Буферные емкости

Буферные емкости

Как подобрать бак

Чтобы правильно подобрать обвязку буферной емкости и рассчитать ее объем, специалисты применяют два способа:

  1. Статический. В этом случае объем бака определяется в зависимости от объема загруженного топлива. Здесь применяется т.н. принцип равновесия между производимым и используемым теплом. Чтобы энергия полностью не усваивалась отопительной системой, емкость забирает всю ее целиком. При этом подразумевается тот объем тепла, который производится твердотопливным котлом с максимальной загрузкой. Формула расчета такая: Vб.б. = QK х tв (Vб.б.

    — объем буфера в литрах; QK — мощность котла, в кВт; tв — срок сгорания топлива, в часах).

  2. Динамический. В этом случае расчет буферной емкость для котла своими руками проводится с учетом объема энергии, необходимой для отопления здания. Также во внимание берется действующий температурный режим.

Прибавлять кислоту или щелочь, существенно не меняя рН буферного раствора, можно лишь в относительно небольших коли-чествах, так как способность буферных растворов сохранять постоян-ство рН ограничена.

Величина, характеризующая способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении кислот и щелочей, называется буферной емкостью (В).Различают буферную емкость по кислоте ( ) и по щелочи ( ).

Буферная емкость (В) измеряется количеством кислоты или щелочи (моль или ммоль эквивалента), добавление которого к 1 л буферного раствора изменяет рН на единицу.

На практике буферную емкость определяют титрованием.

Для этого определенный объем буферного раствора титруют сильной кислотой или щелочью известной концентрации до достижения точки эквивалентности. Титрование проводят в присутствии кислотно-основных индикаторов, при правильном выборе которых фиксируют состояние, когда компонент буферной системы прореагирует полностью. По полученным результатам рассчитывают величину буферной емкости ( или ):

(8)
(9)

где С(к-ты), С(щел) — молярные концентрации эквивалента кислоты и щелочи (моль/л);

V(к-ты ), V(щел) — объемы добавленных растворов кислоты или щелочи (л; мл);

V(буфера) — объем буферного раствора (л; мл);

pH0 и pH — значения рН буферного раствора до и после титрования кислотой или щелочью (изменение рН берется по абсолютной величине).

Буферную емкость выражают в или в .

Буферная емкость зависит от ряда факторов:

1. Чем больше абсолютное содержание компонентов пары основание/сопряженная кислота, тем выше буферная емкость буфер-ного раствора.

Буферная емкость зависит от соотношения количеств компо-нентов буферного раствора, а следовательно, и от рН буфера. Буфер-ная емкость максимальна при равных количествах компонентов бу-ферной системы и уменьшается с отклонением от этого соотношения.

3. При различном содержании компонентов буферные емкости раствора по кислоте и по щелочи отличаются. Так, в буферном растворе I типа чем больше содержание кислоты, тем больше буферная емкость по щелочи, а чем больше содержание соли, тем больше буферная емкость по кислоте. В буферном растворе II типа чем больше содержание соли, тем больше буферная емкость по щелочи, а чем больше содержание основания, тем больше буферная емкость по кислоте.

Пример 2. Для приготовления ацетатных буферных смесей растворы кислоты и соли одинаковой молярной концентрации были смешаны в следующих объемных соотношениях:

Состав буферной системы Объемные соотношения компонентов буферной системы
раствор I раствор II раствор III
CH3COOH
CH3COONa

Не прибегая к расчетам, определить, в каком из трёх буферных растворов будет наблюдаться:

а) наибольшее значение рН;

б) максимальная буферная емкость;

в) наибольшая буферная емкость по кислоте.

Решение.

В случае равных концентраций компонентов уравнение (5) принимает вид:

Так как во всех трех растворах одинакова, то значение pH буфера будет определяться соотношением . Следовательно, наибольшим значением pH будет обладать I раствор ( ):

Максимальной буферной емкостью характеризуется II раствор, так как в нем соотношение количеств компонентов составляет 1:1.

Буферная емкость по кислоте для ацетатного буфера определя-ется содержанием сопряженного основания, т.е.

соли: чем оно больше, тем больше буферная емкость раствора по кислоте. Поэтому:

Таким образом, наибольшую емкость по кислоте будет иметь I раствор.

Когда речь заходит об отопительных системах, большинство представляют трубные магистрали, радиаторы отопления, а также отопительный прибор или котел. Однако современные системы оснащаются и другими устройствами, среди которых можно выделить теплоаккумулятор. Этот элемент еще известен под названием буферная емкость. С помощью данного дополнения удается накапливать избыток энергии, который вырабатывается в отопительном приборе и расходуется напрасно. Большая часть моделей представляет собой стальной бак, который имеет несколько патрубков, расположенных сверху и снизу. К последним подключаются источники тепла, тогда как к первым – потребители. Внутри располагается жидкость, которую можно применять в желаемых целях.

Изготовить тепловой аккумулятор можно самостоятельно. Такие манипуляции не станут сопровождаться излишней трудоемкостью: для этого будет необходимо только лишь освободить достаточное количество времени, подготовить соответствующие материалы и инструменты.

Особенности проведения работ

Для подогрева теплоносителя нужно выбрать один из способов, первый предполагает монтаж электрических ТЭНов, тогда как второй предусматривает установку змеевика, по последнему пускается теплоноситель. Первый вариант считается достаточно сложным. Кроме того, он небезопасен, поэтому наиболее часто от его использования отказываются. Когда заготавливают буферные емкости для твердотопливных котлов, то змеевик изготавливается самостоятельно. Для этого следует использовать медные трубки, диаметр которых равен 3 см. Их длина может варьироваться в пределах от 8 до 15 метров. Из заготовки нужно согнуть спираль и расположить внутри. Верхняя часть бочки будет выполнять роль теплового аккумулятора, из неё нужно пустить отводной патрубок. В нижней части монтируется еще один, который будет являться вводным, через него станет поступать холодная вода. Важно оснастить патрубки кранами. На этом можно считать, что простое устройство готово к эксплуатации, однако перед этим важно решить вопрос пожарной безопасности. Расположить подобную установку необходимо на бетонной плите, рекомендуется все отгородить стенками.

Усовершенствование теплового аккумулятора

Буферная емкость раствора может быть и несколько усовершенствована. Для этого внизу можно установить еще один теплообменник, с его помощью будет осуществляться аккумуляция энергии, которая получается посредством Допустимо разделить внутреннее пространство ёмкости на отдельные секции, которые будут сообщаться между собой, а расслоение воды на температуры в этом случае будет более выраженным. Использовать слой теплоизоляции или нет — должен решить для себя каждый мастер, однако если использовать всего лишь несколько сантиметров пенополиуретана, то тепловые потери будут значительно снижены. Это позволит сохранить денежные средства и сделает работу отопительного оборудования значительно экономичнее. Эти особенности функционирования системы непременно нужно учесть. Что особенно касается того случая, когда изготовление буферной емкости производится своими силами.

Новый акцент в энергоэффективности
Как работает система на твёрдом топливе с накопительным баком
Отличие от стандартной схемы отопления
Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла
Функции, которые берёт на себя электроника в котлах отопления
Распределит энергопотребление и сэкономит топливо

Владельцы частных домовладений стремятся сделать систему обогрева своего жилища наиболее экономически выгодной.

Сейчас существует множество новейших технологий, направленных на энергосбережение, в том числе и для отопления частных домов. Но даже при установке более современного оборудования, в большинстве случаев не получается добиться желаемого эффекта.

Это понятно в случаях, если речь идёт о возведении домов в те времена, когда вопроса о рачительном энергопотреблении ещё не стояло. Но почему такая же картина наблюдается и в домах, которые построены совсем недавно, с учётом всех необходимых требований?

Существуют определённые недостатки, разобравшись с которыми, можно понять, почему отопительная система несовершенна. С успехом решает данную проблему установка теплоаккумулятора в систему отопления.

Как работает система на твёрдом топливе с накопительным баком

Наибольшая экономия ресурсов будет достигнута, когда подключают теплоаккумулятор для котлов отопления, работающих на твердом топливе.

Принцип устройства такой системы можно разделить на два этапа:

  • тепло от сжигания топлива поступает через теплообменник на радиаторы отопления, которые, в свою очередь, отдают тепло окружающей среде;
  • после остывания, вода из радиаторов устремляется вниз и вновь поступает в теплообменник котла для последующего прогрева.

И далее всё повторяется по кругу. Такая схема имеет два существенных отрицательных момента, которые влияют на потерю тепла:

  • вода в качестве теплоносителя направляется от котла к радиаторам напрямую и быстро остывает;
  • недостаточный объём воды-теплоносителя в отопительной системе не даёт выдерживать постоянную температуру, поэтому её приходится регулярно подогревать в контуре котла.

Это крайне расточительно. Особенно, если это относится к твёрдому топливу. По сути, происходит следующее. В котел закладывается топливо, которое сначала горит довольно интенсивно. Поэтому помещение прогревается очень быстро. Однако когда топливо гореть перестаёт, температура воды в радиаторах сразу понижается, и в доме сразу становится холодно. Для того, чтобы постоянно поддерживать комфортный температурный режим в помещении, нужно подкладывать в котёл всё новые партии топлива.

Отличие от стандартной схемы отопления

Система, снабжённая теплоаккумулятором для водяного отопления, работает совершенно по другому принципу. Устройство не сложное, монтируется достаточно быстро. Его установка решит сразу несколько важных задач по жизнеобеспечению домовладения.

Для того, чтобы система заработала по-другому, требуется установить накопительный бак для котла с многослойной эффективной теплоизоляцией между котлом и трубопроводами, по которым вода устремляется к радиаторам.

Внутри бака имеются различные теплообменники для горячего водоснабжения и системы отопления. Нагретая с помощью котла вода внутри аккумулятора останется долгое время горячей. Она будет постепенно распределяться сразу по двум каналам: водоснабжения и отопления.

Нужно правильно рассчитать ёмкость для теплоносителя внутри бака. В него должно помещаться большее количество воды, чем в систему отопления.

На примере ёмкости бака в 350 литров можно представить экономию топлива. Аккумулятор, который обеспечивает потребности в тепле и горячей воде одного стандартного домовладения, может иметь:

  • объём от 350 до 3500 литров;
  • диаметр от 0,7 м. До 1,8 м.;
  • высоту от 1,8 м до 5,6 м.

В аккумуляторе устанавливают теплообменники для горячего водоснабжения и отопительной системы. Особого внимания требуют приборы системы безопасности:

  • манометр;
  • клапанная группа;
  • патрубки для выхода воздуха,

Кроме того, аккумулятор снабжён приборами для контроля температурного режима и давления. Все это позволяет ему регулировать важные процессы, связанные с обеспечением горячей водой и обогревом помещения.

Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Стоимость аккумуляторов зависит от материала, из которого изготовлен бак, его объёма, наличия дополнительного оборудования, а так же фирмы-изготовителя.

В качестве материала для стенок аккумулятора могут быть использованы нержавейка или чёрная сталь. Естественно, в первом случае срок его эксплуатации будет гораздо выше.

Перед тем, как приобретать аккумулятор, нужно выполнить расчет буферной ёмкости твердотопливного котла и всей системы отопления, в том числе и диаметров патрубков.

Такие расчёты должен делать специалист, в крайнем случае, это можно выполнить самостоятельно.

Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла, и что нужно учитывать в данном случае? В первую очередь, такой фактор, что мощность котла и самой установки должна быть ориентирована на работу в условиях наиболее низкого температурного режима в данном регионе. Это нужно для того, чтобы система работала не в напряжённом ритме, не «выкладывалась» на полную мощность, а с определённым запасом энергоэффективности. В таком случае она прослужит длительный срок, её работа будет стабильной.

Функции, которые берёт на себя электроника в котлах отопления

Общество уже привыкло к тому, что в современном мире большинство процессов, которые касаются обеспечения жизнедеятельности, управляются с помощью электроники. То же самое относится и к системам горячего водоснабжения и отопления в доме.

Для чего нужна электроника в данном случае? Например, чтобы постоянно поддерживать нужную температуру воздуха в помещении. Этого можно добиться, если теплоноситель всегда будет горячим. Умная электронная система, которая встроена в теплоаккумулятор, контролирует уровень температуры воды. В случае необходимости включается циркуляционный насос для подачи воды-теплоносителя в отопительную систему. Электроника вовремя откроет заслонки для нагрева. Если возникнет необходимость, перекроет клапаны трубопроводов, чтобы теплоноситель устремился в радиаторы напрямую от котла.

Возможности системы позволяют переправить горячую воду от котла в трубопровод горячего водоснабжения.

Более того, электросистема поможет контролировать работу котла, работающего на твёрдом топливе. В аккумуляторе может быть установлен дополнительный патрубок для подключения солнечного коллектора. А это ещё одна существенная экономия энергоресурсов. Правда, стоимость такого прибора будет выше.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *