Тепловой аккумулятор: что это такое
Garant-vl.ru

Строительный портал

Тепловой аккумулятор: что это такое

Теплоаккумулятор, его устройство и принцип работы.

Доброго всем дня! Если вы зашли на эту страницу моего блога, то значит вас интересует как минимум 2 вопроса:

  • Что такое теплоаккумулятор?
  • Как устроен теплоаккумулятор?

Начну отвечать на эти вопросы по порядку.

Что такое теплоаккумулятор?

Для ответа на этот вопрос нужно дать определение. Звучит оно следующим образом, теплоаккумулятор — это емкость, в которой накапливается большой объем горячего теплоносителя. Снаружи емкость покрывается теплоизоляцией из минеральной ваты или вспененного полиэтилена.

Зачем нужен теплоаккумулятор?

Вы спросите: «А зачем нужен этот термос-переросток?» Тут все очень просто, он позволяет оптимальнее использовать тепло, отданное котлом. В паре с теплоаккумулятором всегда работает мощный котел (чаще всего твердотопливный). Котел быстро и без остановок отдает тепло от сжигаемого топлива в тепловой аккумулятор, а он в свою очередь медленно и в нужном режиме отдает это тепло в систему отопления. Объем системы гораздо меньше, чем объем емкости аккумулятора. Это позволяет «растянуть» тепло от топлива по времени. Получается по сути котел длительного горения. При нагреве емкости аккумулятора, котел постоянно работает на полную мощность, а это позволяет избежать появления смолистого конденсата в дымоходе и котле.

Как устроен теплоаккумулятор?

Как уже было сказано выше, ТА — емкость, в которой накапливается горячая вода (или другой теплоноситель). Чтобы все было наглядно, посмотрите на следующий рисунок:

Емкость имеет несколько патрубков для подключения различного оборудования:

  • Генератора тепловой энергии — котла, солнечного коллектора, теплового насоса.
  • Пластинчатого теплообменника для нагрева горячей воды.
  • Различного котельного оборудования — группа безопасности, расширительный бак и так далее.

Материалы водосодержащей емкости.

Водосодержащая емкость может быть изготовлена изготовлена из различных материалов:

  • Углеродистая сталь различных марок с нанесением (или без него) защитной эмали или лака на внутреннюю поверхность — наиболее дешевый и поэтому распространенный материал.
  • Нержавеющая сталь — самый долговечный материал, который не подвержен коррозии. Его главным недостатком является высокая цена.
  • Стекловолокно — из этого «экзотического» материала изготавливают разборные теплоаккумуляторы, которые собирает непосредственно на месте. Такой метод позволяет пронести ТА по самой узкой лестнице и собрать его точно в нужном месте. Если интересно, посмотрите а видео как это выглядит

Схема подключения теплоаккумулятора.

Теперь давайте рассмотрим как аккумулятор включается в систему отопления:

Из этой схемы видно, что ТА включается в систему отопления как гидравлический разделитель (гидрострелка). Рекомендую прочитать отдельную статью посвященную этому полезному девайсу. Скажу вкратце, что такая схема включения исключает взаимное влияние разных циркуляционных насосов и позволяет обеспечить котел нужным объемом теплоносителя, что положительно сказывается сроке жизни теплообменника.

Теплоаккумулятор и горячее водоснабжение.

Еще одним важным вопросом является устройство в доме горячего водоснабжения. Здесь ТА тоже может прийти на помощь. Конечно, использовать воду непосредственно из системы отопления для санитарных нужд нельзя. Но здесь есть как минимум два решения:

  • Подключение к ТА пластинчатого теплообменника, в котором будет нагреваться санитарная вода — применяется на самых простых моделях ТА.
  • Покупка теплоаккумулятора со встроенной системой ГВС — она может быть реализована при либо помощи отдельного теплообменника (змеевика), либо по схеме «бак в баке».

Можно, конечно, еще отдельно приобрести бойлер косвенного нагрева, но я считаю, что это можно сделать только при наличии необходимого места у вас в котельной.

Резюме.

Теплоаккумулятор — еще один способ увеличить время между закладками топлива в котел. Кроме этого ТА может применяться в системах с солнечными коллекторами и тепловыми насосами. Чаще всего ТА применяют как замену котлам длительного горения. Альтернатива, безусловно, интересная и достойная вашего внимания. На этом я завершаю свой рассказ. Жду ваших вопросов в комментариях.

Советы от адвоката

Зачем нужен тепловой аккумулятор для отопления

Отопление на твердом топливе является отличной альтернативой замены природного газа. Ведь во многих районах нет возможности подключения такого отопления. Использование жидкого топлива довольно-таки затруднительно, так как требуется устройство магистрали и специальной пожаробезопасной емкости. Электрическое отопление не надежно и требует больших затрат. Поэтому самым оптимальным вариантом, который может заменить обычную печь является твердотопливный котел.

Что такое тепловой аккумулятор

Тепловой аккумулятор представляет собой высокий бак с несколькими патрубками, которые находятся на разной высоте от основания. Аккумуляторный бак может быть квадратного или цилиндрического сечения. Самыми популярными являются модели с объемом 200-3000 л.

В тепловом аккумуляторе есть много различных опций:

  1. В зависимости от количества независимых контуров и от устройства системы отопления количество патрубков может составлять от 4 до 20.
  2. Если вы планируете установить бак в неотапливаемом помещении, то его лучше утеплить. Оптимальным вариантом будет от 5 до 10 см вспененного пенополиуретана. В таком случае вы снизите теплопотери. Даже если аккумулятор отопления находится в отапливаемом помещении, его рекомендуется тоже утеплять.
  3. Баки, изготовленные из нержавеющей стали имеют большой срок службы, но и цена на них немаленькая. Более бюджетным вариантом является тепловой аккумулятор из черной стали. Но такой бак прослужит меньше.
  4. Аккумулятор можно превратить в электрический котел отопления благодаря фланцам, расположенным на корпусе бака. С их помощью можно подключить трубчатые электрические нагреватели.
  5. Емкость может разделяться на сообщающиеся между собой секции горизонтальными перегородками.
  6. В нижней части аккумулятора может быть устроен дополнительный теплообменник, к которому можно подключить солнечный коллектор. Подключать необходимо внизу для эффективной работы.
  7. Для подачи горячей воды для хозяйственных нужд внутри аккумулятора может быть устроен накопительный бак или же дополнительно снабжаться теплообменником.

Принцип работы

После того как топливо достигает стабильный уровень горения в отопительном котле насос начинает продвигать теплоноситель из низа теплообменника в зону нагрева. А параллельно нагретый теплоноситель поступает через верхний патрубок в теплоаккумулятор для обогрева помещения. За счет разницы в плотности жидкости при разном температурном режиме не происходит смешивания холодной и горячей воды. Поэтому емкость после сгорания топлива будет заполнена водой требуемой температуры.

Если ваш аккумулятор качественно утеплен, то он сможет сохранять определенную температуру носителя тепла несколько часов. И даже несколько дней при хорошей эффективности оборудования.

После сгорания топлива циркуляционный подает подогревший теплоноситель по трубам и оборудованию системы отопления.

Типы теплоаккумуляторов

Тепловой аккумулятор может различаться по конструкции. Рассмотрим, какие типы по функциям и качеству работы бывают:

  • С внутренним теплообменником. В таком типе можно применять различные носители тепла. Так как жидкости будут разделяться благодаря стенкам теплообменника;
  • Теплоаккумулятор с прямым подключением. В таком баке отсутствуют теплообменники, а также горячий и холодный теплоноситель разделяется при помощи разности ее плотности. Изготовить такой тепловой аккумулятор можно самостоятельно. Главное его качественно утеплить;
  • Аккумулятор со встроенным бойлером. Для того чтобы нагревать воду в хозяйственных нуждах встраивают в теплообменник емкость, в которой подогревается вода.

Тепловые аккумуляторы используют для накопления тепловой энергии. Но ведь можно обойтись и без такого прибора. В каком же случае необходимо применение теплового аккумулятора рассмотрим подробнее.

Функции твердотопливного котла

Для твердотопливного котла в независимости от наличия водяного контура более эффективной будет работа, в которой топливо сгорает с минимальными остатками, а также максимальным КПД. Регулировать мощность оборудования можно ограничением доступа воздуха в топку. Но в таком случае ваши радиаторы будут за короткий промежуток времени максимально нагреваться, а затем остывать. В таком случае в скором времени трубы и соединения выйдут из строя.

В таком случае необходимо использовать тепловой аккумулятор. Тепло, которое будет нагреваться при полной мощности котла, будет попадать в аккумулятор. Затем после полного сгорания топлива теплоноситель будет циркулировать между радиаторами и накопительным баком, но забирая тепло постепенно.

Благодаря тепловому аккумулятору растапливать котел придется реже, а трубопроводы будут служить дольше.

Функции электрического котла

Но выгодно ли применение теплового аккумулятора в электрическом оборудовании. Если данные приборы плавно переключают и регулируют мощность.

Применение теплового аккумулятора обосновано ночным тарифом. Ведь затраты электричества днем и ночью совершенно разные. Изменяя тарифы, энергетики распределяют потребляемую энергию равномерно. Поэтому ночью котел будет работать по таймеру и нагревать аккумулятор до максимального температурного режима. А днем накопленное тепло будет обогревать помещение. Дозироваться расход тепла для отопительной системы будет путем регулирования работы циркуляционного насоса.

Функции многоконтурного отопления

Тепловой аккумулятор можно использовать кроме аккумуляции энергии также в качестве гидрострелки. В высоком баке на корпусе имеется более 4 патрубков. Хоть и может показаться, что хватит и 2. Но для набора воды разной температуры ее отбирают на разном уровне. Вследствие чего может получиться контуры с радиаторами с высокой температурой и система «теплые полы» с низкой температурой.

Насосы с термоконтролем необходимы. Так как в разное время на одном и том же уровне емкости температура теплоносителя отличается. Патрубки в оборудовании используют помимо отвода контуров отопительной системы еще и для подключения разных котлов к аккумулятору.

От качества и технических характеристик теплового аккумулятора будет зависеть температурный режим и комфортная температура в вашем доме. Поэтому к выбору аккумулятора следует отнестись серьезно.

Как выбрать надежный теплоаккумулятор для котла. Рейтинг лучших

Для того, чтобы правильно и экономично работала автономная обогревательная система, необходимо установить теплоаккумулятор для котлов. Это позволяет значительно сократить затраты не только на топливо, но и становится выгоднее содержать дом.

Читать еще:  Экономим на ремонте, или как постелить ДСП на пол

Перед тем, как выбрать необходимый теплонакопитель для своей отопительной системы необходимо изучить принцип работы, где его можно установить и какой именно подходит теплоаккумулятор, ведь они бывают разных видов.

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор – это буферное устройство, которое накапливает избыточный ресурс, снабжён патрубками для подключения контуров генерации тепла. То, что он сохранил, затем используется в системе отопления во время промежутка плановых загрузок основного топлива.

Если вы правильно подобрали и подключили устройство, то это даёт возможность значительно снизить затраты на приобретение топлива (вплоть до 50 процентов), поэтому можно переходить вместо 2-х загрузок в день на 1.

Буферное устройство кроме того, что имеет функцию аккумулирования тепла, ещё защищает чугунный котёл от возможного появления трещин при перепаде температур в системе водоснабжения.

Принцип действия

Теплоакумулятор для котлов имеет простую схему функционирования. От агрегата любого типа топлива к верхней части устройства подводят трубу, по которой в накопительную ёмкость попадает горячая вода.

Когда вода остывает, то опускается к кольцевому насосу, который её подаёт назад в магистральную трубу, и вода возвращается к отопительному устройству для очередного цикла.

Если установить теплоаккумулятор, то это предупредит перегревание воды, когда агрегат работает на максимальную мощность, обеспечит теплообмен и экономичный расход топлива. Поэтому уменьшается нагрузка на систему отопления, и увеличивается срок её эксплуатации.

Котёл с любым видом топлива имеет ступенчатую работу, время от времени включается и выключается, достигая необходимой температуры. Работа останавливается, носитель тепла оказываясь в резервуаре, заменяется горячей жидкостью.

Она не охладилась потому, что есть теплоаккумулятор для котла отопления. Если случится так, что котёл отключится и станет неактивным до очередной загрузки топлива, то радиаторы некоторое время ещё будут горячими, и вода в кране тоже будет тёплой.

Разновидности аккумулирующих моделей

Накопители функционируют одинаково, но различаются своей конструкцией, поэтому выделяют следующие виды накопительного устройства:

  • пустотелый (не имеет внутреннего теплообменника);
  • с 1 или 2-мя теплообменниками (обеспечивает корректную работу агрегата);
  • со встроенным бойлером небольшого диаметра.

Пустотелые теплоаккомуляторы – самые простые, имеют низкую стоимость. Их можно подсоединить к одному или нескольким агрегатам. Также можно установить дополнительный греющий элемент, который функционирует на электроэнергии. Теплоаккумулятор гарантирует хороший прогрев жилого помещения, уменьшает вероятность перегрева носителя тепла и осуществляет безопасное функционирование системы.
Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками – это передовой тип устройства с широким спектром использования. Теплообменник, который находится вверху, отбирает тепловую энергию. Тот, который внизу, интенсивно прогревает буферную емкость.

Тепловой буферный агрегат стоит значительно дороже, чем пустотелый, но это вполне оправдано. Устройство значительно увеличивает функциональность и эффективность работы системы.
Накопитель со встроенным баком накапливает вырабатываемое сверх нормы тепло и снабжает горячей водой.

Когда необходим теплоаккумулятор

Тепловой аккумулятор применим к разным типам котлов. В основном, его используют в гелиосистеме, с твердотопливными и электрокотлами.
Система с коллекторами позволяет применять ежедневно энергию солнца в быту. Если не использовать тепловой аккумулятор, то комплекс не будет полноценно работать, потому что энергия от солнца поступает неравномерно.

Накопители используют в отопительных системах с котлами на твёрдом топливе. Буферное устройство позволяет обеспечить теплом в момент перехода агрегата в пассивный режим. Бак должен быть большого размера, чтобы накопить значительный объём тепла, а затем его использовать рационально.

При работе с электрическим оборудованием бак необходимо размещать в непосредственной близости с котлом. Стоит отметить, что такой вариант отопления занимает много места, для него требуется отдельное помещение и он очень затратный – может окупиться только через 2-5 лет.

Сократить значительные расходы на электроэнергию можно если буферная ёмкость имеет хорошую вместительность, используя оборудование в ночное время или в выходные.

Где установить в системе отопления

Чтобы использовать накопительный бак в системе отопления, его необходимо учесть на стадии проектирования. К теплоаккумулятору должен быть свободный доступ и лучше разместить его близко к котлу.
Специалисты рекомендуют для теплоаккумулятора сделать постамент (отдельный фундамент), потому что заполненное устройство будет иметь значительную массу.
На данный момент отсутствуют общие схемы установки тепловых аккумуляторов, многие руководствуются личным опытом.

Можно ли сделать своими руками

Собрать теплоаккумулятор для котлов отопления можно своими руками. Для этого необходимо взять стальной бак или приобрести листы из нержавеющей стали с толщиной более 2 мм, сварить ёмкость в виде цилиндра (вертикальный бак).

Потребуется труба из меди диаметром 2-3 см и длиной 8-15 м. Её нужно согнуть в виде спирали и поместить внутрь резервуара. Здесь аккумулятор – это верхняя часть ёмкости. В ёмкости устанавливаются подключения для выходящей горячей воды и поступающей холодной.

Для открытой системы отопления подойдёт бак из стали кубической формы.

Обязательно нужно проверить герметичность ёмкости, заполнив её водой или смазав керосином сварные швы. Если всё нормально, то необходимо утеплить самодельное устройство, что позволит жидкости в ёмкости как можно дольше быть горячей.

Утепляется агрегат следующим образом:

  1. Внешнюю поверхность ёмкости необходимо хорошо очистить и обезжирить, покрыть антикоррозийными веществами.
  2. Выполнить теплоизоляцию. Можно обернуть ёмкость в фольгированную пленку.
  3. Предусмотреть отверстия для отводных патрубков и подключить ёмкость.
  4. На буферный бак необходимо установить термометр, манометр и взрывной клапан.

Для утепления лучше не использовать пенопласт. В холодное время в них заводятся мыши, которые ищут место для зимовки.

Топ 5 лучших теплоаккумуляторов

Модель Характеристика Преимущества
S-TANK АТ PRESTIGE – 500

(Беларусь)

Масса – 105 кг.

Объём бака – 500 л.

· простота в обслуживании и лёгкий монтаж;

· вода быстро нагревается;

· защищён от перегрева;

· совместим с разными источниками теплоснабжения.

HAJDU PT 300

(Венгрия)

Высота – 1595 мм.

Объём бака – 300 л.

· работает в системе закрытого типа, с насосами, тепловыми и солнечными батареями;

· можно устанавливать ТЭНы;

· простая установка, конструкция и обслуживание;

· хорошая теплоизоляция.

HAJDU AQ PT 1000

(Венгрия)

Объем бака – 750 л.

· съемные изоляция и кожух;

· совместимость с различными котлами;

· длительная эксплуатация.

S-TANK АТ AT-1000

(Беларусь)

Масса – 131 кг.

Высота – 2035 мм.

Объем бака – 1000 л.

· сверху устройство теплоизолировано (70 мм);

· для удобного подключения патрубки развернуты под углом 90° и расположены на разной высоте;

· есть 4 отверстия по 0,5 дюйма для терморегулирующих манометров и датчиков.

S-Tank AT 300

(Беларусь)

Масса – 65 кг.

Высота – 1545 мм.

Диаметр – 500 мм.

Объем бака – 300 л.

· хорошо сочетается с любыми типами котлов;

· изоляция имеет высокую огнестойкость;

· бак защищен снаружи обшивкой (пластиковой или матерчатой,

· бак сверху окрашен термостойкой краской.

______________________________________________________________________________________
Теплоаккумуляторы для котлов отопления российского производства хорошо зарекомендовали себя на рынке. Они не проигрывают зарубежным аналогам, у них также высокое качество и длительный срок эксплуатации, а цена намного ниже. Известные модели защитных устройств выпускают бренды: «Прометей», «Водосистема», «БТС», «Горыня», ООО «РВС-инжиниринг», «Теплодар».

Правила безопасной эксплуатации

Для теплоаккумуляторв, которые сделаны самостоятельно, предъявляются требования по безопасности:

  1. Горячие элементы устройства не должны быть рядом с легко воспламеняющимися и взрывоопасными материалами.
  2. Герметичность. Дополнительно конструкцию резервуара можно усилить при помощи рёбер жесткости, открывающиеся части уплотнить резиновыми прокладками.
  3. Если в установлены ТЭНы, то их контакты должны быть изолированы, а ёмкость необходимо заземлить.

Что такое теплоаккумулятор и для чего он нужен?

Повышение эффективности системы отопления – вот та задача, которую ставят перед собой владельцы частного дома, устанавливая самые экономные отопительные котлы и проводя утепление дома. Установка теплоаккумулятора – решение, которое помогает существенно повысить общее КПД системы отопления.

Теплоаккумулятор: принцип работы и преимущества

Прежде всего стоит отметить, что наибольшего эффекта можно достичь, если теплоаккумулятор (теплонакопитель, теплонакопительный бак, тепловой аккумулятор, теплоаккумулирующий бак) подключить в систему с твердотопливным котлом.

Рассмотрим работу систему отопления с твердотопливным котлом. Выделяющееся при сжигании топлива тепло, через теплообменник, нагревает теплоноситель, который по трубам поступает в радиаторы отопления. Отдав тепло, теплоноситель возвращается в контур теплообменника, где снова нагревается. Основной недостаток такой системы в том, что нагрев теплоносителя (а значит – и отопление дома) продолжается до того момента, как прекращается горение топлива. Кроме того, небольшой объем теплоносителя в системе и нестабильность горения топлива в котле на дают возможность регулировать температуру в помещении, поддерживая стабильную температуру в помещении.

Система с установленным аккумулятором тепла функционирует несколько иначе. В самом простом виде, буферный теплоаккумулирующий бак с многослойной теплоизоляцией устанавливается в системе сразу после котла. При этом емкость бака во много раз должна превышать емкость системы отопления в целом (подробный пример расчета емкости теплоаккумулятора приведен в этой статье ниже). В процессе горения топлива в буферном баке накапливается горячий теплоноситель. После того, как котел перестает работать, нагретый теплоноситель начинает поступать в систему отопления из теплоаккумулятора, продолжая поддерживать комфортную температуру в помещении.

Преимущества установки теплоаккумулятора:

  • значительное повышение эффективности системы отопления на основе твердотопливного (как вариант — угольного) котла – КПД отопительной системы увеличивается на 30-40%
  • буферный котел с большой емкостью воды обеспечит защиту котла и прочего оборудования от перегрева
  • повышение комфорта и удобства использования твердотопливного котла – одной закладки топлива может хватить на день топления, нет необходимости периодически добавлять топливо. Дополнительный плюс – возможность поддержания стабильной температуры в помещении
  • возможность объединить несколько источников тепла в единую систему — конструкция теплоаккумулятора может включать в себя установку дополнительных нагревателей (одного или нескольких), которые будут поддерживать необходимую температуру теплоносителя (рабочей жидкости). Для этих целей может использоваться электронагреватель (ТЭН, который запитывается от электросети) или теплообменник (обычно в виде змеевика, который может подключаться к другим дополнительным источникам нагрева – тепловые насосы, солнечные коллекторы и т.д.).

Еще один важный аспект – установка буферного теплоаккумулятора дает возможность задействовать датчики тепла, тем самым автоматизировав работу систему отопления.

Электронное управление теплоаккумулятором открывает широкие возможности:

  • использование его в качестве контроллера, который будет подключать альтернативные источники тепла (ТЭНы, систему солнечного коллектора) после окончания работы твердотопливного котла и снижения температуры теплоносителя ниже заданного значения
  • включение циркуляционного насоса для подачи нагретого теплоносителя в систему отопления
  • возможность осуществления интенсивного нагрева теплоносителя за счет включения вентилятора турбонаддува твердотопливного котла
  • управление системой отопления – первоначально направить горячий теплоноситель от котла сразу в радиаторы отопления, а после достижения в доме заданной температуры – перенаправить поток теплоносителя через бак теплоаккумулятора.

Использование теплоаккумулятора оправдано, например, и при использовании электрокотла. В этом случае, на полную мощность электрический котел может работать ночью, когда действует льготный тариф на электроэнергию. А днем обогрев помещения происходит за счет накопленного тепла. В случае с газовым котлом эффективность работы системы с теплоаккумулятором выше, но не значительно.

Если говорить о недостатках, то первый – это удорожание системы отопления (хотя эти расходы со временем, за счет экономии топлива, полностью оправдаются), если взять хороший теплоаккумулятор, цена на него будет больше, чем на твердотопливный котел. Кроме того, чтобы система работала максимально эффективно, теплоаккумулирующий бак необходимо устанавливать как можно ближе к котлу, а это не всегда возможно, если происходит модернизация или ремонт топливной системы. Потому что не всегда есть возможность разместить крупногабаритный котел большой емкости.

Схемы подключения теплоаккумулятора

Теплоаккумулирующий бак может быть подключен в систему несколькими способами

Схема подключения с подмешиванием

Самая простая схема подключения, она позволяет работать с гравитационными системами отопления, в которых подача воды (теплоносителя) возможна и при отключенном электричестве, без задействования электромоторов. Чтобы система работала, буферный теплоаккумулирующий бак необходимо установить выше уровня, на котором смонтированы радиаторы отопления. Кроме бака, в состав схемы входят: циркуляционный насос, обратный клапан и термостатический трехходовый клапан. С началом работы твердотопливного котла под давлением, создаваемым насосом, вода, пройдя через трехходовый клапан, от теплообменника подается на батареи отопления. Этот процесс длится до того времени, пока значение температуры теплоносителя не достигнет определенного показателя, например, 65 С.

При достижении этой температуры, начинает подмешиваться холодная вода из нижнего патрубка теплонакопительного бака, при этом на выходе сохраняется значение требуемой температуры — 65 С. При этом в бак, через верхний патрубок, который соединен с котлом напрямую, начинает поступать горячая вола – таким образом, теплоаккумулятор начинает наполняться (заряжаться). Когда горение в котле прекращается, температуры воды, выходящей из теплообменника, начнет понижаться. В тот момент, когда её температура станет меньше установленной (65С), термостат постепенно начнет блокировать подачу теплоносителя от твердотопливного котла, открывая из бака движение накопленной теплой воды. В свою очередь, в бак постепенно начнет поступать холодная вода из остывающего котла. Трехходовый клапан, когда цикл цикла завершится, примет исходное состояние.

Схема с гидравлическим разделением

Эта схема немного сложнее, кроме того, такой вариант – энергозависимый, система будет работоспособной только при наличии электроэнергии. В случае, когда гарантировать бесперебойную подачу электричества проблематично, следует установить аккумуляторы или предусмотреть возможность подключения дизельного или бензинового электроагрегата. Особенность этой схемы в том, что в первичном контуре (по нему происходит циркуляция воды при начале отопления) расположен встроенный блок подмешивания.

Главное отличие этой схемы подключения от предыдущей – все устройства смонтированы в один блок, при этом теплоноситель направляется не в систему отопления, а сразу в бак. Такой способ обвязки твердотопливного (угольного) котла и буферного теплоаккумулятора позволяет подключать к баку разные ветви отопления, к примеру, одновременно запитывать радиаторы отопления, систему «теплый пол» и воздушную систему отопления – для этого каждая ветвь, ведущая к отопительным приборам, оснащена собственным отдельным циркуляционным насосом.

Как рассчитать объем теплоаккумулятора

Объем котла – основной параметр, который необходимо учесть перед тем, как выбрать теплоаккумулятор. Есть несколько вариантов расчетов емкости теплоаккумулятора, которые основаны на математической модели, описывающей процесс нагревания твердотопливным котлом определенного объема теплоносителя до температуры не меньше 40°C за период полного сгорания 1 загрузки топлива (это приблизительно 2-3 часа). Впрочем, достаточно точные данные можно получить, если пользоваться простым правилом – на 1 кВт мощности котла необходимо иметь в буферной емкости 25 л, подключаемой к нему, плюс некоторый запас. Если взять для примера твердотопливный котел, мощность которого равна 10 кВт, то объем теплоаккумулятора должен быть не менее 250 л. Меньший объем бака использовать неэффективно, из-за того, что он не сможет накапливать тепло в достаточном количестве, маленький по объему теплоаккумулятор не сможет эффективно справиться со своими функциями. Оптимальный объем теплонакопительного бака для твердотопливного котла мощностью 10 кВт – 300-350 литров.

Принято считать, что чем больше емкость теплоаккумулятора, тем выше энергоэффективность системы в целом. Но такое утверждение правомерно только частично – существует верхний предел объема теплонакопительного бака, превышение которого не только повышает эффективность системы отопления, но даже оказывает обратный эффект.

Для проведения сокращенных расчетов принято считать, что верхний предел составляет 50 литров на 1 кВт мощности котла отопления. Итак, твердотопливный котел, мощность которого составляет 10 кВт, может эффективно сочетаться с теплоаккумулирующим баком объемом от 300 до 500 литров. Если же при таком значении мощности котла установить теплоаккумулирующую емкость объемом 750-800 литров, то, с одной стороны, это вызовет перерасход топлива, чтобы обеспечить нагрев теплоносителя до необходимой температуры, а с другой стороны – существенно увеличит инерционность действия отопительной системы.

Как выбрать теплоаккумулятор: основные параметры

Выбирая теплоаккумулятор для установки в доме, следует учесть несколько факторов, которые оказывают влияние на производительность, надежность и долговечность функционирования системы.

Объем котла.

Пример расчета необходимого объема котла был приведен выше, он напрямую связан с мощностью котла (которая, в свою очередь, зависит от многих факторов: площадь дома, используемые радиаторы, степень утепления дома и т.д.). Но чем больше будет объем установленного теплоаккумулятора, тем экономичнее и производительнее будет система в целом. Оптимально, если установка теплоаккумулятора будет предусмотрена на этапе проектирования дома и системы отопления. Если же установка теплоаккумулятора проводится в процессе реконструкции или модернизации системы отопления, то не всегда можно найти место для установки емкости объемом, например, 250 литров – минимальный объем для отапливаемой площади 100 квадратным метров, но лучше установить теплоаккумулятор емкостью порядка 350-400 литров. В этом случае есть два подхода:

  • установка теплоаккумулятора во внешней пристройке, которую необходимо хорошо утеплить. Также утепления потребуют и трубы, идущие к теплоаккумулятору, чтобы максимально снизить теплопотери
  • получить требуемый объем можно, соединив несколько емкостей, имеющих меньший объем

Давление

Фактор, оказывающий влияние на толщину стенок бака, а также форму донышка и крышки. Так как в большинстве домашних систем отопления значение давления не превышает показатель в 3 бара, то в таких системах можно устанавливать обычные теплоаккумуляторы. Если же значение давления в системе колеблется в пределах от 4 до 6 бар, то необходимо установить теплоаккумулирующий бак с торосферическими крышками. Если сравнивать теплоаккумуляторы, цена на бак с торосферическими крышками выше, но они предпочтительнее по своим эксплуатационным характеристикам.

Материал

Обычно теплоаккумулирующие баки выпускают из мягкой углеродистой стали с нанесением специального влагостойкого покрытия. Теплоаккумулятор из нержавеющей стали дороже, но отличается лучшими антикоррозийными свойствами, поэтому может послужить дольше. Также важно, из чего и как изготовлена теплоизоляция бака, чтобы он мог дольше сохранять температуру теплоносителя.

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.

Объем 0,5 1 1,5 2 3 5
Аккумулируемое тепло при ΔT = 40ºC, кВт/ч 23 46 69 92 138 230

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.

Модель Дополнительные опции Объем, м3 Рабюочее давление, бар Максимальная температура, ºС Примерная стоимость, руб
Сибэнерго-терм 0.5 6 90 28500
PROFBAK

ТА-ВВ-500

Контур ГВС 0.5 3 90 56000
GidroNova-HA750 Электрический ТЭН 0.75 3 95 58000
ELECTROTHERM ET 1000 A Контур ГВС, дополнительный теплообменник 1.0 6 95 225000

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector