Резервуар горячей воды (также называемый баком для горячей воды , тепловая резервуар для хранения , блок горячей воды теплового хранения , резервуар для хранения тепла и цилиндр горячей воды ) представляет собой резервуар для воды используется для хранения горячей воды для отопления помещений или домашнего использования.
Вода - удобный носитель тепла, поскольку она имеет высокую удельную теплоемкость . Это означает, что по сравнению с другими веществами он может сохранять больше тепла на единицу веса. Вода нетоксична и невысока.
Эффективно изолированный бак может сохранять тепло в течение нескольких дней, снижая затраты на топливо. [1] Баки с горячей водой могут иметь встроенную систему газовой или масляной горелки, электрические погружные нагреватели . Некоторые типы используют внешний теплообменник, такой как система центрального отопления , или нагревают воду из другого источника энергии. Наиболее типичными в бытовом контексте являются горелки, работающие на ископаемом топливе, электрические погружные элементы или схема централизованного теплоснабжения . [2]
Водонагреватели для стирки, купания или стирки оснащены термостатами для регулирования температуры в диапазоне от 40 до 60 ° C (от 104 до 140 ° F) и подключаются к бытовому холодному водоснабжению.
Если местный водопровод имеет высокое содержание растворенных минералов, таких как известняк , нагревание воды вызывает осаждение минералов в резервуаре (образование накипи). Через несколько лет в резервуаре может образоваться утечка из-за коррозии. Проблема усугубляется растворенным в воде кислородом, который ускоряет коррозию резервуара и фитингов.
Изоляция [ править ]
Обычно резервуары для хранения горячей воды обернуты теплоизоляцией, чтобы снизить потребление энергии, ускорить процесс нагрева и поддерживать желаемую рабочую температуру. Более толстая теплоизоляция снижает потери тепла в режиме ожидания. Водонагреватели доступны с различными классами изоляции, но можно добавить слои дополнительной изоляции снаружи водонагревателя, чтобы уменьшить потери тепла. В экстремальных условиях сам обогреватель может быть полностью заключен в специально сконструированное изолированное пространство.
Наиболее распространенным типом изоляции водонагревателя является стекловолокно , фиксируемое лентой или ремнями или внешней рубашкой водонагревателя. Изоляция не должна препятствовать потоку воздуха или выходу продуктов сгорания при использовании горелки.
В очень влажных местах добавление изоляции к уже хорошо изолированному резервуару может вызвать конденсацию, ведущую к ржавчине , плесени или другим эксплуатационным проблемам, поэтому необходимо поддерживать некоторый воздушный поток, обычно за счет конвекции, вызванной отходящим теплом, но в особенно влажных условиях такая вентиляция может быть поддержан фанатом.
В большинстве современных водонагревателей применяется изоляция из пенополиуретана ( ППУ ). [ необходимая цитата ] Если доступ к внутреннему резервуару является приоритетом (в случаях особенно агрессивных минералов или уровней кислорода в местном водоснабжении), PUF может применяться в инкапсулированной форме, что позволяет удалять изоляционный слой для регулярных проверок целостности и если требуется, ремонт бака для воды.
Резервуар для хранения горячей воды на солнечной энергии [ править ]
В системе солнечного нагрева воды резервуар для хранения горячей воды на солнечной энергии накапливает тепло от солнечных тепловых коллекторов . [3] Бак имеет встроенный теплообменник для нагрева холодной бытовой воды. В относительно мягком климате, таком как Средиземноморье, резервуары для хранения (сильно изолированные, но обернутые металлом) часто монтируются на крыше. Все такие резервуары имеют те же проблемы, что и резервуары с искусственным подогревом, включая отложения известняка и коррозию, и страдают аналогичным снижением общей эффективности, если не тщательно обслуживаются.
Утечка из бака для воды [ править ]
Баки водонагревателя могут быть изготовлены из углеродистой стали , покрытой стекловидной эмалью , нержавеющей стали или меди .
В то время как резервуары для горячей воды для бытового потребления из меди и нержавеющей стали более распространены в Европе, резервуары из углеродистой стали более распространены в Соединенных Штатах, где обычно пренебрегают периодической проверкой, в резервуаре возникает утечка, после чего заменяется весь прибор. [4] Даже в запущенном состоянии резервуары из углеродистой стали служат на несколько лет дольше, чем гарантия их производителя, которая в США обычно составляет от 3 до 12 лет. [ необходима цитата ]
Резервуары со стекловидной футеровкой имеют гораздо меньшую начальную стоимость и часто включают один или несколько расходуемых анодных стержней, предназначенных для защиты резервуара от перфорации, вызванной коррозией [5], необходимой, поскольку хлорированная вода очень агрессивна по отношению к углеродистой стали. Поскольку практически невозможно нанести какое-либо защитное покрытие безупречно (без микроскопических трещин или точечных дефектов в защитном слое) [6], производители могут рекомендовать периодическую проверку любого расходуемого анода, заменяя его при необходимости.
Некоторые производители предлагают комплект с расширенной гарантией, в который входит сменный анодный стержень. Поскольку обычные резервуары для хранения горячей воды могут протекать каждые 5-15 лет, высококачественные установки будут включать, и большинство строительных / сантехнических норм США теперь требует, неглубокий металлический или пластиковый поддон для сбора просачивающейся жидкости, когда это происходит.
Бак-накопитель горячей воды с замкнутым водяным контуром [ править ]
Этот метод сохраняет тепло в резервуаре с помощью внешних теплообменников (змеевиков), которые могут быть напрямую подключены или использоваться для питания других (внешних) теплообменников.
Основное преимущество заключается в том, что за счет отказа от прямого забора горячей воды в резервуар не подается постоянно холодная вода, что в районах с «жесткой» водой уменьшает отложение известкового налета до того, что было растворено в исходной загрузке воды, а также относительно незначительно. суммы, добавленные для возмещения потерь из-за просачивания.
Дополнительным преимуществом является снижение уровня кислорода в такой замкнутой системе, что позволяет несколько смягчить требования к материалам, используемым в резервуаре для горячей воды и замкнутых водяных контурах, внешних теплообменниках и связанных трубопроводах.
В то время как система внешнего теплообменника, используемая для горячего водоснабжения, будет содержать минеральные отложения, средства для удаления накипи продлевают срок службы такой системы.
Многослойный накопительный бак горячей воды с замкнутым водяным контуром [ править ]
- Для иллюстрации - см. Ссылку [7]
Другой метод хранения тепла в накопительном баке для горячей воды имеет много названий: стратифицированный накопительный бак для горячей воды с замкнутым водяным контуром , стратифицированный накопитель тепла , термоклинный накопитель и накопительный накопительный бак для воды, но во всех случаях существенное различие состоит в том, что для поддержания вертикальное расслоение водяного столба, другими словами, чтобы горячая вода оставалась в верхней части резервуара, в то время как вода в нижней части имела значительно более низкую температуру.
Это желательно в местах с широким климатическим диапазоном, где летнее охлаждение так же важно, как отопление зимой, и влечет за собой одну или несколько из следующих мер:
- Различные контуры нагрева и охлаждения должны направлять нагретую или охлажденную воду с как можно более низкой скоростью. (Это обязательно влечет за собой контуры нагрева и охлаждения, имеющие насосы с регулируемой скоростью и патрубки для труб с максимально возможным диаметром.)
- Для охлаждения холодная вода подается снизу, а теплая (возвратная) вода подается сверху.
- В системах отопления горячая вода подается сверху, а холодная вода возвращается снизу.
- Устройства, улучшающие расслоение, в резервуаре для горячей воды (но если скорость воды на входе настолько низка, насколько это возможно, это может не понадобиться).
- Требуется более совершенная система контроля нагрева [8] .
Если в многослойном накопительном баке для горячей воды есть замкнутые водяные контуры, температура воды может достигать от 90 до 95 ° C вверху и от 20 до 40 ° C внизу. Спокойная, спокойная вода является относительно плохим проводником тепла по сравнению со стеклом , кирпичами и почвой .
(Иллюстрируется тихим озером, где поверхностная вода может быть комфортно теплой для купания, но более глубокие слои настолько холодны, что представляют опасность для пловцов, тот же эффект, что и в городских доках Лондона, предупреждающих об опасности холодной глубокой воды) .
Соответственно, может храниться произвольный объем горячей воды при сохранении стратификации. В этом случае не должно быть вертикальных металлических пластин или трубок, так как они будут проводить тепло через слои воды, препятствуя расслоению. При эффективном использовании этот метод может поддерживать температуру воды на уровне 95 ° C (т.е. чуть ниже кипения), обеспечивая более высокую плотность энергии , и эта энергия может храниться в течение длительного времени при условии, что горячая вода остается неразбавленной.
В зависимости от назначения установок водообменники с отбором разных уровней позволяют выбирать температуру воды, подходящую для требуемого использования. [7]
Во многих системах солнечного отопления энергетические параметры можно считать функцией времени, от времени «выдержки», необходимого для преобразования дневного света в тепло, до максимальной температуры горячей воды в верхней части резервуара. [1]
Двойной электрический элемент [ править ]
Когда поток начинается из самого верхнего выпускного отверстия, холодная вода поступает в резервуар снизу. Это падение температуры заставляет термостат включать электрический нагревательный элемент на дне резервуара. Когда вода в верхней части бака откачивается, горячая вода в верхней части вытесняется относительно более холодной водой, верхний термостат включает верхний элемент. Когда поток останавливается, элементы остаются включенными, пока не будут выполнены их настройки. [9]
Хотя обычно верхний и нижний термостаты устанавливаются по-разному для экономии энергии, тот факт, что горячая вода поднимается, означает, что термостат, управляющий верхним элементом, должен подавать самый горячий источник, а нижний элемент - самый теплый.
Если термостаты в такой системе поменяны местами - теплая подача сверху, горячая из центра - это может не только повлиять на энергоэффективность системы, подача кипяченой воды к выходу горячей воды для бытового потребления может быть опасной или если она направлена на шайбы с горячей подачей повреждают их и не подлежат ремонту.
Проблемы безопасности [ править ]
Горячая вода может вызвать болезненные и опасные ожоги , особенно у детей и пожилых людей. Вода на выходе не должна превышать 49 градусов по Цельсию. В некоторых юрисдикциях установлен предел в 49 градусов для заданной температуры резервуара. С другой стороны, вода, хранящаяся при температуре ниже 60 градусов по Цельсию, может способствовать росту бактерий, таких как те, которые вызывают болезнь легионеров , что представляет особую опасность для людей с ослабленной иммунной системой. Одно из технических решений могло бы заключаться в использовании смесительных клапанов на выходах, используемых для раковин, ванн или душевых, которые будут автоматически смешивать холодную воду для поддержания максимальной температуры ниже 49 ° C. Предложение добавить это в строительные нормы Канады не увенчалось успехом. [10]
См. Также [ править ]
- Единый механический код
- Единый сантехнический кодекс
- Единый кодекс солнечной энергии и гидроники
Ссылки [ править ]
- ^ a b invest-tools.com: Графики , Главная страница и описание: Обзор системы ГВС , Резервуар для воды (тепловой резервуар) Цитата: «... Вместе с резервуаром пришла 10-сантиметровая изоляция из« мягкой пены », которая соответствует требованиям. минимальные требования к изоляции ... Итак, через несколько месяцев я добавил еще один раунд 16-сантиметрового стекловолокна с алюминиевым покрытием, и теперь резервуар хранит достаточно тепла примерно на 7 или 8 дней, когда он полностью загружен (диапазон температур ниже 95 ° C. до 40 ° C) ... "
- ^ "Централизованное отопление от ветра: Киркуолл" . Инженерный университет Стратклайда . Проверено 20 января +2016 .
- ^ .Brian Norton (2011) Солнечные водонагреватели: Обзор системных исследований и инноваций в дизайне, Green. 1, 189–207, ISSN (Online) 1869-8778
- ^ Шайлер, Рэнди. «Основы: что убивает водонагреватели» . Водонагреватель Спасения . waterheaterrescue.com . Проверено 31 марта 2012 .
- ^ Шайлер, Рэнди. «Основы: аноды и долговечность» . Водонагреватель Спасения . waterheaterrescue.com . Проверено 31 марта 2012 .
- ^ Шайлер, Рэнди. «Основы: выбор водонагревателя» . Водонагреватель Спасения . waterheaterrescue.com . Проверено 31 марта 2012 .
- ^ a b Солнечная система отопления со стратифицированным накопительным баком горячей воды с замкнутым водяным контуром и возможностью считывания многих текущих параметров: solar.webseiten.cc: Live-Daten Holzhausen
- ^ Техническая альтернатива: свободно программируемый универсальный контроллер UVR1611 Архивировано 03.06.2011 на Wayback Machine , Руководства и прошивки на английском и немецком языках: загрузки , Примеры программирования: UVR-Beispielsammlung , Практические примеры систем солнечного отопления с резервуарами для хранения горячей воды с током Дата измерения: Livedaten
- ^ «Как это работает: водонагреватель» . Популярная механика . Проверено 26 ноября 2014 года .
- ^ https://canadasafetycouncil.org/home-safety/heated-debate-about-hot-water
