Саморобний тепловий акумулятор для опалення. Як зробити теплоакумулятор (буферну ємність) своїми руками, чи варто займатися цим. Теплоакумулятор та різні види опалювальних систем

Теплоакумулятор, він же тепловий акумулятор, він же буферна ємність - з кожним роком завойовує все більшу популярність, як один із важливих елементівсистеми опалення приватного будинку.

Більше того, у деяких європейських країнахвикористання твердопаливних опалювальних котлів без взагалі заборонено, причому, список таких країн постійно поповнюється. Та й у нашій країні темпи продажів теплоакумуляторів для котлів опалення рік у рік демонструють неухильне зростання.

Деякі вітчизняні виробникиналагодили випуск теплових акумуляторів, розроблених спеціально для російських умов та кліматичних особливостей нашої країни. Спробуймо розібратися, яке призначення даного виду обладнання, в чому його особливості, а головне - що дасть установка теплоакумулятора конкретному власнику приватного будинку, і як підібрати саме те, що потрібно.

Теплоакумулятор та його використання з теплоджерелами різного типу

Принцип роботи теплоакумулятора дуже простий: його головне завдання – накопичувати теплову енергію, коли у системі опалення є її надлишки, і це тепло під час його дефіциту, тобто. коли теплоджерело не працює. Звідси випливає і головний висновок – найефективніше використовувати теплові акумулятори з тепловими джерелами, які мають яскраво виражений періодичний характер роботи.

До них належить більшість , дуже поширених як у Росії, і там. А також стрімко набирають популярності, особливо на півдні, . Зрозуміло, що твердопаливні казани нагрівають воду тільки під час топки, а сонячні колектори марні вночі.

Але це ще не все, навіть електричні опалювальні котлиу поєднанні з теплоакумуляторами можуть бути ефективнішими. Якщо різниця між денними та нічними тарифами на електроенергію значна, наприклад, нічний тарифменше денного більш ніж у 2 рази, можна зробити систему опалення в будинку таким чином, щоб працював тільки вночі, а вдень опалювати будинок за рахунок тепла, накопиченого в теплоакумуляторі. До речі, зважаючи на вибухове зростання тарифів на електроенергію, економічна доцільність такого рішення стає актуальною.

Ще одним фактором, що визначає ефективність використання теплових акумуляторів, є те, що теплоакумулятор може стати ланкою, що об'єднує відразу кілька джерел тепла. Іншими словами, при необхідності - наприклад, коли вартість сонячних колекторівще більше знизиться, а ефективність підвищиться – ви зможете без істотних змінперебудувати систему опалення в своєму будинку так, щоб максимально опалювати приміщення за рахунок дешевої енергії сонця, але при цьому, коли сонця немає, застосовувати твердопаливний котел.

У цьому випадку з'являється можливість у повному обсязінакопичувати весь надлишок тепла, а потім віддавати його при необхідності. Фактично теплоакумулятор дозволяє використовувати різні джерелатеплової енергії з мінімальною на даний момент вартістю і при цьому забезпечує стійкість системи за рахунок перемикання між ними. Звичайно, така можливість є не в кожного теплового акумулятора- Виберіть потрібну модель заздалегідь.

Теплоакумулятор у системі з твердопаливним котлом

В даний час теплоакумулятори найчастіше застосовують у системах опалення з твердопаливними котлами. Характерна рисатвердопаливних котлів - оптимальний режим їхнього функціонування пов'язані з повним згорянням палива, тобто. досягається при роботі на максимальної потужності. В іншому випадку, внаслідок неповного згоряння палива, утворюються токсичні гази, відбувається засмічення теплообмінних поверхонь усередині котла, з'являється в димарі сажа, що призводить до погіршення. експлуатаційних характеристикі навіть виходу казана з ладу, що небезпечно для дому та його мешканців.

Отже, найкраще, коли казан працює «на повну». Такий режим цілком виправданий у холоди, але більшу частину року отриманого в надлишку кількості тепла системі опалення будинку просто не потрібно буде занадто спекотно. Якщо у вас немає теплоакумулятора, єдиним виходомзалишається «опалювати вулицю», тобто. відкривати кватирки. Це дорого, і неефективно.

Тому в систему опалення вбудовують буферну ємність- вона забирає надлишки теплової енергії, які інакше просто губилися б безцільно, щоб згодом їх використовувати за призначенням, не витрачаючи на це паливо!

Коротко, система опалення з твердопаливним котломі теплоакумулятор діє так. Під час роботи твердопаливний котел не тільки подає нагрітий теплоносій в систему опалення будинку, але й нагріває в баку теплового акумулятора. Після того, як казан припиняє працювати, будинок, відповідно, починає охолоджуватися. У цей момент температури повітря або датчик температури теплоносія в системі опалення подають сигнал на включення циркуляційного насоса, який забезпечує подачу теплоносія, накопиченого в баку теплоакумулятора, до системи опалення будинку.

Коли температура повітря (теплоносія) підвищується до встановленого значення, датчик вимикає насос і подача тепла припиняється. Температура теплоносія у баку у своїй трохи зменшується, т.к. частина енергії було передано до системи опалення. Слід зазначити, що через хорошу теплоізоляцію теплоакумулятора, теплоносій, перебуваючи всередині бака, сам по собі остигає дуже повільно. Цикли вмикання та вимикання насоса продовжуються доти, доки температура теплоносія в теплоакумуляторі залишатиметься вищою, ніж у системі опалення. А будинок при цьому не остигатиме.

Фахівці по-різному оцінюють економічний ефектвід встановлення теплоакумулятора. Цей ефект залежить від багатьох факторів, про деякі з них йтиметься нижче. У середньому він становить від 20%, тобто. економиться кожен 5-й карбованець. Відзначимо, що тепловий акумулятор особливо ефективний у міжсезоння, з його частими температурними стрибками.

І тут виникає ще одне корисна властивістьтеплового акумулятора – крім підвищення безпеки будинку та економії ваших грошей, він ще й дарує вам комфорт. По-перше, з появою у вашому будинку буферної ємності вам доведеться набагато рідше завантажувати паливо в котел. Якщо ви все розрахували та встановили правильно, якщо у вашому будинку гарна теплоізоляціяВикористовуючи теплоакумулятор, ви зможете топити свій твердопаливний котел не кілька разів на день, а до 1 разу на 2 доби.

По-друге, тепловий акумулятор здатний згладити «температурні стрибки», пов'язані з остиганням теплоносія у системі опалення, т.к. ця система стає більш стійкою та інерційною. По-третє, він допомагає спростити обслуговування твердопаливного казана і навіть підвищити термін його служби. По-четверте, за допомогою теплоакумулятора можна додатково забезпечити ваш будинок гарячою водою, але дана можливістьпередбачена не у всіх моделях.

Як вибрати потрібний теплоакумулятор

Для початку вам належить розрахувати обсяг теплоакумулятора. Це важливо, т.к. від обсягу залежать габаритні розмірибуферної ємності. Слід пам'ятати, що вам ще потрібно знайти «правильне» місце в будинку, щоб спочатку внести туди через дверні отвори чималий по ширині і висоті тепловий акумулятор, а потім ще й встановити його поряд з твердопаливним котлом, як це найчастіше відбувається на практиці. Зрозуміло, точні розрахункиможе зробити лише фахівець, т.к. для цього потрібно врахувати безліч специфічних факторів, але в будь-якому випадку потрібно розуміти, яку буферну ємність ви купуєте.

Об'єм теплоакумулятора залежить від потужності твердопаливного обігрівача. Існує кілька методик попереднього розрахунку, заснованих на визначенні здатності твердопаливного котла нагріти необхідний об'єм робочої рідини до температури не менше 40°C за час згоряння повного завантаження паливом, тобто. приблизно за 2-3 години. Вважається, що так досягається максимальний ККД котла з максимальною економією палива.

Але, як правило, для початку можна скористатися наступною методикою розрахунку: 1 кВт потужності твердопаливного котла повинен відповідати не менше 25 літрів, але і не більше 50 літрів об'єму, що підключається до нього теплоакумулятора.

Таким чином, при потужності опалювального котла, яка дорівнює 15 кВт, ємність теплового акумулятора повинна бути не менше: 15*25 = 375 літрів. І трохи більше 15*50 = 750 літрів. Краще вибирати із запасом, тобто. близько 400-500 літрів.

Взагалі, виробники теплоакумуляторів пропонують вироби різних обсягів - від 40 до 10 000 літрів. Увага! Теплові акумулятори ємністю понад 500 літрів можуть не пройти у дверний отвір вашого будинку.

Який тип теплоакумулятора вам підходить

Тип залежить від потреб, тобто. від того, як саме ви хочете використовувати його. Існує 4 умовного типутеплових акумуляторів:

• Простий акумулятор, для підключення до єдиного теплоджерела;
• Буферна ємність для одночасного підключення кількох теплоджерел, наприклад, твердопаливного котла опалення та сонячного колектора. Відрізняється від попереднього типу наявністю нижнього змійовика;
• Теплоакумулятор із змійовиком ГВП призначений як для опалення, так і для виробництва. гарячої водиу проточному режимі;
• Тепловий акумулятор, що має внутрішній бакдля гарячого водопостачання (конструкція «бак у баку»), застосовується як для акумулювання тепла в системі опалення, так і для приготування та накопичення гарячої води, яка використовується у побуті.

Олександр Федотов, Керівник відділу продажу

«Вибір теплоакумулятора залежить від цілей, які має вирішувати система опалення. Це може бути теплопостачання або забезпечення опаленням і гарячою водою. У першому випадку може використовуватися звичайний утеплений бак, у другому вже йдеться про прилад з різними вбудованими теплообмінниками.

При виборі теплоакумулятора необхідно врахувати тип основного джерела тепла та їх кількість у системі теплопостачання. Важливими факторамиє також потужність теплового приладу та часові витрати тепла».

Крім цього, теплоакумулятор може бути додатково обладнаний одним або декількома ами для автономного підігріву води, коли це необхідно.

Ціна теплоакумулятора залежить від його об'єму, типу, а також додаткових опційі, звісно, ​​від бренду виробника.

Виготовлення теплоакумулятора своїми руками

Інтернет рясніє різного родурекомендаціями для умільців, як зробити теплоакумулятор власними силамизапевняючи, що нічого складно в цьому немає. З одного боку, велика кількість цих рекомендацій ще раз підкреслює важливість теплових акумуляторів у системі опалення - марні речі не обговорюють. З іншого, змушує розсудливу людину задуматися: коли слід зробити вибір між тим, щоб купити теплоакумулятор у сертифікованого виробника і заплатити дещо більше, або зробити його «в гаражі», але при цьому заощадити свої гроші, потрібно насамперед задуматися про наслідки.

Що таке теплоакумулятор ✮Великий вибіртеплоакумуляторів на порталі сайт

Тому що навіть найбільший народний умілець, споруджуючи тепловий акумулятор із залізної бочки, як це нерідко рекомендують на різних сайтах, повинен розуміти, до чого приведе така уявна економія. По-перше, температура теплоносія всередині теплоакумулятора може бути близькою до 100°C, по-друге, всередині системи існує підвищений тиск. Як поведеться кустарна буферна ємність у процесі експлуатації, не зможе передбачити ніхто. Чи варто ризикувати свій будинок - питання відкрите. Вибір кожен робить сам.

У нинішні часиподорожчання всіх видів енергоносіїв багатьох домовласників почало серйозно хвилювати питання їх економічного використання. Один із варіантів – це включення до схеми опалення великої ємності з водою – теплового акумулятора.
Але ємності заводського виготовлення відрізняються значною вартістю. У той же час деякі домашні майстри - умільці розібралися, як можна зробити теплоакумулятор своїми руками, що вийде набагато дешевше. Про цей досвід і буде розказано у цій статті.

Трохи про призначення та конструкцію

Перш ніж давати рекомендації щодо виготовлення цього важливого вузла, коротко визначимося, навіщо він потрібен і розглянемо його заводську конструкцію. Отже, ємності, що акумулюють, з водою застосовуються у випадках періодичного опалення будинку, а точніше:

• при роботі електричного казаназ багатотарифним лічильником, коли нагрівачі можуть ощадливо функціонувати лише в нічний час. Агрегат, працюючи на повну потужність, обігріває будинок та накопичує теплову енергію у баку з водою;
• накопичення теплоти необхідне і для котлів на твердому паливі, які, навпаки, зупиняються в нічний або інший час, якщо нема кому закласти в топку нову порцію дров або вугілля;

Агрегати заводського виготовлення є бак круглої форми, наповнений водою. У неї занурено кілька змійовиків, у яких циркулює теплоносій котлового та інших контурів опалення. Конструкція досить складна у виробництві і тому недешева, в цьому можна переконатися, переглянувши креслення теплоакумулятора.

Якщо спробувати взяти за основу подібний пристрій, щоб самостійно виготовити теплоакумулятор, то в кінцевому рахунку він обійдеться набагато дешевше заводського. Мідні або нержавіючі трубки та робота з навивки з них змійовиків, герметизація вводів і утеплення заберуть у вас багато часу і грошових коштів. Для домовласників, які бажають зробити складання та встановлення саморобного накопичувача тепла, є простіше рішення, описане нижче.

Розрахунок обсягу накопичувального бака

Дане рішення полягає в тому, що теплоакумулятор, зроблений своїми руками, є звичайною утепленою ємністю з двома патрубками для приєднання до системи опалення. Суть полягає в тому, що котел у процесі роботи частково направляє тепловий носій у накопичувальний бак, коли радіатори цього не потребують. Після вимкнення джерела тепла відбувається зворотний процес: робота системи опалення підтримується водою, що надходить з акумулятора. Для цього потрібно буде правильно виконати обв'язування накопичувальної ємностііз теплогенератором.

Насамперед треба визначити обсяг бака для акумуляції теплової енергії та провести оцінку можливості його розміщення в котельні. Крім того, виготовлення теплоакумуляторів для твердопаливних котлів необов'язково починати з нуля. різні варіантипідбору готових судин відповідної місткості.

Ми пропонуємо орієнтовно визначити об'єм бака. простим способом, заснований на законах фізики. Для цього треба мати такі вихідні дані:

• теплова потужність, потрібна на обігрів будинку;
• час, протягом якого джерело тепла буде відключено і його місце займе ємність для опалення, що акумулює.

Спосіб розрахунку покажемо на прикладі. Є будівля площею 100 м2 де теплогенератор простоює 5 годин на добу. Укрупнено приймаємо необхідну теплову потужністьу розмірі 10 квт. Це означає, що кожну годину акумулятор повинен віддавати в систему 10 кВт енергії, а на проміжок часу її треба накопичити 50 кВт. Вода в баку нагрівається мінімум до 90 ºС, а температура на подачі в системах опалення приватних будинків при стандартному режимі приймається рівною 60 ºС. Тобто різниця температур становить 30 ºС, всі ці дані ми підставляємо в добре знайому з курсу фізики формулу:

Q = cmΔt

Оскільки ми хочемо дізнатися кількість води, що має містити тепловий акумулятор, то формула набуває такого вигляду:

m = Q / c Δt,де:

• Q - загальна витрата теплової енергії, у прикладі дорівнює 50 кВт;
• с – питома теплоємність води, що становить 4.187 кДж/кг ºС або 0.0012 кВт/кг ºС;
• Δt – різниця температур води в баку і трубопроводі, що подає, для нашого прикладу це 30 ºС.

m=50/0.0012 х 30=1388 кг, що займає орієнтовний об'єм 1.4 м3. Отже, теплова батарея для твердопаливного котла ємністю 1.4 м3, наповнена водою, нагрітою до 90 ºС, забезпечуватиме будинок площею 100 м2 теплоносієм з температурою 60 ºС протягом 5 годин. Потім температура води впаде нижче 60 ºС, але ще якийсь час (3-5 годин) знадобиться на повну розрядку акумулятора і охолодження приміщень.

Важливо!Для того, щоб тепловий акумулятор, виготовлений своїми руками, встигав повністю «зарядитися» під час роботи котла, останній повинен мати не менш ніж полуторний запас потужності. Адже обігрівачу треба одночасно обігрівати будинок і завантажувати накопичувальний бак гарячою водою.

Якщо потрібно зробити ємність, що акумулює, з нуля, то найкраще для цієї мети використовувати звичайний листовий метал товщиною 2 мм. Варити бак можна і з нержавіючої сталі, але зовсім не обов'язково, тому що подібний матеріал обійдеться дуже дорого. Для зручності подальшого утеплення та простоти виготовлення ємність краще робити прямокутної форми. Знаючи обсяг бака, легко розрахувати його габарити відповідно до умов його монтажу в котельні.

Порада.Якщо ви хочете забезпечити спільне функціонування накопичувальної посудини та самопливної системи опалення, потрібно змайструвати теплоакумулятор відкритого типутобто забезпечити його повідомлення з атмосферою через трубку у верхній частині бака. Ставити його треба вище за рівень радіаторів, для чого доведеться додатково зварити підставку з сталевих трубчи куточків.

У деяких випадках немає сенсу варити ємність із нуля, можна зробити водяний теплоакумулятор із бочки. Добре підійде залізна бочкавеликої місткості, в неї потрібно врізати два патрубки для приєднання до системи. Пластмасові бочкизастосовувати ризиковано через високої температуриводи, хіба що на маркуванні виробу буде вказано максимальну температуру вмісту до 100 ºС.

Таку ж застереження ми даємо тим домашнім умільцям, що роблять теплоакумулятори з єврокуба. Звичайно, це дуже зручний спосіб, але дана пластмасова ємність розрахована на максимальну температурутрохи більше 70 ºС. Тому єврокуб підійде як накопичувальний бак, що працює з теплими підлогами, де температура теплоносія рідко перевищує 50 ºС, радіаторних системвін годиться.

Чим утеплити теплоакумулятор

Навіть коли бак знаходиться в теплому приміщенні, то різниця температур між повітряним середовищемта теплоносієм занадто велика – від 50 до 70 ºС. Щоб не втрачати тепло і не обігрівати їм топку, потрібно обов'язково виконувати теплоакумулятор. Найпростіше це зробити за допомогою пінопласту товщиною 100 мм та щільністю 25 кг/м3. Його легко клеїти до металевих стінок та вирізати отвори під патрубки.

Пригодиться для утеплення і мінеральна вата тієї ж товщини, хоча кріпити її складніше. Щільність матеріалу – 135-145 кг/м3. Для круглих баків із бочок доведеться використовувати рулонні утеплювачітипу ISOVER, тут доведеться повозитися з кріпленням, особливо в нижній частині ємності.

Нижче на відео показано встановлення та схему теплоакумулятора з підключенням його до котла та опалювальної системи:

Висновок

Використання накопичувального бака дозволяє економити паливо під час роботи дров'яних котлів та користуватися вигідним нічним тарифом у випадку з електричним теплогенератором. У виготовленні бак не настільки складний, треба тільки мати деякі навички.

Доброго дня! Якщо ви зайшли на цю сторінку мого блогу, то вас цікавить як мінімум 2 питання:

• Що таке теплоакумулятор?
• Як влаштовано теплоакумулятор?

Почну відповідати на ці запитання по порядку.

Що таке теплоакумулятор?

Для відповіді це питання потрібно дати визначення. Звучить воно так, теплоакумулятор — це ємність, у якій накопичується великий обсяг гарячого теплоносія. Зовні ємність покривається теплоізоляцією з мінеральної вати або спіненого поліетилену.

Навіщо потрібний теплоакумулятор?

Ви запитаєте: "А навіщо потрібен цей термос-переросток?" Тут все дуже просто, він дозволяє оптимальніше використовувати тепло, віддане казаном. У парі з теплоакумулятором завжди працює потужний котел (найчастіше). Котел швидко і без зупинок віддає тепло від палива, що спалюється, в тепловий акумулятор, а він у свою чергу повільно і в потрібному режимівіддає це тепло у систему опалення. Об'єм системи набагато менший, ніж об'єм ємності акумулятора. Це дозволяє «розтягнути» тепло від палива за часом. Виходить по суті. При нагріванні ємності акумулятора, котел постійно працює на повну потужність, а це дозволяє уникнути появи смолистого конденсату і котлі.

Як влаштовано теплоакумулятор?

Як було зазначено вище, ТА — ємність, у якій накопичується гаряча вода (чи інший ). Щоб усе було наочно, подивіться наступний малюнок:

Місткість має кілька патрубків для підключення різного обладнання:

• генератора теплової енергії - котла, .
• Пластинчастий теплообмінник для нагрівання гарячої води.
• Різного котельного обладнання - група безпеки, розширювальний бакі так далі.

Матеріали водомісткої ємності.

• Вуглецева сталь різних марокз нанесенням (або без нього) захисної емалі або лаку на внутрішню поверхню- Найдешевший і тому поширений матеріал.
• Нержавіюча сталь довговічний матеріал, який не схильний до корозії. Його головним недоліком є ​​найвища ціна.
• Скловолокно – з цього «екзотичного» матеріалу виготовляють розбірні теплоакумулятори, які збирає безпосередньо на місці. Такий метод дозволяє пронести ТА по вузьких сходах і зібрати його точно в потрібному місці. Якщо цікаво, подивіться а відео як це виглядає

Схема підключення теплоакумулятора

Тепер давайте розглянемо як акумулятор включається до системи опалення:

З цієї схеми видно, що ТА включається до системи опалення як гідравлічний роздільник (). Рекомендую прочитати окрему статтюприсвячену цьому корисному девайсу. Скажу коротко, що така схема включення виключає взаємний вплив різних і дозволяє забезпечити котел потрібним об'ємом теплоносія, що позитивно впливає на термін життя теплообмінника.

Теплоакумулятор та гаряче водопостачання.

Ще одним важливим питаннямє пристрій у будинку гарячого водопостачання. Тут ТА теж може допомогти. Звісно, ​​використовувати воду безпосередньо із системи опалення для санітарних потреб не можна. Але тут є щонайменше два рішення:

• Підключення до ТА пластинчастого теплообмінника, в якому нагріватиметься санітарна вода - застосовується на самих простих моделяхТА.
• Купівля теплоакумулятора з вбудованою системою ГВП - вона може бути реалізована за допомогою окремого теплообмінника (змійовика), або за схемою «бак в баку».

Можна, звичайно, ще окремо придбати, але я вважаю, що це можна зробити лише за наявності необхідного місця у вас у котельні.

Резюме

Теплоакумулятор – ще один спосіб збільшити час між закладками палива у котел. Крім цього ТА може застосовуватися в системах із сонячними колекторами та тепловими насосами. Найчастіше ТА застосовують як заміну котлам тривалого горіння. Альтернатива, безумовно, цікава та гідна вашої уваги. На цьому я завершую свою розповідь. Чекаю на ваші запитання в коментарях.

В даний час період постійного підвищення цін на основні види енергоносіїв, питання енергозбереження та використання високоекономічних опалювальних системнабуває особливої ​​актуальності. Особливо важлива економічність систем опалення для заміських котеджів, які як джерело тепла використовують котли на рідкому або твердому паливі.

Зазвичай система опалення приватного будинку включає:

• опалювальний котел, що працює на різних видахпалива чи від електрики;
• систему магістральних трубопроводів;
• радіатори опалювальні (конвектори).

Для підвищення енергетичної ефективності та зниження витрати палива до сучасних систем опалення включають теплові акумулятори (теплоакумулятори). Цей пристрій є ємністю великого об'єму, яка включається в систему опалення, що має різну конструкціюта реалізуюче різні способитеплообміну.

Сьогодні промисловість випускає для побутових цілей різноманітні пристрої для акумулювання теплової енергії. Однак більшість з них мають високу вартість, досить складне підключення та необхідність врізання в систему опалення. додаткових пристроїв( , датчиків температури, ручних та керованих вентилів, а також інших пристроїв).

У той же час сьогодні є достатня кількість саморобних конструкційтеплоакумуляторів, які під силу виготовити та підключити своїми руками. При цьому вартість їх при самостійному виготовленні буде значно дешевшою, а за своїми функціональними можливостями вони ненабагато поступаються заводським конструкціям.

Призначення та функціональні можливості теплового акумулятора

Використання теплоакумуляторів не виправдано для всіх типів систем. На Заході вони часто застосовуються у складі геліобігрівачів. У російських приватних будинках вони переважно використовуються у наступних двох випадках:

• при підключенні електричного опалювального котла до багатотарифного, коли в нічний час електрообігрівач включений на повну потужність і акумулятор ефективно накопичує тепло, а вдень опалення житлового приміщення відбувається за рахунок накопиченої енергії, а котел включається лише для підтримки певного рівня температури;
• при опаленні житла котлом на твердому паливі, коли за рахунок накопиченої днем ​​теплової енергії постійного підкидання кам'яного вугілляабо дров вночі не потрібно і робота утеплювача проводиться в економічному режимі.

Крім того, включення теплового акумулятора в систему опалення дозволяє значно розширити її. функціональні можливості, головними з яких можна вважати:

• реалізацію забезпечення житлових приміщень гарячим водопостачанням;
• стабілізацію температурного режимута мікроклімату житлових приміщень;
• значне підвищення енергоефективності роботи системи опалення, що дозволяє скорочувати витрати на використання енергоносіїв;
• дозволяє об'єднати кілька різнотипних нагрівачів в єдину опалювальну систему;
• реалізацію можливості накопичення надлишкової теплової енергії, що виробляється нагрівальним казаном.

Конструкції теплоакумуляторів заводського виготовлення

Теплові акумулятори промисловим способом, є сталевий бак (зазвичай циліндричної форми) у внутрішній порожнині якого розміщені один або кілька змійовиків за якими здійснюється циркуляція основного та додаткового контурів опалення.

Деякі системи мають додатковий підігрів води, який забезпечується розміщеними всередині теплоелектронагрівачі. Заводські теплоакумулятори мають різні пристроїавтоматики та контролю нагріву води.

Самостійне копіювання подібних пристроїв в домашніх умовах досить проблематичне і обійдеться набагато дешевше його вартості в магазині. Найскладнішими елементами є змійовики, що виготовляються з нержавіючих або мідних трубок, навивка яких є достатньо складним завданнямпри вирішенні її у домашніх умовах.

Не менш складними є й питання герметизації вихідних штуцерів, до яких підключається система опалення, та їх ущільнення. Теплоізоляція акумуляторного бака є також серйозною проблемою.

Нижче буде описано конструкцію акумулятора теплової енергії, яка цілком придатна для повторення в домашніх умовах. Принцип його роботи полягає в наступному:

• теплоносій, під час роботи опалювального котла на повну потужність, частково спрямовується в теплоакумулятор;
• після відключення котла нагрітий теплоносій з теплоакумулятора, циркулюючи по , забезпечує обігрів житлових приміщень;
• якщо розмістити всередині корпусу пристрою додатковий змійовик та підключити його до звичайної водопровідної магістралі, буде забезпечено гаряче водопостачання житлового приміщення;
• перемикання роботи системи опалення при живленні від опалювального котла або теплоакумулятора забезпечується спеціальною запірно-регулювальною арматурою, яка може спрацьовувати автоматично або перемикатися вручну.

Схема підключення теплоакумулятора

СО – система опалення. 1 – автоматичний розподільник теплоносія;

2 – циркуляційний насос; 3; 4; 5 – запірно-регулююча арматура;

6; 7 – датчики температури.

Розрахунок обсягу бака

Зазвичай, у рекомендаціях щодо самостійного виготовлення теплових акумуляторів для опалення приватних будинків обсяг його бака приймають більше 150,0 літрів. Однак від цього параметра залежить місце розташування і площа, що займає баком, тому доцільно визначити розрахунковим методом об'єм води, необхідної для обігріву приміщення, який повинен вміщувати бак акумулятора теплової енергії.

Вихідними даними для розрахунку є такі дані:

Q – питома теплова потужність, необхідна для обігріву приміщення кіловат-годин;

Т – час роботи теплоакумулятора на добу, годин

t 1 – температура теплоносія на вході до опалювальної системи, °С;

t 2 – температура теплоносія на виході із системи, °С;

m – маса води, кілограм;

с – теплова константа (питома теплоємність теплоносія).

Рівняння теплового балансумає вигляд:

Q × T = c× m×(t 1 – t 2 ) (1)

Вирішуючи це рівняння щодо маси m отримаємо формулу:

m = Q× T/[ c× (t 1 – t 2 )] (2)

На опалення приватного будинку, з площею, що обігрівається 100,0 квадратних метрівпотрібно витрачати 10,0 кіловат теплової енергії щогодини. Нехай передбачається робота теплоакумулятора при відключеному опалювальному котлі протягом 5,0 годин у стуки. Температуру теплоносія на вході приймаємо - t1 = 80,0 ° С; на виході t2=30,0°С. Якщо у системі циркулює вода, то її питома теплоємністьз = 0.0012 кіловат поділені на кілограм та на градус Цельсія. Підставляючи вихідні дані у формулу 2 отримає необхідну масу води:

m = 10,0×5,0/ = 833,33 кілограма

Таким чином, ємність бака теплоакумулюючого пристрою повинна бути не менше 850,0 літрів. Враховуючи теплову інерцію опалювальної системи в цілому і зниження температури теплоносія, що допускається, пристрій зможе працювати в інерційному режимі додатково ще 2,0...3,0 години.

При цьому слід враховувати, що теплова потужність котла, що обігріває, нормального функціонуваннясистеми теплоакумулювання повинна перевищувати потрібну для обігріву приміщення теплову потужність на 30,0%…50,0%.

Для виготовлення теплоакумулятора можна придбати готову металеву ємність відповідного об'єму. Прекрасно підійдуть баки для води, призначені для поливу садово-городніх ділянок. Деякі рекомендують використовувати пластмасові ємності(Типу єврокуба або септика).

Однак при виборі пластикових судин, навіть розрахованих на температуру експлуатації до 80,0С ... 90,0С слід знати, що надійність усієї системи різко падає, і навряд чи якомусь господаре буде приємно виявитися взимку без опалення з розлитим в приміщенні кубометром води.

Ідеальним рішенням буде самостійне виготовлення. При цьому знаючи обсяг бака та площу приміщення, де він розміщуватиметься неважко самостійно визначити габарити. Для виготовлення підійде листова сталь завтовшки не менше 2,0 міліметрів.

При цьому жодних складнощів з монтажем (приварюванням) вхідних та вхідних штуцерів не буде. Якщо виготовити бак у формі паралелепіпеда або куба значно полегшать роботу з його подальшої теплоізоляції.

Утеплення корпусу пристрою

Для підвищення енергоефективності теплоакумулюючого пристрою та зниження теплових втрат через стінки корпусу в атмосферу його необхідно утеплити. Ідеальним теплоізолюючим матеріалом вважається листовий пінопласт, товщина якого 100,0 мм.

При цьому щільність матеріалу повинна бути не нижче 25,0 кілограмів на кубічний метр (марки пінопласту «ПСБ-С 25» і вище). Він легко обробляється, ріжеться за розмірами і в ньому легко можна вирізати отвори під штуцера. Кріплять пінопласт () до зовнішніх стінок за допомогою клею.

Можна використовувати і рулонну мінеральну вату(матеріал ISOVER), щільністю 135,0 ... 145,0 кілограмів на метр кубічний. Однак цей матеріал дещо складніше кріпити до стінок (особливо до днища бака). Однак, мінераловатні рулони більш оптимальні при утепленні ємностей циліндричної форми.

Недоліки теплоакумулюючих пристроїв

До недоліків теплоакумуляторів слід віднести:

• значне збільшення обсягу теплоносія, що змушує використовувати як його тільки воду;
• необхідність наявності значного резервного об'єму води, що робить вибір конструкцій з додатковим обігрівом за допомогою теплоелектронагрівачів кращим;
• ємність та габарити бака без додаткового електропідігріву вимагають значної площі, що зазвичай вирішується шляхом облаштування міні котельні.

Основні висновки

Включення накопичувального водяного теплоакумулюючого пристрою в опалювальну систему дозволяє:

• використовувати всі переваги «нічного» тарифу при застосуванні опалювальних електрокотлів;
• економити будь-які види твердого палива;
• підвищити енергоефективність опалювальної системи загалом.

Внутрішній пристрій та принцип роботи теплоакумулятора для опалювальних котлів спроектовано так, щоб забезпечити підтримку необхідної температури теплоносія протягом 5-10 годин після відключення основного джерела енергії. Накопичувальний бакставиться в обв'язці з твердопаливними та електричними котлами. Можливе підключення до теплового насосу та сонячних колекторів.

Що таке буферна ємність

Фактично, це бак із вбудованим змійовиком ГВП та теплоізоляційним кожухом. Призначення ємності акумулювати надлишки теплової енергії. Після відключення основного джерела нагрівання теплоносія, бак на певний час замінює його.

Правильно використовуваний принцип роботи буферного накопичувача в системі опалення скорочує витрати на опалення та робить обігрів будівлі комфортнішим. Щоб переконатися у доцільності підключення бака, необхідно розглянути його пристрій та принцип роботи, а також врахувати існуючі перевагита недоліки.

Пристрій та принцип роботи

Теплоакумулююча ємність є звичайною металеву бочку, з зовнішньою теплоізоляцією. Простий пристрій теплоакумулятора відрізняється високою ефективністюта незамінно для систем опалення. Буферна ємність у розрізі складається з кількох вузлів:

• Бак - виготовлений з листового металу(з емальованим покриттям), нержавіючої сталі. Від ємності відходять патрубки для підключення до системи опалення та теплогенератора. Матеріал бака значною мірою визначає тривалість служби теплоакумулятора.
• Спіральний теплообмінник- встановлюється у моделях, що підключаються до систем опалення з кількома типами теплоносіїв (тепловий насос, сонячні колектори). Виготовляється із нержавіючої сталі.
• Вбудований змійовик для ГВП- деякі буферні ємності, крім підтримки температури нагрівання теплоносія у системі опалення, підігрівають воду для гарячого водопостачання.

У корпусі є ревізійне вікно для обслуговування бака, усунення накипу та сміття, проведення ремонтних робіту випадку необхідності.

Призначення теплоакумуляторів

Основа роботи буферної ємності пов'язана з тим, що надлишок теплової енергії накопичується, після чого використовується для обігріву будівлі та ГВП. Теплоакумулятор в системі опалення потрібен для підтримки комфортної температури в житловій будівлі після відключення основного джерела теплової енергії.

Цілі установки накопичувача різняться залежно від типу теплогенератора:

Завдання та цілі використання теплоакумуляторів різні. У деяких випадках, монтаж бака неодмінна умова експлуатації, в інших лише бажана вимога, що забезпечує комфортну і економічне опаленнябудівлі.

Плюси та мінуси буферної ємності

Перший і очевидний недолік: висока вартістьбака. Якісна продукція, виготовлена ​​в ЄС чи Росії, обійдеться від 25000 до 300000 крб. Ще один мінус: великі габарити виробу. Часто доводиться встановлювати баки на 1000 і більше літрів, що займають багато місця.

Тепер про переваги підключення. Їх декілька:

• Можливість безперебійної роботитвердопаливних котлів- якщо в системі опалення не встановлена ​​буферна ємність, теплоносій починає охолоджуватися одразу після прогоряння дров. Падіння температури відчувається людиною приблизно за 3 години.
  При підключенні теплоакумулятора охолодження відбудеться повільніше. Вода в системі опалення залишиться гарячою близько 5-10 годин (залежить від об'єму акумулятора).
• Економічність - надлишки теплової енергії акумулюються і використовуються при охолодженні теплоносія, що суттєво знижує витрати на паливо.
• Безпека – полегшується експлуатація котлів із чавунними теплообмінниками. Після бака вода в котел надходить теплою, що унеможливлює пошкодження серцевини від швидкого охолодження.
• Додаткові функції- у пристрої деяких баків є змійовик ГВП. Відбувається одночасне акумулювання нагрітого теплоносія та нагрівання гарячої води. Установкою можна задовольнити потреби у ГВП мешканців будинку, які використовують одноконтурні твердопаливні або електричні котлине призначені для забезпечення гарячого водопостачання.

Установка буферної ємності вимагає початкових вкладень, але потім окупається за рахунок зниження витрат на обігрів приміщення та комфорту експлуатації.

Який теплоакумулятор вибрати

Підбір накопичувальної ємності краще довірити фахівцям. Потрібно вибрати бак, що оптимально підходить для типу використовуваного опалювального обладнання. Підбір теплоакумулятора для твердопаливного котла та теплового насосуможе відрізнятись. Провідні виробники в інструкції з експлуатації прямо вказують на який тип опалювальної системи призначений той чи інший буферний бак.

При виборі звертають увагу на кілька технічних характеристик:

• Матеріал накопичувальної ємності- бак з нержавіючої сталі коштує невиправдано дорого, особливо якщо врахувати, що в акумулятор надходить теплоносій із системи опалення, менш агресивний ніж вода в ГВП. Емальоване покриттяз використанням склополімерів, оптимальне рішення.
• Додаткові функції- можливий підбір бака для різних водоспоживачів, з'єднання систем обігріву з використанням теплоносія води та спеціальних складів (тепловий насос, сонячні колектори). На окрему згадку заслуговують баки, здатні одночасно з акумуляцією теплової енергії підігрівати воду.

Вибір теплоакумуляторів починають із розрахунку обсягу бака та визначення технічних характеристик. Після підбору за параметрами, вибір здійснюють у згоді з маркою виробника, що сподобався.

Як розрахувати буферну ємність

Щоб підібрати необхідний обсяг теплоакумулятора, можна піти трьома шляхами рішення. Перший пов'язаний з використанням спеціальних онлайн калькуляторів. Потрібно ввести такі параметри:

• опалювальну площу;
• потужність казана;
• час автономної підтримки температури в системі опалення після вимкнення котла.

За допомогою онлайн калькуляторів вдасться розрахувати приблизно обсяг теплоакумулятора для системи опалення. На виході буде результат із похибкою 10-15%.

Щоб отримати точне значеннявикористовують другий метод, за формулами для розрахунку буферної ємності. Під час обчислень розраховують декілька значень:

• час накопичення акумулятора або нагрівання води до температури 80-90 ° С;
• період автономної роботи;
• потужність казана.

Методика розрахунку буферної ємності включає застосування кількох формул:

• Q = m × cp × (T2-T1)- згідно з обчисленнями, вдасться розрахувати який час знадобиться для накопичення достатньої теплової енергії та дізнатися можливі втрати. Значення:
  • m – витрата теплоносія;
  • ср - питома теплоємність;
  • Т2 і Т1 - початкова та кінцева температура нагріву води в баку.
  За допомогою формули виконується розрахунок теплоакумулятора для твердопаливного або електричного казана.
• Обчислення для сонячних колекторів проводять дещо по-іншому. Використовується формула Va=Sж × (Vн/Sн). Щоб не вдаватися до технічних подробиць у розрахунках можна використовувати таку таблицю:

Існує третій спосіб обчислень, при якому розрахунок води в баку акумулятора визначається залежно від об'єму води в системі, точніше швидкості її нагрівання. Зазвичай споживач знає, скільки разів доводиться топити котел дровами, щоб підтримувати. комфортну температуру. При розрахунках обсяг теплоносія множиться на передбачуваний час автономної роботи між закладанням палива.

І останнє місткість буферних ємностей вибирається так, щоб на 1 кВт енергії котла припадало 30-50 л теплоносія.

Для зручності при розрахунках можна скористатися такою таблицею:

Визначення мінімальної кількості тепла, що продукується в кВт, виконується за допомогою таблиць, прикладених нижче.

Розрахунки для електрокотлів, за умови використання нічного тарифу:

Мінімально необхідна потужність для підтримки у працездатному стані буферної ємності, підключеної до твердопаливного котла:

Який фірми купити буферний накопичувач

Після виконання розрахунків та визначення бажаних технічних характеристик можна переходити до вибору теплоакумуляторів по виробнику. На ринку представлена ​​не лише європейська продукція. Є теплоакумулятори для котлів опалення російського виробництва, що за якістю не поступаються іменитому закордонному обладнанню.

Щоб полегшити вибір буферної ємності, нижче наводиться опис найпопулярніших у вітчизняного споживача моделей:

З представленого списку теплоакумуляторів можна підібрати обладнання, що підходить для житла будь-якої площі, що опалюється електричним або твердопаливним котлом, тепловим насосом, з можливістю підігріву ГВПі без нього.

Відразу після підключення буферної ємності витрати на паливо зменшаться на 15-30%. Що важливіше, котел перестане зазнавати гідравлічних ударів, а нагрівання теплоносія в системі опалення стане рівномірнішим. Акумуляторний бак займає невід'ємне місце в сучасних системахопалення.