Теплоаккумулятор в системе отопления топить дровами. Теплоаккумулятор – важный элемент системы отопления комфортного и безопасного дома

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.

Теплоаккумулятор - агрегат для собирания и увеличения тепла с целью его дальнейшего применения. Устройство используется в частных домах, квартирах, на предприятиях, а также для предпускового прогрева двигателей. Аккумулятор тепла для системы отопления позволяет уменьшить энергетические затраты на обогрев помещений и горячее водоснабжение. Агрегаты устанавливаются в обвязку твердотопливного котла либо подключаются в гелиосистему.

Назначение агрегата

Работа твердотопливного котла в системе отопления представляет собой некоторую цикличность. Сначала в него закладывают топливо, разжигают, а затем котел постепенно выходит на максимальную мощность и передает тепловую энергию через теплоноситель в систему отопления.

Закладка дров постепенно прогорает, теплоотдача уменьшается, и теплоноситель остывает. В период пиковой мощности часть тепловой энергии остается невостребованной, а во время догорания топлива ее, наоборот, будет недостаточно. Для повторения цикла следует опять осуществить закладку твердого топлива.

Частично эту проблему может решить пиролизный котел длительного горения, но во время его работы часто не совпадают пики выработки и потребления тепловой энергии. Для разрешения такой ситуации устанавливается энергоаккумулятор для системы отопления, который известен как буферная емкость или тепловой накопитель.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

В основу действия этого агрегата заложена высокая теплоемкость воды. Если в период максимальной мощности котла нагреть некоторое количество воды, тогда впоследствии ее энергетический потенциал можно будет использовать для нужд отопления.

Например, вода при остывании на 1° C может нагреть 1 м³ воздуха на 4° C. Самый простой теплоаккумулятор для котлов отопления представляет собой вертикальную емкость с четырьмя врезанными в разные стороны патрубками. Существуют теплонакопители с разнообразными аккумулирующими материалами:

С одной стороны корпуса два патрубка подсоединяются к трубопроводам котла, а с другой - к системе отопления. После запуска нагревателя циркуляционный насос начинает прокачивать теплоноситель через буферный бак.

В нижнюю часть накопителя поступает холодный теплоноситель, а в верхнюю - горячий. Из-за существенной разницы в плотности вода перемешиваться не будет, а горячий теплоноситель постепенно заполнит всю емкость.

Обычно объем термоаккумулятора для отопления рассчитывается таким образом, чтобы одной закладки топлива хватило для полного заполнения емкости горячей водой. То есть вся энергия котла, исключая потери, преобразуется в тепловую, которая будет накоплена в аккумуляторной емкости.

Теплоизоляция позволяет сохранять высокую температуру воды в течение длительного времени. Когда котел перестает работать, система обогрева продолжает функционировать. Благодаря насосу горячая вода из аккумулятора поступает в трубопроводы и приборы отопления дома.

На место горячего теплоносителя в буферную емкость через нижний патрубок из обратной линии трубопровода снова поступает остывшая вода. При использовании электрического котла схему отопления с теплоаккумулятором можно использовать в ночное время, когда действует льготный тариф.

Схемы котельных с теплоаккумулятором

Все накопители представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары. Отличаются они друг от друга только элементами, расположенными внутри конструкции. Существует несколько типов термоаккумуляторов:

Все подобные конструкции могут выпускаться в различных вариациях в зависимости от сложности схемы отопления, количества и видов используемых нагревателей и водяных контуров. Сложные устройства легко определить по многочисленным патрубкам, выходящим из емкости.

Теплоаккумулятор или Буферная емкость. И зачем он нужен. Storage tank or buffer capacity principle

При использовании газового котла у нас нет необходимости самостоятельно поддерживать определенную температуру в контуре отопления – этим занимается автоматика. Но все меняется, когда в доме ставится твердотопливный котел. Топливо в нем горит неравномерно, что приводит к остыванию или перегреву отопительной системы. Компенсировать данные колебания и стабилизировать температуру в контуре поможет теплоаккумулятор для отопления. Вместительный накопительный бак сможет удержать в себе избыток тепловой энергии, постепенно отдавая его в систему отопления.

В этом обзоре мы рассмотрим:

• Как работают теплоаккумуляторы для систем отопления;
• Как рассчитать необходимый объем аккумуляторного бака;
• Как подключаются накопительные емкости;
• Самые популярные модели тепловых накопителей.

Пройдемся по этим пунктам более подробно.

Принцип действия теплоаккумуляторов

Если установить в доме твердотопливный котел, возникнет суровая необходимость в регулярном подкладывании все новых порций дров. Все дело в ограниченном объеме камеры сгорания – она не может вместить в себя безлимитное количество поленьев. Да и систем их автоматической подачи еще не придумали, если не брать в расчет пеллетные котлы с автоматикой. Иными словами, за работой системы отопления придется следить самостоятельно.

Максимальную мощность данные котлы развивают в тот момент, когда в них весело полыхают дрова. В этот момент они дают много лишней энергии, поэтому пользователи дозируют дрова аккуратно, подкладывая их по одному полену. В противном случае в доме будет слишком жарко. Ничего хорошего в этом нет, так как из-за этого возрастает количество подходов, и без того высокое. Проблема решается с помощью теплоаккумулятора.

Тепловой аккумулятор для отопления представляет собой аккумулирующую емкость, в которой накапливается горячий теплоноситель. Причем в контур отопления энергия отдается строго дозировано, что обеспечивает стабильность температуры. За счет этого домочадцы избавляются от температурных колебаний и частых подходов для закладки дров. Аккумулирующие баки способны накапливать излишки тепловой энергии и плавно отдавать их в отопительные контуры.

Попробуем объяснить принцип работы на пальцах:

Простота конструкции термоаккумулятора не только повышает надежность агрегата, но и упрощает ремонт и плановое обслуживание.

• Установленный в системе отопления с теплоаккумулятором отопительный котел загружается дровами и производит большое количество тепловой энергии;
• Полученная энергия направляется в тепловую батарею и накапливается там;
• Одновременно с этим, с помощью теплообменника, происходит забор тепла для системы отопления.

Буферный бак для отопления (он же теплоаккумулятор) работает в двух режимах – накопление и отдача. При этом мощность котла может превышать необходимую тепловую мощность для обогрева жилища. Пока в топке будут гореть дрова, будет происходить накопление тепла в термоаккумуляторе. После того как поленья потухнут, энергия еще долго будет забираться из аккумулятора.

Примерно так же устроены аккумуляторы тепла Лежебока для парников и теплиц – днем они накапливают тепло от солнца, а ночью отдают его, согревая растения и препятствуя их замерзанию. Только выглядят они несколько по-другому.

Теплоаккумуляторы для систем отопления необходимы и в том случае, если в качестве источника тепла используются солнечные батареи или тепловые насосы. Те же батареи не могут давать тепло круглосуточно, так как в темное время суток их эффективность падает до нуля. В светлое время дня они будут не только отапливать дом, но и накапливать тепловую энергию в накопительном баке.

Теплоаккумуляторы могут пригодиться при использовании электрических котлов. Такая схема оправдывает себя на двухтарифной системе оплаты. В этом случае система настраивается так, чтобы в ночное время происходило накопление тепла, а в дневное начиналась ее отдача. Благодаря этому у потребителей появляется возможность сэкономить деньги на потреблении электроэнергии.

Разновидности теплоаккумуляторов

Аккумулятор тепла для системы отопления представляет собой вместительный бак, оснащенный солидной теплоизоляцией – именно она отвечает за минимизирование теплопотерь. С помощью одной пары патрубков аккумулятор подключается к котлу, а с помощью другой пары – к системе отопления. Также здесь могут быть предусмотрены дополнительные патрубки для подключения контура ГВС или дополнительных источников тепловой энергии. Давайте разберем основные виды теплоаккумуляторов для систем отопления:

При наличие циркуляционного насоса появляется возможность использовать сразу несколько буферных баков, что позволяет равномерно прогревать сразу несколько помещений.

• Буферная емкость – представляет собой простейший бак, лишенный внутренних теплообменников. Конструкция предусматривает использование одного и того же теплоносителя в котле и батареях, при одинаковом допустимом давлении. Если планируется пропускать через котел один теплоноситель, а по батареям другой, следует подключить к теплоаккумулятору внешний теплообменник;
• Тепловые аккумуляторы для индивидуального отопления с нижним, верхним или сразу с несколькими теплообменниками – такие теплоаккумуляторы позволяют организовать два самостоятельных контура. Первый контур представляет собой бак, подключенный к котлу, а второй – контур отопления с батареями или конвекторами. Теплоносители здесь не смешиваются, в обоих контурах может быть разное давление. Нагрев ведется с помощью теплообменника;
• С проточным теплообменником контура ГВС или с баком – для организации горячего водоснабжения. В первом случае вода может потребляться весь день и равномерно. Вторая схема предусматривает накопление воды с целью ее быстрой отдачи в определенное время (например, вечером, когда все принимают душ перед сном) – аналогичным образом устроены бойлеры косвенники, накапливающие воду.

Конструкция теплоаккумуляторов для отопления может быть самой разной, выбор подходящего варианта зависит от сложности отопительной системы, ее характеристик и количества источников горячего теплоносителя.

Некоторые теплоаккумуляторы оснащаются ТЭНами с термостатами, что позволяет обеспечить потребителей теплом в ночное время, когда теплоноситель уже остыл, а подкинуть дрова в топку некому. Также они пригодятся при использовании тепловых насосов и солнечных батарей.

Расчет объема теплоаккумулятора

Мы вплотную подошли к самому сложному вопросу – к расчету необходимого объема теплоаккумулятора. Для этого мы воспользуемся следующей формулой – m=W/(K*C*Δt). Буквой W обозначается количество избыточного тепла, K – это КПД котла (указываем десятичной дробью), C – теплоемкость воды (теплоносителя), а Δt – разница температур, определяемая путем вычитания температуры теплоносителя на обратной трубе из температуры на подающей трубе. Например, она может составить 80 градусов на выходе и 45 на обратке – итого получаем Δt=35.

Для начала рассчитаем количество избыточного тепла. Предположим, что на дом площадью 100 кв. м. нам необходимо 10 кВт тепла в час. Время горения на одной закладке дров составляет 3 часа, а мощность котла составляет 25 кВт. Следовательно, за 3 часа котел выработает 75 кВт тепла, из которых на отопление необходимо отправить всего 30 кВт. Итого у нас остаются 45 кВт избыточного тепла – этого хватит еще на 4,5 часа обогрева. Чтобы не потерять данное тепло и не снижать количество загружаемых дров (иначе мы банально перегреем систему), следует воспользоваться теплоаккумулятором.

Что касается теплоемкости воды, то она составляет 1,164 Вт*час/кг*°С – если не разбираетесь в физике, просто не вдавайтесь в подробности. И помните, что если вы будете использовать другой теплоноситель, то его теплоемкость будет другой.

Проведя необходимые вычисления, используя наши советы, Вы без труда сможете подобрать модель, наиболее точно удовлетворяющую все Ваши запросы.

Итого у нас есть все четыре значения – это 45000 Вт тепла, КПД котла (предположим, 85%, что в дробном исчислении будет 0,85), теплоемкость воды 1,164 и разница температур в 35 градусов. Проводим вычисления – m=45000/(0,85*1,164*35). При данных цифрах объем получается равным 1299,4 литра. Округляем и получаем емкость теплоаккумулятора для нашей системы отопления равную 1300 литрам.

Если не получается провести расчеты самостоятельно, воспользуйтесь специальными калькуляторами, вспомогательными таблицами или помощью специалистов.

Схемы подключения

Самая простая схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу предусматривает использование одного и того же теплоносителя при равном давлении в котле и системе отопления. Для этих целей подойдет самый простой накопительный бак без теплообменников. На обратных трубах ставятся два насоса – регулируя их производительность, мы обеспечим регулировку температуры в системе отопления. Есть и схожая схема с применением трехходового клапана – она позволяет регулировать температуру за счет смешивания горячего теплоносителя и остывшего теплоносителя из обратной трубы.

Теплоаккумуляторы со встроенным теплообменником созданы для работы в системах отопления с высоким давлением теплоносителя. Для этого внутри них располагаются теплообменники, подключаемые через циркуляционный насос к котлам – так образуется питающий контур. Внутренняя емкость накопителя со вторым циркуляционным насосом и батареями образует контур отопления. В обоих контурах могут циркулировать разные теплоносители, например, вода и гликоль.

Схема твердотопливного котла с теплоаккумулятором и контуром ГВС позволяет обеспечить подачу горячей воды без применения двухконтурного оборудования. Для этого задействуются внутренние проточные теплообменники или встроенные баки. Если горячая вода необходима на протяжении всего дня, рекомендуем купить и установить теплоаккумулятор с проточным обменником. Для пикового единомоментного потребления оптимальны аккумуляторы с баками ГВС.

Также разработаны бивалентные и мультивалентные схемы подключения – они предусматривают использование сразу нескольких источников тепла для работы отопления. Для этого могут использоваться теплоаккумуляторы с несколькими теплообменниками.

Популярные модели

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

Производителем теплоаккумуляторов Прометей является новосибирская компания «СибЭнергоТерм». Она выпускает модели объемом 230, 300, 500, 750 и 1000 литров. Гарантия на оборудование составляет 5 лет. Теплоаккумуляторы наделены четырьмя отводами для подключения к отоплению и источникам тепла. За сохранение накопленной энергии отвечает слой теплоизоляции из минваты. Рабочее давление составляет 2 атм., максимальное – 6 атм. При покупке оборудования учитывайте его размеры – так, диаметр модели на 1000 литров составляет 900 мм, из-за чего ее корпус может не вместиться в стандартные дверные проемы шириной 80 см.

Цена представленного теплоаккумулятора для систем отопления варьируется в диапазоне от 65 до 70 тыс. рублей.

Еще один вместительный теплоаккумулятор на 1000 литров воды. Он оснащается одним или двумя гладкотрубными теплообменниками, но лишен теплоизоляции, что необходимо учитывать при его установке – ее придется приобретать отдельно. Диаметр корпуса составляет 790 мм, но если к нему прибавляется теплоизоляция, то диаметр вырастает до 990 мм. Максимальная температура в системе отопления составляет +110 градусов, в контуре ГВС – до +95 градусов.

Данные теплоаккумуляторы представлены модификациями с шестью или десятью подключениями. Также на борту предусмотрена клеммы температурных датчиков. Емкость баков составляет 960 литров, рабочее давление – до 3 бар. Толщина теплоизоляционного слоя составляет 80 мм. Использование других жидкостей в качестве теплоносителя, кроме воды, не допускается – это касается обоих контуров, а не только контура отопления. При необходимости, возможно последовательное подключение нескольких теплоаккумуляторов в единый каскад.

Самодельные тепловые аккумуляторы

Ничто не мешает собрать теплоаккумулятор для системы отопления своими руками – для этого необходимо провести расчеты и нарисовать чертеж, ориентируясь на требуемую вместительность. Баки сооружаются из листового металла толщиной 1-2 мм, раскраиваемого плазморезом, режущим станком или сварочным аппаратом. Теплообменники организуются из металлических прямых или гофрированных труб. А для того чтобы избежать быстрой коррозии металла, необходимо приобрести магниевый анод. В качестве теплоизоляции можно использовать базальтовую вату.

В качестве бонуса приводим подробный чертеж теплоаккумулятора емкостью 500 литров – этого достаточно для поддержания работы системы отопления в небольшом доме.

Видео

Теплоаккумулятор это устройство, способное накапливать тепловую энергию от источника тепла при ее избыточной выработке, а затем использовать ее запас в случае необходимости.

Источником тепла может быть котел отопления, печь, солнечный коллектор и т.д.

По сути, любое массивное тело, имеющее температуру больше абсолютного нуля, обладает запасом тепловой энергии. При этом запас накопленного тепла зависит от степени нагрева и массы тела.

Например, любое строение из кирпича, камня или бетонных блоков (материалов, способных накапливать тепло) представляет собой теплоаккумулятор, на непрерывную работу которого мало кто обращает внимания. А ведь именно благодаря запасу тепла, накопленному стенами дома, в нем прохладно жарким днем и тепло ночью при понижении температуры наружного воздуха, работает система естественной вентиляции, и нет резких скачков температуры при кратковременном отключении отопления или при проветривании.

Еще одним примером теплового аккумулятора является русская печь или любая другая печь отопления из камня или кирпича. При сжигании дров массив печи накапливает тепловую энергию, а затем, остывая, отдает ее в окружающее пространство.

Чем больше вес печи, тем большим запасом тепла она обладает и тем дольше может поддерживать комфортную температуру в помещении. Именно по этой причине традиционную русскую печь делают массивной, весом до полутора тонн и более, а протапливают ее периодически: один раз в сутки.

Традиционно для накопления тепла использовали камни или обожженный кирпич, но их применение оправданно только для печного отопления, применение которого в простых современных домах не всегда удобно. Для обогрева современного жилища чаще применяют не печи, а котлы отопления.

Каким котлам нужен тепловой аккумулятор?

Тепловой аккумулятор необходим только котлам, работающим периодически: угольным или дровяным. Котлы, работающие бесперебойно (газовые или электрические), снабженные системами непрерывной подачи топлива, котлы длительного горения в аккумуляции тепла не нуждаются.

Твердотопливные традиционные котлы нуждаются в периодической закладке дров, время полного сгорания топлива в них не более 3 часов. По окончании процесса горения теплоноситель в системе отопления не только остынет до температуры воздуха в помещении, но и в местах пограничной прокладки трубопровода (по полу, в подвале, на чердаке) может перемерзнуть, образовав в системе отопления ледяные пробки, блокирующие циркуляцию воды.

В этих условиях речь идет уже не о комфортных условиях в доме, а о целостности и безопасности системы отопления. Основной задачей аккумуляции тепла в системах с твердотопливным котлом отопления является создание резерва тепловой энергии, использование которого в период простоя котла поможет избежать резкого падения температуры в помещении и избежать перемерзания теплоносителя.

Устройство теплового аккумулятора

Теплоаакумулятор для котла отопления должен быть удобным не только для накопления тепла, но и для его дальнейшего использования. Единственным веществом, пригодным для решения поставленной задачи, является теплоноситель. Это может быть вода или антифриз, помещенная в емкость внушительного размера, включенную в отопительную систему.

Для сохранности тепла емкость дополнительно утепляют: обшивают минеральной ватой, фольгой, теплоизоляционными панелями, устанавливают на утепленное основание.

Объем теплоаккумулятора выбирают по принципу, чем больше, тем лучше, но обычно речь идет о емкости на 2-5 м3. Еще одно важное дополнение: резервуар должен быть герметичным, с двумя отверстиями: для подключения трубопровода.

Теплоаккумулятор включают в систему отопления параллельно котлу по принципу прибора отопления с подключением и к подаче и к обратке. На подаче обязательно устанавливается запорная арматура, позволяющая менять направление движения теплоносителя, пуская его или только к приборам отопления, или только к теплоаккумулятору, или одновременно и туда и туда. Как правило, это трехходовой кран.

Как работает теплоаккумулятор в системе отопления?

При интенсивном горении дров в твердотопливном котле происходит максимальная выработка тепла, позволяющая нагреть не только радиаторы в доме, но и запас воды в аккумуляторе. После прогорания дров тепло от котла перестает поступать, но циркуляция теплоносителя в системе продолжается: холодная вода скатывается вниз, а в систему поступает более горячий теплоноситель из аккумулятора.

Обратная вода, возвращаясь в котел отопления, также проходит через аккумулятор. Если температура обратки выше температуры воды в емкости, то жидкость вней дополнительно подогревается за счет обратки. Если обратка холодная, то, напротив, происходит ее подогрев перед поступлением в котел, что позволяет снизить перепад температур между горячей котловой и холодной обратной водой.

Чем больше объем аккумулятора, тем дольше система может работать без «подзарядки».

Практическое применение

Теплоаккумулятор в системе отопления с твердотопливным котлом можно смело назвать настоящей находкой для ее владельцев. Именно это нехитрое устройство позволяет оставлять дом на несколько часов даже в условиях сильных морозов, не опасаясь за сохранность отопительной системы, спокойно спать ночью, не вскакивая к котлу для закладки новой порции дров и не опасаться о разрушении котла при поступлении в него слишком холодного теплоносителя.

Для управления работой системы отопления с теплоаккумулятором используется трехходовой кран.

С его помощью можно открыть движение горячего теплоносителя только к приборам отопления, что обычно делают при желании быстро прогреть помещение. Если в доме уже жарко, а котел продолжает работать, можно перекрыть подачу воды на радиаторы и направить ее только в теплоаккумулятор.

Для одновременного нагрева приборов отопления и теплоаккумулятора выбирается промежуточное положение крана.

Теплоаккумулятор и циркуляционный насос

Как правило, твердотопливные котлы используются в самотечных системах отопления. В этом случае теплоаккумулятор работает за счет естественной конвекции: по нижнему патрубку в него поступает холодный теплоноситель, а вверх устремляется более нагретая жидкость, поступающая к приборам отопления.

В системах с циркуляционным насосом теплоаккумулятор работает также, но здесь скорость движения теплоносителя задается насосом, что, несомненно, положительно сказывается на работе всей системы отопления.

О достоинствах и недостатках

Установка теплоаккумулятора делает работу системы отопления стабильной, исключая резкие перепады температуры не только в доме, но и в поступлении теплоносителя в котел.

Единственным недостатком теплоаккумулятора является его размер: небольшая емкость не позволяет накопить тепло и использовать его, а для резервуара большого объема не всегда можно найти достаточное количество места. Да и для установки емкости придется делать усиление фундамента или помещать ее в подвальное помещение.

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.