Teplius

теплоаккумулятор для котлов отопления

Для комфортного проживания, потребление горячей воды и тепловой энергии должно осуществляться, непрерывно.

В этом случае, необходимым устройством в системе индивидуального отопления становится накопитель тепла – теплоаккумулятор.

Сегодня, для организации автономных систем отопления и горячего водоснабжения частных, загородных домов, широко используются источники тепла с периодическим режимом работы.

  • Техническое описание
  • Принцип работы
  • Устройство накопителя
  • Как сделать своими руками
  • Как рассчитать необходимую емкость
  • Теплоизоляция бака

Техническое описание

теплоаккумулятор для котлов отопленияК инфраструктуре обогрева относятся:

  • твердотопливные котлы, которые могут обеспечить комфортную температуру в помещении при розжиге два-три раза в сутки;
  • солнечные коллекторы, производящие нагрев теплоносителя только в светлое время суток;
  • электрические котлы, запитанные через многотарифные счетчики, для которых более выгодным режимом является работа в ночное время.

 
Аналогичная картина наблюдается и в других установках, которые не используют для теплоснабжения или горячего водоснабжения традиционные источники энергии.

Принцип работы

Теплоаккумулятор представляет собой буферную емкость значительного объема, заполненную теплоносителем (как правило, водой — для чего нужен обратный клапан прочитайте здесь).

Поскольку, вода имеет достаточно высокую теплоемкость (при нагреве на 1 градус каждый литр воды может накапливать 4200 джоулей энергии), использование такого устройства позволяет запасать серьезные запасы тепловой энергии при работе источника тепла и, постепенно, отдавать ее на нужды потребителей в перерывах между периодами его активной работы.

При этом наблюдается еще одно позитивное явление.

фановый клапан для канализацииА что вы знаете про фановый клапан для канализации? Прочитайте полезную статью, в которой написано, как повысить срок службы, безопасность эксплуатации и предотвратить проникновение неприятных запахов в жилые помещения.

Как установить своими руками водяной насос высокого давления для автомойки, написано на этой странице.

Чаще всего, при проектировании систем отопления (из полипропиленовых труб в частном доме), теплогенераторы выбирают с запасом по мощности, что приводит к излишнему повышению температуры воздуха в помещениях во время работы нагревательных установок.

При включении в систему теплоаккумулятора, излишки тепловой энергии не выбрасываются в атмосферу через открытые форточки, а накапливаются для дальнейшего использования во время перерыва.

Кроме того, перепады в температуре теплоносителя (какой лучше для системы отопления на основе пропиленгликоля, написано здесь), поступающего от котлов — от минимально необходимой до максимальной (90 градусов и более), приводят:

  • к перегреву радиаторов, их ускоренному износу,
  • развитию коррозионных процессов,
  • интенсивному образованию известкового налета.

 
При стабильной температуре (про график подачи в системе отопления жилого дома написано здесь), получаемой с использованием буферной емкости, влияние этих негативных факторов, значительно, уменьшается.

система отопления с твердотопливным котлом и теплоаккумуляторомТаким образом, теплоаккумуляторы позволяют добиться следующих преимуществ:

  • обеспечить стабилизацию температурного режима в помещениях и непрерывное снабжение горячей водой вне зависимости от графика работы теплогенератора;
  • повысить эффективность систем отопления за счет равномерного распределения тепла и уменьшения непроизводительных тепловых потерь;
  • оптимизировать эксплуатационные расходы систем отопления и горячего водоснабжения;
  • продлить срок службы отопительных приборов и магистралей систем теплоснабжения.

 
Кроме того, теплоаккумуляторы позволяют, достаточно, просто объединять несколько источников тепловой энергии при работе на одного потребителя.

Эти достоинства обеспечили высокий спрос на теплоаккумуляторы.

В настоящий момент, многие производители наладили выпуск серийных моделей, предназначенных для работы с различными типами источников энергии, и рассчитанных на обогрев помещений значительные площади в условиях широкого диапазона температур наружного воздуха.

Однако, серийные накопители тепла достаточно дороги (примерную цену на тепловой аккумулятор для отопления узнайте здесь), в то время как изготовление их собственными руками не составляет особого труда (как установить электромагнитный клапан нормально-открытый для воды, написано в этой статье).

монтаж инсталляции унитаза видеоА знаете ли вы, как осуществляется монтаж инсталляции унитаза, видео которого размещено в полезной статье? Прочитайте, как выполнить работу своими руками.

Описание канализация в подвале многоквартирного дома прочитайте здесь.

На странице: http://ru-canalizator.com/kanalizatsiya/avtonomnaya/ustrojstvo.html написано про монтаж канализации в частном доме своими руками.

Устройство накопителя

Простейший теплоаккумулятор представляет собой накопительную емкость объемом от нескольких сотен до нескольких тысяч литров.

В конструкции предусмотрены патрубки (прямой и обратный) для подключения теплогенератора или для присоединения трубопроводов систем отопления, например, теплый пол (электрический под плитку, монтаж, видео) и горячего водоснабжения.

Для эффективной работы такого устройства необходимо снизить его теплоотдачу в окружающую среду.

Поэтому для теплоаккумуляторов применяются различные системы теплоизоляции:

  • от покрытия поверхности материалами с низкой теплопроводностью,
  • до применения конструкций с двойными стенками, использующих принцип термоса.

 
Для создания потока теплоносителя между емкостью и источником тепла, емкостью и потребителем — используются циркуляционные насосы для систем отопления.

теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками схемыНа трубопроводах, обязательно, устанавливается запорная арматура.

Практическое замечание!
Для повышения эффективности работы в системы включают клапаны с термостатами (для батарей отопления), которые отсекают подачу холодного теплоносителя при снижении температуры на выходе котла (после окончания активной фазы работы, например, полного прогорания топлива).

Аналогичные устройства, рационально, использовать и для питания отопительных приборов, чтобы снизить потребление энергии от теплоаккумулятора и обеспечить регулирование климатических параметров в помещениях.

Эта же нагретая вода из емкости подается, непосредственно, в систему отопления.

Более сложные варианты предусматривают наличие внутри бака теплообменников для нагрева воды потоком теплоносителя, циркулирующего в замкнутом контуре нагревательного устройства, и создания замкнутого контура циркуляции теплоносителя в системе отопления.

Могут предусматриваться и отдельные бойлерные емкости для автономной системы горячего водоснабжения.

Нередко, пространство бака разделяют на несколько зон с различными уровнями температуры воды, обеспечивая отбор из каждой, для определенных целей.

Практическое замечание!
Конструкции с теплообменниками имеют преимущество, поскольку, позволяют создать несколько автономных контуров для подключения различных теплогенераторов и независимые, для нескольких потребителей.

Как сделать своими руками

теплоаккумулятор для котлов отопления своими рукамиЧтобы собрать теплоаккумулятор собственными руками, необходимо, прежде всего, подобрать или изготовить емкость нужного объема.

Для нее понадобится толстостенный металл, устойчивый к коррозии.

Следует помнить, что запасы тепла в буферной емкости, напрямую зависят от двух параметров:

  1. ее объема;
  2. температуры, да которой нагрета вода внутри емкости.

Скорость расходования запасенной энергии зависит от:

  • мощности, потребляемой на отопление (в основном, определяется площадью помещений);
  • разности температур теплоносителя и воздуха внутри дома;
  • уровня тепловых потерь, который обусловлен свойствами материалов конструкций здания, качеством теплоизоляции, температурой наружного воздуха.

 
Практическое замечание!
При установке теплоаккумулятора, выбор мощности источника тепла, необходимо производить с запасом, поскольку, кроме нагрева теплоносителя в баке во время работы, он должен обеспечить обогрев помещений.

Запас определяется по соотношению времени активной работы теплогенератора и перерыва и составляет от 20 до 50%.

Как рассчитать необходимую емкость

обвязка твердотопливного котла отопления схема с теплоаккумуляторомИсходными данными для расчета емкости являются:

  • средняя тепловая мощность, расходуемая на обогрев помещения;
  • время, в течение которого теплоаккумулятор должен поддерживать комфортную температуру в доме при отключенных теплогенераторах;

 
Приблизительный расчет ведется по простейшим формулам, известных каждому из школьного курса физики.

Q = c*m*t

Q — это величина накопленной теплоаккумулятором тепловой энергии или отданной им на обогрев помещений;

m — масса воды в емкости;

t — разница между начальной и конечной температурой теплоносителя в емкости;

c — теплоемкость теплоносителя, которая для воды составляет 4,2 кДж/кг*град. или 0,0012кВт/кг*град.

Зная, необходимую тепловую мощность, можно легко посчитать массу жидкости, которую требуется содержать в теплоаккумуляторе и, соответственно, объем.

теплоаккумулятор для котлов отопления купитьК примеру, для дома площадью 100 кв.м требуется10 кВт тепловой мощности в час на нагрев помещений до комфортной температуры.

За время перерыва в работе теплогенераторов, длительностью 8 часов, будет израсходовано 80 кВт, которые должны быть запасены теплоаккумулятором.

Считая, что на первоначальном этапе температура воды в емкости составит 90 градусов, а на конечном — не должна опуститься ниже стандартной для систем отопления, принятой в 60 градусов (перепад температур — 30 градусов), определить массу воды не составит труда:

  • m = Q / (c * t) = 80 / (0.0012 * 30) = 2222 кг.

 
В приведенном примере потребуется 2222 килограмма (литра) воды, что соответствует емкости теплоаккумулятора в 2 куб.м.

Такой объем имеет бак круглого сечения с диаметром 1,5 м и высотой 1 м.

Фактически, теплоаккумуляторы имеют достаточно солидные габариты, поэтому при проектировании системы отопления и горячего водоснабжения, необходимо позаботиться:

  • о месте для их установки,
  • комфортного обслуживания,
  • о работе по подключению (может понадобится ручной пресс для опрессовки системы отопления — написано тут).

 
теплоаккумуляторы для котла отопления ценаПрактический совет!

Место установки накопителей тепла, желательно, выбрать в непосредственной близости от теплогенератора, чтобы уменьшить потери тепла при перекачке теплоносителя в системе.

Как правило, в частном доме для установки систем выделяют отдельное помещение, в котором монтируют и котел, и теплоаккумулятор.

Солидная масса буферных емкостей, заполненных водой, диктует необходимость в механическом усилении площадки для монтажа бака.

Как правило, для этого применяют бетонную плиту или заливают бетонную стяжку по технологии плитного фундамента.

Теплоизоляция бака

Следующее обязательное действие при изготовлении теплоаккумулятора своими руками — надежная теплоизоляция.

Для этих целей применяют различные теплоизоляционные материалы.

Главный критерий при выборе — обеспечить минимальную отдачу тепла с поверхности бака в окружающую среду.

теплоаккумулятор для электрических котлов отопленияПрактический совет!

Специалисты советуют применять в качестве теплоизоляции буферных емкостей минеральную вату, толщиной слоя до 10 см, или вспененные полимерные материалы, расчёт толщины которых, можно произвести из условий того же теплового сопротивления.

Простейшим способом крепления теплоизолятора к поверхности бака служит строительный скотч (можно обойтись и обычным канцелярским).

Для придания теплоаккумулятору эстетичного вида, на него, нередко, надевают поверх слоя теплоизоляционного материала декоративный чехол из кожзаменителя или текстильных материалов

Важно!
Необходимо помнить, что стенки бака прогреваются до температуры, которую может обеспечить теплогенератор на пике отдачи.

Для многих твердотопливных и других видов котлов — эта величина может превышать 90 градусов.

Предлагаем посмотреть краткий видеообзор, посвященный теплоаккумулятору российского производства «Прометей».

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:

  • 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.

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:

  • 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.

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.

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.

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.

Популярные модели

Настало время разобраться с самыми популярными моделями теплоаккумуляторов для систем отопления. Мы рассмотрим продукцию отечественных и зарубежных производителей.

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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.