Varmvattentank
En varmvattentank (även kallad varmvattentank , termisk lagringstank , varmvattenberedare , värmelagringstank och varmvattencylinder ) är en vattentank som används för att lagra varmvatten för uppvärmning av rum eller hushållsbruk.
Vatten är ett bekvämt värmelagringsmedium eftersom det har en hög specifik värmekapacitet . Detta innebär att den, jämfört med andra ämnen, kan lagra mer värme per viktenhet. Vatten är giftfritt och låg kostnad.
En effektivt isolerad tank kan behålla lagrad värme i dagar, vilket minskar bränslekostnaderna. Varmvattentankar kan ha ett inbyggt gas- eller oljebrännarsystem, elektriska elpatron . Vissa typer använder en extern värmeväxlare som ett centralvärmesystem eller uppvärmt vatten från en annan energikälla. Det mest typiska i hushållssammanhang är en brännare med fossila bränslen, elektriska nedsänkningselement eller ett fjärrvärmesystem .
Varmvattenberedare för tvätt, bad eller tvätt har termostatkontroller för att reglera temperaturen, i intervallet 40 till 60 °C (104 till 140 °F), och är anslutna till kallvattenförsörjningen för hushållsbruk.
Där den lokala vattenförsörjningen har en hög halt av lösta mineraler som kalksten , gör uppvärmning av vattnet att mineralerna faller ut i tanken (avlagring). En tank kan utveckla läckor på grund av korrosion efter bara några år, ett problem som förvärras av löst syre i vattnet som påskyndar korrosion av både tank och armaturer.
Isolering
Vanligtvis är varmvattentankar insvepta i värmeisolering för att minska energiförbrukningen, påskynda uppvärmningsprocessen och bibehålla den önskade driftstemperaturen. Tjockare värmeisolering minskar värmeförlusten i standbyläge. Varmvattenberedare finns med olika isoleringsklasser men det är möjligt att lägga till lager av extra isolering på utsidan av en varmvattenberedare för att minska värmeförlusten. Under extrema förhållanden kan själva värmaren vara helt innesluten i ett speciellt konstruerat isolerat utrymme.
Den vanligaste typen av varmvattenberedareisolering är glasfiber , fäst på plats med tejp eller remmar eller vattenvärmarens yttermantel. Isolering får inte blockera luftflödet eller förbränningsgasutflödet, där en brännare används.
Ett annat vanligt isoleringsmaterial som används för vattenlagringstankar är polyuretanskum (PUF) isolering. [ citat behövs ] Där tillgången till den inre tanken är en prioritet (i fall av särskilt aggressiva mineraler eller syrenivåer i den lokala vattenförsörjningen) kan PUF appliceras i inkapslad form, vilket möjliggör borttagning av isoleringsskiktet för regelbundna integritetskontroller och om krävs, reparationer av vattentanken.
Helt nyligen har förnuftiga lagringssystem kommersialiserats med innovativ stödd vakuumisolering. Denna teknik gör det nu möjligt att lagra värmeenergi i små till medelstora system i veckor utan några betydande värmeförluster. Där det är möjligt har det potential att använda prisvärd, förnuftig värmelagring för energilagring på medellång sikt.
Solar varmvattentank
I ett solvärmesystem lagrar en varmvattentank för solvärme värme från solfångare . Tanken har en inbyggd värmeväxlare för att värma kallt hushållsvatten. I relativt milda klimat, som Medelhavet, är de (högt isolerade men metallomslagna) lagringstanken ofta takmonterade. Alla sådana tankar har samma problem som artificiellt uppvärmda tankar inklusive kalkstensavlagringar och korrosion, och drabbas av liknande minskningar i total effektivitet om de inte underhålls noggrant.
Vattentankläckage
Vattenvärmartankar kan vara gjorda av glasemaljfodrat kolstål , rostfritt stål eller koppar .
Medan varmvattentankar av koppar och rostfritt stål är vanligare i Europa, är kolståltankar vanligare i USA, där den periodiska kontrollen vanligtvis försummas, tanken utvecklar en läcka varpå hela apparaten byts ut. Även när de försummas, tenderar kolståltankar att hålla i några år mer än tillverkarens garanti, som vanligtvis är 3 till 12 år i USA. [ citat behövs ]
Glaskroppsbeklädda tankar är mycket lägre i initial kostnad och inkluderar ofta en eller flera offeranodstavar utformade för att skydda tanken från perforering orsakad av korrosion som är nödvändig eftersom klorerat vatten är mycket korrosivt för kolstål. Eftersom det är mycket nästan omöjligt att applicera någon skyddande beläggning perfekt (utan mikroskopiska sprickor eller pinhole defekter i skyddsskiktet) kan tillverkare rekommendera en periodisk kontroll av eventuella offeranoder och byta ut den vid behov.
Vissa tillverkare erbjuder en utökad garantisats som innehåller en ersättningsanodstång. Eftersom konventionella varmvattentankar kan förväntas läcka vart 5:e till 15:e år, kommer högkvalitativa installationer att omfatta, och de flesta amerikanska bygg-/vvs-regler kräver nu, en grund metall- eller plastpanna för att samla upp läckaget när det inträffar.
Varmvattentank med sluten vattenkrets
Denna metod lagrar värme i en tank genom att använda externa värmeväxlare (slingor) som kan kopplas direkt eller användas för att driva andra (externa) värmeväxlare.
Den främsta fördelen är att genom att undvika att tappa tappvarmvatten direkt, matas tanken inte kontinuerligt med kallt vatten, vilket i områden med "hårt" vatten minskar kalkavlagringen till det som är löst i den ursprungliga vattenladdningen plus relativt trivialt belopp som tillkommer för att ersätta förluster på grund av läckage.
En ytterligare fördel är minskade syrehalter i ett sådant slutet system, vilket möjliggör en viss avslappning av kraven på material som används i varmvattentanken och de slutna vattenkretsarna, externa värmeväxlare och tillhörande rörsystem.
Medan ett externt värmeväxlarsystem som används för tappvarmvatten kommer att ha mineralavlagringar, förlänger avkalkningsmedel livslängden för ett sådant system.
Stratifierad varmvattentank med sluten vattenkrets
En annan metod för att lagra värme i en varmvattentank har många namn: Stratifierad varmvattentank med sluten vattenkrets , stratifierad termisk lagring , termoklintank alla och vattenstratifierad tanklagring, men i fall är den betydande skillnaden att det anstränger sig att underhålla den vertikala skiktningen av vattenpelaren, med andra ord att hålla varmvattnet överst i tanken medan vattnet i botten har en klart lägre temperatur.
Detta är önskvärt på platser med ett brett klimatområde där sommarkyla är lika viktig som uppvärmning på vintern, och innebär en eller flera av följande åtgärder:
- Olika värme- och kylslingor måste skicka in det uppvärmda eller kylda vattnet med så låg hastighet som möjligt. (Detta medför nödvändigtvis värme- och kylslingor som har hastighetsstyrda pumpar och rörportar med maximal möjlig diameter.)
- För kylapplikationer skickas kallt vatten ut från botten och varmt (retur)vatten matas in i toppen.
- Värmeapplikationer får ut varmt vatten på toppen och returnerar kallt vatten till botten.
- "Stratifieringsförbättrande" enheter i varmvattentanken (men om vatteninloppshastigheten är så låg som möjligt kanske detta inte behövs).
- Ett mer avancerat värmekontrollsystem krävs.
När en skiktad varmvattentank har slutna vattenkretsar kan vattentemperaturerna vara upp till 90 till 95 °C upptill och 20 till 40 °C i botten. Lugnt, ostört vatten är en relativt dålig värmeledare jämfört med glas , tegel och jord .
(Illustrerad av en stillastående sjö, där ytvattnet kan vara behagligt varmt för simning men djupare lager är så kalla att de utgör en fara för simmare, samma effekt som ger upphov till meddelanden i Londons stadshamnar som varnar "Danger Cold Deep Water) .
Följaktligen kan en godtycklig volym varmvatten lagras, så länge som skiktningen hålls intakt. I detta fall får det inte finnas vertikala metallplattor eller rör eftersom de skulle leda värme genom vattenlagren, vilket motverkar syftet med skiktning. När den används effektivt kan denna teknik hålla vattnet så högt som 95 °C (dvs strax under kokpunkten) vilket ger en högre energitäthet , och denna energi kan lagras under lång tid förutsatt att det varma vattnet förblir outspätt.
Beroende på syftet med installationerna kan vattenutbyten med olika nivåer välja vattentemperaturer som är lämpliga för den önskade användningen.
I många solvärmesystem kan energiparametrarna avläsas som en funktion av tiden, från "uppehållstiden" som krävs för att omvandla dagsljus till värme, på sin topp den maximala varmvattentemperaturen nära toppen av tanken.
Dubbelelement elektrisk
När flödet startar från det översta utloppet kommer kallt vatten in i tanken i botten. Detta temperaturfall får termostaten att slå på det elektriska värmeelementet i botten av tanken. När vattnet på toppen av tanken tappas bort, förskjuts varmvattnet på toppen av relativt kallare vatten, den övre termostaten sätter på toppelementet. När flödet stannar förblir elementen på tills deras inställningar är uppfyllda.
Även om det är vanligt att ha de övre och nedre termostaterna olika inställda för att spara energi, innebär det faktum att varmvattnet stiger att termostaten som styr det övre elementet bör mata den hetaste tillförseln, medan den nedre elementet är varmast.
Om termostaterna i ett sådant system är omvända - varm matning från toppen, varm från mitten - kan det inte bara påverka systemets energieffektivitet, det kan vara farligt att mata skållningsvatten till ett varmvattenuttag för hushåll, eller om det riktas till varmmatningsbrickor skadar dem så att de inte kan repareras.
Säkerhetsfrågor
Varmvatten kan orsaka smärtsamma, farliga skållningsskador , särskilt hos barn och äldre. Vatten vid utloppet bör inte överstiga 49 grader Celsius. Vissa jurisdiktioner sätter en gräns på 49 grader för tankens börvärdetemperatur. Å andra sidan kan vatten som lagras under 60 grader Celsius tillåta tillväxt av bakterier, såsom de som orsakar legionärssjuka , vilket är en särskild fara för personer med nedsatt immunförsvar. En teknisk lösning skulle vara användning av blandningsventiler vid uttag som används för handfat, bad eller dusch, som automatiskt skulle blanda kallt vatten för att hålla ett maximum under 49 C. Ett förslag att lägga till detta i Kanadas byggnorm misslyckades .