Akumuliacinės talpos dažnai parenkamos pagal katilo galią, kiekvienam katilo galingumo kW prilyginant 50l akumuliacinės talpos tūrio. Taip pat galima sutikti 25 litrų / 1 kW akumuliacinės talpos parinkimo rekomendacijas. Kai kurie santechnikai aplamai tikina, kad akumuliacinės talpos nebereikia ir tai tik nesąžiningų gamintojų bei pardavėjų triukas. Kaip gi yra iš tikrųjų?

Akumuliacinės talpos

Akumuliacinės talpos naudos šildymo sistemai pagrindimas

Prieš gilinantis į akumuliacinės talpos tūrio apskaičiavimo metodikas, pateiksime kelis faktus ir argumentus, dėl kurių šiuolaikinių kieto kuro katilų gamintojai rekomenduoja montuoti akumuliacines talpas. Pagal EU standartą EN 303-5 nuo 1999 m. akumuliacinės talpos montavimas yra primigtinai rekomenduojamas, bet nėra privalomas.

Norėdami įsitikinti patys, išnagrinėkime klasikinį dažnai sutinkamą Lietuvoje pavyzdį – 160 m2 namą. Šildymo katilų pardavėjai tokiam namui rekomenduotų apie 16-20 kW šildymo katilą, operuodami paplitę formulę – kiekvieniems 10 m2 ploto reikia apie 1 kW šildymo katilo galingumo. Tegul šiam konkrečiam atvejui  bus naudojamas 20 kW kieto kuro šildymo katilas (parinktas „su rezervu“). Pagal Europos normas šiuolaikinio pastato energijos nuostoliai yra apie 50 W/m2, todėl galime nesunkiai paskaičiuoti, kad 160 m2 namui reikia 160 x 50 = 8000 W, arba 8 kW, šiluminio galingumo temperatūros palaikymui. Atitinkamai per 24 val. namas suvartoja 8 kW x 24 val. = 192 kWh šilumos energijos. Tam, kad 20 kW šildymo katilas sugeneruotų tokį kiekį šilumos, jį reikia kūrenti apie 9 val. 30 min. (192 kWh / 20 kW = 9.6 val.) Vėl gi, normalaus kieto kuro katilo degimo laikas nominaliu režimu yra tiesiogiai proporcingas įkrauto kuro kiekiui (malkos, anglis ir pan.) ir neviršija 6 val. Todėl komforto temperatūros palaikymui paros bėgyje 20 kW katilą reikėtų kūrenti bent 2 kartus – ryte ir vakare.

Šildymo diagrama ir temperatūros svyravimai

Naudojant kieto kuro katilą be akumuliacinės talpos neįmanomą išvengti temperatūros  svyravimų, nes katilui yra būtina atiduoti perteklinę šilumos energiją. Atitinkamai kambario temperatūra kyla virš pageidaujamos, o katilui nustojus degti – krenta žemiau komforto lygio. Ypatingai šitas efektas jaučiamas vakarinio kūrenimo metu. Vakare pernelyg karšta kambaryje ir sunku užmigti, o ryte pernelyg šalta ir nesinori lipti iš lovos. Galimas minimalios / maksimalios kambario temperatūros skirtumas siekia 8-12⁰C.

Šitoje vietoje dažnai tenka sutikti prieštaravimą, atseit galima pamažinti katilo galingumą ir degimas vyks ne 4-6 val., o 10-12 val. Atsakymas yra paprastas: taip, galima. Bet sumažindami katilo galingumą iki minimalių ~40% ir prailgindami degimo laiką mes ženkliai sumažiname katilo efektyvumą. Grubiais paskaičiavimais dirbant tokiu režimu šildymo katilas suvartoja apie 30% daugiau kuro. Kuras yra blogai deginamas, todėl padidėja emisijos, katile ir kamine pradeda kauptis dervos (arba kreozotas). Po kurio laiko krenta katilo efektyvumas, nes priaugus 1 mm dervų sluoksniui šilumokaičio efektyvumas mažėja apie 10%. O susikaupus dervoms kamine didėja gaisro kamine tikimybė. Be to dirbant minimaliu galingumu mažėja katilo darbinė temperatūra, kuo pasiekoje šilumokaičio sienelėse kaupiasi kondensatas ir skatina korozijos procesus.

Šildymo diagrama naudojant akumuliacinę talpą

Naudojant akumuliacinę talpą katilas dirba maksimaliai efektyviai nominaliu galingumu. Tai reiškia, kad kuras yra deginamas efektyviai, katile ir kamine nesikaupia dervos ir nevyksta korozijos procesai. Be to pageidaujama kambario temperatūra išlieka pastovi ir kontroliuojama. Akumuliacinė talpa pasiima katilo kūrenimo metu išskiriama šiluminės energijos perteklių. Nustojus kūrentis katilui, akumuliacinė talpa tolygiai atiduoda sukaupta energiją namo šildymo prietaisams.  Akumuliacinės talpos naudojimas yra ypatingai svarbus ir patogus naudojant šildomas grindis, kurių kontūro vandens temperatūra yra žemesnė nei radiatorių arba katilo darbinė temperatūra.

Akumuliacinės talpos naudojimas leidžia sumontuoti didesnio galingumo šildymo katilą ir kūrenti jį 1 kartą per parą. Pavyzdžiui, mūsų nagrinėjamam 160 m2 namui reikia 192 kWh šilumos energijos. Efektyvaus katilo degimo laikas yra 6 val. Apskaičiuojame katilo, kuriam užtektų 1 kūrenimo per parą galingumą – 192 kWh / 6 val. = 32 kW. Naudojant 32 kW kieto kuro katilą ir akumuliacinę talpą pasiekiamas maksimalus komfortas vartotojui – stabili kontroliuojama kambario temperatūra, 1 malkų įkrovimas per parą ir maksimaliai efektyvus degimo procesas.

Šildymo diagrama naudojant akumuliacinę talpą

Akumuliacinės talpos parinkimas – tūrio skaičiavimo metodikos

1 metodas – pagal Europos standartus. Akumuliacinės talpos parinkimą aprašo EN303-5 standartas. Skaičiavimo metodikoje įvertinamas nominalus katilo galingumas (Qn), degimo laikas (Tb), pastato šilumos suvartojimas (Qh) ir minimalus galimas katilo galingumas (Qmin):

Vat = 15 x Tb x Qn x (1 – 0.3 x Qh/Qmin), čia Vat – akumuliacinės talpos tūri

Apskaičiuokime pagal šią metodiką akumuliacinių talpų charakteristikas mūsų išnagrinėtiems atvejams.

20 kW katilui: Qn = 20 kW, Tb = 6 val., Qh = 8kW, Qmin = 8kW (40% nuo nominalaus galingumo Qn)
Vat[16kW] = 15 x 6 x 20 x (1-0.3 x 8 / 8) = 1260 litrų

32 kW katilui: Qn = 32 kW, Tb = 6 val., Qh = 8 kW, Qmin = 12,8 kW (40% nuo nominalaus galingumo Qn)
Vat[16kW] = 15 x 6 x 32 x (1-0.3 x 8 / 12.8) = 2340 litrų

2 metodas – fizikinis. Skaičiavimo metodas yra pagrįstas vandens šiluminės talpos fizikiniais parametrais. Šito metodo privalumas yra tas, kad jame nebėra jokių neaiškių koeficientų, kuriais būtų galima suabejoti. Iš penktos klasės fizikos vadovėlio paimam formulė vandens šiluminės talpos skaičiavimui: Q = m x c x (T2-T1), kus Q – sukauptos energijos kiekis, m – vandens masė, c – santykine šiluminė talpa ir T2-T1 – temperatūrų skirtumas. Žinome, kad 1 kg vandens atitinka 1 litrą, c = 4183 J/(kg x ⁰C). Atitinkamai pakeičiam formulę patogesniam skaičiavimui, naudojant litrus ir kW, o ne kilogramus ir džoulius:

Vat = C × Q / ∆T

C - vandens šiluminė talpa, visada yra pastovi ir lygi 860 ⁰C×L/kWh;
Q - akumuliuojama energija, išreikšta kWh;
∆T - akumuliacinės talpos vandens temperatūrų skirtumas, paprastai vanduo pašyla nuo 20 iki 80 ⁰C, tad ∆T = 60 ⁰C

Pagal pateiktą formulę apskaičiuojame vandens tūrį, reikalingą sukaupti katilo išskiriamai perteklinei energijai. Analizei apskaičiuokime talpas abiems išnagrinėtiems katilams – 16 iki 32 kW.

16 kW katilui: vieno kūrenimo metu išsiskiria 72 kWh energijos perteklius (per 6 val. viso išskiriama 20 x 6 = 120 kWh, bet 8 x 6 = 48 kWh pasiima pastatas), tada reikalinga akumuliacinė talpa būtų:
Vat[16kW] = 860 x 72 / 60 = 1032 litrai

32 kW katilui: vieno kūrenimo metu išsiskiria 144 kWh energijos perteklius (per 6 val. viso išskiriama 32 x 6 = 192 kWh, bet 8 x 6 = 48 kWh pasiima pastatas), tada reikalinga akumuliacinė talpa būtų:
Vat[32kW] = 860 x 144 / 60 = 2064 litrai

Matome, kad prie fizikos dėsnių pagristo skaičiavimo rezultatų pridėjus apie 15% gausime EN standartų kūrėjų išvedamas reikšmes, kurios įvertina realių eksploatacijos sąlygų įtaką.

3 metodas – buitinis. Šitas metodas yra labiausiai paplytės dėl savo paprastumo. Teigiama, kad kiekvienam kieto kuro šildymo katilo galingumo kilovatui reikia 25-50 litrų akumuliacinės talpos. T.y. mūsų atveju 20 kW katilui reikėtų 500 – 1000 litrų akumuliacinės talpos, o 32 kW katilui užtektų  800-1600 litrų talpos. Matome, kad 20 kW katilui sunkiai patenkame į kitais metodais apskaičiuotas ribas, o 32 kW katilui 1600 litrų talpa mūsų keliamai užduočiai būtų mažoka.

Problema tame, kad šitas metodas teisingas tik tais atvejais, kai katilas parenkamas irgi buitiniais skaičiavimais – 1 kW / 10 m2. T.y. 160 m2 namui būtų naudojamas 16 kW katilas ir jam tiktų 800 litrų talpa. Tokių atveju katilas veiktų nominaliu režimu ir būtų užtikrinta pastovi reguliuojama kambario temperatūra, bet namą reikėtų kūrenti stabiliai 2 kartus per parą.

Kai namui parenkamas kiek galingesnis katilas, akumuliacinės talpos skaičiavimams būtiną įvertinti perteklinės energijos kiekį. Šitoje vietoje patartina pasinaudoti pirmais dvejais metodais, norint efektyviai išnaudoti Jūsų name įrengtą šildymo sistemą.

Susijusios prekių kategorijos

Akumuliacinės talpos
Kieto kuro katilai