добавил в п.6 раздела "Что делать если немного не хватает мощности сети?":
    Если эти "другие потребители" находятся внутри дома, то вся электроэнергия потраченная на них всё равно перейдет в тепло.
  15. MilAx
    Доброе утро!

    Не подскажите как нужно скорректировать величину теплопотерь дома в ваших расчетах (для дома используем гост 50вт /квм вчас для минус 28гр) если предполагается, что электро котёл стоит в отдельной котельной ( Ее теплопотерями допустим можно принебреч - маленький хорошо утеплённый домик; там же стоит ТА) и есть теплопотери в теплотрассе от котельной до дома (10 метров на глубине промерзания грунта , 1,5 м для мо)?

    Заранее спасибо
    С уважением,
    Александр
    1. Андрей-АА
      Я не знаю ответ на Ваш вопрос...
  16. Андрей-АА
    Добавил Примечание.