Heizsysteme mit Wärmespeichern

Es gibt eine M√∂glichkeit, den Komfort eines Festbrennstoffkessels dem Komfort einer Erdgasheizung n√§her zu bringen. Der W√§rmespeicher reduziert nicht nur die H√§ufigkeit des Anz√ľndens, sondern bietet auch erhebliche Einsparungen bei der elektrischen Heizung mit einem mehrtarif√§ren Zahlungssystem.

Was ist ein Wärmespeicher?

Die Einsparung von W√§rmeenergie ist eines der dringendsten Probleme im weltweiten Energiesektor. Zuallererst ist seine L√∂sung erforderlich, um den Betrieb von Solarenergieumwandlungssystemen zu optimieren, aber das gleiche Problem tritt auch bei normalen Haushalten auf. Einige Eigent√ľmer von Landh√§usern f√ľhlen sich von der Idee, Feuerwehrmann zu werden, nicht angezogen, w√§hrend diejenigen, die Strom zum Heizen verwenden, in erster Linie √ľber Kostensenkungen besorgt sind.

All diese Aufgaben k√∂nnen gel√∂st werden, indem ein W√§rmespeicher installiert wird, der im aktiven Betriebsmodus des Heizger√§ts Energie speichert und diese dann f√ľr eine lange Zeit an das System √ľbertr√§gt. Um Verwirrung zu vermeiden, sollte sofort angemerkt werden, dass es zwei Arten von W√§rmespeicherger√§ten gibt:

  1. In elektrischen Heizgeräten installierte Magnesit-Wärmespeicher.
  2. Puffertanks mit Wasser – eine nat√ľrliche Substanz mit der h√∂chsten W√§rmekapazit√§t.

Die erste Art der W√§rmespeicherung ist seit etwa einem halben Jahrhundert bekannt und dient als Ersatz f√ľr elektrische Konvektoren, bei denen die Zahlung mehrerer Tarife f√ľr Elektrizit√§t relevant ist. Die gespeicherte W√§rme der Magnesitschale kann 8 bis 12 Stunden betragen und das Haus tags√ľber heizen, ohne Strom zu verbrauchen. Der Hauptnachteil solcher W√§rmespeicher besteht in der Notwendigkeit, die W√§rmekapazit√§t f√ľr jeden Raum individuell genau zu berechnen, wobei die Tr√§gheit der Geb√§udestrukturen, der W√§rmeverlust und das Luftvolumen ber√ľcksichtigt werden. Fehler in den Berechnungen f√ľhren zu einer Verletzung des Klimaregimes und folglich zu der absoluten Unzweckm√§√üigkeit der Verwendung solcher W√§rmespeicher.

Der Puffertank ist ein Wassertank, der in das hydraulische Heizsystem integriert ist. Die Erw√§rmung des Pufferk√ľhlmittels kann direkt erfolgen – solche Tanks werden als Einzelkreislauf oder durch einen W√§rmetauscher bezeichnet, dh die K√ľhlmittel in verschiedenen Kreisl√§ufen sind voneinander isoliert. Die Multifunktionalit√§t des Wasserspeichers erm√∂glicht es, ihn sowohl zur gleichm√§√üigen W√§rme√ľbertragung im √úbergangsmodus als auch zur Energiespeicherung w√§hrend des Nachttarifs zu nutzen. Es ist diese Art von W√§rmespeichern, die f√ľr den russischen Verbraucher am interessantesten ist, und wir werden im Detail darauf eingehen..

Was bringt die Installation eines Wärmespeichers?

Der W√§rmespeicher kann nicht als Budget-Heizsystem-Upgrade eingestuft werden. Die durchschnittlichen Kosten beginnen bei 120-140 Tausend Rubel. und kann eine halbe Million erreichen, und die angegebene Preisspanne ist relevant f√ľr Systeme, die Wohnungen mit einer Fl√§che von bis zu 150 m mit W√§rme versorgen2. Es stellt sich nat√ľrlich die Frage: Was ist die Rechtfertigung f√ľr den Kauf einer so teuren Ausr√ľstung??

Um die Machbarkeit der Installation eines W√§rmespeichers zu verstehen, m√ľssen Sie die Besonderheiten seines Betriebs genau kennen. Zuallererst ist daran zu erinnern, dass es keine greifbaren Vorteile in Verbindung mit einem Kessel bietet, der mit Erdgas, Heiz√∂l, dh mit automatischer Brennstoffversorgung, betrieben wird. Es ist sinnvoll, einen W√§rmespeicher entweder mit elektrischen oder festen Brennstoffen mit manueller Beladung sowie in Verbindung mit Solarkollektoren zu installieren. In dieser Reihenfolge k√∂nnen eine Reihe von Vorteilen unterschieden werden:

  1. Verbesserung des Betriebskomforts eines Festbrennstoffkessels – die Anzahl der Anz√ľnder kann auf einen pro Tag reduziert werden. Dies gilt sowohl f√ľr die Nebensaison als auch f√ľr den k√§ltesten F√ľnf-Tage-Zeitraum.
  2. Erhöhte Einsparungen: Bei maximaler Leistung verliert der Festbrennstoffkessel zusammen mit den Verbrennungsprodukten keine Wärme. Niedertemperaturwasser zirkuliert ständig in der Spule und absorbiert effektiv die erzeugte Energie.
  3. Verlängerung der Lebensdauer des Kessels durch Überhitzungsschutz. Bei der aktiven Flammenverbrennung bleibt der Wärmetauscher die ganze Zeit trocken Рaufgrund der Abwesenheit von Kondensat wird die Verschmutzung der Rauchkanäle mit Teer erheblich verlangsamt und die Auswirkung von Säuren auf das Metall der Säule, die beim Kontakt von Rauch mit Feuchtigkeit entsteht, wird ausgeschlossen.
  4. Wenn das System von einem Solarkollektor angetrieben wird, ist der W√§rmespeicher unersetzlich, da dank ihm das bewohnbare Volumen nicht nur tags√ľber, sondern auch nachts erw√§rmt werden kann.
  5. Die Konstruktionsmerkmale des Wärmespeichers machen es so einfach wie möglich, ein Warmwassersystem zu implementieren, auch mit Umwälzung.

Auswahlkriterien f√ľr einen Puffertank

Wie bereits erw√§hnt, ist die Preisspanne f√ľr W√§rmespeicher mit identischer Kapazit√§t sehr hoch. Um die richtige Wahl zu treffen, m√ľssen Sie wissen, was die Qualit√§t und Haltbarkeit der Ger√§te bestimmt. Das Material des Beh√§lterk√∂rpers ist von vorrangiger Bedeutung:

  • Kohlenstoffstahl kann in Systemen verwendet werden, die nicht regelm√§√üig mit Wasser gef√ľllt sind. Dies bedeutet, dass Metallteile nicht st√§ndig gel√∂stem Sauerstoff ausgesetzt sind.
  • Edelstahl hat Korrosionsschutzeigenschaften. Ein solcher Beh√§lter kann keine Schlammbildung im System verursachen und gilt als die fortschrittlichste Art der W√§rmespeicherung, ist jedoch teurer als andere.
  • Ein Metallgeh√§use mit Polymerbeschichtung – in diesem Fall ist die Korrosionsbest√§ndigkeit des Grundmaterials des Tanks nicht kritisch, da die Schutzh√ľlle die Reinheit der Fl√ľssigkeit garantiert. Sie m√ľssen jedoch vorsichtig sein: Einige Polymerverbindungen k√∂nnen mit speziellen W√§rmetr√§gern reagieren. Au√üerdem muss die Dicke der Metallh√ľlle hoch genug sein, um mechanischen Beanspruchungen standzuhalten.

Wärmespeicherkonstruktionen: 1 Рdirekter Anschluss von Stromkreisen; 2 Рmit einem Wärmetauscher; 3 Рmit zwei Wärmetauschern

Puffertanks, die vollst√§ndig aus Kunststoff bestehen, sollten nicht ernsthaft in Betracht gezogen werden. Solche Speichervorrichtungen sind nicht in der Lage, der Belastung durch die Fl√ľssigkeit zu widerstehen, die sich beim Erhitzen ausdehnt, und au√üerdem verlieren viele Polymermaterialien bei hohen Temperaturen ihre Eigenschaften..

Nicht nur das Material selbst ist wichtig, sondern auch die strukturellen Merkmale des Geh√§uses. Die beste Option ist also eine zylindrische Form mit einem einteiligen gepr√§gten Kugelboden. Importierte Ger√§te zeichnen sich unter anderem durch eine h√∂here Schwei√üqualit√§t aus, werden vor der Auslieferung von Produkten auf den Markt durch erh√∂hten Hydraulikdruck gepr√ľft. Die Komplexit√§t der Ausr√ľstung spielt ebenfalls eine Rolle: Die einfachsten Akkumulatoren sind direkt im System enthalten. Wenn jedoch ein spezieller W√§rmetr√§ger zum Heizen verwendet wird, erfolgt die W√§rme√ľbertragung gem√§√ü dem Schema: Kesselkreislauf – Speicher – Heizkreislauf durch W√§rmetauscher. In diesem Fall wird der Schutz gegen das Einfrieren von Wasser im Speichertank durch die Installation einer elektrischen Heizung implementiert, die im Leerlauf eine positive Wassertemperatur aufrechterh√§lt. Der Energieverbrauch ist dank der kontinuierlichen W√§rmed√§mmung des Puffertanks vernachl√§ssigbar.

Eine weitere Nuance ist die Art und Qualit√§t der W√§rmed√§mmung, die sich auch direkt auf die Kosten auswirkt. Budget-Modelle tragen eine H√ľlle aus Mineralwolle und expandiertem Polystyrol – nicht die idealsten Materialien f√ľr Haltbarkeit und Brandschutz. Fortgeschrittenere Modelle haben eine W√§rmed√§mmung aus Polyurethanschaum, und die teuersten bestehen aus Polyisocyanurat. Diese Materialien speichern die W√§rme besser als andere und dienen unter Betriebsbedingungen des Antriebs zehn, wenn nicht sogar Hunderte von Jahren, w√§hrend sie keine Brandgefahr darstellen..

Die folgenden optionalen Ergänzungen können sich auch auf die Kosten des Wärmespeichers auswirken:

  • Starre Schale zur Verbesserung der √Ąsthetik und zum Schutz der W√§rmed√§mmung vor mechanischen Besch√§digungen.
  • Das Vorhandensein eines elektrischen Heizelements oder eines Abzweigrohrs f√ľr dessen Installation.
  • Zus√§tzliche Abgriffe von der Warmwasserspule oder zus√§tzliche W√§rmetauscher.
  • Eingebaute Thermometer, Manometer, Kapseln zur Installation elektronischer Sensoren.

Berechnung des Wärmespeichers

Tats√§chlich ist der einzige Parameter des W√§rmespeichers, der f√ľr eine ordnungsgem√§√üe Integration in das Heizsystem bestimmt werden muss, seine Kapazit√§t. Die Berechnung erfolgt nach einem einfachen Schema: Die Zeit, f√ľr die das System ohne Energieversorgung auf einen unangenehmen Wert abk√ľhlt, wird bestimmt. Sie m√ľssen die gew√ľnschte autonome Betriebszeit durch diesen Wert dividieren und dann den resultierenden Koeffizienten auf die eigene Kapazit√§t des Heizungssystems anwenden.

Wenn beispielsweise bei einem Systemvolumen von 100 Litern die K√ľhlung in einer Stunde erfolgt und 12 Stunden lang W√§rme von einem Anz√ľnder ben√∂tigt wird, sollte die Gesamtmenge an K√ľhlmittel 1,2 Tonnen betragen, die erforderliche Pufferkapazit√§t betr√§gt 1100 Liter. Gleichzeitig sollten die zunehmenden W√§rmeverluste des Systems ber√ľcksichtigt werden, die selbst bei den kosteng√ľnstigsten Speicheroptionen 10% nicht √ľberschreiten.

Eine ungef√§hre Formel f√ľr die Auswahl des Volumens des W√§rmespeichers:

m = (P? t) / (c? T)

Wo: mРLautstärke
P.– Kesselleistung, W.
?– Kesselwirkungsgrad 0,98%
t– Aufheizzeit, h
cРspezifische Wärmekapazität von Wasser, Wc / kg K.
?T.– Temperaturdelta, K.

Beim Betrieb mit einer elektrischen Heizeinheit wird die Kapazit√§t des Puffertanks anhand der Kesselleistung und der zul√§ssigen elektrischen Anschlussleistung der Anlage berechnet. In Kenntnis der Energiemenge, die zum Erhitzen von Wasser mit einem bestimmten Temperaturunterschied erforderlich ist, muss ein solches Volumen ausgew√§hlt werden, damit der Puffertank w√§hrend des niedrigen Tarifs vollst√§ndig aufgew√§rmt wird. Um beispielsweise einen Liter Wasser mit einem Delta von 80 ¬į C zu erw√§rmen, sind 93 W / h Strom erforderlich, wobei der Systemwirkungsgrad gleich eins ist, w√§hrend die Heizdauer etwa drei Minuten betr√§gt. Um nicht in die Feinheiten von Formeln verwickelt zu werden, k√∂nnen Sie einen praktischen Online-Rechner verwenden.

Ein weiterer Aspekt der Systemdimensionierung h√§ngt mit der Kesselleistung zusammen. Sie sollte etwa doppelt so hoch sein wie f√ľr ein System ohne W√§rmespeicher erforderlich. Erstens k√∂nnen Sie so die Kraftstoffbeladung und das Anz√ľnden im Hochleistungsmodus erh√∂hen, was bedeutet, dass Sie beim Heizen des Systems weniger h√§ufig Brennholz werfen m√ľssen. Zweitens nimmt mit zunehmender Kesselleistung die Oberfl√§che des W√§rmetauschers zu, bzw. die von ihm nicht aufgenommene W√§rmemenge wird geringer.

Merkmale der Installation und des Betriebs

Das Rohrleitungsschema des Speichertanks h√§ngt nicht vom Vorhandensein und der Anzahl der Zwischenw√§rmetauscher ab. Beim Anschluss eines W√§rmespeichers ist es √ľblich, den Kessel- und den K√ľhlerkreislauf zu trennen. Jedes von ihnen erfordert die Installation von Dreiwegeventilen:

  • Ein Mischventil am Kesselkreislauf ist erforderlich, damit der Kessel nicht im Kondensationsmodus arbeitet, w√§hrend sich das gesamte Wasservolumen im W√§rmespeicher erw√§rmt. Durch Mischen von hei√üem Wasser von der Zufuhr zum Kesselr√ľcklauf k√∂nnen Sie die Temperatur des W√§rmetauschers auf einem Niveau halten, bei dem der Ru√ü nicht angefeuchtet wird.
  • √úber ein Steuerventil am K√ľhlerkreislauf k√∂nnen Sie die Temperatur des den Heizger√§ten zugef√ľhrten Wassers regeln. Dies erm√∂glicht Ihnen zum einen eine Verl√§ngerung der Batterielebensdauer, au√üerdem k√∂nnen Temperaturbeschr√§nkungen f√ľr Systeme mit Kunststoffrohren oder Fu√übodenheizung ohne zus√§tzliche technische Mittel eingehalten werden.

Anschluss eines Festbrennstoffkessels an einen W√§rmespeicherAnschlussplan f√ľr einen Festbrennstoffkessel mit W√§rmespeicher: 1 – Festbrennstoffkessel; 2 – Thermostat; 3 – Sicherheitsgruppe; 4 – Luftabscheider; 5 – Umw√§lzpumpe; 6 – R√ľckschlagventil; 7 – Puffertank (W√§rmespeicher); 8 – Dreiwegeventil; 9 – Automatisierung; 10 – Heizkreis; 11 – oberfl√§chenmontierter Temperatursensor; 12 – Ausgleichsbeh√§lter; 13 – Trockenlaufsensor; 14 – Nachf√ľllventil

Bei der Installation eines W√§rmespeichers werden zwei Zwangsumlaufkreise mit getrennten Pumpen gebildet. Gleichzeitig wird den Heizger√§ten so bald wie m√∂glich nach dem Starten des Kessels hei√ües Wasser zugef√ľhrt, da das K√ľhlmittel aus dem oberen Teil des Tanks entnommen wird, wo die Fl√ľssigkeit mit der h√∂chsten Temperatur sorbiert wird. Es ist wichtig, die Installation von Pumpen nach dem Zweig nicht zuzulassen, um die Ventile zu versorgen, damit die Zirkulation des Systems nicht stoppt, wenn sie vollst√§ndig geschlossen sind. Gleichzeitig gibt es keinen Unterschied, ob die Pumpe im Vor- oder R√ľcklauf installiert ist, es gibt keinen.

Wenn ein Festbrennstoffkessel mit einem Puffertank betrieben wird, darf er nicht im Kondensationsmodus betrieben werden. In Systemen ohne W√§rmespeicher ist es √ľblich, die Sauerstoffzufuhr zu begrenzen, damit Sie die Brenndauer des Lesezeichens verl√§ngern k√∂nnen. In Gegenwart eines Puffertanks im Heizmodus arbeitet der Kessel die ganze Zeit im Flammenverbrennungsmodus, was aufgrund des erheblichen Volumens des K√ľhlmittels m√∂glich ist, das eine kolossale Menge an W√§rmeenergie aufnehmen kann. Um die Bildung von Kondenswasser zu vermeiden, muss das Dreiwege-Mischventil auf eine Temperatur von mindestens 60 ¬į C eingestellt werden. M√∂glicherweise ist die W√§rme√ľbertragung aufgrund einer Abnahme des Temperaturdeltas nicht so aktiv. Dies ist jedoch die einzige M√∂glichkeit, eine √úberfeuchtung des W√§rmetauschers auszuschlie√üen, wodurch die Reinigung von Ru√ü erleichtert und die Lebensdauer der Heizeinheit verl√§ngert wird.

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