Накопительный бак для отопления – как подобрать накопительный бак для твердотопливного котла, расчет буферной емкости, установка в водяную систему

Накопительная емкость для отопления

Как самому сделать теплоакуумулятор для отопления

Содержание:

• Немного о назначении и конструкции
• Расчет объема накопительного бака
• Рекомендации по изготовлению
• Чем утеплить теплоаккумулятор
• Заключение

В нынешние времена удорожания всех видов энергоносителей многих домовладельцев стал серьезно волновать вопрос их экономичного использования. Один из вариантов – это включение в схему отопления большой емкости с водой – теплового аккумулятора. Но емкости заводского изготовления отличаются немалой стоимостью. В то же время некоторые домашние мастера – умельцы разобрались, как можно сделать теплоаккумулятор своими руками, что выйдет гораздо дешевле. Об этом опыте и будет рассказано в данной статье.

Немного о назначении и конструкции

Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:

• при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
• накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;

Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.

Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.

Расчет объема накопительного бака

Данное решение заключается в том, что теплоаккумулятор, сделанный своими руками, представляет собой обычную утепленную емкость с двумя патрубками для присоединения к системе отопления. Суть заключается в том, что котел в процессе работы частично направляет тепловой носитель в накопительный бак, когда радиаторы в этом не нуждаются. После отключения источника тепла происходит обратный процесс: работа системы отопления поддерживается водой, поступающей из аккумулятора. Для этого нужно будет правильно выполнить обвязку накопительной емкости с теплогенератором.

Первым делом надо определить объем бака для аккумуляции тепловой энергии и произвести оценку возможности его размещения в котельной. Кроме того, изготовление теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов необязательно начинать с нуля, есть различные варианты подбора готовых сосудов подходящей вместительности.

Мы предлагаем ориентировочно определить объем бака самым простым способом, основанным на законах физики. Для этого надо иметь такие исходные данные:

• тепловая мощность, потребная на обогрев дома;
• время, в течение которого источник тепла будет отключен и его место займет аккумулирующая емкость для отопления.

Способ расчета покажем на примере. Есть здание площадью 100 м2, где теплогенератор простаивает 5 часов в сутки. Укрупненно принимаем необходимую тепловую мощность в размере 10 кВт. Это значит, что каждый час аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт энергии, а на весь промежуток времени ее надо накопить 50 кВт. При этом вода в баке нагревается минимум до 90 ºС, а температура на подаче в системах отопления частных домов при стандартном режиме принимается равной 60 ºС. То есть, разность температур составляет 30 ºС, все эти данные мы подставляем в хорошо знакомую из курса физики формулу:

Q = cmΔt

Поскольку мы хотим узнать количество воды, что должен содержать тепловой аккумулятор, то формула принимает такой вид:

m = Q / c Δt, где:

• Q – общий расход тепловой энергии, в примере равен 50 кВт;
• с – удельная теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж / кг ºС или 0.0012 кВт / кг ºС;
• Δt– разность температур воды в баке и подающем трубопроводе, для нашего примера это 30 ºС.

m= 50 / 0.0012 х 30 = 1388 кг, что занимает ориентировочный объем 1.4 м3. Итак, тепловая батарея для твердотопливного котла емкостью 1.4 м3, наполненная водой, нагретой до 90 ºС, будет обеспечивать дом площадью 100 м2 теплоносителем с температурой 60 ºС в течении 5 часов. Потом температура воды упадет ниже 60 ºС, но еще какое-то время (3—5 часов) понадобится на полную «разрядку» аккумулятора и остывание помещений.

Важно! Для того чтобы тепловой аккумулятор, изготовленный своими руками, успевал полностью «зарядиться» во время работы котла, последний должен иметь не менее чем полуторный запас по мощности. Ведь отопителю надо одновременно обогревать дом и загружать накопительный бак горячей водой.

Рекомендации по изготовлению

Если требуется сделать аккумулирующую емкость с нуля, то лучше всего для этой цели использовать обычный листовой металл толщиной 2 мм. Варить бак можно и из нержавейки, но вовсе не обязательно, так как подобный материал обойдется очень дорого. Для удобства последующего утепления и простоты изготовления емкость лучше делать прямоугольной формы. Зная объем бака, легко рассчитать его габариты в соответствии с условиями его монтажа в котельной.

Совет. Если вы хотите обеспечить совместное функционирование накопительного сосуда и самотечной системы отопления, то нужно смастерить теплоаккумулятор открытого типа, то есть, обеспечить его сообщение с атмосферой через трубку в верхней части бака. Ставить его надо выше уровня радиаторов, для чего придется дополнительно сварить подставку из стальных труб или уголков.

В некоторых случаях нет смысла варить емкость с нуля, можно сделать водяной теплоаккумулятор из бочки. Хорошо подойдет железная бочка большой вместительности, в нее потребуется врезать два патрубка для присоединения к системе. Пластмассовые бочки применять рискованно из-за высокой температуры воды, разве что на маркировке изделия будет указана максимальная температура содержимого до 100 ºС.

Такое же предостережение мы даем тем домашним умельцам, что мастерят теплоаккумуляторы из еврокуба. Конечно, это очень удобный способ, но данная пластмассовая емкость рассчитана на максимальную температуру не более 70 ºС. Поэтому еврокуб подойдет в качестве накопительного бака, работающего с теплыми полами, где температура теплоносителя редко превышает 50 ºС, для радиаторных систем он не годится.

Чем утеплить теплоаккумулятор

Даже когда бак находится в теплом помещении, то разность температур между воздушной средой и теплоносителем слишком велика – от 50 до 70 ºС. Чтобы не

teplo-ltd.ru

что это такое, преимущества, пошаговый расчет бака

Обеспечить экономию топлива для обогрева теплоносителя в современных системах способен установленный в контуре буферный бак аккумулятор для отопления. Его применяют как в твердотопливных системах, так и при обогреве с помощью газа или на электрическом обогреве.

Аккумулирующая емкость для отопления способна осуществлять генерацию полученной тепловой энергии, которая впоследствии возвращается для использования в обогреве воды или в применении ее снова для отопления помещения. Во внутренней полости располагаются специальные баки-резервуары, габариты которых зависят от конкретной модели изделия.

Специфика выбора баков

Основным критерием для выбора аккумуляторного бака для отопления является наличие свободного пространства в помещении. Также необходимо предусмотреть возможность укрепления пола под этим котельным оборудованием. При установке на неподготовленной площадке возможны нежелательные последствия в виде проломов, прогибов или других повреждений за счет массивности.

Если есть необходимость в установке накопительного бака для отопления габаритом в 1 м³, но нет возможности это сделать, допускается установка двух таких емкостей по 0,5 м³ в разных точках, чтобы снизить нагрузку.

Дополнительной причиной для установки бака аккумулятора для отопления может быть наличие горячего водоснабжения. Когда в помещении отсутствует контур для горячей воды, то при установке бака, можно провести монтаж системы ГВС.

Важно учитывать значение давления в системе отопления. Для бытовых контуров, смонтированных в частном секторе, редко можно встретить системы с более, чем 3 атм. В этой ситуации наиболее актуальным окажется бак накопительный для отопления с торосферической крышкой.

Есть отдельные модели заводских аккумуляторов, имеющих в оснащении электрические ТЭНы. Такие элементы производители монтируют в верхней части емкости. Данное решение способствует поддержанию высокой температуры в течение длительного времени даже после полной остановки котла. Это обеспечить подачу горячего водоснабжения для обычного ее использования.

Что это такое

Буферный бак аккумулятор для отопления (он же теплоаккумулятор и он же аккумулирующая емкость) – это приспособление для накопления и сохранения тепла. Внешне такой бак имитирует термос, стенки которого утеплены специальными изолирующими материалами (термостойкий поролон), который отлично справляется с поставленными задачами.

Подобный буфер в системе отопления является обязательным элементом, поскольку позволяет собирать тепловую энергию от всех источников тепла и равномерно распределять ее по помещению.

Поскольку основная задача устройства – накопления и сохранение тепла, основным его элементом является теплоизолятор. В зависимости от того, из чего его изготовили, определяется разновидность буферного бака:

• жидкостный;
• твердотельный;
• термохимический;
• паровой;
• со вспомогательными элементами нагрева.

Если в качестве теплоносителя выступает вода, в некоторых системах отопления может использоваться антифриз. В любом случае любой бак, независимо от материала теплоизоляции. комплектуется входными и выходными патрубками, ведущими, соответственно, к котлу  к системе отопления.

Преимущества наличия бака

Чаще всего бак аккумулятор для горячей воды является актуальным именно для твердотопливных систем отопления. При этом он обладает следующими преимуществами:

• Длительное автоматическое обеспечение помещения теплом даже после полного прекращения обогрева теплоносителя. Система выдержит несколько часов на аккумулированном тепле.
• Вмонтированная в контур емкость способствует эффективной защите водяной рубашки котла от закипания и разрушения. Когда происходит неожиданное отключение подачи электроэнергии либо перекрывается термостатическими головками подача теплоносителя в систему при выходе в рабочий температурный режим, происходит нагрев воды в баке (тепловое аккумулирование). В течение этого времени можно успеть запустить электрогенератор или, снизившись до нужного уровня, температура возобновит циркуляцию с горячим баком.
• Блокирована возможность поступления прохладного теплоносителя в разогретый теплообменник, расположенный в зоне прогрева, со стороны обратки, если произойдет непредвиденная заминка с насосом.
• Аккумулирующие тепловую энергию полости применяются в качестве гидроразделителей. Такое решение обеспечивает максимальную независимость всех разводок, что сказывается на экономии.

Стоит отметить, что такие баки имеют и недостаток. Он заключается в относительно высокой стоимости монтажных работ и повышенных требованиях к условиям размещения гидравлического оборудования. Но все затраты компенсируются в эффективной и слаженной работе получившейся системы.

Классическая схема подключения

Есть несколько типовых схем подключения аккумулятора в систему отопления. Простейшей из них увязывает котел и бак в гравитационную схему, которая предусматривает работу даже при полном отключении от прокачивающего насоса электросети. При этом следует изначально делать обвязку твердотопливного котла с учетом буферной емкости.

Тепловой аккумулятор всегда подключается к котлу отопления параллельно. Этот способ, несмотря на то, что элементарный по исполнению, является самым правильным и эффективным.

В таком случае монтаж емкости проводится выше батарей. Во время монтажа задействован насос, прокачивающий воду, обратный клапан, обеспечивающий подачу лишь в одном направлении, и термостатический клапан. Цикл начинается с разогрева воды. Ее по трубопроводу начинает перекачивать насос через клапан в сторону радиаторов. Такой процесс ведется до такого времени, когда система не прогреется до заданной критической точки, например, теплоноситель выйдет в 60⁰С.

Параллельно клапан стравливает через патрубок небольшое количество холодной воды по нижнему патрубку емкости. По верхнему открытому патрубку едет в систему теплая жидкость через отопительный котел. В это время происходит заряжание аккумулятора.

После того как в топке перегорит вся порция твердого топлива, температура воды в подающей трубе начинает снижаться. По достижении ею отметки в установленные 600С, с помощью термостата будет перекрываться подача от зоны нагрева. В это время станет открываться поток из бака, который получит подпитку от холодной воды, а в итоге трехходовой клапан вернет все в первоначальное положение.

В задачу обратного клапана, вмонтированного параллельно термостату, входит остановка насоса. В этом случае котел закольцовывается с аккумулятором, вода поступит к приборам напрямую из бака, а в нее уже будет вливаться подогретая вода от котла. Термостат в данной схеме не проявляет активности.

Расчет для аккумулятора тепла

На рынке производители предлагаю модели аккумуляторов, имеющие разнообразные параметры. Основной критерий выбора емкости по размеру заключается в мощности используемого в системе котла. Подогрев теплоносителя осуществляется в нем благодаря встроенному змеевику. Он играет роль теплообменника. В некоторых моделях применяют несколько змеевиков.

Традиционно принято использовать следующий алгоритм для расчета параметров теплоаккумуляторов:

• 25-30 л объема эквивалентны выдаваемой мощности в 1 кВт твердотопливного котла.

Соответственно при параметре в 15 кВт понадобится аккумулятор емкостью около 700 литров. Значение мощности котла, которое всегда указано в ватах, легко найти в инструкции по его применению. Умножив имеющуюся цифру на 30, получим требуемое значение бака в литрах.

Если отопительная система уже собрана и функционирует, гораздо проще рассчитать необходимый объем буферной емкости. Тот, кто пользуется системой, знает запас воды, время, которое проходит между закладками котла. Для того, чтобы определить размер буферного бака, достаточно перемножить объем теплоносителя и время между топками котла в часах.

Используя буферный бак в системе отопления и горячего водоснабжения, вы обеспечиваете себя регулярной подачей тепла и воды, независимо от работы котла. Даже если он по каким-то причинам отключился, в вашем доме все равно будет тепло. К тому же, он рационально распределяет тепловую энергию в помещении, за счет чего можно экономить на оплате счетов.

ВИДЕО: Тепловой аккумулятор в доме с периодической топкой

www.portaltepla.ru

как подобрать накопительный бак для твердотопливного котла, расчет буферной емкости, установка в водяную систему

Содержание:

Владельцы частных домовладений стремятся сделать систему обогрева своего жилища наиболее экономически выгодной.

Сейчас существует множество новейших технологий, направленных на энергосбережение, в том числе и для отопления частных домов. Но даже при установке более современного оборудования, в большинстве случаев не получается добиться желаемого эффекта.

Это понятно в случаях, если речь идёт о возведении домов в те времена, когда вопроса о рачительном энергопотреблении ещё не стояло. Но почему такая же картина наблюдается и в домах, которые построены совсем недавно, с учётом всех необходимых требований?

Существуют определённые недостатки, разобравшись с которыми, можно понять, почему отопительная система несовершенна. С успехом решает данную проблему установка теплоаккумулятора в систему отопления.

Новый акцент в энергоэффективности

Как бы не была высоко эффективно устроена современная система отопления в частном доме, хочется задействовать все её ресурсы и возможности. Пожелание касается одновременного использования одного источника энергии для обогрева дома и обеспечения горячим водоснабжением. Это новый подход к показателю, характеризующему энергоэффективность. То есть речь идёт не столько об экономии самого топлива, как о том, чтобы получить от него максимум выгоды.

Добиться результата в этом направлении позволяет такой прибор, как термоаккумулятор для твердотопливных котлов. Кажется нереальным, но с его помощью можно быстро снизить ровно наполовину расход топлива во время отопительного сезона, и одновременно полученную энергию направить на осуществление другой функции — обеспечения горячей водой.

Как работает система на твёрдом топливе с накопительным баком

Наибольшая экономия ресурсов будет достигнута, когда подключают теплоаккумулятор для котлов отопления, работающих на твердом топливе.

Принцип устройства такой системы можно разделить на два этапа:

• тепло от сжигания топлива поступает через теплообменник на радиаторы отопления, которые, в свою очередь, отдают тепло окружающей среде;
• после остывания, вода из радиаторов устремляется вниз и вновь поступает в теплообменник котла для последующего прогрева.

И далее всё повторяется по кругу. Такая схема имеет два существенных отрицательных момента, которые влияют на потерю тепла:

• вода в качестве теплоносителя направляется от котла к радиаторам напрямую и быстро остывает;
• недостаточный объём воды-теплоносителя в отопительной системе не даёт выдерживать постоянную температуру, поэтому её приходится регулярно подогревать в контуре котла.

Это крайне расточительно. Особенно, если это относится к твёрдому топливу. По сути, происходит следующее. В котел закладывается топливо, которое сначала горит довольно интенсивно. Поэтому помещение прогревается очень быстро. Однако когда топливо гореть перестаёт, температура воды в радиаторах сразу понижается, и в доме сразу становится холодно. Для того, чтобы постоянно поддерживать комфортный температурный режим в помещении, нужно подкладывать в котёл всё новые партии топлива.

Отличие от стандартной схемы отопления

Система, снабжённая теплоаккумулятором для водяного отопления, работает совершенно по другому принципу. Устройство не сложное, монтируется достаточно быстро. Его установка решит сразу несколько важных задач по жизнеобеспечению домовладения.

Для того, чтобы система заработала по-другому, требуется установить накопительный бак для котла с многослойной эффективной теплоизоляцией между котлом и трубопроводами, по которым вода устремляется к радиаторам.

Внутри бака имеются различные теплообменники для горячего водоснабжения и системы отопления. Нагретая с помощью котла вода внутри аккумулятора останется долгое время горячей. Она будет постепенно распределяться сразу по двум каналам: водоснабжения и отопления.

Нужно правильно рассчитать ёмкость для теплоносителя внутри бака. В него должно помещаться большее количество воды, чем в систему отопления.

На примере ёмкости бака в 350 литров можно представить экономию топлива. Аккумулятор, который обеспечивает потребности в тепле и горячей воде одного стандартного домовладения, может иметь:

• объём от 350 до 3500 литров;
• диаметр от 0,7 м. До 1,8 м.;
• высоту от 1,8 м до 5,6 м.

В аккумуляторе устанавливают теплообменники для горячего водоснабжения и отопительной системы. Особого внимания требуют приборы системы безопасности:

• манометр;
• клапанная группа;
• патрубки для выхода воздуха,

Кроме того, аккумулятор снабжён приборами для контроля температурного режима и давления. Все это позволяет ему регулировать важные процессы, связанные с обеспечением горячей водой и обогревом помещения.

Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Стоимость аккумуляторов зависит от материала, из которого изготовлен бак, его объёма, наличия дополнительного оборудования, а так же фирмы-изготовителя.

В качестве материала для стенок аккумулятора могут быть использованы нержавейка или чёрная сталь. Естественно, в первом случае срок его эксплуатации будет гораздо выше.

Перед тем, как приобретать аккумулятор, нужно выполнить расчет буферной ёмкости твердотопливного котла и всей системы отопления, в том числе и диаметров патрубков.

Такие расчёты должен делать специалист, в крайнем случае, это можно выполнить самостоятельно.

Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла, и что нужно учитывать в данном случае? В первую очередь, такой фактор, что мощность котла и самой установки должна быть ориентирована на работу в условиях наиболее низкого температурного режима в данном регионе. Это нужно для того, чтобы система работала не в напряжённом ритме, не «выкладывалась» на полную мощность, а с определённым запасом энергоэффективности. В таком случае она прослужит длительный срок, её работа будет стабильной.

Функции, которые берёт на себя электроника в котлах отопления

Общество уже привыкло к тому, что в современном мире большинство процессов, которые касаются обеспечения жизнедеятельности, управляются с помощью электроники. То же самое относится и к системам горячего водоснабжения и отопления в доме.

Для чего нужна электроника в данном случае? Например, чтобы постоянно поддерживать нужную температуру воздуха в помещении. Этого можно добиться, если теплоноситель всегда будет горячим. Умная электронная система, которая встроена в теплоаккумулятор, контролирует уровень температуры воды. В случае необходимости включается циркуляционный насос для подачи воды-теплоносителя в отопительную систему. Электроника вовремя откроет заслонки для нагрева. Если возникнет необходимость, перекроет клапаны трубопроводов, чтобы теплоноситель устремился в радиаторы напрямую от котла.

Возможности системы позволяют переправить горячую воду от котла в трубопровод горячего водоснабжения.

Более того, электросистема поможет контролировать работу котла, работающего на твёрдом топливе. В аккумуляторе может быть установлен дополнительный патрубок для подключения солнечного коллектора. А это ещё одна существенная экономия энергоресурсов. Правда, стоимость такого прибора будет выше.

Распределит энергопотребление и сэкономит топливо

Выгоды от подключения теплоаккумулятора очевидны. В результате, котёл нужно растапливать гораздо реже, чем при обычной системе. А это экономия не только топлива, но также времени и физических сил.

Если речь идёт об отопительном приборе, который работает от электричества, то и здесь теплообменник с умной электроникой поможет сэкономить. Он распределит энергопотребление равномерно и целесообразно.

Ещё одно немаловажное преимущество: так как отопительная система с теплоаккумулятором будет работать стабильно, исключая резкие перепады температуры, срок эксплуатации всего оборудования значительно продлится.

Вложение средств в организацию такой системы экономии энергоресурсов оправдает себя уже в первый отопительный сезон. 

teplospec.com

назначение, критерии при выборе, схема подключения

Содержание статьи:

В домах, где отсутствует газ или централизованное отопление, используются отопительные индивидуальные системы, включающие твердотопливные и электрические котлы или гелиосистемы, работающие на солнечной энергии. У этих систем есть важный недостаток – неравномерность нагрева теплоносителя ввиду принципиальных особенностей функционирования или влияния внешних факторов. Оптимизировать их можно с помощью теплоаккумулятора для отопления, который сыграет роль буфера между источником тепла и потребителями.

Назначение теплоаккумулятора

Теплоаккумуляторную емкость можно подключать к любому типу котла

Теплоаккумулятор для различного типа котлов отопления представляет собой заполненный водой резервуар внушительного размера, который позволяет решить проблемы, возникающие при работе отопительного котла:

• перерасход энергии;
• избыточная мощность отопления;
• перегрев воды в котле;
• периодические колебания температуры нагрева из-за неравномерности самого процесса горения и несвоевременной закладки дров, угля;
• несовпадение пиков выработки и потребления тепловой энергии.

Часть проблем можно решить путем установки пиролизного котла длительного горения, но в последнем случае он не поможет. Особенность работы котла в том, что после закладки топлива мощность отдачи тепловой энергии постепенно увеличивается, достигая пиковых значений, а затем также постепенно уменьшается. Если вовремя не добавить топливо в котел, он останавливается, теплоноситель начинает остывать, а вместе с этим падает температура в доме. В период пиковой выработки тепла система не в состоянии эффективно распределять всю энергию, поскольку оснащена терморегуляторами, поэтому часть тепла растрачивается впустую. Если котел электрический, гораздо выгоднее накапливать тепло в ночные часы, когда электроэнергия рассчитывается по льготному ночному тарифу, чтобы днем потреблять электричество как можно меньше.

Резервуар теплоаккумулятора для системы отопления выполнен из нержавеющей или обычной стали, изнутри может быть покрыт защитным лаком. Стенки сверху окрашиваются теплоустойчивой краской, затем закрываются теплоизоляционным материалом и кожзаменителем. Фактически при подключении теплоаккумулятора объем теплоносителя в системе отопления увеличивается, что позволяет компенсировать пиковую мощность котла и одновременно накопить тепло для передачи ее теплоносителю при падении мощности выработки тепловой энергии котлом. Благодаря качественному утеплению вода в теплоаккумуляторе остывает долго. Она сохраняется в нагретом состоянии в течение нескольких часов и даже дней и посредством насоса подается в систему. Принцип действия теплоаккумулятора основан на разной теплоемкости различных сред, в частности воды и воздуха. Уменьшение температуры 1 л воды на один градус приводит к повышению температуры воздуха объемом 1 м3 на 4 градуса.

Если при использовании твердотопливных и электрических котлов установка теплового аккумулятора желательна, но не обязательна, то присутствие теплоаккумулятора в гелиосистеме – необходимое условие функционирования, поскольку в вечернее и ночное время солнечную энергию невозможно получить, а осенью и зимой в пасмурные дни использование системы сильно ограничено.

Плюсы и минусы

Можно установить теплоаккумулятор, в котором имеются функции бойлера

Плюсы использования теплового аккумулятора:

• Сохраняет тепловую энергию в течение нескольких часов и дней.
• Исключается перегрев котла.
• Тепловая энергия не расходуется зря, а накапливается, чтобы быть использованной в дальнейшем, благодаря этому увеличивается КПД котла и отопительной системы в целом.
• Позволяет экономить финансовые средства.
• Температура воздуха в помещениях легко поддерживается на оптимальном уровне, резкие скачки температуры исключены.
• Нет необходимости в частых загрузках топлива.
• Дополнительно к твердотопливному котлу можно установить гелиосистему, являющуюся бесплатным источником тепловой энергии.
• Некоторые модели термоаккумуляторов для отопления могут совмещать функции бойлера.

Недостатки системы:

• Долгий нагрев – оптимальна установка в домах, предназначенных для постоянного проживания. В дачных коттеджах, которые посещаются зимой в выходные, пользу такой прибор не принесет.
• Высокая стоимость – они стоят примерно столько же, сколько и котел, а иногда и дороже.
• Значительные габариты и вес – из-за этого возникают определенные сложности при транспортировке и монтаже. Кроме того, теплонакопитель, предназначенный для отопления, устанавливают в непосредственной близости к котлу, там же должно находиться дополнительное оборудование, поэтому нередко приходится выделять для установки приборов специальное помещение и подготавливать его специальным образом: обустраивать опорную площадку, способную выдержать вес накопителя. В заполненном состоянии резервуар может весить 3-4.
• Требуется котел высокой мощности – покупка накопителя оправдана, если мощность котла не используется в полной мере, имеется как минимум двойной запас мощности, в противном случае прибор будет бездействовать.

Теплоаккумулятор можно сделать своими руками из нержавейки и медной трубы

При изготовлении теплоаккумулятора своими руками удастся сэкономить значительную сумму. Самая простая конструкция изготавливается из стальной нержавеющей бочки или даже листовой нержавейки толщиной не менее 3 мм. Также потребуется медная трубка диаметром 3 см и длиной 14 м. Ее сгибают в виде спирали и помещают внутрь бака. Снизу делают подводку холодной воды, сверху отвод для горячей, устанавливают на отводы запорные краны. Обязательно нужно утеплить теплоаккумулятор, сделанный своими руками для твердотопливного котла, иначе он будет неэффективен. Также необходимо установить датчики давления и температуры.

Если цилиндрическую емкость сварить не получается, можно изготовить теплоаккумулятор для отопления в форме параллелепипеда – своими руками резервуар такой формы сделать проще. Углы дополнительно усиливают, снаружи дополняют конструкцию ребрами жесткости – приваривают их на расстоянии 30-35 см друг от друга. Соотношение диаметра и высоты прибора – 1:3(4).

Критерии при подборе

Выбирают теплоаккумулятор, учитывая параметры системы отопления и вид теплоносителя

Подбирать тепловой аккумулятор необходимо в соответствии с точными расчетами, учитывающими параметры домашней системы отопления. Однако помимо расчетных значений принимают во внимание общие характеристики тепловых накопителей.

• Давление в системе отопления. По этому параметру тепловой аккумулятор должен соответствовать системе отопления. Во всяком случае значение может быть выше, но не ниже. Какое давление сможет выдержать накопитель, зависит от толщины стенок, формы резервуара, материала изготовления. Теплоаккумуляторы для котлов, выдерживающие более 4 бар, имеют выпуклые нижнюю и верхнюю крышки.
• Объем буферной емкости. Этот параметр считают наиболее важным и стараются выбрать емкость такого объема, чтобы накопитель мог аккумулировать все лишнее тепло. Но в то же время и излишне объемный прибор не нужен.
• Наружные размеры и вес. Вопросы транспортировки и размещения оборудования решать придется, поэтому необходимо тщательно все рассчитать: пройдет ли бак в дверной проем, выдержат ли перекрытия при полностью заполненном водой резервуаре.
• Оснащение дополнительными теплообменниками. Они позволяют еще более оптимизировать функционирование системы. Модели подбирают в соответствии со сложностью всей системы.
• Возможность установки дополнительных устройств. Совместно с аккумуляторным буфером обмена устанавливают дополнительные ТЭНы, датчики и регуляторы температуры. Если все элементы системы подобраны грамотно, можно снизить расход топлива в два раза.

Баки изготавливают из углеродистой стали или нержавейки. Последние стоят дороже и служат дольше, а первые обязательно имеют антикоррозийное покрытие. Необходимо убедиться в его качестве.

Расчёт объема буферной емкости котла

По расчетам, теплоаккумулятор должен принять всю энергию от одной закладки топлива в котел

Объем буферной емкости обычно рассчитывают таким образом, чтобы за время горения одной закладки топлива теплоаккумулятор сохранил все выработанное котлом тепло. Самостоятельно можно произвести лишь приблизительные расчеты, не учитывающие теплопотери от радиаторов отопления и влияние температуры воздуха в помещении. Основная формула для расчетов объема теплоаккумулятора:

W = k × m × с × Δt, где

• W – избыточное количество тепла;
• m – масса жидкости;
• с – теплоемкость теплоносителя;
• Δt – количество градусов, на которые нужно нагреть теплоноситель;
• k – КПД котла.

Отсюда нужно вычислить массу теплоносителя: m = W / (k × с × Δt).

Так как W определяется как разница значений энергии, выработанной котлом и затраченной на обогрев дома, необходимо также уточнить их и время прогорания закладки топлива. Если мощность котла приводится в паспорте прибора, расход тепловой энергии на отопление нужно рассчитывать. Время прогорания топлива определяется опытным путем. Допустим, это 3 ч, а на отопление дома требуется 10 кВт/ч. Значит, за 3 ч будет потрачено: 10 × 3 = 30 кВт.

Выработка тепла котлом мощностью 22 кВт/ч составляет: 22 × 3 = 66 кВт.

По итогам расчета избыточное тепло составит: W = 66 – 30 = 36 кВт. Переводим в Вт, получаем 36000 Вт.

Используя формулу m = W / (k × с × Δt), определяем искомое значение массы воды. КПД указывается в паспорте в процентах. Это значение нужно перевести в десятичное, разделив на 100. Например, 80/100 = 0,8. Теплоемкость воды равна 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С.

Δt  определяют путем измерения температуры трубы подачи и обратки, вычитая из большего значения меньшее. Например: Δt = 88 – 58 = 30°С. Таким образом, m = 36000/(0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 кг.

Для сохранения всей избыточной энергии, выработанной котлом, потребуется емкость объемом не менее 1 288,7 м3. Подойдет теплоаккумулятор Jaspi GTV Teknik на 1500 л. При более скромных значениях расчета можно ограничиться резервуаром, к примеру, на 750 л.

Способы и схемы подключения своими руками

Теплоаккумулятор с пустым баком устанавливают, если давление в системе небольшое

Сложность и особенности подключения зависят от типа теплового накопителя. Поэтому следует разобраться, какими они бывают.

• Самая простая конструкция – пустой внутри бак. Котел и потребители подключаются напрямую. Использование оптимально, если применяется одинаковый теплоноситель во всех контурах, давление в системе не превышает допустимые показатели накопителя и температура теплоносителя, подающегося из котла, не превышает допустимых значений для контура отопления. Если первые два требования не соблюдаются, при подключении в систему необходимо воспользоваться дополнительными внешними теплообменниками. В последнем случае следует установить смесительные узлы с трехходовыми кранами.
• Буферная емкость с внутренним теплообменником – одним или несколькими. Теплообменник представляет собой спиральную трубу из меди или нержавейки. В таком накопителе теплоноситель перемешивается. Змеевик, расположенный в нижней части, нагревает теплоноситель, горячая вода устремляется вверх как менее плотная. Наверху расположен другой змеевик, который забирает энергию и выводит ее на контуры отопления. Прибор такого типа оптимален при использовании разных типов теплоносителей, при высоком давлении и температуре теплоносителя, подключении нескольких генераторов тепла.
• Резервуар с проточным контуром горячего водоснабжения. Теплообменник по большей части расположен вверху бака. Он должен быть выполнен из металла, отвечающего нормативам пищевого водопотребления. Контуры подключаются напрямую. Такая система предпочтительна при равномерном расходе горячей воды.
• Теплоаккумулятор с внутренним бойлером. В накопительной емкости сохраняется нагретая вода для бытового потребления. Такой тип аккумулятора, накапливающего тепло, можно без проблем встроить в открытую и закрытую системы отопления, оснащенные твердотопливными, электрическими котлами и солнечными коллекторами. Особенно актуальны буферные емкости этого типа при использовании электрокотлов, когда теплоноситель нагревается ночью, а вода расходуется днем. Бойлера на 150 л вполне достаточно для суточного потребления воды среднестатистической семьей.

Проточный теплоаккумулятор

С бойлером

С теплообменником

Выходных патрубков у теплового аккумулятора, предназначенного для системы отопления, несколько, и они расположены вдоль бака по вертикали, так как имеет место температурный градиент по высоте. Это сделано для того, чтобы можно было подключать контуры с разными требованиями к температуре теплоносителя, снижать нагрузку на регуляторы температуры. В результате тепловая энергия используется максимально эффективно.

В системе с трехходовыми клапанами возможна более точная регулировка температуры

Другие типы систем:

1. Простейшая схема обвязки, ограничивающая возможности регулировки. Горячая вода поднимается вверх и забирается из верхней точки, после остывания опускается и снова поступает в котел. Используется в том случае, если давление и температура в генераторе тепла и контурах отопления одинаковы. Температура регулируется только методом увеличения/уменьшения потока теплоносителя.
2. В системе присутствуют узлы смешивания, байпасы, поэтому возможна более точная регулировка по температуре теплоносителя. Эффективность оборудования достигается благодаря установке, например трехходовых клапанов.
3. В систему включен дополнительный бак, благодаря чему небольшой объем горячей воды доступен непосредственно после запуска котла. Потребителю не приходится ждать, когда система разогреется полностью, но запас воды не велик, а нагревается система медленнее, чем классическая.
4. Внутри буферной емкости имеется один змеевик, через него проходит тепловая энергия от источника, а уже от змеевика нагревается теплоноситель в тепловом накопителе. В системе этого типа применяют разные теплоносители. Можно выбирать такие, которые нельзя смешивать из-за несовместимости химических характеристик. Через змеевик можно запитать отопление или ГВС, либо по этому кругу будет циркулировать теплоноситель от источника.
5. В системе установлен дополнительный внешний теплообменник. Он позволяет поддерживать нужную температуру в аккумуляторе.
6. Система с проточным контуром горячего водоснабжения. Она оптимальна, если горячая вода используется равномерно. В противном случае рекомендуется приобрести энергоаккумулятор со встроенным бойлером.
7. Система с одним змеевиком и подключением к альтернативному источнику энергии, например, солнечному коллектору. Называется бивалентной. Подключение осуществляется таким образом, что коллектор играет ведущую роль в нагреве системы, а котел подключается, когда тепловой энергии недостаточно.
8. Мультивалентная система, где основной нагрев осуществляют низкотемпературные источники, например солнечный коллектор и геотермальный тепловой насос. Они подключаются в нижней части теплового аккумулятора. В качестве вспомогательного источника тепловой энергии применяется высокотемпературный котел.

При наличии различных контуров отопления и источников тепловой энергии формируется сложная разветвленная система со множеством дополнительного регулировочного оборудования, датчиков, групп безопасности. Ее проектировку рекомендуется доверить профессионалам, так как потребуются высокоточные расчеты.

Обвязка аккумулятора для тепла

Емкость должна быть хорошо утеплена. Если это покупной теплоаккумулятор, нужно оценить толщину и качество внешней изоляции. Чем лучше и толще теплоизолятор, тем дольше будет сохраняться тепло. Благодаря особой структуре теплоизолятора теплоаккумулятор работает как термос. Толщина теплоизоляции в качественных моделях составляет около 10 см. Она закрывает окрашенный термостойкой краской корпус. Поверх теплоизоляции идет слой кожзаменителя. Самостоятельно утепление выполняется по той же схеме. Сначала бак красят краской, стойкой к высокой температуре, затем утепляют базальтовой ватой толщиной не менее 150 мм, а сверху закрывают фольгой.

strojdvor.ru

Буферная емкость для отопления, аккумулирующий бак для системы обогрева

Наряду с газовыми отопительными котлами не менее популярными остаются твердотопливные печи, при помощи которых можно найти альтернативу популярному топливу в виде дров или угля. На современном рынке отопительных устройств существует множество моделей, отличающихся между собой мощностью и комплектацией. Но у них всех есть существенный недостаток – необходим постоянный контроль над наличием дров или торфа в топке.

Эту проблему поможет решить дополнительное устройство – буферная емкость для системы отопления. С момента ее установки можно не только сократить время на постоянную беготню к котлу, но и значительно улучшить эффективность его работы.

Цель установки

Чаше всего специалисты рекомендуют устанавливать такие устройства в системах, которые обеспечивают отопление при помощи солнечных батарей или электрических топок. Оба источника выработки тепла зависят от времени суток.

Активная работа солнечных аккумуляторов приходится на день, а электрический прибор более эффективен ночью, так как стоимость электроэнергии в ночное время рассчитывается по низкому тарифу, а значит, можно сэкономить.

Учитывая такие факторы, выясняется, что буферная емкость в одно время суток работает на накопление тепла, а во второе – на его отдачу.

КПД системы

Идеально сочетается аккумулирующий бак с газообразующим или твердотопливным котлом. В данном случае помимо экономии времени и топлива он выступает в роли системы безопасности. Наивысшую степень эффективности можно достичь при комбинации буферного устройства с газогенератором.

КПД достигает своего максимума при оптимальных условиях сжигания топлива. Дерево преобразуется в газ при температурном режиме в 400 градусов. При некотором изменении параметров (давление, температура, плотность топлива в камере сгорания котла) соотношение древесного газа и кислорода становится нерациональным, и топливо уходит в дымоход, заметно снижая КПД топки и приводя к увеличению расхода дров.

Чтобы улучшить показатели КПД, отходящий из топки газ должен удерживать температуру на уровне 90 – 120 градусов. В то же время при таком температурном режиме в трубе образуется конденсат, а это грозит попаданием воды в котел с последующим его выходом из строя. Следовательно, такой режим сгорания нельзя назвать оптимальным.

Чтобы улучшить эффективность нагревателя, необходимо обеспечить ему цикличный режим работы в виде нескольких закладок топлива в топку с максимальным режимом выработки энергии, которая будет поглощена буферным баком. Затем котел может простаивать в течение нескольких суток.

Преимущества

Срок спящего режима топки зависит от объема буферной емкости (объем необходимо подбирать с учетом мощности отопительного устройства), из которой поступает энергия в дни ее простоя. При таком режиме обогрева можно отметить следующие преимущества:

• высокий уровень КПД отопительного котла;
• минимизация топливных расходов;
• выработка комфортной стабильной температуры;
• уменьшение временных затрат на обслуживание системы.

Технические параметры

При очевидных положительных характеристиках буферный бак все же имеет недостаток – громоздкие габариты. Небольшая котельная вряд ли сможет вместить самую минимальную емкость, объемом 500 литров, габариты которой достигают 1,8 м в высоту с диаметром 0,6 м (с утеплителем размеры увеличиваются).

Такие конструкции сложно протиснуть в дверь, а значит, для их монтажа нужно немалое помещение. Как показывает практика, площадь котельной, в которой устанавливается буфер, должна быть не менее 12 м².

Возможные конструкции

Некоторые специалисты предлагают создавать такие емкости непосредственно на месте установки или при их производстве применять эластичные материалы. Стоит отметить, что аккумулирующий бак может быть различной формы (в виде прямоугольника, цилиндра, внутренней межстеновой перегородки, печной лежанки и т. д.).

Также можно использовать ее вместо радиаторов или теплых полов. Если укомплектовать резервуар змеевиком, то будет решена проблема с подогревом воды для хозяйственных нужд. Правда, стоимость таких устройств будет немаленькой.

Расчет объема

Перед тем как приступить к расчетам, нужно выяснить средние показатели интенсивности теплопотерь здания. В качестве примера возьмем дом площадью 200 м². При наружной температуре + 20 градусов теплопотери строения будут равны 0. Чем ниже температура на улице, тем большими становятся затраты тепла.

Если при температуре воздуха +15 градусов теплопотери составят 2 кВт/час, то с каждым ее снижением на 5 градусов они увеличатся на 2 кВт. Это усредненные данные, а для более точных профессиональных расчетов потребуется изучение нескольких характеристик здания (материалы, утепление, климатическая зона).

Чтобы восполнить потери тепловой энергии, необходимо устанавливать отопительный котел, способный их компенсировать и обеспечить некоторый запас энергии на случай падения температуры ниже обычного минимума. Так, для морозов — 35 градусов достаточно будет котла в 20 кВт.

Стоит помнить, что в случае с твердотопливными устройствами управлять их мощностью достаточно сложно (дрова либо горят, либо нет).

Значительного улучшения невозможно добиться и при уменьшении доступа кислорода путем перекрытия заслонки – эффект будет едва ли заметным.

Не лучше обстоит ситуация и с отоплением дома в осеннее-весенний период, когда наружная температура держится на уровне 0 градусов и потери тепла в доме не превышают 8 кВт, а рабочие показатели котла равны 15 кВт.

В данном случае расходуется большее количество топлива, чем необходимо, и впустую затрачивается 7 кВт энергии, которая уходит либо на перегрев радиаторов, либо на кипение в системе, что может привести к аварийной ситуации. Для этого и устанавливается аккумулирующая емкость, которая поглощает избыточную мощность.

Принцип работы

При помощи циркуляционного насоса горячая вода выходит из котла и попадает в буферный резервуар. Такой же объем остывшего теплоносителя возвращается обратно. Далее из верхней части аккумулирующей емкости при помощи второго насоса горячая вода уходит к радиаторам, из которых остывшая жидкость поступает в нижнюю часть бака.

Насос №1 функционирует во время работы топки, а насос №2 снабжен термостатом, который регулирует работу механизма в зависимости от температурного режима в помещении. Соответственно, насос в котле работает постоянно, а насос в буферном баке включается и выключается при необходимости (понижении-повышении температуры в комнатах).

К примеру, мощности насосов идентичны и у них одинаковая производительность. Это означает, что вся тепловая мощность (15 кВт) из буферной емкости уйдет к радиаторам.

Если теплопотери дома составляют 8 кВт, то мы придем к перегреву радиаторов, и температура в доме вырастет, достигнет выставленного максимума на термостате (к примеру, 22 градуса) и насос №2 отключится автоматически. Когда радиаторы остынут, температура в помещении тоже упадет ниже выставленной на термостате отметки, а насос №2 снова начнет функционировать.

Если учесть, что производительность насосов одинакова, то станет понятно – в буферный бак поступит больше горячего теплоносителя, чем израсходуется на циркуляцию по системе и его температура вырастет. Именно так и аккумулируется тепло.

Отдача тепла происходит в определенном порядке. Когда котел нагрелся и насос №1 отключился, тепло прекращает поступать в буферную емкость. Насос №2 продолжает функционировать в обычном режиме и выкачивает из бака горячий теплоноситель, возвращая на его место остывшую воду, при этом температура в резервуаре падает.

Польза устройства

Изучив все характеристики и рабочие моменты буферного бака можно с уверенностью сказать, что он положительно влияет на работу отопительной системы в целом.

В своем примере мы рассматривали котел с мощностью в 2 кВт, что соответствует примерно 120 секциям алюминиевых батарей, которые вмещают 60 л теплоносителя (не считая воды в трубах, нагревательном устройстве и расширительном баке). Общий же объем составит порядка 100 литров.

Если систему дополнить буфером (к примеру, на 500 л), то объем воды увеличится до 600 л. Естественно, остывать такое количество теплоносителя будет медленнее, а это значит, что после прекращения работы нагревателя температура в помещении начнет снижаться в шесть раз медленнее.

Чтобы увеличить время остывания воды до нескольких суток, возникнет необходимость установки более мощного котла и буферного бака с большей вместимостью.

Дополнительные расходы

Установка аккумулирующего бака повлечет за собой дополнительные затраты в виде покупки самого резервуара, дополнительной насосной установки, термодатчика, расширительного бака, труб для обвязки.
Определенная сумма потребуется на оплату монтажных работ. Однако все расходы вполне оправданы, если учесть, что с установкой такого устройства повысится уровень безопасности отопительной системы и автоматизируется контроль над ее работой.

Также появится возможность регулировки температуры на разных этажах или в отдельных помещениях. К такой системе легко монтировать солнечные коллекторы или тепловые насосы.

x-teplo.ru