Acumulador térmico para calderas de calefacción: funcionamiento, propósito + instrucciones para fabricación casera
¿Cómo organizar el funcionamiento de un sistema de calefacción autónomo en modo económico? Es necesario instalar un acumulador de calor para calderas de calefacción. Como resultado, se aumentará significativamente la eficiencia al reducir los costos de combustible, además se reducirán los gastos generales de mantenimiento de la propiedad.
Contaremos sobre cómo funciona el aparato que permite recolectar y almacenar el calor generado por la caldera. Tenemos descritos en detalle todas las variantes del dispositivo utilizadas en el hogar. En el artículo que presentamos se describe el ámbito de aplicación de los acumuladores de calor y las reglas de operación.
Contenido del artículo:
- ¿Qué es un acumulador de calor?
- Características del dispositivo interno y externo
- Principio de funcionamiento del dispositivo de ahorro de calor
- Variedades de modelos acumuladores de calor
- Ámbito de aplicación del acumulador de calor
- Acumulador de energía hecho por usted mismo
- Velocidad de consumo del recurso acumulado
- Reglas de operación segura
- Conclusiones y video útil sobre el tema
¿Qué es un acumulador de calor?
El acumulador de calor es un tanque de amortiguamiento destinado a acumular volúmenes excedentes de calor que se generan durante el funcionamiento de la caldera. El recurso almacenado luego se utiliza en el sistema de calefacción durante el período entre las cargas planificadas del recurso de combustible principal.
La conexión de un acumulador correctamente seleccionado permite reducir los gastos en la compra de combustible (en algunos casos hasta un 50%) y brinda la posibilidad de pasar a un modo de una sola carga al día en lugar de dos.
Si se equipa el equipo con reguladores inteligentes y sensores de temperatura, y se automatiza el suministro de calor desde el depósito de almacenamiento al sistema de calefacción, la transferencia de calor aumentará significativamente y la cantidad de cargas de combustible introducidas en la cámara de combustión del aparato calefactor disminuirá notablemente.
Características del dispositivo interno y externo
El acumulador de calor es un depósito en forma de cilindro vertical, fabricado con chapa de acero negro o inoxidable de alta resistencia.
En la superficie interior del aparato hay una capa de laca baquelita. Protege el depósito de inercia de la influencia agresiva del agua caliente técnica, soluciones salinas débiles y ácidos concentrados. En el exterior del equipo se aplica pintura en polvo resistente a altas cargas térmicas.
El aislamiento térmico exterior está fabricado con espuma de poliuretano expandido secundario. El grosor de la capa protectora es de unos 10 cm. El material tiene un tejido complejo específico y un revestimiento interior de cloruro de polivinilo.
Esta configuración impide que las partículas de suciedad y los residuos pequeños se acumulen entre las fibras, proporciona un alto nivel de impermeabilidad y aumenta la resistencia general al desgaste del aislante térmico.
La superficie de la capa protectora se cubre con una funda de imitación de cuero de buena calidad. Gracias a estas condiciones, el agua en el depósito de inercia se enfría mucho más lentamente y el nivel de pérdida total de calor de todo el sistema se reduce significativamente.
Principio de funcionamiento del dispositivo de ahorro de calor
El acumulador térmico funciona según el esquema más simple. Por la parte superior, se conecta una tubería desde una caldera de gas, combustible sólido o eléctrica.
A través de ella, el agua caliente ingresa al tanque de almacenamiento. Al enfriarse en el proceso, desciende hacia la ubicación de la bomba de circulación y, con su ayuda, es impulsada de nuevo al paso principal para regresar a la caldera para el siguiente calentamiento.
La caldera de cualquier tipo, independientemente del tipo de recurso combustible, funciona de forma escalonada, encendiéndose y apagándose periódicamente al alcanzar la temperatura óptima adecuada del elemento calefactor.
Cuando se detiene el funcionamiento, el refrigerante ingresa al depósito, y en el sistema lo reemplaza el líquido caliente que no se ha enfriado gracias a la presencia del acumulador de calor. Como resultado, incluso después de apagar la caldera y que pase a modo pasivo hasta la siguiente carga de combustible, los radiadores permanecen calientes durante un tiempo y del grifo sale agua tibia.
Variedades de modelos acumuladores de calor
Todos los depósitos de inercia realizan prácticamente la misma función, pero tienen algunas particularidades de construcción.
Los fabricantes producen acumuladores de tres tipos:
- huecos (sin intercambiadores de calor internos);
- con uno o dos serpentines, que garantizan un funcionamiento más eficiente del equipo;
- con calderines integrados de pequeño diámetro, destinados al correcto funcionamiento del sistema individual de suministro de agua caliente de una vivienda unifamiliar.
El acumulador de calor se conecta a la caldera de calefacción y a la red de distribución del sistema de calefacción doméstico mediante orificios roscados situados en la carcasa exterior del equipo.
¿Cómo funciona el aparato hueco?
El dispositivo, que no dispone en su interior ni de serpentín ni de calderín, pertenece a los tipos más simples de equipos y resulta más económico que sus homólogos más «sofisticados».
Se conecta a una o varias (según las necesidades de los propietarios) fuentes de suministro de energía a través de las comunicaciones centrales, y luego, mediante tuberías de 1 ½, se distribuye a los puntos de consumo.
Se prevé la instalación de un elemento calefactor adicional que funcione con energía eléctrica. El equipo garantiza un calentamiento de calidad de la vivienda, reduce al mínimo el riesgo de sobrecalentamiento del fluido caloportador y hace que el funcionamiento del sistema sea totalmente seguro para el usuario.
Acumulador de calor con uno o dos serpentines
El acumulador térmico equipado con uno o dos intercambiadores de calor (serpentines) es una opción progresiva de equipo de amplio espectro de aplicación. El serpentín superior en la construcción se encarga de la extracción de energía térmica, mientras que el inferior realiza el calentamiento intensivo del propio depósito de inercia.
La presencia de unidades de intercambio de calor en el equipo permite obtener agua caliente para uso doméstico las 24 horas, calentar el depósito desde un colector solar, calentar los caminos de acceso a la vivienda y utilizar el calor útil de la manera más racional para cualquier otro fin conveniente.
Módulo con calentador interno
El acumulador de calor con calentador de agua integrado es un equipo progresivo que no solo acumula el exceso de calor generado por la caldera, sino que también suministra agua caliente para uso doméstico en el grifo.
El depósito interno del calentador está fabricado en acero inoxidable aleado y está equipado con un ánodo de magnesio. Este reduce el nivel de dureza del agua y evita la formación de incrustaciones en las paredes.
Un equipo de este tipo se conecta a diversas fuentes de energía y funciona correctamente tanto con sistemas abiertos como cerrados. Controla el nivel de temperatura del fluido caloportador activo y protege el sistema de calefacción contra el sobrecalentamiento de la caldera.
Optimiza el consumo de combustible y reduce la cantidad y frecuencia de las cargas. Es compatible con colectores solares de cualquier modelo y puede funcionar como sustituto de la flecha hidráulica.
Ámbito de aplicación del acumulador de calor
El acumulador de calor recoge y almacena la energía generada por el sistema de calefacción, y luego ayuda a utilizarla de la manera más racional posible para una calefacción eficiente y el suministro de agua caliente a las viviendas.
Funciona con diferentes tipos de equipos, pero se utiliza más a menudo en combinación con colectores solares, calderas de combustible sólido y eléctricas.
Acumulador de calor en el sistema solar térmico
El colector solar es un tipo moderno de equipo que permite utilizar la energía solar gratuita para las necesidades cotidianas del hogar. Pero sin un acumulador térmico, el equipo no puede funcionar adecuadamente, ya que la energía solar llega de manera irregular. Esto se debe al cambio de hora del día, las condiciones climáticas y la estacionalidad.
Si el sistema de calefacción y suministro de agua se alimenta únicamente de una única fuente de energía (el sol), en algunos momentos los residentes pueden tener problemas graves con el suministro del recurso y la obtención de los elementos habituales de confort.
Para evitar estos momentos desagradables y aprovechar al máximo los días claros y soleados para acumular energía, ayuda un acumulador térmico. Para funcionar en un sistema solar, utiliza la alta capacidad calorífica del agua, de la cual 1 litro, al enfriarse solo un grado, libera un potencial térmico para calentar 1 metro cúbico de aire en 4 grados.
Durante el período de máxima actividad solar, cuando el colector solar capta la máxima cantidad de luz y la producción de energía supera significativamente el consumo, el acumulador térmico almacena el excedente y lo suministra al sistema de calefacción cuando el aporte de recurso externo disminuye o incluso se detiene, por ejemplo, durante la noche.
Con las opciones y esquemas de calefacción alternativa para propiedades rurales lo familiarizará el siguiente artículo, que recomendamos leer.
Tanque de amortiguamiento para caldera de combustible sólido
La ciclicidad es una característica típica del funcionamiento de una caldera de combustible sólido. En la primera etapa, se cargan leños en el horno y durante un tiempo se produce el calentamiento. La potencia máxima y las temperaturas más altas se observan en el pico de combustión de la carga.
Luego, la transferencia de calor disminuye gradualmente, y cuando los leños se queman por completo, el proceso de generación de energía térmica útil se detiene. Todos los calderas funcionan según este principio, incluidos los dispositivos de combustión prolongada.
No es posible ajustar con precisión el equipo para generar energía térmica vinculada al nivel de consumo necesario en cada momento específico. Esta función solo está disponible en equipos más avanzados, como las calderas de calefacción modernas de gas o eléctricas.
Por lo tanto, directamente en el momento del encendido y durante la alcanzada de la potencia real, y luego en el proceso de enfriamiento y el estado pasivo forzado del equipo, la energía térmica puede simplemente no ser suficiente para una calefacción completa y el calentamiento de agua caliente.
En cambio, durante el funcionamiento máximo y la fase activa de combustión del combustible, la cantidad de energía liberada será excesiva y gran parte de ella, literalmente, «se irá por la chimenea». Como resultado, los recursos se gastarán de manera irracional y los propietarios tendrán que cargar constantemente nuevas porciones de combustible en la caldera.
Este problema lo resuelve la instalación de un acumulador térmico, que en el momento de mayor actividad acumulará calor en el depósito. Luego, cuando la leña se haya quemado y la caldera pase al modo de espera pasivo, el búfer transferirá la energía acumulada al fluido termoportador, el cual se calentará y comenzará a circular por el sistema, calentando el espacio omitiendo el aparato enfriado.
Depósito para sistema eléctrico
El equipo de calefacción eléctrica es una opción bastante cara, pero a veces también se instala, y por lo general, en combinación con una caldera de combustible sólido.
Normalmente, la calefacción eléctrica se instala donde otras fuentes de calor no están disponibles por razones objetivas. Por supuesto, con este método de calefacción, las facturas de electricidad aumentan considerablemente y la comodidad del hogar les cuesta a los propietarios una cantidad considerable de dinero.
Con el fin de reducir los gastos en el pago de la electricidad, es recomendable utilizar el equipo al máximo durante el período de tarifa reducida, es decir, por las noches y los fines de semana.
Pero este modo de funcionamiento solo es posible si se dispone de un depósito búfer de gran capacidad, donde se acumulará la energía generada durante el período de tarifa reducida, que luego se podrá utilizar para la calefacción y el suministro de agua caliente a las habitaciones.
Acumulador de energía hecho por usted mismo
Se puede fabricar un modelo muy sencillo de acumulador térmico con sus propias manos a partir de un barril de acero ya fabricado. Si no dispone de uno, deberá adquirir varias láminas de acero inoxidable de un espesor mínimo de 2 mm y soldar entre sí un recipiente del tamaño adecuado en forma de tanque cilíndrico vertical.
Guía para fabricar un dispositivo casero
Para calentar el agua en el búfer, se necesitará un tubo de cobre de 2 a 3 centímetros de diámetro y de 8 a 15 metros de longitud (según el tamaño del depósito). Habrá que doblarlo en espiral y colocarlo dentro del depósito.
En este modelo, la parte superior del barril actuará como acumulador. Desde allí se debe sacar un tubo de derivación para la salida de agua caliente, y en la parte inferior hacer otro para la entrada de agua fría. Cada derivación debe estar equipada con una válvula para controlar la entrada de líquido a la zona de acumulación.
En la siguiente etapa, es necesario verificar la estanqueidad del depósito llenándolo con agua o aplicando queroseno en las soldaduras. Si no hay fugas, se puede proceder a crear una capa de aislamiento que permita que el líquido dentro del tanque permanezca caliente el mayor tiempo posible.
¿Cómo aislar un aparato casero?
Para empezar, se debe limpiar y desengrasar cuidadosamente la superficie exterior del depósito, luego imprimarla y pintarla con pintura en polvo termorresistente para protegerla de la corrosión.
Después, envolver el depósito con aislante de lana de vidrio o lana de basalto en rollo de 6-8 mm de espesor y fijarlo con cuerdas o cinta adhesiva común. Si se desea, cubrir la superficie con chapa metálica o envolver el tanque en una película de aluminio.
En la capa externa se deben recortar aberturas para los tubos de salida y conectar el depósito a la caldera y al sistema de calefacción.
El depósito tampón debe equiparse con un termómetro, sensores de presión interna y una válvula de explosión. Estos elementos permiten controlar un posible sobrecalentamiento del tanque y liberar el exceso de presión de vez en cuando.
Velocidad de consumo del recurso acumulado
Es imposible responder con exactitud a la pregunta de qué tan rápido se consume el calor acumulado en el acumulador.
El tiempo que funcionará el sistema de calefacción con el recurso almacenado en el depósito tampón depende directamente de aspectos como:
- volumen real del depósito de almacenamiento;
- nivel de pérdida de calor en la habitación climatizada;
- temperatura exterior y la época del año actual;
- valores establecidos de los sensores térmicos;
- superficie útil de la casa que se debe calentar y abastecer de agua caliente.
La calefacción de una casa particular con el sistema de calefacción en estado pasivo puede durar desde varias horas hasta varios días. Durante ese tiempo, la caldera «descansará» de la carga y su vida útil se prolongará.
Reglas de operación segura
A los acumuladores térmicos fabricados en casa con sus propias manos se les aplican requisitos especiales de seguridad:
- Los elementos calientes del depósito no deben estar en contacto ni de ninguna otra manera con materiales y sustancias inflamables y explosivos. Ignorar este punto puede provocar la ignición de objetos y un incendio en el cuarto de calderas.
- Un sistema de calefacción cerrado implica una presión constante y alta del fluido caloportador que circula en su interior. Para garantizar este punto, el diseño del depósito debe ser completamente hermético. Adicionalmente, se puede reforzar su cuerpo con nervaduras de rigidización, y equipar la tapa del tanque con juntas de goma resistentes, que soporten cargas operativas intensas y temperaturas elevadas.
- Si en el diseño hay un calentador eléctrico adicional, es necesario aislar muy cuidadosamente sus contactos, y el tanque debe estar obligatoriamente conectado a tierra. De esta manera se podrá evitar una descarga eléctrica y un cortocircuito, que podría dejar fuera de servicio el sistema.
Si se siguen estas reglas, la operación del acumulador de calor hecho por uno mismo será completamente segura y no causará a los propietarios ningún problema ni molestia.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Cómo calcular correctamente la capacidad del acumulador de calor para una caldera doméstica de calefacción que funciona con combustible sólido. Todos los matices y detalles para realizar los cálculos necesarios.
Cómo hacer con sus propias manos un acumulador térmico de gran volumen con una tapa desmontable cómoda y práctica. Instrucciones paso a paso con explicaciones.
Por qué es ventajoso utilizar acumuladores de calor en un sistema de calefacción doméstico. Un ejemplo ilustrativo de ahorro de costes con un aumento significativo del nivel de confort en la vivienda.
La instalación de un acumulador de calor para un sistema de calefacción doméstico es muy beneficiosa y económicamente justificada. La presencia de este equipo reduce el trabajo de encender la caldera y permite cargar el recurso de calefacción no dos veces al día, sino solo una vez.
El consumo de combustible necesario para el correcto funcionamiento del equipo de calefacción se reduce significativamente. El uso del calor generado se realiza en modo óptimo y no se desperdicia. Los costes de calefacción y suministro de agua caliente disminuyen, y las condiciones de vida se vuelven más convenientes, cómodas y agradables.
Cuéntenos cómo instaló el acumulador de calor en su caldera. Comparta los detalles tecnológicos del proceso y sus impresiones sobre la eficacia del dispositivo. Deje, por favor, comentarios en el bloque situado a continuación, publique fotos, haga preguntas sobre puntos controvertidos.
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Si no se dispone de un depósito de acero inoxidable o no hay fondos para fabricar un termoacumulador de dicho material, entonces se puede hacer este dispositivo a partir de un barril metálico de no menos de 200 litros. Como aislante es mejor utilizar lana mineral, envolviéndolo por fuera con papel de aluminio grueso o metal fino. Para tal diseño es suficiente un serpentín de tubo de cobre; adicionalmente se puede combinar con un calentador eléctrico. Instale obligatoriamente dos llaves que corten el agua en la entrada y la salida.
Tuve una experiencia con este tanque de inercia. Deseaba ahorrar en su compra, porque los prefabricados son muy caros, y cuando uno está construyendo, el dinero escasea.
Decidí soldar yo mismo un tanque semejante. Disponía de trozos de hierro, los corté como pude para una capacidad de una tonelada de agua, con el fin de tener un margen. Es cierto que el técnico de calefacción rechazó de inmediato mi obra, argumentando que no se podía hacer rectangular, ni con piezas de distintos tamaños. Bueno, soy terco, lo soldé según mi criterio. Empezamos a llenarlo y se rompió. Y eso sin presión, solo por el peso del agua.
Tuve que encargarlo en una fábrica, ya en forma de barril, luego revestirlo con aislamiento e instalar los componentes internos. Pero aun así, resultó más económico que comprar uno prefabricado para mi volumen. En la sala de calderas no se requiere una estética especial.