Pufferul

Ei, pentru ca vad ca traficul a inceput sa creasca, mai revin cu lamurirea unei probleme.

Tot auzim des cuvantul “puffer”, ori denumiri evhivalente “buffer” sau “vas tampon/de acumulare”.

Ce este pufferul?

Pufferul este un rezervor cu un volum mare ce inmagazineaza apa/agent termic la o anumita diferenta de temperatura.

Evident, pentru a putea retine aceasta apa fara prea multe pierderi, acesta este termoizolat. Exista si variante fara termoizolatie, insa acestea trebuiesc termoizolate de catre noi, nu se folosesc niciodata fara.

De ce este important pufferul?

Pentru a vedea importanta pufferului, trebuie mai intai sa discutam despre arderea cazanului cu combustibil solid.

Probabil ati vazut si dumneavostra, ca atunci cand focul in centrala arde violent, pe cos iese mai putin fum iar ca si culoare, tinde spre gri/alb/incolor. Acest lucru se datoreaza unei arderi curate, arderi care au loc la temperaturi inalte (peste 600-700*C). La aceste temperaturi, are loc si oxidarea completa a monoxidului de carbon(CO) trecand in dioxid de carbon (CO2). Pe langa economia pe care o realizam datorita randamentului ridicat, poluam si mai putin.

Insa, cum centralele sunt prevazute cu regulatoare de tiraj, iar necesarul termic nu este mereu constant (difera de temperatura interioara si cea exterioara, am discutat anterior la Necesar Termic), arderea in centrala nu poate avea mereu temperaturi mari, ca urmare, randamentul centralei scade, si centrala arunca pe cos multe gaze nearse cu temperaturi ridicate.

Aici intra pufferul in “rol”. Acesta avand posibilitatea sa stocheze toata energia produsa de cazan, arderea poatea avea mereu intensitate maxima si ca urmare randamentul centralei va fi mereu maxim. Iar acesta (n.r. pufferul) urmand a o ceda apoi treptat sistemului de incalzire cand este nevoie.

Mai exact, utilitatea pufferului se cunoaste la inceputul si sfarsitul sezonului de incalzire, cand temperatura exterioara atinge chiar si valori pozitive iar necesarul termic al casei scade drastic.

Un alt avantaj al acestuia este faptul ca permite conectarea a mai multe surse de caldura pe acelasi circuit de incalzire. Un exemplu ar fi un panou solar conectat prin intermediul pufferului la instalatia de incalzire, care atat la inceputul cat si sfarsitul sezonului de incalzire (sunt cazuri in care tot sezonul) aduce aport la incalzire. Ori a unei centrale electric sau pompe de caldura ce functioneaza pe tarif diferentiat cand tariful electric este mai mic.

Ori, pufferul, mai este folosit in cazul centralelor cu combustibil solid si incalzire prin pardoseala, ori instalatii unde temperatura nu trebuie sa depaseasca o anumita valoare in circuit, dar, deasemenea nu trebuie sa scada sub o anumita valoare la sursa.

Centrala cu ardere inversa si puffer?

Multe persoane, sunt de parere ca atunci cand avem o centrala cu ardere inversa (gazeificare), nu mai este nevoie de puffer, caci aceasta are automatizare electronica si isi poate modula flacara.

Da, este adevarat, automatizarea acestor centrale, reprezinta un avantaj, insa acest lucru nu tine loc pufferului. Multe astfel de centrale, conectate la un termostat de ambient, isi reduce viteza ventilatorului ducand astfel la randament mai mic, ori trece din ardere inversa in ardere clasica, iar sistemul de incalzire, nemaiputand prelua aceasta energie, este aruncata pe cos si reprezinta pierderi.

Ca urmare, indiferent de tipul centralei, daca pornirea/oprirea focului(incalzirii) nu este instanta, instalatia necesita un puffer pentru randament maxim al sursei de caldura.

Cum se dimensioneaza pufferul?

Si aici ca si la necesar termic, exista o varianta rapida  si o varianta mai complicata.

Varianta simpla ar fi inmultirea puterii centralei cu 30-50 litri/kw si astfel rezulta capacitatea pe care pufferul trebuie sa o aiba.

Varianta mai complicata tine cont de cantitatea de energie pe care o furnizeaza sursa de caldura intr-un interval de timp (exemplu, durata arderii unui plin de lemne uscate intr-o centrala cu combustibil solid) si diferenta de temperatura la care poate stoca energia produsa.

Un exemplu:

Avem o centrala Viadrus U22 D5 de 25 kw.

Conform producatorului in aceasta intra 25 kg lemne. Tinand cont ca 1 kg de lemn uscat are 4 kwh, totalul de energie furnizat de acest cazan va fi de 100 kwh. Insa randamentul acestuia este de ~80%, ca urmare vom putea “capta” doar 80 kwh, restul reprezentand pierderi.

Instalatia de incalzire a fost calculata in asa fel incat in zilele reci, poate asigura o temperatura interioara de 21-22*C, avand temperatura pe tur de 50*C, centrala putand lucra pana la 90*C (aici avand si randamentul maxim).

Ca urmare, trebuie sa gasim un puffer care sa poata inmagazina 80 kwh, la o diferenta de 40K (90-50*C).

In acest sens, trebuie sa stim si capacitatea termica masica a agentului termic, in cazul nostru apa, care este 4.18kj/kg K, ceea ce inseamna ca 1 kg de apa, la o diferenta de 1 grad inmagazineaza sau cedeaza 4.18 kj.

Pentru stabilirea capacitatii pufferului folosim formula Q = M x Cp x dT, unde :

Q – cantitatea de caldura in kwh

M – greutatea agentului in kg/secunda

Cp – Capacitatea calorica masica (kj/kg K)

dT – diferenta de temperatura in Kelvin

Ca urmare vom avea :

80 = M x 4.18 x 40 => M = 80/(4.18×40) => M = 80/167.2 => M = 0.478 kg/s, pentru a aduce ecuatia in echilibru (caci avem kwh si kg/s), inmultim rezultatul cu 3600 secunde, ca urmare, volumul pufferului trebuie sa fie de ~1700 litri.

Acum, pentru ca am vorbit in postul anterior de avantajele instalatiilor de joasa temperatura, voi face un calcul si pentru o instalatie de inalta temperatura.

Sa presupunem ca aveam aceeasi situatie, doar ca in zilele reci, temperatura agentului trebuie sa fie de 85*C.

Ca urmare vom avea dT de doar 5 K, iar calculele vor arata cam asa:

80 = M x 4.18 x 5 => M = 3.827 x 3600 secunde = ~13.800 litri !!!

Concluzie?

Fie ca este calculat simplu, fie ca este facut calculul complex, pufferul isi merita locul in instalatie si reprezinta un avantaj.

6 thoughts on “Pufferul

  1. Poti, te rog, sa abordezi si utilitatea unui puffer atunci cand sursa de caldura este o centrala in condensatie? Ma refer in special la cazul utilizatii mixte a incalzirii in pardoseala cu radiatoare. Aici din cauza principiului stratificarii, pot lua de sus agent termic la o temperatura mai ridicata (>65 grC) iar returul sa fie trimis la centrala la o temperatura sub 50 gr C. Fara puffer, as fi obligat sa nu depasesc 60 – 65 gr pe tur la radiatoare. De asemeni, pentru cazul acesta mixt, un alt mare avantaj il prezinta faptul ca joaca si rol de separator hidraulic.

    • Pe langa rolul de butelie de egalizare, un puffer ar fi bun intr-o astfel de instalatie pentru a reduce numarul de porniri/opriri ale centralei.
      Insa in ce situatie, sa zicem ca necesarul minim al casei este de 6 kw, iar centrala poate modula doar pana la minim 9 kw. Astfel se poate monta un puffer care sa inmagazineze diferenta respectiva (3 kw in exemplu dat).

      Pentru randament ridicat, temperatura de TUR a centralei trebuie sa fie de maxim 50*C, nu cea de retur.
      Daca folositi temperatura de >60-65*C pe tur, randamentul centralei va fi foarte scazut si deja nu isi mai merita investitia.

  2. M – greutatea agentului in kg/secunda ???? Serios?
    Pina la urma ai nimerit-o cu acel 3600, insa cifra asta provine de la conversia dintre kJ si kWh, si anume 1kWh = 3600 kJ. In rest, le zici bine.

    • Incearca sa explici formula de mai sus cat mai simplu si intr-un mod in care sa o inteleaga cat mai multe persoane si apoi vezi de unde kg/secunda🙂

      Daca pui pe foaie sub forma de fractii o sa vezi ca kwh / (kj/kg K x K), prin simplificare se reduce la kwh / (kj/kg).

      Daca in acest punct pui omul sa transforme din kj in kwh sau invers o sa ajunga intr-un punct cateva zerouri dupa virgula (kj –> kwh) , ori cu numar de ordinul sutelor de mii (kwh –> kj), pierzandu-se astfel simplitatea formulei.

      Asa am ajuns la acel kg/secunda. Nu este stiintific, insa nu asta caut. Persoanele ce lucreaza in domeniu invata acest lucru din carti.
      Persoanele “ocazionale”, doritoare de rezultate rapide cauta pe internet.

      Va doresc o seara placuta.

  3. Dupa nume nu cred ca merita osteneala unui raspuns asa elaborat. Din cate vad a intrat numai sa se afirme, nu a ajutat cu nimic din pacate…

    • El/ea poate nu merita, insa persoanele ce citesc acest articol merita o explicatie.
      Nu doresc sa se creada ca scriu lucruri gresite sau neadevarate.

      O seara placuta va doresc.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s