Теплоаккумулятор для электрокотлов отопления. Устройство и схемы подключения теплоаккумулятора в систему отопления

Отопление дровами или углем не слишком радует. Топить приходится часто, особенно в морозы, времени и сил это отнимает много. К тому же прыгающая температура — то холодно, то жарко — радости тоже не приносит. Решить эти проблемы можно установив теплоаккумулятор (аккумулятор тепла) для отопления.

Что такое теплоаккумулятор для отопления

В самом простом случае теплоаккумулятор для системы отопления представляет собой емкость, заполненную теплоносителем (водой). Эта емкость подключена к отопительному водогрейному котлу и к системе отопления (через патрубки подходящего диаметра). В более сложных устройствах внутри емкости располагается теплообменник, подключенный к котлу отопления. Также из этой емкости может быть запитана гребенка горячего водоснабжения — через другой теплообменник.

Делают аккумуляторы тепла для отопления, как правило, из стали — обычной, конструкционной или нержавеющей. По форме они могут быть цилиндрические или в виде параллелепипеда (квадратные). Так как они призваны сохранять тепло, большое внимание уделяется утеплению.

Для чего нужен

Установка теплового аккумулятора (ТА) для индивидуального отопления может решать сразу несколько задач. Чаще всего ТА ставят там, где топят дровами или углем. В этом случае решаются такие задачи:

• Бак с водой — гарант того, что в системе не перегреется вода (при правильном расчете длины теплообменника и емкости резервуара).
• При помощи аккумулированного в теплоносителе тепла, поддерживается нормальная температура после того как закладка топлива прогорела.
• За счет того, что в системе есть запас тепла, реже надо топить.

Все эти соображения и заставляют покупать совсем недешевый теплоаккумулятор для отопления.

Некоторые умельцы изготавливают . Это эконом-вариант, но и он обходится не менее чем в 20-50 тыс. рублей. С покупным ТА придется потратить в разы больше, чем с самодельным.

Аккумуляторы тепла недешевы, но результат их применения стоит того. Во-первых, это повышает безопасность (система отопления не закипит, не порвет трубы и т.п.). Во-вторых, не придется так часто топить. В-третьих, более стабильная температура, так как емкость с водой является буфером, сглаживающим температурные скачки, которыми отличается отопление на дровах и угле (то жарко, то прохладно). Поэтому эти устройства называют еще и «буферная емкость для отопления».

Подключить два котла через буферную емкость — легко и просто

Отдельно стоит сказать про экономию дров и угля. В системе отопления без ТА, в относительно теплые дни приходится ограничивать доступ воздуха, снижая интенсивность горения. Иначе в доме слишком жарко. Так как обычные твердотопливные (ТТ) котлы на такие режимы не особо рассчитаны, КПД котла в таком случае очень низкое. Большая часть тепла банально улетает в трубу. В случае с установленным водяным аккумулятором тепла все как раз наоборот: вам нет необходимости ограничивать горение. Чем быстрее нагреется вода, тем лучше. Важно только правильно рассчитать параметры системы.

Еще один из вариантов — теплоаккумулятор для отопления со встроенным трубчатый электронагревателем (ТЭНом). Это дает возможность еще более увеличить время между запусками твердотопливного котла. Причем если в вашем регионе действует ночной тариф, включать электроподогрев можно на ночь. Тогда это не будет так сильно «бить по кошельку». Также можно решить проблему недостаточной мощности выбранного и установленного отопительного котла.

Есть и другие области применения. Например, некоторые хозяева ставят по два котла. Для резервирования на всякий случай, так как не всегда есть один из видов топлива. Эта практика достаточно распространена. Их подключение через тепловой аккумулятор значительно упрощает обвязку. Нет нужды ставить множество запорно-регулирующей арматуры. Вывести котлы в тепловой аккумулятор — и все проблемы. Кстати, к той же емкости можно подключить и . Они тоже элементарно вписываются в такую схему. Кстати, теплом, запасенным в солнечный день при помощи солнечных коллекторов, можно отапливаться до двух дней.

Владельцы электрокотлов ставят буферную емкость для экономии. Да, этим увеличивается объем теплоносителя, который приходится греть, но котел запускают во время льготного тарифа — ночью. Днем же температура просто поддерживается тем теплом, которое «запасено» в теплоаккумуляторе. Насколько выгоден такой способ — зависит от региона. В некоторых регионах ночные тарифы существенно ниже дневных, т.е. вполне реально сделать отопление более дешевым.

Как рассчитать объем ТА

Чтобы теплоаккумулятор для отопления выполнял свои функции, надо правильно выбрать его объем. Есть несколько методик:

• по отапливаемой площади;
• по мощности котла;
• по запасу времени.

Большая часть методов основана на опыте использования. По этой причине существует «вилка» в рекомендациях. Например, от 35 до 50 литров на квадратный метр отапливаемой площади. Как конкретно определить цифру? Стоит принять во внимание регион проживания и степень утепления дома. Если живете в регионе с не самой суровой зимой или дом утеплен отлично, лучше брать по нижней границе или около того. В противном случае — по верхней.

При выборе объема теплоаккумулятора для отопления также надо принимать во внимание два момента. Первый — большое количество воды позволит намного реже ее греть. За счет запасенного тепла можно длительное время поддерживать температуру. Но, с другой стороны, сильно возрастает время «разгона» этого объема до нужной температуры (нормальной считается нагрев до 85-88°С). При этом система становится очень инерционной. Можно, конечно, взять более мощный котел, но, в паре с буферной емкостью, выльется это в немалую сумму. Поэтому приходится лавировать, находя оптимальное решение.

По отапливаемой площади

Подобрать объем аккумулятора тепла для системы отопления можно по площади помещения. Считается, что на десять квадратных метров необходимо от 35 до 50 литров. Выбранное значение умножают на квадратуру, поделенную на десять, получают искомый объем.

Например, в систему отопления дома площадью 120 м² со средним утеплением лучше установить теплоаккумулятор для отопления на 120 м² / 10 * 45 л = 12 * 45 = 540 литров . Для Средней полосы этого будет маловато, так что стоит смотреть на емкости объемом примерно 800 литров.

Вообще, чтобы проще было ориентироваться, для дома площадью 160-200 квадратных метров, расположенного в Средней полосе, со средним утеплением, оптимальный объем бака — 1000-1200 литров. Да, при таком объеме в холода придется топить чаще. Зато это и не слишком подорвет ваш бюджет, и позволит достаточно комфортно существовать практически всю зиму.

По мощности котла

Так как трудиться над нагревом воды в баке придется котлу, есть смысл рассчитать объем исходя из его возможностей. В этом случае на 1 кВт мощности берут 50 литров емкости.

Можно сделать еще проще — воспользоваться таблицей (желтым закрашены оптимальные по затратам и производительности значения)

С расчетом все просто. Для котла на 20 кВт подходит ТА на 1000 литров. При таком объеме теплоаккумулятора для отопления, топить придется раза два в сутки.

По желаемой длительности простоя и теплопотерям

Этот способ — более точный, так как позволяет подобрать размеры конкретно под параметры вашего дома (теплопотери) и ваши пожелания (длительность простоя).

Рассчитаем объем теплоаккумулятора для дома с теплопотерями 10 кВт/час и время простоя — 8 часов. Нагревать воду будем до 88 °C, а остывать она будет до 40°C. Расчет такой:

Для данных условий, необходимая емкость теплового аккумулятора для отопления — 1500 литров. Это потому, что теплопотери 10 кВт/час — слишком много. Это дом практически без отопления.

Виды буферных емкостей, особенности их использования

Речь пойдет о «начинке» теплоаккумуляторов для отопления. Внешне все они выглядят одинаково, а вот внутри может быть совсем пусто, а могут стоять теплообменники. Обычно это труба — гладкая или гофрированная — скрученная в спирали. Вот по наличию, количеству и расположению этих спиралей и различают теплоаккумулятор для отопления.

Буферные емкости для системы отопления бывают с разной «начинкой»

Без теплообменника

По сути, это просто теплоизолированный бак с прямым подключением котла и потребителей. Такой теплоаккумулятор использоваться может в системах, где допустим одинаковый теплоноситель. Например, ГВС так не подключишь. Даже если в качестве теплоносителя используется вода, она далека по составу от питьевой или даже от той, которую можно использовать для бытовых нужд. Как техническую — возможно, но и то не во всех случаях.

Второе ограничение — давление на потребителях. В любом режиме эксплуатации рабочее давление потребителей должно быть не ниже чем давление в котле и самом баке. Так как система единая, то и давление будет общим. Тут все понятно и объяснений не требуется.

Третье ограничение — по температуре. Максимальная температура на выходе из котла не должна превышать уровень допустимых температур всех остальных компонентов системы. Это тоже пояснений не требует.

Теплоаккумулятор без теплообменника — это просто герметичная утепленная емкость с патрубками для подключения котла и потребителей

В принципе, это самый дешевый вариант теплоаккумулятора для отопления, но выбор не самый лучший. Дело в том, что теплообменник котла долго не проживет. Через него прокачиваться будет весь немалый объем воды и откладываться немалое количество солей. А если еще и расход воды будет — в качестве горячего водоснабжения — то источник солей станет неиссякаемым, так как будет пополняться свежей водой из крана. Так что теплоаккумулятор без теплообменника ставим в крайнем случае — если уж совсем нет средств на более дорогие устройства.

С теплообменником в нижней или верхней части емкости, с двумя (бивалентные)

Установка теплообменника, подключенного к котлу, решает многие проблемы. По этому кругу циркулирует небольшой объем теплоносителя и с остальной частью он не смешивается. Так что много солей на теплообменнике котла не отложится. Кроме того снимаются проблемы с давлением и температурой. Так как контур замкнутый, давление в нем не оказывает влияния на остальные части системы и может быть любым в разумном диапазоне.

По температуре остаются ограничения: важно чтобы теплоноситель не закипел. Но это решается — есть специальные способы решения.

А вот где лучше устанавливать в теплоаккумуляторе теплообменник от котла — вверху или внизу? Если поставить его внизу, в емкости будет происходить постоянное движение. Нагретый теплоноситель будет подниматься вверх, более холодный опускаться вниз. Таким образом вся вода в емкости будет более-менее одинаковой температуры. Это хорошо, если вам для всех потребителей нужна одинаковая температура. В таких случаях выбирают теплоаккумуляторы с нижним расположением теплообменника.

Если спираль от котла расположена в верхней части, теплоноситель греется послойно. Самая высокая температура получается в верхней части, постепенно понижается книзу. Такое температурное расслоение может быть полезным, если вы подаете воду разной температуры. Например, в радиаторы можно давать погорячее. Подключать трубы, идущие к ним, надо к самым верхним выводам. На теплый пол нужен теплый теплоноситель — берем его со средины. Так что и это неплохой вариант.

Есть также теплоаккумуляторы с двумя теплообменниками. К ним подключают выходы от разных источников тепла. Это может быть два котла, котел + солнечные коллекторы, другие варианты. Тут просто придется решить, какой из источников подключать вверх, а какой вниз. В некоторых моделях ТА, спиральные теплообменники вложены один в другой. Тогда все проще — прикидываете какой из источников может прогреть больший объем, тот подключаете к наружному теплообменнику. Второй — к внутреннему.

Варианты для ГВС

Установка теплоаккумулятора решает проблему горячего водоснабжения. Есть несколько способов обеспечить подогрев воды для технических нужд.

Как уже говорилось, подогретую воду можно брать напрямую из бака. Но качество ее будет техническим. Хотите вы такую использовать для душа, ванн, мытья посуды — без вопросов. Нет — придется ставить теплоаккумулятор со специальным теплообменником, подключать его к гребенке холодной воды, обвязывать. Зато вода будет должного качества.

Еще один вариант — теплоаккумулятор со встроенным баком для горячей воды. Применяется для тех случаев, когда теплая вода нужна не в то время, когда идет активный нагрев теплоносителя. Расположенный в верхней части бак сохраняет тепло, так что и при остывании остального объема вода остается теплой. Баки могут быть дополнительно оборудованы ТЭНами. Это даст возможность в любом случае иметь воду нужной температуры.

Чем выгоден теплоаккумулятор для отопления со встроенным баком для горячей воды? Экономится место. Чтобы поставить ТА и бойлер косвенного нагрева рядом, потребуется намного больше места. Второй плюс — есть небольшая экономия по затратам. Минус — если выходит из строя буферная емкость, вы лишаетесь и горячей воды, и отопления.

В наших домах именно такое отопление - себе мы бы плохое не ставили.

Такую же систему отопления я со своей бригадой поставили более чем в 60 домов.

Отправить заявку

.

Теплоаккумултор и ночной тариф эл-ва наиболее выгодная и дешевая система после магистрального газа.

Все остальные варианты отопления - дровяными паллетами, дровяными котлами, соляркой - в любом случае получаются дороже. И с ними нужно заморачиваться, постоянно следить, чтобы были дрова или газ.

Вот схема моей системы отопления.

рис. бак-аккумулятор в системе отопления

Что мы имеем?

Из теплоаккумулятора через теплоголовку (можно регулировать температуру) теплоноситель подается в полы. Здесь у меня еще намотан змеевик, который снимает тепло с теплоаккумулятора, и уже с него, со змеевика, теплоноситель идет в полы.

Соответственно, нагрев теплоаккумулятора у меня происходит за счет ТЭНов, т.е. электричеством. И плюс, если недостаточно тепла, я еще подключаю дровяной котел (но за 4 зимы я его топил максимум раз 10 и то чисто ради поддержания его функциональности, насосы прогонял, дымоход прочищал огнем и т.д)

Что касается магистрального газа, почему я его не использую?

У меня вдоль участка две трубы проходит. Но собственники за подключения очень высокие ценники ставят. Один просит 800 тыс рублей, другой 1,1 млн руб. Это ну совсем не серьезно.

Я подсчитал и у меня получилось, что такое подключение у меня через 66 лет окупится. То есть трубы не государственные, а частные.

То есть, если подключение к газу стоит 300 000 рублей (я сюда включаю и проект газа, заведение газа в дом, его обвязка с вашей системой отопления), то тут еще, наверное, есть какая-то логика. Чтобы он у вас окупился (и то он лет 20 окупаться у вас будет).

Теперь вернемся к системе отопления каркасного дома при помощи теплоаккумулятора и ночного тарифа электричеством.

В каких случаях это актуально?

➤ Первое - и самое главное - хорошее утепление вашего дома. Правильно сделанный проект и утепление в стенах 150-200 мм, а в потолке 200-250 мм базальтовой ваты.

➤ Второе - наличие выделенной мощности электричества. Минимум у вас должно быть 15 кВт. То есть если у вас категория земель для постоянного проживания, то энергетики по умолчанию предоставляют вам мощности 15 кВт в три фазы. Этого достаточно.

➤ Третий параметр - наличие ночного тарифа. Если вы, к примеру, подключаетесь к системе Моэск, ночной тариф (с 11 вечера до 7 утра) они вам предложат по умолчанию.

Этот тариф мы как раз и будем использовать по максимум, когда электричество в три раза дешевле, чем днем.

Когда лучше всего систему отопления дома закладывать и делать?

Лучше всего это продумать на этапе проектирования вашего дома. Потому что эффективнее всего система отопления с теплоаккумулятором работает в связке с теплыми полами.

Я видел, когда теплоаккумулятор применяют в связке с радиаторами. Но минус в том, что теплоаккумулятор - это большая емкость. Ее нагреть достаточно сложно, нужна большая мощность. И в принципе его можно нагреть до 80-85 ºС, и радиатор у вас это все снимет за 3-4 часа. А к вечеру дом выстудится.

Внутреннее устройство и принцип работы теплоаккумулятора для котлов отопления спроектировано так, чтобы обеспечить поддержание необходимой температуры теплоносителя в течение 5-10 часов после отключения основного источника энергии. Накопительный бак ставится в обвязке с твердотопливными и электрическими котлами. Возможно подключение к тепловому насосу и солнечным коллекторам.

Что такое буферная емкость

Фактически, это бак с встроенным змеевиком ГВС и теплоизоляционным кожухом. Предназначение емкости аккумулировать излишки тепловой энергии. После отключения основного источника нагрева теплоносителя, бак на определенное время заменяет его.

Правильно используемый принцип работы буферного накопителя в системе отопления сокращает расходы на отопление и делает обогрев здания более комфортным. Чтобы убедиться в целесообразности подключения бака, необходимо рассмотреть его устройство и принцип работы, а также учесть существующие преимущества и недостатки.

Устройство и принцип работы

Теплоаккумулирующая ёмкость представляет собой обычную металлическую бочку, с наружной теплоизоляцией. Простое устройство теплоаккумулятора тем не менее отличается высокой эффективностью и незаменимо для систем отопления. Буферная емкость в разрезе состоит из нескольких узлов:

• Бак - изготовлен из листового металла (с эмалированным покрытием), нержавеющей стали. От ёмкости отходят патрубки для подключения к системе отопления и теплогенератору. Материал бака во многом определяет продолжительность службы теплоаккумулятора.
• Спиральный теплообменник - устанавливается в моделях, подключаемых к системам отопления с несколькими типами теплоносителей (тепловой насос, солнечные коллекторы). Изготавливается из нержавеющей стали.
• Встроенный змеевик для ГВС - некоторые буферные емкости, кроме поддержания температуры нагрева теплоносителя в системе отопления, подогревают воду для горячего водоснабжения.

В корпусе присутствует ревизионное окно для обслуживания бака, устранения накипи и мусора, проведения ремонтных работ в случае необходимости.

Назначение теплоаккумуляторов

Основа работы буферной емкости связана с тем, что излишек тепловой энергии накапливается, после чего используется для обогрева здания и ГВС. Теплоаккумулятор в системе отопления нужен для поддержания комфортной температуры в жилом здании, после отключения основного источника тепловой энергии.

Цели установки накопителя разнятся в зависимости от типа теплогенератора:

Задачи и цели использования теплоаккумуляторов разные. В некоторых случаях, монтаж бака непременное условие эксплуатации, в других всего лишь желаемое требование, обеспечивающее комфортное и экономичное отопление здания.

Плюсы и минусы буферной ёмкости

Первый и очевидный недостаток: высокая стоимость бака. Качественная продукция, изготовленная в ЕС или в России, обойдется от 25000 до 300000 руб. Еще один минус: большие габариты изделия. Нередко приходится устанавливать баки на 1000 и более литров, занимающие много места.

Теперь о преимуществах подключения. Их несколько:

• Возможность бесперебойной работы твердотопливных котлов - если в системе отопления не установлена буферная емкость, теплоноситель начинает охлаждаться сразу после прогорания дров. Падение температуры ощущается человеком приблизительно через 3 часа.
  При подключении теплоаккумулятора остывание произойдет медленнее. Вода в системе отопления останется горячей около 5-10 часов (зависит от объёма теплоаккумулятора).
• Экономичность - излишки тепловой энергии аккумулируются и используются при остывании теплоносителя, что существенно снижает затраты на топливо.
• Безопасность - облегчается эксплуатация котлов с чугунными теплообменниками. После бака вода в котел поступает теплой, что исключает повреждение сердцевины от быстрого охлаждения.
• Дополнительные функции - в устройстве некоторых баков присутствует змеевик ГВС. Происходит одновременное аккумулирование нагретого теплоносителя и нагрев горячей воды. Установкой можно удовлетворить потребности в ГВС жильцов дома, использующих одноконтурные твердотопливные или электрические котлы, не предназначенные для обеспечения горячего водоснабжения.

Установка буферной емкости требует первоначальных вложений, но позже окупается за счет снижения затрат на обогрев помещения и комфорта эксплуатации.

Какой теплоаккумулятор выбрать

Подбор накопительной емкости лучше доверить специалистам. Потребуется выбрать бак, оптимально подходящий для типа используемого отопительного оборудования. Подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла и теплового насоса может отличаться. Ведущие производители в инструкции по эксплуатации прямо указывают для какого типа отопительной системы предназначен тот или иной буферный бак.

При выборе обращают внимание на несколько технических характеристик:

• Материал накопительной емкости - бак из нержавейки стоит неоправданно дорого, особенно если учесть, что в аккумулятор поступает теплоноситель из системы отопления, менее агрессивный чем вода в ГВС. Эмалированное покрытие с использованием стеклополимеров, оптимальное решение.
• Дополнительные функции - возможен подбор бака для различных водопотребителей, соединения систем обогрева с использованием в качестве теплоносителя воды и специальных составов (тепловой насос, солнечные коллекторы). Отдельного упоминания заслуживают баки, способные одновременно с аккумуляцией тепловой энергии подогревать воду.

Выбор теплоаккумуляторов начинают с расчета объема бака и определения технических характеристик. После подбора по параметрам, выбор осуществляют в согласии с маркой понравившегося производителя.

Как рассчитать буферную емкость

Чтобы подобрать необходимый объем теплоаккумулятора можно пойти тремя путями решения. Первый связан с использованием специальных онлайн калькуляторов. Потребуется ввести следующие параметры:

• отапливаемую площадь;
• мощность котла;
• время автономного поддержания температуры в системе отопления, после выключения котла.

С помощью онлайн калькуляторов получится рассчитать приблизительный объем теплоаккумулятора для системы отопления. На выходе будет результат с погрешностью в 10-15%.

Чтобы получить точное значение используют второй метод, по формулам для расчета буферной емкости. Во время вычислений рассчитывают несколько значений:

• время накопления аккумулятора или нагрева воды до температуры 80-90°С;
• период автономной работы;
• мощность котла.

Методика расчёта буферной ёмкости включает применение нескольких формул:

• Q = m × cp ×(T2-T1) - согласно вычислениям, удастся рассчитать какое время потребуется для накопления достаточной тепловой энергии и узнать возможные потери. Значения:
  • m - расход теплоносителя;
  • ср - удельная теплоемкость;
  • Т2 и Т1 - начальная и конечная температура нагрева воды в баке.
  С помощью формулы выполняется расчет теплоаккумулятора для твердотопливного или электрического котла.
• Вычисления для солнечных коллекторов проводят несколько иначе. Используется формула Va=Sж × (Vн/Sн). Чтобы не вдаваться в технические подробности в расчетах можно использовать следующую таблицу:

Существует третий способ вычислений, при котором расчет воды в баке аккумуляторе определяется в зависимости от объема воды в системе, точнее от скорости ее нагрева. Обычно потребитель знает сколько раз приходится топить котел дровами, чтобы поддерживать комфортную температуру. При расчетах объем теплоносителя умножается на предполагаемое время автономной работы между закладкой топлива.

И последнее, вместимость буферных емкостей выбирается так, чтобы на 1 кВт энергии котла приходилось 30-50 л теплоносителя.

Для удобства при расчетах можно воспользоваться следующей таблицей:

Определение минимального количества продуцируемого тепла в кВт выполняется с помощью таблиц, приложенных ниже.

Расчеты для электрокотлов, при условии использования ночного тарифа:

Минимально необходимая мощность для поддержания в работоспособном состоянии буферной емкости, подключенной к твердотопливному котлу:

Какой фирмы купить буферный накопитель

После выполнения расчетов и определения желаемых технических характеристик, можно переходить к выбору теплоаккумуляторов по производителю. На рынке представлена не только европейская продукция. Присутствуют теплоаккумуляторы для котлов отопления российского производства, по качеству не уступающие именитому зарубежному оборудованию.

Чтобы облегчить выбор буферной емкости, ниже приводится описание наиболее популярных у отечественного потребителя моделей:

Из представленного списка теплоаккумуляторов можно подобрать оборудование, подходящее для жилья любой площади, отапливаемого электрическим или твердотопливным котлом, тепловым насосом, с возможностью подогрева ГВС и без него.

Сразу после подключения буферной емкости затраты на топливо уменьшатся на 15-30%. Что более важно, котел перестанет подвергаться гидравлическим ударам, а нагрев теплоносителя в системе отопления станет более равномерным. Аккумуляторный бак занимает неотъемлемое место в современных системах отопления.

В большинство современных систем отопления заложен изначальный порок, делающий невозможным эффективную организацию обогрева с помощью котла отопления периодического действия. Проблема заключена не в принципе сжигания топлива, хотя там тоже не все гладко, а в организации теплопередачи от источника тепла - фронта горения твердого топлива в воздушное пространство жилых комнат дома или квартиры. Теплоаккумуляторы призваны скомпенсировать потери, вызванные периодической работой котла. Если быть точным, теплоаккумулятор необходим для любого котла отопления периодического действия.

Прибор, гордо именуемый теплоаккумулятором для котлов отопления, представляет собой бак значительной емкости, доходящий в ряде случаев до 10 тонн воды, с системой внутренних теплообменников. Что должно давать применение теплоаккумулятора:

• Безопасное накопление избыточного тепла, генерируемого котлом в водяной поток теплоносителя;
• Увеличить продолжительность цикла нагрев - остывание котельной установки, тем самым упростить ее обслуживание, освободить от необходимости запускать ее ночью или в неудобное для себя время;
• Повысить эффективность работы и увеличить ресурс котлов отопления.

Интересно ! Примитивность конструкции теплоаккумулятора для котлов отопления позволяет изготовить его своими руками, потребуется только бак для воды, трубы для подключения, вентильная аппаратура и сварочный аппарат.

Кроме твердотопливного котла отопления, потребность в использовании теплоаккумулятора есть также у систем на электрических котлах отопления. В этом случае применение теплоаккумулятора продиктовано искусственным выбором в пользу периодического нагрева, причем только в ночной период времени, когда есть возможность использовать более выгодный льготный тариф.

Конструкция современных котлов отопления в угоду производителю максимально оптимизирована с точки зрения затрат и стоимости производства. Современный котел отопления изготовлен из тонколистовой стали с минимальными затратами на дефицитные и дорогостоящие медь и никель, и работает в режиме печки «буржуйки».

В его устройстве нет даже намека на теплоаккумулятор. Такой котел отопления в принципе не способен накапливать тепловую энергию. Сравните современный пеллетный или угольный котел со старыми тяжелеными конструкциями котлов отопления из чугуна, а еще лучше, с устройством обычной деревенской каменной печи. В последнем случае функции теплоаккумулятора максимально эффективно выполняет кирпичная кладка, напрямую поглощающая тепло от пламени и равномерно передающая в воздух помещения в течение 10-12часов.

Поэтому современный котел отопления неэффективен без теплоаккумулятора. Твердотопливный агрегат будет незаменимым в работе и обойдется без многотонных теплоаккумуляторов, если в его устройстве появится система автоматической загрузки топлива в топку и последующей очистки от золы.

Как работает теплоаккумулятор

Назначение аккумулятора тепла — выдавать дополнительную тепловую энергию в контур водяного отопления после снижения или прекращения генерации тепла отопительным котлом. Для этого в огромной емкости находится большое количество кипятка при давлении около 3атм. В корпус бака впаян теплообменник, посредством которого идет «закачка» тепла в аккумулятор и обратный отбор в систему отопления. Зачастую в бак встраивается дополнительный теплообменник с целью получения горячей воды для нужд кухни и ванной.

Принцип смешивания потоков разных температур

Для быстрого разогрева помещения теплоаккумулятор с помощью трехходового клапана выключают из цепи движения разогретого теплоносителя. Только после разогрева потока воды в трубах свыше 60 о С в контур подключается вода из запасника теплоаккумулятора. И, пока работает котел, тепло уходит в двух направлениях: в накопитель и в радиаторы обогрева.

В подобном принципе существуют определенные положительные стороны:

1. Быстрый прогрев жилого помещения, и только после этого происходит сброс избыточного тепла в теплоаккумулятор;
2. Принцип смешивания дает эффективный теплообмен;
3. Запас воды в теплоаккумуляторе является стратегическим резервом для котла, тем самым предотвращает его возможное прогорание при нарушении циркуляции воды в теплоцентрали.

Важно ! В подобной схеме должны быть исключены любые цветные металлы, дающие электрохимическую пару со сталью и алюминием.

В идеале вода, циркулирующая в горячем теплообменнике котла отопления, не должна смешиваться с теплоносителем, протекающим по всей системе отопления. Поэтому зачастую в теплоаккумуляторах используют иную схему - с гидравлической развязкой и разделением потоков.

Система с гидравлической развязкой тепловых носителей

В этой схеме теплоаккумулятор играет роль одного из элементов контура теплоснабжения, его невозможно исключить из потока. Фактически в теплоаккумуляторе происходит постоянная передача тепла от выделенного «горячего» контура котла отопления и остальной массы воды или теплоносителя, циркулирующей в системе обогрева.

Что это дает:

• Высоконагруженный теплообменник котла отопления требует использования специальной, очищенной от примесей и кислорода воздуха воды. Только такая вода гарантирует длительный срок службы трубок и уплотнений теплообменника. Запас необходимого количества подготовленной воды хранится в дополнительном бойлере.
• Посредством специальной схемы разогретой воды из бака теплоаккумулятора можно легко регулировать температуру отобранной жидкости, что упрощает систему управления отоплением.

К недостаткам можно отнести потребность в дополнительных устройствах — двух насосах: циркуляции теплоносителя и системы обеспечения электроснабжения. Иногда для резервирования используют пару устройств - преобразователь напряжения и электрический аккумулятор для котла отопления. В противном случае отключение электроэнергии может привести к серьезной аварии в первичном контуре.

Более сложная и усовершенствованная схема подразумевает использование двух самостоятельных теплообменников, объединенных в одном корпусе теплоаккумулятора. Это более рациональный способ организации работы аккумулятора тепла с высокой степенью резервирования. Именно его можно рекомендовать для желающих изготовить теплоаккумулятор для котла отопления своими руками.

Постройка теплоаккумулятора собственными силами

Для изготовления накопителя тепла следует определиться с тепловой мощностью аккумулятора. Существует определенная методика построения аккумулирующей системы. Количество воды в аккумуляторе принимают, исходя из 30-40л жидкости на каждые 1000Вт тепловой мощности котла. В таком случае для дома в 100м 2 отапливаемой площади потребуется емкость в 350-400литров. Лучшим вариантом будет использование готового бойлерного бака, с датчиками уровня воды, давления и температуры.

Если в качестве рабочей схемы будет выбрана система с подмешиванием, исправно работающая даже при отсутствии специальных насосов, в контур отопления придется дополнительно установить трехпозиционный блок-кран.

Более простые схемы потребуют вмонтировать в бак один или два теплообменника

Важно ! В Сети зачастую рекомендуют устанавливать медные теплообменники из витой медной трубы длиной в 15-17м и диаметром «на просвет» в 15-20мм. Рекомендация имеет сомнительные перспективы, так как медь и железо в контакте с горячей водой интенсивно коррозируют.

Лучше использовать теплообменник из того же материала, что и емкость. Это гарантирует нормальное качество сварочного шва при установке теплообменника. Кроме того, в полости теплоаккумулятора лучше применить анодную защиту магниевыми электродами, аналогичную для электрических бойлеров горячего водоснабжения. Наружные стенки бака — теплоаккумулятора обшивают теплоизоляционными матами или минеральной ватой.

Перспективные варианты теплоаккумуляторов

Одним из интересных решений стали малогабаритные аккумуляторы, использующие вместо воды легкоплавкие парафины или силиконовые масла. Благодаря значительно более высокой теплоемкости появилась возможность использовать безопасные малогабаритные аккумулирующие системы для электрических котлов систем отопления квартир. Вместо 300литровой тяжелой емкости предполагается применение двухсекционного аккумулятора общим объемом в 50л теплоносителя, имеющего тепловой запас в 15кВт\ч.

К сведению ! Чаще всего теплоаккумуляторы применяются в качестве резервного источника тепла при выращивании овощей в теплицах, для быстрого обогрева помещения при резком похолодании или наступлении заморозков.

Во время обогрева дома нередко случается, что в дневное время суток есть возможность вырабатывать тепло с излишком, а в ночное его не хватает. Бывает и прямо противоположная ситуация, при которой выгоднее пользоваться отоплением ночью. Подобные моменты поможет сгладить тепловой аккумулятор для отопления. Но надо знать, как его правильно подобрать, установить и подключить к системе. Подробную информацию по этой теме вы сможете почерпнуть из данной статьи.

Когда нужен аккумулятор тепла

Этот нехитрый элемент отопительной системы в виде утепленного резервуара с водой рекомендуется устанавливать в таких случаях:

• для максимально эффективной работы твердотопливного котла;
• совместно с электрическим генератором тепла, функционирующим по сниженному ночному тарифу.

Для справки. Также существуют водяные аккумуляторы тепла для теплиц, применяемые для сохранения солнечной энергии, полученной в течение дня.

Эксплуатация котлов на твердом топливе имеет свои особенности. Теплогенератор действует с высоким КПД только при работе на максимальных режимах, если перекрывать ему воздух для понижения температуры в топке, то и эффективность работы тоже снижается. Немало забот домовладельцу доставляет и периодичность топки, дрова прогорели – надо загружать новые, делать это среди ночи крайне неудобно. Выход прост: нужен бак-аккумулятор, накапливающий сгенерированное ранее тепло для использования его после прогорания дров в топливнике.

Противоположная ситуация возникает с котлом электрическим, подключенным к сети через многотарифный счетчик. Чтобы сэкономить, нужно получить максимум тепла ночью, когда тариф низкий, а днем электроэнергию не использовать. И здесь тепловой аккумулятор в системе отопления позволит организовать оптимальный график работы источника тепла, выдавая в систему горячую воду, пока теплогенератор бездействует.

Важно. Для совместной работы с тепловым аккумулятором котел должен иметь не менее чем полуторный запас по тепловой мощности. Иначе он не сможет одновременно прогревать воду в отопительной системе и накопительной емкости.

Похожая ситуация с излишками тепла возникает в теплицах, в дневное время их даже проветривают. С целью накопления солнечной энергии для использования ночью можно использовать простейший аккумулятор тепла Лежебока для обогрева грунта. Это черный полимерный рукав, наполненный водой и проложенный прямо по грядке, он не дает грунту остывать в ночное время. Для поглощения большего количества тепла внутри теплицы размещают бочки с водой, окрашенные в черный цвет.

Расчет теплового аккумулятора

Емкость для накопления тепловой энергии можно как приобрести в готовом виде, так и сделать самостоятельно. Но возникает закономерный вопрос: а какой вместительности должен быть резервуар? Ведь маленький бак не даст должного эффекта, а слишком большой влетит в копеечку. Ответ на этот вопрос поможет найти расчет теплового аккумулятора, но сначала надо определить исходные параметры для вычислений:

• тепловые потери дома или его квадратура;
• длительность бездействия основного источника тепла.

Определим вместительность аккумулирующей емкости на примере стандартного дома площадью 100 м2, для обогрева которого требуется количество тепла в размере 10 кВт. Предположим, что чистое время простоя котла составляет 6 часов, средняя температура теплоносителя в системе – 60 °С. По логике, в промежуток времени, пока отопительный агрегат бездействует, аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт каждый час, всего выходит 10 х 6 = 60 кВт. Это количество энергии, что следует накопить.

Поскольку температура в баке должна быть как можно выше, для вычислений примем значение 90 °С, на большее бытовые котлы все равно неспособны. Потребная емкость теплового аккумулятора, выраженная в массе воды, рассчитывается так:

• m = Q / 0.0012 Δt

В этой формуле:

• Q – количество накапливаемой тепловой энергии, у нас это 60 кВт;
• 0.0012 кВт / кг ºС – это удельная теплоемкость воды, в более привычных единицах измерения — 4.187 кДж / кг ºС;
• Δt – разница между максимальной температурой теплоносителя в резервуаре и отопительной системе, ºС.

Итак, водяной аккумулятор должен вмещать 60 / 0.0012 (90 – 60) = 1667 кг воды, по объему это примерно 1.7 м3. Но тут есть один момент: расчет производится при самой низкой температуре на улице, что бывает нечасто, исключая северные регионы. Кроме того, по истечении 6 часов вода в баке остынет только до 60 ºС, значит, при отсутствии холодов аккумулятор можно «разряжать» и дальше, пока температура не упадет до 40 ºС. Отсюда вывод: для дома площадью 100 м2 хватит накопительной емкости объемом 1.5 м3, если котел будет бездействовать 6 часов.

Из предыдущего раздела следует, что обычной бочкой на 200 л отделаться не удастся, разве только ее вместительность - не менее полкуба. Этого хватит для домика площадью 30 м2, и то ненадолго. Чтобы не тратить время и силы впустую, надо в

С точки зрения размещения в котельной лучше делать емкость прямоугольной формы. Размеры – произвольные, главное, чтобы их произведение равнялось расчетному объему. Идеальный вариант – бак из нержавейки, но подойдет и обычный металл.

Вверху и внизу тепловой аккумулятор, сделанный своими руками, нужно снабдить патрубками для присоединения к системе. Чтобы давлением воды стальные стенки не выпирало наружу, конструкцию необходимо ужесточить ребрами или перемычками.

Бак–аккумулятор нужно хорошенько утеплить, в том числе снизу. Для этой цели подойдет пенопласт плотностью 15-25 кг/м3 либо минеральная вата в плитах не менее 105 кг/м3 плотности. Оптимальная толщина теплоизоляционного слоя – 100 мм. Получившийся аппарат, наполненный теплоносителем, будет иметь приличный вес, так что для его монтажа потребуется фундамент.

Совет. Если требуется емкость для самотечной отопительной системы, то ее следует установить своими руками на металлическую подставку, не забыв утеплить нижнюю часть. Цель – поднять резервуар выше уровня батарей.

Схема подключения

После установки резервуара на место надо его правильно присоединить к сети трубопроводов. Наиболее популярна стандартная схема подключения теплового аккумулятора, показанная на рисунке:

Для ее реализации понадобится 2 циркуляционных насоса и столько же трехходовых клапанов. Насосы обеспечивают циркуляцию в раздельных контурах, а клапаны – необходимую температуру. В котловом контуре она не должна опускаться ниже 55 ºС, дабы избежать появления конденсата в твердотопливном котле, этим и занимается клапан в левой части схемы.

Теплоноситель в трубопроводах отопления нагревается в зависимости от потребности в тепле, а потому подключение теплового аккумулятора с другой стороны осуществляется также через смесительный узел. Клапан может управлять температурой воды в автоматическом режиме, ориентируясь на датчик или с помощью терморегулятора. Одна из схем системы отопления с аккумулятором тепла (буферной емкостью) представлена на видео.

Заключение

Емкость, аккумулирующая тепло, может заметно облегчить жизнь владельцам твердотопливных котлов. Им не придется беспокоиться о загрузке топлива в ночное время, а это большой плюс. Да и сам теплогенератор станет работать в экономичном режиме, развивая наибольший КПД. Что касается котлов электрических, то тут выгода при установке накопителя очевидна.