как утеплить накопительный бак на улице
Возможно ли утеплить стальной резервуар, чтобы вода в нем не замерзла при отрицательных температурах?
Имеется небольшой стальной резервуар, находящийся на улице при отрицательных температурах. В резервуар попадает вода в результате технологического процесса. Как правило вода заполняет объем максимум на 60%.
Вопрос: Возможно ли утеплить стальной резервуар, чтобы вода в нем не замерзла при отрицательных температурах? Если да, то как подобрать толщину утеплителя?
Нужна ещё длительность действия отрицательной температуры. Рано или поздно всё замерзает при минусе.
В смысле длительность, ну резервуар будет постоянно на улице.
нефть и газ (промысловая подготовка, магистральный транспорт)
Спасибо.
Будет ли корректно подставить вместо dt и Т продолжительность и среднюю температуру холодного периода?
Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
Если есть проток, то полностью не замерзают даже вообще неизолированные водопроводы, проложенные по поверхности. И в любом резервуаре, если есть «технологический» приток, должен быть и сток.
Пожарные резервуары раньше делали ЖБ и полузаглубленные, просто с обваловкой. Теперь заводами изготавливаются и стальные и пластиковые резервуары разных емкостей. Можно заглубленно и полузаглубленно устанавливать, можно и надземно, но с «обычной» изоляцией до 150 мм толщиной. На Северах так и делают, но предусматривают циркуляцию воды.
Так он у вас, судя по чертежу (разрезу), не надземный, а обвалованный. С такими действительно особых проблем нет, под землёй он не промёрзнет.
А вот если резервуар надземный и вода в нём залита один раз и стоит, то никакое утепление само по себе (без обогрева) не поможет.
Впрочем, все эти вопросы уже и без меня задали )
Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
Впрочем, все эти вопросы уже и без меня задали )
Как правильно утеплять емкости?
Резервуары самых разных форм и размеров востребованы во многих сферах деятельности. Утепление емкостей – важный момент в процессе функционирования производства. В большинстве случаев резервуары отличаются своей конструкцией и предназначением, они изготавливаются для хранения продукции, испарение и утечка которой недопустима.
Когда необходима теплоизоляция резервуаров?
Чаще всего, утепление резервуаров производят в случае возникновения острой необходимости, например, при хранении продуктов, по нормативам требующих хранение при высокой температуре или уменьшения температуры колебания, которая способствует увеличению потерь в следствие испарений.
Блочная теплоизоляция резервуаров с защитным металлическим покрытием
Блоки или плиты из пенополиуретана либо из полиизоцианурата, чаще всего используются для утепления резервуаров. Данный вид утеплителя крепится к крышке, либо к стенке резервуара при помощи специального клея, проволоки или других крепежных приспособлений.
Изготавливают теплоизоляционные блоки на специализированных производственных объектах. Зачастую они имеют форму повторяющую конструкцию резервуара.
Емкости для воды имеют цилиндрическую форму, и при их утеплении могут возникнуть некоторые трудности:
Сейчас существует огромное количество способов теплоизоляции. Утепление при помощи оцинкованных листов и минераловатных матов является самым распространенным.
В некоторых случаях, когда производится теплоизоляция резервуаров, применяют клеевые или рулонные теплоизоляционные материалы. Данные методы используют большинство компаний, любая хорошая компания предпочитает идти в ногу со временем, используя современные технологии, оборудование для теплоизоляции емкостей и резервуаров. Наряду с применением традиционных методик, можно применять способ теплоизоляции путем нанесения пенополиуретана.
Процедура осуществляется при помощи специализированной установки безвоздушного распыления, под высоким давлением. В результате обеспечивается получение однородного, равномерного слоя теплоизоляции.
Тепловая изоляция резервуаров напылением жесткого пенополиуретана
Пенополиуретановое покрытие является легким, обеспечивает высокий уровень герметичности, не утяжеляя при этом саму конструкцию. В зависимости от технической необходимости толщина слоя на отдельных участках резервуаров может быть разной.
Преимущества технологии
Теплоизоляция цистерны пенополиуретаном обладает рядом достоинств:
Материал отличает его ячеистая структура, он не выделает вредных веществ в атмосферу и полностью безопасен для человека, что значительно расширяет сферу его применения. Данный способ утепления обладает следующими преимуществами:
Вспененный каучук обеспечивает надежную теплоизоляцию. Чаще всего его применяют для защиты оборудования промышленного назначения от перегрева и вибрационных нагрузок, для утепления отопительных, водопроводных и вентиляционных систем, для изоляции стыков между элементами конструкций и механизмов.
Изоляция смотровых люков
Важным моментом в обустройстве канализационных систем является изоляция смотровых люков. Данная процедура требует тщательного подбора материалов и технологий с целью увеличения эксплуатационных качеств систем.
Стоимость услуги по изоляции резервуара
Качественно выполненные работ по утеплению обеспечивают требуемые эксплуатационные качества емкостей и резервуаров, сохраняя содержимое более долгий период времени, делая процесс производства более эффективным.
Теплоизоляция емкостей и резервуаров: обзор самых распространенных способов
При хранении жидкостей и газов в резервуарах, особенно расположенных на открытом воздухе, как сами емкости, так и продукты в них подвергаются воздействию погодных явлений: температуры, солнечных лучей, ветра, осадков. При этом могут существенно изменяться свойства хранимых веществ. Теплоизоляция емкостей и резервуаров позволяет свести эти воздействия к минимуму и сохранить температуру и давление внутри хранилища на заданном проектом уровне.
Показания к теплоизоляции резервуаров
Теплоизоляция резервуаров необходима как в холодном, так и в жарком климате. Летом нагретые солнечными лучами жидкости начинают испаряться, а давление газов повышается. Потери на испарение хранимых веществ могут достигать 30-40% от первоначального объема. Кроме того, при повышенной температуре в хранящихся продуктах могут начаться нежелательные реакции, меняющие их потребительские свойства.
В холодное время года охлаждение резервуара ведет к загустеванию нефтепродуктов или к замерзанию жидких веществ на основе воды. Образование льда внутри емкости может вывести ее из строя.
Поэтому для емкостей, расположенных на открытом воздухе, применяют тот или другой способ термоизоляции.
Виды теплоизоляции для резервуаров
Материал для теплоизоляции емкостей и резервуаров, а также технологию его монтажа выбирают, исходя из следующих факторов:
С хранимыми веществами, особенно питьевой водой и пищевыми продуктами, должен быть совместим не только материал термоизоляции, но и применяемые для его крепления клеевые составы.
После анализа совокупности факторов проектировщик выбирает оптимальный вариант.
Минеральное волокно
Этот давно используемый способ отличается невысокой ценой и средними теплоизоляционными свойствами. Плиты из минеральной ваты имеют следующие преимущества:
Обладает вата и рядом недостатков:
Поэтому утепленное минеральной ватой хранилище нуждается в дополнительном покрытии из алюминиевых или оцинкованных листов. Такой способ утепления емкостей на сегодняшний день является самым распространенным.
Жидкий пенополиуретан
Покрытия из вспененного полиуретана, наносимого в жидком виде специальными установками, обладает следующими достоинствами:
К минусам материала относят:
Пенополиуретан чувствителен к солнечному свету, поэтому его необходимо покрывать защитным составом либо покрытием из алюминиевых листов.
Жесткий пенополиуретан
Установка для нанесения имеет другую конструкцию, размер ячеек получается существенно меньше, чем у жидкого пенополиуретана. Это отличие обеспечивает большую жесткость покрытия, его наносят в несколько слоев. Каждый слой не имеет швов или стыков, при этом обеспечивается полная герметичность и защита материала утепленного резервуара от коррозии.
Блочное металлическое покрытие
Блоки представляют собой сэндвич-панели, состоящие из тонкого металлического листа внешней обшивки и слоя термоизоляции из вспененного пластика, изготовленные заводским способом.
Блоки заранее изгибаются в соответствии с радиусом защищаемого резервуара, это обеспечивает их лучшее прилегание к цилиндрическим либо сферическим стенкам.
Крепятся такие блоки либо на клеевом составе, либо с помощью предусмотренных в ходе производстве резервуара креплений.
Синтетический вспененный каучук
Этот материал является сравнительно новым на рынках Москвы и других городов. Искусственный каучук сначала вспенивается, а на второй стадии процесса производства вулканизируется. Это позволяет создать уникальный материал со следующими достоинствами:
Листовой вспененный каучук наклеивается с помощью специального состава на резервуар. Стыки также тщательно проклеиваются и создается монолитная оболочка.
Принципы и устройство теплоизоляции емкостей
Принципы и устройство теплоизоляции горизонтальных и вертикальных резервуаров близки между собой, но существует и ряд различий.
Горизонтальных резервуаров
Горизонтально расположенные резервуары, как правило, находятся на некотором возвышении над землей. Это облегчает доступ к нижней части резервуара при монтаже теплоизоляции. Однако важно учитывать нюанс: подставки, на которых установлена емкость, могут стать своеобразными «мостиками холода» и значительно обесценить все усилия по утеплению хранилища. Поэтому при установке емкости необходимо предусмотреть теплоизолирующие прокладки из прочного вспененного пластика или другого материала, способного выдержать вес изделия вместе с хранимым продуктом.
Теплоизоляция горизонтальных емкостей и резервуаров
Снеговая нагрузка на горизонтальные емкости значительно ниже, снег сам скатывается по округлым бортам. Это дает возможность использовать изоляционные материалы меньшей плотности и прочности.
В качестве бюджетных вариантов используют минвату с металлическим покрытием, более ценные хранилища защищают напылением вспененных теплоизоляторов.
Вертикальных емкостей
При термоизоляции вертикально расположенных резервуаров необходимо учитывать тот факт, что нижняя часть хранилища, стоящая на грунте, будет недоступна после возведения. Поэтому об ее теплоизоляции нужно позаботиться на этапе строительства. Материал должен выдерживать высокое давление наполненного резервуара. Для донного слоя утеплителя часто используют экструзионный пенополиуретан или пенопласт высокой плотности.
Необходимо также позаботиться о гидроизоляции и отведении грунтовых вод в дренаж.
При проектировании наружной теплоизоляции особое внимание уделяют ветровой и снеговой нагрузке. Это вызвано большими размерами емкостей и низким уклоном их крышек, затрудняющим естественный сход снега. Для теплоизоляции крышек также используют материалы высокой плотности, способные выдержать большие массы снега.
Нюансы теплоизоляции смотровых люков
Смотровые люки в емкостях являются областью особого внимания проектировщиков.
Неправильно устроенная теплоизоляция люка может стать источником переохлаждения или перегрева всего резервуара. Кроме того, теплоизоляция не должна мешать открывать и закрывать люк. Саму крышку покрывают напыляемым материалом, а зазор между нею и основной теплоизоляцией закрывают легкосъемной панелью.
Если же смотровой люк используется постоянно, над ним предусматривают дополнительную конструкцию, играющую роль теплового тамбура.
Как сделать теплоаккумулятор и утеплить его своими руками
Зачастую домовладельцы не в состоянии купить современное отопительное оборудование, поэтому ищут альтернативные решения. Взять хотя бы буферную емкость (иначе – тепловой аккумулятор), незаменимую вещь для систем отопления с твердотопливным котлом. Накопительный бак объемом 500 л стоит примерно 600—700 у. е., цена тысячелитровой бочки достигает 1000 у. е. Если же сделать теплоаккумулятор своими руками, а потом установить резервуар в котельной самостоятельно, удастся сэкономить половину указанной суммы. Наша задача – рассказать о способах изготовления.
Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен
Накопитель тепловой энергии — это не что иное, как утепленный железный бак с патрубками для подключения магистралей водяного отопления. Буферная емкость выполняет 2 функции: накапливает избытки теплоты и обогревает дом в периоды, когда котел бездействует. Теплоаккумулятор замещает отопительный агрегат в 2 случаях:
Важный момент. Бак — аккумулятор горячей воды повышает эффективность твердотопливного котла. Ведь максимальный КПД теплогенератора достигается при интенсивном горении, которое невозможно постоянно поддерживать без буферной емкости, поглощающей излишки теплоты. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расход. Это касается и газового котла, чей КПД снижается в режимах слабого горения.
Аккумуляторный бак, заполненный теплоносителем, действует по простому принципу. Пока обогревом помещений занимается теплогенератор, вода в емкости нагревается до максимальной температуры 80—90 °С (теплоаккумулятор заряжается). После отключения котла к радиаторам начинает подаваться горячий теплоноситель из накопительного бака, обеспечивающего отопление дома в течение определенного времени (тепловая батарея разряжается). Длительность работы зависит от объема резервуара и температуры воздуха на улице.
Как устроен аккумулятор тепла заводского изготовления
Простейшая аккумулирующая емкость для воды заводского изготовления, показанная на схеме, состоит из таких элементов:
Примечание. Более дорогие модели аккумуляторов тепла для систем отопления дополнительно снабжаются змеевиками для ГВС и подогрева от солнечных коллекторов. Другая полезная опция – встроенный в верхнюю зону бака блок электрических ТЭНов.
Изготовление накопителей тепла в заводских условиях
Если вы всерьез озаботились установкой теплоаккумулятора и решили его сделать своими силами, то для начала стоит ознакомиться с заводской технологией сборки.
Резка на плазменном аппарате заготовок для крышки и дна
Повторить технологический процесс в условиях домашней мастерской нереально, но некоторые приемы вам пригодятся. На предприятии бак–аккумулятор горячей воды делается в виде цилиндра с полусферическим дном и крышкой в таком порядке:
Справка. Для утепления бака производители используют разные материалы. К примеру, теплоаккумуляторы «Прометей» российского производства изолированы пенополиуретаном.
Большинство заводских аккумуляторов тепла рассчитаны на максимальное давление 6 Бар при температуре теплоносителя в системе отопления 90 °С. Это значение вдвое превышает порог срабатывания предохранительного клапана, устанавливаемого на группу безопасности твердотопливных и газовых котлов (предел — 3 Бар). Детально производственный процесс показан на видео:
Изготавливаем тепловую батарею самостоятельно
Вы решили, что без буферной емкости обойтись не сможете и хотите ее сделать своими руками. Тогда готовьтесь пройти 5 этапов:
Совет. Перед тем как посчитать объем бочки, подумайте, сколько места в котельной вы сможете под нее выделить (по площади и высоте). Четко определитесь, как долго водяной теплоаккумулятор должен замещать бездействующий котел, а уж потом приступайте к выполнению первого этапа.
Как рассчитать объем бака
Существует 2 способа расчета вместительности накопительного резервуара:
Суть укрупненного расчета проста: под каждый кВт мощности котельной установки в баке выделяется объем, равный 25 л воды. Пример: если производительность теплогенератора составляет 25 кВт, то минимальная вместительность теплоаккумулятора выйдет 25 х 25 = 625 л или 0.625 м³. Теперь вспомните, сколько места выделено в котельной и подгоняйте полученный объем под реальные размеры помещения.
Справка. Желающие сварить самодельный теплоаккумулятор нередко задаются вопросом, как посчитать объем круглой бочки. Здесь стоит напомнить формулу расчета площади круга: S = ¼πD². Подставьте в нее диаметр цилиндрического резервуара (D), а полученный результат умножьте на высоту емкости.
Вы получите более точные размеры теплового аккумулятора, если воспользуетесь вторым способом. Ведь упрощенное вычисление не покажет, на сколько времени хватит рассчитанного количества теплоносителя при самых неблагоприятных погодных условиях. Предлагаемая методика как раз и пляшет от показателей, которые нужны вам и основывается на формуле:
Дальше поясним на примере. Возьмем стандартный дом 100 м² со средним теплопотреблением 10 кВт, где котел должен простаивать 10 часов в сутки. Тогда в бочке необходимо аккумулировать 10 х 10 = 100 кВт•ч энергии. Начальная температура воды в отопительной сети – 20 °С, нагрев происходит до 90 °С. Считаем массу теплоносителя:
m = 100 / 1.163 х (90 — 20) = 1.22 тонны, что приблизительно равно 1.25м³.
Обратите внимание, что тепловая нагрузка 10 кВт взята приблизительно, в утепленном здании площадью 100 м² теплопотери будут меньше. Момент второй: столько тепла необходимо в наиболее холодные дни, каковых бывает 5 на всю зиму. То есть, теплоаккумулятора на 1000 л хватит с большим запасом, а с учетом сезонного перепада температур можно спокойно уложиться в 750 л.
Отсюда вывод: в формулу нужно подставлять среднее теплопотребление за холодный период, равное половине от максимального:
m = 50 / 1.163 х (90 — 20) = 0.61 тонны или 0.65 м³.
Примечание. Если вы посчитаете объем бочки по среднему расходу теплоты, при крепких морозах его не хватит на расчетный промежуток времени (в нашем примере – 10 часов). Зато сэкономите деньги и место в помещении топочной. Больше информации по ведению расчетов представлено в другой нашей публикации.
О конструкции емкости
Чтобы самостоятельно изготовить аккумулятор тепла, вам придется победить одного коварного врага – давление, оказываемое жидкостью на стенки сосуда. Думаете, почему заводские резервуары сделаны цилиндрическими, а дно с крышкой – полусферическими? Да потому что такая емкость способна противостоять давлению горячей воды без дополнительного усиления.
С другой стороны, мало у кого найдется техническая возможность отформовать металл на вальцах, не говоря уже о вытяжке полукруглых деталей. Предлагаем следующие способы решения вопроса:
Совет. В закрытой системе отопления с твердотопливным котлом, где избыточное давление может подскочить до 3 Бар и выше, настоятельно рекомендуется применять теплоаккумулятор цилиндрической формы.
В открытой системе отопления с нулевым напором воды можно использовать прямоугольный бак. Но не забывайте о гидростатическом давлении теплоносителя на стенки, к нему прибавьте высоту столба воды от емкости до расширительного бачка, установленного в высшей точке. Вот почему следует усиливать плоские стенки самодельного теплоаккумулятора, как показано на чертеже емкости вместительностью 500 л.
Прямоугольная накопительная емкость, усиленная должным образом, может применяться и в закрытой системе отопления. Но при аварийном скачке давления от перегрева ТТ-котла резервуар даст течь с вероятностью 90%, хотя под слоем утеплителя вы можете не заметить мелкую трещину. Как выпирает не укрепленный металл сосуда при заполнении водой, смотрите на видео:
Справка. Бессмысленно наваривать прямо на стенки жесткости из уголков, швеллеров и другого металлопроката. Практика показывает, что уголки малого сечения сила давления изгибает вместе со стенкой, а большие отрывает по краям.
Делать снаружи мощный каркас – нецелесообразно, слишком большой расход материалов. Компромиссный вариант – внутренние распорки, изображенные на чертеже самодельного теплоаккумулятора.
Чертеж аккумулятора тепла на 500 л – вид сверху (поперечный разрез)
Подбор материалов для резервуара
Вы сильно облегчите себе задачу, если найдете готовый цилиндрический бак, изначально рассчитанный на давление 3–6 Бар. Какие емкости можно использовать:
Примечание. В крайнем случае сгодится стальная труба подходящего диаметра. К ней можно приварить плоские крышки, которые придется усилить внутренними растяжками.
Для сваривания квадратного резервуара возьмите листовой металл толщиной 3 мм, больше не надо. Жесткости сделайте из круглых труб Ø15—20 мм либо профилей 20 х 20 мм. Размер штуцеров выбирайте по диаметру выходных патрубков котла, а для облицовки купите тонкую сталь (0.3—0.5 мм) с порошковой покраской.
Отдельный вопрос – чем утеплить теплоаккумулятор, сваренный своими руками. Лучший вариант – базальтовая вата в рулонах плотностью до 60 кг/м³ и толщиной 60—80 мм. Полимеры типа пенопласта или экструдированного пенополистирола применять не стоит. Причина – мыши, которые любят тепло и осенью могут запросто поселиться под обшивкой вашей накопительной емкости. В отличие от полимерных утеплителей, базальтовое волокно они не грызут.
Не стройте иллюзий по поводу экструдированного пенополистирола, грызуны его тоже едят
Теперь укажем другие варианты готовых сосудов, которые применять для аккумуляторов тепла не рекомендуется:
Сборка прямоугольного теплоаккумулятора
Хотим предупредить сразу: если вы посредственно владеете сваркой, то изготовление бака лучше закажите на стороне по вашим чертежам. Качество и герметичность швов имеет огромное значение, при малейшей неплотности аккумулирующая емкость потечет.
Сначала бак собирается на прихватках, а потом проваривается сплошным швом
Для хорошего сварщика здесь проблем не будет, надо лишь усвоить порядок выполнения операций:
Совет по монтажу внутренних распорок. Чтобы стенки теплоаккумулятора эффективно сопротивлялись изгибанию и не оборвались по сварке, выпустите концы растяжек наружу на 50 мм. Затем дополнительно приварите к ним ребра жесткости из стального листа или полосы. О внешнем виде не волнуйтесь, торцы труб потом скроются под облицовкой.
Несколько слов о том, как утеплить теплоаккумулятор. Сначала проверьте его на герметичность, наполнив водой либо смазав все швы керосином. Теплоизоляция выполняется достаточно просто:
Листы облицовки прикручивайте так, чтобы они были связаны между собой крепежом. На этом изготовление самодельного теплоаккумулятора для открытой системы отопления закончено.
Установка и подключение резервуара к отоплению
Если объем вашего теплоаккумулятора превышает 500 л, то ставить его на бетонный пол нежелательно, лучше устроить отдельный фундамент. Для этого демонтируйте стяжку и выкопайте яму до плотного слоя грунта. Потом засыпьте ее битым камнем (бутом), уплотните и заполните жидкой глиной. Сверху залейте железобетонную плиту толщиной 150 мм в деревянной опалубке.
Схема устройства фундамента под аккумуляторный бак
Правильная работа теплового аккумулятора построена на горизонтальном движении горячего и охлажденного потока внутри резервуара, когда батарея «заряжается», и вертикальном течении воды во время «разряда». Чтобы организовать такую работу батареи, нужно выполнить следующие мероприятия:
Стандартная схема подключения теплоаккумулятора с ТТ-котлом представлена выше на рисунке. Балансировочный вентиль на обратке служит для регулирования потока теплоносителя по температуре воды на входе и выходе емкости. Как правильно производится обвязка и настройка, расскажет наш эксперт Владимир Сухоруков в своем видеоматериале:
Справка. Если вы проживаете в столице РФ или Подмосковье, то по вопросу подключения любых теплоаккумуляторов можете проконсультироваться лично с Владимиром, воспользовавшись контактными данными на его официальном сайте.
Бюджетный аккумулирующий бак из баллонов
Тем домовладельцам, у кого площадь котельной сильно ограничена, мы предлагаем сделать цилиндрический теплоаккумулятор из баллонов от пропана.
Самодельный накопитель тепла в паре с ТТ-котлом
Конструкция на 100 л, разработанная другим нашим мастером — экспертом Виталием Дашко, призвана выполнять 3 функции:
Примечание. Длительность автономной работы теплоаккумулятора невелика из-за малого объема. Зато он поместится в любое помещение топочной и сможет отводить тепло от котла после отключения электричества, поскольку присоединен напрямую, без насоса.
Для сборки накопительного бака вам потребуется:
От баллонов нужно открутить вентили и отрезать крышки болгаркой, наполнив их водой во избежание взрыва остатков газа. Медную трубку аккуратно изгибаем в змеевик вокруг другой трубы подходящего диаметра. Дальше действуем так:
Особенность конструкции данного теплоаккумулятора заключается в том, что он соединяется с твердотопливным котлом напрямую, без циркуляционного насоса. Поэтому для стыковки применяются стальные трубы Ø50 мм, проложенные с уклоном, теплоноситель циркулирует самотеком. Для подачи воды к радиаторам отопления после буферной емкости устанавливается насос + трехходовой смесительный клапан.
Заключение
На многих интернет-ресурсах встречается утверждение, что изготовить теплоаккумулятор своими руками – плевое дело. Если вы изучите наш материал, то поймете, что подобные высказывания далеки от реальности, на самом деле вопрос довольно сложный и серьезный. Нельзя просто взять бочку и приладить ее к твердотопливному котлу. Отсюда совет: хорошенько продумайте все нюансы, прежде чем приступать к работе. А без квалификации сварщика за буферную емкость не стоит и браться, лучше ее заказать в специализированной мастерской.