Теплоаккумулятор для котлов отопления – 10 самых лучших теплоаккумуляторов для отопления

Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы и расчет

Твердым топливом отапливают дома в регионах, где нет газопровода, а дрова и уголь обходятся дешевле затрат на электроэнергию. Но, возникает неудобство, которого лишены газовые и электрические котлы и заключено в необходимости постоянно находиться рядом с котлом и загружать очередную порцию топлива вручную. Чтобы делать это реже, котел нужно оборудовать теплоаккумулятором (далее ТА), который будет накапливать избыточное тепло и отдавать его когда дрова или уголь уже сгорели.

Что такое теплоаккумулятор и какую функцию он выполняет

При сильном горении происходит перегрев системы, при слабом она остывает. Сократить амплитуду и увеличить период колебаний можно за счет вместительного бака с теплоаккумулятором. Последний представляет собой теплообменник с большой емкостью, заполненой теплоностилем. Одна часть системы забирает излишки энергии с котла, вторая постепенно отдает тепло в отопительную систему, не давая температуре резко упасть. Весь это процесс происходит автоматически через змеевики под управлением трехходовых клапанов.

Другими словами. ТА позволит Вам загрузить полную топку дров и не переживать что вода в котле закипит. После догорания топлива система отопления еще некоторое время сможет работать за счет накопленного в емкости тепла.

Принцип действия

Теплоаккумулятор – это емкость, внутри которого циркулирует горячий жидкий теплоноситель. Температура поддерживается в нужном диапазоне благодаря дозированию энергии, передаваемой в контур. Разогретый бак отдает тепло в комнаты постепенно. В результате пропадает необходимость постоянно поддерживать горение в топке котла.

Видео обзор такой системы

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

1. Снижение затрат на энергоносители.
2. Увеличение КПД отопительной системы.
3. Отсутствие перегрева.
4. Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
5. Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
6. Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

1. Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
2. Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
3. Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
4. Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
5. Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркулирует теплоноситель от источника. Энергия передается в накопительную емкость откуда и циркулирует далее к потребителю. Особенности такой системы является не смешивание различных теплоносителей. Это может быть важно если они имеют различные химические составы.

Система может работать и в обратном порядке, через змеевик может бить запитана система отопления или ГВС. 

С двумя змеевиками. Дополнительный малый контур теплообменника запитан в систему, подключенную к альтернативному источнику энергии. Эта система позволяет использовать более широкий спект оборудования для нагрева теплоносителя.

С тремя спиралями. Предполагается, что в единый отопительный комплекс входит котел на твердом топливе и два альтернативных источника, например, солнечная и геотермальная батареи. Максимальная экономия твердого топлива. Котел может использоваться как дополнительный (резервный).

С дополнительным баком. Существуют системы, в которых включен еще один контур с теплообменником для того, чтобы горячая вода в кране появлялась сразу же после запуска котла, не дожидаясь выхода в оптимальный режим обогрева. Однако в таких системах, запас горячей води ограничен, по его истечению дальнейший прогрев будет проходить медленнее чем через змеевик.

Применение различных типов систем

Отопительные системы, в состав которых входят только твердотопливные котлы применяются, как правило, для обогрева частных домов. Необходимость сооружать угольный (дровяной) склад доставляет неудобство, но такой конфигурации достаточно для отопления в самые суровые морозы.

Системы отопления, в которые включен солнечные коллекторы позволяют экономить до 30% затрат на энергоносители, но не заменить твердотопливный котел. Поэтому ее используют как вспомогательную, тем более что солнце светит не всегда. А вот для того, чтобы дома всегда была вода, мощности достаточно (замещает на 50-90%).

Совмещенные конфигурации предполагают применение газового и твердотопливного котлов. Это удобно при запуске системы в промерзшем здании. Если газовый агрегат подключить к системе горячего водоснабжения, то вода будет всегда. При этом не нужно подбрасывать дрова, достаточно нажать пусковую кнопку газовой горелки. а основную задачу по нагреву води возьмет на себя твердотопливный котел.

Схемы подключения

Полная схема подключения ТА для системы отопления

Простейшая схема подключения предполагает наличие контурного кольца прогрева котла. Это даст возможность сократить время разогрева основного контура. Термостат не позволит прогонят через теплоаккумулятор холодный теплоноситель (воду или гликоль), пока температура не установится на требуемом уровне.

Как только это произойдет, теплоноситель распределяется в двух направлениях:

1. Прогрев ТА.
2. Прогрев основного бака.

В последнем случае предполагается перемешивание с теплоносителем и перенаправление в бак. Благодаря тому увеличивается КПД и сокращается время прогрева основного контура. Такое подключение дает возможность работать системе автономно (при выключенном насосе).

Отдельный контур сообщает ТА и радиаторы. Чтобы исключит необходимость контролировать работу отопительной системы, в ее состав вводится два байпаса:

1. Содержит шаровый клапан, который перекрывается при выключенном насосе. В работу включается обратный клапан.
2. Если насос остановлен, а шаровый клапан вышел из строя, прокачка теплоносителя производится по второму (резервному) байпасу.

Схему можно упростить, исключив обратный клапан. Это делают, мотивируя тем, что он характеризуется высоким сопротивлением потока. Прибегая к такому шагу нужно помнить, что в случае прекращения подачи электроэнергии придется вручную открывать шаровый клапан.

Более сложная система с использованием альтернативного источника энергии и контура горячего водоснабжения

Если отключения возможны, в систему включают альтернативный источник питания или бесперебойник. Это потребует дополнительных затрат. Целесообразность покупки данного оборудования проявляется после подсчета стоимости труб, фитингов, насоса и клапанов, которые могут прийти в негодность. В результате приобретение ИБП (источник бесперебойного питания) не кажется слишком дорогим удовольствием.

Подробный видео обзор системы

Расчет объема теплонакопителя

Слишком малый объем неэффективен, большой нецелесообразен с точки зрения затрат и потери полезной площади помещения. Точный расчет выполнить невозможно ввиду отсутствия информации о теплопотери здания, особенно, если оно находится в стадии проектирования.

Однако есть возможность рассчитать максимально приближенно. В качестве исходных данных служит мощность котла и суммарная площадь всех отапливаемых помещений. Расчеты производятся следующим образом:

1. Мощность нагревателя в киловаттах находится в прямой зависимости с площадью. 1КВт способен обогреть 10 м². Если дом 120 м², то котел должен выдавать 12 КВт. Необходимо заложить запас, чтобы оборудование не работало на предельной нагрузке (средний коэффициент – 1,5). Получается, нужно устанавливать котел 18 КВт.
2. Пренебрегая объемом жидкости в трубах и радиаторах, принимается, что каждый киловатт мощности расходуется на разогрев 25 л. теплоносителя в теплоакуумуляторе. Перемножив две величины, получаем 450 л. Эта величина не предельная, ведь на прошлом шаге был заложен запас мощности 50%.

Заложенного запаса хватит на самую холодную зиму. Оборудование будет работать не на пределе возможности, а значит, прослужит долго.

Расчет по формуле

Существует множество сложных математических формул, позволяющих произвести вычисления

Самая простая формула выглядит так: m = Q / 1.163 х Δt,

Где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, которую мы можем накопить. Это разница вырабатываемой мощности котла и необходимой нам для отопления;
• m – масса воды в резервуаре, кг. Ее мы хотим вычислить;
• Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя, °С;
• 1.163 кВт/кг – удельная теплоемкость воды.

Онлайн калькулятор

*Если калькулятор показывает 0 (ноль), значить у вас нет излишков энергии, которые можно накопить.

Пояснения:

Паспортная мощность котла, она указана производителем. Если документы на оборудование не сохранились, найти характеристики можно с сети интернет.

Мощность, необходимая для отопления вашего дома. Рассчитывается специалистами по сложной форме, которая включает: объем помещения, систему отопление, энергоэффективность всего дома.

Температура подачи и обратки. Если в системе не установлены термометры, ее можно снять любым теплосъемником.

Как сделать теплоаккумулятор своими руками

Такой вопрос возникает когда человек узнает цену на такое оборудование, в зависимости от количества змеевиков и материала изготовления, она колеблется в пределах 400-1500 уе. Что не всем по карману.

Схема устройства

ТА представляет собой цилиндрическую емкость или прямоугольной формы, изготовленную из металла. Размеры определяет требуемый объем, полученный в результате расчетов, приведенных ранее. Толщина стенки 2-3 мм.

Лист раскраивается при помощи плазмореза, болгарки, гильотины или сварочного аппарата. Сшивается он также при помощи сварки. Максимальное качество шва обеспечивает газовая сварка, но и инверторной можно получить желаемый результат. В любом случаи качество сварных швов необходимо будет проверить под давлением до 4 атмосфер. Торцевые стенки цилиндра закрываются плоскими металлическими кругами той же толщины.

Сталь или нержавка

Сегодня на рынке можно приобрести такие емкости как с черной стали так и с нержавеющей. Производители же утверждают что стоит брать только последний вариант так как он не подвержен коррозии, но и стоит в 2-2.5 раза дороже. Что же выбрать? На самом деле, есть нет денег на нержавку смело берите черный металл. Толщины 3 мм хватит на многие годы, так как эта емкость постоянно заполнена водой, содержащегося в ней кислорода недостаточно для образования коррозии.

Единственная проблема, это когда сливается вода, определенное время внутри сохраняется сырость. Но, запаса толщины металла достаточно чтобы это не было проблемой. Из моей практики: теплоаккумуляторы эксплуатируются уже около 10 лет, никаких проблем с коррозией при ревизии не обнаруживалось.

В качестве теплообменника выступает изогнутая гладкая или гофрированная труба. Покупка магниевого анода избавит от опасности быстрого покрытия конструкции коррозией.

Пример чертежа

Необходимо заблаговременно изготовить чертеж и отметить входное и выходное отверстия для врезки теплообменника и еще два подключения к главному контуру. Входное сверху, выходное внизу. В стенки врезаются штуцеры. Дополнительных два отверстия с патрубками нужно сделать в днище и верхней крышке. Одно для слива теплоносителя, второе для воздухоотводчика (избавит от переизбытка давления внутри бака).

Чтобы емкость, особенно если форма не цилиндрическая, после заполнения не раздуло, по периметру, на расстоянии 320-380 мм друг от друга устанавливаются ребра жесткости (снаружи бака). Их изготавливают из металлической полосы толщиной 3 мм. Внутри каждое кольцо стягивается двумя диаметральными усилителями стенок, перпендикулярными друг другу. То же самое делают с торцевыми стенками (усилитель соединяет центры окружностей).

Вся конструкция сваривается. Для установки потребуются опоры. Они будут прилажены к днищу. В этих местах снаружи бака прилаживают дополнительные ребра жесткости из такой же полосы, чтобы под массой ТА днище не деформировалось. На штуцеры нарезается резьба (если соединение с трубами планируется выполнить при помощи муфт). Это можно сделать до их установки на ТА.

Как альтернативу применяют сварное соединение контура. Это неудобно с точки зрения обслуживания. В случае выхода ТА из строя придется резать трубы. Муфту можно раскрутить, а после ремонта смонтировать все заново. Если в качестве змеевика используют сплавы цветных металлов, понадобится аргоновая сварка.

Когда система предполагает использование нескольких спиралей теплообменника, их устанавливают одна внутри другой. То есть диаметр первой меньше диаметра второй. Возможна конструкция с расположением друг над другом, если такое позволяет высота потолков в помещении.

Материалом для бака может служить углеродистая сталь с антикоррозийным покрытием, нанесенным гальваническим методом. Это дешевле, нежели сделать бак из нержавейки. Но последняя прослужит дольше. Единственное уязвимое место – сварочные швы. Их лучше обработать. Естественно, сварочный аппарат должен иметь возможность варить нержавеющую сталь.

В качестве дополнительного оборудования можно врезать электрический ТЭН. Включая его вы сократите время запуска и прогрева системы. Контрольно-измерительные приборы тоже не будут лишними (термометр, контроллер уровня теплоносителя и т.д.). В качестве устройств, обеспечивающих безопасность работы теплоаккумулятора, применяют предохранительный выпускной воздушный клапан. Такая система надежна, долговечна и неприхотлива.

Изготовление змеевика

Для изготовления этого элемента используется медная трубка 20-30 мм диаметром. Форма должна быть цилиндрическая, поскольку всегда являются слабым местом в системах с постоянно циркулирующей водой.

Что бы сделать такую спиральную конструкцию можно использовать простейшее приспособление в виде деревянно-фанерного каркаса, на который наматывается трубка.

С обеих краев трубки нужно приварить или припаять штуцеры с резьбой для дальнейшего подключения их в систему. Для спайки лучше всего использовать мягкий припой.

Проверка герметичности

Теперь необходимо проверить нашу конструкцию на протекание, причем сделать это необходимо под давлением. Во первых система отопления работает в пределах 0.8-3.5 атмосферы, во вторых давление может скакать достаточно резко при быстром прогреве системы и на это необходимо сделать определенный напуск. давления 4 Бар будет достаточно.

Наполняем резервуар водой максимально как только позволяет конструкция. Далее можно применить компрессор или даже автомобильный насос и накачать им необходимое давление. Подсоединить его можно через одно из технологических отверстий, о которых я писал выше.

Оставить в таком состоянии емкость на некоторое время и проверить не проявляется ли вода или сырость на швах.Если такая проблема возникла ее необходимо исправлять.

vremya-stroiki.net

Грамотное подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Если ваш дом оборудован системой отопления с твердотопливным котлом, то установка теплоаккумулятора сможет решить многие проблемы подобного теплогенератора.

Твердотопливные котлы являются отличной альтернативой газовым. Они экологичны, не слишком сложны в эксплуатации и не требуют огромных затрат на приобретение топлива. Единственным их недостатком является то, что сырье для горения необходимо регулярно закидывать в топку, то есть автономно такое оборудование работать не может.

Подключение теплоаккумулятора

• Что такое теплоаккумулятор
• Способы подключения
• Выбор оборудования

Кроме того, при внезапном прекращении подачи электроэнергии потерявшее контроль оборудование может довести теплоноситель до вскипания в рубашке, вследствие чего она может разрушиться. К счастью, все эти проблемы реально решить, произведя подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу.

Что такое теплоаккумулятор

По сути, теплоаккумулятор представляет собой емкость, в которую помещается довольно большое количество воды. Этот бак имеет наружный утеплительный слой, что позволяет нагревшемуся теплоносителю не остывать на протяжении долгого времени. Естественно, это происходит при условии, что емкость размещена в помещении — если поставить ее снаружи дома, то теплопотери будут довольно значительными, и использование данного оборудования потеряет всякий смысл.

Что касается помещения, в котором будет размещен теплоаккумулятор, то для этого подойдет как котельная с твердотопливным оборудованием, так и просто отдельная комната. Но тут следует учесть несколько важных факторов:

• размер емкости очень велик, поэтому помещение должно быть соответствующей площади; Первый — предусмотреть обустройство усиленного фундамента под тем местом, где будет установлен бак. Второй вариант — в случае отсутствия вышеуказанной возможности можно приобрести вместо одного большого оборудования два поменьше, и установить их в разных помещениях. Таким образом, и обычный пол выдержит, и нужный объем будет получен.
• вес оборудования тоже вызывает уважение — разместить большой теплоаккумулятор на обычном полу не получится, поскольку это грозит разрушением последнего. Поэтому, если вам нужна именно вместительная емкость, есть два варианта решить проблему.

Суть работы теплоаккумулятора заключается в следующем. Пока в твердотопливном котле сгорает топливо, тепловая энергия аккумулируется в упомянутом оборудовании. Причем нагревшийся теплоноситель, попавший в емкость, долго не остывает. Этот эффект достигается за счет наличия утеплительного слоя, толщина которого составляет 10 см.

После того как котел закончил свою работу — то есть топливо прогорело — теплоаккумулятор начинает постепенно отправлять теплоноситель в систему отопления. Нагревшейся жидкости хватает надолго, поэтому заново разжигать котел придется нескоро.

В этом, собственно, и заключается основное преимущество теплового аккумулятора. В случае его отсутствия вам придется обязательно добавлять дрова или уголь в топку сразу после того, как они там закончились, даже если дело происходит посреди ночи. Если вы проигнорируете это действие, то по отопительной системе начнет циркулировать холодная жидкость.

Хорошо еще, если это произойдет в относительно теплое время года. А если подобное случится в условиях отрицательных температур, то вода в трубопроводе может успеть замерзнуть и, соответственно, расшириться. Следствием этого может стать не только выстуженный к утру дом, но и деформированные трубы.

В общем, понятно, что такой ситуации лучше не допускать. Тепловой аккумулятор как раз отлично справляется с этой задачей, несомненно повышая уровень комфорта всех проживающих в доме людей. Но есть у него и еще несколько достоинств, заслуживающих внимания:

• как уже говорилось выше, установка теплоаккумулятора положительно влияет на защиту водяной рубашки нагревательного оборудования. Если в доме внезапно отключили электричество, и теплоноситель перестал уходить из отопительного котла, то длительное кипение может спровоцировать перегрев. А он, в свою очередь, окажет разрушающее воздействие на водяную рубашку. А тепловой аккумулятор в такой ситуации будет забирать в себя нагревшийся теплоноситель, и таким образом перегрева не произойдет;
• также это оборудование защищает от перепадов температуры, негативно воздействующих на внутренние части конструкции котла. при включении циркуляционного насоса бывает так, что холодный теплоноситель из трубопровода обратного тока попадает в теплообменник, который к тому времени уже раскален. Естественно, на чугун подобные перепады оказывают крайне негативное воздействие — он может просто треснуть. Теплоаккумулятор же не позволяет возникнуть подобной ситуации;
• тепловой аккумулятор может выступать и в роли гидравлического разделителя. Это позволяет ветвям схемы функционировать независимо друг от друга, а значит, расход тепловой энергии уменьшается.

Отрицательными чертами теплового аккумулятора являются требования к помещению, о которых говорилось выше, а также дополнительные затраты — понятно, что приобретение этого оборудования потребует вложения средств. Но с учетом положительных влияний можно смело сказать, что теплоаккумулятор вполне окупит изначальные потери. Конечно, для этого необходимо знать, как правильно подключить оборудование к твердотопливному котлу, чтобы его эксплуатация была беспроблемной.

Способы подключения

Для подключения теплового аккумулятора существует две схемы. Одна из них предусматривает постоянное использование циркуляционного насоса — она довольно сложна и не может работать без электричества, но на выходе весьма эффективна, поскольку позволяет произвести параллельное подключение нескольких магистралей.

Суть работы такой схемы заключается в том, что тепловой аккумулятор играет роль гидравлического разделителя. При этом его конструкция представляет собой единый блок из нескольких элементов: насоса для циркуляции, трехходового термостатического и обратного клапанов, грязевика, температурных датчиков и регуляторов, а также шаровых кранов.

У теплового аккумулятора есть несколько выходов, к которым можно подключить соответствующее число контуров. То есть вы можете направить теплоноситель сразу по нескольким направлениям: например, в радиаторы, в водяной теплый пол и в систему горячего водоснабжения.

Преимущества такого метода очевидны: на подогрев накапливаемого теплоносителя уходит меньше тепловой энергии, чем на проточный метод. Кроме того, температура поступаемого в разные цели теплоносителя остается одинаковой. Это позволяет, к примеру, не ограничивать членов семьи в пользовании сразу двумя душевыми кабинами.

Вторая схема применяется тогда, когда возможен естественный способ циркуляции теплоносителя. Конечно, в стандартном режиме здесь все же используется насос, но при перебоях с электричеством оборудование все же продолжит работать и без него. Главное — расположить емкость теплового аккумулятора выше того уровня, на котором установлены отопительные радиаторы.

В стандартном режиме работа такой отопительной системы происходит следующим образом.

1. По мере начала нагревательного процесса теплоноситель за счет работы циркуляционного насоса проходит через трехходовой клапан к радиаторам отопления.
2. Как только температура воды достигнет предварительно установленного значения (к примеру, 60 градусов), начнется подмешивание холодной воды с помощью того же клапана.
3. После этого нагревшийся теплоноситель пойдет через верхний патрубок в бак теплового аккумулятора.
4. Когда твердое топливо в котле полностью сгорит, температура воды, подаваемой через верхний патрубок, начнет понижаться. Как только она станет ниже установленного уровня, ее подача перекроется, а вместо нее откроется ток из емкости теплоаккумулятора.

В случае отключения электроэнергии в дело идет обратный клапан, а термостат, наоборот, прекращает свою работу, как и циркуляционный насос. Подача теплоносителя в такой ситуации осуществляется напрямую из бака теплоаккумулятора в отопительную систему, минуя все регулирующие процедуры.

Следует учитывать, что естественная циркуляция теплоносителя обладает некоторыми особенностями. Движение воды происходит за счет гравитации и других физических законов. Скорость тока при этом ниже, чем в случае использования циркуляционного насоса, поэтому радиаторы, расположенные дальше всего от нагревательного оборудования, могут быть гораздо холоднее ближних.

Для предотвращения таких ситуаций рекомендуется заранее приобретать и подключать резервный генератор, который в случае отключения электроэнергии возьмет на себя функцию источника питания. Это поможет сохранить стабильность работы отопительной системы.

Выбор оборудования

Как уже говорилось выше, одними из значимых критериев выбора теплового аккумулятора являются его габариты и вес. Если у вас не получается выделить помещение под один большой прибор, купите и установите в разных местах два маленьких.

Второй параметр, на который следует обратить внимание — это материал, из которого выполнен бак. Как правило, в этом качестве используется либо черная, либо нержавеющая сталь. Вообще, сам по себе этот металл обладает неплохими характеристиками. Но есть отличия.

Черная сталь — недорогая, поэтому ее использование все еще часто встречается в сфере сантехнических работ. Но минус в том, что она не слишком устойчива к различным воздействиям. Например, на нее могут пагубно повлиять коррозийные процессы. А если в отопительной системе используется теплоноситель низкого качества, то вполне вероятно появление различных отложений, которые в итоге значительно ухудшают работоспособность системы.

Вот с нержавеющей сталью таких проблем не возникает — она отлично противостоит возникновению коррозии, что ясно следует из названия металла. Да и вообще, «нержавейка» отличается высокой надежностью и отличными характеристиками — изделия из нее имеют очень долгий срок службы.

Вот только стоимость не вызывает особой радости. Нержавеющая сталь дороже своей черной конкурентки, поэтому приобретение такого оборудования может пробить существенную брешь в бюджете. В другой стороны, учитывая долговечность, это может легко окупиться.

Дорогие друзья, если вы уделите должное внимание выбору оборудования перед тем, как подключить теплоаккумулятор, а также правильно определитесь с оптимальной схемой, то система отопления в вашем доме будет работать эффективно и бесперебойно. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

econet.ru

назначение, критерии при выборе, схема подключения

Содержание статьи:

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

Назначение теплоаккумулятора

Теплоаккумуляторную емкость можно подключать к любому типу котла

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы

Можно установить теплоаккумулятор, в котором имеются функции бойлера

Плюсы использования теплового аккумулятора:

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

Недостатки системы:

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

Теплоаккумулятор можно сделать своими руками из нержавейки и медной трубы

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

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

Критерии при подборе

Выбирают теплоаккумулятор, учитывая параметры системы отопления и вид теплоносителя

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

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

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

Расчёт объема буферной емкости котла

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

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

W = k × m × с × Δt, где

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы и схемы подключения своими руками

Теплоаккумулятор с пустым баком устанавливают, если давление в системе небольшое

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

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

Проточный теплоаккумулятор

С бойлером

С теплообменником

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

В системе с трехходовыми клапанами возможна более точная регулировка температуры

Другие типы систем:

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

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

Обвязка аккумулятора для тепла

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

strojdvor.ru

как сделать своими руками, приборы для кирпичных агрегатов российского производства

Теплоаккумуляторы для котлов отопления являются полезным изобретением и широко используются владельцами автономных систем обогрева. Прибор существенно экономит тепловую энергию, имеет простое устройство и может быть смонтирован самостоятельно.

Предназначение

Роль теплоаккумуляторов в системе отопления трудно переоценить. Прибор осуществляет сбор и хранение теплоносителя, поддерживает в нём необходимую температуру, и при необходимости отдаёт его обратно в систему. Это способствует сохранению оптимального температурного режима помещений даже при выключенном котле. Кроме поддержания заданных тепловых параметров, аккумулятор предохраняет котёл от перегрева, забирая у него лишнее тепло, и понижает объём расходуемого топлива на 30%. При этом происходит синхронное повышение коэффициента полезного действия отопительного прибора.

Один теплоаккумулятор может одновременно обслуживать несколько котлов, работающих на разном виде топлива. Кроме того, прибор исполняет роль водонагревателя в системе горячего водоснабжения, и некоторое время осуществляет подогрев воды при выключенном котле.

Но использование теплоаккумуляторов целесообразно не для всех видов котельного оборудования. Например, в высокотехнологичных автоматизированных электрокотлах установка тепловых накопителей экономически не обоснована. Такие устройства сами контролируют рациональность использования ресурсов и оборудованы термодатчиками, отключающими их от сети в случае перегрева. А вот для твердотопливных и пиролизных котлов такие приборы крайне необходимы.

Это объясняется тем, что в камеры сгорания таких агрегатов требуется регулярная загрузка твёрдого топлива, из-за чего приходится постоянно следить за степенью его сгорания и постоянно подбрасывать уголь или дрова. В ночные часы делать это не совсем комфортно: приходится вставать несколько раз за ночь и контролировать работу котла. Решением проблемы может стать установка теплоаккумулятора, что позволит запасать вырабатываемое днём тепло и эффективно тратить его в ночные часы. Хозяин помещения сможет спокойно спать всю ночь, а установка прибора заметно снизит расход топлива и значительно сократит затраты на обогрев.

Технические характеристики

Конструктивно тепловой аккумулятор напоминает большой термос. Корпус прибора выполнен в виде цилиндрического бака и изготовлен из нержавеющей стали. Сверху бак имеет обвязку из теплоизолирующего материла, что способствует заметному увеличению времени остывания теплоносителя. Толщина утеплителя на моделях заводского производства составляет 100 мм. Сверху теплоизолянт закрывается плотным кожухом, для производства которого используется кожзаменитель. Внутри резервуара располагаются теплообменники. Их количество зависит от объёма бака и мощности модели, и может варьироваться от одного до трёх – в заводских моделях, и до пяти – в самодельных.

Объём бака также может быть разным: в наиболее бюджетных вариантах он составляет всего 100 литров, в то время как большие промышленные установки оборудованы резервуарами в несколько кубов и требуют для своей установки оборудования отдельной котельной. В некоторых моделях внутри основной ёмкости устанавливается меньший по диаметру бойлер, обеспечивающий горячее автономное водоснабжение. На корпусе аккумулятора присутствуют несколько резьбовых патрубков, используемых для подключения прибора к отопительному котлу, а также для подсоединения разводки отопления. Скорость расходования тепла из накопителя зависит от теплопотерь помещения, внешней температуры и ёмкости накопительного бака. Отопление на пассивном режиме с выключенным котлом может осуществляться от двух часов до двух дней.

Принцип работы

Схема работы теплоаккумулятора достаточно проста. Благодаря работе циркуляционных насосов, установленных между котлом и аккумулятором, горячий теплоноситель через верхний патрубок заходит в буферную ёмкость. При этом охлаждённая жидкость через нижние патрубки возвращается в котёл. На участке между тепловым накопителем и радиаторами устанавливается ещё один насос, обеспечивающий подачу теплоносителя к радиаторам.

После того как вода в батареях отдаёт своё тепло помещению и её температура достигает нижней допустимой отметки, автоматически срабатывают термодатчики. По их сигналу включаются насосы, которые мгновенно возобновляют подачу горячего теплоносителя в радиаторы.

Во время бездействия насоса, расположенного на выходе из аккумулятора, происходит накопление тепловой энергии. После полного прогорания одной закладки топлива котёл переключается на режим ожидания, а отопление дома осуществляется с помощью теплоаккумулятора, который отдаёт накопленную тепловую энергию радиаторам. При отсутствии в системе тепловых аккумуляторов, горячая жидкость будет бесконтрольно нагревать помещение, что повлечёт за собой его перегрев и вызовет необходимость открытия окон с целью понижения температуры. Это будет означать, что котёл отапливает улицу, и топливные ресурсы растрачиваются впустую. Использование теплоаккумулятора поможет избежать таких ситуаций и обеспечит экономный расход топлива.

Разновидности

Классификация теплоаккумулятров осуществляется по двум признакам: функциональности и принципу тепловой отдачи.

Функционально приборы подразделяются на два типа.

• Накопительные аккумуляторы для систем отопления подразумевают подключение только радиаторов отопления, и могут функционировать как на воде, так и на антифризе. Такие модели будут оптимальным вариантом для обустройства бюджетной системы обогрева и могут быть использованы для дополнительного подключения «тёплых полов».
• Теплоаккумуляторы для обустройства отопления и ГВС наряду с обогревом предполагают подключение сантехнических приборов к горячей воде. В качестве теплоносителя в таких моделях используется только вода. Применение антифриза не рекомендуется ввиду риска смешивания жидкостей при возникновении нештатных ситуаций.

По принципу тепловой отдачи аккумуляторы также подразделяются на два вида. Первый тип представлен статическими моделями, предполагающими прямой нагрев теплоносителя внутри бака, который может осуществляться при помощи ТЭНов. Ко второму виду относят динамические приборы, работающие в связке с отопительным котлом, и принимающие в накопительный бак уже нагретый теплоноситель. В результате чего змеевик, расположенный внутри ёмкости, нагревается от горячей воды, поступающей из котла. Динамические модели часто оборудованы трехходовыми кранами, клапанами и автоматическими устройствами. Это позволяет осуществлять регулировку температуры воды в батареях и системе «тёплый пол» посредством запорной арматуры, управляющей водяным контуром.

Критерии выбора

Прежде чем приступить к приобретению теплоаккумулятора, следует определиться с комплектацией и размером накопительного резервуара. Расчет необходимого объёма должен быть основан на мощности котла и соответствии этих показателей с параметрами накопителя. При определении нужного объёма нужно иметь в виду, что по отзывам владельцев отопительных котлов на каждый киловатт мощности должно приходиться 50 л ёмкости. Таким образом, для котла мощностью 2 кВт ёмкость бака теплоаккумулятра должна составлять 100 литров.

После того как необходимый размер бака будет определён, можно приступать к выбору модели по функциональным признакам. В случае если хозяев часто не бывает дома, целесообразно приобрести максимально автоматизированную модель. Такой прибор будет сам регулировать температуру нагрева теплоносителя и отключит оборудовании в случае поломки или аварии. При выборе теплоаккумулятора для работы в напорных системах с высоким давлением, лучше остановиться на моделях, оборудованных торосферическими крышками.

Изготовление и монтаж самодельного устройства

Современный рынок котельного оборудования предлагает огромный выбор теплоаккумуляторов как российского, так и зарубежного производства. Однако при отсутствии возможности приобретения заводской модели сделать теплоаккумулятор можно своими руками. Самым простым вариантом такого устройства станет обычная бочка, оборудованная входным и выходным патрубками, и обёрнутая теплоизоляционным материалом. Эффективность такой конструкции будет невелика, но для отопления небольшого кирпичного домика она вполне подойдёт. Для изготовления бака потребуется листовой металл и сварочный аппарат. После того как ёмкость будет сварена, в неё врезаются 4 патрубка: два для подачи воды и столько же для её возврата.

Входящие и выходящие патрубки должны располагаться на противоположных сторонах резервуара. Затем в верхнюю часть ёмкости вваривается муфта с вмонтированными в неё термодатчиком и защитным клапаном. Далее, обустраивается теплоизоляция и выполняется установка накопителя на место. В случае отсутствия сварочного аппарата или навыков его использования, можно взять ёмкость из огнеупорного пластика. Для того чтобы в процессе эксплуатации бак не потерял своих первоначальных форм, рекомендуется поместить его в специально изготовленный каркас решетчатого типа. Роль заводского змеевика может выполнить обычный гофрированный металлический шланг.

Монтаж теплоаккумулятра не требует наличия специальных навыков и может быть выполнен самостоятельно.

Для этого нужно неукоснительно следовать правилам установки и выполнить ряд действий.

• Составить подробную схему системы отопления, отметив на ней особенности планировки, размер помещений и количество этажей.
• При движении теплоносителя естественным образом размещение накопителя должно производиться непосредственно рядом с котлом.
• При соединении котла и трубопровода необходимо полностью загерметизировать стыки, используя при этом синтетические герметики, рекомендованные для данных материалов.
• Температура воздуха в помещении, где устанавливается оборудование, не должна опускаться ниже 10 градусов.
• Монтаж соединительных патрубков должен проводиться таким образом, чтобы в случае аварии доступ к ним был открыт и не перекрывался самим прибором или посторонними предметами.
• Размещение буферной ёмкости должно производиться строго на одном уровне с котлом. Более высокое расположения накопителя не допускается.
• После установки насосного оборудования необходимо заполнить систему водой и произвести пробный запуск. При обнаружении течи, нужно слить воду из системы и принять меры к устранению протекания. Затем вновь заполнить систему и повторить запуск.

Теплоаккумуляторы для твердотопливных котлов являются важным звеном систем автономного отопления. Они способны обогреть дом и обеспечить хозяев горячей водой даже при выключенном приборе, что существенно сокращает расход топлива и значительно экономит семейный бюджет.

О том, как установить теплоаккумулятор для котлов отопления, смотрите в следующем видео.

stroy-podskazka.ru

Расчет и установка теплоаккумулятора для котлов отопления

Теплоаккумулятор для котлов отопления

Мы продолжаем наш цикл статей темой, которая будет интересна тем, кто отапливает свое жилье твердотопливными котлами. Мы расскажем про теплоаккумулятор для котлов отопления (ТА) на твердом топливе. Это действительно нужный прибор, позволяющий сбалансировать работу контура, сгладить перепады температуры теплоносителя при этом еще и сэкономить. Сразу отметим, что теплоаккумулятор для электрокотлов отопления применяется только в том случае, если в доме стоит электросчётчик с раздельным подсчетом ночной и дневной энергии. В противном случае установка теплоаккумулятора для газовых котлов отопления не имеет никакого смысла.

Как работает система отопления с теплоаккумулятором

Теплоаккумулятор для котлов отопления – это часть системы отопления, предназначенная для увеличения времени между загрузками твердого топлива в котел. Он представляет собой резервуар, в который нет доступа воздуха. Он утеплен и имеет достаточно большой объём. В тепловом аккумуляторе для отопления всегда есть вода, она же циркулирует по всему контуру. Конечно, в качестве теплоносителя может быть и незамерзающая жидкость, но все же из-за своей дороговизны в контурах с ТА ее не используют.

Помимо этого в заполнении системы отопления с теплоаккумулятором антифризом нет смысла, так как такие резервуары ставятся в жилых помещениях. И суть их применения заключается в том, чтобы температура в контуре всегда была стабильной, а соответственно вода в системе теплой. Применение большого теплового аккумулятора для отопления в загородных домах временного проживания нецелесообразно, а от маленького резервуара толку мало. Это связано с принципом работы аккумулятора тепла для системы отопления.

• ТА находится между котлом и системой отопления. Когда котел нагревает теплоноситель – он попадает в ТА;
• затем вода поступает по трубам в радиаторы;
• обратка возвращается в ТА, а затем сразу в котел.

Хоть аккумулятор тепла для системы отопления – это единый сосуд, из-за его больших размеров направление потоков вверху и в низу отличаются.

Чтобы ТА выполнял свою основную функцию аккумулирования тепла, эти потоки нужно перемешивать. Сложность заключается в том, что высокая температура всегда поднимается, а холод стремится опуститься. Нужно создать такие условия, чтобы часть тепла опускалась ко дну теплового аккумулятора в системе отопления и нагревала теплоноситель обратки. Если температура выровнялась во всём резервуаре, то он считается полностью заряженным.

После того как котел выпалил все что в него загрузили, он перестает работать и в дело вступает ТА. Циркуляция продолжается и он постепенно отдает свое тепло через радиаторы в помещение. Все это происходит до того момента, пока в котел опять не поступит очередная порция топлива.

Если накопитель тепла для отопления маленький, то его запаса хватит совсем ненадолго, при этом время нагрева батарей увеличивается, так как объём теплоносителя в контуре стал больше. Минусы использования для домов временного проживания:

• увеличивается время прогрева помещения;
• больший объём контура, что делает заполнение его антифризом дороже;
• более высокие расходы на монтаж.

Как вы понимаете заполнять систему и спускать воду каждый раз, когда вы приезжаете на свою дачу, по меньшей мере, хлопотно. Учитывая, что один только бак будет литров 300. Ради нескольких дней в неделю идти на такие меры бессмысленно.

В резервуар встраиваются дополнительные контуры – это металлические трубы-спирали. Жидкость в спирали, не имеет прямого контакта с теплоносителем в теплоаккумуляторе для отопления дома. Это могут быть контуры:

• ГВС;
• низкотемпературного отопления (теплый пол).

Таким образом, даже самый примитивный одноконтурный котел или даже печка может стать универсальным нагревателем. Он обеспечит весь дом необходимым теплом и горячей водой одновременно. Соответственно производительность нагревателя будет использована в полной мере.

В серийных моделях, изготовленных в производственных условиях, встраиваются дополнительные источники подогрева. Это тоже спирали, только они называются электрическими тэнами. Их зачастую несколько и они могут работать от разных источников:

• электросеть;
• солнечные батареи.

Такой подогрев относится к дополнительным опциям и не является обязательным, учитывайте это, если решили сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками.

Схемы обвязки теплового аккумулятора

Осмелимся предположить, что если вы заинтересовались этой статьей, то, скорее всего, решили сделать тепловой аккумулятор для отопления и его обвязку своими руками. Схем подключения можно придумать много, главное, чтобы все работало. Если вы правильно понимаете процессы, происходящие в контуре, то вполне можете поэкспериментировать. То, как вы подключите ТА к котлу, повлияет на работу всей системы. Давайте для начала разберем самую простую схему отопления с теплоаккумулятором.

Простая схема обвязки ТА

На рисунке вы видите направление движений теплоносителя. Обратите внимание на то, что движение обратки вверх запрещено. Чтобы этого не происходило, насос между ТА и котлом должен прокачивать большее количество теплоносителя, нежели тот, который стоит до резервуара. Только в таком случае будет образовываться достаточная втягивающая сила, которая будет отбирать часть тепла из подачи. Минус такой схемы подключения – это длительное время разогрева контура. Чтобы его сократить, нужно создать кольцо прогрева котла. Его вы можете увидеть на следующей схеме.

Схема обвязки ТА с контуром прогрева котла

Суть контура разогрева заключается в том, что термостат не подмешивает воду из ТА до тех пор, пока котел не прогреет ее до установленного уровня. Когда котел разогрелся, часть подачи уходит в ТА, а часть перемешивается с теплоносителем из резервуара и поступает в котел. Таким образом, нагреватель всегда работает с уже нагретой жидкостью, что увеличивает его КПД и время разогрева контура. То есть батареи станут теплыми быстрее.

Такой метод установки теплоаккумулятора в систему отопления позволяет использовать контур в автономном режиме, когда насос работать не будет. Обратите внимание, что на схеме показаны только узлы подключения ТА к котлу. Циркуляция теплоносителя к радиаторам происходит по-другому контру, который также проходит через ТА. Наличие двух байпасов позволяет перестраховаться дважды:

• обратный клапан включается в работу, если насос остановлен и шаровой кран на нижнем байпасе перекрыт;
• в случае остановки насоса и поломки обратного клапана циркуляция осуществляется через нижний байпас.

В принципе, в такую конструкцию можно внести некоторые упрощения. Учитывая тот факт, что у обратного клапана высокое сопротивление потока, его можно исключить из схемы.

Схема обвязки ТА без обратного клапана для гравитационной системы

При этом, когда пропадет свет, нужно будет вручную открыть шаровой кран. Следует сказать, что при такой разводке ТА должен находиться выше уровня радиаторов. Если вы не планируете, что система будет работать самотеком, то обвязку системы отопления с теплоаккумулятором можно выполнить по схеме, указанной ниже.

Схема обвязки ТА для контура с принудительной циркуляцией

В ТА создается правильное движение воды, что позволяет шар за шаром, начиная с верхнего, прогревать ее. Возможно, возникнет вопрос, что делать, если не станет света? Об этом мы рассказывали в статье об источниках альтернативного питания для системы обогрева. Это будет экономнее и удобнее. Ведь гравитационные контуры выполняются из труб большого сечения, к тому же должны соблюдаться не всегда удобные уклоны. Если посчитать цену труб и фитингов, взвесить все неудобства монтажа и сравнить это все с ценой ИБП, то идея установки альтернативного источника питания станет очень привлекательной.

Расчет объёма накопителя тепла

Объем теплоаккумулятора для отопления

Как мы уже упомянули ТА маленького объёма использовать нецелесообразно, при этом слишком большие резервуары также не всегда уместны. Вот и назрел вопрос о том, как рассчитать нужный объём ТА. Очень хочется дать конкретный ответ, но, к сожалению, его не может быть. Хотя приблизительный расчет теплоаккумулятора для отопления все же есть. Допустим, вы не знаете, какие теплопотери вашего дома и узнать не можете, например, если он еще не построен. Кстати, чтобы сократить теплопотери, нужно утеплить стены частного дома под сайдинг. Подобрать бак можно исходя из двух величин:

• площадь отапливаемого помещения;
• мощность котла.

Методы расчета объёма ТА: площадь помещения х 4 или мощность котла х 25.

Именно эти две характеристики являются определяющими. Разные источники предлагают свой способ расчета, но по факту эти два метода тесно взаимосвязаны. Предположим мы решили рассчитать объем теплоаккумулятора для отопления, отталкиваясь от площади помещения. Для этого нужно квадратуру отапливаемого помещения умножить на четыре. К примеру, если у нас есть маленький дом в 100 м кв, то понадобится бак 400 литров. Такой объём позволит сократить загрузку котла до двух раз в сутки.

Несомненно, и так есть пиролизные котлы, в которые закладывается топливо дважды в сутки, только в этом случае принцип работы немного отличается:

• топливо разгорается;
• уменьшается подача воздуха;
• начинается процесс тления.

В этом случае, когда топливо разгорается, температура в контуре начинает интенсивно повышаться, а потом тление поддерживает воду тёплой. Во время этого самого тления много энергии улетучивается в трубу. Помимо этого если твердотопливный котел работает в тандеме с негерметичной системой отопления, то при пиковой температуре расширительный бак иногда закипает. В нем в прямом смысле слова начинает кипеть вода. Если трубы сделаны из полимеров, тогда это просто губительно для них.

В одной из статей про полимерные трубы мы рассказывали об их характеристиках. ТА забирает часть тепла и бак может закипеть только после того, как резервуар зарядится полностью. То есть возможность закипания, при правильном объёме ТА, стремится к нолю.

Теперь попробуем рассчитать объём ТА, исходя из количества киловатт в нагревателе. Кстати, этот показатель рассчитывается на основании квадратуры помещения. На 10 м берется 1 кВт. Выходит, что в доме 100 м кв должен стоять котел минимум в 10 киловатт. Так как расчет всегда делается с запасом, то можно предположить, что в нашем случае будет стоять 15 киловаттный агрегат.

Если не учитывать количество теплоносителя в радиаторах и трубах, то один киловатт котла может нагревать приблизительно 25 литров воды в ТА. Поэтому и расчет будет соответствующим: нужно мощность котла умножить на 25. В итоге мы получим 375 литров. Если сравним с предыдущим расчетом, то результаты очень близки. Только это с тем учетом, что мощность котла будет рассчитываться с зазором хотя бы в 50%.

Помните, чем больше ТА, тем лучше. Но в этом деле, как и в любом другом, нужно обходиться без фанатизма. Если вы поставите ТА на две тысячи литров, то нагреватель просто не справиться с таким объёмом. Будьте объективны.

utepleniedoma.com