Расчет и подключение теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

Использование аккумуляторов тепла для системы отопления позволяет оптимизировать сжигание твердых видов топлива в котлах. Простыми словами, при наличии буферной емкости – теплоаккумулятора домовладельцу не нужно часто посещать котельную, а дрова будут сгорать в оптимальном режиме. Но для этого емкость нужно правильно подобрать, а потом и состыковать с отопительным оборудованием, что обязательно вызовет затруднения у несведущего человека. Поэтому стоит подробно разобраться, что собой представляет теплоаккумулятор для твердотопливного котла, как его подобрать и подключить к отоплению частного дома.

Что такое буферная емкость

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для системы отопления, — это обычный металлический бак расчетной вместительности, укрытый теплоизоляционным слоем. В простейших моделях заводского изготовления есть только патрубки для подключения теплоносителя, да гильзы под установку термометров. В буферных емкостях подороже термометры уже встроены, а самые дорогие изделия оснащаются теплообменниками в виде змеевиков. Устройство такого теплоаккумулятора показано на рисунке:

Как видно, конструкция буферной емкости не отличается особой сложностью, оттого разные мастера — умельцы приспособились ее делать своими руками, о чем рассказано в отдельной теме.

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, понадобится буферная емкость с водой.

Не имея термоаккумулятора, мы стараемся всячески «придушить» тепловой агрегат, ограничивая подачу воздуха для горения. Мало того что это снижает его КПД до 40% (как у буржуйки), но и вызывает выброс в атмосферу токсичного угарного газа. Из-за этого часть европейских стран запретили сжигание древесины и угля в котлах отопления без буферной емкости.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

При таком варианте результаты предыдущего расчета мощности электрического котла придется удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило на обогрев дома и загрузку бака по ночному тарифу.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

• тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
• мощность котла отопления;
• предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м² достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м³. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
• m – масса воды в резервуаре, кг;
• Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
• 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора емкости не столь важны и в основном касаются разных опций. Одна из них – встроенный змеевик, нагревающий воду для хозяйственных нужд. Может оказаться полезной, если нет других средств подогрева, но для больших расходов в сети ГВС этот способ точно не подойдет. Кроме того, теплообменник отнимет часть «заряда» теплоаккумулятора, уменьшив время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Схемы подключения

Способов обвязки котла твердотопливного с теплоаккумулятором и системой отопления существует немало. Но все они производные от базовой схемы, изображенной ниже. С ее помощью легко разобраться, как эти агрегаты работают в паре, а после все смонтировать своими руками.

Источник тепла, работающий на твердом топливе, имеет традиционный котловой контур со смесительным узлом, чья задача – не допустить подачу холодного теплоносителя в котел. Затем подающий и обратный трубопроводы подключены к буферной емкости, соответственно, сверху и снизу. Таким же образом к теплоаккумулятору присоединяется система отопления, тоже оснащенная узлом смешивания. Его цель – поддерживать в системе требуемую температуру воды, подмешивая часть горячего теплоносителя при необходимости.

Важный момент. Фактическая производительность циркуляционного насоса котлового контура должна быть немного выше, чем у насосного агрегата отопительной сети. Соблюдение этого условия позволит потокам внутри теплоаккумулятора двигаться в правильном направлении (показаны на схеме белыми стрелками).

На самом деле сетевой насос будет мощнее котлового и вот почему. Сопротивление сети трубопроводов и радиаторов выше, нежели 3—5 м трубы от твердотопливного котла до теплоаккумулятора. Более высокая мощность и напор нужны агрегату, чтобы преодолеть это сопротивление. Поэтому более слабый насос котлового контура сможет обеспечить больший расход, надо только верно настроить оба агрегата. Есть 2 варианта решения вопроса:

1. При использовании 3-скоростных насосов можно настроить их производительность переключением скоростей.
2. Поставить на входе обратки из системы в буферную емкость балансировочный вентиль, которым и производить регулировку.

Одновременный прогрев отопительных приборов и послойная загрузка теплоаккумулятора возможна, когда потоки внутри бака движутся по горизонтали с небольшим преобладанием со стороны твердотопливного котла. Возникает вопрос – как это проверить? Возникает ответ: на обеих вводах обратки в бак надо поставить термометры (как на схеме) и выполнять регулировку, переключая скорости насосов или вращая балансировочный вентиль. Важное условие: трехходовой клапан отопительной сети нужно полностью открыть вручную.

Регулировкой необходимо добиться, чтобы температура на входе в теплоаккумулятор (Т1) была меньше, чем на его выходе (Т2). Это означает, что часть горячей воды идет на «зарядку» батареи. Подробнее обо всех моментах вы сможете узнать от эксперта, просмотрев видео:

Грамотное подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу своими руками

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

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

Подключение теплоаккумулятора

• Что такое теплоаккумулятор
• Способы подключения
• Выбор оборудования

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

Что такое теплоаккумулятор

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы подключения

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

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

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

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

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

В стандартном режиме работа такой отопительной системы происходит следующим образом.

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

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

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

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

Выбор оборудования

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

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

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

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

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

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

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

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла?

Теплоаккумулятор и Laddomat рекомендуется устанавливать в систему отопления с твердотопливным котлом потому что он дает возможность:

• котлу — работать в оптимальном тепловом режиме, что существенно продлевает срок службы котла;
• экономить до 50% топлива;
• реже растапливать котел;
• оптимизировать график растопки котла: например, запасать тепло днем и расходовать его ночью.

Расчет теплоаккумулятора

Рассчитать мощность теплоаккумулятора можно по формуле:

Q = (C x M x ΔT),

где
Q — мощность теплоаккумулятора, кВт·час
С — удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг·К
M — масса теплоносителя, кг
ΔT — разница температур в верхней и нижней частях теплоаккумулятора.

Например, возьмем теплоаккумулятор объемом 2000 л, теплоноситель — вода (С = 4200 Дж/кг·К), ΔT возьмем равным 35 о С, тогда:

Разделив мощность теплоаккумулятора Q на теплопотери дома, получим время нагрева теплоаккумулятора котлом: 81,7 / 20 = 4 часа 5 мин.

Для подбора теплоаккумклятора можно ориентироваться на данные в таблицах ниже.

Таблица 1. Время работы теплоаккумулятора в зависимости от его объема и площади дома.
Теплоноситель — вода, ΔT=35 о С.

Площадь дома, м 2
Объем ТА	50	100	150	200	250	300	350	400
500 л	4 ч 05 мин	2 ч 02 мин	1 ч 21 мин	1 ч 01 мин	0 ч 49 мин	0 ч 40 мин	0 ч 35 мин	0 ч 30 мин
750 л	6 ч 07 мин	3 ч 03 мин	2 ч 02 мин	1 ч 31 мин	1 ч 13 мин	1 ч 01 мин	0 ч 52 мин	0 ч 45 мин
1000 л	8 ч 10 мин	4 ч 05 мин	2 ч 43 мин	2 ч 02 мин	1 ч 38 мин	1 ч 21 мин	1 ч 10 мин	1 ч 01 мин
1500 л	12 ч 15 мин	6 ч 07 мин	4 ч 05 мин	3 ч 03 мин	2 ч 27 мин	2 ч 02 мин	1 ч 45 мин	1 ч 31 мин
2000 л	16 ч 20 мин	8 ч 10 мин	5 ч 26 мин	4 ч 05 мин	3 ч 16 мин	2 ч 43 мин	2 ч 20 мин	2 ч 02 мин

Таблица 2. Время работы теплоаккумулятора в зависимости от его объема и площади дома.
Теплоноситель — антифриз, ΔT=35 о С.

Площадь дома, м 2
Объем ТА	50	100	150	200	250	300	350	400
500 л	3 ч 41 мин	1 ч 50 мин	1 ч 13 мин	0 ч 55 мин	0 ч 44 мин	0 ч 36 мин	0 ч 31 мин	0 ч 27 мин
750 л	5 ч 32 мин	2 ч 46 мин	1 ч 50 мин	1 ч 23 мин	1 ч 06 мин	0 ч 55 мин	0 ч 47 мин	0 ч 41 мин
1000 л	7 ч 23 мин	3 ч 41 мин	2 ч 27 мин	1 ч 50 мин	1 ч 28 мин	1 ч 13 мин	1 ч 03 мин	0 ч 55 мин
1500 л	11 ч 05 мин	5 ч 32 мин	3 ч 41 мин	2 ч 46 мин	2 ч 13 мин	1 ч 50 мин	1 ч 35 мин	1 ч 23 мин
2000 л	14 ч 47 мин	7 ч 23 мин	4 ч 55 мин	3 ч 41 мин	2 ч 57 мин	2 ч 27 мин	2 ч 06 мин	1 ч 50 мин

Таблица 3. Время зарядки теплоаккумулятора в зависимости от его объема и мощности котла.
Теплоноситель — вода.

Мощность котла, кВт
Объем ТА	10	20	30	40	50	60	70	80	100
500 л	2 ч 02 мин	1 ч 01 мин	0 ч 40 мин	0 ч 30 мин	0 ч 24 мин	0 ч 20 мин	0 ч 17 мин	0 ч 15 мин	0 ч 12 мин
750 л	3 ч 03 мин	1 ч 31 мин	1 ч 01 мин	0 ч 45 мин	0 ч 36 мин	0 ч 30 мин	0 ч 26 мин	0 ч 22 мин	0 ч 18 мин
1000 л	4 ч 05 мин	2 ч 02 мин	1 ч 21 мин	1 ч 01 мин	0 ч 49 мин	0 ч 40 мин	0 ч 35 мин	0 ч 30 мин	0 ч 24 мин
1500 л	6 ч 07 мин	3 ч 03 мин	2 ч 02 мин	1 ч 31 мин	1 ч 13 мин	1 ч 01 мин	0 ч 52 мин	0 ч 45 мин	0 ч 36 мин
2000 л	8 ч 10 мин	4 ч 05 мин	2 ч 43 мин	2 ч 02 мин	1 ч 38 мин	1 ч 21 мин	1 ч 10 мин	1 ч 01 мин	0 ч 49 мин

Таблица 4. Время зарядки теплоаккумулятора в зависимости от его объема и мощности котла.
Теплоноситель — антифриз.

Как произвести расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла?

Использование твердого топлива позволяет эффективно отапливать дом при небольших расходах. Установив теплоаккумулятор для твердотопливного котла, можно сделать его работу более рациональной. При этом уменьшается расход топлива и увеличивается срок эксплуатации отопительного оборудования.

Возможность накапливать тепло позволяет реже производить загрузку топлива и использовать котел в летнее время для горячего водоснабжения. Чтобы правильно выбрать теплоаккумулятор, необходимо произвести расчет его объема, исходя из мощности котла и условий его работы.

Преимущества использования теплоаккумулятора

Особенность работы твердотопливных котлов заключается в том, что наибольшую эффективность сжигания топлива получают в режиме номинальной мощности. При этом часто теплоноситель разогревается сильнее, чем это требуется.

Избыток тепла можно сохранить, используя аккумуляторный бак, чтобы использовать его после остановки котла. Принцип действия таков:

• во время работы котла, после того как теплоноситель достиг нужной температуры, происходит нагрев жидкости в дополнительной емкости;
• аккумуляторный бак, имеющий надежную теплоизоляцию, сохраняет поступившее тепло;

• после остановки котла и остывания теплоносителя в системе горячая жидкость из теплоаккумулятора направляется с помощью насоса в систему отопления.

При необходимости запуск котла производится несколько раз на высокой мощности до нужной степени нагрева воды в баке. После этого система отопления может функционировать без включения котла, пока сохраняется достаточная температура теплоносителя.

В зависимости от объема теплоаккумулятора и площади отапливаемого дома этот процесс может длиться до двух суток. Кроме возможности уменьшить частоту регулярных загрузок топлива, накопительный бак дает и другие преимущества:

• сохранение избыточного тепла для дальнейшего использования;
• предохранение котла от перегрева;
• возможность параллельного использования отопительных котлов разного типа;
• увеличение КПД котла;
• продление срока службы отопительного оборудования;

• уменьшение расхода топлива;
• подогрев воды для бытовых нужд.

Совет! Использование резервного аккумулирующего бака снижает ограничение на использование горячей воды в часы пикового потребления.

Расчет емкости теплоаккумулятора

Методика, по которой производится расчет, может быть разной в зависимости от схемы применения. Вот примерная схема подсчетов:

1. Определение максимальной загрузки топлива. Например, в топку вмещается 20 кг дров. 1 кг дров способен выделить 3,5 кВт·ч энергии. Таким образом, при сжигании одной закладки дров котел отдаст 20·3,5=70 кВт·ч тепла. Время, за которое сгорает полная закладка, можно определить опытным путем или рассчитать. Если мощность котла, например, 25 кВт 70_25=2,8 ч.
2. Температура теплоносителя в отопительной системе. Если система уже смонтирована, достаточно измерить температуру на входе и выходе и определить теплопотери.
3. Определение желательной частоты загрузки. Например, возможна загрузка утром и вечером, а днем и ночью обслуживать котел нет возможности.

Расчет теплоаккумулятора

Если за час теплопотери помещения, например, составляют 6,7 кВт, то за сутки это составит 160, кВт. В рассматриваемом примере это составляет немногим больше, чем две закладки топлива. Как было определено выше, одна закладка дров сгорает около 3 часов, выделяя 70 кВт·ч тепловой энергии.

Потребность на обогрев дома 6.7·3=20,1 кВт·ч, запас аккумулирующего бака составит 70-20,1=49,9, то есть примерно 50 кВт·ч. Этой энергии хватит на период 50:6,7 – это около 7 ч. Значит на сутки требуется две полных заклаки и одна неполная.

Исходя из этих расчетов, рассмотрев несколько вариантов, останавливаемся на таком: в 23 часа делается неполная загрузка, в 6.00 и 18.00 – полная. Если начертить график уровня заряда теплоаккумулятора, видно, что максимальный заряд приходится на 60 кВт·ч в 9 утра.

Так как 1 кВт·ч=3600 кДж, запас должен составить 60·3600=216000 кДж тепловой энергии. Запас по температуре (разность максимального показателя воды и необходимого показателя подачи) 95-57=38°С. Теплоемкость воды 4,187 кДж. Таким образом, 216000/(4,187·38)=1350 кг. В этом случае необходимый объем теплоаккумулятора составит 1,35 м3.

Рассмотренный пример дает общее представление о том, как производится расчет емкости аккумулирующего бака. В каждом отдельном случае необходимо учитывать особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.

Особенности установки теплоаккумулятора

Перед установкой оборудования должен быть составлен детальный проект. Необходимо учесть все требования производителей отопительного оборудования. При установке накопительного резервуара должны соблюдаться следующие правила:

• Поверхность емкости должна иметь надежную теплоизоляцию.
• На входе и выходе должны быть установлены термометры для контроля температуры воды.
• Объемные баки чаше всего не вписываются в дверной проем. Если нет возможности внести резервуар до окончания строительства, придется использовать разборный вариант или несколько баков поменьше.
• На входной трубе желательно наличие фильтра грубой очистки.
• Рядом с резервуаром должны быть вмонтированы предохранительный клапан и манометр. В самом баке также должен быть воздухоотводящий клапан.
• Должна быть предусмотрена возможность слива воды из бака.

Совет! Довольно часто наличие теплоаккумулятора является необходимым условием предоставления гарантии производителем твердотопливного котла.

Использование теплоаккумулятора в системе с твердотопливным котлом увеличивает эффективность работы теплогенератора и срок его службы, а также позволяет более экономно расходовать топливо. Возможность более редкой закладки топлива делает пользование отопительным котлом удобнее для потребителя. Расчет необходимой емкости аккумулирующего резервуара должен учитывать тип котла, особенности отопительной системы и условия ее эксплуатации.

Как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу своими руками?

Сейчас многие владельцы частных домов, которые живут вдалеке от центральной магистрали отопления, переходят на твердотопливные котлы. Но эти устройства имеют существенный недостаток – для поддержания в помещении нужной температуры их нужно растапливать дважды за сутки, иначе можно остаться без тепла. Чтобы этого не случилось, в домашнюю систему отопления вводят еще один узел – теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Его еще называют накопителем из-за способности удерживать тепло.

Особенности конструкции теплоаккумулятора

Устройство представляет собой цилиндрическую емкость, выполненную из нержавейки или черной стали. Габариты емкости зависят от его объема, который варьируется от нескольких сотен до десятков тысяч литров. Из-за больших объемов такое устройство сложно разместить в уже имеющейся котельной, поэтому нередко приходится ее достраивать. Существуют модели как с заводской теплоизоляцией, так емкости без неё.

При монтаже теплоаккумулятора нужно учитывать, что толщина утеплителя составляет 10 см. После него сверху на бак надевается кожаный кожух. Внутри емкости находится теплоноситель, который при сгорании топлива в котле быстро нагревается и долго сохраняет тепло за счет слоя утеплителя. После остановки работы котла накопитель отдает свое тепло в помещение, обогревая его. По этой причине растапливать котел будет необходимо не так часто, как раньше.

По своему устройству емкости теплоаккумулятора бывают:

• с расположенным внутри бойлером. Такая конструкция создана для обеспечения жилья горячей водой из автономного источника;
• с одним или двумя теплообменниками;
• пустыми (без теплоносителя).

Для подключения накопителя к котлу и системе отопления дома предусмотрены резьбовые отверстия.

Принцип работы накопителя

Благодаря налаженной работе всей топливной системы, и в частности, теплоаккумулятора для твердотопливного котла, в жилье поддерживается постоянная температура за счет высокого КПД устройства и рационального использования тепла. Взаимодействие всей системы происходит в следующей последовательности:

• Подача в котел холодной воды.После начала работы циркуляционного насоса, расположенного между котлом и накопителем, холодная жидкость из последнего устройства передается в верхнюю часть котла, и горячая вода начинает занимать освободившееся пространство.
• Подача горячей воды в отопительную систему. После включения насоса, установленного между накопителем и радиатором, он нагнетает горячую воду в трубы отопления, а холодный теплоноситель начинает поступать вниз накопительного бака. После достижения в помещении нужной температуры термостат отключает работу накопителя.
• Передача аккумулирующей энергии.Она осуществляется даже после сгорания в топке всех дров. Накопитель будет передавать тепло до тех пор, пока весь его бак не заполнится холодной водой.

Теплоаккумулятор для котлов отопления может отапливать помещение своими силами даже сутки. На продолжительность его работы будет влиять объем емкости, количество радиаторов, продолжительность труб между ними и температура на улице. Продлить его работу помогут встроенные в него змеевики – ТЭНы, подогревающие жидкость.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Это устройство имеет довольно внушительные размеры, поэтому его лучше вносить в первоначальный проект отопления. Существует несколько методик расчета его бака. Приведем самые простые из них:

Буферная емкость выбирается из среднего соотношения 30–50 л воды на 1 кВт мощности котельной установки.

Принять за исходную величину площадь отапливаемого помещения. Зная квадратуру отапливаемого помещения, следует умножить ее на 4 и получить объем бака. Например, нагреть домик в 50 м2 способен накопитель в 200 литров.

При выборе накопительной емкости кроме расчетов следует учитывать еще один показатель: если теплопотребление в пиковые часы сильно отличается от среднечасового, и они занимают продолжительное время, то бак нужно покупать с большим объемом, чем получился при расчетах.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Подключение осуществляется в упрощенном виде, и может быть выполнено своими руками. Буферная емкость располагается параллельно отопительному устройству, а трубы закольцовывают ее, поэтому такая схема известна еще как обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

В подключении участвуют:

• трехходовой клапан;
• циркуляционный насос, расположенный на обратной магистрали между котлом и накопителем;
• змеевик для нагрева воды;
• теплоаккумулятор для котла отопления в виде большого бака, наполненного горячей и холодной водой;
• трехходовой кран;
• циркуляционный насос, находящийся между накопителем и радиатором;
• котел;
• отопительный прибор.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется через патрубки. Более точную информацию о завязке всех приборов отопительной системы можно понять, изучив пошаговую инструкцию.

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Пошаговая инструкция по подключению агрегата:

1. Вначале устанавливается котел по стандартной схеме. На трубах, идущих от него к накопителю, обязательно нужно установить группу безопасности и трехходовой клапан. Последний защищает котельную установку от конденсата. Если в котле ручная загрузка, то температура воды в обратной магистрали будет не ниже 55 град., а для его аналога гидролизного типа она лежит в пределах от 65 до 75 град. Под этот показатель подбирается соответствующий клапан. Перед ним устанавливается циркуляционный насос, нагнетающий горячий теплоноситель в буферный бак.
2. В систему подключается теплоаккумулятор.
3. На верхней трубе устанавливается трехходовой смесительный кран.
4. Подключается насос. Для его подсоединения в систему нужно дополнительно установить на верхней части накопителя обычный релейный термостат, который имеет погружную гильзу.
5. После него необходимо предусмотреть два обратных клапана: лепестковый вид будет расположен на горячей трубе, а пружинный на обратке. Они необходимы для введения в систему газового котла.

В предложенном ролике продемонстрировано, как правильно подсоединить накопитель с котлом на твердом топливе и его аналогом на газу.