Самодельный тепловой аккумулятор для отопления. Теплоаккумулятор для системы отопления — устройство и принцип работы. В каких случаях это актуально

Главная задача, которую призван решать теплоаккумулятор - накопление тепловой энергии и её возврат в то время, когда котёл перестаёт её вырабатывать. Например, когда всё топливо уже прогорело. Кроме этого, такое устройство, позволяет не только поддерживать оптимальную температуру воздуха, но и гарантирует наличие горячей воды.

Тепловые аккумуляторы применяют в связке с котлами на твёрдом топливе, а также электрическими. При грамотно выполненной установке домовладелец имеет все шансы на снижение затрат энергии на 20–25%.

Принцип работы

Представляя собой хорошо утеплённый резервуар, теплоаккумулятор работает по простой схеме. К нему сверху подводится труба от котла, по которой поступает вода. Внизу расположен насос, который подаёт постепенно остывающую воду обратно в систему обогрева. Таким образом, холодная вода заменяется вновь подогретой. Любой котёл работает циклами - отключаясь и включаясь. При наличии теплоаккумулятора даже в момент пассивного периода — т. е. до следующей закладки топлива, батареи и вода остаются какое-то время тёплыми, благодаря поступлению в систему горячей воды из резервуара.

Возможности

Потребитель, который применяет тепловой аккумулятор, может эксплуатировать котёл с большим комфортом. Протапливать его достаточно всего один раз в сутки, при этом температура остаётся стабильной в течение двадцати четырёх часов.

Теплоаккумулятор своими руками: схемы и описание процесса

В случае принятия решения о создании теплового аккумулятора своими руками, необходимо:

1. Выполнить расчёт объёма ёмкости.
2. Определить подходящую конструкцию - ёмкость может быть цилиндрической или прямоугольной.
3. Заготовить необходимые материалы и комплектующие.
4. Собрать и проверить устройство на герметичность.
5. Подключить ёмкость к системе отопления.

ВАЖНО! Перед расчётом объёма резервуара необходимо решить, какую площадь возможно выделить под его установку.

От объёма резервуара будет зависеть, сколько продержится тепло в помещении в период отключения котла. На фото представлен расчёт объёма для помещения в 100 м²:

Оптимальным накопителем для сохранения разогретого теплоносителя будет цилиндрическая ёмкость с выпуклыми днищами. Такая форма позволяет хранить довольно большой объём воды. Такие ёмкости можно изготовить только в заводских условиях.

Домашний мастер значительно облегчит задачу, если изыщет возможность и будет использовать уже готовую ёмкость. Для этого можно использовать:

1. Баллоны для хранения и транспортировки газа.
2. Неиспользуемые ёмкости, которые, предназначены для эксплуатации под давлением.
3. Ресиверы, которые были установлены в пневматическую систему железнодорожного транспорта.

Но, разумеется, допустимо использование и самодельных баков. Для их изготовления применяют листовой прокат толщиной не менее 3-х мм. Внутри ёмкости располагают 8–15-метровую медную трубку, диаметром 2–3 см, предварительно согнутую в спираль. Сверху резервуара размещают патубок для отвода горячей воды, а снизу такой же для холодной. Каждый снабжают краном для обеспечения контроля поступления жидкости.

Нормальная работа теплового накопителя основана на движении горячего и холодного теплоносителя внутри, время «зарядки» аккумулятора. Оно должно осуществляться строго по горизонтали, а в момент «разрядки» - по вертикали.

Для обеспечения такого движения необходимо обеспечить выполнения нескольких простых правил:

1. Контур котла требуется подключить к аккумулирующей ёмкости через циркуляционный насос.
2. Отопительную систему снабжают рабочей жидкостью с применением отдельного насосного агрегата и смесителя, в состав которого включён трехходовой клапан - он отбирает из накопителя требуемый объём воды.
3. Насосный агрегат, который устанавливают в контуре котла, по эффективности не может уступать узлу, подающему рабочую жидкость к приборам отопления.

Утепление теплоаккумулятора

Как утепляют ёмкости? Для решения этой задачи оптимальным вариантом считают базальтовую вату, толщина которого равняется 60–80 мм. Пенопласт или экструдированный пенополистирол использовать не рекомендуется. Ещё одна причина, по которой используют вату - её пожарная безопасность. Теплоизоляцию устанавливают между ёмкостью и металлическим кожухом, который изготавливают из листового проката - его необходимо покрасить.

Как повысить эффективность работы твердотопливного котла? Сократить затраты на покупку энергоносителей? Уменьшить количество топок (количество подходов по заброске/загрузке угля или дров в котел) за сутки? Ответ - установить буферную ёмкость, т.н. теплоаккумулятор, и «зарядить» его энергией от теплогенератора - нагреть воду про запас. А потом, по мере необходимости, расходовать её для системы отопления. Теплоаккумулятор можно купить готовый - заводской, или попытаться сэкономить и сделать его своими руками. Об успешной реализации самоделки мы расскажем в этой статье.

• Как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла из цистерны.
• Как подключить буферную ёмкость в систему отопления с твердотопливным котлом.
• Опыт использования теплоаккумулятора.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Sjawa Пользователь FORUMHOUSE

У нас дорогой газ. Поэтому, кроме газового котла на 24 кВт, которым я сейчас отапливаю дом, купил твердотопливный (ТТ) котел мощностью в 20 кВт. Отапливаемая площадь – 135 кв. м. Из неё: 110 кв. м отапливаю теплым полом и ещё 25 кв. м радиаторами. ТТ котел, после установки, окупился почти за сезон. Считаю, что установка теплоаккумулятора (ТА) повысит эффективность работы системы отопления. В межсезонье, с ТА, вообще думаю перейти только на отопление ТТ котлом и использовать газовый котел как резерв и на быстрый догрев теплоносителя. Потом планирую экономить ещё больше - поставлю гелиоколлектор, а летом буду сбрасывать с него «халявную» энергию в буферную ёмкость.

Для начала покажем схему системы отопления Sjawa .

Схема, после введения в эксплуатацию теплоаккумулятора, претерпела небольшое изменение, о чём мы расскажем ниже.

А теперь покажем, как пользователь сделал тепловой аккумулятор. Основа ТА - б/у бочка - цистерна на 1.5 куба от пожарной машины.

Проще и дешевле изготовить теплоаккумулятор из готовой ёмкости, чем самостоятельно варить бак с 0 из стали.

Важно. Если в качестве самодельной ёмкости под ТА используются бочки/цистерны от ГСМ (горюче смазочных материалов), то, во избежание несчастных случаев, т.к. пары сохраняют горючесть много лет, нужно соблюдать повышенную осторожность при работе , особенно сварке.

V757V Пользователь FORUMHOUSE

Я как-то разговорился с одним бензовозчиком, и он мне рассказал, как у них, на нефтебазе, варят цистерны. Наливают в бак под завязку воду. Ставят вверху плотик с горящей свечой и медленно сливают воду. Вода постепенно вытекает, и всё, что может гореть, тихо выгорает по мере опустошения емкости.

От цистерны, размером 2 (высота) х 1.35 х 0.75 м отрезали всё лишнее.

Т.к. теплоаккумулятор ставится вертикально, чтобы наполненную водой цистерну не раздуло, пользователь сделал «стяжки» из трубы диаметром 22 мм.

«Стяжки» усилены шайбами, хотя, по словам Sjawa, это - лишнее.

Стяжки из труб можно использовать как гильзы для установки в ТА термометров или датчиков температуры.

Люк цистерны используется как ревизионный и для врезки ТЭНов (трубчатых электронагревателей) со встроенными магниевыми анодами 3 шт. по 2 или 3 кВт.

Вода в ТА также будет догреваться электричеством по более дешёвому ночному тарифу.

Детали люка.

Дно цистерны ТА усилено профильными трубами сечением 4х4 см.

Вварены патрубки для обвязки ТА с котлом и системой отопления.

Верх ТА также усилен, иначе его выпучит от давления при нагреве воды.

Сварен самодельный коллектор.

В люк вварены муфты под ТЭНы.

Основание под ТА сделано из фанеры и бруса сечением 100х100 мм с прорезями, чтобы трубы, приваренные к низу ёмкости, не давили на основание.

Основание под теплоаккумулятор утеплено пенопластом.

Параллельно с изготовлением ТА для системы отопления пришли комплектующие. Термостатический вентиль.

Циркуляционный насос с кранами, которые потом заменят на «американки».

ТЭНы с магниевыми анодами.

.

Магниевые аноды защищают металл ТА от ржавчины .

Уплотнение крышки Sjawa сделал по оригинальной технологии. Сначала пользователь уплотнил крышку герметиком. Закрутил крышку на 16 болтов, но, при испытаниях ТА давлением на 2 бар, из-под крыши стала сочится вода. Вырезать прокладку из резины самодельщик не стал. Слишком сложно, да и гарантий герметичности нет. В итоге Sjawa изготовил силиконовую прокладку.

Пошаговая инструкция по её изготовлению:

• Место, где ставится прокладка покрашено, т.к. силикон при контакте с незащищённым черным металлом активизирует коррозию.

• При помощи термоклея по окружности крышки приклеены буртики.

Внутренний буртик - это кусок электрического кабеля, а наружный - упаковочная лента.

Потом пользователь, предварительно рассчитав объем прокладки, взял баллоны с силиконом, и заполнил всё пространство между буртиками, постепенно разглаживая силикон старой кредитной карточкой.

Толщина прокладки 8 мм.

Sjawa Пользователь FORUMHOUSE

Сразу предупреждаю, что силикон высыхает около недели. Буртики я снял на четвёртый день. Когда все засохло, получилась упругая силиконовая масса. Отверстия я просверлил потом, на больших оборотах инструмента. Болты входят с натягом, и, когда зажимаются гайками, то дополнительно уплотняют место соединения. Бюджет инженерного решения - 3 баллона сантехнического силикона (реально ушло 2,5 баллона).

Кольца (2 шт.) для крышки самодельные, сваренные из скатанных по окружности двух металлических уголков.

Узел - бак-кольцо-крышка-кольцо сначала собран на прихватки и только потом просверлены все отверстия. Это обеспечило высокую точность сопряжения деталей.

Схема горловины крышки теплоаккумулятора.

Итак, самодельный теплоаккумулятор готов. Далее пользователь приступил к рутинным работам - обвязке ТА с котлом и его подключению к системе отопления. И вот, что получилось.

Узлы крупным планом.

Схемы подключения буферной ёмкости к твердотопливному котлу и системе отопления

Тема Sjawa вызвала живой интерес на портале. Пользователи стали обсуждать схему присоединения ТА к котлу.

ЗелГен Пользователь FORUMHOUSE

Посмотрел схему системы отопления. Появился вопрос, а почему вход в ТА находится чуть выше середины бака? Если вход сделать сверху буферной ёмкости, то горячий носитель от ТТ котла сразу подаётся к выходу, без смешивания с более холодным носителем в ТА. Ёмкость постепенно заполняется горячим теплоносителем сверху-вниз. А так, пока не прогреется верхняя половина ТА, а это примерно 500 л, горячий носитель в ТА перемешивается и охлаждается.

По словам Sjawa, ввод в теплоаккумулятор сделан так для лучшей ЕЦ (естественной циркуляции, если отключат электричество) и для уменьшения лишнего перемешивания теплоносителя в момент, когда СО не отбирает тепло или отбирает его мало. Т.к. выложенная в начале схема системы отопления с ТА общая, то пользователь набросал более подробные варианты работы ёмкости.

Преимущества - если свет выключат, то работает естественная циркуляция. Недостаток - инерционность системы.

Аналог первой схемы, но, если в системе отопления закрылись все термоголовки, то верхняя часть теплоаккумулятора самая тёплая и нет интенсивного перемешивания. При открытии термоголовок теплоноситель сразу подаётся в СО. Тем самым уменьшается инерционность. Также есть ЕЦ.

Теплоаккумулятор стоит параллельно системе. Преимущества - быстрая подача теплоносителя, но естественная циркуляция в системе под сомнением. Возможно подкипание теплоносителя.

Развитие третьей схемы при закрытых термоголовках. Недостаток - происходит полное перемешивание всех слоев воды в теплоаккумуляторе, что плохо при естественной циркуляции если нет электричества.

Это дало возможность менять схему подключения теплоаккумулятора с параллельной на последовательную. Например, закончился отопительный сезон и теплоаккумулятор остыл, но резко похолодало, то, не грея теплоаккумулятор, можно быстро протопить дом котлом.

Эксплуатация теплоаккумулятора с твердотопливным котлом: личный опыт

Интересны выводы пользователя от эксплуатации ТА:

1. Котел выходит на режим + 80-85 °C за 10-15 минут. В результате нет копоти и дыма. После двух – трёх топок выгорели смоляные отложения и потеки от прошлогоднего конденсата. Поле двух недель работы в оптимальном температурном режиме, топка котла стала почти как новая, внутри теперь только пепел. Дрова в котле сгорают полностью, с максимальным выделением тепла, а теплогенератор не загоняется в режим тления.

Если опустить температуру теплоносителя ниже 60-65 °C, то в камере сгорания ТТк создаются условия для появления конденсата (вредных кислот).

1. Твердотопливный котел в тандеме с теплоаккумулятором работает с максимальным КПД как зимой, так и в межсезонье, при уличных температурах 0 °C - -5-10 °C. Избыток тепла от хорошо раскочегаренного котла просто сбрасывается в теплоаккумулятор, а потом, по мере необходимости, расходуется теплоноситель.

1. Вода в ТА «заряжается» послойно:

• Верх - + 80 °C.
• Середина - + 65-70 °C.
• Нижняя часть - +50-60 °C.

1. Когда котел не работает, то температура воды в нижней части не падает ниже температуры обратки, а верх постепенно разряжается. По наблюдениям Sjawa ТА до вышенаписанных температур «заряжается» за 3-4 часа. Если на улице нет мороза, и большая часть веток теплого пола закрыты, то отбор тепла в СО уменьшается и заряд ТА происходит быстрее.
2. Термостат установлен на выходе потока из теплоаккумулятора в систему отопления. По его команде, если температура воды опускается до + 40 °C, на догрев включается газовый котел.

Sjawa Пользователь FORUMHOUSE

При полностью открытом в котле поддувале температура на подаче мах + 90 °C. Обычно температура держится + 80-85 °C. Теплоаккумулятор заряжается слоями. Сперва растет температура верха, а потом середины и низа. Например, когда верх нагревается до температуры подачи, начинает расти температура теплоносителя в середине ТА (верх так и остается 80-85 °C), далее температура растёт вниз.

Теплоаккумулятор следует хорошо утеплять и ставить вертикально, т.к. горячая вода концентрируется в верху ТА.

Возникают вопросы, а хватает ли такого объёма ТА на дом в морозы? По расчетам Sjawa на его коттедж, при температуре - 25 °C, нужен теплоаккумулятор на 5000 л. Чтобы быстро нагреть такой объём воды потребуется котел мощностью 50-100 кВт. Но тратится на дорогостоящую систему.

При проектировании системы отопления основные цели – это комфорт и безотказность. В доме должно быть тепло и уютно, а для этого в радиаторы всегда должен поступать горячий теплоноситель без задержек и скачков температуры.

С твердотопливным котлом это сложно реализовать, ведь не всегда удается вовремя заправить новую порцию дров или угля, а процесс горения сам по себе неравномерен. Исправить ситуацию поможет теплоаккумулятор для котлов отопления.

С простой конструкцией и принципом действия он способен избавить от целого ряда неудобств и недостатков классической схемы отопления.

Зачем нужен

Теплоаккумулятор представляет собой хорошо утепленный резервуар большой емкости, наполненный теплоносителем, водой. За счет высокой теплоемкости воды при нагреве всего объема в емкости аккумулируется значительный запас тепловой мощности, которую можно использовать по назначению в то время, когда котел не справляется или вовсе бездействует.

Теплоаккумулятор фактически повышает объем теплоносителя в контуре отопления, теплоемкость и соответственно инертность всей системы. Для нагрева всего объема потребуется больше энергии и времени при ограниченной мощности отопления, но и остывать аккумулятор будет очень долго. По необходимости горячая вода из аккумулятора может подаваться в контур отопления и поддерживать комфортную температуру в доме.

Чтобы оценить преимущества теплоаккумулятора, проще всего рассмотреть для начала несколько ситуаций:

• Твердотопливный котел лишь периодически подогревает воду. В момент розжига мощность минимальна, во время активного горения мощность возрастает до максимума, после прогорания закладки она вновь спадает и так цикл повторяется. В итоге температура воды в контуре постоянно колеблется в достаточно большом диапазоне;
• Для получения горячей воды требуется установка дополнительного теплообменника или внешнего бойлера с косвенным нагревом, что существенно сказывается на работе контура отопления;
• К системе отопления, построенной вокруг твердотопливного котла, подключить дополнительные источники тепла предельно сложно. Потребуется сложная развязка, желательно с автоматическим управлением;
• Твердотопливный котел, даже длительного горения, постоянно требует внимания пользователя. Стоит пропустить время закладки новой порции топлива, как теплоноситель в контуре отопления уже начинает остывать, как и весь дом;
• Часто максимальная мощность котла бывает избыточной, особенно весной и летом, когда не требуется максимальная отдача.

Решением для всех вышеперечисленных ситуаций становится теплоаккумулятор, притом бескомпромиссным и самым доступным в плане реализации и стоимости. Он выступает в роли узла развязки между твердотопливным котлом и контуром (-ами) отопления и отличной базовой площадкой для включения дополнительных функций.

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

• «пустым» – простая утепленная емкость с прямым подключением;
• со змеевиком или регистром труб в качестве теплообменника;
• со встроенным бойлерным баком.

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

Расчет

Мощность,накапливаемая теплоаккумулятором (ТА), рассчитывается исходя из объема емкости, точнее массы жидкости в ней, удельной теплоемкости жидкости, используемой для его наполнения, и разницы температур, максимальной, до которой может нагреваться жидкость, и минимальной целевой, при которой еще может осуществляться забор тепла от теплоаккумулятора к контуру отопления.

• Q = m*С*(T2-T1);
• m – масса, кг;
• С – удельная теплоемкость Вт/кг*К;
• (Т2-Т1) – дельта температур, конечной и начальной.

Если вода в котле и соответственно в ТА нагревается до 90ºС, а нижний порог берется равным 50ºС, то дельта равняется 40ºС. Если брать в качестве наполнения ТА воду, то одна тонна воды при остывании на 40ºС выделяет примерно 46 кВт*часов тепла.

Запасаемой энергии должно хватать для целевого использования теплоаккумулятора.

Для выбора требуемого объема теплоаккумулятора необходимо определить:

• Время, в течение которого должно хватать накопленной энергии в ТА для покрытия теплопотерь дома;
• Время, за которое должен нагреваться теплоноситель в ТА;
• Мощность основного источника тепла.

Для периодической работы котла в течение суток

Если он нужен для перевода работы котла только на ночной или дневной режим, когда тепло поступает в течение ограниченного времени, то мощности ТА должно хватать для перекрытия теплопотерь дома за оставшееся время. В то же время мощности котла должно хватать для нагрева ТА в установленный срок и опять-таки для обогрева дома.

Допустим, что используется твердотопливный котел с закладкой дров только днем в течение 10 часов, расчетные теплопотери дома для самого холодного периода года составляют 5 кВт. В сутки требуется 120 кВт*часов для полного отопления.

Аккумулятор при этом используется в течение 14 часов, это означает, что в нем необходимо аккумулировать 5кВт*14часов =70 кВт*часов тепла. Если брать в качестве теплоносителя воду, то потребуется 1,75 тонны или же объем ТА 1,75 м3. Важно, что и котел при этом должен выдать в течение всего 10 часов всю необходимое тепло, то есть его мощность должна составлять более 120/10 = 12кВт.

Если теплоаккумулятор используется в качестве запасного варианта на случай выхода из строя котла, то запасенной энергии должно хватить хотя бы на сутки или двое для покрытия всех теплопотерь в доме. Если в качестве примера взять все тот же дом на 100 м2, то для его обогрева потребуется 240 кВт*часов за двое суток, а теплоаккумулятор, наполненный водой, должен иметь объем не менее 5,3 м3.

Зато в этом случае не обязательно ТА должен нагреваться в короткий промежуток времени. Достаточно полуторного запаса по мощности котла, чтобы накопить нужный объем тепла за неделю или две.

Расчет приблизительный, без учета снижения тепловой мощности радиаторов в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.

В самом простом случае теплоаккумулятор включается последовательно между котлом и контуром отопления. Между ТА и котлом устанавливается циркуляционный насос, чтобы горячая вода поступала в верхнюю часть ТА, выталкивая холодную воду с нижней части в котел. Между ТА и контуром отопления устанавливается циркуляционный насос для забора горячей воды из верхней части и транспортировки к радиаторам.

Однако при этом существенно поднимается общая теплоемкость системы, и при начальном запуске отопления придется ждать, пока не нагреется весь объем ТА, прежде чем тепло дойдет до радиаторов.

Еще один вариант включения – параллельно котлу отопления. Данный вариант хорошо показывает себя в сочетании с гравитационной системой отопления. Верхний отвод теплоаккумулятора подсоединяется к самой верхней точке раздатки, а в нижнем точк – к котлу.

Недостатки те же, что и в первом случае, нагрев происходит всего объема теплоносителя в системе и в ТА, что существенно увеличивает время на запуск отопления.

Из преимуществ только простота подключения и минимум используемых элементов.

Схема включения с подмешиванием

Лучше всего использовать схему включения с подмешиванием или гидроразвязкой . Используются трехходовые клапаны с термостатом. Теплоаккумулятор при этом устанавливается как отдельный элемент системы, параллельно контуру отопления.

Основная часть автоматики устанавливается на подающем трубопроводе: трехходовой клапан, термостаты, группа безопасности и т.д. По умолчанию трехходовой клапан направляет теплоноситель от котла к радиаторам, пока температура в помещении не достигнет требуемой отметки.

Как только необходимости в активном обогреве нет, клапан переводит часть теплоносителя от котла к теплоаккумулятору, сбрасывая лишнее тепло.

При достижении максимальной температуры воды в ТА и целевой температуры в радиаторах, срабатывает датчик, установленный в котле по перегреву, и он отключается. Пока же требуется обогрев или не прогрет теплоаккумулятор, работа котла продолжается.

Если по каким-то причинам котел перестал выдавать номинальную мощность или полностью выключился при снижении температуры на подающей линии, вода из теплоаккумулятора подмешивается в контур отопления, восполняя теплопотери системы.

Использовать можно несколько трехходовых клапанов на раздаче и на обратке и группу термостатов. Как вариант, в продаже имеются готовые сборки для подключения теплоаккумуляторов – блок автоматического подмешивания, например LADDOMAT.

Своими руками

При большом желании можно соорудить аккумулирующую емкость своими руками. В идеале она должна:

• с запасом выдерживать номинальное давление в системе;
• иметь расчетный объем;
• быть защищенной от воздействия коррозии и высоких температур;
• быть полностью герметичной.

Для изготовления следует брать листовую сталь, желательно нержавеющую толщиной не менее 3 мм, учитывая общую нагрузку и давление.

Стандартная форма ТА – высокий цилиндр с полукруглым основанием и крышкой. Соотношение диаметра и высоты подбирается примерно 1 к 3-4, чтобы способствовать лучшему разделению тепла внутри емкости.

В этом случае с самой верхней точки идет забор горячей воды к радиаторам. Чуть выше центра вода отводится к контуру теплого пола, а в самой нижней точке ТА подключается обратная линия к котлу отопления.

Самостоятельно сварить цилиндрическую емкость практически невозможно. Проще возвести параллелепипед со схожей конфигурацией и соотношением сторон. Все углы следует дополнительно усилить.

Емкость обязательно утепляется. Использовать для этого лучше базальтовую или минеральную вату толщиной не менее 150 мм, для снижения теплопотерь через стенки.

Для установки теплоаккумулятора следует подготовить специальную опорную площадку, фундамент, способную выдержать огромный вес оборудования. Даже сам по себе аккумулятор может весить до 400-500 кг. Если же его объем, например 3 кубометра, то в наполненном виде его вес будет превышать 3,5 тонны.

Российского производства

На российском рынке представлено не так много теплоаккумуляторов отечественного производства, так как лишь недавно они стали активно внедряться в системы автономного отопления.

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

Фактически, это бак с встроенным змеевиком ГВС и теплоизоляционным кожухом. Предназначение емкости аккумулировать излишки тепловой энергии. После отключения основного источника нагрева теплоносителя, бак на определенное время заменяет его.

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

Теплоаккумулирующая ёмкость представляет собой обычную металлическую бочку, с наружной теплоизоляцией. Простое устройство теплоаккумулятора тем не менее отличается высокой эффективностью и незаменимо для систем отопления. Буферная емкость в разрезе состоит из нескольких узлов:

• Бак - изготовлен из листового металла (с эмалированным покрытием), нержавеющей стали. От ёмкости отходят патрубки для подключения к системе отопления и теплогенератору. Материал бака во многом определяет продолжительность службы теплоаккумулятора.
• Спиральный теплообменник - устанавливается в моделях, подключаемых к системам отопления с несколькими типами теплоносителей (тепловой насос, солнечные коллекторы). Изготавливается из нержавеющей стали.
• Встроенный змеевик для ГВС - некоторые буферные емкости, кроме поддержания температуры нагрева теплоносителя в системе отопления, подогревают воду для горячего водоснабжения.

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:

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

Первый и очевидный недостаток: высокая стоимость бака. Качественная продукция, изготовленная в ЕС или в России, обойдется от 25000 до 300000 руб. Еще один минус: большие габариты изделия. Нередко приходится устанавливать баки на 1000 и более литров, занимающие много места.

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.

Установка буферной емкости требует первоначальных вложений, но позже окупается за счет снижения затрат на обогрев помещения и комфорта эксплуатации.

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 подобрать необходимый объем теплоаккумулятора можно пойти тремя путями решения. Первый связан с использованием специальных онлайн калькуляторов. Потребуется ввести следующие параметры:

• отапливаемую площадь;
• мощность котла;
• время автономного поддержания температуры в системе отопления, после выключения котла.

С помощью онлайн калькуляторов получится рассчитать приблизительный объем теплоаккумулятора для системы отопления. На выходе будет результат с погрешностью в 10-15%.

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.
• Вычисления для солнечных коллекторов проводят несколько иначе. Используется формула Va=Sж × (Vн/Sн). Чтобы не вдаваться в технические подробности в расчетах можно использовать следующую таблицу:

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:

Минимально необходимая мощность для поддержания в работоспособном состоянии буферной емкости, подключенной к твердотопливному котлу:

Какой фирмы купить буферный накопитель

После выполнения расчетов и определения желаемых технических характеристик, можно переходить к выбору теплоаккумуляторов по производителю. На рынке представлена не только европейская продукция. Присутствуют теплоаккумуляторы для котлов отопления российского производства, по качеству не уступающие именитому зарубежному оборудованию.

Чтобы облегчить выбор буферной емкости, ниже приводится описание наиболее популярных у отечественного потребителя моделей:

Из представленного списка теплоаккумуляторов можно подобрать оборудование, подходящее для жилья любой площади, отапливаемого электрическим или твердотопливным котлом, тепловым насосом, с возможностью подогрева ГВС и без него.

Сразу после подключения буферной емкости затраты на топливо уменьшатся на 15-30%. Что более важно, котел перестанет подвергаться гидравлическим ударам, а нагрев теплоносителя в системе отопления станет более равномерным. Аккумуляторный бак занимает неотъемлемое место в современных системах отопления.

Твердотопливные котлы используются при отоплении дома, поскольку они хороши в качестве альтернативы газовым, когда нет газопровода. Но эффективность твердотопливной системы отопления невелика. Положение можно исправить, смонтировав теплоаккумулятор для котла.

Что такое теплоаккумулятор?

О том, как смонтировать теплоаккумулятор, мы и расскажем в следующих строках. Однако поначалу давайте разберёмся, что представляет собой описываемый агрегат, предназначенный для твердотопливного котла. Всё просто: это ёмкость, сберегающая тепловую энергию котла за счёт сбора определённого количества теплоносителя. Установка такого элемента системы решает сразу несколько задач:

По сути, устройство описываемой ёмкости несложное, при желании легко изготовить теплоаккумулятор исключительно своими руками. Его конструкция, собственно, включает такие элементы:

• сама ёмкость,
• утеплитель всего корпуса,
• входной патрубок-ввод,
• выходной патрубок-вывод,
• внутренние змеевики.

Последний элемент - змеевик - имеется, в основном, у покупных тепловых аккумуляторов, изготавливаемых на производстве. То есть, у такого оборудования теплоноситель курсирует по многочисленным трубчатым змеевикам внутри сухой ёмкости. А теплоаккумулятор, который легко сделать своими руками - это просто пустотелый бак без змеевиков. Именно внутри этой ёмкости и хранится собранный теплоноситель. Из данных строк ясно, что существует два вида описываемых агрегатов:

• ёмкость со змеевиками внутри, предназначенными для сбережения теплового агента,
• простейший теплоаккумулятор в виде бочки для сбережения теплоносителя.

Теперь должен быть понятен принцип работы аккумулирующего агрегата для твердотопливного котла. При работе оборудования на жёстком горючем теплоаккумулятор пополняется горячей водой. При отключении котла, эта вода подпитывает систему отопления.

Также легко выявить преимущества и недостатки двух указанных нами видов сберегающих устройств. Если тепловой аккумулятор выполнен со змеевиками, то

• увеличивается период сохранности тепла,
• увеличивается общая эффективность системы,
• однако, такой агрегат невозможно сделать в домашних условиях.

Если же тепловой аккумулятор выполнен без змеевиков, по принципу хранения теплоносителя в бочке, то

• он очень легко изготавливается своими руками, достаточно иметь минимум средств и подходящую ёмкость,
• но у него небольшой КПД.

Как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла из бочки

Предварительно необходимо рассчитать объем требуемой ёмкости и сделать чертёж . На чертеже нужно изобразить стандартную бочку, в которую входит два трубопровода. Один из них транспортирует теплоноситель от теплообменника котла, а второй переправляет горячую воду к радиаторам отопления. Остаётся лишь посчитать габариты бочки, точнее, её объём. Зная объём, легко определить диаметр и высоту по справочным данным.

Начнём расчёт. Предположим, наш тепловой генератор на твёрдом топливе полностью бездействует ночью на протяжении 4 часов (после остывания), а площадь нашего небольшого дачного дома 30 кв. м. Следовательно, бочка должна отдавать в час примерно одну десятую площади - 3 кВт. Итого, 12 кВт за ночь. При этом разницу температур бочки и отопления примем максимум 40 градусов (скажем, если в ёмкости вода нагрета до 90, то в радиаторах - хотя бы до 50).

Согласно школьному курсу физики, m=Q/Ct, где

• Q - вся тепловая энергия, у нас это 12 кВт,
• С - удельная теплоёмкость агента, то есть воды, равная 0,0012 кВт/кг х гр. Цельсия,
• t - разница температур.

Получаем по этой формуле: m = 12/0,0012х40 = 250 кг. Таким образом, можно принять объем воды равный 250 литров. Выходит, в качестве теплоаккумулятора для твердотопливного котла при заданных условиях нам подойдёт металлическая бочка на 250 литров. Примерные размеры такой бочки - 600х900 мм. То есть диаметр равен 0,6 м., а высота (длина) - 0,9 м.

Что нужно взять

Для процесса изготовления нашего теплоаккумулятора необходимо заготовить следующие материалы и инструменты.

• Обычная металлическая бочка, её можно купить в магазине,
• сварочный аппарат с маской и электродами,
• электроинструмент типа «болгарки» и диски шлифовальные и отрезные, дрель и свёрла, коронка по металлу.
• два стандартных стальных патрубка для отопления, каждый с резьбой на конце, обычно на 3/4 дюйма,
• минвата.

Начать процедуру лучше при участии помощника. Кроме того, должен быть уже готов чертёж.

Чертёж теплоаккумулятора

Пошаговое изготовление своими руками

Это важно знать! Нельзя использовать пластиковую бочку. Она не способна выдержать рабочую температуру теплового агента, достигающую 90 градусов Цельсия. Стенки такой бочки во время работы в системе просто начнут плавиться. Исключение могут составить пластиковые ёмкости, на которых указана производителем максимальная температура содержимого выше 90 градусов. Но в этом случае ещё нужно решить, как приделать патрубки.

Ещё несколько замечаний

Вот мы и сделали простой теплоаккумулятор для небольшой системы отопления. Как итог - ещё несколько важных замечаний. Для нашего примера необходимый объём бочки получился 250 литров. Однако когда дом большой, может понадобиться накопитель гораздо большего размера. В таком случае лучше будет сварить кубический короб. К тому же, его легче утеплить специальными материалами.

Некоторые умельцы используют для такого варианта стандартный, так называемый европейский, куб объёмом 1000 литров. Он продаётся во многих магазинах. Но здесь нужно помнить, что он пластиковый. Как правило, максимальная температура воды, которую выдерживает «еврокуб», равна 70 градусам по Цельсию, если в маркировке не указано иное. Так что использовать данную ёмкость в системе отопления просто опасно.

И ещё об утеплителе. Пенопласт - это идеальный вариант для кубического короба из металла. Дело в том, что данный утеплитель легко клеить к стенкам. Минвата больше подойдёт для обычной бочки, но нужно будет придумывать, как её закреплять, ведь описанный нами метод с металлическими кольцами не обязателен к применению.

Видео: полезная информация об агрегате

Итак, мы описали простой способ создания аккумулирующей ёмкости для отопления. В процессе самостоятельного изготовления такого агрегата возможны самостоятельные коррективы в описанной технологии.