Схема отопления с теплоаккумулятором

Теплоаккумуляторы для автономных систем отопления

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.

Простая схема подключения ТЕПЛОАККУМУЛЯТОРА

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.

Самотек, буферная емкость, теплоаккумулятор, твердотопливный котел, котельная своими руками.

Примерно так же устроены аккумуляторы тепла Лежебока для парников и теплиц – днем они накапливают тепло от солнца, а ночью отдают его, согревая растения и препятствуя их замерзанию. Только выглядят они несколько по-другому.

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.

Некоторые теплоаккумуляторы оснащаются ТЭНами с термостатами, что позволяет обеспечить потребителей теплом в ночное время, когда теплоноситель уже остыл, а подкинуть дрова в топку некому. Также они пригодятся при использовании тепловых насосов и солнечных батарей.

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.

Что касается теплоемкости воды, то она составляет 1,164 Вт*час/кг*°С – если не разбираетесь в физике, просто не вдавайтесь в подробности. И помните, что если вы будете использовать другой теплоноситель, то его теплоемкость будет другой.

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.

Если не получается провести расчеты самостоятельно, воспользуйтесь специальными калькуляторами, вспомогательными таблицами или помощью специалистов.

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.

Также разработаны бивалентные и мультивалентные схемы подключения – они предусматривают использование сразу нескольких источников тепла для работы отопления. Для этого могут использоваться теплоаккумуляторы с несколькими теплообменниками.

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.

Цена представленного теплоаккумулятора для систем отопления варьируется в диапазоне от 65 до 70 тыс. рублей.

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.

Источник: remont-system.ru

Выбираем и подключаем теплоаккумулятор для системы отопления с твердотопливным котлом

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.

Наибольший эффект от применения ТА заметен в системе, работающей на основе твердотопливного обогревательного котла. Это позволяет добиться значительной экономии топлива (до 25-30%) и увеличить КПД котла до 85%.

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.

Обычный аккумулятор тепловой энергии представляет собой герметичный металлический бак различного объема (от 200 до 5000 литров и более), как правило, цилиндрической формы, заключенный в наружную оболочку (корпус).

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

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.

Необходимый объем тепла для обогрева помещений может автоматически регулироваться комнатным датчиком температуры, который управляет работой трехходового клапана, установленного на выходе ТА в подающей магистрали. При достижении в комнате заданной температуры датчик выдает управляющий сигнал на клапан, который срабатывает и ограничивает подачу горячего теплоносителя в систему, перенаправляя его обратно в ТА.

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.

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.
http://youtu.be/rgMQG7RLCew

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).

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.

Чтобы обеспечить функционирование отопительной системы при внезапном отключении электроэнергии или выхода циркуляционных насосов из строя, они обычно подключаются параллельно основной магистрали.

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

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-производитель	Швеция	Германия	Бельгия	Германия	Россия	Россия
Объем бака, л.	500	500	500	500	500	500
Высота, мм	1757	1946	1790	1590	2000	1500
Диаметр, мм	750	597	650	760	700	650
Вес, кг	145	115	150	120	165	70
Мах рабочее давление, бар	6	3	5	3	6	3
Мах рабочая температура, °C	95	95	90	95	90	90
Подключение к ГВС	опция	нет	нет	нет	нет	опция
Дополнительный нагрев	опция	нет	опция	нет	нет	ТЭН 1,5 кВт
Примерная стоимость, руб.	43 200	35 100	53 200	62 700	28 500	55 800

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

Главным образом стоимость зависит от материала (углеродистая сталь или нержавейка), ее формы (обычная или тороидальная), а также наличия дополнительных опций или возможности их установки.

Расчет объема емкости

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.

Чтобы обеспечить домашнюю котельную экологически чистым топливом, рекомендуем научиться изготавливать топливные брикеты своими руками.

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

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.

Использование теплового аккумулятора экономически выгодно не только для твердотопливных котлов, но и для электрических или газовых систем обогрева.

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.

Источник: teplius.ru

Система отопления с теплоаккумулятором – преимущества и недостатки

Теплоаккумуляторы часто используются в домашнем отоплении. Однако неправильное или ненужное подключение такого устройства делает систему отопления с теплоаккумулятором дорогостоящей и плохо работающей. Для чего нужен такой накопитель энергии, и как правильно его обвязать, – это основные вопросы, рассматриваемые дальше.

Теплоаккумулятор с твердотопливным теплогенератором

Когда стоит задуматься о приобретении водяного аккумулятора?

В большинстве своем без этого элемента спокойно можно обойтись. Однако есть случаи, когда он помогает решать непростые задачи. Внимание! Прежде чем принимать решение о покупке, следует хорошо продумать другие варианты, поскольку такая емкость и ее установка стоят недешево.

Как правило, газовые и электрические водонагреватели имеют автоматику, позволяющую контролировать температурный режим в помещении. У большинства твердотопливных котлов такой функции нет. Правда, пеллетные печи могут производить такую регулировку путем уменьшения подачи воздуха в топку. При этом снижается КПД и теряется энергия, которая могла бы быть использована в доме. Приходится останавливать топление, а через некоторое время запускать его снова.

Пеллетная печь с бункером

• печь работает всегда на полную мощность с высоким КПД;
• топить ее нужно реже;
• если еще использовать трехходовой клапан, то будет обеспечен стабильный микроклимат.

Газовый водонагреватель большой мощности – все необходимое для дома

Вывод! Прежде чем решать вопрос о приобретении теплоаккумулятора, следует определить его цель и необходимость.

Устройство

Бак имеет цилиндрическую форму. По физике известно, что наиболее хорошо выдерживают давление шарообразные конструкции. Если самостоятельно сварить буферную емкость прямоугольной формы, да еще больших размеров, то при давлении швы не выдержат и разойдутся, залив помещение водой. Кроме того, устанавливаются такие водохранилища в основном вертикально.

Такое расположение помогает лучше разделять теплую и холодную жидкость. Чтобы уменьшить теплоотдачу, конструкцию тщательно отделывают утеплителем, поверх которого накрывают слой защиты и окрашивают. Для перемещения больших емкостей к их корпусу приваривают монтажные крюки или кольца. Снизу имеются опорные ножки.

Внутри бака имеются четыре трубы, направленные друг к другу, верхние находятся на небольшом расстоянии между собой. Одна пара находится вверху, другая внизу. Верхние трубки имеют наклон вверх.

Утеплитель надежно защищает от теплопотерь

Малое расстояние между трубками позволяет входящей воде не рассеиваться, а сразу попадать в отходящую трубу, поддерживая прямоточное движение теплоносителя.

Принцип работы

Схема отопления с теплоаккумулятором достаточно простая. Нагретый теплоноситель от теплогенератора поступает в верхнюю трубку и почти полностью подхватывается всасывающей трубкой от насоса отопительного контура. Проходя по отопительным приборам, охлажденная жидкость входит по нижней трубке и смешивается с содержимым, а какая-то часть уходит к печи.

При прогревании контура обратная магистраль становится теплее, и аккумулятор нагревается. Этот процесс идет до тех пор, пока все содержимое не нагреется до определенной температуры. После чего генератор тепла останавливается. Затем идет разбор накопленной жидкости. Насос от котла остановлен, а работает только контурный насос.

Он забирает верхний слой содержимого и отправляет к приборам, назад возвращается охлажденный теплоноситель, который постепенно понижает температуру до заданного уровня.

После остановки левого насоса, разбор производится через правый

После понижения температуры до выбранного значения срабатывает датчик и запускает водонагреватель. Цикл повторяется.

Привязка к котлу

Чтобы схему отопления с теплоаккумулятором можно было включить без нанесения вреда топке и дымоходу, необходимо внести некоторые изменения. При изменении температуры на подающей и обратной магистрали более чем на 20 градусов возникает конденсат, проявляющийся в испарине на поверхности котла.

В результате чего уменьшается теплоотдача, а насыщенный водяным паром отработанный газ попадает в дымоход и прицепляет частички несгоревшего материала к его стенкам. Постепенно дымоход засоряется и уменьшается тяга. Конденсат также может образовываться на трубах, внешних поверхностях теплогенератора, что ведет к коррозии металла, поэтому длительное его действие недопустимо. Для выхода из положения ставят смесительный трехходовой клапан. Отличить от распределительного вентиля можно по стрелкам на его корпусе или буквам.

Стрелки показывают вход и два выхода – распределительный тип

Смесительный тип имеет два входа и один выход. Выход направляют в сторону печи, противоположный патрубок к буферу, а центральный через байпас к подаче. Чтобы вода могла циркулировать через этот вентиль, насос должен стоять ближе к водонагревателю, то есть между вентилем и печкой. Что это даст? При розжиге печи теплоноситель холодный.

Термодатчик, установленный на подаче, подает сигнал на термоголовку, и она перекрывает прямой вход, оставляя центральный открытым, пропуская жидкость с подачи на обратку, образуя малый круг. Вентиль будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока не пройдет прогрев теплогенератора. После этого датчик покажет головке, что пора открывать прямой проход и закрывать центральный. Это будет происходить постепенно, так как поступающая от аккумулятора жидкость будет холодной, и она не будет успевать нагреваться до нужной температуры. Когда центральный проход будет почти полностью перекрыт, тогда почти весь теплоноситель будет попадать в буфер.

На схеме показан этот процесс

Внимание! Термостатический вентиль можно ставить на обратку и подачу, если он поворотного типа, если прижимного, то только на обратную магистраль, чтобы давление на клапан было прямым, иначе он будет дребезжать. В начале отопительного сезона этот процесс будет происходить дольше, поскольку вся вода будет ниже 20 градусов, а в процессе работы она будет остывать примерно до 40 градусов. В этом случае температурный перепад между выходом и входом в котел вряд ли будет очень отличаться, да и прогреваться будет значительно быстрее.

Связь буфера с контуром

Подключение теплоаккумулятора к системе отопления также может осуществляться через трехходовой кран. Все зависит от потребностей контура. Если радиаторы снабжены двухходовыми вентилями и способны сами регулировать теплоотдачу, а, кроме них, нет других дополнительных теплообменников, то трехходовой клапан не потребуется. Если же есть хоть один нерегулируемый аппарат, тогда присутствие регулирующего элемента нужно, или же придется автоматизировать этот аппарат.

Регулировка контура осуществляется с помощью настенного термодатчика

При решении установки регулировочного крана его устанавливают на подающей магистрали. В этом случае после буфера идет насос, затем входной патрубок терморегулятора, выход и подающая магистраль. Центральный вывод связан через байпас с обратной магистралью. Головка терморегулятора отрегулирована на рабочую температуру теплоносителя.

Она должна иметь выносной термодатчик, его ставят за теплообменник, например, калорифер или обратку. Пока система прогревается – открыт прямой проход, и все тепло идет к обогревателям. Как только появляется излишек тепла, термоголовка перекрывает прямой проход и пускает жидкость по обходному маршруту через байпас в буфер.

После того как буфер нагреется, печь или котел отключатся, и расход будет происходить из теплоаккумулятора. По мере остывания аккумулятора произойдет обратный процесс: прямой проход будет все больше открываться, а центральный закрываться. Распределительный кран можно поставить на обратную магистраль, контролируя контур. Тогда схема будет следующей: на подаче стоит насос, а трехходовой клапан на обратке.

Цвета хорошо показывают процесс регулирования

Центральный вывод соединен с подающей трубой через байпас перед входом насоса. Условие нормальной работы: вход терморегулятора должен быть связан с насосом через контур, а выхода соединены с теплоаккумулятором и входом насоса. Можно использовать и смесительный тип, но у него центральный вывод в этом случае будет играть роль прямого прохода.

Общая схема и рекомендации

Система отопления с водяным теплоаккумулятором отличается от обычной тем, что имеется гидравлическое разделение. В процессе прогревания емкость является потребителем, чтобы нагрев происходил в других отопительных приборах необходимо создать избыточное давление на подающей трубе. С другой стороны, при большой мощности циркуляционного насоса будет больше захватываться охлажденная жидкость, так как горячая не будет успевать поступать.

Насос R1 можно поставить немного мощнее, чем R4, но не наоборот

Из этого делаем вывод: трубы входящие и выходящие из буфера должны быть одного диаметра, располагаться на одной высоте, на подающей магистрали они к тому же должны быть максимально сближены, а питающий и раздающий насосы иметь одинаковые параметры. Не следует из емкости делать коллектор – делать несколько отводов для разных потребителей.

Температурный режим внутри бака резко меняется, даже при полностью прогретом баке верхний и нижний слой могут отличаться на десятки градусов. Конечно, если бак небольшой, эта разница не такая очевидная. По этой же причине не следует встраивать змеевик для ГВС (горячее водоснабжение), используемый для душа и мытья посуды.

Высокий температурный режим наступает не так скоро и держится сравнительно небольшой промежуток времени. При этом расход должен быть сравнительно небольшим. Для семьи из несколько человек нужно будет составлять график кто и в какое время может принять душ, при этом не должны пользоваться раковиной. Поэтому лучше поставить отдельный водонагреватель. Дополнительные рекомендации в этом ролике.

Постепенно в магистрали накапливается грязь. Она под действием гравитации оседает в наиболее низких местах, поэтому в теплоаккумуляторе дно всегда загрязнено. Из-за этого трубы обратки приходится приподнимать на некоторое расстояние от нижней точки. Грязевик или фильтр очистки по этой же причине ставят уже после накопителя.

При использовании трехходового вентиля очистку желательно произвести до него. Разводку труб после накопителя производят обычным способом. Если есть второй этаж, ставят тройник и пускают ветви по первому и второму этажам. Коллектор на теплые полы также устанавливают в нужном месте. При расчете расширителя обязательно нужно учитывать емкость буфера.

Использование естественной циркуляции

Некоторых волнует вопрос относительно отключения электроэнергии. Система автоматического отопления с теплоаккумулятором или без него включает в себя насосы. Понятно, газовый и электрический котел сами по себе остановятся, а что делать с печкой, в которую насыпали уголь. Он долго горит и просто так его не затушить. Вот некоторые предложения как решить эту проблему.

Что можно сделать, чтобы циркуляция проходила естественным путем? В первую очередь стоит обратить внимание на частоту отключений и их длительность. Самый простой и дешевый способ – приобретение бесперебойного питания для компьютера. Они выпускаются разной мощностью и смогут обеспечить работу двух электронасосов в течение нескольких часов.

Для увеличения времени работы можно дополнительно подключить автомобильный аккумулятор. Материальные затраты будут значительно меньше, чем переделывать всю систему. Если все же появилось желание использовать гравитационную силу, то необходимо использовать трубы с малым гидравлическим сопротивлением, которое зависит от диаметра.

Минимальный внутренний диаметр должен составлять 50–70 мм. Если в печном котле выходные патрубки меньше этого значения – ничего не получится. Чтобы запустить циркуляцию, с одной стороны нужен вертикальный стояк, с другой стороны, он не должен быть слишком высоким. Другие сложности с гравитационным способом и их решения показаны в ролике.

Стояк служит своеобразной «ледяной горкой», на которую нужно подняться, чтобы потом скатиться вниз. Если стояк будет низким, скорость циркуляции будет малой, а если высоким – нагретая вода не успеет достичь верхней точки прежде, чем закипит котел. Кроме того, входящие в систему вентили, коллекторы, отходящие трубы только увеличивают гидравлическое сопротивление, замедляя циркуляцию. Вывод очевиден: в сложных системах гравитационный способ работать не будет.

Окупаемость

• как внести ее в помещение;
• где найти нужное место;
• выдержит ли основание такую нагрузку.

Источник: makipa.ru

Теплоаккумулятор для котлов отопления: принцип работы, плюсы и минусы, целесообразность использования, самодельный аккумулятор

Современные котлы отопления экономичны, внешне привлекательны и снабжены множеством различных функций.

Они быстро греют дом и могут регулировать температуру. Однако накапливать тепловую энергию и затем постепенно расходовать её они не могут.

Для этого нужно дополнительное оборудование – специальный теплоаккумулятор для котлов отопления.

Принцип работы

Привычным и понятным для нас примером накопителя тепла может быть кирпичная кладка печи. Она остаётся тёплой ещё долго после того, как горение в топке прекратилось. Суть работы теплоаккумуляторов такая же – избыточная энергия в процессе горения топлива нагревает теплоноситель (чаще всего, воду — жидкость, обладающую высокой теплоёмкостью), а когда котёл прекращает топиться, собранное тепло возвращается в общую систему.

Теплоаккумулятор (буферная ёмкость или ТА) – это хорошо изолированный герметичный резервуар. Корпус изготавливают из чёрной стали, изолируют – пенополиуретаном, экструдированным пенополистеролом, либо базальтовой ватой.

Схема горячего водоснабжения с применением теплоаккумулятора для котла отопления

Обмен жидкостями системы с баком происходит через патрубки (два вверху и два внизу). Горячая вода поступает через верхний патрубок, холодная вода отводится обратно в котёл через нижний патрубок при помощи циркуляционного насоса.

Насос выгоняет холодную воду из буферной ёмкости, пока она вся не будет заполнена горячей водой. Это происходит потому, что горячая вода имеет удельный вес меньше, чем холодная и остаётся вверху.

Когда включается насос из обратной магистрали, в теплоаккумулятор начинает поступать холодная вода. Она «выдавливает» горячую воду через верхний патрубок в систему отопления.

В фабричных агрегатах этим процессом управляет автоматический датчик. Он измеряет t в комнате и по достижении заданных показателей перенаправляет горячую воду либо в ТА, либо в приборы отопления.

Обвязка котла на твердом топливе

К тому же модель с завода может быть оснащена альтернативным источником подогрева воды – встроенным ТЭНом, или змеевиком с теплоносителем.

Как долго теплоаккумулятор сможет обогревать дом, зависит от множества факторов:

• Температуры воздуха;
• размеров бака с водой;
• протяжённости системы отопления и габаритов дома;
• от того, как сильно протопили помещение и нагрели воду.

Нужно подбирать ёмкость такого объёма, чтобы одной загрузки топлива хватило на прогрев всей воды в ТА на 40 0 С. На 1кВт мощности котла, рассчитывают 50-70 литров жидкости.

А чтобы подобрать объём бака под габариты дома, нужно учесть, что 1л. воды, остывая на 1 0 С, поднимает температуру 1м 3 воздуха на 4 градуса.

Целесообразность использования

Не стоит торопиться с покупкой ТА, ведь в некоторых случаях он может быть абсолютно бесполезен. Нет смысла устанавливать агрегат в следующих случаях:

• В центральном отоплении.
• К газовому или твердотопливному котлу с автоматикой.
• Если отопление нужно на короткое время и быстрое остывание и набор температуры предпочтительнее инерционного.
• В случае если теплоустановка не только греет помещение, но и подаёт тепло для какого-либо оборудования.
• При любом котле длительного горения.

Целесообразно устанавливать ТА:

• Если имеется твердотопливный котёл, и нет желания постоянно отслеживать его работу и часто топить.
• Если имеется водяное отопление от электроэнергии, при этом тарифы день/ночь отличаются (можно нагревать систему ночью – а днём работать будет теплоаккумулятор).
• Чтобы система не закипела, если например, использовалось другое топливо с большим тепловыделением.

Оснащать теплоаккумулятором можно электрические котлы, работающие от ветрогенераторов и солнечных коллекторов. Но чаще всего ТА используется с твердотопливным котлом.

Плюсы и минусы

Преимущества, которые даёт установка буферной ёмкости:

• В доме дольше тепло, топить нужно реже;
• мягкие, плавные колебания температуры;
• КПД системы – выше, финансовые затраты на топливо – меньше;
• возможность подключения двух и более котлов, объединяя их в один контур;
• котлы могут топиться на полную мощность без риска перегрева, значит и дрова выгорают полностью.

Теплоаккумуляторы можно использовать, чтобы подпитать систему водяного тёплого пола. А с дополнительными конструктивными решениями, теплоаккумулятор может стать ещё и бойлером.

Принципиальная схема системы отопления с теплоаккумулятором

Недостатки теплоаккумулятора связаны с его немалыми габаритами:

• Требует много места, размещения в котельной;
• Может понадобиться отдельный фундамент.

Кроме того, теплоаккумулятор для котлов отопления стоит немалых денег. Цена варьируется в зависимости от производителя. Прибор от итальянской фирмы Cordivari ёмкостью 800 л. обойдётся в 55000 руб. Бак на кубометр стоит 67000 руб.

Болгарский производитель Sunsystem может предложить ТА минимального объёма 300л. за 45000 руб. 500л. будет стоить 60000 руб. а 1000 литровый – 81000 руб. Такие цены побуждают многих домовладельцев браться за сварочный аппарат и делать прибор собственного производства.

Если в ходе эксплуатации газового котла вы заметили какие-то проблемы или поломки, нужно уметь определять причину неисправности. Котел Ферроли: неисправности прибора, а также диагностика и устранение неполадок.

Схему отопления двухэтажного частного дома смотрите здесь. Особенности и виды схем отопления.

Газовые котлы отопления популярны по причине низкой стоимости газа. В этой теме https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/gazovyj-dlya-otopleniya-chastnogo-doma.html вы узнаете, по каким параметрам выбирать котел и как он должен быть установлен.

Самодельный аккумулятор тепла

Для работы понадобится:

• листовой металл или готовый бак. От 150 литров и более;
• термодатчик;
• клапаны;
• краны;
• фитинги и прокладки;
• муфты (полдюйма) – 2шт.;
• изолятор: минеральная вата, полиуретановый герметик или монтажная пена;
• финишный материал (фольгированная пленка, например);
• сварочный аппарат;
• болгарка;
• разводной ключ.

Из листового металла делается герметичный бак. Готовые баки предпочтительнее брать из оцинкованной стали. Очень важно, чтобы все швы были качественными. Ёмкость будет работать с водой, и малейший брак может привести к разгерметизации прибора.

Толщина стенок бака зависит от давления в системе.

Врезаются патрубки: два в верхней части корпуса, два в нижней. Патрубки устанавливаются друг напротив друга. В верхней части системы нужно предусмотреть возможность спускать воздух. Для этого в исходящую верхнюю трубу вваривается дополнительный кран.

В верхней части бака ввариваются две муфты с резьбой. В одну устанавливается термодатчик, в другую – взрывной клапан.

В самом низу бака устанавливается дренажный кран, чтобы при необходимости можно было слить воду (например, чтобы почистить ёмкость). Размер ¾ дюйма или больше (если сделать слишком маленький – долго придётся ждать, пока сольётся вся жидкость). Можно устанавливать кран не в самом баке, а на выходной трубке.

Пиролизный котел и самодельный теплоаккумулятор, обвязка котла и работа ГВС

Теплоизоляция – важнейший этап изготовления теплоаккумулятора. Должен достигаться эффект термоса. Именно способность сохранять тепло жидкости будет играть решающую роль в работе прибора. Можно обмотать ТА минеральной ватой, закрепив её скотчем, или использовать для изолятора герметик или пену монтажную.

Прибор подключается к системе. Верхние патрубки – к трубам подачи, к нижним – трубы обратки. Подключать можно на фланцах или свинчиваемых соединениях.

Идеальное место для расположения теплоаккумулятора – непосредственно возле котла.

Перед пуском в постоянную работу, прибор нужно «погонять» в тестовом режиме.

Вес конструкции, заполненной водой, может измеряться тоннами, поэтому благоразумно будет подумать об отдельном бетонном основании для ёмкости.

Теплоаккумулятор в системе может быть очень полезен. Он создаст комфортную стабильную температуру и поможет сэкономить средства. Сделать его самостоятельно тоже вполне реально. Впрочем, если речь идёт о большом доме, для которого нужен теплоаккумулятор больших размеров, специалисты советуют приобретать надёжный заводской прибор.

Если у вас установлен ИК-обогреватель, но на нем отсутствует автоматика, то терморегулятор для инфракрасного обогревателя — то, что вам может пригодиться. Что из себя представляет теплоаккумулятор и как он работает? Читайте далее.

О преимуществах коллекторного отопления читайте в этой теме.

Источник: microklimat.pro