Расчет водяного теплового аккумулятора систем отопления

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 14.11.14
Просмотров: 119.548, Комментариев: 31

Андрей-АА
Расчет энергетики водяного теплового аккумулятора систем отопления
Привожу свои энергетические 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 1,16 кВт*часа энергии. Значит для нагрева на 40*С - 46,4 кВтчаса.
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). А с учетом потерь на ГВС и вентиляцию примерно в 1,5- 2 раза больше.
Предположим, что накопление энергии в тепловом аккумуляторе будет идти 7 часов (это - обычно длительность ночного электротарифа). Тогда суммарная мощность нагревателей должна быть 17 кВт (120 кВтчасов/7часов). А накоплено в тепловом аккумуляторе за ночь будет 85 кВтчасов (120 кВтчасов минус 5кВт*7часов, которые потрачены на отопление ночью).
Т.е., Вам к 7 часам утра надо иметь в тепловом аккумуляторе 85 кВтчасов 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 46 кВтчасов тепла. Это значит, что для накопления 85 кВтчасов 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 (здесь экономия будет далеко не пропорциональна "отключенной" площади комнаты, а гораздо меньше).
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 отапливаемой части 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).
Shek, mihailsamson1, ЮрийА и 46 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).
    mihailsamson1 и mfcn сказали "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.