Отопление от А до Я. "Буферная ёмкость" - эффективность или необходимость?
2022-12-14 14:43
Использование "буферной ёмкости" или "теплоаккумулятора" имеет особую актуальность в случае, когда в качестве источника отопления используются альтернативные источники энергии - тепловые насосы , электричество, жидкое и твердое топливо. Мы будем рассматривать вариант с использованием электричества, т.к. именно этот вид топлива имеет большую популярность и доступность.
Большая проблема в малоэтажном строительстве это ограниченный лимит электроэнергии (как правило это 10-15 кВт), что усложняет задачу энергообеспечения объекта. Ведь электричество используется не только для отопления, но и для повседневных нужд. Можно подсчитать приблизительное минимальное возможное одновременное потребление:
варочная поверхность - 4 кВт.
Электрические чайник 1,5 кВт
Освещение, холодильник, телевизор и тд - 2-3 кВт.
Это самый минимум, но даже это не менее 8 кВт. На отопление и горячую воду остаётся примерно 7 кВт. Имея объект не менее 150 м² - на отопление нужно минимум 7-8 кВт, при условии достаточно тёплого дома и это без горячей воды. Даже по этим приблизительным оценка получаем острый дефицит электроэнергии. И чем больше площадь дома, тем больше проблема. Что же делать? Решений как всегда несколько. Можно для отопления использовать сжиженный газ или тепловой насос. Но самым простым и экономным решением (при разумных первоначальных затратах) будет использование буферной ёмкости. Чтобы это решение было эффективным, необходимо правильно все рассчитать и подобрать, в противном случае эффекта не будет!!! Справедливости ради нужно сказать, что данные расчеты на отопления приведены при самых низких температурах в году (холодная 5-дневка) и в таком режиме максимальная потребность в тепле будет 2-3 недели в году, но все расчеты всегда производятся именно при таких параметрах и по другому делать неправильно.
Принцип действия.
Рассмотрим с точки зрения теории. "Буферная ёмкость" - это «бочка» с горячей водой, это если по «крестьянски». Ночью, когда стоимость электричества минимальная (при наличии 2-х тарифного счетчика), котел нагревает воду в емкости до максимально возможной температуры (ограничено температурой источника тепла — котла в нашем случае). Днем, накопленное ночью, тепло используется для отопления дома, без участия котла (котел не работает и не тратит “дорогое" электричество).
Эффективность или необходимость?
Из нашего опыта могу сказать, что средняя окупаемость дополнительных затрат (теплоаккумулятор + разница в увеличении стоимости приборов отопления, дополнительной автоматики и затрат на монтаж) 5-6 лет (тепловой насос окупается дольше, за счёт больших первоначальных затрат). Но самое главное это то, что снижается расход электроэнергии днем и вечером и вопрос лимита не так актуален.
Важно! Основной источник окупаемости это разница в стоимости электричества «днем» и «ночью». Если 2-х тарифного счетчика нет, то нет и пользы от теплоаккумулятора в распределении пиковых нагрузок во времени.
Пример - дом, теплопотери которого 7 кВт. Пример берется для общего понимания принципа и не учитывает приготовление ГВС. Для расчетов мы используем уже знакомую нам формулу: G = Q / c * ∆Т где G - расход/объем теплоносителя, Q - мощность (кол-во теплоты), с - удельная теплоемкость воды ( = 1,16), ∆Т - разница температур. Сначала считаем сколько тепла нужно для отопления днём, когда действует дневной тариф = теплопотери дома за 1 час умножаем на кол-во часов, когда котёл не должен работать (время дневного тарифа). В нашем примере 7 кВт/ч * 14 часов (обычно дневной тариф с 7 утра до 11 вечера) = 98 кВт тепла нам нужно иметь в баке, чтобы котёл днём не включался. Используя формулу видно зависимость от расчетной температуры системы отопления. Идея в том, что чем ниже температура теплоносителя в системе отопления, тем больше полезного «тепла» будет в единице объема воды нашего бака, меньше объём бака и соответственно дешевле система. Предположим, что ночью электрический котёл нагревает бак до 90 °С., система отопления рассчитана на 50-40 °С. То есть когда температура в баке опуститься ниже 50 °С начинает работать котёл. Разница температур получается 40 °С. (90 — 50) Получаем 98 000 / 1,16 х 40 = 2112 л воды нам нужно для аккумуляции 98 кВт тепловой энергии. Подбираем бак с учетом КПД и нужного нам объема. Для примера можем взять и 2000 л или 2500 л. Это еще не все. Нужно проверить сможет ли электрический котел ночью нагреть этот объем воды за оставшиеся 8 часов ночного тарифа и не забиваем, что котел должен также продолжать греть дом. Это значит, что не вся мощность котла будет использоваться на нагрев бака. Используя формулу получаем, что для получения необходимого кол-ва "тепла" за 8 часов необходим котел мощностью не менее 12,5 кВт. А если принять, что на отопление дома ночью нам необходимо 7 кВт, то общая мощность котла нужна не менее 20 кВт. При этом это больше, чем наш лимит. В этом случае необходимо просчитать более точно все нагрузки, возможно снизить параметры отопления и т.д. Решение в любом случае есть и его нужно только найти.
Вывод.
Использование "буферной емкости" имеет смысл только при определенных условиях.
Наличие 2-х тарифного счетчика.
Требуется соответствующее помещение для размещения емкости большого объема.
Система отопления должна быть рассчитана на низкотемпературные параметры теплоносителя, а значит использование в существующей системе проблематично и требует пересчетов и переделок.
Квалифицированные расчет и сложная реализация. Сложность данной системы в том, что всю эту логику нужно реализовать в общей системе - ограничить работу котла днем и “заставить” его работать только ночью, а систему отопления нужно считать именно по тем параметрам, которые закладывались в расчетах. При этом размеры радиаторов и их стоимость будут сильно больше, чем при обычном режиме 90-70 °С. Если этого не сделать, то вода в емкости остынет раньше и начнет работать котел, а значит вся расчетная эффективность останется только на бумаге. Вы уже поняли, что данную систему смогут посчитать и реализовать только профессионалы, а т.к. их очень мало на рынке, то и предлагают данное решение немногие. Но для многих это хороший вариант обеспечить комфортное тепло в доме с разумными расходами.
Примеры выполненных работ и список услуг можно посмотреть в разделе "Объекты" и "Услуги"