Нестандартный комплекс для дома и техпроцесса

Не складываются финансы на промобъект, думается как сделать в ЛПХ малую переработку молока.
(у фермеров задачи - часто те же)... Дом/гараж - восстанавливать, он никогда не имел ничего кроме печки, все с нуля. Есть вода и будет лимит в 20-25 кВт по э/э. Курю темы отопления/ГВС/ВК - каша из возможных решений и не хватает еще понимания деталей и подводных камней. Нужда заставляет почти все сделать самому. И тут важно изначально правильно решить систему, чтобы переходить к деталям. Нужны мнения и критика...
Идея:
Кроме стандартных задач ГВС, отопления - нужно нагревать и охлаждать водой двутельный котел для пастеризации молока/сыворотки - диапазон 10-93С... В подвале будет бункер/буфер с водой на 5тн, которая будет иметь t земли (надеюсь на 8-10С). Хорошо бы частично греть водой и кипятильник градусов до 85, далее доводя до кипячения слабенькими ТЭНами.
Лимит э/э малый = отсюда желание использовать большей частью газ, добирая недостающее тепло электичеством. Мобильный газгольдер (600л) будет питать газовый водонагреватель. Он - греть теплоаккумулятор (? до 65-70С?), с ТА питается система отопления и ГВС (? - через теплообменники), сама вода ТА идет по кругу в мощный проточный электроводонагреватель и в рубашку котла при нагреве. 2 нагрева котла в день, ночью и под утро активно греем ТА, после первого "выстрела" - использования, начинаем по возможности быстро (есть пара часов) готовиться к второму. Автоматика (контроллер) будет заточена под цели как надо и, читая датчики, управлять моторизированными и соленоидными клапанами.
Грубо - картинка такая. Отопление может "проваливаться" по температуре - не страшно, а вот днем вода в ГВС - нежелательно, конечно. Волнует как схема обвязки/теплопотоки, так и логика, а также "совмещение" функций на одном ТА для разнотемпературных по задачам трубопроводах. Вроде бы должно "срастись", но ... ?

 

?

?

Где можно найти информацию?

Имхо. Глупо расходовать газ на посредника. Автоматика газовых котлов может обеспечить необходимую безопасность.

Имхо. Задача не для приборов бытового уровня. Потребуется котёл с рабочим давлением 4 бар и температурой теплоносителя примерно 120*С. Рассматривалась возможность применения твердотопливного котла?
Имхо. В данном случае кубовый ТА бесполезная игрушка. Возможно электроэнергию будет целесообразнее использовать в системе ГВС и СО, но для этого необходимо знать не квадратные метры, а теплопотери.

 

= ЛПХ=личное подсобное хозяйство, он же "домик в деревне"
=Пищеварочный котел, снаружи которого есть рубашка для хладагента - паровая или водяная. Соответственно, воду прокачиваю для нагрева или охлаждения.
= Котел с полутонной-тонной холодного молока надо нагреть до 65С за 40-50 минут, не более. Накопив в аккумуляторе 65 от газового котла, под утро проточником догревать до 70-75С. Второй раз - с ~35-40 до 93С. На такие подвиги нужны ТЭНы или другие нагреватели на ~40 кВт, а у меня лимит по э/энергии (не говоря за стоимость). Вариантов не вижу...
= Твердотопливный и дороже и не так технологичен, да и соседний дом высокий - из-за дыма конфликт с соседями ни к чему.
= с теплопотерями можно побороться, вообще "дотапливать" до 22С, надеюсь, буду вечером/ночью, да и тепло, закачанное в котел никуда особо не денется, в доме (гараже под ним) останется.
А вот развести нагрузку по времени, конечно, можно было бы (ночь-вечер - отопление, ГВС=ТА), но в моменте нагреть котел в приемлемое время (норматив) от 20 кВт электричества (и то, если все остальное совсем отключить!) ну никак не выйдет ведь ... (

 

500 литров нагреть с 10С до 65С за час надо мощность 32 квт.
соответственно 1000 л. - это 64 квт.
Так какой котел будет 500 или 1000л?

Для нагрева вода идет от ТА через проточные нагреватель - понятно, а для охлаждения, через подвальный буфер. Летом (да и зимой пожалуй) он может не успеть охладится до 8С - 10С до следующего цикла.

Дефицит тепла при 500л. - 14 квт., при 1000л. - 46 квт.
Посмотрите вариант с тепловым насосом.
Низкий контур (откуда берем тепло) подключается к подвальному буферу, его будем охлаждать.
Высокий контур (нагрева) подключаем перед проточным нагревателем (эл.котлом проще говоря).
Таким образом одновременно решаем две задачи - охлаждаем подвальный буфер и нагреваем воду, идущую в котел.
Расклад по мощности такой, у Вас 25 квт. минус 18 эл. котел, ТН при электрической мощности 7 квт. в Ваших условиях выдаст примерно 25 квт. плюс 18 квт. эл. котел всего будет 43 квт.

 

Начну в простоте - с 500литрового котла.
По дефициту понял, что придется все ж физику-то вспомнить и в цифири/формулах (Лечить в такой схеме - увеличением ТА или лимита (и проточника), так?

Емкость подвальную воды охлаждения мне легко увеличить - это просто отгороженная часть морского контейнера.

А вот с тепловым насосом полгода назад катал мысль - красиво, но тогда уперся 1) в высокую цену 2) в непонятку - можно ли на горячей стороне иметь высокую температуру порядка 95С... (

 

@Logmax, Вы где живете, какие у вас цены на эл. энергию, сжиженный газ?

 

Московская область - для села будет э/энергия от 1.25 ночь до 4.13 днем, сжиженный газ под 17/л

 

Это где-то 2,30 руб. за квт.

1) Так ведь и ЛПХ дело не дешевое, да и цены зависят от моделей и производителей (как и авто).
Зато технология ТН позволяет существенно удешевить технологический процесс. Ведь для обработки молока нужен и холод, и тепло, а ТН как раз это и умеет делать с максимальное эффективностью.
Для 500 л. должно хватить и 5-ти квт-ного ТН.
2) Высокую(+95С) конечно нельзя, но для этого есть эл. котел. Максимум что может ТН +65С.

 

Есть лимит денежных средств и даже многие "неучтенки"/"нежданчики", на которые бы положено накинуть запас, останутся непрофинансированными - про тепловой насос буду мечтать еще долго (

Так что в бюджете некий (пусть более мощный) газовый котел, ТА (пусть даже до 2 тонн) и предельно 20-22кВт проточник. Или не проточник, а простенький электрокотел - тогда его функция будет просто вместе с газовым перегревать воду в ТА перед использованием на нагрев молока, после чего он выключается и при старте нагрева котла с молоком уже тамошние ТЭНы ~10-12 кВт догреют и дорегулируют молоко?
Тепловые балансы можно прикинуть, вопрос пока в правильном подходе, в принципиальной схеме +/-

 

Вот нарисовалось после прикидочных расчетов такая структурка. Вопрос - заводить ли ГВС змеевиком в ТА? Посоветуете?

 

Вот это ТЕМА!
Начну с мелочей, которые мне видятся.
Как я понял, главное - технологический процесс. Необходимо как можно быстрее нагреть молоко? Значит нужно пустить максимальную тепловую мощность на варочный котел. Предлогаю мощность газового котла пустить не на нагрев БУФЕРА (ТА), а параллельно электрокотлу, на нагрев молока.
А варочные котлы, технологически предназначены для нагрева водой? или ПАРОМ?
Обеспечит ли рубашка варочного котла теплопередачу в 40квт? при максимальной температуре теплоносителя в 85*гр. (и то, не каждое оборудование способно дать 85*, поискать придется. Обычно 80*).
Если ТЕПЛООБМЕН варочного котла не сойдется с температурой 80*, придется искать парогенератор.

 

Теплообмен через водяную рубашку (вернее - его скорость) зависит от геометрии=качества, скорости протока, так? Тут выбор бытовых проточников с t до 90С и бытовых же цирк. насосов с, скажем 8 куб. м/час, ограничен 1 1/4" и геометрией/конструкцией рубашки, которая упирается в цену. Цена ограничивает конструкцию простым двутельным котлом с простенькими наколхоженными направляющими, т. е. ни о каких "штрипсах" и панельных рубашках речь не идет. Т. е. снижаем расчетный кпд с учетом потерь через верх (бока и дно котла будут серьезно утеплены) процентов до 80. Но в любом случае в 20-25 минут надо уложиться с передачей всего тепла от ТА с учетом постоянного догрева проточником. Далее, получив все что можно от ТА (в идеале t будет 50С), замыкаем рубашку на проточнике и включаем доп. 10кВт ТЭНы в котле и догреваем рубашку до 65-68С минут за 20. При ТА 1300-1500л тут, вроде бы, и не нужен газ котел. Газ греет ночью ТА до 60-65, далее ТА догревается от проточника под утро до 90С, далее "залп" и догрев проточником с ТЭНами котла. А ТА и газ. котел в это время участвуют уже в своем режиме в ГВС и отоплении. Что тут не так?

 

Может я не понял и вы предлагаете газ. котел поменять функцией с проточником? Но, как я понимаю, они и 65С с трудом... И как газ котел будет реагировать на t=90C во время "залпа"? Просто будет временно в простое? Где-то тут есть идея про маневр с переносом мощности с проточника на ТЭНы котла, но "не догоняю" идею...

А что значит "ТЕПЛООБМЕН варочного котла не сойдется с температурой 80*"?

 

Было

а это, как уже писал 32 квт*ч.
При этом мощность теплоисточника должна быть 32/0,75 (45 мин.) = 43 квт.
Стало

При таких условиях мощность должна быть 32/0,375 (22,5 мин.) = 85 квт.
Пусть в ТА 1500 л. температура 90С, режим 90 - 70С - 35 квт., дефицит 50 квт.
Что имеем: 18 квт. - эл. котел, 20 квт. - газовый. опять остается дефицит - 12 квт.
И это 500 л. молока, про тонну молчим.

А это, как правильно говорит @Лодырь, означает, что поверхность двутельного котла просто не сможет передать такое количество тепла в такое время 20 - 25 мин.

@Logmax, после нагрева ведь молоко опять надо охладить до 10С? За какое время?

 

варочный котел имеет свои теплотехнические характеристики. Время нагрева объема до температуры кипения, теплоносителем определенной температуры. Например: температура теплоносителя 85*С и объем жидкости 500литров, время доведения до кипения - никогда!
время доведения до Т 60*С - 1час 30мин.
Или рабочая температура теплоносителя 120*С (перегретая вода, при давлении 6 бар и более или сильно насыщенный пар) и время доведения до кипения - 40мин. а время доведения до Т60* 30мин.
Может где то есть сведения (табличка), чем должен нагреваться варочный котел, или какая площадь теплообменной поверхности. Здесь есть Умные люди, помогут просчитать хватит ли поверхности теплообмена, для нагрева Вашего продукта теплоносителем температурой 85*С до нужной Т* за требуемое время; при условии что количество тепла будет в достатке.

Ничего заменять не надо. Если оставить так, как у Вас начерчено, в нужное время в теплоаккумуляторе может не оказаться нужной температуры, и мощности эл. котла может не хватить для догрева до максимума, А если газ. кот и эл. кот. запараллелить и пустить общую мощность на нагрев Варочного котла.