Буфер (технология нагрева)
В системе отопления буфер - это резервуар для хранения тепла , наполненный водой . Он используется для компенсации разницы между генерируемой и потребляемой тепловой мощностью, чтобы иметь возможность отделить производство тепла от потребления с точки зрения времени. Это улучшает рабочие характеристики, эффективность и долговечность многих теплогенераторов.
Недостатком является постоянная потеря тепла из-за разницы температур между содержимым резервуара для хранения и окружающей средой. Потери можно уменьшить за счет теплоизоляции (избегая тепловых мостов ).
Особым случаем теплового буфера является так называемый котел , в котором непосредственно встроена выработка тепла. Самые распространенные формы - электрические котлы или газовые котлы.
Противоположная концепция обогрева с использованием теплового буфера - проточный нагреватель . При этом тепло вырабатывается « точно в срок », то есть одновременно с потреблением. Этот режим работы экономически целесообразен только в том случае, если источник тепла можно переключать и регулировать очень быстро и он достаточно эффективен даже при частичной нагрузке (например, электрическое отопление или газовая горелка ).
использовать
Центральное отопление, в частности твердым топливом
Буфер часто используется в системах центрального отопления с сжиганием твердого топлива , которые достигают своей оптимальной эффективности при полной нагрузке и мощность нагрева которых трудно контролировать. Если устройство часто включается и выключается, можно ожидать снижения эффективности и сокращения срока службы из-за образования конденсата.
Лог система стрельбы, например, нагревать как нагревательный контур и буфер в то же время. Когда все дрова в котле сгорят, система отопления запитывается от буфера. Также пеллеты показывают лучшую эффективность при полной нагрузке. Однако, поскольку их рабочие параметры рассчитаны таким образом, что обеспечивается достаточное количество энергии даже при очень низких наружных температурах и высоких требованиях к горячей воде, фактические требования к производительности значительно ниже проектных почти в любое время года. Следовательно, прерывистый режим работы необходим в переходные периоды (осень, весна) : буфер затем накапливает энергию во время рабочей фазы нагрева и затем высвобождает ее по мере необходимости. Тактирование насоса отопительного контура (время включения / выключения), которое неизбежно происходит в переходный период, когда потребность в тепле меньше, может привести к регулированию горения дровяной печи, препятствующему чистке и, В частности, эффективное сгорание топлива без использования буферной емкости. Использование буферного хранилища означает, что печь на твердом топливе / дровяная печь всегда работает в идеальных условиях и при рабочей температуре. Избыточное тепло подается в накопительный бак и по мере необходимости оттуда отводится через насос отопительного контура.
Для работы буферного накопителя требуются два водяных контура. Еще говорят о тиражах. Первый контур соединяет твердотопливный котел или дровяную печь с водяным регистром через загрузочный насос с буферным накопителем. Так называемый контроль разницы температур управляет нагнетательным насосом. Эта система управления сравнивает температуру в твердотопливном котле и температуру буферного бака. Когда температура твердотопливного котла выше на значение, которое обычно можно установить между 2 и 20 градусами, система управления включает подающий насос и бак-накопитель нагревается.
Необходимое тепло перекачивается в радиаторный контур насосом второго отопительного контура, который обычно регулируется регулятором температуры в помещении с термостатом.
Третий контур необходим, если также имеется отдельный резервуар для горячей воды . В него подается горячая вода через регулирующий термостат и, при необходимости, отдельный нагнетательный насос. Для электрического управления используется так называемая приоритетная схема. Насос отопительного контура выключен на время процесса зарядки, т.е. пока работает насос подачи горячей воды. Таким образом, вырабатывается достаточно теплой воды, даже если требуется высокая тепловая мощность при низких температурах наружного воздуха.
Как правило, в системах центрального отопления, работающих на твердом топливе, с буферным объемом накопителя 60–70 литров на установленный киловатт тепловой мощности, существует разумный компромисс между емкостью накопителя и тепловыми потерями.
Для односемейных домов обычного размера достаточно (с хорошей изоляцией ) буферных баков на 800–2000 л. В целях экономии места в доме для резервуара-хранилища его также можно построить из подземного резервуара-хранилища .
Теплицы
Теплицы часто имеют относительно большие запасы тепла от 100 до 150 м³. Днем, когда солнце нагревает теплицу, нагревается накопительный бак, который затем отдает тепло внутри теплицы в ночное время. В течение дня CO 2 от сжигания можно использовать для роста растений. Необходимая мощность котла снижается за счет буфера, так как в экстремальных погодных условиях (холодные зимние ночи) буферы и котлы обеспечивают тепло.
Эти стальные резервуары в основном спроектированы как стратифицированные системы хранения. Это означает, что холодная вода всасывается в нижнюю часть буфера, а нагретая вода затем вводится в верхнюю часть. Чтобы слои воды не смешивались, подающая и обратная линии выполнены в виде труб с множеством небольших отверстий по всей длине резервуара.
Тепловые насосы
Буферный накопительный бак не всегда абсолютно необходим для систем отопления с тепловым насосом , но он часто выполняет важные задачи (увеличение времени работы и снижение частоты переключений, буферизация тепловой энергии для размораживания с помощью воздушных тепловых насосов, гидравлическая развязка теплогенератора и т. Д. контур отопления и т. д.). В частности, буферные системы хранения играют определенную роль в вопросе о потенциале балансировки нагрузки тепловых насосов в энергосистеме в контексте энергетического перехода .
Солнечные системы
Обычно используется буфер для использования солнечной энергии в течение всего дня . В течение дня тепло от солнечного излучения поглощается и временно накапливается с помощью соответствующих коллекторов, так что оно круглосуточно доступно для обогрева здания.
В случае домов с низким энергопотреблением , буферные резервуары большого размера должны быть в состоянии хранить энергию, полученную за несколько дней, чтобы иметь возможность преодолевать периоды плохой погоды в переходный период, не прибегая к использованию ископаемых источников энергии.
Если солнечный контур достигает низкого уровня температуры только в пасмурную погоду, можно использовать накопительный резервуар с расслоенным зарядом для хранения только слегка нагретой жидкости, если в верхней части накопительного резервуара еще есть более теплая жидкость.
Сезонные системы хранения имеют такой большой объем хранения, что тепловая энергия, запасенная летом, остается доступной зимой.
Приготовление горячей воды
Буферные водонагреватели со встроенным подогревом горячей воды также называются комбинированными водонагревателями (решение «бак в баке»). Если питьевая вода нагревается по принципу потока, ее также называют станцией пресной воды .
Смотри тоже
литература
- Иоахим Бернер: Важно то, что заправка бака. В: Solare Wärme: Das Solarthermie-Jahrbuch 2019 , издатель: Solar Promotion GmbH, 27 февраля 2019 г., стр. 40–43.
веб ссылки
Индивидуальные доказательства
- ^ Ассоциация немецких инженеров В. (Ред.): ВДИ 4645: Системы отопления с тепловыми насосами в одно- и многоквартирных домах - проектирование, строительство, эксплуатация . Дюссельдорф Август 2019, Глава 8.8 Накопление тепла.