Расчет буферной емкости твердотопливного котла: расчет объема, схема, купить буферную емкость

Содержание

Расчет емкости системы отопления — Система отопления

» Расчеты отопления

Ни для кого не секрет, что топливо для производства тепла перманентно увеличивается в цене. Каждый нормальный человек желает получить информацию: что сделать, чтобы улучшить систему квартиры. В каждой части РФ нужно в особое время обогревать коттедж. Трудно помыслить себе быт проживающего в РФ без обогревающего комплекса жилища. На нашем веб сайте собрано множество комплексов обогрева дачи, использующих совершенно разные способы извлечения тепла. Указанные системы получения тепла можно использовать как отдельный комплекс или комбинировать.

Что такое буферная емкость системы отопления?

По сути, буферные емкости для отопления представляют собой большой термос – металлический бидон с утепленными стенками. В системе отопления буферная емкость располагается между нагревательным прибором и тепловым контуром, и нагретая вода поступает первоначально в нее, а из нее – дальше в коллекторы, радиаторы и теплые полы.

Зачем нужна такая «прослойка»? Все дело в режиме работы нагревательных устройств (котлов). Вода в них нагревается путем сжигания топлива. Есть типы котлов, где топливо может подаваться и сжигаться равномерно (например, газовые котлы, котлы на пеллетах, снабженные бункером и шнеком для подачи). А есть котлы, где это невозможно теоретически (например, котлы на твердом топливе), либо котлы, где постоянное сгорание приводит к снижению КПД котла и повышенному износу топки (газогенераторные котлы), либо где постоянный нагрев стоит очень дорого (электрические котлы). Возьмем твердотопливные котлы. Они дешевы в установке и обслуживании, но у них есть одна проблема: если не подкладывать регулярно топливо, вода в отопительном контуре может быстро остыть. Что делать? Бегать и днем и ночью «подкинуть дровишек», или мерзнуть? Вот здесь и выручит буферная емкость. Нагретая вода поступает в нее, и постепенно расходуется на отопление. Применение буферной емкости в несколько раз увеличивает интервалы между топками котла и, соответственно, во столько же снижает расход топлива.

В случае с электрическим котлом буферную емкость полезно ставить чисто по экономическим соображениям. Известно, что электрокотел потребляет много электричества. Существуют дневной и ночной тарифы на потребленную электроэнергию, которые отличаются друг от друга в разы. Установка буферной емкости позволяет рассчитать режим работы котла так, чтобы он грел только в ночное время.

Европейский опыт применения буферных емкостей доказал его экономическую целесообразность. Кроме того, буферная емкость служит целям безопасности, снижая риск перегрева теплоносителя. Единственный минус буферной емкости – ее большой объем. Для установки системы отопления с применением буферной емкости необходимо помещение размером от 5 кв.м. Емкости большого объема нужно монтировать, разбирая крышу, либо сваривать прямо на месте (они просто не пройдут в двери).

Как рассчитывается объем буферной емкости

Как рассчитать буферную емкость, чтобы достичь желаемого уровня комфорта и при этом не делать огромные баки? Вообще, расчет буферной емкости при устройстве новой системы отопления – дело довольно сложное. Лучше, если это будет делать специалист теплотехник. Сначала на основании информации о площади дома, высоте потолков, материалов стен и перекрытий, рассчитываются теплопотери дома при определенной температуре наружного воздуха (обычно она выражается в «кВт в час»). Затем при помощи специальной формулы рассчитывается количество необходимого теплоносителя (воды), которая должна проходить по системе отопления за час для покрытия теплопотерь при максимально низкой температуре (например, при -25С). Это количество умножается на желаемое время между топками котла, и получается объем буферной емкости.

Гораздо проще производить расчет буферной емкости, если система отопления уже существует. В этом случае количество воды в системе и время между топками уже известно. Стоит только умножить существующий объем теплоносителя на желаемое время увеличения промежутков между топками, и вы получите нужный объем бачка. На практике известно, что при мощности котла 25-32 кВт и дома в 100-150 кв.м. буферной емкости в 1000л достаточно для топки 1 раз в сутки.

Источник: http://semidelov.ru/mar/raschet-bufernoy-emkosti/

2. Определяем температурный режим системы отопления.

Этот аспект необходимо рассматривать еще на стадии проектирования системы. В первую очередь нам важна температура теплоносителя на входе в радиаторы при максимальной мощности системы. Если у вас уже смонтировано отопление и вы просто хотите установить теплоаккумулятор. то достаточно только измерить температуру воды на входе в радиаторы при максимальной мощности. Если же ваша система отопления еще находится на стадии проектирования, то нужно посмотреть характеристики устанавливаемых радиаторов. Например: Одно ребро широкоизвестного радиатора FEROLLI при разнице температур в 50 градусов отдает 88,2 ватта тепловой энергии, а при разнице температур в 70 градусов отдает 136,6 ватт. О чем говорят эти цифры? Если у вас в доме температура +20 градусов, то при средней температуре на поверхности ребра в 20+50=70 градусов оно отдаст 88,2 ватта тепла. При средней температуре ребра в 20+70=90 градусов уже 136,6.

Источник: http://teplovhate.by/prochee/ta.html

Объем аккумулятора зависит в первую очередь от мощности котла. Теплоаккумулятор стоит выбирать так, чтобы время горения 2-3,5 ч (время горения одной полной загрузки дров) было бы достаточно для нагрева выбранного аккумулятора примерно на 40°C. При этом достигается наилучший кпд котла и оптимальное количество загрузок топлива в сутки (1-2 загрузки дров в сутки в морозную погоду). В таблице представлено время зарядки от котлов разной мощности (значения-ориентиры). В диапазоне желтого цвета — рекомендуемые время горения и объем теплоаккумулятора.

Тепловые аккумуляторы различных типов давно и успешно применяются в бытовых системах отопления. Особенно полезны они в системах отопления с тепловыми генераторами периодического действия.

Принцип действия теплового аккумулятора заключается в том, что в процессе работы котла часть его энергии направляется на нагревание дополнительного объёма теплоносителя, находящегося в большой по объёму ёмкости. Эта ёмкость (бак) имеет хорошую теплоизоляцию с очень малыми теплопотерями. После того, как котёл прекратит работать, и помещение начнёт охлаждаться, датчик температуры воздуха (или температуры воды в системе отопления) включает циркуляционный насос, который подаёт горячую воду из бака-аккумулятора в систему отопления. Температура воздуха (воды) повышается до установленного значения, и датчик выключает насос. Температура воды в баке немного уменьшается, но из-за хорошей теплоизоляции продолжает оставаться достаточно высокой. Циклы включения и выключения насоса продолжаются до тех пор, пока температура воды в баке будет оставаться выше, чем в системе отопления. В зависимости от объёма бака-аккумулятора, теплопотерь помещения, температуры наружного воздуха и заданной температуры воздуха в доме, такое устройство может обеспечить комфортное тепло в доме от нескольких часов до 1,5 — 2х суток при неработающем котле. При отсутствии в доме людей термостат (датчик) можно настроить на минимальную температуру обогрева, тогда запасённой энергии хватит на ещё больший период времени.

Тепловая мощность / уголь ………кВт …19 ……24 ……32 ……39 …….48

Тепловая мощность / дрова ……..кВт …18 ……23 ……29 …….35 ……45

Объём аккумулирующего бака ……..л ……800 …1000 .1350 .1650 .2000

Как видим, объёмы вполне реальные.

Некоторые типы аккумулирующих баков имеют дополнительные электронагревательные элементы, другие — возможность подключения солнечных коллекторов. К сожалению, российский рынок тепловых аккумуляторов пока ограничен, а стоимость очень высока. Однако, с ростом цен на энергоносители, их время скоро придёт. Что касается Вашего вопроса о возможности устройства теплового аккумулятора в системе водяного отопления с дровяной печью, то для человека с руками, головой и желанием жить

по-человечески, соорудить такую систему вполне возможно даже в сельских условиях. Самое сложное, пожалуй, добиться очень хорошей теплоизоляции бака. Схему гидравлического и электрического подключения можно посмотреть на указанном сайте.

Для чего нужна буферная ёмкость

По большему счёту, буферная ёмкость – это термос. Металлическая бочка в утеплителе от 500 до 1000 литров (можно больше, но обычно указанного объема достаточно). Чтобы понять, зачем она нужна, представьте себе такую ситуацию: Вы на даче решили попить чаю. Разожгли костёр, поставили на огонь чайник, вскипятили, сделали себе стаканчик и выпили. Замечательно. Через 2 часа Вам снова захотелось чая. Но вода уже остыла. И Вам опять необходимо разжигать костёр, ставить чайник и т.д. А теперь представьте, что у Вас есть термос… Закипятили один раз целый чайник воды, залили в термос и пьете чай целый день. Разжигать костёр и кипятить воду в этом случае Вам придётся только один раз. И отвлекаться будете меньше, и дрова сэкономите 🙂

В случае с системой отопления ситуация аналогичная. Буферная ёмкость способна накопить определённое количество тепла, а потом отдавать его постепенно.

Где мы берём «лишнее» тепло

Предположим, что Ваш дом имеет отапливаемую площадь 200 м2. Когда летом на улице температура такая же, как и в доме (+20°С), теплопотери равны 0, дом тепло не теряет. С уменьшением температуры на улице дом начинает терять тепло:

при +15°С дом теряет 2 кВт в час; при +10°С — 4 кВт в час; при +5°С — 6 кВт в час; при 0°С — 8 кВт в час; и так далее. при температуре на улице -25°С теплопотери составят примерно 18кВт/час (цифры взяты для примера, точные теплопотери дома может рассчитать только специалист на основании предоставленных Вами данных о материалах, из которых построен дом, его утеплении и т.п.).

Для восполнения этих потерь тепла мы должны поставить котёл такой же мощности как и максимальные теплопотери дома, а лучше – даже чуть больше (а вдруг -35°С мороз стукнет :)). То есть мы ставим котёл 20 кВт.

Нужно отметить, что мощностью твердотопливного котла можно управлять в очень узких пределах. Или дрова горят (20 кВт), или – не горят (0 кВт). Можно, конечно, уменьшить доступ кислорода прикрыв заслонку и снизить интенсивность горения, но эффект – незначительный. Будет киловатт 15, не меньше.

А теперь представим, что дело происходит ранней осенью. Котёл горит на минимуме и выдаёт 15 кВт мощности. Температура на улице — 0°С и дом теряет только 8 кВт. Не очень хорошо. Дров-то вы сжигаете на 15 кВт, т.е. почти в два раза больше чем нужно. Мало того, встаёт вопрос: куда деваются остальные 7 кВт? Есть два варианта:

перегретые радиаторы, в доме жарко; закипевший котёл, что чревато повреждениями самого котла и всей системы отопления.

Согласитесь, не очень хорошие последствия. Как избавиться от этих 7 кВт лишней мощности? Вот именно эту «лишнюю» мощность мы и аккумулируем в буферной ёмкости.

Как это работает на практике

Рассмотрим схему:

Источник: http://www.wirbel-rus.ru/news/177/

Современная система отопления должна не только поддерживать комфортный уровень температуры во время работы котла, но и после этого. Снижение температуры теплоносителя в трубах происходит относительно быстро, поэтому необходимо установить дополнительные устройства. Лучше всего себя в этом плане зарекомендовала система отопления с теплоаккумулятором своими руками: схема, расчет, подключение которой можно сделать практически для любого автономного комплекса.

Принцип работы

Теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор представляет собой большую емкость, заполненную водой. Она нагревается от системы отопления прямым или косвенным образом. В результате этого температура воды повышается до максимального значения. Когда перестает работать котел происходит обратный процесс — энергия от нагретой воды передается теплоносителю.

Для выполнения этой задачи подключение к системе отопления теплоаккумулятора должно выполняться на максимально близком расстоянии от выходного патрубка котла. Кроме этого предъявляются следующие требования к конструкции:

Правильно рассчитать объем. Он напрямую зависит от площади отапливаемого помещения;
Теплоизоляция стенок. Это необходимо для уменьшения тепловых потерь, чтобы обеспечить максимальную теплоемкость;
Возможность дополнительной функции горячего водоснабжения (ГВС).

Подобная система отопления с теплоаккумулятором может обеспечить уменьшение расхода топлива до 30%.

Важно. Значительно повышается уровень комфорта, выражающийся в поддержании оптимальной температуры долгое время даже при неработающем котле.

Однако перед планированием изготовления и установки теплоаккумулятора следует учитывать такие негативные факторы:

Уменьшение КПД. Так как часть энергии от теплоносителя будет расходоваться на нагрев воды, то температура в радиаторах будет ниже, чем без теплоаккумулятора;
Эффективный самодельный теплоаккумулятор отопления актуально устанавливать только для систем с высоким температурным режимом работы – от 80/60. В противном случае потери тепла за счет нагрева воды значительно уменьшат степень нагрева воздуха в комнатах;
Большой объем емкости. Для аккумулирования достаточной энергии следует выбирать теплоаккумуляторы большой вместительности. Только так их работа будет по-настоящему эффективной.

Перед самостоятельным изготовлением необходимо сначала определиться с оптимальной конструкцией.

Обзор моделей

Заводской теплоаккумулятор

В качестве основы для самодельного теплоаккумулятора отопления можно рассмотреть стандартную заводскую модель. Она представляет собой емкость с несколькими патрубками для подключения. Внутри находится трубопровод в виде спирали, по которому протекает теплоноситель. Материал изготовления трубы — медь или оцинкованная сталь.

Внимание. Для повышения эффективности работы в конструкции предусмотрен дополнительный нагревающий элемент – электрический ТЭН.

Он служит в качестве альтернативного источника тепловой энергии для поддержания температуры воды в емкости на нужном уровне. Особо следует обратить внимание на конструкцию, а в частности — на обеспечение максимальной теплоизоляции. Она состоит из двух стенок, между которыми располагается слой утеплителя. Чаще всего это базальтовая вата. В результате подобный теплоаккумулятор для котлов отопления имеет следующие положительные качества.

Равномерный нагрев воды по общему объему;
Возможность функционирования систем отопления с помощью ТЭНа даже при не работающем котле;
Минимальные тепловые потери от стенок корпуса.

Однако стоимость такой конструкции высока, а ее самостоятельное изготовление проблематично из-за сложности. Поэтому чаще всего применяется другая схема отопления с теплоаккумулятором.

В данном случае конструкция представляет собой емкость, в которой устанавливается спиральная труба отопления. Она имеет четыре патрубка для прямой и обратной трубы — входящие и выходящие. Ее изготовление намного проще, чем для вышеописанной модели. Для этого достаточно сварить емкость и сделать в ней соответствующие патрубки.

Важно. Если у системы отопления с теплоаккумулятором своими руками по схеме и расчету не предусмотрено подключение дополнительных источников забора энергии – по этому вопросу нужно проконсультироваться у специалистов.

Одним из преимуществ этой конструкции является небольшая трудоемкость работ. Но она менее эффективна, что сказывается на времени остывания воды. Ее можно модернизировать — установить электрический ТЭН. Подобная система отопления с небольшим теплоаккумулятором будет работать даже без котла. Но в этом случае значительно повысятся затраты электроэнергии. Пользоваться системой ГВС не рекомендуется, так как снижение КПД установки будет велико.

Расчет мощности

Самодельный теплоаккумулятор

Главным техническим параметром теплоаккумулятора является его полезный объем. От этого зависит количество тепловой энергии, способной аккумулироваться в воде. Правильный расчет теплоаккумулятора для отопления начинается с анализа помещения. Сначала определяется его площадь, исходя из чего рассчитывается минимальное значение мощности, необходимое для обогрева всех комнат в течение одного часа. Делается это с помощью следующей формулы.

Для помещения площадью 90 м² необходимо в час вырабатывать 9 кВт энергии. Далее следует рассчитать количество запасенной энергии в теплоаккумуляторе для отопления на 1 м³ воды. Этот показатель зависит от ее температуры. Чтобы избежать долгих вычислений в таблице показаны данные для различных значений отдачи энергии от теплоносителя воде в емкости.

Источник: http://strojdvor.ru/otoplenie/kak-sdelat-teploakkumulyatory-dlya-otopleniya-svoimi-rukami-opisanie-konstrukcii-i-metodiki-izgotovleniya/

Смотрите также:

Расчет естественного отопления
Расчет затрат на отопление

19 апреля 2023 года

Как правильно подобрать объем теплоаккумулятора для частного дома?

Чтобы правильно подобрать объём теплового аккумулятора (ТА) в системе с твердотопливным котлом, нужно учесть сразу несколько факторов. В первую очередь ориентируйтесь на площадь отапливаемых помещений. Чем она больше, тем более вместительную буферную ёмкость потребуется установить. Второй важный момент — это качество утепления в конкретном частном доме. Если теплоизоляция здания выполнена плохо, то его тепловые потери могут значительно превышать стандартные показатели. В результате, общие рекомендации по расчёту объёма теплоаккумулятора для отопления могут не подойти.

Расчет объема теплоаккумулятора для дома по площади

Существуют усреднённые показатели объёма буферной ёмкости для дома с хорошим утеплением. Величина указывается в зависимости от площади помещений и лежит в пределах от 35 до 50 литров на 10 м². Так, например, для дома 100 м² потребуется тепловой аккумулятор вместительностью от 350 до 500 литров, а для дома 150 м² нужно будет установить более просторный резервуар объёмом 500-750 литров.

Тут важно сказать про качество утепления. Суммарные теплопотери дома измеряются в зависимости от его площади. По актуальным СНиПам они не должны превышать 50 Вт на 1 м² в среднем за самые холодные 7 дней в году. То есть потери тепла для дома 100 м² составят 5 кВт·час. Достичь этого можно только если в процессе строительства использовались современные теплоизоляционные материалы с правильным расчётом термозащитного слоя.

Для каждого типа ограждающих конструкций, от фундамента до крыши, существуют свои нормы и предписания по использованию тех или иных материалов с определёнными характеристиками теплопроводности. На теплопотери дома влияет также качество установленных стеклопакетов и дверей. Вместе с тем важно понимать, что даже если эти элементы ограждающих конструкций дома обладают высокой теплозащитой, то ошибки, допущенные в процессе установки хороших окон и дверей могут свести на нет все их положительные качества.

Кроме того, в зависимости от погоды за окном, скорость остывания постройки сильно отличается и расход тепловой энергии для поддержания комфортного уровня температуры будет разным. В межсезонье, когда за окном +3° — +5°, небольшая буферная ёмкость вполне способна выполнять свои прямые задачи и резервуар большего объёма просто не требуется. Но зимой, при -25 °С, чтобы не приходилось ночью вставать и идти подбрасывать дрова в топку, лучше иметь теплоаккумулятор из расчёта не менее 50 л на 10 квадратных метров.

Видео с нашим специалистом по подбору теплоаккумулятора?

Как лучше выбирать тепловой аккумулятор

Описанная выше технология подбора основана на практическом опыте установки теплоаккумуляторов в теплосистемы десятков частных домов. Разброс в конечном показателе вместительности ёмкости объясняется не одинаковыми потребностями различных систем отопления. Определяющим фактором здесь является то, насколько часто владелец частного дома готов подбрасывать топливо в свой твердотопливный котёл. Если есть необходимость максимально продлить период между закладками дров, то и объём теплового аккумулятора надо брать по верхней рекомендованной границе.

В то же время, не следует размещать слишком просторный резервуар для теплоносителя. Превышение указанного диапазона делает систему отопления слишком инерционной и снижает её эффективность. Всегда учитывайте, что по законам физики любой дополнительный элемент в системе понижает её КПД. Именно по этой причине более выгодно не выходить за пределы 50 л на 10 м² отапливаемой площади.

С другой стороны, установка буферной ёмкости с большим запасом может быть вполне уместной, если вопрос экономии топлива не стоит остро. Чем больше объём теплоносителя в резервуаре, тем больше тепла он способен запасти и тем дольше он будет поддерживать нужную температуру воды в батареях без необходимости запуска котла. Единственное неудобство, которое здесь появится — это скорость прогрева теплоаккумулятора. Если он значительно больше, чем рекомендовано, то для полноценного нагрева теплоносителя до 85-88 °С может понадобится от 2 до 4 закладок топлива.

С другой стороны, избыточную вместительность буферной ёмкости можно скомпенсировать увеличенной мощностью котла. Но тут уже нужно ориентироваться по размеру бюджета, отведённого на организацию системы отопления. Совокупная стоимость производительного теплогенератора на твёрдом топливе и теплового аккумулятора соответствующего объёма может обойтись недешево. Ходить в котельную только один раз в сутки, конечно, удобно, но и два раза в сутки вполне приемлемый интервал, чтобы не переплачивать в полтора — два раза на создании системы отопления.

Оптимальный объем теплоаккумулятора по мощности котла

Если ориентироваться на мощность установленного теплогенератора, то наиболее выгодным решением будет приобретение резервуара, объёмом по 50 литров на каждый кВт мощности котла. Опять же, цифра усреднённая и берётся исходя из наличия хорошего утепления конструкции дома. Например, если стоит вопрос, как рассчитать объем теплоаккумулятора для твердотопливного котла 12 кВт, то оптимальная вместительность ёмкости составит 600 литров.

Такое соотношение позволит закладывать топливо в котёл в среднем два раза в сутки. Важно также, чтобы теплоаккумулятор был правильно подключён. Только соблюдение всех правил монтажа и грамотный расчёт каждого элемента системы отопления даст возможность тепловому аккумулятору эффективно накапливать энергию, произведённую котлом. Ошибки в обвязке твердотопливного теплогенератора способны не только заметно снизить КПД работы теплового аккумулятора, но и вообще свести на нет пользу от него.

Главный вопрос при выборе теплоаккумулятора

Система без теплового аккумулятора — это очень нестабильная и капризная теплосистема. При естественных температурных колебаниях на улице, режим работы котла всё время будет нуждаться в регулировке. Без буферной ёмкости, единственный вариант настройки количества теплоотдачи устройства лежит в ограничении интенсивности горения топлива. Процесс может быть реализован только увеличением или уменьшением тяги, то есть регулировкой подачи и оттока свежего воздуха в камере сжигания.

Такой способ контроля производительности теплогенератора неизбежно приводит к неполноценному сгоранию топлива. Вследствие этого в дымовых газах присутствует повышенное количество смолы и сажи, которые постоянно налипают на стенках котла и дымохода. В итоге эксплуатация такой системы отопления требует постоянного техобслуживания в виде трудоёмкой очистки внутренних поверхностей теплогенератора и дымовых каналов от прочного слоя дёгтя.

Можно ещё долго перечислять недостатки теплосистемы без буферной ёмкости, но лучше сразу сказать, что сейчас включение теплоаккумулятора в систему — это необходимость. И лучший вариант, безусловно, размещать резервуар, подбор объёма которого выполнен по указанным выше нормам. Однако, если бюджет ограничен, то установка ёмкости даже меньшей вместительности всё равно заметно облегчит процесс использования твердотопливного котла.

Чем ближе будет объём теплового аккумулятора к рекомендуемым в статье цифрам, тем реже придётся заниматься докладкой топлива в камеру сгорания. И здесь уже надо смотреть на размеры доступного бюджета. Если есть средства на размещение полноразмерного резервуара — хорошо. Если бюджет ограничен, то вполне уместно будет поставить даже небольшой ТА, так как он всё равно продлит время работы теплосистемы от одной загрузки дров. Кроме того, любой теплоаккумулятор защищает систему отопления от перегрева и от возникновения так называемого теплового удара.

Также обязательно принимайте во внимание вместительность вашей котельной. Специалисты рекомендуют устанавливать котёл и буферную ёмкость в отдельно стоящем помещении вне стен частного дома. Однако, это не всегда возможно и нередко котельная находится непосредственно внутри жилого здания. В этом случае её объём может быть ограничен, и установить туда можно только небольшой резервуар.

Если на момент возникновения вопроса «Как подобрать объём теплоаккумулятора?», в наличии есть достаточное количество средств, то оптимальным решением станет обращение к специалистам. Самостоятельное выполнение требуемых расчётов возможно, но только профессиональный инженер по проектированию теплосистем сможет точно сказать, какая ёмкость более предпочтительна для конкретного частного дома.

Как определить размер буферного резервуара?

Это очень популярный вопрос от клиентов Mibec. Часто размер требуемого буферного резервуара будет зависеть от множества факторов, связанных с типом возобновляемого источника энергии и проекта в целом. В этой короткой статье мы рассмотрим некоторые из этих факторов, «практических правил», которые используются, и приведем несколько примеров, чтобы дать вам представление о том, как мы подходим к выбору резервуаров. Наши технические сотрудники очень хорошо умеют рассчитывать размеры резервуаров для проектов отопления или охлаждения и будут более чем рады предоставить вам любую необходимую помощь в поиске правильного решения для удовлетворения ваших потребностей — позвоните нам сегодня.

Вероятно, самым важным фактором при определении размера необходимого буферного резервуара является размер и характер источника тепла. Если вы возьмете в качестве примера котел на биомассе, он, как правило, обеспечивает «жесткое и быстрое» сжигание своего топлива, и, хотя у них много сильных сторон, они не идеальны для регулярного включения и выключения. В этом случае буферные резервуары являются идеальным партнером, поскольку резервуар будет сохранять тепло для последующего использования с возможностью немедленного доступа без необходимости нагрева источника тепла до нужной температуры; это может быть очень полезно для поддержания более постоянного выхода. В этом приложении для сжигания бревен мы склонны начинать наши расчеты с «эмпирического правила», согласно которому на каждый кВт выходной мощности требуется 50 литров воды, и уточнять детали исходя из этого. Следовательно, для источника тепла мощностью 50 кВт в качестве отправной точки потребуется буферный бак объемом 2500 литров.

«Практические правила» для других источников тепла на биомассе также могут отличаться. Например, если мы переключили дровяную горелку на горелку на древесных гранулах, нам часто нужно учитывать только около 1/3 мощности источника тепла для буферного резервуара, поскольку горелка на пеллетах имеет гораздо лучшую модуляцию при выключении и включении. Так, например, если бы у нас был источник тепла мощностью 100 кВт, объем буферного резервуара должен был бы составлять около 1650 литров (100 кВт x 0,33 x 50 литров/кВт). Однако окончательный размер резервуара в обоих приведенных выше примерах также будет зависеть от таких факторов, как скорость потока в системе, ΔT и давление (как начальная точка, так и то, до чего система доходит). Другие методы также используются для других возобновляемых технологий, таких как тепловые насосы или для систем охлаждения воды, а не для отопления или горячего водоснабжения.

Другой метод, который мы часто используем для определения размеров, заключается в просмотре профиля нагрузки от зданий и количества людей, проживающих в проекте, поскольку часы пиковой нагрузки со стороны жильцов, как правило, бывают утром и вечером. Например, если у нас есть система комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) мощностью 100 кВт, обеспечивающая 20 квартир, и, скажем, в ходе исследования проекта было установлено, что полная мощность требуется только на 15 минут в час (25%), то буфер Расчеты размера резервуара могут быть основаны на выходной мощности 25 кВт. Работа с типичным ΔT 40 ^o C, еще одно «эмпирическое правило», которое часто используется, заключается в том, что для повышения температуры 500 литров воды на 40 ^o C требуется подводимая теплота 25 кВт, поэтому резервуар емкостью 500 литров будет хорошей отправной точкой для этот пример проекта. Если, например, потребность будет увеличена до 50 кВт, то отправной точкой будет бак емкостью 1000 литров и так далее.

В Mibec мы можем предложить широкий ассортимент буферных резервуаров от ведущих европейских производителей, таких как Cordivari . Размеры резервуаров варьируются от 100 литров до 5000 литров, удовлетворяя широкий спектр требований. Если не удается найти готовое решение для удовлетворения потребностей вашего проекта, мы также предлагаем специально разработанных, но экономически эффективных резервуаров . Все эти специальные резервуары Mibec изготавливаются на заказ в соответствии с точными требованиями заказчика с точки зрения размеров и соединений со сроком выполнения всего 2-3 недели.

Мы предлагаем полную бесплатную услугу по спецификации, охватывающую всю Великобританию, предназначенную для поддержки архитекторов, спецификаторов или подрядчиков. Мы можем дать вам компетентный, но беспристрастный совет по выбору правильного резервуара для удовлетворения потребностей вашего проекта. Пожалуйста, не стесняйтесь по электронной почте или позвоните в нашу службу поддержки по телефону 01782 959170 (местный тариф), где один из наших обученных консультантов будет более чем счастлив помочь вам.

Емкость буфера и расчеты | ChemTalk

Основные понятия

В этом руководстве вы узнаете, что такое буферная емкость и как ее рассчитать. Мы также предоставим вам пошаговое руководство для примера проблемы.

Темы, раскрытые в других статьях

Что такое буферный раствор?
Кислотно-основная химия
Что такое рН? Формула и уравнение pH
Слабые кислоты и слабые основания

Что такое буферная емкость?

Буферы устойчивы к изменениям рН, но они не непобедимы! Добавьте в буфер достаточное количество кислот или оснований, и его рН резко изменится.

Чтобы понять, почему это происходит, вспомним, что буфер представляет собой слабую кислоту и сопряженное с ней основание (или слабое основание и сопряженную с ним кислоту). Давайте рассмотрим пример одного из таких буферов: уксусная кислота и ее сопряженное основание, ацетат.

CH ₃ COOH _(aq) ⇄ CH ₃ COO ^– _(aq) + H ⁺ _(aq)

Here, when we add an acid to the buffer, the ацетат будет поглощать добавленные протоны (H+) и образовывать уксусную кислоту, предотвращая слишком сильное изменение концентрации H+ в растворе и, следовательно, его pH. Точно так же, когда мы добавляем основание в буфер, уксусная кислота будет реагировать с основанием с образованием ацетата и воды, предотвращая увеличение концентрации ОН.

Однако эти уксусные кислоты и ацетаты являются ограниченными ресурсами. Когда мы добавим много кислоты или основания, они израсходуют всю уксусную кислоту и ацетат буфера, что сделает буфер восприимчивым к резким изменениям рН.

Буферная емкость — это количество кислоты или основания, которое мы можем добавить в буфер до того, как его pH резко изменится . Чем выше емкость, тем больше кислоты и основания мы можем добавить к нему, прежде чем его pH значительно изменится.

Весь смысл титрования заключается в превышении буферной емкости буфера! Источник: Викисклад.

Общие тенденции в области буферной емкости

Чем выше концентрация слабой кислоты и сопряженного основания (или слабого основания и сопряженной кислоты) в буфере, тем выше будет его емкость. Например, буфер с [слабой кислотой] = 0,50 М ([ ] обозначает концентрацию) и [конъюгированное основание] = 0,30 М будет иметь более высокую емкость, чем буфер с [слабой кислотой] = 0,050 М и [конъюгированное основание] = 0,030 М.

Если буфер имеет большую концентрацию слабой кислоты, чем концентрация сопряженного основания, то он будет иметь более высокую емкость для добавления основания.

Аналогичным образом, если буфер имеет более высокую концентрацию сопряженного основания, чем концентрация слабой кислоты, то он будет иметь более высокую устойчивость к добавленной кислоте. Кровь с соотношением бикарбоната к угольной кислоте 20:1 является отличным примером буфера такого типа.

Как рассчитать буферную емкость?

В более строгом смысле буферная емкость определяется как количество молей кислоты или основания, которое необходимо добавить к 1 литру буфера, чтобы вызвать изменение его pH на 1 единицу.

Следовательно, для расчета буферной емкости используем следующую формулу:

β — буферная емкость (безразмерна)
n — количество молей кислоты или основания (которые были добавлены в буфер) на литр буфера
ΔpH – разница между начальным pH буфера и pH буфера после добавления кислоты или основания

Пример Задача о емкости буфера

Задача:

Дано 600 мл натрий-фосфатного буфера с рН 7,39.. Затем мы добавляем к нему 150 мл 0,2 М HCl, что придает буферному раствору новый рН 7,03. Какова емкость нашего фосфатно-натриевого буфера?

Решение:

Сначала найдем n, разделив количество молей HCl, которое мы добавили в буфер, на начальный объем буфера (в литрах, не забудьте!).