Расчет теплоаккумулятора. А с кирпичным котлом он меньше!

Начинать расчет теплоаккумулятора необходимо с определения теплопотерь дома. Причем, теплопотери следует брать не суточные, а общие за отопительный сезон. Затем делением на количество суток вычисляются среднесуточные теплопотери дома за отопительный период.

Однако же, полный и точный расчет теплопотерь - занятие не из простых, разве только для гурманов в математике и теплотехнике. Вместе с тем, среднесуточные теплопотери с достаточной точностью вполне можно определить по другому.

Существует такое утверждение об 1 кВт теплопотерь на каждые 10 м² отапливаемой площади для дома, выстроенного по теплотехническим нормативам. Совершенно очевидно, что здесь учитывается минимальная температура наружного воздуха, например, -30°С. При температуре в доме +20°С разность температур составит 50°С, именно эту разность можно принять эквивалентной теплопотерям в 1 кВт на каждые 10 м².

А вот среднесуточная температура, например, по Москве составляет -6.5°С в течение 145 суток в составе отопительного периода. Таким образом, разница температур составит 26.5°С. При этом теплопотери вполне можно принять 26.5°С * 1 кВт / 50°С = 0.53 кВт на 10 м².

Теперь пример расчета теплоаккумулятора.

• Площадь дома отапливаемая, S
  S = 100 м²
• Теплопотери дома, y
  y = S/10*0.53 = 100 м² / 10 * 0.53 кВт = 5.3 кВт.
• Суточная потребность возмещения теплопотерь, Q
  Q = y*24 = 5.3 кВт * 24 ч = 127.2 кВт·ч.
• Удельная теплоемкость воды, C_уд
  C_уд = 0.00116 кВт·ч/кг•°С
• Разница температур воды, T
  T = 90 - 40 = 50°С
• Удельный вес воды, g
  g = 1000 кг/м³
• Объем аккумулятора, V
  V = Q/(C*T*g) = 127.2 кВт·ч / (0.00116 кВт·ч/кг•°С * 50°С * 1000 кг/м³) = 2.19 м³

Показанный расчет говорит: для того, чтобы запасти 127.2 кВт·ч тепловой энергии в водяном аккумуляторе, объем последнего должен быть не менее 2.19 м³. Этот объем необходимо нагревать от 40°С до 90°С.

Расчет, конечно, приблизительный, но он все же дает судить о порядке требуемых величин. И по практике применения теплоаккумулятора в Пермской области он вполне достоверен. Но здесь, однако же, невозможно не учесть параметры котла.

Какой котел нужен для того, чтобы выработать необходимые 127.2 кВт·ч? И вот здесь тот самый камень преткновения. Если рассчитывать на то, что котел будет работать, скажем, 6 часов в сутки, то его мощности достаточно 127.2 / 6 = 21.2 кВт. Но в таком случае теряется всякий смысл применения теплоаккумулятора. Зачем он нужен?

Смысл его в том, чтобы котел можно было топить не более 1 часа в сутки, максимум - 2 раза при очень низких температурах наружного воздуха. Тогда для зарядки аккумулятора в течение часа котел должен быть мощностью не менее тех самых 127.2 кВт·ч.

Но такие котлы - удовольствие весьма недешевое. Если, конечно, рассматривать котел в металлическом исполнении. Гораздо дешевле применить в данном случае котел кирпичный, который по стоимости в три раза дешевле.

Но даже не это главное. Много важнее то, что кирпичный котел сам является теплоаккумулятором, для данного случая не менее, а даже более эффективным, чем водяной теплоаккумулятор. Даже при том, что удельная теплоемкость кирпича много меньше, чем у воды. Объясняется это просто: кирпич нагревается до температур 400, 500 и даже 700°С в топке, что, конечно же, недостижимо для воды. Надо ли доказывать, что количество накопленного тепла в кирпичном массиве котла может быть весьма значительным.

И теперь о самом главном. Поскольку с кирпичным котлом мы имеем еще один сопоставимый теплоаккумулятор, мы на вполне логичных основаниях можем уменьшить емкость требуемого водяного теплоаккумулятора вдвое. То есть, установить не 2.19 м³, а всего лишь 1 м³. И это также не однажды подтверждено практикой.

И последнее. Не стоит пытаться рассчитать такой теплоаккумулятор, чтобы его хватило, например, на неделю. Даже через хорошую, мощную теплоизоляцию он отдаст львиную долю тепла в окружающий воздух в первые же сутки. Идеальной теплоизоляции, как известно, в природе не существует, а при том, что в случае с теплоаккумулятором разница температур для теплоизоляции довольно высокая - теплоотдача через стенки идет интенсивнее. Особенно это касается тех случаев, когда устраивается отдельная котельная.