Внутреннее устройство и принцип работы теплоаккумулятора для котлов отопления спроектировано так, чтобы обеспечить поддержание необходимой температуры теплоносителя в течение 5-10 часов после отключения основного источника энергии. Накопительный бак ставится в обвязке с твердотопливными и электрическими котлами. Возможно подключение к тепловому насосу и солнечным коллекторам.
Что такое буферная емкость
Фактически, это бак с встроенным змеевиком ГВС и теплоизоляционным кожухом. Предназначение емкости аккумулировать излишки тепловой энергии. После отключения основного источника нагрева теплоносителя, бак на определенное время заменяет его.Правильно используемый принцип работы буферного накопителя в системе отопления сокращает расходы на отопление и делает обогрев здания более комфортным. Чтобы убедиться в целесообразности подключения бака, необходимо рассмотреть его устройство и принцип работы, а также учесть существующие преимущества и недостатки.
Устройство и принцип работы
Теплоаккумулирующая ёмкость представляет собой обычную металлическую бочку, с наружной теплоизоляцией. Простое устройство теплоаккумулятора тем не менее отличается высокой эффективностью и незаменимо для систем отопления. Буферная емкость в разрезе состоит из нескольких узлов:- Бак - изготовлен из листового металла (с эмалированным покрытием), нержавеющей стали. От ёмкости отходят патрубки для подключения к системе отопления и теплогенератору. Материал бака во многом определяет продолжительность службы теплоаккумулятора.
- Спиральный теплообменник - устанавливается в моделях, подключаемых к системам отопления с несколькими типами теплоносителей (тепловой насос, солнечные коллекторы). Изготавливается из нержавеющей стали.
- Встроенный змеевик для ГВС - некоторые буферные емкости, кроме поддержания температуры нагрева теплоносителя в системе отопления, подогревают воду для горячего водоснабжения.
В корпусе присутствует ревизионное окно для обслуживания бака, устранения накипи и мусора, проведения ремонтных работ в случае необходимости.
Назначение теплоаккумуляторов
Основа работы буферной емкости связана с тем, что излишек тепловой энергии накапливается, после чего используется для обогрева здания и ГВС. Теплоаккумулятор в системе отопления нужен для поддержания комфортной температуры в жилом здании, после отключения основного источника тепловой энергии.Цели установки накопителя разнятся в зависимости от типа теплогенератора:
Задачи и цели использования теплоаккумуляторов разные. В некоторых случаях, монтаж бака непременное условие эксплуатации, в других всего лишь желаемое требование, обеспечивающее комфортное и экономичное отопление здания.
Плюсы и минусы буферной ёмкости
Первый и очевидный недостаток: высокая стоимость бака. Качественная продукция, изготовленная в ЕС или в России, обойдется от 25000 до 300000 руб. Еще один минус: большие габариты изделия. Нередко приходится устанавливать баки на 1000 и более литров, занимающие много места.Теперь о преимуществах подключения. Их несколько:
- Возможность бесперебойной работы твердотопливных котлов
- если в системе отопления не установлена буферная емкость, теплоноситель начинает охлаждаться сразу после прогорания дров. Падение температуры ощущается человеком приблизительно через 3 часа.
При подключении теплоаккумулятора остывание произойдет медленнее. Вода в системе отопления останется горячей около 5-10 часов (зависит от объёма теплоаккумулятора). - Экономичность - излишки тепловой энергии аккумулируются и используются при остывании теплоносителя, что существенно снижает затраты на топливо.
- Безопасность - облегчается эксплуатация котлов с чугунными теплообменниками. После бака вода в котел поступает теплой, что исключает повреждение сердцевины от быстрого охлаждения.
- Дополнительные функции - в устройстве некоторых баков присутствует змеевик ГВС. Происходит одновременное аккумулирование нагретого теплоносителя и нагрев горячей воды. Установкой можно удовлетворить потребности в ГВС жильцов дома, использующих одноконтурные твердотопливные или электрические котлы, не предназначенные для обеспечения горячего водоснабжения.
Какой теплоаккумулятор выбрать
Подбор накопительной емкости лучше доверить специалистам. Потребуется выбрать бак, оптимально подходящий для типа используемого отопительного оборудования. Подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла и теплового насоса может отличаться. Ведущие производители в инструкции по эксплуатации прямо указывают для какого типа отопительной системы предназначен тот или иной буферный бак.При выборе обращают внимание на несколько технических характеристик:
- Материал накопительной емкости - бак из нержавейки стоит неоправданно дорого, особенно если учесть, что в аккумулятор поступает теплоноситель из системы отопления, менее агрессивный чем вода в ГВС. Эмалированное покрытие с использованием стеклополимеров, оптимальное решение.
- Дополнительные функции - возможен подбор бака для различных водопотребителей, соединения систем обогрева с использованием в качестве теплоносителя воды и специальных составов (тепловой насос, солнечные коллекторы). Отдельного упоминания заслуживают баки, способные одновременно с аккумуляцией тепловой энергии подогревать воду.
Как рассчитать буферную емкость
Чтобы подобрать необходимый объем теплоаккумулятора можно пойти тремя путями решения. Первый связан с использованием специальных онлайн калькуляторов. Потребуется ввести следующие параметры:- отапливаемую площадь;
- мощность котла;
- время автономного поддержания температуры в системе отопления, после выключения котла.
Чтобы получить точное значение используют второй метод, по формулам для расчета буферной емкости. Во время вычислений рассчитывают несколько значений:
- время накопления аккумулятора или нагрева воды до температуры 80-90°С;
- период автономной работы;
- мощность котла.
- Q = m × cp ×(T2-T1)
- согласно вычислениям, удастся рассчитать какое время потребуется для накопления достаточной тепловой энергии и узнать возможные потери. Значения:
- m - расход теплоносителя;
- ср - удельная теплоемкость;
- Т2 и Т1 - начальная и конечная температура нагрева воды в баке.
- Вычисления для солнечных коллекторов проводят несколько иначе. Используется формула Va=Sж × (Vн/Sн). Чтобы не вдаваться в технические подробности в расчетах можно использовать следующую таблицу:
И последнее, вместимость буферных емкостей выбирается так, чтобы на 1 кВт энергии котла приходилось 30-50 л теплоносителя.
Для удобства при расчетах можно воспользоваться следующей таблицей:
Определение минимального количества продуцируемого тепла в кВт выполняется с помощью таблиц, приложенных ниже.
Расчеты для электрокотлов, при условии использования ночного тарифа:
Минимально необходимая мощность для поддержания в работоспособном состоянии буферной емкости, подключенной к твердотопливному котлу:
Какой фирмы купить буферный накопитель
После выполнения расчетов и определения желаемых технических характеристик, можно переходить к выбору теплоаккумуляторов по производителю. На рынке представлена не только европейская продукция. Присутствуют теплоаккумуляторы для котлов отопления российского производства, по качеству не уступающие именитому зарубежному оборудованию.Чтобы облегчить выбор буферной емкости, ниже приводится описание наиболее популярных у отечественного потребителя моделей:
Из представленного списка теплоаккумуляторов можно подобрать оборудование, подходящее для жилья любой площади, отапливаемого электрическим или твердотопливным котлом, тепловым насосом, с возможностью подогрева ГВС и без него.
Сразу после подключения буферной емкости затраты на топливо уменьшатся на 15-30%. Что более важно, котел перестанет подвергаться гидравлическим ударам, а нагрев теплоносителя в системе отопления станет более равномерным. Аккумуляторный бак занимает неотъемлемое место в современных системах отопления.
В наших домах именно такое отопление - себе мы бы плохое не ставили.
Такую же систему отопления я со своей бригадой поставили более чем в 60 домов.
Отправить заявку
.
Теплоаккумултор и ночной тариф эл-ва наиболее выгодная и дешевая система после магистрального газа.
Все остальные варианты отопления - дровяными паллетами, дровяными котлами, соляркой - в любом случае получаются дороже. И с ними нужно заморачиваться, постоянно следить, чтобы были дрова или газ.
Вот схема моей системы отопления.
рис. бак-аккумулятор в системе отопления
Что мы имеем?
Из теплоаккумулятора через теплоголовку (можно регулировать температуру) теплоноситель подается в полы. Здесь у меня еще намотан змеевик, который снимает тепло с теплоаккумулятора, и уже с него, со змеевика, теплоноситель идет в полы.
Соответственно, нагрев теплоаккумулятора у меня происходит за счет ТЭНов, т.е. электричеством. И плюс, если недостаточно тепла, я еще подключаю дровяной котел (но за 4 зимы я его топил максимум раз 10 и то чисто ради поддержания его функциональности, насосы прогонял, дымоход прочищал огнем и т.д)
Что касается магистрального газа, почему я его не использую?
У меня вдоль участка две трубы проходит. Но собственники за подключения очень высокие ценники ставят. Один просит 800 тыс рублей, другой 1,1 млн руб. Это ну совсем не серьезно.
Я подсчитал и у меня получилось, что такое подключение у меня через 66 лет окупится. То есть трубы не государственные, а частные.
То есть, если подключение к газу стоит 300 000 рублей (я сюда включаю и проект газа, заведение газа в дом, его обвязка с вашей системой отопления), то тут еще, наверное, есть какая-то логика. Чтобы он у вас окупился (и то он лет 20 окупаться у вас будет).
Теперь вернемся к системе отопления каркасного дома при помощи теплоаккумулятора и ночного тарифа электричеством.
В каких случаях это актуально?
➤ Первое - и самое главное - хорошее утепление вашего дома. Правильно сделанный проект и утепление в стенах 150-200 мм, а в потолке 200-250 мм базальтовой ваты.
➤ Второе - наличие выделенной мощности электричества. Минимум у вас должно быть 15 кВт. То есть если у вас категория земель для постоянного проживания, то энергетики по умолчанию предоставляют вам мощности 15 кВт в три фазы. Этого достаточно.
➤ Третий параметр - наличие ночного тарифа. Если вы, к примеру, подключаетесь к системе Моэск, ночной тариф (с 11 вечера до 7 утра) они вам предложат по умолчанию.
Этот тариф мы как раз и будем использовать по максимум, когда электричество в три раза дешевле, чем днем.
Когда лучше всего систему отопления дома закладывать и делать?
Лучше всего это продумать на этапе проектирования вашего дома. Потому что эффективнее всего система отопления с теплоаккумулятором работает в связке с теплыми полами.
Я видел, когда теплоаккумулятор применяют в связке с радиаторами. Но минус в том, что теплоаккумулятор - это большая емкость. Ее нагреть достаточно сложно, нужна большая мощность. И в принципе его можно нагреть до 80-85 ºС, и радиатор у вас это все снимет за 3-4 часа. А к вечеру дом выстудится.
При использовании газового котла у нас нет необходимости самостоятельно поддерживать определенную температуру в контуре отопления – этим занимается автоматика. Но все меняется, когда в доме ставится твердотопливный котел. Топливо в нем горит неравномерно, что приводит к остыванию или перегреву отопительной системы. Компенсировать данные колебания и стабилизировать температуру в контуре поможет теплоаккумулятор для отопления. Вместительный накопительный бак сможет удержать в себе избыток тепловой энергии, постепенно отдавая его в систему отопления.
В этом обзоре мы рассмотрим:
- Как работают теплоаккумуляторы для систем отопления;
- Как рассчитать необходимый объем аккумуляторного бака;
- Как подключаются накопительные емкости;
- Самые популярные модели тепловых накопителей.
Пройдемся по этим пунктам более подробно.
Принцип действия теплоаккумуляторов
Если установить в доме твердотопливный котел, возникнет суровая необходимость в регулярном подкладывании все новых порций дров. Все дело в ограниченном объеме камеры сгорания – она не может вместить в себя безлимитное количество поленьев. Да и систем их автоматической подачи еще не придумали, если не брать в расчет пеллетные котлы с автоматикой. Иными словами, за работой системы отопления придется следить самостоятельно.
Максимальную мощность данные котлы развивают в тот момент, когда в них весело полыхают дрова. В этот момент они дают много лишней энергии, поэтому пользователи дозируют дрова аккуратно, подкладывая их по одному полену. В противном случае в доме будет слишком жарко. Ничего хорошего в этом нет, так как из-за этого возрастает количество подходов, и без того высокое. Проблема решается с помощью теплоаккумулятора.
Тепловой аккумулятор для отопления представляет собой аккумулирующую емкость, в которой накапливается горячий теплоноситель. Причем в контур отопления энергия отдается строго дозировано, что обеспечивает стабильность температуры. За счет этого домочадцы избавляются от температурных колебаний и частых подходов для закладки дров. Аккумулирующие баки способны накапливать излишки тепловой энергии и плавно отдавать их в отопительные контуры.
Попробуем объяснить принцип работы на пальцах:
Простота конструкции термоаккумулятора не только повышает надежность агрегата, но и упрощает ремонт и плановое обслуживание.
- Установленный в системе отопления с теплоаккумулятором отопительный котел загружается дровами и производит большое количество тепловой энергии;
- Полученная энергия направляется в тепловую батарею и накапливается там;
- Одновременно с этим, с помощью теплообменника, происходит забор тепла для системы отопления.
Буферный бак для отопления (он же теплоаккумулятор) работает в двух режимах – накопление и отдача. При этом мощность котла может превышать необходимую тепловую мощность для обогрева жилища. Пока в топке будут гореть дрова, будет происходить накопление тепла в термоаккумуляторе. После того как поленья потухнут, энергия еще долго будет забираться из аккумулятора.
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.
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.
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.
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.
Видео
