Буферные емкости с двухтрубным и четырехтрубным подключением

В следующей статье обсуждается конфигурация двухтрубных и четырехтрубных буферных емкостей.

По этой ссылке наш каталог теплоаккамуляторов.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о

• важности теплоаккумулятора правильного размера как для дровяных котлов, так и для пеллетных;
• основные различия между 2-трубной и 4-трубной конфигурациями буферных емкостей;
• как температура воды влияет на работу бака-аккумулятора;
• определение того, какая конфигурация будет работать, учитывая доступные резервуары, размер и расположение трубопроводных соединений, а также оптимальное расположение резервуара по отношению к другому оборудованию.

Короткие рабочие циклы по-прежнему остаются одной из хронических проблем, связанных с современными водяными котлами. Современные котлы с соотношением максимальной и минимальной стабильной мощности горения 5:1, 8:1 или даже 10:1 не всегда могут соответствовать тепловой нагрузке, создаваемой одной небольшой зоной, например одним радиатором или полотенцесушителем в ясный день. Именно здесь дополнительная тепловая масса, обеспечиваемая теплоаккумулятором, обеспечивает «тепловую эластичность», необходимую между подачей тепла и потребностью в тепле.

За последние пару десятилетий большинство осознало важность буферных емкостей, как нагревателей с низкой тепловой массой, а тепловые насосы типа «вода-вода» все чаще комбинируются с зональными распределительными системами.

Поскольку твердотопливные дровяные котлы также оставляют свой след в атмосфере, один из принципов, с которым сейчас согласны большинство проектировщиков систем, заключается в том, что буферный резервуар правильного размера имеет важное значение для их хорошей работы.

4-трубное подключение буферной емкости

В Северной Америке одним из наиболее распространенных способов установки буферного резервуара является его установка между источником тепла и системой распределения, как показано на рисунке 1.

РИСУНОК 1

«Горячая» вода от источника тепла поступает через верхнюю боковую стенку бака. Вода, направляемая в отопительную систему, поступает из другого соединения на верхней боковой стене, которое обычно находится прямо напротив входа «горячей» воды. Поскольку поступающая вода горячее, чем вода в резервуаре, она немного менее плотная и поэтому остается в верхней части резервуара. Когда расход в распределительную систему примерно равен расходу, поступающему в бак от источника тепла, поступающая горячая вода имеет тенденцию «скользить» по верхней части бака и не смешивается с более холодной воде в нижних частях бака.

Обратите внимание, что на трубе, ведущей в резервуар от источника тепла, установлен обратный клапан. Он предназначен для остановки обратного движения теплоносителя в период, когда в резервуаре находится нагретая вода, но источник тепла не работает. Верхнее правое соединение, ведущее от бака к системе отопления, также содержит обратный клапан. Рекомендуется использовать в этом месте подпружиненный обратный клапан, чтобы остановить потенциальное прямое термосифонирование, когда система распределения не работает. Поворотный обратный клапан не имеет достаточного сопротивления открытию вперед, чтобы остановить такое термосифонирование, но большинство подпружиненных обратных клапанов имеют давление открытия вперед достаточное, чтобы остановить этот нежелательный поток.

Более холодная вода, возвращающаяся из распределительной системы, имеет тенденцию оставаться в нижней части резервуара и «скользить» через нижнее соединение левой боковой стенки обратно к источнику тепла. Оба этих эффекта желательны, поскольку помогают поддерживать температурную стратификацию в резервуаре.

Если скорость потока из резервуара в распределительную систему превышает скорость потока, поступающего в резервуар от источника тепла, более холодная вода начнет мигрировать вверх в резервуаре. В этом случае бак отдает тепло системе. Если скорость потока от источника тепла превышает скорость потока в распределительную систему, горячая вода начнет мигрировать вниз бака. Средняя температура резервуара увеличивается по мере накопления избыточной мощности источника тепла. В таких условиях бак нагревается, идет его “зарядка”. Оба эти условия показаны на рисунке 2.

РИСУНОК 2

Преимущества четырехтрубного присоединения теплоаккумулятора

Помимо обеспечения аккумулирования тепла, что обеспечивает достаточно длительные рабочие циклы источника тепла, буферный бак, подключенный по трубопроводу, как показано на рисунке 1, также обеспечивает превосходное гидравлическое разделение между контуром источника тепла и контуром нагрузки. Это происходит потому, что внутренние скорости потока внутри емкости очень низкие по сравнению со скоростями потока в соединениях трубопроводов, ведущих к емкости и из него. Из-за таких низких скоростей потери напора по всему резервуару или сверху вниз практически нулевые.

Низкая скорость потока также позволяет частицам грязи, которые могут присутствовать в потоке, возвращающемся из распределительной системы, падать на дно резервуара. Единственная проблема заключается в том, что большинство буферных резервуаров не предназначены для эффективного удаления грязи, которая оседает на дно резервуара, из резервуара. Грязь, которая оседает непосредственно возле сливного клапана, может уноситься вместе с потоком через нижний сливной клапан бака. Но низкие скорости потока в других нижних частях бака не могут эффективно уносить грязь и, следовательно, не могут доставлять ее к сливному патрубку. Таким образом, большинство буферных резервуаров могут в конечном итоге отделять и накапливать грязь, но не умеют смывать эту грязь в канализацию. В этом случае предпочтительным выбором является современный сепаратор грязи, который может генерировать достаточную скорость внутреннего потока во время промывки для улавливания скопившейся грязи.

Тепло, накопленное в буферном резервуаре, также можно использовать для нагрева воды для бытового потребления с использованием либо внутреннего змеевикового теплообменника, подвешенного в верхней части резервуара, либо внешнего теплообменника, показанного на рисунке 3.

РИСУНОК 3

Показанная обвязка на рисунках 1, 2 и 3, включает четыре основных трубопроводных соединения с буферным резервуаром: два в верхнюю часть и два в нижнюю часть. Хотя эти основные соединения могут функционировать хорошо, они не являются единственным способом подключения буферного резервуара к системе.

2-трубное подключение буферной емкости

Множество схем в Европе, особенно тех, которые связаны с котлами на биомассе, имеют  тенденцию, при которой теплоаккумулятор обвязывается по другому. Это альтернативное присоединение показано на рисунке 4.

РИСУНОК 4

В этой схеме поток от источника тепла не проходит через буферную емкость на пути к отопительному контуру. Вместо этого система отопления отбирает поток из трубопровода между теплоаккумулятором и источником тепла. Любой поток горячей воды от источника тепла, который не попадает в отопительный контур, проходит в бак-аккумулятор, как показано на рисунке 5.

РИСУНОК 5

В этом варианте двухтрубного присоединения буферной емкости скорость потока, поступающего в буферный резервуар, ниже, чем в «4-трубном», показанном на рисунках с 1 по 3. Более низкие скорости входящего потока помогают сохранить температурную стратификацию и, таким образом, поддерживать самую теплую среду. вода в верхней части резервуара готова к передаче в нагрузку.

Если источник тепла отключен, накопленная горячая вода из буферного бака течет обратно в распределительную систему в точке А. Также возможно, что некоторый поток попадет в распределительную систему от источника тепла, в то время как остальная часть необходимого потока поступает из буферного резервуара. Это происходит, когда отопительной системе требуется больший расход, чем в настоящее время производит котел.

Еще одним преимуществом конфигурации двухтрубного буферного резервуара является то, что отопительная система имеет «доступ» к самой горячей воде в системе до того, как эта вода пройдет через верхнюю часть буферного резервуара. В таких условиях более холодная вода в верхней части резервуара смешивается с поступающей горячей водой из котла. Это ведет к «термическому разбавлению» температуры воды, подаваемой в нагрузку, до тех пор, пока верхняя часть резервуара не нагреется до нормальной рабочей температуры. Этот эффект будет особенно заметен, когда система впервые запускается, и вода в буферном баке имеет комнатную температуру.

Еще одним преимуществом является то, что трубопровод, показанный на рисунке 4, исключает два основных соединения на боковой стенке буферного резервуара. Это также должно снизить стоимость танка при сохранении всех остальных характеристик.

Тем не менее, на мой взгляд, лучше работать с буферными резервуарами, которые имеют больше соединений, чем те, которые абсолютно необходимы для данного применения. Дополнительные соединения всегда можно отключить, если они не нужны. Или их можно использовать для прикрепления таких устройств, как гильзы для датчиков, термометры, соединения смотровых указателей или соединения трубопроводов, которые лучше согласовывают входящие потоки с вероятной температурной стратификацией резервуара. Дополнительные соединения также могут быть использованы для размещения узла ГВС по требованию, показанного на рисунке 3.

Степень гидравлического разделения между распределительным циркуляционным насосом и циркуляционным насосом источника тепла, обеспечиваемая системой, показанной на рис. 4, зависит от длины и размера трубопроводов между тройниками, к которым соединяется отопительная система, и соединений с теплоаккумулятором. Этот трубопровод должен быть коротким и большого размера, чтобы свести к минимуму потерю напора.

Если буферные резервуары имеют четыре основных трубопроводных соединения, показанных на рисунках с 1 по 3, можно соединить два или три из них вместе, как показано на рисунке 6.

РИСУНОК 6

Этот трубопровод позволяет двум буферным емкостям поддерживать динамику потока, очень похожую на динамику потока в одиночном «2-трубном» буферном резервуаре, показанном на рисунках 4 и 5. Чтобы поддерживать хорошее гидравлическое разделение по всему массиву резервуаров, соединения между резервуарами должны создавать минимальные потери напора. Короткий гибкий соединитель работает хорошо и компенсирует любые небольшие смещения соединений резервуаров из-за производственных допусков или не совсем ровной плиты пола под резервуарами.

Делайте как вам удобно. Подойдет либо традиционная 4-трубное подключение теплоаккумулятора, показанный на рисунках с 1 по 3, либо альтернативный 2-трубный метод, показанный на рисунках 4 и 5. Оба могут успешно применяться в системах отопления Вероятно, все будет зависеть от того, какие резервуары имеются в наличии, каковы размеры и расположение трубопроводных соединений резервуара и как эти резервуары будут оптимально расположены по отношению к другому оборудованию.