Теплоаккумулятор для твердотопливного котла: особенности

Схемы подключения и расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Отсутствие возможности подключения к газовому магистральному трубопроводу толкает потребителя на использование электрических и твердотопливных (ТТ) теплогенераторов. Несмотря на массу достоинств как электрические, так и твердотопливные котельные установки не лишены недостатков. В первом случае – это высокая стоимость электроэнергии.

При получении энергии из твердого топлива основным негативным фактором будет необходимость постоянного контроля за количеством топлива в камере сгорания. Частично решить данную проблему позволит подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу. О назначении и применении данного устройства в системе отопления (СО) и пойдет речь в этой публикации.

Применение теплоаккумуляторов в ТТ отопительных системах

Стандартный тепловой аккумулятор (или, как его еще называют, буферная емкость) – это утепленная емкость (бочка), заполненная теплоносителем, использующаяся для накапливания излишков тепла, возникающих при работе ТТ котлов. Конструкция его такова, что без особого труда можно самому сделать теплоаккумулятор из подручных средств. Главное – точный расчет и грамотная схема включения.

Основные достоинства данного элемента:

  1. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором позволяет экономить топливо. При работе, котел нагревает теплоноситель не только в отопительном контуре, но и непосредственно в баке. При прогорании топлива в топочной камере температура теплоносителя в СО поддерживается накопленным теплом аккумулятора тепла. Грамотное утепление и правильно подобранная емкость устройства позволяет сохранять тепло в СО на протяжении суток, что значительно сокращает расход топлива.
  2. Бак-аккумулятор позволяет значительно увеличить срок службы ТТ котельного оборудования. Благодаря буферному баку, ТТ котел работает значительно меньше, в результате чего его срок службы увеличивается более чем вдвое.

Третьим, но не менее важным достоинством можно считать безопасность ТТ котлоагрегата которую обеспечивает теплоаккумулятор. Данная конструкция является наиболее эффективным механизмом поглощения избыточной тепловой энергии, которая часто приводит к аварийным ситуациям вследствие перегрева котла.

Типы буферных емкостей

Сегодня, на российском рынке климатической техники представлены аккумуляторы тепла, которые различаются:

  • Функционалом. Данное устройство может выполнять только аккумулирующую функцию или одновременно с этим, играть роль бойлера косвенного нагрева для создания ГВС в доме.
  • Количеством патрубков, наличие которых зависит от сложности конфигурации СО.
  • Наличием ТЭНов, которые делают возможным использование буферной емкости, как полноценного электрокотла.
  • Наличием дополнительного теплообменника, предназначенного для нагрева теплоносителя от альтернативных источников тепла (солнечных коллекторов).

Теплоакумулятор для твердотопливных котлов может давать возможность разделения внутреннего объема бака горизонтальными перегородками для контроля за температурой воды в каждом отдельном сегменте устройства.

Важно! Исходя из назначения, все вышеперечисленные конструкции данного устройства могут исполняться в различных вариациях. Выбор бака-аккумулятора зависит от количества потребителей, конфигурации СО, количества теплогенераторов или других источников тепла.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

Стандартные схемы включения

Грамотный выбор схемы подключения теплового бака-аккумулятора зависит от множества факторов.

Данная схема применяется при одинаковой температуре и давлении воды СО как в котловом, так и в отопительном контуре.

На втором рисунке показана более рациональная схема включения теплоаккумулятора с регулировкой температуры теплоносителя посредством использования смесительных термостатических клапанов.

Данная схема применяется, если в отопительном и котловом контуре используется разный теплоноситель. Есть и второй вариант применения: когда давление в котловом контуре превышает допустимое в аккумулирующем тепло баке.

Показанные выше схемы применимы при организации ГВС, посредством проточного теплообменника или бака, интегрированного в аккумулятор тепла.

Схема предназначена при наличии двух котельных установок, одним из которых может быть солнечный водонагреватель.

Схема подключения при наличии трех теплогенераторов.

Совет: несмотря на кажущуюся простоту, схема обвязки твердотопливного котла отопления с теплоаккумулятором требует тщательного анализа и проектирования с большим количеством сложных теплотехнических расчетов, которые следует доверять исключительно профессионалам.

Подбор бака-аккумулятора

Основным критерием при выборе данного элемента СО является его объем.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла зависит от мощности котельной установки. В точный расчет входят данные о максимальной загрузке топливной камеры конкретной модели котла; теплопотери в СО и прочие данные. Из-за специфики расчетов их необходимо заказывать в специализированной организации.

Совет: Можно воспользоваться упрощенной методикой, где на 1кВт мощности котельной установки требуется 25 литров объема бака-аккумулятора.

Следующее, на что следует обращать внимание при подборе данного устройства – это на давление в системе.

Совет: если давление в СО не превышает 3 Бара, то приобретайте аккумуляторы тепловой энергии стандартной конструкции. Если давление в системе колеблется в пределах 3-8 Бар, то необходимо обращать внимание на устройства, оснащенные сферическими (тороидальными) крышками.

  • Всегда обращайте внимание на материал, из которого сделан бак. Чаще всего – это углеродистая сталь. Более дорогие (и коррозийно-устойчивые) делают из нержавеющей стали.
  • В качестве заключения: В сети масса материала, когда обычный человек сам сделал и установил теплоаккумулятор. Действительно, если в вашем распоряжении есть сварочный аппарат, необходимый материал, а также «прямые руки», то проблем нет. Единственное, что нужно понимать: разгерметизация аккумулирующего бака (вследствие коррозии или некачественных сварочных работ) приведет к выходу из строя всей системы отопления и к огромным финансовым затратам на восстановление внешнего вида помещения после протечки теплоносителя.

    Грамотное подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу своими руками

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

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

    Подключение теплоаккумулятора

    • Что такое теплоаккумулятор
    • Способы подключения
    • Выбор оборудования

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

    Что такое теплоаккумулятор

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    Способы подключения

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

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

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

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

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

    В стандартном режиме работа такой отопительной системы происходит следующим образом.

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

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

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

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

    Выбор оборудования

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

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

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

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

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

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

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

    Читайте также:  Узел управления отопления: функции, устройство, преимущества

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

    Теплоаккумулятор для котла

    При проектировании системы отопления основные цели – это комфорт и безотказность. В доме должно быть тепло и уютно, а для этого в радиаторы всегда должен поступать горячий теплоноситель без задержек и скачков температуры.

    С твердотопливным котлом это сложно реализовать, ведь не всегда удается вовремя заправить новую порцию дров или угля, а процесс горения сам по себе неравномерен. Исправить ситуацию поможет теплоаккумулятор для котлов отопления.

    С простой конструкцией и принципом действия он способен избавить от целого ряда неудобств и недостатков классической схемы отопления.

    Зачем нужен

    Теплоаккумулятор представляет собой хорошо утепленный резервуар большой емкости, наполненный теплоносителем, водой. За счет высокой теплоемкости воды при нагреве всего объема в емкости аккумулируется значительный запас тепловой мощности, которую можно использовать по назначению в то время, когда котел не справляется или вовсе бездействует.

    Теплоаккумулятор фактически повышает объем теплоносителя в контуре отопления, теплоемкость и соответственно инертность всей системы. Для нагрева всего объема потребуется больше энергии и времени при ограниченной мощности отопления, но и остывать аккумулятор будет очень долго. По необходимости горячая вода из аккумулятора может подаваться в контур отопления и поддерживать комфортную температуру в доме.

    Чтобы оценить преимущества теплоаккумулятора, проще всего рассмотреть для начала несколько ситуаций:

    • Твердотопливный котел лишь периодически подогревает воду. В момент розжига мощность минимальна, во время активного горения мощность возрастает до максимума, после прогорания закладки она вновь спадает и так цикл повторяется. В итоге температура воды в контуре постоянно колеблется в достаточно большом диапазоне;
    • Для получения горячей воды требуется установка дополнительного теплообменника или внешнего бойлера с косвенным нагревом, что существенно сказывается на работе контура отопления;
    • К системе отопления, построенной вокруг твердотопливного котла, подключить дополнительные источники тепла предельно сложно. Потребуется сложная развязка, желательно с автоматическим управлением;
    • Твердотопливный котел, даже длительного горения, постоянно требует внимания пользователя. Стоит пропустить время закладки новой порции топлива, как теплоноситель в контуре отопления уже начинает остывать, как и весь дом;
    • Часто максимальная мощность котла бывает избыточной, особенно весной и летом, когда не требуется максимальная отдача.

    Решением для всех вышеперечисленных ситуаций становится теплоаккумулятор, притом бескомпромиссным и самым доступным в плане реализации и стоимости. Он выступает в роли узла развязки между твердотопливным котлом и контуром (-ами) отопления и отличной базовой площадкой для включения дополнительных функций.

    По конструкции теплоаккумулятор может быть:

    • «пустым» – простая утепленная емкость с прямым подключением;
    • со змеевиком или регистром труб в качестве теплообменника;
    • со встроенным бойлерным баком.

    С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

    • Накапливать и сохранять значительный объем тепловой энергии, в первую очередь избыточную, с последующей отдачей его в контур отопления. Даже если пропустить одну или две заправки дров, и котел остановится, температура в доме опустится всего на пару градусов. Для электрокотлов есть возможность установить расписание, по которому трата электроэнергии будет происходить только ночью по сниженному тарифу, тогда как днем тепло будет поступать от теплоаккумулятора;
    • При наличии нижнего теплообменника – подключать дополнительные источники тепла, солнечный коллектор, запасной котел, работающий на газу или дизтопливе, геотермальный тепловой насос;
    • С вмонтированными ТЭНами использоваться в качестве запасного источника тепла на случай, если твердотопливный котел не работает или отключен для профилактики и ремонта;
    • При наличии верхнего теплообменника – для подключения контура ГВС или бойлера косвенного нагрева. Некоторые модели теплоаккумуляторов вместо теплообменника снабжаются готовым бойлером, размещенным внутри основной емкости;
    • Реализовать дополнительную защиту в системах с принудительной циркуляцией на случай отключения электроэнергии, не допуская перегрева воды в котле. Рассматривая емкость как узел гидроразвязки, его можно подключить по смешанной схеме с котлом, выше него и трубами большего диаметра для поддержания естественной циркуляции. В это же время раздача по радиаторам будет осуществляться насосом в принудительном порядке.

    Расчет

    Мощность ,накапливаемая теплоаккумулятором (ТА), рассчитывается исходя из объема емкости, точнее массы жидкости в ней, удельной теплоемкости жидкости, используемой для его наполнения, и разницы температур, максимальной, до которой может нагреваться жидкость, и минимальной целевой, при которой еще может осуществляться забор тепла от теплоаккумулятора к контуру отопления.

    • Q = m*С*(T2-T1);
    • m – масса, кг;
    • С – удельная теплоемкость Вт/кг*К;
    • (Т2-Т1) – дельта температур, конечной и начальной.

    Если вода в котле и соответственно в ТА нагревается до 90ºС, а нижний порог берется равным 50ºС, то дельта равняется 40ºС. Если брать в качестве наполнения ТА воду, то одна тонна воды при остывании на 40ºС выделяет примерно 46 кВт*часов тепла.

    Объем0,511,5235
    Аккумулируемое тепло при ΔT = 40ºC, кВт/ч23466992138230

    Запасаемой энергии должно хватать для целевого использования теплоаккумулятора.

    Для выбора требуемого объема теплоаккумулятора необходимо определить:

    • Время, в течение которого должно хватать накопленной энергии в ТА для покрытия теплопотерь дома;
    • Время, за которое должен нагреваться теплоноситель в ТА;
    • Мощность основного источника тепла.

    Для периодической работы котла в течение суток

    Если он нужен для перевода работы котла только на ночной или дневной режим, когда тепло поступает в течение ограниченного времени, то мощности ТА должно хватать для перекрытия теплопотерь дома за оставшееся время. В то же время мощности котла должно хватать для нагрева ТА в установленный срок и опять-таки для обогрева дома.

    Допустим, что используется твердотопливный котел с закладкой дров только днем в течение 10 часов, расчетные теплопотери дома для самого холодного периода года составляют 5 кВт. В сутки требуется 120 кВт*часов для полного отопления.

    Аккумулятор при этом используется в течение 14 часов, это означает, что в нем необходимо аккумулировать 5кВт*14часов =70 кВт*часов тепла. Если брать в качестве теплоносителя воду, то потребуется 1,75 тонны или же объем ТА 1,75 м3. Важно, что и котел при этом должен выдать в течение всего 10 часов всю необходимое тепло, то есть его мощность должна составлять более 120/10 = 12кВт.

    Если теплоаккумулятор используется в качестве запасного варианта на случай выхода из строя котла, то запасенной энергии должно хватить хотя бы на сутки или двое для покрытия всех теплопотерь в доме. Если в качестве примера взять все тот же дом на 100 м2, то для его обогрева потребуется 240 кВт*часов за двое суток, а теплоаккумулятор, наполненный водой, должен иметь объем не менее 5,3 м3.

    Зато в этом случае не обязательно ТА должен нагреваться в короткий промежуток времени. Достаточно полуторного запаса по мощности котла, чтобы накопить нужный объем тепла за неделю или две.

    Расчет приблизительный, без учета снижения тепловой мощности радиаторов в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.

    Схема подключения

    В самом простом случае теплоаккумулятор включается последовательно между котлом и контуром отопления. Между ТА и котлом устанавливается циркуляционный насос, чтобы горячая вода поступала в верхнюю часть ТА, выталкивая холодную воду с нижней части в котел. Между ТА и контуром отопления устанавливается циркуляционный насос для забора горячей воды из верхней части и транспортировки к радиаторам.

    Однако при этом существенно поднимается общая теплоемкость системы, и при начальном запуске отопления придется ждать, пока не нагреется весь объем ТА, прежде чем тепло дойдет до радиаторов.

    Еще один вариант включения – параллельно котлу отопления. Данный вариант хорошо показывает себя в сочетании с гравитационной системой отопления. Верхний отвод теплоаккумулятора подсоединяется к самой верхней точке раздатки, а в нижнем точк – к котлу.

    Из преимуществ только простота подключения и минимум используемых элементов.

    Схема включения с подмешиванием

    Лучше всего использовать схему включения с подмешиванием или гидроразвязкой. Используются трехходовые клапаны с термостатом. Теплоаккумулятор при этом устанавливается как отдельный элемент системы, параллельно контуру отопления.

    Основная часть автоматики устанавливается на подающем трубопроводе: трехходовой клапан, термостаты, группа безопасности и т.д. По умолчанию трехходовой клапан направляет теплоноситель от котла к радиаторам, пока температура в помещении не достигнет требуемой отметки.

    Схема подключения с подмешиванием

    Как только необходимости в активном обогреве нет, клапан переводит часть теплоносителя от котла к теплоаккумулятору, сбрасывая лишнее тепло.

    При достижении максимальной температуры воды в ТА и целевой температуры в радиаторах, срабатывает датчик, установленный в котле по перегреву, и он отключается. Пока же требуется обогрев или не прогрет теплоаккумулятор, работа котла продолжается.

    Если по каким-то причинам котел перестал выдавать номинальную мощность или полностью выключился при снижении температуры на подающей линии, вода из теплоаккумулятора подмешивается в контур отопления, восполняя теплопотери системы.

    Использовать можно несколько трехходовых клапанов на раздаче и на обратке и группу термостатов. Как вариант, в продаже имеются готовые сборки для подключения теплоаккумуляторов – блок автоматического подмешивания, например LADDOMAT.

    Своими руками

    При большом желании можно соорудить аккумулирующую емкость своими руками. В идеале она должна:

    • с запасом выдерживать номинальное давление в системе;
    • иметь расчетный объем;
    • быть защищенной от воздействия коррозии и высоких температур;
    • быть полностью герметичной.

    Стандартная форма ТА – высокий цилиндр с полукруглым основанием и крышкой. Соотношение диаметра и высоты подбирается примерно 1 к 3-4, чтобы способствовать лучшему разделению тепла внутри емкости.

    В этом случае с самой верхней точки идет забор горячей воды к радиаторам. Чуть выше центра вода отводится к контуру теплого пола, а в самой нижней точке ТА подключается обратная линия к котлу отопления.

    Самостоятельно сварить цилиндрическую емкость практически невозможно. Проще возвести параллелепипед со схожей конфигурацией и соотношением сторон. Все углы следует дополнительно усилить.

    Емкость обязательно утепляется. Использовать для этого лучше базальтовую или минеральную вату толщиной не менее 150 мм, для снижения теплопотерь через стенки.

    Для установки теплоаккумулятора следует подготовить специальную опорную площадку, фундамент, способную выдержать огромный вес оборудования. Даже сам по себе аккумулятор может весить до 400-500 кг. Если же его объем, например 3 кубометра, то в наполненном виде его вес будет превышать 3,5 тонны.

    Российского производства

    На российском рынке представлено не так много теплоаккумуляторов отечественного производства, так как лишь недавно они стали активно внедряться в системы автономного отопления.

    МодельДополнительные опцииОбъем, м3Рабюочее давление, барМаксимальная температура, ºСПримерная стоимость, руб
    Сибэнерго-терм0.569028500
    PROFBAK

    ТА-ВВ-500

    Контур ГВС0.539056000
    GidroNova-HA750Электрический ТЭН0.7539558000
    ELECTROTHERM ET 1000 AКонтур ГВС, дополнительный теплообменник1.0695225000


    Teplius

    Теплоаккумулятор (ТА, буферная емкость) представляет собой устройство, обеспечивающее накопление и сохранение тепла в течение длительного времени для его дальнейшего использования. Простейшим примером накопителя тепла служит обычный бытовой термос. В качестве еще одного примера можно назвать обычную печь из кирпича, которая нагревается при сжигании в ней топлива, а после окончания топки печь еще несколько часов продолжает отдавать тепло, обогревая помещение.

    Использование буферной емкости в системах отопления и горячего водоснабжения обеспечивает бесперебойную подачу нагретого теплоносителя к отопительным приборам независимо от того, работает ли котел в данный момент или нет.

    Тепловой аккумулятор позволяет также повысить эффективность работы всей системы, увеличить ресурс оборудования и значительно снизить расход энергоресурсов на обогрев помещений и ГВС.

    Приобрести готовый бак-аккумулятор можно в магазине либо изготовить его самостоятельно. При этом важно правильно рассчитать его емкость и другие технические параметры, а также правильно подключить буферный накопитель к системе отопления.

    Конструктивные особенности теплонакопителя

    Основным элементом любого ТА является термоаккумулирующий материал, обладающий высокой теплоемкостью.

    В зависимости от вида применяемого материала теплоаккумуляторы для котла могут быть:

    • твердотельные;
    • жидкостные;
    • паровые;
    • термохимические;
    • с дополнительным нагревательным элементом и т.д.

    Для отопления и горячего водоснабжения частных домов применяются бак-аккумуляторы горячей воды, где в качестве термоаккумулирующего элемента выступает именно вода, обладающая высокой удельной теплоемкостью.

    Вместо воды иногда используют антифриз, предназначенный для систем отопления дома.

    Примером водяного ТА с дополнительным электронагревательным элементом для системы горячего водоснабжения может служить современный накопительный водонагреватель.

    Между баком и внешней оболочкой находится утепляющий слой из теплоизолирующего материала.

    В верхней и нижней частью бака имеются по два патрубка для подключения к отопительному котлу и к самой системе отопления.

    В донной части обычно находится дренажный кран для слива жидкости, а сверху располагается предохранительный клапан для автоматического стравливания воздуха при повышении давления внутри буферного бака. Также могут иметься фланцы для подключения датчиков давления и температуры (термометра).

    Иногда внутри буферной емкости может быть установлен один или несколько дополнительных нагревателей различного типа:

    • электронагреватель (ТЭН);
    • и/или теплообменник (змеевик), подключаемый к дополнительным источникам тепла (солнечные коллекторы, тепловые насосы и пр.).

    Основной задачей этих нагревателей является поддержание необходимой температуры нагрева рабочей жидкости внутри ТА.

    Также внутри бака может располагаться теплообменник ГВС, обеспечивающий подачу горячей воды за счет ее нагрева рабочей жидкостью системы отопления.

    Принцип работы бака-аккумулятора

    Схема отопления с теплоаккумулятором

    Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.

    При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.

    Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.

    Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.

    Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.

    Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.

    В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.

    При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.

    При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.

    После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.

    Схема ГВС с баком-аккумулятором

    Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.

    Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.

    Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).

    Встроенный в бак теплоноситель для ГВС обеспечивает нагрев холодной воды, подаваемой через него из водопроводной системы. Тем самым он играет роль проточного водонагревателя, обеспечивая потребности хозяев дома в горячей воде.

    Подключение (обвязка) теплоаккумулятора к системе отопления

    По общему правилу буферная емкость подключается к системе отопления параллельно отопительному котлу, поэтому такая схема называется также схемой обвязки котла.

    Приведем обычную схему подключения ТА к системе отопления с твердотопливным обогревательным котлом (для упрощения схемы на ней не указаны запорная арматура, приборы автоматики, контроля и другое оборудование).

    Упрощенная схема обвязки теплоаккумулятора

    На данной схеме обозначены следующие элементы:

    1. Обогревательный котел.
    2. Тепловой аккумулятор.
    3. Отопительные приборы (радиаторы).
    4. Циркуляционный насос в обратной магистрали между котлом и ТА.
    5. Циркуляционный насос в обратной магистрали системы между приборами отопления и ТА.
    6. Теплообменник (змеевик) для горячего водоснабжения.
    7. Теплообменник, подключенный к дополнительному источнику тепла.

    Один из верхних патрубков бака (поз. 2) присоединяется к выходу котла (поз. 1), а второй – непосредственно к подающей магистрали системы отопления.

    Один из нижних патрубков ТА подключается к входу котла, при этом в трубопроводе между ними устанавливается насос (поз.4), обеспечивающий циркуляцию рабочей жидкости по кругу от котла к ТА и наоборот.

    Второй нижний патрубок ТА подключается к обратной магистрали системы отопления, в которой также установлен насос (поз. 5), обеспечивающий подачу нагретого теплоносителя к отопительным приборам.

    В системах с естественной циркуляцией теплоносителя циркуляционные насосы (поз. 4 и 5) отсутствуют. Это значительно увеличивает инерционность системы, и при этом делает ее полностью энергонезависимой.

    Теплообменник для ГВС (поз. 6) располагается в верхней части ТА.

    Месторасположение теплообменника дополнительного нагрева (поз. 7) зависит от типа источника поступающего тепла:

    • для высокотемпературных источников (ТЭН, газовый или электрический котел) он размещается в верхней части буферной емкости;
    • для низкотемпературных (солнечный коллектор, тепловой насос) – в нижней части.

    Указанные на схеме теплообменники не обязательны (поз. 6 и 7).

    Что учитывать при покупке

    Выбор накопителя тепла для отопления

    При выборе теплового аккумулятора для индивидуального отопления дома необходимо учитывать объема бака и его технические параметры, которые должны соответствовать параметрам котла и всей системы отопления.

    К ним, в частности, относятся:

    1. Габаритные размеры и вес устройства, которые должны обеспечить возможность его установки. В случае, когда невозможно найти подходящее место в доме для бака с нужной емкостью, допускается замена одного бака на несколько буферных емкостей размером поменьше.

    2. Максимальное давление рабочей жидкости в системе отопления. От этого значения зависит форма буферной емкости и толщина ее стенок. При давлении в системе до 3 бар форма бака не имеет особого значения, но при возможном повышении этого значения до 4-6 бар необходимо использовать емкости тороидальной формы (со сферическими крышками).

    3. Максимальная допустимая температура рабочей жидкости, на которую рассчитан ТА.

    4. Материал аккумулирующего бака для системы отопления. Обычно их делают из углеродистой мягкой стали с влагостойким покрытием или из нержавеющей стали. Емкости из нержавейки отличаются наиболее высокими антикоррозийными свойствами и долговечностью в эксплуатации, правда стоят дороже.

    5. Наличие или возможность установки:

    • электронагревателей (ТЭНов);
    • встроенного теплообменника, для подключения к ГВС, что обеспечивает подачу в дом горячей воды без дополнительных водонагревателей;
    • дополнительных встроенных теплообменников для подключения к другим источникам тепла.

    Сравнение популярных моделей

    Выпуском бак-аккумуляторов тепла занимается множество отечественных и зарубежных производителей. Приведем сравнительную таблицу некоторых моделей российских и иностранных моделей емкостью 500 литров.

    МодельNIBE
    BU-500.8
    Reflex
    PFH-500
    ACV AK 500Meibes PSX-500Сибэнерго-термPROFBAK
    ТА-ВВ-500
    Страна-производительШвецияГерманияБельгияГерманияРоссияРоссия
    Объем бака, л.500500500500500500
    Высота, мм175719461790159020001500
    Диаметр, мм750597650760700650
    Вес, кг14511515012016570
    Мах рабочее давление, бар635363
    Мах рабочая температура, °C959590959090
    Подключение к ГВСопциянетнетнетнетопция
    Дополнительный нагревопциянетопциянетнетТЭН 1,5 кВт
    Примерная стоимость, руб.43 20035 10053 20062 70028 50055 800

    Данная таблица наглядно показывает, что цена накопительного бака для отопления с примерно одинаковыми параметрами может находиться в достаточно широких пределах.

    Расчет объема емкости

    Как рассчитать объем теплоаккумулятора

    Основным параметром при покупке буферной емкости для твердотопливного котла, а также для самостоятельного изготовлении устройства является емкость теплоаккумулятора, напрямую зависящая от мощности обогревательного котла.

    Существуют различные методики расчета, основанные на определении способности твердотопливного котла нагреть необходимый объем рабочей жидкости до температуры не менее 40°C за время сгорания одной полной загрузки топливом (примерно 2-3,5 часа).

    Соблюдение этого условия позволяет получить максимальный КПД котла с максимальной экономией топлива.

    Самый простой способ расчета предусматривает, что одному киловатту мощности котла должно соответствовать не менее 25 литров объема подключаемой к нему буферной емкости.

    Таким образом, при мощности котла 15 кВт емкость бака-аккумулятора должна быть не менее: 15*25=375 литров. При этом емкость лучше выбирать с запасом, в данном случае – 400-500л.

    Существует и такая версия: чем больше емкость бака, тем эффективнее будет работать система отопления и тем больше получится сэкономить топлива. Однако эта версия накладывает ограничения: поиск свободного места в доме под установку теплового аккумулятор больших размеров, а также технические возможности самого котла отопления.

    Объемы емкости теплоносителя имеют верхний предел: не более 50 литров на 1кВт. Таким образом, максимальный объем накопительного бака при мощности котла 15 кВт не должен превышать: 15*50=750 литров.

    Очевидно, что использование ТА объемом 1000 литров или более для котла мощностью 10кВт вызовет дополнительный расход топлива для нагрева до нужной температуры такого объема рабочей жидкости.

    Это приведет к значительному увеличению инерционности всей системы отопления.

    Твердотопливные котлы сложнее перевести на автоматический режим работы. Такие «умные» электрические устройства, как GSM модуль, помогают сделать систему отопления более-менее саморегулируемой. Перейти к описанию.

    Преимущества и недостатки буферной емкости

    Буферная емкость для котла

    К основным преимуществам системы отопления с тепловым аккумулятором относятся:

    • максимально возможное увеличение КПД твердотопливного котла и всей системы при одновременной экономии энергоресурсов;
    • обеспечение защиты котла и другого оборудования от перегрева;
    • удобство пользования котлом, позволяющее осуществлять его загрузку в любое время;
    • автоматизация работы котла за счет применения датчиков температуры;
    • возможность подключения к ТА нескольких различных источников тепла (например, двух котлов различных типов), обеспечивая их объединение в один контур отопительной системы;
    • обеспечение стабильной температуры во всех комнатах дома;
    • возможность обеспечения дома ГВС без использования дополнительных водонагревающих устройств.

    К недостаткам аккумуляторов тепла для системы отопления можно отнести:

    • повышенную инерционность системы (с момента розжига котла до выхода системы на рабочий режим проходит гораздо больше времени);
    • необходимость установки ТА вблизи отопительного котла, для чего в доме требуется отдельное помещение необходимой площади;
    • большие габариты и вес, обуславливающие сложность его транспортировки и монтажа;
    • достаточно высокую стоимость промышленно выпускаемых ТА (в некоторых случаях его цена, в зависимости от параметров, может превышать стоимость самого котла).

    Интересное решение: теплоаккумулятор в интерьере дома.

    В случае с электрокотлом, ТА включается на полную мощность ночью, когда тарифы на электроэнергию значительно ниже. Днем, когда котел отключен, обогрев помещений осуществляется за счет тепла, накопленного за ночь.

    Для газовых котлов экономия достигается за счет попеременного использования самого котла и ТА. При этом газовая горелка включается гораздо реже, что обеспечивает меньший расход газа.

    Нежелательна установка теплонакопителя в отопительных системах, где требуется быстрый и или кратковременный нагрев помещения, так как этому будет мешать повышенная инерционность системы.

    Расчет и подключение теплоаккумулятора для твердотопливного котла

    Равномерность работы системы отопления и минимальное время за ее присмотром – мечта каждого владельца собственного дома. Не на последнем месте стоит экономичность. Теплоаккумулятор для отопления (ТА) объединяет и выполняет вышеуказанные функции. Данное специальное устройство самостоятельно в нужный момент уменьшает или увеличивает температуру теплоносителя. В результате достигается тепловой комфорт в отапливаемых помещениях. Вмешательство человека в этом процессе исключается. О том, как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу будет рассказано далее.

    Теплоаккумулятор для домашней системы отопления

    Назначение теплоаккумулятора

    Установленный в системе отопления он в автоматическом режиме:

    • накапливает излишнее тепло;
    • отдает накопленное тепло теплоносителю в нужный момент;
    • предотвращает закипание воды в котле при отсутствии электроэнергии;
    • обеспечивает работу котла без вмешательства человека.

    Буферная емкость предназначена для работы в автоматическом режиме

    В теплоаккумуляторе накопителем излишков тепла является буферная емкость для воды. (На фото красная). Представляет собой ёмкость для воды со змеевиком, укрытую теплоизоляцией. Пока горят дрова, она накапливает избытки тепла. Как только котел перестает выдавать нужную температуру, излишнее тепло из этой емкости отдается в систему отопления. Вода в радиаторах не остывает. Система отопления в домах не устанавливается без электрических насосов, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя. Не трудно представить, что происходит в момент перебоев с электроэнергией. Дрова горят, тепло выделяется, а вода неподвижно стоит в трубах. Начинается ее закипание в котле.

    Если этот момент упустить, то возможен взрыв со всеми вытекающими последствиями. Теплоаккумулятор для отопления препятствует этому. Пока горит топливо, его приходится периодически добавлять. Если не сделать это вовремя, котел потухнет. Чем это опасно в сильные морозы, знает каждый. Имея ТА процесс между закладками дров увеличивается в разы. При этом не создается опасность размораживания системы из-за затухания котла.

    Выбираем теплоаккумулятор

    ТА выбирают проектируя систему отопления. Правильно подобрать теплоаккумулятор помогут инженеры-теплотехники. Но, если невозможно воспользоваться их услугами, придется выбирать самостоятельно. Сделать это не трудно.

    Теплоаккумулятор для твердотопливного котла

    Главными критериями при подборе этого устройства принято считать следующие:

    • давление в системе отопления;
    • объем буферной емкости;
    • наружные размеры и вес;
    • оснащение дополнительными теплообменниками;
    • возможность установки дополнительных устройств.

    Напор воды (давление) в системе отопления – основной показатель. Чем он выше, тем теплее в обогреваемом помещении. Учитывая этот параметр, при выборе теплоаккумулятора для твердотопливных котлов обращается внимание на максимальное давление, которое он способен выдерживать. Теплоаккумулятор для твердотопливного котла, показанный на фото, изготовлен из нержавеющей стали, выдерживает высокое давление воды.

    Объем буферной емкости . От него зависит способность накопления тепла для системы отопления при работе. Чем он больше, тем больше тепла накопится в емкости. Здесь нужно учитывать, что повышать предел до бесконечности бессмысленно. Но если воды будет меньше нормы, устройство просто не будет выполнять возложенную на него функцию накопления тепла. Поэтому для правильного выбора теплоаккумулятора придется сделать расчет его буферной емкости. Чуть позднее будет показано, как он выполняется.

    Наружные размеры и вес . Это тоже важные показатели при выборе ТА. Особенно в уже построенном доме. Когда расчет теплоаккумулятора для отопления произведен, доставка к месту установки осуществлена, возможно возникновение проблемы с самой установкой. По габаритным размерам он может просто не вписаться в стандартный проем двери. Помимо этого, ТА большой емкости (от 500 л.) устанавливаются на отдельный фундамент. Массивное устройство, заполненное водой станет еще тяжелее. Эти нюансы нужно учитывать. Но выход найти легко. В этом случае приобретается два теплоаккумулятора для твердотопливных котлов с суммарным объемом буферных емкостей, равным расчетному для всей системы отопления.

    Оснащение дополнительными теплообменниками . При отсутствии в доме системы ГВС, собственного контура подогрева воды в котле, лучше сразу приобрести ТА с дополнительными теплообменниками. Для проживающих в южных районах полезным будет подключение солнечного коллектора к ТА, что станет дополнительным бесплатным источником тепла в доме. Простой расчёт системы отопления покажет, сколько дополнительных теплообменников желательно иметь в теплоаккумуляторе.

    Возможность установки дополнительных устройств . Здесь подразумевается установка ТЭНов (трубчатых электрических нагревателей), КИП (контрольно-измерительных приборов), предохранительных клапанов и других устройств, обеспечивающих бесперебойную и безопасную работу буферной емкости в устройстве. Например, в случае аварийного затухания котла, температуру в системе отопления будут поддерживать ТЭНы. В зависимости от объема обогрева помещений комфортной температуры они могут не создать, но размораживание системы предотвратят обязательно. Наличие КИП позволит своевременно обратить внимание на возможные неполадки, возникшие в системе отопления.

    Важно. Выбирая теплоаккумулятор для отопления заостряйте внимание на его теплоизоляцию. От нее зависит сохранение полученного тепла.

    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).

    Расчет буферной емкости твердотопливного котла

    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 получаем
    W = m×c×∆t×k ( 3 )
    откуда находим уточненную массу воды
    m = 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 израсходовано
    8,5×2,5 = 21,5 кВт

    Лишнее произведенное тепло
    50 – 21,5 = 28,5 кВт
    сохраняется 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) получаем
    28500/(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.

    Способы подключения

    Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется различными способами.

    Но в любом случае существует ряд правил, соблюдение которых обязательно:

    • все соединения в системе должны быть резьбовыми или фланцевыми;
    • рекомендуется установка запорной арматуры на магистрали ТА;
    • оснащение КИП входов и выходов ТА;
    • установка фильтров очистки на входах;
    • установка манометра и предохранительного клапана на ТА;
    • предусмотреть установку клапана воздухоотводчика.

    План подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

    Соблюдение этих требований обеспечивает работоспособность и безопасность всей системы отопления. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором осуществляется по различным схемам. На фото показана одна из них. По своей сути она является упрощенной базовой моделью системы отопления. Поняв принцип ее действия можно приступать к самостоятельному монтажу.

    Как выполняется обвязка смотрите на видео:

    Смесительный узел котлового контура предотвращает попадание холодной воды в котел. В то же время аналогичный узел контура отопления при необходимости подает часть горячего теплоносителя в систему для поддержания в ней заданной температуры.

    Балансировочный вентиль позволяет обеспечить одинаковый нагрев всех приборов отопления, на каком бы удалении от котла они не находились. При наличии дополнительных змеевиков и солнечного коллектора на крыше ТА на определенное время превращается в термоаккумулятор. Это позволяет снизить расход топлива для котла. Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу практически не изменяется.

    Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

    К сведению. Теплоаккумулятор для котлов отопления можно не только подключить, но и изготовить своими руками, что многими уже опробовано.

    Теплоаккумулятор для твердотопливного котла позволяет сжигать топливо с максимальным КПД, и увеличивает время между заброской дров. Наряду с ощутимой экономией топлива и комфортной температурой отапливаемых помещений это устройство становится востребованным в каждой системе отопления. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу своими силами больших трудностей не создает.

    Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

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

    Что такое буферная емкость

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    Расчет буферной емкости

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

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

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

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

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

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

    m = Q / 1.163 х Δt, где:

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

    Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

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

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

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

    Подбор теплоаккумулятора

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

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

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

    Схемы подключения

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

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

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

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

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

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

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

    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

    Заключение

    Нельзя отрицать тот факт, что теплоаккумулятор улучшает условия эксплуатации обычного твердотопливного котла. Последний сжигает топливо с максимальным КПД, а после прогрева число походов в котельную сокращается до минимума. Другое дело, что данное удовольствие – не из дешевых, из-за чего львиная доля работающих в частных домах аккумуляторов – самодельные.

    Читайте также:  Прокладка труб отопления: 3 основных способа
    Ссылка на основную публикацию