Ponieważ w kilku wątkach proszono mnie o poradę w sprawie zbiornika – bufora ciepła postanowiłem „hurtem” spełnić to, o co mnie proszono i tam podawać link do tego wątku.
A tu? – Może się komuś przyda, choć nie pytał.
Wielokrotnie spotykałem się z różnymi konstrukcjami zbiorników – buforów wodnych.
Akumulowanie ciepła w wodzie ma pełne uzasadnienie w jej parametrach fizycznych.
Proces akumulacji jednak posiada liczne ograniczenia praktyczne.
To, co jest technologicznie najprostsze, wcale nie jest tu optymalne.
Najczęściej popełnianą niekonsekwencją konstruktorów jest wykonywanie wężownic ogrzewających zład w postaci walca z rur zwiniętych w okrąg. O ile najniższe zwoje dość dynamicznie oddają strumień ciepła do otaczającego je płynu, o tyle chmurka podgrzanej wody opływająca coraz wyżej położone zwitki skutecznie tę dynamikę redukuje. Praktycznie, gdyby udało się wyeliminować to zjawisko, to długość wężownicy grzejnej mogłaby być znacznie mniejsza (tańsza). Wytworzona „chmurka” cieczy o podwyższonej temperaturze, mniejszej gęstości, a więc i lżejsza, wznosi się pod sam szczyt zbiornika w postaci strugi wstępującej, która z powodu wcześniej opisanej geometrii rury grzewczej ułożona jest przy ściance zbiornika. Zimniejsza i gęściejsza woda jednocześnie opada centralnie, w okolicach pionowej osi zbiornika. Jest to oczywiste dla wszystkich zjawisko konwekcji.
Wypada zwrócić uwagę, że jest takie miejsce, gdzieś w połowie drogi pomiędzy ścianką a osią pionową zbiornika, gdzie woda „stoi”. Ten stan wywołany jest małą dla wody, ale niezerową lepkością. W tym obszarze, działające na blisko siebie położone warstwy wstępującą i zstępującą, siły powodują lokalne turbulencje, mieszanie się i uśrednianie temperatur. W efekcie woda pod szczytem zbiornika wcale nie jest tak ciepła, jak wynikałoby z podawanych do niego mocy a i struga wody zimnej też nie tak szybko opada, jak można by się tego spodziewać z wyliczeń. Proces akumulacji dysponowanego strumienia ciepła jest spowolniony w porównaniu z jego obliczeniowym potencjałem.
Milcząco założyłem tu, najczęściej wykonywany, zbiornik w postaci walca postawionego pionowo.
Ten kształt i taka jego orientacja w przestrzeni, co wcale nie jest oczywiste na pierwszy rzut oka, ma bardzo jasno wytyczony cel. Zbiornik taki powinien być akumulatorem warstwowym, co oznacza, że na różnych jego wysokościach utrzymują się w miarę stałe w czasie temperatury.
Utrzymywanie „warstw” o różnych temperaturach przy takiej konstrukcji jest iluzoryczne, bo wystarczy, aby załączył się piec (źródło ciepła) i natychmiast warstwowy układ zaburzany jest wcześniej opisywanymi strugami (wstępującą i zstępującą).
Cel, jakim jest wytworzenie możliwości korzystania z określonych „warstw” jest tym gorzej spełniany im większe moce dostarczane są do zbiornika. Jest to generator problemów dla automatyki urządzeń odbiorczych.
A miało być tak pięknie! Prosto miało być!
Co robić?
Żebym to ja wiedział co doradzić?!
Najprościej, to usiąść i pomyśleć a potem zlecić lub wykonać samemu, bo kupienie takiego, jaki akurat jest potrzebny jest bardzo trudne.
Naszkicowałem konstrukcję, która eliminuje sporo opisanych wad. To nie jest wyłącznie mój pomysł. Raczej jest połączeniem (w celu prezentacji rozwiązań) kilku różnych widzianych konstrukcji. No, w każdym razie ja takie (lub prawie takie) zlecałem do tych układów, których wykonanie mi powierzano. Pracują bez zastrzeżeń i dlatego mam do tego rozwiązania zaufanie.
Pierwszy rysunek pokazuje przekrój pionowy przez zbiornik. Wyraźnie widać na nim centralnie umieszczony odwrócony lejek, którego proporcje do reszty zbiornika można sobie wyobrazić. Pod stożkiem tego lejka umieszczona jest spirala grzewcza zasilana ze źródła ciepła, którym może być solar czy PC. Zwoje tej spirali ułożone są w „ślimaka”. Rozbieżnie od środka i w dół, i powinny być luźno rozłożone w przestrzeni pod stożkiem np. w dwu warstwach. Istotne jest aby unikać sytuacji, w której wypadnie nam zwój bezpośrednio nad zwojem, żeby nie powtórzyć już opisanego błędu. Opisany „ślimak” jest trudny do poprawnego wykonania z tego powodu, że jego pierwsze zwoje muszą z konieczności być bardzo ciasne. Zwykle radziłem sobie tak, że wykonywałem dwa lub trzy takie ślimaki z rury o mniejszym przekroju, którą łatwo było ukształtować tak, jak potrzeba i łączyłem z wyprowadzeniami o większym przekroju (docelowym – np. ž”}, które wyprowadzałem na zewnątrz. Taki zabieg jednocześnie rozwija powierzchnię wymiany i przez to usprawnia proces grzania wody w obszarze stożka „lejka”.
Strumień ogrzanej wody prowadzony jest pionowo pod szczyt zbiornika bez możliwości mieszania się z chłodniejszymi warstwami. Tam napełnia zbiornik ciepłem „od góry” i co faktycznie zauważyłem – bardzo szybko. Chłodniejsze obszary wody „osuwają się” w dół zgodnie z ich rozdziałem grawitacyjnym/temperaturowym. Nie występują w nich obszary turbulencji i mieszania.
W okolicach lub w samej dennicy należy umieścić spust zładu.
Osobnym obwodem hydraulicznym, ale wspólnym termodynamicznym jest układ CWU. Pozostająca pod ciśnieniem sieci woda pitna doprowadzana jest do złącza kilkuzwojowej wężownicy zaczynającej się w okolicy dna zbiornika, a kończącej się pod szczytem. Zwoje te mają stopniowo zagęszczający się skok. Na wysokości około połowy zbiornika w tę wężownicę wpięty jest trójnik powrotu cyrkulacji układu CWU z odprowadzeniem poprzez ścianę zbiornika. Objętość tej wężownicy jest pomijalnie mała (litr, dwa) i stanowi układ ogrzewacza przepływowego. Takie rozwiązanie zabezpiecza układ CWU przed wszelkimi problemami związanymi z namnażaniem się legionelli. Po prostu – tu jest to niemożliwe. Automatycznie – nie istnieje konieczność przegrzewania dużych ilości wody ponad 70stC co jest i trudne i kosztowne.
Po „prawej” stronie zbiornika (jest okrągły, więc jest to tylko prawa strona rysunku) widoczne są króćce przyłączające obwód ogrzewania podłogowego – zasilanie mieszacza i powrót z układu ogrzewania.
Po „lewej” stronie widoczne są króćce przyłączające kominek z płaszczem czy piec stałopalny lub gazowy.
To opcja, bo rzadko stosuje się i pompę ciepła i piec gazowy. Częściej kominek – więc narysowałem i tę możliwość.
UWAGA: Jeżeli będzie i kominek z płaszczem i pompa ciepła, to pionową rurę lejka należałoby wyposażyć w perforację od ž wysokości zbiornika do jej końca. To jest naprawdę akumulator warstwowy i w przypadku sumowania źródeł ciepła struga z lejka nie mogłaby uzupełniać ładunku ciepła. Zapalenie w kominku nie wyłączyłoby pompy ciepła ale i nie pozwoliłoby odebrać od niej pompowanej energii. Kominek podaje znacznie cieplejszą wodę niż może to zrobić pompa ciepła. Ta perforacja na tym odcinku jest więc konieczna w tym szczególnym przypadku.
Ale to jeszcze nie koniec „tajemnic”.
Następny rysunek ilustruje geometrię wlotów i wylotów z/do tego zbiornika. Ułożenie ich otworów tak, jak na rysunku sprawia, że cały zład w momencie przepływu (poboru/doprowadzania) wody wiruje łagodnie. Taki zabieg techniczny nie dopuszcza do turbulencji i niszczenia „warstwowego” układu temperaturowego zładu. Zbiornik tak skonstruowany „bierze” szybko i wydajnie i równie „łatwo oddaje” strumienie ciepła.
Wielkość akumulatora, oczywiście, zależy wprost od masy wody w zbiorniku.
Jednocześnie spełniony jest wymóg szczególnej (podwójnej) izolacji wody pitnej od obiegu glikolowego (freonowego) solara czy PC.
Bardzo istotna jest też sprawa termoizolacji takiego baniaka. Sugerowałbym bardzo szczelne owinięcie go matą lamelową (to taka 5cm wełna mineralna nalepiona na folię aluminiową) a potem obłożenie styropianem. Może to szokujące, ale warstwa 30cm nie jest tu „za bogata”. Jakby kogoś było stać, to niech stosuje nawet grubszą. TEN zbiornik (bufor) ma olbrzymią powierzchnię w porównaniu z dowolnym elementem instalacji. Zadziwiające, jak spore straty mogą tu powstawać.
Pozdrawiam Adam M.
UWAGA:
Wdarł się błąd.
Opis co innego a rysunek - też...
Wyloty to WLOTY i odwrotnie.
Adam M.
Pierwszy
Prywatna wiadomość
Ofero24.pl
Płatny profil
Dostępne w wersji mobilnej
Odpowiedź z Cytatem
Poleć znajomemu
Zimna woda z kaloryferów opada do bufora, wypychając gorącą wodę przez pułapkę ciepłą i przez zawór klapowy.
Napisał Piwoslaw
).
