Теплоаккумулятор для отопления схема подключения. Преимущества использования тепловых аккумуляторов для твердотопливных агрегатов. Принцип работы отопительной системы с аккумулятором теплоты

Содержание

Если в доме установлен твердотопливный котел, и речь идет об удобстве и эффективности его использования, следует приобрести или изготовить теплоаккумулятор своими руками. В Западной Европе считается обязательным установка теплоаккумулятора, если дом отапливается котлом, работающим на твердом топливе. У нас в стране пока не регламентировано обязательное наличие данного узла в системе, но домовладельцы, заботящиеся об экономии, успели оценить преимущества устройства.

Тепловой аккумулятор твердотопливного котла

Преимущества теплового аккумулятора

У традиционной русской печи перед современным твердотопливным котлом есть два существенных преимущества :

если ее конструкция выполнена правильно, сгорание топлива в печи всегда идет в оптимальном температурном режиме, благодаря чему топливо отдает максимум тепловой энергии с образованием минимального количества продуктов горения;
массивное кирпичное тело печи нагревается, а затем на протяжении длительного времени отдает тепло в помещение, то есть, выполняет функцию аккумулятора тепла, позволяя сократить количество топок в сутки.

Чтобы твердотопливный котел функционировал в оптимальном режиме, полноценно сжигая топливо, он должен работать на своей номинальной мощности. Но при покупке котельного агрегата для отопления дома мощность выбирают в расчете на самые морозные дни в регионе, но таких набирается не более двух недель за зиму. Таким образом, практически весь отопительный сезон котел работает в режиме ограниченной подачи кислорода, из-за чего снижается его КПД, топливо тратится неэффективно, так как при горении отдает меньше тепла.

Схема обвязки ТА

Чтобы избежать данной проблемы, к котельному агрегату подсоединяют теплонакопитель – резервуар с водой, аккумулирующий тепло во время работы котла, и подающий нагретую воду в систему отопления, когда котел выключен на ночь и температура теплоносителя снизилась.

Обратите внимание! Термоаккумулятор экономически выгодно включить в состав системы отопления с электрическим котельным агрегатом, если в регионе действует разделение на дневной и ночной тариф. В этом случае котел включается только на ночь, чтобы нагреть воду в теплоаккумуляторе и в системе отопления. Это позволяет существенно сократить расходы на энергоноситель.

Функционирование устройства

Производители выпускают тепловой аккумулятор для котла в виде емкости для воды цилиндрической формы, в которую погружены змеевики для циркуляции теплоносителя разных контуров отопления и котельного агрегата.

Вода в емкости поглощает избыток тепловой энергии в процессе работы котла, нагревающего теплоноситель и готовящего воду для системы ГВС. Твердотопливный котел (если речь идет не о котлах длительного горения или автоматическом пеллетном агрегата) требует достаточно частой закладки дров или угля, поэтому его останавливают на ночь.

Это приводит к постепенному остыванию теплоносителя, циркулирующего в системе. Автоматическая подача нагретой воды из теплоаккумулятора в радиаторы или систему теплого пола позволяет дольше поддерживать в отапливаемых помещениях дома комфортную температуру.

Особенности конструкции теплового аккумулятора

Модели, предлагаемые производителями, различаются по конструкции и функциональности.

К примеру, в целях удобства и экономии нагревать воду в емкости можно несколькими способами :

подключив к котлу для отопления;
установив в теплоаккумуляторе ТЭН;
подсоединив емкость к солнечному коллектору.

Однако стоимость накопителей тепла в заводском исполнении достаточно высока, поэтому многие домовладельцы предпочитают теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками.

В случае самостоятельного изготовления устройство обычно не оснащают змеевиками, выбирая самый простой вариант – емкость, с установленными патрубками в верхней и нижней части. К первой паре патрубков подсоединяются трубы подачи и обратки от котла, к паре патрубков, установленной на противоположной стороне емкости – трубы подачи и обратки отопительной системы.

Конструкция и назначение ёмкостного бака

Но если есть желание, время, подходящие инструменты и финансовые возможности, можно сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками, скопировав модель фабричного производства или разработав собственную конструкцию. Для изготовления змеевиков используется медная труба, также необходимо позаботиться о герметизации мест, где концы змеевика выводятся наружу. Такой подход в первую очередь востребован при наличии солнечного коллектора.

Емкость требует качественной теплоизоляции, благодаря которой температура воды дольше остается высокой.

Внимание! Если в системе отопления не предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя, теплоаккумулятор устанавливают на подставку из труб или уголка, чтобы расположить выше уровня радиаторов – в этом случае нагретая вода сможет перемещаться самотеком. На верхней горизонтальной поверхности емкости требуется вмонтировать трубку для сообщения с атмосферой.

Материалы для изготовления емкости

В идеале резервуар изготавливается из нержавеющей стали, чтобы устройство могло функционировать долгие годы без риска коррозии. Но использование такого материала серьезно удорожает конструкцию.

Самодельный теплоаккумулятор можно выполнить из металлической бочки подходящего объема, если толщина стенок составляет не менее 3 мм. Торцы бочки завариваются герметичными крышками.

Самодельный теплоаккумулятор

Резервуар также можно сварить из листового металла толщиной от 3 мм, в этом случае его удобнее сделать прямоугольной формы. Тем более, такая конструкция упрощает расчеты требуемого объема.

Не стоит использовать бочки из полимерных материалов, так как вода в теплоаккумуляторе может нагреваться до 90 градусов. Исключением являются полимерные емкости, маркировка которых указывает, что материал выдерживает нагрев до 100 градусов.

Такая пластиковая емкость как еврокуб может применяться только в качестве теплоаккумулятора для системы теплого пола. Материал изготовления еврокуба рассчитан на максимальный нагрев до 70 градусов, а в контур теплых полов подается теплоноситель, нагретый до 45-50 градусов.

Тепловой аккумулятор из еврокуба

Утепление

Чем качественнее утеплен резервуар, тем меньше потребуется топлива, чтобы нагреть весь объем воды, и тем дольше теплоноситель будет сохранять высокую температуру.

Можно встретить совет утеплять баки прямоугольной формы листами пенопласта – он доступен по цене, не боится влаги и его легко приклеить к ровной поверхности термостойким составом. Однако это не самый лучший вариант, поскольку стальные стенки емкости сильно нагреваются, а пенополистирол при нагреве выделяет вредные вещества.

Надёжный вариант утепления теплоаккумулятора - базальтовая вата

Утепление лучше выполнить рулонным материалом из базальтовой ваты, предназначенным для термоизоляции дымоходов. Если решено использовать обычный утеплитель из минеральной или каменной ваты, необходимо проследить, чтобы в его состав не входили фенол-формальдегидные смолы, которые также под воздействием высоких температур выделяют опасные для здоровья вещества.

Обратите внимание! Рекомендуемая плотность минералватного термоизолятора составляет 135-145 кг/м 3 .

Защитный кожух изготавливается из тонколистового металла. Он одновременно защищает теплоизолятор от влаги и внешних воздействий, служит отражателем для теплового излучения, прошедшего через утепляющий слой.

Место установки ТА

Об установке теплоаккумулятора стоит задуматься еще на этапе проектирования системы отопления.

Важно! Так как котельному агрегату придется нагревать не только теплоноситель и воду для системы ГВС, но и воду в резервуаре солидного объема, нагрузка на котел существенно возрастает. Это означает, что следует приобрести твердотопливный котел, мощность которого примерно в 1,5 раза превышает расчетную.

Твердотопливные котлы рассчитаны на установку в специально отведенном помещении. Проектируя котельную, следует предусмотреть место, где будет установлен накопитель тепла. К нему должен быть обеспечен свободный доступ, чтобы осуществить подключение емкости к трубопроводу.

Если нет возможности разместить в непосредственной близости от котла резервуар требуемого объема, можно последовательно подключить два и более теплоаккумулятора небольшого размера.

Для твердотопливного котла необходимо предусмотреть специально отведённое место - котельную

Расчет конструкции

Прежде чем готовить чертежи и разрабатывать схемы подключения теплового аккумулятора к котлу и трубопроводам, требуется выполнить ряд расчетов.

В первую очередь необходимо вычислить тепловую производительность отопительной системы. Но показатель должен быть средним, а не с запасом на морозные дни, иначе объем резервуара будет чрезмерно большим и для его нагрева потребуется котел высокой мощности.

Рациональным решением является полный расчет теплопотерь дома, но здесь удобнее воспользоваться упрощенным принципом, согласно которому на 10 м 2 площади дома требуется 1 кВт тепла, чтобы прогреть его в сильные морозы. Среднее значение будет меньше наполовину. Таким образом, чтобы отопить свой дом в 100 м 2 , требуется максимум 10 кВт, а в среднем – 5 кВт.

Исходить следует из того, что промежуток времени, в течение которого система должна функционировать при неработающем котле, составляет 8 часов. То есть, если в час требуется 5 кВт, то необходимый запас тепловой энергии на 8 часов составит 8×5=40 кВт.

Максимальная температура воды в баке составит 90 градусов, а оптимальная температура теплоносителя в локальной радиаторной системе приблизительно 60 градусов, таким образом, находим разницу температур, она будет равна 30 градусам.

m = Q / c Δt
Q – расход тепловой энергии (у нас – 40 кВт);
Δt – разность температур (у нас – 30°С);
с – значение удельной теплоемкости воды, равная 0.0012 кВт / кг ºС (4.187 кДж / кг ºС);

Проводим вычисления: m = 40 / 0.0012 х 30 = 1111 кг, то есть, если округлить в большую сторону, объем резервуара должен составлять около 1,2 м 3 . Зная требуемый объем и используя простые геометрические формулы, можно вычислить габариты цилиндрического или прямоугольного резервуара.

Такое устройство способно поддерживать температуру теплоносителя в радиаторах на уровне 60 градусов в течение 8 часов, дальше температура станет постепенно снижаться, но до полного остывания помещений пройдет еще около 3-4 часов.

Этапы изготовления

Рассматривая, как сделать теплоаккумулятор самостоятельно, необходимо обратить внимание на требования к емкости – она должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать рабочее давление в системе, этот параметр обычно составляет 3 атмосферы.

Если в качестве резервуара используется бывшая в употреблении металлическая бочка, следует тщательно зачистить ее внутреннюю поверхность от следов коррозии.

Прежде чем изготавливать накопитель тепловой энергии, определитесь, каким образом он будет задействован в схеме. Обычно тепловой накопитель устанавливают в качестве гидравлического разделителя. В этом случае в него врезаются четыре штуцера. Для удобства подключения длина штуцеров должна быть больше толщины утеплителя.

ТА со врезанными штуцерами

Пару штуцеров врезают в верхней и нижней части со стороны котла, вторую пару – симметрично на противоположной стороне, к ним будет подключен отопительный контур. К патрубкам, установленным в нижней части емкости, подсоединяются тройники с термометрами.

Емкость с установленными штуцерами следует обмотать фольгой, создав отражающий слой. Поверх крепится термоизолятор. Рулонный материал можно закрепить при помощи проволоки, затягивая петли путем скручивания свободных концов.

Сделанный теплоизоляционный слой желательно закрыть кожухом, для изготовления которого подойдет тонкая жесть.

Обратите внимание! Добавив в конструкцию ТЭН, можно использовать электричество для подогрева теплоносителя в экстренных ситуациях – при перебоях с топливом, поломке котла и т.д.

Вывод

Даже простейший теплоаккумулятор для котлов отопления способен значительно усовершенствовать отопительную систему с твердотопливным котлом. Его установка дает возможность несколько часов поддерживать комфортный уровень температуры в доме, затушив огонь в котле. Отапливать дом приходится реже, за счет чего снижаются расходы на энергоноситель.

Владельцы загородных домов часто делают выбор в пользу твердотопливного котла для обогрева своего жилища. Для его эффективного использования необходимо заранее сделать большие запасы топлива, а также соблюдать режим его загрузки. Как показывает опыт, протапливать агрегат нужно не реже двух раз в день. Однако есть способ сохранить тепло в помещении намного дольше без постоянного контроля. Для этого требуется подсоединить к системе теплоаккумулятор для котлов отопления, или буферную емкость.

Что это такое

В конструкции ТА могут использоваться дополнительные нагреватели - ТЭНы и змеевики. Эти элементы позволяют аккумулировать тепло не только от твердотопливного котла, но и из других источников: ветрогенераторов и солнечных коллекторов.

Схема ГВС с использованием теплоаккумулятора

Принцип работы

В ТА встроены патрубки, через которые происходит теплообмен между котлом, буферной емкостью и радиаторами. Остывшая вода поступает в котел отопления через нижнюю трубу под действием насоса. Горячая вода набирается в бак теплоаккумулятора через верхнюю трубу, тем самым вытесняя холодную. После этого под действием насоса резервуар начинает вновь заполняться холодной водой, а горячая - поступает в отопительные радиаторы.

В современных ТА этот процесс регулируют специальные датчики, которые измеряют температуру воздуха. В зависимости от ее показателей они направляют воду из котла либо в буферную емкость, либо в радиаторы, что позволяет значительно сэкономить расход твердого топлива.

На эффективность работы теплового аккумулятора влияют такие факторы, как температура воздуха в доме, размеры емкости, площадь отапливаемого помещения и протяженность отопительной системы, мощность котла и уровень нагрева жидкости в нем.

Перед покупкой и установкой ТА произведите необходимые расчеты. Одной загрузки топлива должно хватить на нагрев жидкости в буферной емкости до 40°С. 1кВт мощности отопительного агрегата хватает на прогрев 50-60 л воды. Выбирая буферную емкость, учитывайте, что 1 л жидкости, остывая, повышает температуру кубометра воздуха на несколько градусов.

Обратите внимание, что установка ТА не требуется в таких случаях:

наличие в здании центрального отопления;
наличие в отопительной системе котла длительного горения;
если длительное остывание экономически необоснованно

В пользу установки ТА говорят такие факты:

нет необходимости постоянно следить за работой твердотопливного оборудования;
при использовании электрического водяного отопления - дневные тарифы зачастую отличаются от ночных, поэтому теплоаккумулятор можно включать днем в целях экономии;
высокий риск перегрева котла

Преимущества и недостатки

загружать топливо можно в любое удобное время, не боясь резкого падения уровня температуры;
периоды между обслуживанием котла можно увеличивать;
существенная экономия на закупках топлива благодаря «интеллектуальным» датчикам;
мягкие колебания температуры не причинят дискомфорта жильцам;
возможность подключить емкость к двум котлам одновременно;
применяя дополнительные конструктивные решения, ТА можно использовать как накопительный водонагреватель или в целях подпитки теплого пола;
исключен перегрев котла и растрескивание его чугунных частей. Прибор может работать на полную мощность до окончательного выгорания топлива.

большие габариты, вследствие чего размещение ТА может стать проблемой;
значительный вес агрегата - может потребоваться отдельный фундамент

Чтобы избежать установки отдельного фундамента, рекомендуется приобрести два изделия, суммарный объем которых будет соответствовать произведенным заранее расчетам. Разместить емкости нужно на расстоянии друг от друга минимум 20-40 см.

высокая стоимость. Цена на изделия российских и зарубежных производителей может варьироваться в зависимости от литража и модели ТА. К примеру, модель BU 100-8 (100 л, производство Россия) стоит порядка 26 тысяч рублей. Если же рассматривать большие современные буферные емкости, такие как Sunsystem P 10000 (10000 л, производство Болгария), то при ее приобретении покупателю придется выложить более миллиона рублей.

Принцип работы ТА можно посмотреть на видео

Как сделать своими руками

Подготовьте необходимые детали:

лист стали или готовый бак объемом не менее 150 л;
нагревательный элемент;
датчик температуры;
клапаны;
краны;
муфты;
скотч;
минвата в качестве термоизолятора.

Сделайте герметичную металлическую бочку. Проверьте надежность швов: любая неточность может спровоцировать утечку воды из бака.
Если вы берете уже готовую емкость, перед началом работы ее нужно тщательным образом очистить. Нелишним будет нанести антикоррозионное покрытие на участки бака с признаками повреждений.
В верхней и нижней частях бака вырежьте по два патрубка с каждой стороны. В верхнюю трубу вварите кран для спуска воздуха.
Врежьте две муфты в верхнюю часть корпуса будущего теплоаккумулятора. В них вставляются термодатчик и взрывной клапан.
В нижней части корпуса или в исходящей нижней трубе располагается дренажный кран для слива жидкости.
Для организации проточного обеспечения горячей водой используйте змеевик, который можно сконструировать из медной трубы диаметром 2-3 см и длиной 10-15м. Спираль располагается в верхней части емкости, из которой будет выходить отводной патрубок.
Утеплите бак, обмотав его минеральной ватой, а затем обмотайте скотчем.

Схема подключения

Через весь бак транзитом проходит обратный трубопровод с выходами диаметром 1,5 дюйма.
Соедините обратную сторону котла с емкостью. Между ними должен находиться циркуляционный насос, под действием которого будет перегоняться вода.
Далее монтируется отсекающий кран.
Подающий трубопровод соединяется с баком точно так же, но в этом случае установка насосов не требуется.

На иллюстрации ниже показана типовая упрощенная схема подключения ТА к системе отопления

В таком варианте установки температурный режим и давление в котле и контурах отопления будет одинаковым, а приборы теплообмена могут регулировать только количество проходящей жидкости. Если же при подключении применить трехходовые клапаны, то регулировка теплообменных процессов будет осуществляться по качественному принципу и зависеть от температурного режима в системе.

Ниже показана схема обвязки твердотопливного котла с буферной емкостью, малым контуром циркуляции и двумя смесителями.

Между котлом и ТА может быть установлен внешний теплообменник. Причиной этого может стать недостаточная для поддержания нужной температуры площадь встроенной спирали или полное ее отсутствие.

Подключение теплоаккумулятора в сложную разветвленную отопительную систему, особенно, если энергия поступает из источников различной мощности и температуры - задача не из легких. Если вы неоднократно сталкивались с устройством систем отопления и имеете необходимые навыки профессионального проектирования, то проблем с установкой буферной емкости возникнуть не должно. Если же вы новичок в этом деле, то во избежание возможных ошибок вам лучше обратиться к специалистам.

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.

Роль теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор в частном доме

Конечно, первый возникающий вопрос – а зачем в отопительной системе вообще нужен этот неведомый агрегат? Какие проблемы он решает?

Во-первых, начнем с того, что теплоаккумулятор – это огромный бак с отличной теплоизоляцией.
В него поступает горячая вода от котла и сохраняется там до тех пор, пока системе не потребуется приток теплоносителя. Вообще установка этого оборудования практикуется чаще всего с твердотопливными котлами . И дело тут заключается в специфике сгорания топлива: твердое топливо сгорает не сразу, а по прошествии какого-то промежутка времени. А это означает, что после загрузки очередной партии топлива котел не сможет нагревать воду для системы отопления какое-то время. Дом начнет остывать, и этот процесс будет длиться какое-то время, пока дрова или уголь не начнут отдавать свой жар теплоносителю.

Чтобы избежать таких перепадов и не остаться без тепла на продолжительное время, и нужен теплоаккумулятор.

Какие еще функции выполняет это устройство?

Предотвращает перегрев котла – возможно такое, что загруженная партия топлива догрела теплоноситель до нужно температуры, но не прогорела полностью и продолжается нагрев системы. Если излишек воды никуда не деть, котел может перегреться, а трубы – лопнуть. В теплоаккумулятор как раз и сливается этот излишек.
Повышает КПД котла до 85% — это касается котлов на твердом топливе. Один из вариантов предотвращения перегрева – слив кипятка в канализацию. Только представьте сколько топлива было куплено и сожжено просто так, потому что таким котлом довольно трудно управлять. Этот бак не позволяет вашим деньгам утекать в канализацию. Когда система не нуждается в притоке горячей воды, она направляется в этот бак.
Упрощается управление котлом – как мы уже сказали, котла на твердом топливе труден в контроле. Установка бака решает эти трудности – вам не нужно будет постоянно бегать и догружать небольшую порцию дров, чтобы теплоноситель нагрелся еще немного.
Всегда под рукой горячая вода – вы в любой момент времени будете обеспечены объемом горячей воды для всех своих нужд (душа, ванны, мытья посуды и пр.)

Выгода при использовании теплоаккумулятора

Насколько оправдана покупка такого устройства и его установка? Эффективен ли этот аккумулятор тепла? Это мы узнаем, рассмотрев простую ситуацию.

Итак, у вас дом и твердотопливный котел подходящей мощности – 11 кВт, в который нужно загружать дрова, уголь или пеллеты каждые 3-3,5 часа. Согласитесь, встать 3 раза за ночь – не самая приятная перспектива, поэтому нужно как-то увеличить интервалы между загрузками топлива. Как это сделать?

Вариант №1 – купить котел большей мощности, чтобы в него можно было положить больше дров и они прогорали бы дольше. Но это не оптимальный вариант, так как котел будет вырабатывать такое количество теплой воды, которое просто не сможет использоваться системой в нужное время. А это говорит о перегреве и закипании теплоносителя.

Вариант №2 – установить теплоаккумулятор на 280 литров. Он позволит накопить около 150 кВт энергии, если вы будете некоторое время загружать котел полностью. Тот запас горячей воды, которую он накопит за время работы котла, вам хватит на 10-12 часов. В это время в котел не нужно подбрасывать топливо.

Когда нужен теплоаккумулятор?

В этой главе мы рассмотрим, а в каких случаях владельцам стоит задуматься об установке теплоаккумулятора, а кому он не потребуется.

Если у вас большая потребность в горячей воде – под большой подразумевается семья из 5 человек и более и несколько санузлов. В таком случае вам не придется ждать покааааа там вода нагреется.
Если у вас твердотопливный котел – в таком случае установка емкости практически обязательна, если вы не хотите каждые несколько часов бегать закладывать дрова.
В вашем регионе действуют льготные тарифы на электроэнергию – тогда теплоаккумулятор позволит сохранять горячую воду, нагретую в ночное время по более дешевому тарифу.
Есть циркуляционные насосы в системе отопления.
Смонтированы батареи альтернативных источников тепла (ветряные, солнечные).
Вам нужно скоординировать работу нескольких отопительных устройств (например, твердотопливного и электрического котлов).

Как работает система с теплоаккумулятором?

Теперь давайте разберем как будет работать отопительная система с котлом и встроенным теплоаккумулятором.

После включения системы активируется циркуляционный насос (располагается на линии между котлом и теплоаккумулятором). Он начинает работать, и холодная жидкость из нижней части емкости начинает поступать в котел. После достижения заданной температуры эта вода обратно подается в теплоаккумулятор, но уже в верхнюю часть. Смешивание воды не происходит из-за разницы в плотности у горячей и холодной воды. Так постепенно горячая вода заполняет все пространство емкости.
Далее активизируется циркуляционный насос, который располагается на «обратке». Он накачивает холодный теплоноситель в нижнюю часть теплоаккумулятора (ТА). Это приводит к тому, что поступившая холодная вода вытесняет горячую, заставляя ее течь по магистрали к радиаторам отопления.
Когда загруженная порция топлива прогорит, то горячая вода из емкости будет продолжать поступать в приборы отопления, поддерживая заданную температуру воздуха в доме. Чуть позже в котел требуется загрузить еще порцию дров/угля/пеллетов, чтобы после полного израсходования запасов успела нагреться очередная порция воды. Время работы системы на теплоносителе из ТА зависит как от мощности котла, отапливаемой площади, так и от количества приборов отопления.

Плюсы и минусы теплоаккумулятора

Преимущества теплоаккумулятора

Теперь нужно узнать все «за» и «против» по установке теплоаккумулятора. Что мы получим, купив и вмонтировав его в систему, а также за чем нужно будет более внимательно следить.

Плюсы :

Увеличивается эксплуатационный срок отопительного оборудования . Это вполне логичное последствие, ведь теплоаккумулятор исключает перегрев системы.
Исключен режим пиковых и чрезмерных нагрузок на котел . Это уменьшает износ оборудования и также повышает срок его службы.
Стабилизируется температура отопления во всем доме .
Экономия топлива до 30% и увеличение КПД .
Комфорт для пользователя . Как мы уже успели отметить ранее, увеличивается период загрузки топлива, а значит, вам не придется подниматься ночью, чтобы закинуть очередную партию дров.
Предотвращено поступление холодной жидкости в горячий теплообменник после активации насоса . Это часто встречающаяся ситуация при отключении электричества в здании.

Минусы :

Высокая инерционность системы – вам придется ждать длительное время, пока дом нагреется, ведь сначала нужно наполнить ТА. Поэтому такая система не подходит для дома, куда вы наведываетесь периодически. Вам будет просто невыгодно каждый раз тратить такое количество времени и ресурсов.
Особые требования к монтажу – как вы сами можете догадаться, емкость на 200 литров и более требует много свободного места, а устанавливаться ТА должен рядом с котлом. Вам придется позаботиться о подходящем помещении.
Высокая стоимость – по сути это огромный термос с отличной теплоизоляцией, поэтому промышленные теплоаккумуляторы, сделанные на совесть, стоят очень дорого, порой даже больше, чем сам котел. Однако в следующей нашей статье мы рассмотрим как сделать теплоаккумулятор своими руками .

Характеристики выбора

Если вы все же задумались о покупке теплоаккумулятора, то вам стоит обратить внимание на следующие важные параметры:

Вес и габариты – это учесть вам нужно в первую очередь. При покупке обязательно убедитесь, что присмотренная вами модель точно поместится в свободное пространство, которое вы и отвели под емкость.

Если разместить емкость никак не удастся, то возможна замена на несколько теплоаккумуляторов, чей суммарный объем равен нужному.

Наибольшее давление жидкости в отопительной системе – этот параметр напрямую влияет на форму емкости, а также на толщину ее стенок. Если давление составляет около 3 Бар или меньше, то форма и толщина не играют никакой важной роли. А вот если давление уже больше, к примеру, 4-6 Бар, то будет лучше, если ТА будет иметь тороидальную форму с круглыми выпуклыми крышками.

Наибольшая допустимая для ТА температура – она не должна быть меньше, чем максимальная температура, до которой может нагреться теплоноситель в вашей системе.

Материал теплоаккумулятора – тут возможны 2 варианта: нержавеющая сталь или мягкая углеродистая сталь с покрытием, устойчивым к ржавчине. Конечно модели из «нержавейки» стоят дороже своих «собратьев».

Дополнительные возможности – будет лучше, если в вашей модели производитель заранее предусмотрел последующую установку ТЭНов и дополнительных встроенных теплообменников.

Расчет объема теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор в системе отопления дома

Как мы уже говорили ранее, объем теплоаккумулятора – важнейшая задача, которую нужно решить перед покупкой. Слишком маленький бак не сможет должным образом выполнять свою функцию, а слишком большой настолько повысит инерционность системы, что расход топлива будет неоправданно высоким.

Поэтому есть 2 способа как приблизительно рассчитать объем бака ТА:

Исходя из общей площади отапливаемых помещений . В таком случае эту цифру нужно просто умножить на 4. Так, для дома на 150 кв.м. потребуется теплоаккумулятор объемом 600 литров.
Исходя из мощности котла . При таком раскладе значение мощности нужно умножить на 25. К примеру для устройства на 15 кВт потребуется бак емкостью 15*25= 375 литров.

Существует и верхний предел по объему ТА: так на 1 кВт мощности котла не должно приходиться более 50 литров аккумулятора. То есть для котла на 10 кВт максимально допустимый объем теплоаккумулятора – 500 литров. В противном случае он будет уже неэффективным.

Варианты подключения теплоаккумулятора

Для эффективной работы это устройство нужно еще и подключить к системе правильно. Существует 2 распространенных способа как это можно сделать. В зависимости от вашей конкретной ситуации вы можете выбрать подходящий именно вам.

С подмешиванием

Это самая простая в реализации схема, которая подходит для гравитационных систем. Ее главное преимущество в том, что она не прекратит свою работу даже при отключении электричества.

В таком случае теплоаккумулятор устанавливают выше отопительных приборов (радиаторов и пр.). В схеме также предусмотрен насос, обратный и трехходовой клапан.

В самом начале работы, когда вода в котле еще только начинает нагреваться, она под влиянием насоса подается от котла к радиаторам через трехходовой клапан. Этот процесс прекращается только когда температура теплоносителя сравнивается с заданной, например, в 55˚С.

Тогда клапан станет подавать холодную жидкость из нижней части емкости ТА в таком количестве, чтобы соблюдались установленные 55˚С. Через верхний патрубок ТА, который подключен к котлу, в теплоаккумулятор начнет подаваться горячая вода до полного наполнения. По истечении какого-то периода времени топливо прогорит, вода подающей трубе начнет остывать. Как только ее температура упадет ниже 55˚С, термостат даст сигнал о начале подачи теплоносителя уже из емкости ТА, а не из котла. После наполнения трехходовой клапан встанет на место.

Обратный клапан подключается по параллельной схеме с трехходовым и вступает в игру, когда выключается насос. Тогда котел будет взаимодействовать с ТА напрямую, без «посредников», а вода из теплоаккумулятора будет поступать к радиаторам.

С гидравлическим разделением

Узел подмешнивания теплоаккумулятора в схеме с гидравлическим разделителем

Данный вариант является более проблемным и дорогим в исполнении и реализации, однако его эффективность покрывает все эти трудности.

Такая схема требует бесперебойной подачи электричества. Поэтому у вас в обязательном порядке должна иметься автономная электростанция или источник бесперебойного питания.

Суть этой схемы в том, что теплоаккумулятор является буферной емкостью, а в первичный контур монтируется узел подмешивания.

Кроме того группа безопасности, а также остальные приборы конструктивно находятся в одном блоке, при этом вода течет в теплоаккумулятор, а не в отопительную систему.

Огромное преимущество такой схемы в том, что на выходе возможно подключение какого угодно количества ветвей отопления. Каждая должна оснащаться своим личным циркуляционным насосом.

Особенности установки теплоаккумулятора

Подключение теплоаккумулятора к системе отопления

Выполнить эту процедуру вы можете даже своими руками, так как она не очень сложная. Однако знать следующие нюансы вы просто обязаны:

Обязательна установка запорной арматуры и термометров на всех контурах.
Подключать лучше с использованием фланцевых соединений.
В нижней части ТА установите дренажный кран.
Не забудьте про воздухоотводчик, который нужно монтировать на исходящем контуре.
Группу безопасности также никто не отменял.

Работа котла и теплоаккумулятора: видео

В следующем видео вы наглядно увидите как теплоаккумулятор работает в системе с 2мя котлами: твердотопливным и электрическим:

Современные твердотопливные котлы – прекрасная альтернатива газовым и электрическим генераторам теплоты. За счет своих конструктивных особенностей, а также доступности топлива, и их установки удается достичь наиболее качественной и эффективной работы системы отопления, гарантировать ее безотказность и функциональность.

Вариантов подключения твердотопливных котлов к системе обогрева того же загородного дома или любого другого объекта существует огромное множество. Весьма популярным и распространенным вариантом комплектации обвязки агрегата является использование специальных аккумуляционных емкостей – теплоаккумуляторов.

Тепловой аккумулятор: что это такое

Конструктивно твердотопливный теплоаккумулятор представляет собой специальную емкость с теплоносителем, которая быстро нагревается в процессе сгорания топлива в топке котла. После того, как тепловой агрегат перестает работать, аккумулятор отдает свое тепло, тем самым, поддерживая в здании оптимальный температурный режим.

В сочетании с современным котлом, работающим на твердом топливе, тепловой аккумулятор позволяет достичь практически 30%-й экономии топлива и повышения КПД системы. Кроме того, количество загрузок теплового агрегата удается сократить вплоть до 1 раза, да и сама техника работает на полную силу, максимально сжигая все загруженное топливо.

Выполнены все тепловые аккумуляторы (и это можно видеть на многих фото или видео на нашем сайте) в виде неких буферных емкостей – баков, которые утеплены специальными материалами. При этом объем подобных баков может достигать 350-3500 литров. Использовать устройства можно как в открытых, так и в закрытых системах отопления.

Принцип работы отопительной системы с аккумулятором теплоты

Как правило, основное отличие системы с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором от обычной заключается в цикличной работе.

В частности, выделяют два цикла:

Произведение двух закладок горючего, сжигание его в режиме максимальной мощности. При этом все избыточное тепло не вылетает «в трубу», как при традиционной схеме отопления, а скапливается в аккумуляторе;
Котел не топится, а оптимальный температурный режим теплоносителя поддерживается за счет отдачи тепла от бака. Следует отметить, что при использовании современных теплоаккумуляторов можно добиться простоя теплового генератора до 2-х дней (все зависит от теплопотерь здания и наружной температуры воздуха).

Совет. Чтобы добиться максимальной экономии и простоя котла отопления, следует использовать тепловые аккумуляторы повышенной емкости.

Основные функции теплоаккумуляторов

Твердотопливный котел с теплоаккумулятором – очень выгодный и производительный тандем, за счет которого можно сделать систему отопления более практичной, экономичной и производительной.

Тепловые аккумуляторы выполняют сразу несколько функций, среди которых можно выделить:

Аккумуляция тепла от котла с последующим его расходом по требованию отопительной системы. Зачастую, данный фактор обеспечивается применением трехходового клапана или же специальной автоматики;
Предохранение обогревательной системы от опасного перегрева;
Возможность простой увязки в одной схеме нескольких разных источников теплоты;
Обеспечение работы котлов с максимальным показателем КПД. Собственно, данная функция появляется за счет работы техники на повышенных температурах и снижения расхода топлива;

Теплоаккумуляторы как на подбор

Стабилизация температурных режимов в здании, снижение количества загрузок горючего в котел. При этом данные показатели довольно значимые, что делает установку подобного оборудования более эффективным и финансового выгодным решением;
Обеспечение здания горячей водой. Требуется обязательная установка на выходе из бака теплового аккумулятора специального термостатического защитного клапана, так как температура воды может достигать более 85С.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла можно производить различными способами. Но, если необходимо быстро выполнить все расчеты, то лучше воспользоваться проверенным на практике вариантом – на 1 кВт мощности твердотопливного котла должно приходиться не менее 25 литров объема. Чем выше мощность теплотехники, тем большего объема потребуется установить аккумулятор.

Важно. Объем теплоаккумулятора следует выбирать с запасом. Таким образом, можно будет достичь наиболее производительной работы теплового агрегата, сократить количество потребляемого топлива, повысить КПД.

Применение теплового аккумулятора: когда необходима техника

Инструкция к тепловым аккумуляторам твердотопливных котлов говорит о том, что подобные агрегаты следует применять в нескольких основных случаях:

Необходимость в эффективном горячем водоснабжении в больших объемах. Например, если в доме имеется два или более санузлов, большое количество кранов, то без теплоаккумуляторов не обойтись, ведь техника существенно увеличивает выработку воды без лишних финансовых затрат;
При использовании твердого топлива с различными коэффициентами тепловыделения. За счет такой техники удается сгладить пики горения и снизить количество закладок;
Если в доме имеется необходимость в зарядке аккумуляторов теплом по «ночному тарифу»;
При использовании тепловых насосов. В том случае, если кроме твердотопливного котла в здании имеется еще и альтернативная система отопления, то аккумулятор поможет оптимизировать время работы компрессора установки.

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.

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;

Совет. Так как теплоаккумуляторы имеют довольно значимые габариты, то лучше всего заранее предусмотреть место под установку подобных агрегатов. Это может быть подвал жилого дома или специальная капитальная пристройка.

Давление в отопительной системе. Очень важный и значимый фактор, от которого зависит толщина стенок бака, а также формы крыши и донышек. В том случае, если максимальное давление в системе обогрева здания не превышает 3 бара, то достаточно будет обычных теплоаккумуляторов.

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.

Преимущества использования тепловых аккумуляторов для твердотопливных агрегатов

Повышение срока эффективной и безотказной эксплуатации системы;
Производительная и безотказная работа техники при различных эксплуатационных режимах;
Отсутствие резких скачков температуры при передаче тепла от котла в систему отопления дома;
Экономия твердого топлива вплоть до 30%;
Возможность получения тепла даже при полном сгорании топлива.

Заключение

В настоящий момент тепловые аккумуляторы – техника современная и эффективная, позволяет существенно повысить производительность работы тепловых генераторов, обеспечив их безотказность, экономичность и безотказность. Поэтому если вы стремитесь создать экономную систему, то должны обратить внимание на это оборудование.

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.

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.