Vyrovnávací nádrž pro topný systém

V topných systémech různého účelu a na různých zdrojích tepla se někdy používají vyrovnávací nádrže. Tímto prvkem v topné síti je zásobník, ve kterém je akumulována horká voda nebo jiný nosič tepla. Vyrovnávací nádrž je ve skutečnosti akumulátor tepla, který umožňuje vyrovnat nerovnoměrnosti potřeby energie v různých denních dobách a po určitou dobu ji uchovat.

Je možné tento prvek použít pro všechny systémy? Jaké jsou vlastnosti výběru továrně vyrobeného kontejneru a je možné jej vyrobit sami? Tyto a další otázky, včetně zásad výpočtu, zvážíme podrobněji.

Použití vyrovnávací nádrže v topném systému

Jak již bylo zmíněno, vyrovnávací nádrž pro vytápění slouží především k akumulaci vzniklého tepla a jeho rovnoměrné distribuci podle potřeby a tepelných ztrát po celou dobu provozu. Využití takové kapacity nám umožňuje vytvořit systém s některými výhodami oproti podobným sítím bez ní. Například:

• Zajištění konstantního objemového průtoku v topném okruhu. V tomto případě může být sekundární okruh na topných zařízeních regulován automaticky a objemový průtok v něm se může v čase měnit. To umožňuje snížit setrvačnost systému a eliminovat potřebu prudké změny tepelného výkonu kotle nebo jiného zařízení. To je důležité v systémech, kde je obtížné okamžitě změnit výkon topné jednotky. Například při použití kotle na tuhá paliva se při spuštění termostatických ventilů na sekundárním okruhu prudce sníží průtok vody jimi, ale je obtížné kotel zastavit nebo prudce snížit jeho výkon podle požadovaného výkonu. Veškeré přebytečné teplo ze spalování paliva se akumuluje ve vyrovnávací nádrži.
• Vyrovnávací nádrž pro topný systém umožňuje vyhladit přerušení dodávky tepla při absenci elektřiny nebo jejích omezení. Například při použití elektrokotlů nebo tepelných čerpadel je možné je provozovat s vícetarifními měřiči. V tomto případě je elektřina v noci levnější a má smysl zapínat systém na akumulaci tepla v noci a přes den využívat vodu ohřátou ve vyrovnávací nádrži.
• Nádrž funguje podobným způsobem, když je topné zařízení zastaveno z jiných důvodů. Umožňuje například udržet teplo po vyhoření veškerého paliva.

Každá oblast použití vyžaduje kompetentní výpočet požadovaného objemu. Objem závisí jak na typu generátoru tepla, tak na účelu nádoby.

Síťová schémata s kapacitou vyrovnávací paměti

Existují různé typy vyrovnávací paměti. Jedná se o jednoduché nádrže se vstupním a výstupním potrubím, kterými voda cirkuluje v jednom okruhu a míchá se. Nejčastěji se používají pro kotle na tuhá paliva nebo pro okruhy zásobování teplou vodou. Například schéma připojení vyrovnávací nádrže ke kotli na tuhá paliva vypadá takto:

1. Generátor tepla, což je buď kotel na tuhá paliva nebo jakákoli jiná topná jednotka. Ohřátá voda z něj jde přímo do vyrovnávací nádrže.
2. Vyrovnávací nádrž je v tomto případě běžná dutá izolovaná nádoba, ze které pak horká voda cirkuluje v sekundárním topném okruhu nebo je přiváděna do přívodu teplé vody.
3. Expanzní nádoba, která umožňuje udržovat tlak v systému.
4. Uzavírací a regulační ventily.
5. Oběhová čerpadla v topném a sekundárním okruhu.
6. Spotřebiče tepla – radiátory, podlahové vytápění, ostatní zařízení.

Toto schéma je jednoduché a nevyžaduje žádné speciální výpočty. Stačí zvolit správnou kapacitu nádrže.

Existují také akumulační nádrže, ve kterých jsou zabudovány výměníky tepla. V tomto případě jde voda z generátoru tepla přímo do nádrže a ohřívá vodu, která je v ní již obsažena. Zdrojem tepla může být kotel, solární kolektor, tepelné čerpadlo nebo jiné zařízení. Nádrž může obsahovat ne jeden, ale několik výměníků tepla pro zásobování teplou vodou a různé topné okruhy.

V takovém systému nemusí být jedna, ale několik vyrovnávacích nádrží, které se navzájem duplikují a nahrazují. Je také možné použít několik různých topných generátorů tepla z různých zdrojů energie. To nám umožňuje snížit naši závislost na energetických zdrojích. V jednom systému je možné například využít kotel na tuhá paliva, solární kolektor, tepelné čerpadlo.

Energie z těchto zdrojů pomocí potrubního systému ohřívá vodu ve vyrovnávací nádrži, která je pak soustavou výměníků předávána do vytápěné podlahy, topných zařízení nebo ohřívá procházející vodu teplovodního přívodu.

Takto složité systémy vyžadují použití vysoce kvalitních a spolehlivých řídicích a automatizačních zařízení. Ke sledování teploty, tlaku a dalších síťových parametrů je potřeba velké množství senzorů, oběhových čerpadel a dalších zařízení.

Je důležité pochopit, že je nutné používat pouze kvalitní nádoby se správně fungujícími ochrannými prvky, které nedovolí, aby teplota a tlak vody stouply nad nebezpečnou mez.

Většina vyrovnávacích nádrží se vyrábí průmyslově z ocelových nádrží s antikorozním nátěrem, tepelnou izolací a ochrannými prvky. Je možné vyrobit vyrovnávací nádrž vlastníma rukama pro kotel na tuhá paliva, jako nejčastěji používanou jednotku? Zvažme tuto otázku.

DIY vyrovnávací úložiště

Jak jsme již zjistili, vyrovnávací nádrž je v podstatě sud nebo nádrž, do které lze instalovat různý počet výměníků tepla, teplotních čidel a vypouštěcího ventilu pro vypouštění přetlaku. Továrně vyrobené výrobky jsou dodávány se všemi potřebnými nástroji a jsou vyrobeny z oceli s různými povlaky a izolací.

Náklady na tepelné akumulátory mohou dosáhnout velmi působivých částek a závisí na kapacitě a počtu výměníků tepla. Je ale možné vyrobit vyrovnávací nádrž pro kotel na tuhá paliva vlastníma rukama bez ztráty funkčnosti a zároveň ušetřit peníze? Otázka není jednoduchá. Za prvé, možnost závisí na dostupnosti nástrojů, materiálů a zkušeností mistra. Chcete-li to udělat sami, budete potřebovat:

• Vyberte si hotovou nádrž z vhodného materiálu, která bude odpovídat zadané kapacitě, nebo si množství materiálů pro výrobu nádrže spočítejte sami z ocelového plechu. Obtíž je v tom, že je žádoucí použít materiál, který nepodléhá korozi. Například nerezová ocel, ale ta je dost drahá. Akumulátor tepla z obyčejné černé oceli bude levnější, ale je nutné použít výměníky tepla, aby se voda nedostala do topného systému. Protože tam bude docházet ke korozi.
• Svařte nádobu efektivně, aniž by došlo k úniku. Při použití nerezové oceli je nutné použít svařování argonem. Používá se především černá ocel o tloušťce 4 mm, což se také podepsalo na složitosti práce a vzniká potřeba zapojení vysoce kvalifikovaného svářeče.
• Najděte měděnou nebo nerezovou vlnitou trubku vhodného průměru pro výrobu výměníků tepla. Z trubky se stočí spirála a ponoří se do nádrže. Bude jím cirkulovat voda z kotle a topného okruhu. Měď je také poměrně drahý materiál.
• Kvalitně uspořádat zářezy a odbočky pro připojení přívodního a výtlačného potrubí.
• Nádobu řádně izolujte po celém jejím povrchu.
• Nainstalujte vypouštěcí ventil a teplotní čidla do horní a spodní zóny.

Všechny tyto procesy jsou poměrně pracné a vyžadují znalosti a zkušenosti. A jakákoliv chyba představuje riziko selhání celého systému. Pokud si nejste jisti svými schopnostmi, je lepší koupit kontejner vyrobený v továrně. Navíc ve většině případů nebude rozdíl v ceně tak vysoký.

Jak vybrat objem nádrže pro různé systémy? Správná volba produktu je nezbytná jak pro nákup továrně vyrobeného produktu, tak pro jeho vlastní výrobu.

Výpočet tepelného akumulátoru

Výpočet kapacity vyrovnávací nádrže vyžaduje pečlivost. V první řadě je nutné určit, k jakým účelům bude kontejner sloužit. Pokud se jeden vzorec používá ke snížení setrvačnosti při provozu kotle na tuhá paliva, jiný se používá k provozu tepelných čerpadel při absenci elektřiny. Nejprve uvažujme systém s kotlem na tuhá paliva.

Případně můžete použít jednoduchý vzorec, který umožňuje přibližně zvolit kapacitu zásobníku v závislosti na výkonu kotle. Například se doporučuje volit objem tepelného akumulátoru v rozmezí 40–80 litrů na 1 kW výkonu kotle. Tato metoda je jednoduchá, ale není spolehlivá.

• V – kapacita,
• Q – výkon kotle,
• t – doba dohoření paliva.

Vzhledem k tomu, že během topné sezóny je potřeba pouze malá část celkové potřeby tepla, lze při použití systému zvolit optimální režim systému s přihlédnutím k průměrné teplotě venkovního vzduchu během topného období. K tomu je nutné vypočítat kapacitu pomocí následujícího vzorce: V=2246*((2,5-Qn/Q))/(73-0,4*T)*Qn (Qn je odhadovaná topná zátěž pro zařízení, T je odhadovaná teplota zpátečky).

Tepelné čerpadlo vyžaduje trochu jiné zásady pro výběr akumulační nádrže. Akumulátory tepla pro takové systémy jsou vybírány na základě různých principů. Například pro optimalizaci chodu systému v čase můžete použít poměr 20–25 litrů akumulačního objemu užitečného tepla na každý kW výkonu tepelného čerpadla.

Správně zvolená a vyrobená vyrovnávací nádrž vám umožní nastavit komfortní systém vytápění bez zbytečných nákladů na elektřinu, palivo a peníze.