Устройство и схемы подключения теплоаккумулятора в систему отопления

Для чего нужен и как работает теплоаккумулятор

Те, у кого жилье отапливается твердотопливным котлом, знают о том, как трудно добиться стабильной температуры в батареях. Так как температура в топке нагревателя постоянно меняется и на этот процесс повлиять практически нельзя. А как это сделать, когда топливо заложено в топку и уже разгорелось? Можно, конечно, прикрыть подачу воздуха, но эффект будет малоощутимым к тому же долгосрочным. Иными словами, принять оперативные меры не представляется возможным.

Вторая проблема – это время между загрузкой топлива. Естественно, чем реже нужно подбрасывать дрова или уголь в котел, тем лучше, меньше хлопот. Чтобы решить обе эти проблемы можно установить баки аккумуляторы для отопления. Что это такое?

Теплоаккумулятор (ТА) – это герметичная буферная ёмкость большого объёма, в которой аккумулируется тепло во время работы котла. После того как в котле выгорает все топливо, установленный бак аккумулятор в системе отопления постепенно отдает накопленное тепло в контур. Это позволяет сократить количество загрузок топлива и увеличивает КПД нагревателя.

Внутри теплоаккумулятора находится теплоноситель. Это может быть вода или антифриз, при этом нужно понимать, что это тот же теплоноситель, который циркулирует по всему контуру. Принцип работы бака аккумулятора в системе отопления:

• котел греет воду, и она попадает в ТА, который постоянно заполнен теплоносителем;
• затем теплоноситель уходит в контур обогрева при этом отдает часть тепла общему объему жидкости резервуара;
• постепенно температура воды в теплоаккумуляторе растет;
• из контура обратка тоже приходит в ТА;
• из буферной емкости обратка передается в котел.

Схема подключения ТА

Подача воды в аккумулирующий бак для отопления осуществляется в верхней части, а обратка выходит в нижней. Эти потоки двигаются в резервуаре в разных направлениях. Задача заключается в том, чтобы они пересекались и осуществлялся теплообмен. В противном случае никакого аккумулирования тепла происходить не будет. При этом нужно не просто перемешать воду в емкости, а сделать это правильно.

Что это значит? Циркуляция должна быть настроена таким образом, чтобы поток подачи опускался вниз к потоку обратки, при этом обратка не должна подниматься вверх. Только в этом случае слой жидкости, который находится между потоками, будет нагреваться.

Настройка циркуляции осуществляется методом подбора мощности насосов до и после аккумулирующего бака для отопления, а также установки одной из трех скоростей их работы

Важно перед насосами ставить фильтры для системы отопления. В противном случае может потребоваться ремонт циркуляционного насоса. Помимо того, что аккумулирующий бак для системы отопления обогревает жилье, в нем может быть установлен контур для горячего водоснабжения

Также агрегат оснащается дополнительными источниками подогрева, которые выступают в качестве вспомогательных

Помимо того, что аккумулирующий бак для системы отопления обогревает жилье, в нем может быть установлен контур для горячего водоснабжения. Также агрегат оснащается дополнительными источниками подогрева, которые выступают в качестве вспомогательных.

Теплоаккумулятор перестает отбирать часть тепла из поступаемого в него теплоносителя только в том случае, если он полностью заряжен. То есть температура воды одинаковая во всех слоях и сравнялась с температурой подачи от котла.

Принцип работы теплоаккумулятора

Наиболее простая и распространенная система, основанная на использовании твердого топлива, выражена сильной цикличностью. При загрузке топлива в виде дров, энергия постепенно нарастает, далее ее нужно поддерживать, в обратном же случае тепло пойдет на убыль. По итогу теплоноситель остывает.

Получается, что вы тратите топливо, загружаете дрова, а тепло получаете лишь во время пикового горения. Так как во время самого процесса тепло либо накапливается, либо теряется, это крайне невыгодно.

В случае твердотопливных систем проблему можно немного смягчить, установив котел длительного горения. Однако, это не решает вопрос в полной мере.

В случае с солнечной энергией все обстоит еще хуже. С одной стороны это огромный и выгодный источник энергии, но эти плюсы перекрываются одним большим недостатком – периодичностью. Поступление тепла будет напрямую зависеть от погодных условий и времени суток.

Ночью поступление будет просто никакое, а пасмурная погода не пойдет ни в какое сравнение с солнечной. Становится совершенно понятно, что требуется некое накопительное устройство.

Все вышеперечисленные проблемы сходятся в одном, нерациональное использование и неравномерное распределение тепловой энергии. Тут нам и поможет аккумулятор, который станет теплоносителем и будет накапливать тепло

Крайне важно знать, как правильно рассчитать мощность теплоаккумулятора.

Принцип работы данной системы заключается в том, что вода имеет очень высокую теплоемкость. Накопив энергию от вышеперечисленных источников, она сможет сохранять ее долгое время.

Особенности теплоаккумулятора и для чего он нужен

Главная задача, которую призван решать теплоаккумулятор — накопление тепловой энергии и её возврат в то время, когда котёл перестаёт её вырабатывать. Например, когда всё топливо уже прогорело. Кроме этого, такое устройство, позволяет не только поддерживать оптимальную температуру воздуха, но и гарантирует наличие горячей воды.

Тепловые аккумуляторы применяют в связке с котлами на твёрдом топливе, а также электрическими. При грамотно выполненной установке домовладелец имеет все шансы на снижение затрат энергии на 20–25%.

Принцип работы

Представляя собой хорошо утеплённый резервуар, теплоаккумулятор работает по простой схеме. К нему сверху подводится труба от котла, по которой поступает вода. Внизу расположен насос, который подаёт постепенно остывающую воду обратно в систему обогрева. Таким образом, холодная вода заменяется вновь подогретой. Любой котёл работает циклами — отключаясь и включаясь. При наличии теплоаккумулятора даже в момент пассивного периода — т. е. до следующей закладки топлива, батареи и вода остаются какое-то время тёплыми, благодаря поступлению в систему горячей воды из резервуара.

Возможности

Потребитель, который применяет тепловой аккумулятор, может эксплуатировать котёл с большим комфортом. Протапливать его достаточно всего один раз в сутки, при этом температура остаётся стабильной в течение двадцати четырёх часов.

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:

Альтернативная схема

Данная схема обвязки буферной емкости и твердотопливного котла предложена одним из участников популярного форума. Ее особенность состоит в том, что при отключении электроэнергии работоспособность схемы сохраняется, хотя за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами стальных труб. Ниже на рисунке изображено подключение теплоаккумулятора к закрытой системе отопления, но при монтаже ее лучше сделать открытой, о чем говорит и сам автор.

Вкратце суть такова: благодаря Т-образному вводу сверху бака происходит одновременный нагрев радиаторов и «зарядка» термоаккумулятора, сделанного своими руками. Насосом котлового контура управляет накладной датчик на подающей магистрали, включая агрегат по достижении в нем температуры 60 °С. Циркуляция в сети зависит от комнатного термостата, с которым связан сетевой насос.

Примечание. Предложенная схема обвязки проверена ее создателем на собственном опыте. Все подробности ее монтажа и эксплуатации описаны автором на форуме

Расчет объема буферной емкости котла

Самым оптимальным решением этой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам. Расчет объема теплоаккумулятора для всей системы отопления частного дома требует учитывать различные факторы, известные только им. Несмотря на это, предварительные подсчеты можно сделать самостоятельно. Для этого кроме общих знаний физики и математики понадобятся калькулятор и чистый лист бумаги.

Находим следующие данные :

• мощность котла, кВт;
• время активного горения топлива;
• тепловая мощность обогрева дома, кВт;
• КПД котла;
• температуры в трубе подачи и «обратке».

Рассмотрим пример предварительного расчета. Обогреваемая площадь — 200 м 2. время активного горения котла – 8 часов, температура теплоносителя при нагреве — 90° С, в обратном контуре — 40° С. Расчетная тепловая мощность обогреваемых помещений – 10 кВт. При таких исходных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10×8) энергии.

Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды :

где:m – масса воды в емкости (кг);Q – количество тепла (Вт);∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).

Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м 3 (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м 2 надо установить ТА емкостью 1,4 м 3. Зная эту цифру можно смело идти в магазин и смотреть, какой теплоаккумулятор приемлем.

Габариты, цена, комплектация, производитель уже легко определяемы. Сопоставляя известные факторы не трудно сделать предварительный выбор теплового аккумулятора для дома. Такой расчет актуален в случае, когда дом построен, система отопления уже смонтирована. Результат расчета покажет, нужно ли разбирать дверные проемы из-за габаритов ТА. Оценив возможность его установки на постоянное место, делается окончательный расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла, установленного в системе.

Собрав данные по системе отопления выполняем вычисления по формуле :

где:W – количество необходимого тепла для нагрева теплоносителя;m – масса воды;c – теплоемкость;∆t – температура подогрева воды;

Кроме этого понадобится значение k – КПД котла.

Из формулы (1) находим массу:m = W/(c×∆t) ( 2 )

Поскольку КПД котла известен, уточняем формулу (1) и получаемW = m×c×∆t×k ( 3 )откуда находим уточненную массу водыm = W/(c×∆t×k) ( 4 )

Рассмотрим, как рассчитать теплоаккумулятор для дома. В системе отопления установлен котел мощностью 20 кВт (указана в паспортных данных). Топливная закладка прогорает за 2,5 часа. Для отопления дома нужно 8,5 кВт/1 час энергии. Значит, за время прогорания одной закладки будет получено 20×2,5 = 50 кВт

На отопление помещений будет израсходовано8,5×2,5 = 21,5 кВт

Лишнее произведенное тепло50 – 21,5 = 28,5 кВтсохраняется в ТА.

Температура, на которую нагревается теплоноситель составляет 35° С. (Разность температур в трубе подачи и «обратки». Определяется замером во время работы системы отопления). Подставляя искомые значения в формулу (4) получаем28500/(0,8×1,163×35) = 874,5 кг

Эта цифра означает, что для сохранения тепла, выработанного котлом необходимо иметь 875 кг теплоносителя. Для этого понадобится буферная емкость для всей системы объемом 0,875 м 3. Такие облегченные расчеты позволяют легко выбрать теплоаккумулятор для котлов отопления.

Совет. Для более точного расчета объема буферной емкости лучше обратиться к специалистам.

Что представляет собой теплоаккумулятор для котла отопления

Теплоаккумулятор представляет собой герметично закрытый бак, сделанный из черной стали. Она имеет четыре патрубки, к которым соединяются трубопроводы отопительной системы. Два патрубка находятся на верхней стороне, и еще два расположены на нижней стороне. Когда котел работает на полной мощности, он выделяет огромное количество энергии.

Но система не всегда нуждается в такой энергии. В этом случае буферная емкость просто забирает излишки тепла, затем возвращает его в систему, когда в ней не хватает тепла. Далее будет рассмотрен принцип работы теплоаккумулятора.

Как уже было сказано, устройство имеет два патрубка на верхней стороне, и еще два патрубка на нижней стороне. К одной из верхних патрубков подключается труба, по которой жидкость поступает в аккумулятор тепла. К одной из нижних патрубков подходит обратный трубопровод, по которому жидкость уже низкой температуры из бака поступает в котел. На этом трубопроводе устанавливается циркуляционный насос, который выкачивает всю холодную воду из бака, и направляет в котел. Так завершается первый контур.

Работает он следующим образом: когда котел приступит к действию, нагретая вода поступает в теплоаккумулятор, в которой имеется холодная вода. Из-за разницы температур они не смешиваются. Горячая вода будет оставаться сверху, а холодная вода — снизу. В это время включают насос, который начинает выкачивать холодную воду и направлять ее в сторону котла. Как только теплоаккумулятор наполняется горячей водой, циркуляционный насос прекращает свою работу.

Ко второму верхнему патрубку подходит труба, по которой вода выходит из бака и поступает в потребители, то есть в радиаторы. Ко второму нижнему патрубку подключается трубопровод, по которому вода из радиаторов поступает в аккумулятор тепла. На этом трубопроводе имеется циркуляционный насос. Так завершается второй контур.

В тот момент, когда котел прекращает свою работу, в теплоаккумуляторе уже имеется запас горячей воды. Насос направляет воду из системы отопления в сторону бака, которая, вследствие своей тяжести, остается в нижней части емкости, вытесняя горячую воду. Горячая вода выходит из бака через верхний патрубок, и поступает в радиаторы. Так, даже тогда, когда котел не работает, система снабжается горячей водой.

Это и есть весь принцип работы теплоаккумуляторов. Если говорить более коротко, то принцип работы заключается в следующем: бак накапливает лишнее тепло в себе, и отдает его системе, когда этого тепла не хватает.

Не во всех случаях рекомендуется использовать теплоаккумуляторы.

Далее будут представлены случаи, когда есть необходимость в установлении буферной емкости, и когда, все же, не рекомендуется устанавливать такую емкость.

Необходимо устанавливать:

1. Когда в отопительной системе используется твердотопливный котел. Не у всех есть возможность постоянно следить за горением топлива в топке. В этом случае бак может сгладить скачки, и держать температуру в помещении на постоянной отметке.
2. Если котел работает на электроэнергии, а тарифы на электричество различаются в разные времена суток. В этом случае бак может накопить тепло в те периоды, когда тарифы низкие.
3. Если источником энергии являются солнечные коллекторы. Бак накопит тепло в дневное время, и отдает его в ночное время, когда коллектор не работает.

В следующих случаях нет необходимости в использовании теплоаккумуляторов:

1. Когда тепло нужно лишь на короткое время. В этом случае нет необходимости греть помещение теплом, накопленным баком.
2. Если в системе источником тепла является газовый котел. Здесь теплоаккумулятор будет лишним.

Тепловые аккумуляторы для котлов на твердом топливе

Устройства, повышающие эффективность использования того или иного оборудования, ценятся везде. Так и теплоаккумулятор для твердотопливного котла позволяет повысить КПД, увеличить работу на одной закладке дров и продлить срок эксплуатации за счет смягчения резких скачков температуры. С виду это большая бочка, хорошо утепленная снаружи. Притом, чем выше мощность – тем крупнее она должна быть.

Если нужно вывести на максимальную эффективность котел, отопительный твердотопливный аппарат необходимо снабдить аккумулирующей емкостью. Проблема в том, что процесс дровяного и угольного горения намного сложнее регулировать, чем газового или электрического нагрева, в результате возникает избыток «лишней» энергии, который можно сохранить. Именно для этой цели и помещают огромную, хорошо утепленную бочку рядом с котлом.

Схема отопления с твердотопливным котлом и аккумулятором выглядит следующим образом: во время сгорания дров в теплоаккумуляторе производится параллельный нагрев воды при помощи избыточного тепла до того момента, когда топливо заканчивается и сила огня начинает спадать. После этого забор горячей жидкости производится не из теплообменника котла, а из аккумулятора. Таким образом удается существенно продлить время работы оборудования на одной закладке.

В каких случаях используется

Термоаккумуляторы в системах отопления применяются преимущественно для котлов на твердом топливе. В котлах на других энергоресурсах их применение оправдано только в случае перебоев с поставками электричества и газа или при наличии суточных тарифов на электроэнергию (ночные/дневные).

Использование аккумулирующих емкостей позволяет:

• Работать котлу на полную мощность без ограничения тяги, благодаря чему хорошо выгорают дрова и достигается максимальный КПД.
• Накапливать избыточную тепловую энергию, сохранять ее практически без потерь длительное время и подавать по мере надобности в системы отопления и горячего водоснабжения.
• Защитить котел от закипания.
• Плавно регулировать температуру теплоносителя.
• Максимально уменьшить количество загрузок топлива.

На что обратить внимание при выборе

Перед тем, как выбрать подходящий теплоаккумулятор, советуем ознакомиться со следующими рекомендациями:

• Если планируется горячее водоснабжение, нужно подбирать устройства, имеющие в середине дополнительный теплообменный контур.
• Отзывы о теплоаккумуляторах указывают на то, что лучшими материалами для термоизоляции емкости являются пенополиуретан или экструдированный пенополистирол.
• Для систем, использующих несколько нагревательных приборов, выпускаются теплоаккумуляторы специальных моделей.

Также перед покупкой обязательно выполнениие расчета теплоаккумулятора для котла. Объем должен быть таким, чтобы при полном сгорании одной закладки жидкость в баке нагревалась до 40 градусов. В среднем на 1 кВт мощности котла нужно от 50 до 70 л воды.

Схема установки теплового аккумулятора на дровяной котел своими руками не отличается особой сложностью. Однако необходимо проследить за выполнением следующих условий:

• На всех входящих и выходящих контурах устанавливается термометр и запорная арматура.
• Подключение желательно выполнять на фланцевых или свинчиваемых соединениях.
• Возле теплоаккумулятора (или в нижней его части) нужно обустроить дренажный кран.
• Обязательно наличие воздухоотводчика на исходящем контуре.
• Рядом с емкостью должны быть установлены манометр и предохранительный клапан.

Стоимость оборудования и монтажа

В среднем услуги специалистов, которые устанавливают аккумуляторы тепла для котлов, колеблются в пределах от 3 500 до 10 000 рублей в зависимости от сложности работ. Цены на сами теплосберегающие устройства можно посмотреть в таблице ниже.

100% КПД не бывает. Законы физики просто не дают ни единого шанса на такой результат. А очень жаль, согласитесь. Ведь очень хочется, чтобы отопительный котел работал не с заявленным КПД, например, 75%, а 80% и даже больше. Как это сделать? Конечно существует множество вариантов, которые зависят и от типа топлива, от самой системы и прочего. Однако есть еще один беспроигрышный вариант – установка теплоаккумулятора. Зачем он нужен, как система работает вместе с ним, а также многие другие вопросы мы рассмотрим в этой статье.

Выбор теплоаккумулятора: на что обратить внимание

Если речь идет о выборе теплоаккумулятора своими руками, то важно обязательно учитывать целый ряд особенностей и характеристики оборудования. Следует отметить, что от этого зависит не только цена, но еще и долговечность, производительность и безотказность работы оборудования

Промышленные теплоаккумуляторы

Среди основных рабочих параметров аккумуляторов теплоты можно выделить:

Габаритные размеры, вес, объем

Именно объему и весу следует уделять особое внимание в процессе подбора тепловых аккумуляторов. Как мы оговаривали ранее, объем бака подбирается в зависимости от мощности котла

Но, следует отметить, чем больше объем теплоаккумулятора, тем лучше, ведь удается добиться максимальной производительности и экономичности системы.

Нельзя не отметить, что если по каким-то причинам габариты баков аккумуляторов не позволяют установить их в доме (например, это касается объемных 2000-литровых емкостей), то можно заменить их на несколько, но уже меньшего объема;

Буферная емкость и ее тепловые характеристики

В том же случае, когда рабочее давление колеблется в пределах 4-8 бар, потребуется выбрать баки с торосферическими крышками. Конечно же, цена такой техники несколько выше, но и по своим характеристикам они более предпочтительны;

Материалы. Практически каждый твердотопливный теплоаккумулятор, изготовленный в странах Европы, состоит из обычной углеродистой стали, покрытой влагостойкой краской. Но, следует отметить, выбирать лучше всего баки из нержавеющей стали, устойчивые к коррозии и воздействию различных добавок, которые содержат теплоносители.

Сборка простого теплоаккумулятора

Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.

Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:

• бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
• материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
• клейкая лента;
• медные трубки для изготовления змеевика;
• бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.

Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки. Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.

Первый шаг

Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.

Теплоаккумулятор, общий вид

Теплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анод

Теплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных систем

Второй шаг

Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.

Третий шаг

Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.

Четвертый шаг

Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.

Теплоаккумулятор

Змеевик — теплообменник

Трубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезов

Подключение теплообменника

Подключение теплообменника

Подключение теплообменника

Утепление теплоаккумулятора

Пятый шаг

Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.

Шестой шаг

Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.

Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.

По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м 3

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

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.

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.

Несмотря на простоту устройства, и очевидность пользы от использования теплоаккумуляторов, данный вид оборудования пока не очень распространен. В этой статье мы постараемся рассказать о том, что такое аккумулятор тепла и преимущества, которые приносит его использование в системах отопления.