Теплоаккумуляторы для котлов отопления

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла

В ситуации, когда нет возможности задействовать постоянный источник энергии для отопления дома любая стоящая идея повышения эффективности системы отопления заслуживает внимания. Так, при отсутствии магистрального газоснабжения, в большинстве своем используются твердотопливные котлы отопления или электрические. К сожалению, несмотря на распространенность и доступность, эти системы не лишены недостатков, одним из которых выступает цикличность работы с большой разницей температур между максимальным нагревом теплоносителя и минимальной температурой воды в системе. Решить эту проблему поможет установка одного дополнительного прибора – теплоаккумулятора, позволяющего оптимизировать работы системы.

Для чего нужен теплоаккумулятор системы отопления

В теплотехнике, как и в других отраслях научно-практических знаний устройства накоплению энергии называются аккумуляторами. Основное их назначение заключается в накоплении необходимого количества излишествующей или специально поставляемой энергии и максимально большом времени хранении этой энергии. Важным качеством аккумуляторов выступает возможность циклического характера хранения энергии с периодами накопления и отдачи потребителям. Не исключение и теплоаккумулятор – в обычном режиме работы он накапливает в себе тепло, какое-то время поддерживает стабильную температуру и в случае необходимости отдает это тепло приборам, обеспечивающим отопления дома.

Промежуточный накопитель тепла с успехом используется как в промышленных, так и индивидуальных системах отопления. Тепловой аккумулятор нашел свое применение в системах с твердотопливными котлами, электрическими нагревательными установками, комбинированными системами с использованием возобновляемых источников энергии. Устройство используется как основной и вспомогательный источник тепла для систем горячего водоснабжения. Тепловой аккумулятор может использовать кроме отдельного нагревательного устройства в виде котла еще и автономно установленный теплонагреватель, обеспечивающий подогрев теплоносителя независимо от работы отопительного котла.

Преимущества и недостатки установки в систему отопления теплового аккумулятора

При включении в систему отопления дополнительного прибора увеличивается и объем теплоносителя. При этом в отличие от конечных приборов – батарей и радиаторов тепловой аккумулятор не отдает тепло, а наоборот, старается его накопить. Сегодня имеется несколько схем включения этой установки в систему, каждая имеет свои специфические задачи и технические решения, но все эти схемы сводятся к одному — сгладить пиковые значения максимума и минимума температуры и обеспечить максимальный промежуток времени расходования тепла.

Из этого исходит то, что включение в схему тепловой установки дома дополнительно большого объема аккумулятора теплоты позволит:

  • Увеличить эффективность работы твердотопливных котлов;
  • Увеличить время обогрева помещений от одной закладки дров, угля или другого вида топлива;
  • Экономить энергоресурсы путем смещения провалов температуры из-за охлаждения теплоносителя;
  • Обеспечить использование дополнительных источников энергии, таких, как солнечные энергоустановки;
  • Создать более высокие условия комфорта — применить схему нагрева воды для горячего водоснабжения;
  • Обеспечить экономию электроэнергии посредством включения ТЭН в период самого экономного тарифа.

Как видно, включение всего одного устройства в схему отопления позволит сэкономить в зависимости от месяца года от 10 до 30% энергоресурсов. Вместе с тем эта установка имеет и свои негативные стороны. Прежде всего, эффективность теплоаккумулятора будет высокой в случае если здание будет иметь хорошую теплоизоляцию. Это важный фактор, влияющий на общий показатель эффективности. Второй момент заключается в том, что включение в схему этого прибора требует дополнительной площади помещений. Нужно учитывать тот факт, что емкости бака обычно равны 500, 800 и даже 1000 литрам, а это довольно большой объем сам по себе, не считая слоя теплоизоляционного материала. Третий момент заключается в том, что для нормального функционирования системы рекомендуется кроме накопителя оснастить систему еще и другими необходимыми устройствами – циркуляционными насосами, датчиками температуры, устройством управления, под чьим руководством и будет происходить большинство процессов.

Основные типы конструкций теплоаккумуляторов

Принципиально различия между основными схемами компоновки устройств заключаются во внутреннем строении бака. В остальном это большой объемный бак вертикальной ориентации. Чаще всего используется именно вертикальная цилиндрическая схема, такое расположение позволяет проще организовывать подключение потребителей и дифференцировать объем по температуре теплоносителя.

Самым простым считается накопитель с прямым подключением контуров. В цилиндр бака на разной высоте подключены контур нагрева теплоносителя и контур конечных приборов отопления.

Эта схема применяется в системах, где используется один тип теплоносителя и нет необходимости разделять контуры котла и приборов отопления. Такие буферные емкости рассчитаны на рабочее давление системы и чаще всего имеют в качестве группы безопасности простой механический клапан. Температура в таком бае может достигать 95 градусов.

Модель со встроенным теплообменником значительно расширяет возможности системы. Чаще всего применяется нижнее расположение теплообменника, выполненного в виде спирали из нержавейки. Для увеличения площади нагрева может использоваться вместо обычной гладкой трубы гофрированная труба. В зависимости от объема системы может быть несколько теплообменников, переключение потока между ними осуществляется при помощи клапанной группы, расположенной за пределами бака.

Эта схема обеспечивает функционирование системы отопления, в которой давление в контуре котла намного выше, чем в контуре емкости и радиаторах отопления. Кроме этого, она обеспечивает использование дополнительных источников энергии, например, солнечной установки. Еще одним вариантом применения накопителя с теплообменником выступает использование разных по типу теплоносителей в котле и контурах батарей.

Буферная емкость, дополненная теплообменником во всю высоту или вторым теплообменником в верхней части нашла свое применение в системе, обеспечивающей горячее теплоснабжение дома. Холодная вода через нижнее подключение поднимается и таким образом нагревается до приемлемой температуры. Этот вариант подходит для помещений со стабильным показателем потребления горячей воды. Температура нагрева составляет 60 градусов, что соответствует нормам горячего водоснабжения.

Самым сложным вариантом накопителя выступает модель со встроенным резервуаром для горячей воды. Такие схемы чаще всего используются в накопителях большого размера, поскольку емкость для горячего водоснабжения выбирается объемом 80-100 литров, а для поддержания температуры на уровне 50-60 градусов дополнительный объем должен быть не меньше 800 литров.

Однако такая схема имеет и большой минус – для нормального функционирования пользование горячей водой и пик выработки тепловой энергии должны быть разнесены по времени, или же забор горячей воды должен быть минимальным.

Топ-10: виды теплоаккумуляторов для отопления, особенности, цена

Десятка самых популярных теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов выглядит следующим образом:

В розничной торговле цена может варьироваться от 55 до 200 тысяч рублей. Многие модели белорусских и немецких производителей представлены в виде стальных резервуаров, без кожуха теплоизоляции. В маркировке цифрой указывается объем накопителя.

Схемы подключения теплового аккумулятора к твердотопливному котлу и системе отопления

Самой простой схемой подключения выступает схема подключения накопителя с прямым контуром.

Резервуар имеет четыре патрубка – верхние для поступления горячего теплоносителя и нижние для подключения обратки. На трубах обратки устанавливаются циркуляционные насосы. Холодный теплоноситель из контура радиаторов поступает в резервуар. Дальше через циркуляционный насос вода поступает в кожух твердотопливного котла, нагреваясь, она обратно попадает в накопитель, только через верхний патрубок. Дальше опять через верхний патрубок, только контура отопления теплоноситель поступает в радиаторы, где и охлаждается. В накопителе в период когда основной объем заполняет остывший теплоноситель активного смешивания горячей и остывшей воды не происходит, зато в батареи идет горячая вода. Но по мере того как топливо начинает гореть более интенсивно в бак поступает больше горячей воды и, таким образом, он заполняется нагретым теплоносителем. Учитывая то, что сам резервуар имеет большой слой теплоизоляции, нагретая вода остывает медленно, что дает возможность поддерживать стабильную температуру в контуре долгое время.

Для частных домов в зависимости от оснащенности системы приборами отопления и горячего водоснабжения применяются 7 основных схем подключения:

  • Схема прямого подключения для твердотопливных агрегатов;
  • Схема с диагональным расположением насосов и трехходовым клапаном;
  • Схема с замкнутым контуром котла;
  • Схема с внешним теплообменником ;
  • Схема с теплообменником системы горячего водоснабжения;
  • Устройство с накопительным баком горячего водоснабжения;
  • Схема с дополнительным подключением солнечного коллектора;

Самодельный теплоаккумулятор: преимущества, конструктив, схема врезки в систему отопления

У народных умельцев усовершенствование системы отопления последнее время становится одной из самых популярных тем. В качестве материала для теплоаккумулятора используются металлические 200 литровые бочки, емкости для технических жидкостей и даже готовые решения – бочки со списанных пожарных машин и армейских водомаслогреек. При этом последние варианты считаются наиболее предпочтительными – емкости уже имеют теплоизоляцию и достаточный объем. Так, с пожарной машины АЦ-40 резервуар имеет емкость 1,5 тонны, армейский прицеп вмещает 1 тонну воды.

При проектировании используются разные методы расчета, но наиболее быстрый и простой это использование онлайн калькулятора, в который достаточно просто подставить запрашиваемые показатели.

Вместе с тем, несмотря на кажущуюся простоту для правильного расчета и установки теплового аккумулятора для твердотопливного котла также важно правильно подобрать и другое оборудование – насосы, клапаны, краны, управляющее электронное устройство.

Особенности теплоаккумуляторов для котлов отопления

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.

Читайте также:  Особенности выбора и укладки керамической плитки

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.


Теплоаккумулятор для котла

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

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

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

Зачем нужен

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

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

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

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

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

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

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

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

  • Накапливать и сохранять значительный объем тепловой энергии, в первую очередь избыточную, с последующей отдачей его в контур отопления. Даже если пропустить одну или две заправки дров, и котел остановится, температура в доме опустится всего на пару градусов. Для электрокотлов есть возможность установить расписание, по которому трата электроэнергии будет происходить только ночью по сниженному тарифу, тогда как днем тепло будет поступать от теплоаккумулятора;
  • При наличии нижнего теплообменника – подключать дополнительные источники тепла, солнечный коллектор, запасной котел, работающий на газу или дизтопливе, геотермальный тепловой насос;
  • С вмонтированными ТЭНами использоваться в качестве запасного источника тепла на случай, если твердотопливный котел не работает или отключен для профилактики и ремонта;
  • При наличии верхнего теплообменника – для подключения контура ГВС или бойлера косвенного нагрева. Некоторые модели теплоаккумуляторов вместо теплообменника снабжаются готовым бойлером, размещенным внутри основной емкости;
  • Реализовать дополнительную защиту в системах с принудительной циркуляцией на случай отключения электроэнергии, не допуская перегрева воды в котле. Рассматривая емкость как узел гидроразвязки, его можно подключить по смешанной схеме с котлом, выше него и трубами большего диаметра для поддержания естественной циркуляции. В это же время раздача по радиаторам будет осуществляться насосом в принудительном порядке.

Расчет

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

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

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

Объем0,511,5235
Аккумулируемое тепло при ΔT = 40ºC, кВт/ч23466992138230

Запасаемой энергии должно хватать для целевого использования теплоаккумулятора.

Для выбора требуемого объема теплоаккумулятора необходимо определить:

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

Для периодической работы котла в течение суток

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

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

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

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

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

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

Схема подключения

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

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

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

Из преимуществ только простота подключения и минимум используемых элементов.

Схема включения с подмешиванием

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

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

Схема подключения с подмешиванием

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

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

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

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

Своими руками

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

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

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

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

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

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

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

Российского производства

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

МодельДополнительные опцииОбъем, м3Рабюочее давление, барМаксимальная температура, ºСПримерная стоимость, руб
Сибэнерго-терм0.569028500
PROFBAK

ТА-ВВ-500

Контур ГВС0.539056000
GidroNova-HA750Электрический ТЭН0.7539558000
ELECTROTHERM ET 1000 AКонтур ГВС, дополнительный теплообменник1.0695225000


Как сделать теплоаккумулятор и утеплить его своими руками

Зачастую домовладельцы не в состоянии купить современное отопительное оборудование, поэтому ищут альтернативные решения. Взять хотя бы буферную емкость (иначе – тепловой аккумулятор), незаменимую вещь для систем отопления с твердотопливным котлом. Накопительный бак объемом 500 л стоит примерно 600—700 у. е., цена тысячелитровой бочки достигает 1000 у. е. Если же сделать теплоаккумулятор своими руками, а потом установить резервуар в котельной самостоятельно, удастся сэкономить половину указанной суммы. Наша задача – рассказать о способах изготовления.

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

Накопитель тепловой энергии — это не что иное, как утепленный железный бак с патрубками для подключения магистралей водяного отопления. Буферная емкость выполняет 2 функции: накапливает избытки теплоты и обогревает дом в периоды, когда котел бездействует. Теплоаккумулятор замещает отопительный агрегат в 2 случаях:

  1. При обогреве жилища печью с водяным контуром либо котлом, сжигающим твердое топливо. Накопительная емкость работает для отопления ночью, после прогорания дров или угля. Благодаря этому домовладелец спокойно отдыхает, а не бегает в котельную. Это комфортно.
  2. Когда источником тепла служит электрокотел, а учет потребления электричества ведется многотарифным счетчиком. Энергия по ночному тарифу обходится вдвое дешевле, поэтому днем работу системы отопления полностью обеспечивает тепловой аккумулятор. Это экономично.

Слева на фото – буферный резервуар 400 литров фирмы Drazice, справа – электрокотел Kospel в комплекте с накопителем горячей воды

Важный момент. Бак — аккумулятор горячей воды повышает эффективность твердотопливного котла. Ведь максимальный КПД теплогенератора достигается при интенсивном горении, которое невозможно постоянно поддерживать без буферной емкости, поглощающей излишки теплоты. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расход. Это касается и газового котла, чей КПД снижается в режимах слабого горения.

Аккумуляторный бак, заполненный теплоносителем, действует по простому принципу. Пока обогревом помещений занимается теплогенератор, вода в емкости нагревается до максимальной температуры 80—90 °С (теплоаккумулятор заряжается). После отключения котла к радиаторам начинает подаваться горячий теплоноситель из накопительного бака, обеспечивающего отопление дома в течение определенного времени (тепловая батарея разряжается). Длительность работы зависит от объема резервуара и температуры воздуха на улице.

Как устроен аккумулятор тепла заводского изготовления

Простейшая аккумулирующая емкость для воды заводского изготовления, показанная на схеме, состоит из таких элементов:

  • основной резервуар цилиндрической формы, сделанный из углеродистой либо нержавеющей стали;
  • теплоизоляционный слой толщиной 50—100 мм в зависимости от применяемого утеплителя;
  • внешняя обшивка – тонкий окрашенный металл или полимерный чехол;
  • присоединительные штуцера, врезанные в основную емкость;
  • погружные гильзы для установки термометра и манометра.

Примечание. Более дорогие модели аккумуляторов тепла для систем отопления дополнительно снабжаются змеевиками для ГВС и подогрева от солнечных коллекторов. Другая полезная опция – встроенный в верхнюю зону бака блок электрических ТЭНов.

Изготовление накопителей тепла в заводских условиях

Если вы всерьез озаботились установкой теплоаккумулятора и решили его сделать своими силами, то для начала стоит ознакомиться с заводской технологией сборки.

Резка на плазменном аппарате заготовок для крышки и дна

Повторить технологический процесс в условиях домашней мастерской нереально, но некоторые приемы вам пригодятся. На предприятии бак–аккумулятор горячей воды делается в виде цилиндра с полусферическим дном и крышкой в таком порядке:

  1. Листовой металл толщиной 3 мм подается на аппарат плазменной резки, где из него получают заготовки торцевых крышек, корпуса, люка и подставки.
  2. На токарном станке изготавливаются основные штуцера диаметром 40 или 50 мм (резьба 1.5 и 2”) и погружные гильзы для приборов контроля. Там же вытачивается большой фланец для ревизионного люка размером около 20 см. К последнему приваривается патрубок для врезки в корпус.
  3. Заготовка корпуса (так называемая обечайка) в виде листа с отверстиями под штуцеры направляется на вальцы, изгибающие ее под определенным радиусом. Чтобы получить цилиндрическую емкость для воды, остается лишь сварить торцы заготовки встык.
  4. Из металлических плоских кругов гидравлический пресс штампует полусферические крышки.
  5. Следующая операция – сварочные работы. Порядок такой: сначала на прихватках варится корпус, потом к нему прихватываются крышки, затем идет сплошная проварка всех швов. В конце присоединяются штуцеры и ревизионный люк.
  6. Готовый накопительный бак сваривается с подставкой, после чего проходит 2 проверки на проницаемость – воздушную и гидравлическую. Последняя производится давлением 8 Бар, испытание длится 24 часа.
  7. Испытанный резервуар окрашивается и утепляется базальтовым волокном толщиной не менее 50 мм. Сверху емкость обшивается тонколистовой сталью с полимерным цветным покрытием либо закрывается плотным чехлом.

Корпус накопителя выгибается из листа железа на вальцах

Справка. Для утепления бака производители используют разные материалы. К примеру, теплоаккумуляторы «Прометей» российского производства изолированы пенополиуретаном.

Большинство заводских аккумуляторов тепла рассчитаны на максимальное давление 6 Бар при температуре теплоносителя в системе отопления 90 °С. Это значение вдвое превышает порог срабатывания предохранительного клапана, устанавливаемого на группу безопасности твердотопливных и газовых котлов (предел — 3 Бар). Детально производственный процесс показан на видео:

Teplius

Теплоаккумулятор (ТА, буферная емкость) представляет собой устройство, обеспечивающее накопление и сохранение тепла в течение длительного времени для его дальнейшего использования. Простейшим примером накопителя тепла служит обычный бытовой термос. В качестве еще одного примера можно назвать обычную печь из кирпича, которая нагревается при сжигании в ней топлива, а после окончания топки печь еще несколько часов продолжает отдавать тепло, обогревая помещение.

Использование буферной емкости в системах отопления и горячего водоснабжения обеспечивает бесперебойную подачу нагретого теплоносителя к отопительным приборам независимо от того, работает ли котел в данный момент или нет.

Тепловой аккумулятор позволяет также повысить эффективность работы всей системы, увеличить ресурс оборудования и значительно снизить расход энергоресурсов на обогрев помещений и ГВС.

Приобрести готовый бак-аккумулятор можно в магазине либо изготовить его самостоятельно. При этом важно правильно рассчитать его емкость и другие технические параметры, а также правильно подключить буферный накопитель к системе отопления.

Конструктивные особенности теплонакопителя

Основным элементом любого ТА является термоаккумулирующий материал, обладающий высокой теплоемкостью.

В зависимости от вида применяемого материала теплоаккумуляторы для котла могут быть:

  • твердотельные;
  • жидкостные;
  • паровые;
  • термохимические;
  • с дополнительным нагревательным элементом и т.д.

Для отопления и горячего водоснабжения частных домов применяются бак-аккумуляторы горячей воды, где в качестве термоаккумулирующего элемента выступает именно вода, обладающая высокой удельной теплоемкостью.

Вместо воды иногда используют антифриз, предназначенный для систем отопления дома.

Примером водяного ТА с дополнительным электронагревательным элементом для системы горячего водоснабжения может служить современный накопительный водонагреватель.

Между баком и внешней оболочкой находится утепляющий слой из теплоизолирующего материала.

В верхней и нижней частью бака имеются по два патрубка для подключения к отопительному котлу и к самой системе отопления.

В донной части обычно находится дренажный кран для слива жидкости, а сверху располагается предохранительный клапан для автоматического стравливания воздуха при повышении давления внутри буферного бака. Также могут иметься фланцы для подключения датчиков давления и температуры (термометра).

Иногда внутри буферной емкости может быть установлен один или несколько дополнительных нагревателей различного типа:

  • электронагреватель (ТЭН);
  • и/или теплообменник (змеевик), подключаемый к дополнительным источникам тепла (солнечные коллекторы, тепловые насосы и пр.).

Основной задачей этих нагревателей является поддержание необходимой температуры нагрева рабочей жидкости внутри ТА.

Также внутри бака может располагаться теплообменник ГВС, обеспечивающий подачу горячей воды за счет ее нагрева рабочей жидкостью системы отопления.

Принцип работы бака-аккумулятора

Схема отопления с теплоаккумулятором

Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.

При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.

Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.

Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.

Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.

Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.

В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.

При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.

При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.

После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.

Схема ГВС с баком-аккумулятором

Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.

Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.

Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).

Встроенный в бак теплоноситель для ГВС обеспечивает нагрев холодной воды, подаваемой через него из водопроводной системы. Тем самым он играет роль проточного водонагревателя, обеспечивая потребности хозяев дома в горячей воде.

Подключение (обвязка) теплоаккумулятора к системе отопления

По общему правилу буферная емкость подключается к системе отопления параллельно отопительному котлу, поэтому такая схема называется также схемой обвязки котла.

Приведем обычную схему подключения ТА к системе отопления с твердотопливным обогревательным котлом (для упрощения схемы на ней не указаны запорная арматура, приборы автоматики, контроля и другое оборудование).

Упрощенная схема обвязки теплоаккумулятора

На данной схеме обозначены следующие элементы:

  1. Обогревательный котел.
  2. Тепловой аккумулятор.
  3. Отопительные приборы (радиаторы).
  4. Циркуляционный насос в обратной магистрали между котлом и ТА.
  5. Циркуляционный насос в обратной магистрали системы между приборами отопления и ТА.
  6. Теплообменник (змеевик) для горячего водоснабжения.
  7. Теплообменник, подключенный к дополнительному источнику тепла.

Один из верхних патрубков бака (поз. 2) присоединяется к выходу котла (поз. 1), а второй – непосредственно к подающей магистрали системы отопления.

Один из нижних патрубков ТА подключается к входу котла, при этом в трубопроводе между ними устанавливается насос (поз.4), обеспечивающий циркуляцию рабочей жидкости по кругу от котла к ТА и наоборот.

Второй нижний патрубок ТА подключается к обратной магистрали системы отопления, в которой также установлен насос (поз. 5), обеспечивающий подачу нагретого теплоносителя к отопительным приборам.

В системах с естественной циркуляцией теплоносителя циркуляционные насосы (поз. 4 и 5) отсутствуют. Это значительно увеличивает инерционность системы, и при этом делает ее полностью энергонезависимой.

Теплообменник для ГВС (поз. 6) располагается в верхней части ТА.

Месторасположение теплообменника дополнительного нагрева (поз. 7) зависит от типа источника поступающего тепла:

  • для высокотемпературных источников (ТЭН, газовый или электрический котел) он размещается в верхней части буферной емкости;
  • для низкотемпературных (солнечный коллектор, тепловой насос) – в нижней части.

Указанные на схеме теплообменники не обязательны (поз. 6 и 7).

Что учитывать при покупке

Выбор накопителя тепла для отопления

При выборе теплового аккумулятора для индивидуального отопления дома необходимо учитывать объема бака и его технические параметры, которые должны соответствовать параметрам котла и всей системы отопления.

К ним, в частности, относятся:

1. Габаритные размеры и вес устройства, которые должны обеспечить возможность его установки. В случае, когда невозможно найти подходящее место в доме для бака с нужной емкостью, допускается замена одного бака на несколько буферных емкостей размером поменьше.

2. Максимальное давление рабочей жидкости в системе отопления. От этого значения зависит форма буферной емкости и толщина ее стенок. При давлении в системе до 3 бар форма бака не имеет особого значения, но при возможном повышении этого значения до 4-6 бар необходимо использовать емкости тороидальной формы (со сферическими крышками).

3. Максимальная допустимая температура рабочей жидкости, на которую рассчитан ТА.

4. Материал аккумулирующего бака для системы отопления. Обычно их делают из углеродистой мягкой стали с влагостойким покрытием или из нержавеющей стали. Емкости из нержавейки отличаются наиболее высокими антикоррозийными свойствами и долговечностью в эксплуатации, правда стоят дороже.

5. Наличие или возможность установки:

  • электронагревателей (ТЭНов);
  • встроенного теплообменника, для подключения к ГВС, что обеспечивает подачу в дом горячей воды без дополнительных водонагревателей;
  • дополнительных встроенных теплообменников для подключения к другим источникам тепла.

Сравнение популярных моделей

Выпуском бак-аккумуляторов тепла занимается множество отечественных и зарубежных производителей. Приведем сравнительную таблицу некоторых моделей российских и иностранных моделей емкостью 500 литров.

МодельNIBE
BU-500.8
Reflex
PFH-500
ACV AK 500Meibes PSX-500Сибэнерго-термPROFBAK
ТА-ВВ-500
Страна-производительШвецияГерманияБельгияГерманияРоссияРоссия
Объем бака, л.500500500500500500
Высота, мм175719461790159020001500
Диаметр, мм750597650760700650
Вес, кг14511515012016570
Мах рабочее давление, бар635363
Мах рабочая температура, °C959590959090
Подключение к ГВСопциянетнетнетнетопция
Дополнительный нагревопциянетопциянетнетТЭН 1,5 кВт
Примерная стоимость, руб.43 20035 10053 20062 70028 50055 800

Данная таблица наглядно показывает, что цена накопительного бака для отопления с примерно одинаковыми параметрами может находиться в достаточно широких пределах.

Расчет объема емкости

Как рассчитать объем теплоаккумулятора

Основным параметром при покупке буферной емкости для твердотопливного котла, а также для самостоятельного изготовлении устройства является емкость теплоаккумулятора, напрямую зависящая от мощности обогревательного котла.

Существуют различные методики расчета, основанные на определении способности твердотопливного котла нагреть необходимый объем рабочей жидкости до температуры не менее 40°C за время сгорания одной полной загрузки топливом (примерно 2-3,5 часа).

Соблюдение этого условия позволяет получить максимальный КПД котла с максимальной экономией топлива.

Самый простой способ расчета предусматривает, что одному киловатту мощности котла должно соответствовать не менее 25 литров объема подключаемой к нему буферной емкости.

Таким образом, при мощности котла 15 кВт емкость бака-аккумулятора должна быть не менее: 15*25=375 литров. При этом емкость лучше выбирать с запасом, в данном случае – 400-500л.

Существует и такая версия: чем больше емкость бака, тем эффективнее будет работать система отопления и тем больше получится сэкономить топлива. Однако эта версия накладывает ограничения: поиск свободного места в доме под установку теплового аккумулятор больших размеров, а также технические возможности самого котла отопления.

Объемы емкости теплоносителя имеют верхний предел: не более 50 литров на 1кВт. Таким образом, максимальный объем накопительного бака при мощности котла 15 кВт не должен превышать: 15*50=750 литров.

Очевидно, что использование ТА объемом 1000 литров или более для котла мощностью 10кВт вызовет дополнительный расход топлива для нагрева до нужной температуры такого объема рабочей жидкости.

Это приведет к значительному увеличению инерционности всей системы отопления.

Твердотопливные котлы сложнее перевести на автоматический режим работы. Такие «умные» электрические устройства, как GSM модуль, помогают сделать систему отопления более-менее саморегулируемой. Перейти к описанию.

Преимущества и недостатки буферной емкости

Буферная емкость для котла

К основным преимуществам системы отопления с тепловым аккумулятором относятся:

  • максимально возможное увеличение КПД твердотопливного котла и всей системы при одновременной экономии энергоресурсов;
  • обеспечение защиты котла и другого оборудования от перегрева;
  • удобство пользования котлом, позволяющее осуществлять его загрузку в любое время;
  • автоматизация работы котла за счет применения датчиков температуры;
  • возможность подключения к ТА нескольких различных источников тепла (например, двух котлов различных типов), обеспечивая их объединение в один контур отопительной системы;
  • обеспечение стабильной температуры во всех комнатах дома;
  • возможность обеспечения дома ГВС без использования дополнительных водонагревающих устройств.

К недостаткам аккумуляторов тепла для системы отопления можно отнести:

  • повышенную инерционность системы (с момента розжига котла до выхода системы на рабочий режим проходит гораздо больше времени);
  • необходимость установки ТА вблизи отопительного котла, для чего в доме требуется отдельное помещение необходимой площади;
  • большие габариты и вес, обуславливающие сложность его транспортировки и монтажа;
  • достаточно высокую стоимость промышленно выпускаемых ТА (в некоторых случаях его цена, в зависимости от параметров, может превышать стоимость самого котла).

Интересное решение: теплоаккумулятор в интерьере дома.

В случае с электрокотлом, ТА включается на полную мощность ночью, когда тарифы на электроэнергию значительно ниже. Днем, когда котел отключен, обогрев помещений осуществляется за счет тепла, накопленного за ночь.

Для газовых котлов экономия достигается за счет попеременного использования самого котла и ТА. При этом газовая горелка включается гораздо реже, что обеспечивает меньший расход газа.

Нежелательна установка теплонакопителя в отопительных системах, где требуется быстрый и или кратковременный нагрев помещения, так как этому будет мешать повышенная инерционность системы.

Теплоаккумуляторы для автономных систем отопления

Здесь вы узнаете:

При использовании газового котла у нас нет необходимости самостоятельно поддерживать определенную температуру в контуре отопления – этим занимается автоматика. Но все меняется, когда в доме ставится твердотопливный котел. Топливо в нем горит неравномерно, что приводит к остыванию или перегреву отопительной системы. Компенсировать данные колебания и стабилизировать температуру в контуре поможет теплоаккумулятор для отопления. Вместительный накопительный бак сможет удержать в себе избыток тепловой энергии, постепенно отдавая его в систему отопления.

В этом обзоре мы рассмотрим:

  • Как работают теплоаккумуляторы для систем отопления;
  • Как рассчитать необходимый объем аккумуляторного бака;
  • Как подключаются накопительные емкости;
  • Самые популярные модели тепловых накопителей.

Пройдемся по этим пунктам более подробно.

Принцип действия теплоаккумуляторов

Если установить в доме твердотопливный котел, возникнет суровая необходимость в регулярном подкладывании все новых порций дров. Все дело в ограниченном объеме камеры сгорания – она не может вместить в себя безлимитное количество поленьев. Да и систем их автоматической подачи еще не придумали, если не брать в расчет пеллетные котлы с автоматикой. Иными словами, за работой системы отопления придется следить самостоятельно.

Максимальную мощность данные котлы развивают в тот момент, когда в них весело полыхают дрова. В этот момент они дают много лишней энергии, поэтому пользователи дозируют дрова аккуратно, подкладывая их по одному полену. В противном случае в доме будет слишком жарко. Ничего хорошего в этом нет, так как из-за этого возрастает количество подходов, и без того высокое. Проблема решается с помощью теплоаккумулятора.

Тепловой аккумулятор для отопления представляет собой аккумулирующую емкость, в которой накапливается горячий теплоноситель. Причем в контур отопления энергия отдается строго дозировано, что обеспечивает стабильность температуры. За счет этого домочадцы избавляются от температурных колебаний и частых подходов для закладки дров. Аккумулирующие баки способны накапливать излишки тепловой энергии и плавно отдавать их в отопительные контуры.

Попробуем объяснить принцип работы на пальцах:

Простота конструкции термоаккумулятора не только повышает надежность агрегата, но и упрощает ремонт и плановое обслуживание.

  • Установленный в системе отопления с теплоаккумулятором отопительный котел загружается дровами и производит большое количество тепловой энергии;
  • Полученная энергия направляется в тепловую батарею и накапливается там;
  • Одновременно с этим, с помощью теплообменника, происходит забор тепла для системы отопления.

Буферный бак для отопления (он же теплоаккумулятор) работает в двух режимах – накопление и отдача. При этом мощность котла может превышать необходимую тепловую мощность для обогрева жилища. Пока в топке будут гореть дрова, будет происходить накопление тепла в термоаккумуляторе. После того как поленья потухнут, энергия еще долго будет забираться из аккумулятора.

Теплоаккумуляторы для систем отопления необходимы и в том случае, если в качестве источника тепла используются солнечные батареи или тепловые насосы. Те же батареи не могут давать тепло круглосуточно, так как в темное время суток их эффективность падает до нуля. В светлое время дня они будут не только отапливать дом, но и накапливать тепловую энергию в накопительном баке.

Теплоаккумуляторы могут пригодиться при использовании электрических котлов. Такая схема оправдывает себя на двухтарифной системе оплаты. В этом случае система настраивается так, чтобы в ночное время происходило накопление тепла, а в дневное начиналась ее отдача. Благодаря этому у потребителей появляется возможность сэкономить деньги на потреблении электроэнергии.

Разновидности теплоаккумуляторов

Аккумулятор тепла для системы отопления представляет собой вместительный бак, оснащенный солидной теплоизоляцией – именно она отвечает за минимизирование теплопотерь. С помощью одной пары патрубков аккумулятор подключается к котлу, а с помощью другой пары – к системе отопления. Также здесь могут быть предусмотрены дополнительные патрубки для подключения контура ГВС или дополнительных источников тепловой энергии. Давайте разберем основные виды теплоаккумуляторов для систем отопления:

При наличие циркуляционного насоса появляется возможность использовать сразу несколько буферных баков, что позволяет равномерно прогревать сразу несколько помещений.

  • Буферная емкость – представляет собой простейший бак, лишенный внутренних теплообменников. Конструкция предусматривает использование одного и того же теплоносителя в котле и батареях, при одинаковом допустимом давлении. Если планируется пропускать через котел один теплоноситель, а по батареям другой, следует подключить к теплоаккумулятору внешний теплообменник;
  • Тепловые аккумуляторы для индивидуального отопления с нижним, верхним или сразу с несколькими теплообменниками – такие теплоаккумуляторы позволяют организовать два самостоятельных контура. Первый контур представляет собой бак, подключенный к котлу, а второй – контур отопления с батареями или конвекторами. Теплоносители здесь не смешиваются, в обоих контурах может быть разное давление. Нагрев ведется с помощью теплообменника;
  • С проточным теплообменником контура ГВС или с баком – для организации горячего водоснабжения. В первом случае вода может потребляться весь день и равномерно. Вторая схема предусматривает накопление воды с целью ее быстрой отдачи в определенное время (например, вечером, когда все принимают душ перед сном) – аналогичным образом устроены бойлеры косвенники, накапливающие воду.

Конструкция теплоаккумуляторов для отопления может быть самой разной, выбор подходящего варианта зависит от сложности отопительной системы, ее характеристик и количества источников горячего теплоносителя.

Расчет объема теплоаккумулятора

Мы вплотную подошли к самому сложному вопросу – к расчету необходимого объема теплоаккумулятора. Для этого мы воспользуемся следующей формулой – m=W/(K*C*Δt). Буквой W обозначается количество избыточного тепла, K – это КПД котла (указываем десятичной дробью), C – теплоемкость воды (теплоносителя), а Δt – разница температур, определяемая путем вычитания температуры теплоносителя на обратной трубе из температуры на подающей трубе. Например, она может составить 80 градусов на выходе и 45 на обратке – итого получаем Δt=35.

Для начала рассчитаем количество избыточного тепла. Предположим, что на дом площадью 100 кв. м. нам необходимо 10 кВт тепла в час. Время горения на одной закладке дров составляет 3 часа, а мощность котла составляет 25 кВт. Следовательно, за 3 часа котел выработает 75 кВт тепла, из которых на отопление необходимо отправить всего 30 кВт. Итого у нас остаются 45 кВт избыточного тепла – этого хватит еще на 4,5 часа обогрева. Чтобы не потерять данное тепло и не снижать количество загружаемых дров (иначе мы банально перегреем систему), следует воспользоваться теплоаккумулятором.

Проведя необходимые вычисления, используя наши советы, Вы без труда сможете подобрать модель, наиболее точно удовлетворяющую все Ваши запросы.

Итого у нас есть все четыре значения – это 45000 Вт тепла, КПД котла (предположим, 85%, что в дробном исчислении будет 0,85), теплоемкость воды 1,164 и разница температур в 35 градусов. Проводим вычисления – m=45000/(0,85*1,164*35). При данных цифрах объем получается равным 1299,4 литра. Округляем и получаем емкость теплоаккумулятора для нашей системы отопления равную 1300 литрам.

Схемы подключения

Самая простая схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу предусматривает использование одного и того же теплоносителя при равном давлении в котле и системе отопления. Для этих целей подойдет самый простой накопительный бак без теплообменников. На обратных трубах ставятся два насоса – регулируя их производительность, мы обеспечим регулировку температуры в системе отопления. Есть и схожая схема с применением трехходового клапана – она позволяет регулировать температуру за счет смешивания горячего теплоносителя и остывшего теплоносителя из обратной трубы.

Теплоаккумуляторы со встроенным теплообменником созданы для работы в системах отопления с высоким давлением теплоносителя. Для этого внутри них располагаются теплообменники, подключаемые через циркуляционный насос к котлам – так образуется питающий контур. Внутренняя емкость накопителя со вторым циркуляционным насосом и батареями образует контур отопления. В обоих контурах могут циркулировать разные теплоносители, например, вода и гликоль.

Схема твердотопливного котла с теплоаккумулятором и контуром ГВС позволяет обеспечить подачу горячей воды без применения двухконтурного оборудования. Для этого задействуются внутренние проточные теплообменники или встроенные баки. Если горячая вода необходима на протяжении всего дня, рекомендуем купить и установить теплоаккумулятор с проточным обменником. Для пикового единомоментного потребления оптимальны аккумуляторы с баками ГВС.

Популярные модели

Настало время разобраться с самыми популярными моделями теплоаккумуляторов для систем отопления. Мы рассмотрим продукцию отечественных и зарубежных производителей.

Теплоаккумулятор для котлов отопления российского производства Прометей

Производителем теплоаккумуляторов Прометей является новосибирская компания «СибЭнергоТерм». Она выпускает модели объемом 230, 300, 500, 750 и 1000 литров. Гарантия на оборудование составляет 5 лет. Теплоаккумуляторы наделены четырьмя отводами для подключения к отоплению и источникам тепла. За сохранение накопленной энергии отвечает слой теплоизоляции из минваты. Рабочее давление составляет 2 атм., максимальное – 6 атм. При покупке оборудования учитывайте его размеры – так, диаметр модели на 1000 литров составляет 900 мм, из-за чего ее корпус может не вместиться в стандартные дверные проемы шириной 80 см.

SPSX-2G 1000

Еще один вместительный теплоаккумулятор на 1000 литров воды. Он оснащается одним или двумя гладкотрубными теплообменниками, но лишен теплоизоляции, что необходимо учитывать при его установке – ее придется приобретать отдельно. Диаметр корпуса составляет 790 мм, но если к нему прибавляется теплоизоляция, то диаметр вырастает до 990 мм. Максимальная температура в системе отопления составляет +110 градусов, в контуре ГВС – до +95 градусов.

Buderus Logalux P 500-1000/5

Данные теплоаккумуляторы представлены модификациями с шестью или десятью подключениями. Также на борту предусмотрена клеммы температурных датчиков. Емкость баков составляет 960 литров, рабочее давление – до 3 бар. Толщина теплоизоляционного слоя составляет 80 мм. Использование других жидкостей в качестве теплоносителя, кроме воды, не допускается – это касается обоих контуров, а не только контура отопления. При необходимости, возможно последовательное подключение нескольких теплоаккумуляторов в единый каскад.

Самодельные тепловые аккумуляторы

Ничто не мешает собрать теплоаккумулятор для системы отопления своими руками – для этого необходимо провести расчеты и нарисовать чертеж, ориентируясь на требуемую вместительность. Баки сооружаются из листового металла толщиной 1-2 мм, раскраиваемого плазморезом, режущим станком или сварочным аппаратом. Теплообменники организуются из металлических прямых или гофрированных труб. А для того чтобы избежать быстрой коррозии металла, необходимо приобрести магниевый анод. В качестве теплоизоляции можно использовать базальтовую вату.

В качестве бонуса приводим подробный чертеж теплоаккумулятора емкостью 500 литров – этого достаточно для поддержания работы системы отопления в небольшом доме.

Добавить комментарий