Равномерность работы системы отопления и минимальное время за ее присмотром – мечта каждого владельца собственного дома. Не на последнем месте стоит экономичность. Теплоаккумулятор для отопления (ТА) объединяет и выполняет вышеуказанные функции. Данное специальное устройство самостоятельно в нужный момент уменьшает или увеличивает температуру теплоносителя. В результате достигается тепловой комфорт в отапливаемых помещениях. Вмешательство человека в этом процессе исключается. О том, как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу будет рассказано далее.
Теплоаккумулятор для домашней системы отопления
Назначение теплоаккумулятора
Установленный в системе отопления он в автоматическом режиме
:
- накапливает излишнее тепло;
- отдает накопленное тепло теплоносителю в нужный момент;
- предотвращает закипание воды в котле при отсутствии электроэнергии;
- обеспечивает работу котла без вмешательства человека.
Буферная емкость предназначена для работы в автоматическом режиме
В теплоаккумуляторе накопителем излишков тепла является буферная емкость для воды. (На фото красная). Представляет собой ёмкость для воды со змеевиком, укрытую теплоизоляцией. Пока горят дрова, она накапливает избытки тепла. Как только котел перестает выдавать нужную температуру, излишнее тепло из этой емкости отдается в систему отопления. Вода в радиаторах не остывает. Система отопления в домах не устанавливается без электрических насосов, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя. Не трудно представить, что происходит в момент перебоев с электроэнергией. Дрова горят, тепло выделяется, а вода неподвижно стоит в трубах. Начинается ее закипание в котле.
Если этот момент упустить, то возможен взрыв со всеми вытекающими последствиями. Теплоаккумулятор для отопления препятствует этому. Пока горит топливо, его приходится периодически добавлять. Если не сделать это вовремя, котел потухнет. Чем это опасно в сильные морозы, знает каждый. Имея ТА процесс между закладками дров увеличивается в разы. При этом не создается опасность размораживания системы из-за затухания котла.
Выбираем теплоаккумулятор
ТА выбирают проектируя систему отопления. Правильно подобрать теплоаккумулятор помогут инженеры-теплотехники. Но, если невозможно воспользоваться их услугами, придется выбирать самостоятельно. Сделать это не трудно.
Теплоаккумулятор для твердотопливного котла
Главными критериями при подборе этого устройства принято считать следующие
:
- давление в системе отопления;
- объем буферной емкости;
- наружные размеры и вес;
- оснащение дополнительными теплообменниками;
- возможность установки дополнительных устройств.
Напор воды (давление) в системе отопления – основной показатель. Чем он выше, тем теплее в обогреваемом помещении. Учитывая этот параметр, при выборе теплоаккумулятора для твердотопливных котлов обращается внимание на максимальное давление, которое он способен выдерживать. Теплоаккумулятор для твердотопливного котла, показанный на фото, изготовлен из нержавеющей стали, выдерживает высокое давление воды.
Объем буферной емкости . От него зависит способность накопления тепла для системы отопления при работе. Чем он больше, тем больше тепла накопится в емкости. Здесь нужно учитывать, что повышать предел до бесконечности бессмысленно. Но если воды будет меньше нормы, устройство просто не будет выполнять возложенную на него функцию накопления тепла. Поэтому для правильного выбора теплоаккумулятора придется сделать расчет его буферной емкости. Чуть позднее будет показано, как он выполняется.
Наружные размеры и вес . Это тоже важные показатели при выборе ТА. Особенно в уже построенном доме. Когда расчет теплоаккумулятора для отопления произведен, доставка к месту установки осуществлена, возможно возникновение проблемы с самой установкой. По габаритным размерам он может просто не вписаться в стандартный проем двери. Помимо этого, ТА большой емкости (от 500 л.) устанавливаются на отдельный фундамент. Массивное устройство, заполненное водой станет еще тяжелее. Эти нюансы нужно учитывать. Но выход найти легко. В этом случае приобретается два теплоаккумулятора для твердотопливных котлов с суммарным объемом буферных емкостей, равным расчетному для всей системы отопления.
Оснащение дополнительными теплообменниками . При отсутствии в доме системы ГВС, собственного контура подогрева воды в котле, лучше сразу приобрести ТА с дополнительными теплообменниками. Для проживающих в южных районах полезным будет подключение солнечного коллектора к ТА, что станет дополнительным бесплатным источником тепла в доме. Простой расчёт системы отопления покажет, сколько дополнительных теплообменников желательно иметь в теплоаккумуляторе.
Возможность установки дополнительных устройств . Здесь подразумевается установка ТЭНов (трубчатых электрических нагревателей), КИП (контрольно-измерительных приборов), предохранительных клапанов и других устройств, обеспечивающих бесперебойную и безопасную работу буферной емкости в устройстве. Например, в случае аварийного затухания котла, температуру в системе отопления будут поддерживать ТЭНы. В зависимости от объема обогрева помещений комфортной температуры они могут не создать, но размораживание системы предотвратят обязательно. Наличие КИП позволит своевременно обратить внимание на возможные неполадки, возникшие в системе отопления.
Важно. Выбирая теплоаккумулятор для отопления заостряйте внимание на его теплоизоляцию. От нее зависит сохранение полученного тепла.
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.
Расчет объема буферной емкости котла
Самым оптимальным решением этой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам. Расчет объема теплоаккумулятора для всей системы отопления частного дома требует учитывать различные факторы, известные только им. Несмотря на это, предварительные подсчеты можно сделать самостоятельно. Для этого кроме общих знаний физики и математики понадобятся калькулятор и чистый лист бумаги.
Находим следующие данные
:
- мощность котла, кВт;
- время активного горения топлива;
- тепловая мощность обогрева дома, кВт;
- КПД котла;
- температуры в трубе подачи и «обратке».
Рассмотрим пример предварительного расчета. Обогреваемая площадь – 200 м 2 , время активного горения котла – 8 часов, температура теплоносителя при нагреве – 90° С, в обратном контуре – 40° С. Расчетная тепловая мощность обогреваемых помещений – 10 кВт. При таких исходных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10×8) энергии.
Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды
:
где: m – масса воды в емкости (кг); Q – количество тепла (Вт); ∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С); 1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).
Расчет буферной емкости твердотопливного котла
Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м 3 (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м 2 надо установить ТА емкостью 1,4 м 3 . Зная эту цифру можно смело идти в магазин и смотреть, какой теплоаккумулятор приемлем.
Габариты, цена, комплектация, производитель уже легко определяемы. Сопоставляя известные факторы не трудно сделать предварительный выбор теплового аккумулятора для дома. Такой расчет актуален в случае, когда дом построен, система отопления уже смонтирована. Результат расчета покажет, нужно ли разбирать дверные проемы из-за габаритов ТА. Оценив возможность его установки на постоянное место, делается окончательный расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла, установленного в системе.
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.
Способы подключения
Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется различными способами.
Но в любом случае существует ряд правил, соблюдение которых обязательно
:
- все соединения в системе должны быть резьбовыми или фланцевыми;
- рекомендуется установка запорной арматуры на магистрали ТА;
- оснащение КИП входов и выходов ТА;
- установка фильтров очистки на входах;
- установка манометра и предохранительного клапана на ТА;
- предусмотреть установку клапана воздухоотводчика.
План подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу
Соблюдение этих требований обеспечивает работоспособность и безопасность всей системы отопления. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором осуществляется по различным схемам. На фото показана одна из них. По своей сути она является упрощенной базовой моделью системы отопления. Поняв принцип ее действия можно приступать к самостоятельному монтажу.
Как выполняется обвязка смотрите на видео:
Смесительный узел котлового контура предотвращает попадание холодной воды в котел. В то же время аналогичный узел контура отопления при необходимости подает часть горячего теплоносителя в систему для поддержания в ней заданной температуры.
Балансировочный вентиль позволяет обеспечить одинаковый нагрев всех приборов отопления, на каком бы удалении от котла они не находились. При наличии дополнительных змеевиков и солнечного коллектора на крыше ТА на определенное время превращается в термоаккумулятор. Это позволяет снизить расход топлива для котла. Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу практически не изменяется.
Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу
К сведению. Теплоаккумулятор для котлов отопления можно не только подключить, но и изготовить своими руками, что многими уже опробовано.
Теплоаккумулятор для твердотопливного котла позволяет сжигать топливо с максимальным КПД, и увеличивает время между заброской дров. Наряду с ощутимой экономией топлива и комфортной температурой отапливаемых помещений это устройство становится востребованным в каждой системе отопления. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу своими силами больших трудностей не создает.
Как повысить эффективность функционирования системы отопления? Помимо стандартных способов можно сделать небольшую модернизацию. Она заключается в установке дополнительных баков, которые могут выполнять различные функции. При этом важно правильно подобрать ёмкость системы отопления: буферная, аккумулирующая, накопительная. От этого будет зависеть КПД и возможность организации горячего водоснабжения.
Буферная емкость для отопления
Она представляет собой бочку, внутри которой расположен змеевик – он подключается к магистрали отопления. Материал его изготовления – медь или сталь. Энергия от теплоносителя через поверхность змеевика передается воде в емкости.
Специфика конструкции
На первый взгляд, аккумулирующая емкость для отопления не имеет особенных преимуществ. Однако при глубоком анализе выяснится, что актуальность ее монтажа в автономную сеть является неоспоримым фактором. Какие функции выполняет данная конструкция?
- Передача тепловой энергии воде, которая может использоваться для горячего водоснабжения;
- Повышение продолжительности работы отопления даже при выключенном котле. Для этого одна из пар патрубков подключается к системе через двух или трехходовые клапана. В таком случае буферная емкость системы отопления будет смешивать остывший теплоноситель с горячей водой, сохранившейся в ней;
- Использование нагретой воды для низкотемпературных контуров отопления – водяного теплого пола.
Такие возможности объясняются особенностями конструкции. Все заводские буферные емкости для отопления имеют дополнительные контуры утепления. Та минимизируется теплоотдача нагретой воды. Также патрубки имеют различный диаметр для коммутации с контурами отопления.
При выборе заводской модели ёмкости системы отопления (буферной, аккумулирующей или накопительной) нужно обращать внимание на количество патрубков – от 2-х до нескольких десятков. Их оптимальное количество зависит от контуров в системе.
Расчет буферной емкости
Любая емкость системы отопления, прежде всего, характеризуется объемом. Для его расчета рекомендуется воспользоваться специальными программами. Если же такой возможности нет – можно произвести приблизительные вычисления самостоятельно. Теплоемкость воды составляет 4,187 кДж/кг*С. Если система отопления имеет номинальную мощность 24 кВт/час, то накопительная емкость для отопления должна поддерживать работу системы в течение 4-8 часов после выключения котла. Нужно вычислить объем для часовой работы отопления. При этом разница температуры должна составлять 70-45=25°С. Зная, что 1 кВт/час это 3600 кДж, можно рассчитать вместимость:
(24*3600)/(4,187*25)=825 кг или 0,825 м³
Это лишь приблизительная схема расчета, так как каждая ёмкость радиатора отопления имеет ряд дополнительных характеристик – тепловые потери, температура и влажность в помещении, тип отопления (гравитационный или с принудительной циркуляцией).
Что нужно учитывать при выборе буферной емкости для системы отопления?
- Ее полезный объем;
- Площадь теплообменного элемента;
- Тип теплообменника – змеевик или бак в баке. Последний предпочтительнее, так как подобная конструкция увеличивает площадь нагрева воды в емкости.
| Модель | Особенности | Цена, тыс. руб. |
| Austria Email PSF 800 л. | Теплоизоляция | 49,175 |
| Bosch BST 1000/80 Sr | Змеевик | 79,8 |
| Drazice NAD 1000 V1 | Без теплоизоляции | 23,2 |
Цена аккумулирующей емкости для отопления высока – самая простая модель на 800 стоит от 35 тыс. руб., поэтому нередко пытаются сделать ее самостоятельно.
Для отопления небольшого частного дома монтаж ёмкости менее 500 л нерентабелен. Она не будет способна аккумулировать нужное количество тепловой энергии.
Разнообразие конструкций буферных емкостей и схем их подключения
В этом разделе публикации рассмотрим конструктивные особенности основных типов буферных емкостей (они могут существенно различаться).
Основные конструктивные типы теплоаккумуляторов
| Иллюстрация | Характерные особенности конструкции теплоаккумулятора | Особенности применения |
| Это – буферная емкость самой простой конструкции. В ней реализовано прямое подключение как контура котла, так и отопительных контуров, без использования дополнительных устройств теплообмена. | Вариант применяется в следующих случаях: — Когда уровни допустимого рабочего давления в контурах отопления и контуре котла, а также в самой буферной емкости, имеют равноценные показатели; — Когда во всех контурах используется один теплоноситель. (Если указанные выше требования невыполнимы, то использование буферной ёмкости такого типа тоже допускается, но уже с применением внешнего теплообменника – об этом будет рассказано ниже). — Когда температурный режим котла совпадает с максимально допустимыми значениями температуры в отопительных контурах. (Это условие тоже может быть нивелировано установкой на радиаторы отопления приборов качественной регулировки режима их работы – специальных смесительных узлов). |
| В буферной емкости расположен дополнительный внутренний теплообменник. Обычно это – змеевик из гладкой или гофрированной трубы. Количество теплообменников может быть разным. На схеме дополнительно показан магниевый анодный стержень (по центру), служащий для защиты поверхностей стенок и теплообменников от зарастания твердыми солями. Более низкий потенциал анода притягивает к себе ионы растворенных солей, и время от времени этот элемент подлежит очистке или замене. | Типичные случаи использования схемы: — Когда для корректной работы котельного оборудования требуется давление, превосходящее рабочие параметры контуров отопления или самого теплоаккумулятора. – Когда используется схема с несколькими источниками поступления тепловой энергии. (Например, твердотопливный + электрический котел, котел + солнечный коллектор или тепловой геотермальный насос. При этом соблюдается порядок подключения – чем меньшим тепловым напором обладает источник, тем ниже должен располагаться его теплообменный контур). – Если по технологическим причинам в разных контурах требуется использование различных типов теплоносителя. Такая схема уже характеризуется активным вертикальным перемешиванием жидкости, так как теплообменники расположены снизу, и разогретый от них теплоноситель, находящийся в буферной емкости, стремиться подняться вверх. |
| Схема, аналогичная первой, с прямым подключением контуров, но с дополнительно встроенным теплообменником для системы горячего водоснабжения. Подача холодной воды осуществляется снизу. Большая часть теплообменных витков, как правило, сконцентрирована в верхней части емкости. Теплообменник изготавливается из сплава, соответствующего санитарным нормам для пищевого применения воды. | Оптимальное использование подобной схемы – при установившемся в домашнем укладе жизни стабильном расходе горячей воды, без выраженных пиковых периодов потребления. |
| Буферная емкость, в которой проблема горячего водоснабжения решена установкой накопительного бака – своеобразного встроенного бойлера косвенного нагрева. | Такой вариант будет предпочтительнее, когда потребление горячей воды в доме в основном происходит в большом объеме, но в течение непродолжительного отрезка времени. Подобная конструкция способна обеспечить пиковый расход, но требует достаточно много времени для обратного полного нагрева встроенного бака. |
| В любой из ранее приведенных схем может практиковаться наличие множества пар патрубков, разнесенных по высоте буферного бака. | Эта особенность конструкции дает возможность подключения контуров, требующих различного температурного напора теплоносителя, что в конечном счете существенно облегчает проведение точных настроек режимов работы каждого из них, с минимальными нагрузками на регулирующие смесительные устройства. В любой вертикальной емкости возникает так называемый температурный градиент, то есть различие в уровне температурного напора по высоте. Остается лишь только правильно этим явлением воспользоваться. |
Принципиальные схемы подключения буферных емкостей
Теперь, в соответствии с рассмотренными особенностями устройства, можно ознакомиться с наиболее типичными схемами подключения буферных емкостей.
| Упрощенное графическое отображение схемы подключения | Краткое описание принципа схемы подключения |
| При функционировании этой схемы параметры температуры и давления в системе – одинаковы. Единый тип теплоносителя. Температура в трубе подачи котла и на выходе из буферной емкости поддерживается на одном уровне, а конечное регулирование системы отопления проводится на радиаторах путем количественного изменения циркулирующего через них теплоносителя. |
| Несмотря на схожесть с первой, эта схема более рациональная и эффективная. Регулировка режимов работы отопительных приборов – уже качественная, то есть по принципу изменения температуры теплоносителя в каждой из точек теплообмена. В этих целях применяются дополнительные смесительные узлы с термостатическим принципом действия. Накопленный тепловой «заряд» буферной емкости тратится намного экономнее, что, соответственно, расширяет возможности его применения по времени. |
| Об этой схеме уже упоминалось в таблице выше. В условиях, когда требуется обеспечить разное давление в контурах котла и системы отопления, или же если есть необходимость применения различных составов теплоносителя, циркуляция в «малом» контуре идет через встроенный в аккумулятор змеевик-теплообменник. |
| Этот вариант – для тех же условий, что и в предыдущем случае, но когда по ряду причин показанная строкой выше схема не может быть реализована. Варианты: — Площади контакта встроенного в буферную емкость теплообменника оказалось недостаточно для эффективного нагрева теплоносителя для контуров отопления. – В общей схеме уже установлен теплоаккумулятор простейшего типа, но модернизация системы отопления приводит к необходимости разделить контуры котла и радиаторов. Чтобы не приобретать новый дорогостоящий буферный бак, разумнее будет между малым контуром и теплоаккумулятором встроить «промежуточное звено» — внешний теплообменник. |
| Несложная в исполнении схема с организацией проточного нагрева воды для бытового использования. Вариант рассчитан на равномерное потребление, без выраженных массовых заборов горячей воды. |
| Буферная емкость со встроенным баком горячего водоснабжения. Ситуация обратная – такая схема полезнее тогда, когда уклад домашнего водопотребления требует разового большого объема горячей воды, но затем придется делать довольно-таки значительную паузу для полноценного нагрева очередной «порции». |
| Схема, в которой к буферной емкости подключены два независимых друг от друга источника тепловой энергии. В показанном примере – это, помимо твердотопливного котла, солнечный коллектор, хотя на его месте может быть и второй (в том числе – электрический) котел. В зависимости от применяемого оборудования и конкретных условий эксплуатации, один из источников становится основным, а второй – либо просто постоянно вносит свой «вклад в копилку» тепла, либо включается по мере надобности, когда необходимо «догреть» объем теплоносителя. |
| Мультивалентная схема, когда применено три (может быть и больше) генераторов тепла. В данном случае в качестве высокотемпературного источника выступает твердотопливный котел, который, опять же, может выступать лишь «на подтанцовке» другим, низкотемпературным, например, тепловому насосу (независимому ни от времени года, ни от текущих погонных условий) и солнечному коллектору. Показанный на схеме электрический котел чаще играет вспомогательную роль. Расположение контуров – по нисходящей, сверху вниз, по мере уменьшения их теплового напора. |
Наверное, всем понятно, что схемы приведены в очень упрощенном виде, только лишь для наглядной демонстрации принципа работы. На практике же система отопления, работающая от твердотопливного котла, с подключенными иными источниками энергии, имеющая в своем составе буферную емкость, может представлять собой очень сложный разветвлённый «организм» с автоматизированной системой контроля и регулировки режимов работы. Проектирование и монтаж таких систем – это удел высокопрофессиональных специалистов.
В качестве примера можно показать схему следующего аппаратного наполнения:
Мультивалентная схема отопления и горячего водоснабжения дома
1 – основной высокотемпературный источник тепла – твердотопливный котел отопления.
2 – дополнительный электрический котел для отопления, запускаемый в период действия льготных тарифов на электроэнергию по мере необходимости.
3 – в контуре основного котла установлен специальный блок подмешивания, обеспечивающий быстрый его нагрев, без негативного эффекта «холодной обратки».
4 – дополнительный источник тепла – гелиостанция с солнечным коллектором. При установившейся ясной погоде вполне может стать основным источником нагрева.
5 – буферная емкость (теплоаккумулятор), связывающая в единую систему все источники тепловой энергии и контуры отопления.
6 – традиционный контур отопления – высокотемпературный, с радиаторами или конвекторами, с количественной регулировкой уровня нагрева.
7 – низкотемпературный обогрев: водяной «теплый пол» с собственным смесительным узлом и качественной регулировкой уровня температуры теплоносителя.
8 – контур горячего водоснабжения, проточного типа, с принудительной циркуляцией и смесительным узлом — для поддержания в трубах ГВС заданной температуры воды.
Кстати, дополнительный источник тепловой энергии может находиться и непосредственно в самой буферной емкости. Практикуется установка в них электрических ТЭНов, которые, завязанные на аппаратуру термостатического регулирования, включаются только по мере необходимости. Иногда такая мера позволяет лишний раз обойтись без растапливания котла – ТЭНы восполнят текущий дефицит тепла.
Встраиваемый ТЭН фланцевого типа с собственным термостатом – отлично подойдет для дополнительной установки в буферный бак
Можно приобрести такой ТЭНы самостоятельно – в специально предназначенных для подобных целей моделях система фланцевого или муфтового крепления адаптирована к патрубкам теплоаккумуляторов. Кроме того, некоторые ТЭНы уже оснащены и собственным термостатическим регулятором, то есть не потребуют дополнительного подключения к внешним термодатчикам. Они включатся сами при падении температуры в буферной емкости ниже установленной минимальной границы.
Тепловой аккумулятор своими руками
Сложность изготовления буферных емкостей для отопления заключается в создании надежной теплоизоляции. Для этого нельзя использовать обычную бочку или аналогичную ей емкость. Помимо этого параметра ёмкость радиатора отопления должна выдержать нагрузку воды на стенки и возможные гидравлические удары.
Самая простая конструкция представляет собой куб, внутри которого располагается П-образный трубопровод или змеевик из медной трубы. Последний предпочтительнее, так как он имеет большую площадь теплообменной поверхности, а медь обладает оптимальным значением теплопроводности. Эта конструкция подключается к общей магистрали. Для изготовления емкости системы отопления понадобятся стальные листы, толщиной не менее 1,5 мм и металлическая труба. Ее диаметр должен быть равен сечению трубопровода на этом участке отопления.
Минимальный набор инструментов включает в себя следующее:
- Сварочный аппарат;
- Угловая шлифовальная машина (болгарка);
- Дрель со сверлами по металлу;
- Измерительный инструмент.
Проще всего изготовить ёмкость для радиаторов отопления кубической формы. Предварительно составляется чертеж, по которому будут выполняться все дальнейшие работы. Наличие ТЭНа не обязательно, но предпочтительно. Он сможет поддерживать уровень нагрева воды на должном уровне.
Порядок изготовления теплового аккумулятора
Сначала вырезаются листы прямоугольной формы, из которых будет состоять корпус емкости системы отопления. На этом этапе нужно учитывать зазор для сварки – он может составлять от 1 до 3 мм в зависимости от аппарата и выбранных электродов. Затем в заготовках вырезают отверстия для крепления трубопровода, ТЭНа и патрубков для наполнения емкости. Чугунные батареи отопления не могут крепиться непосредственно к ней. Поэтому нужно рассчитать тепловые потери от емкости к радиатору.
После сборки конструкции нужно сделать теплоизоляцию корпуса. Для накопительной емкости отопления лучше всего использовать базальтовый утеплитель. Он имеет следующие важные качества:
- Не горюч. Плавление происходит при температуре свыше 700°С;
- Легко устанавливается. Базальтовая вата достаточно упруга;
- Имеет пароизоляционные свойства. Это важно для вывода конденсата, который будет неизбежно скапливаться на корпусе аккумулирующей емкости во время работы отопления.
В качестве ёмкости можно использовать старый стальной резервуар. Но толщина его стенки не должна быть менее 1,5 мм.
Монтаж накопительной емкости
Установка ёмкости осуществляется перед радиаторами отопления. Оптимальный вариант – подключение входного патрубка сразу после котла. По такой схеме нагрев воды в ней будет осуществляться максимально быстро.
Для обеспечения максимальной безопасности работы всей системы нужно предусмотреть монтаж следующих компонентов обвязки емкости отопительной системы:
- Запорная арматура на всех патрубках;
- Манометры и термометры. Датчики температуры должны указывать степень нагрева воды в ёмкости и теплоносителя;
- Комплекты 2-х ходовых клапанов для смешивания нагретой воды и теплоносителя из обратной трубы, так можно минимизировать затраты на энергоноситель.
Обслуживание накопительной емкости нужно делать перед каждым отопительным сезоном. Лучше всего разбирать ее полностью для удаления накипи и проверки состояния конструкции. Если же такое невозможно – делается промывка специальными растворами.
В видеоматериале описывается преимущество использования накопительной ёмкости для автономной системы отопления:
- Содержимое:
- Что такое буферная емкость
- Устройство и принцип работы
- Назначение теплоаккумуляторов
- Плюсы и минусы буферной ёмкости
- Какой теплоаккумулятор выбрать
- Как рассчитать буферную емкость
- Какой фирмы купить буферный накопитель
Внутреннее устройство и принцип работы теплоаккумулятора для котлов отопления спроектировано так, чтобы обеспечить поддержание необходимой температуры теплоносителя в течение 5-10 часов после отключения основного источника энергии. Накопительный бак ставится в обвязке с твердотопливными и электрическими котлами. Возможно подключение к тепловому насосу и солнечным коллекторам.
Что такое буферная емкость
Правильно используемый принцип работы буферного накопителя в системе отопления сокращает расходы на отопление и делает обогрев здания более комфортным. Чтобы убедиться в целесообразности подключения бака, необходимо рассмотреть его устройство и принцип работы, а также учесть существующие преимущества и недостатки.
Устройство и принцип работы
В корпусе присутствует ревизионное окно для обслуживания бака, устранения накипи и мусора, проведения ремонтных работ в случае необходимости.
Назначение теплоаккумуляторов
Основа работы буферной емкости связана с тем, что излишек тепловой энергии накапливается, после чего используется для обогрева здания и ГВС. Теплоаккумулятор в системе отопления нужен для поддержания комфортной температуры в жилом здании, после отключения основного источника тепловой энергии.
Цели установки накопителя разнятся в зависимости от типа теплогенератора:
Тепловые насосы — непременное условие эксплуатации, включение в обвязку буферной емкости с объемом 25 л. на 1 кВт мощности. Цель использования несколько отличается от той, что преследуют при подключении бака к электрическим и ТТ котлам. Для нормальной работы теплового насоса должно быть достаточное количество тепла во время включения режима разморозки испарителя.
Многовалентные системы отопления — бак применяется как гидравлический разделитель контуров систем обогрева, работающих от нескольких источников энергии: твердотопливных, газовых и электрических котлов, тепловых насосов подключенных друг к другу.
Задачи и цели использования теплоаккумуляторов разные. В некоторых случаях, монтаж бака непременное условие эксплуатации, в других всего лишь желаемое требование, обеспечивающее комфортное и экономичное отопление здания.
Плюсы и минусы буферной ёмкости
Теперь о преимуществах подключения. Их несколько:
- Возможность бесперебойной работы твердотопливных котлов — если в системе отопления не установлена буферная емкость, теплоноситель начинает охлаждаться сразу после прогорания дров. Падение температуры ощущается человеком приблизительно через 3 часа. При подключении теплоаккумулятора остывание произойдет медленнее. Вода в системе отопления останется горячей около 5-10 часов (зависит от объёма теплоаккумулятора).
- Экономичность — излишки тепловой энергии аккумулируются и используются при остывании теплоносителя, что существенно снижает затраты на топливо.
- Безопасность — облегчается эксплуатация котлов с чугунными теплообменниками. После бака вода в котел поступает теплой, что исключает повреждение сердцевины от быстрого охлаждения.
- Дополнительные функции — в устройстве некоторых баков присутствует змеевик ГВС. Происходит одновременное аккумулирование нагретого теплоносителя и нагрев горячей воды. Установкой можно удовлетворить потребности в ГВС жильцов дома, использующих одноконтурные твердотопливные или электрические котлы, не предназначенные для обеспечения горячего водоснабжения.
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.
Какой теплоаккумулятор выбрать
Подбор накопительной емкости лучше доверить специалистам. Потребуется выбрать бак, оптимально подходящий для типа используемого отопительного оборудования. Подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла и теплового насоса может отличаться. Ведущие производители в инструкции по эксплуатации прямо указывают для какого типа отопительной системы предназначен тот или иной буферный бак.
При выборе обращают внимание на несколько технических характеристик:
- Материал накопительной емкости — бак из нержавейки стоит неоправданно дорого, особенно если учесть, что в аккумулятор поступает теплоноситель из системы отопления, менее агрессивный чем вода в ГВС. Эмалированное покрытие с использованием стеклополимеров, оптимальное решение.
- Дополнительные функции — возможен подбор бака для различных водопотребителей, соединения систем обогрева с использованием в качестве теплоносителя воды и специальных составов (тепловой насос, солнечные коллекторы). Отдельного упоминания заслуживают баки, способные одновременно с аккумуляцией тепловой энергии подогревать воду.
Выбор теплоаккумуляторов начинают с расчета объема бака и определения технических характеристик. После подбора по параметрам, выбор осуществляют в согласии с маркой понравившегося производителя.
Как рассчитать буферную емкость
Чтобы получить точное значение используют второй метод, по формулам для расчета буферной емкости. Во время вычислений рассчитывают несколько значений:
- время накопления аккумулятора или нагрева воды до температуры 80-90°С;
- период автономной работы;
- мощность котла.
Методика расчёта буферной ёмкости включает применение нескольких формул:
- Q = m × cp ×(T2-T1) — согласно вычислениям, удастся рассчитать какое время потребуется для накопления достаточной тепловой энергии и узнать возможные потери. Значения:
- m — расход теплоносителя;
- ср — удельная теплоемкость;
- Т2 и Т1 — начальная и конечная температура нагрева воды в баке.
С помощью формулы выполняется расчет теплоаккумулятора для твердотопливного или электрического котла.
Площадь солнечных коллекторов (м²)
Инсоляция 5 кВт/м²
Существует третий способ вычислений, при котором расчет воды в баке аккумуляторе определяется в зависимости от объема воды в системе, точнее от скорости ее нагрева. Обычно потребитель знает сколько раз приходится топить котел дровами, чтобы поддерживать комфортную температуру. При расчетах объем теплоносителя умножается на предполагаемое время автономной работы между закладкой топлива.
И последнее, вместимость буферных емкостей выбирается так, чтобы на 1 кВт энергии котла приходилось 30-50 л теплоносителя.
Для удобства при расчетах можно воспользоваться следующей таблицей:
Определение минимального количества продуцируемого тепла в кВт выполняется с помощью таблиц, приложенных ниже.
Расчеты для электрокотлов, при условии использования ночного тарифа:
Площадь / время независимой работы
Минимально необходимая мощность для поддержания в работоспособном состоянии буферной емкости, подключенной к твердотопливному котлу:
Площадь / время независимой работы
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.
