≡×МЕНЮ

• Інтер'єр
• Вікна
• Стіни
• Проекти
• Будівлі

Бак для опалення. Акумулятор тепла для опалення. Побудова теплоакумулятора власними силами

Теплоакумулятор це пристрій, здатний накопичувати теплову енергіювід джерела тепла при її надмірному виробленні, а потім використовувати її запас у разі потреби.

Джерелом тепла може бути опалювальний котел, піч, сонячний колектор і т.д.

По суті, будь-яке масивне тіло, що має температуру більше абсолютного нуля, має запас теплової енергії. При цьому запас накопиченого тепла залежить від ступеня нагрівання та маси тіла.

Наприклад, будь-яка будова з цегли, каменю або бетонних блоків (матеріалів, здатних накопичувати тепло) являє собою теплоакумулятор, безперервну роботуякого мало хто звертає увагу. Адже саме завдяки запасу тепла, накопиченому стінами будинку, в ньому прохолодно спекотним днем ​​і тепло вночі при зниженні температури зовнішнього повітря, працює система природної вентиляції, і немає різких стрибків температури при короткочасному відключенні опалення або при провітрюванні.

Ще одним прикладом теплового акумулятора є російська піч або будь-яка інша піч опалення із каменю чи цегли. При спалюванні дров масив печі накопичує теплову енергію, а потім, остигаючи, віддає її в навколишній простір.

Чим більша вага печі, тим більшим запасом тепла вона має і тим довше може підтримувати комфортну температурув приміщенні. Саме з цієї причини традиційну російську піч роблять масивною, вагою до півтори тонни і більше, а протоплюють її періодично: один раз на добу.

Традиційно для накопичення тепла використовували каміння або обпалену цеглу, але їх застосування виправдане тільки для пічного опалення, Застосування якого в простих сучасних будинкахне завжди зручно. Для обігріву сучасного житлаНайчастіше застосовують не печі, а котли опалення.

Яким казанам потрібен тепловий акумулятор?

Тепловий акумулятор необхідний лише котлам, які працюють періодично: вугільні або дров'яні. Котли, що працюють безперебійно (газові або електричні), забезпечені системами безперервної подачі палива, котли тривалого горінняакумуляції тепла не потребують.

Твердопаливні традиційні котли потребують періодичного закладання дров, час повного згоряння палива в них не більше 3 годин. Після закінчення процесу горіння теплоносій у системі опалення не тільки охолоне до температури повітря в приміщенні, але й у місцях прикордонної прокладки трубопроводу (по підлозі, підвалі, на горищі) може перемерзнути, утворивши в системі опалення крижані пробки, що блокують циркуляцію води.

У цих умовах йдеться вже не про комфортні умови в будинку, а про цілісність та безпеку системи опалення. Основним завданням акумуляції тепла в системах з твердопаливним опалювальним котлом є створення резерву теплової енергії, використання якого в період простою котла допоможе уникнути різкого падіння температури в приміщенні і уникнути перемерзання теплоносія.

Влаштування теплового акумулятора

Теплоакумулятор для опалювального котла повинен бути зручним не тільки для накопичення тепла, але і для його подальшого використання. Єдиною речовиною, придатною для вирішення поставленого завдання, є теплоносій. Це може бути вода або антифриз, поміщена в ємність великого розміру, включену до системи опалення.

Для збереження тепла ємність додатково утеплюють: обшивають мінеральною ватою, фольгою, теплоізоляційними панелями, встановлюють на основу, що утеплює.

Об'єм теплоакумулятора вибирають за принципом чим більше, тим краще, але зазвичай йдеться про ємність на 2-5 м3. Ще один важливий додаток: резервуар має бути герметичним, з двома отворами: для підключення трубопроводу.

Теплоакумулятор включають в систему опалення паралельно котлу за принципом приладу опалення з підключенням і до подачі, і до обернення. На подачі обов'язково встановлюється запірна арматура, що дозволяє змінювати напрямок руху теплоносія, пускаючи його або тільки до опалювальних приладів, або тільки до теплоакумулятора, або одночасно і туди і туди. Як правило, це триходовий кран.

Як працює теплоакумулятор у системі опалення?

При інтенсивному горінні дров у твердопаливному котлі відбувається максимальне вироблення тепла, що дозволяє нагріти не тільки радіатори в будинку, але й запас води в акумуляторі. Після прогорання дров тепло від котла перестає надходити, але циркуляція теплоносія в системі продовжується: холодна вода скочується вниз, а в систему надходить гарячіший теплоносій з акумулятора.

Зворотна вода, повертаючись у опалювальний котел, також проходить через акумулятор. Якщо температура обратки вище за температуру води в ємності, то рідина в ній додатково підігрівається за рахунок обратки. Якщо зворотня вода холодна, то, навпаки, відбувається її підігрів перед надходженням в котел, що дозволяє знизити перепад температур між гарячою котловою і холодною водою.

Чим більший об'єм акумулятора, тим довше система може працювати без підзарядки.

Практичне застосування

Теплоакумулятор у системі опалення з твердопаливним котлом можна сміливо назвати справжньою знахідкоюдля її власників. Саме цей нехитрий пристрій дозволяє залишати будинок на кілька годин навіть за умов сильних морозів, не побоюючись за безпеку опалювальної системи, спокійно спати вночі, не схоплюючись до котла для закладання нової порції дров і не побоюватися про руйнування котла при надходженні в нього занадто холодного теплоносія.

Для керування роботою системи опалення з теплоакумулятором використовується триходовий кран.

З його допомогою можна відкрити рух гарячого теплоносія тільки до опалювальних приладів, що зазвичай роблять при бажанні швидко прогріти приміщення. Якщо в будинку вже спекотно, а казан продовжує працювати, можна перекрити подачу води на радіатори і направити її тільки в теплоакумулятор.

Для одночасного нагрівання приладів опалення та теплоакумулятора вибирається проміжне положення крана.

Теплоакумулятор та циркуляційний насос

Як правило, твердопаливні котли використовуються у самопливних системах опалення. У цьому випадку теплоакумулятор працює за рахунок природної конвекції: по нижньому патрубку в нього надходить холодний теплоносій, а вгору спрямовується нагріта рідина, що надходить до приладів опалення.

У системах з циркуляційним насосом теплоакумулятор працює також, але тут швидкість руху теплоносія задається насосом, що, безперечно, позитивно впливає на роботу всієї системи опалення.

Про переваги та недоліки

Установка теплоакумулятора робить роботу системи опалення стабільною, за винятком різких перепадів температури не тільки в будинку, а й у надходженні теплоносія в котел.

Єдиним недоліком теплоакумулятора є його розмір: невелика ємність не дозволяє накопичити тепло та використовувати його, а для резервуара великого об'єму не завжди можна знайти достатньо місця. Та й для встановлення ємності доведеться робити посилення фундаменту або поміщати її у підвальне приміщення.

Теплоакумулятор для котлів опалення

Ми продовжуємо наш цикл статей темою, яка буде цікава тим, хто опалює своє житло твердопаливними котлами. Ми розповімо про теплоакумулятор для опалювальних котлів (ТА) на твердому паливі. Це дійсно потрібний прилад, Що дозволяє збалансувати роботу контуру, згладити перепади температури теплоносія при цьому ще й заощадити. Відразу відзначимо, що теплоакумулятор для електрокотлів опалення застосовується лише в тому випадку, якщо в будинку стоїть електролічильник з роздільним підрахунком нічної та денної енергії. В іншому випадку встановлення теплоакумулятора для газових котлів опалення не має жодного сенсу.

Як працює система опалення з теплоакумулятором

Теплоакумулятор для опалювальних котлів – це частина системи опалення, призначена для збільшення часу між завантаженнями твердого паливау котел. Він є резервуар, в який немає доступу повітря. Він утеплений і має великий обсяг. У тепловому акумуляторі для опалення завжди є вода, вона циркулює по всьому контуру. Звичайно, як теплоносій може бути і незамерзаюча рідина, але все-таки через свою дорожнечу в контурах з ТА її не використовують.

Крім цього, у заповненні системи опалення з теплоакумулятором антифризом немає сенсу, оскільки такі резервуари ставляться в житлових приміщеннях. І суть їх застосування полягає в тому, щоб температура у контурі завжди була стабільною, а відповідно вода у системі теплою. Застосування великого теплового акумулятора для опалення заміських будинкахтимчасового проживання недоцільно, а від маленького резервуара користі мало. Це пов'язано із принципом роботи акумулятора тепла для системи опалення.

• ТА знаходиться між котлом та системою опалення. Коли казан нагріває теплоносій - він потрапляє в ТА;
• потім вода надходить трубами в радіатори;
• обратка повертається в ТА, а потім відразу в котел.

Хоча акумулятор тепла для системи опалення – це єдина посудина, через неї великих розмірівнапрямок потоків вгорі і в низу відрізняються.

Щоб ТА виконував основну функцію акумулювання тепла, ці потоки потрібно перемішувати. Складність полягає в тому, що висока температуразавжди піднімається, а холод прагне опуститися. Потрібно створити такі умови, щоб частина тепла опускалася на дно теплового акумулятора в системі опалення та нагрівала теплоносій звороту. Якщо температура вирівнялася у всьому резервуарі, він вважається повністю зарядженим.

Після того як котел випалив все, що в нього завантажили, він перестає працювати і в дію вступає ТА. Циркуляція триває і поступово віддає своє тепло через радіатори в приміщення. Все це відбувається до того моменту, поки в котел знову не надійде чергова порція палива.

Якщо накопичувач тепла для опалення невеликий, його запасу вистачить зовсім ненадовго, у своїй час нагрівання батарей збільшується, оскільки обсяг теплоносія у контурі став більше. Мінуси використання для будинків тимчасового проживання:

• збільшується час прогрівання приміщення;
• більший обсяг контуру, що робить заповнення його антифризом дорожчим;
• Вищі витрати на монтаж.

Як ви розумієте заповнювати систему і спускати воду щоразу, коли ви приїжджаєте на свою дачу щонайменше клопітно. Враховуючи, що тільки бак буде літрів 300. Заради кількох днів на тиждень йти на такі заходи безглуздо.

У резервуар вбудовуються додаткові контури – це металеві труби-спіралі. Рідина в спіралі не має прямого контакту з теплоносієм в теплоакумуляторі для опалення будинку. Це можуть бути контури:

• низькотемпературного опалення (тепла підлога).

Таким чином, навіть найпримітивніший одноконтурний котел або навіть пічка може стати універсальним нагрівачем. Він забезпечить весь будинок необхідним тепломі гарячою водоюодночасно. Відповідно, продуктивність нагрівача буде використана повною мірою.

У серійних моделях, Виготовлених у виробничих умовах, вбудовуються додаткові джерела підігріву. Це також спіралі, тільки вони називаються електричними тенами. Їх часто дещо і вони можуть працювати від різних джерел:

• електромережа;
• сонячні батареї.

Такий підігрів відноситься до додатковим опціямі не обов'язково, враховуйте це, якщо вирішили зробити теплоакумулятор для опалення своїми руками.

Схеми обв'язування теплового акумулятора

Наважимося припустити, що якщо ви зацікавилися цією статтею, то швидше за все вирішили зробити тепловий акумулятор для опалення та його обв'язку своїми руками. Схем підключення можна вигадати багато, головне, щоб усе працювало. Якщо ви правильно розумієте процеси, що відбуваються в контурі, цілком можете поекспериментувати. Те, як ви підключите ТА до котла, вплине на роботу системи. Давайте спочатку розберемо найпростішу схему опалення з теплоакумулятором.

Проста схема обв'язування ТА

На малюнку ви бачите напрямок рухів теплоносія. Зверніть увагу, що рух звернення вгору заборонено. Щоб цього не відбувалося, насос між ТА та котлом повинен прокачувати більше теплоносія, ніж той, що стоїть до резервуара. Тільки в такому випадку буде утворюватися достатня сила, що втягує, яка буде відбирати частину тепла з подачі. Мінус такої схеми підключення – це довгий часрозігрівання контуру. Щоб його скоротити, потрібно створити кільце прогрівання казана. Його можна побачити на наступній схемі.

Схема обв'язування ТА з контуром прогріву казана

Суть контуру розігріву полягає в тому, що термостат не підмішує воду з ТА до того часу, поки котел не прогріє її до встановленого рівня. Коли казан розігрівся, частина подачі йде в ТА, а частина перемішується з теплоносієм з резервуара і надходить у казан. Таким чином, нагрівач завжди працює з уже нагрітою рідиною, що збільшує його ККД та час розігріву контуру. Тобто батареї стануть теплішими швидше.

Такий метод встановлення теплоакумулятора в систему опалення дозволяє використовувати контур в автономному режимі, коли насос не працюватиме. Зверніть увагу, що на схемі показано лише вузли підключення ТА до котла. Циркуляція теплоносія до радіаторів відбувається по іншому контру, який також проходить через ТА. Наявність двох байпасів дозволяє перестрахуватися двічі:

• зворотний клапан включається в роботу, якщо насос зупинено і кульовий кран на нижньому байпасі перекритий;
• у разі зупинки насоса та поломки зворотного клапанациркуляція здійснюється через нижній байпас.

У принципі, в таку конструкцію можна зробити деякі спрощення. Враховуючи той факт, що зворотний клапан має високий опір потоку, його можна виключити зі схеми.

Схема обв'язування ТА без зворотного клапана для гравітаційної системи

При цьому коли пропаде світло, потрібно буде вручну відкрити кульовий кран. Слід сказати, що при такому розведенні ТА повинен перебувати вище за рівень радіаторів. Якщо ви не плануєте, що система працюватиме самопливом, то обв'язку системи опалення з теплоакумулятором можна виконати за схемою, вказаною нижче.

Схема обв'язування ТА для контуру з примусовою циркуляцією

У ТА створюється правильний рух води, що дозволяє кулю за кулею, починаючи з верхньої, прогрівати її. Можливо, виникне питання, що робити, якщо не стане світла? Про це ми розповідали у статті про . Це буде економніше та зручніше. Адже гравітаційні контури виконуються із труб великого перерізу, До того ж повинні дотримуватися не завжди зручні ухили. Якщо порахувати ціну труб та фітингів, зважити всі незручності монтажу та порівняти це все з ціною ДБЖ, то ідея встановлення альтернативного джерелахарчування стане дуже привабливою.

Розрахунок обсягу накопичувача тепла

Об'єм теплоакумулятора для опалення

Як ми вже згадали ТА невеликого обсягу використовувати недоцільно, при цьому дуже великі резервуари також не завжди доречні. Ось і назріло питання про те, як розрахувати потрібний обсягТА. Дуже хочеться дати конкретну відповідь, але, на жаль, її не може бути. Хоча приблизний розрахунок теплоакумулятора для опалення все ж таки є. Припустимо, ви не знаєте, які втрати вашого будинку і дізнатися не можете, наприклад, якщо він ще не побудований. До речі, щоб скоротити тепловтрати, потрібно . Підібрати бак можна виходячи з двох величин:

• площа опалювального приміщення;
• потужність казана.

Методи розрахунку обсягу ТА: площа приміщення х4 або потужність котла х25.

Саме ці дві характеристики є визначальними. Різні джерела пропонують свій спосіб розрахунку, але за фактом ці два методи тісно взаємопов'язані. Припустимо, ми вирішили розрахувати об'єм теплоакумулятора для опалення, відштовхуючись від площі приміщення. Для цього потрібно квадратуру опалювального приміщення помножити на чотири. Наприклад, якщо ми маємо Маленький дімв 100 м кв, то знадобиться бак 400 літрів. Такий обсяг дозволить скоротити завантаження котла до двох разів на добу.

Безперечно, і так є піролізні котли, в які закладається паливо двічі на добу, тільки в цьому випадку принцип роботи трохи відрізняється.

• паливо розпалюється;
• зменшується подача повітря;
• починається процес тління.

В цьому випадку, коли паливо розгоряється, температура в контурі починає інтенсивно підвищуватися, а потім тління підтримує воду теплою. Під час цього тління багато енергії випаровується в трубу. Крім того, якщо твердопаливний котел працює в тандемі з негерметичною системою опалення, то при піковій температурі. розширювальний бакіноді закипає. У ньому в буквальному значенні слова починає кипіти вода. Якщо труби виготовлені з полімерів, тоді це просто згубно для них.

В одній із статей про ТА забирає частину тепла і бак може закипіти лише після того, як резервуар повністю зарядиться. Тобто можливість закипання при правильному обсязі ТА прагне до нуля.

Тепер спробуємо розрахувати обсяг ТА, виходячи з кількості кіловат у нагрівачі. До речі, цей показник розраховується виходячи з квадратури приміщення. На 10 м. береться 1 кВт. Виходить, що в будинку 100 м кв має стояти котел мінімум 10 кіловат. Так як розрахунок завжди робиться із запасом, то можна припустити, що в нашому випадку стоятиме 15 кіловатний агрегат.

Якщо не враховувати кількість теплоносія в радіаторах і трубах, один кіловат котла може нагрівати приблизно 25 літрів води в ТА. Тому і розрахунок буде відповідним: потрібно потужність котла помножити на 25. У результаті ми отримаємо 375 літрів. Якщо порівняти з попереднім розрахунком, то результати дуже близькі. Тільки це з урахуванням того, що потужність котла буде розраховуватися із зазором хоча б у 50%.

Пам'ятайте, що більше ТА, то краще. Але в цій справі, як і в будь-якій іншій, потрібно обходитися без фанатизму. Якщо ви поставите ТА на дві тисячі літрів, то нагрівач просто не впорається з таким обсягом. Будьте об'єктивними.

Під час обігріву будинку часто трапляється, що вдень є можливість виробляти тепло з надлишком, а в нічний його не вистачає. Буває й прямо протилежна ситуація, коли вигідніше користуватися опаленням вночі. Подібні моменти допоможе згладити акумулятор для опалення. Але треба знати, як його правильно підібрати, встановити та підключити до системи. Детальну інформацію на цю тему ви зможете отримати з цієї статті.

Коли потрібний акумулятор тепла

Цей елемент опалювальної системи у вигляді утепленого резервуара з водою рекомендується встановлювати в таких випадках:

• для максимально ефективної роботитвердопаливного котла;
• спільно з електричним генератором тепла, що функціонує за зниженим нічним тарифом.

Для довідки.Також існують водяні акумулятори тепла для теплиць, які застосовуються для збереження сонячної енергіїотриманий протягом дня.

Експлуатація котлів на твердому паливі має особливості. Теплогенератор діє з високим ККДтільки при роботі на максимальних режимах, якщо перекривати йому повітря для зниження температури в топці, то ефективність роботи теж знижується. Чимало турбот домовласнику завдає і періодичність топки, дрова прогоріли – треба завантажувати нові, робити це серед ночі вкрай незручно. Вихід простий: потрібен бак-акумулятор, що накопичує згенероване раніше тепло для використання його після прогоряння дров у паливнику.

Протилежна ситуація виникає з електричним котлом, підключеним до мережі через багатотарифний лічильник. Щоб заощадити, потрібно отримати максимум тепла вночі, коли тариф низький, а вдень не використовувати електроенергію. І тут тепловий акумулятор у системі опалення дозволить організувати оптимальний графік роботи джерела тепла, видаючи в систему гарячу воду, поки теплогенератор не діє.

Важливо.Для спільної роботи з тепловим акумулятором котел повинен мати не менш ніж півторний запас теплової потужності. Інакше він не зможе одночасно прогрівати воду в опалювальній системі та накопичувальної ємності.

Схожа ситуація з надлишками тепла виникає в теплицях, вдень їх навіть провітрюють. Для накопичення сонячної енергії для використання вночі можна використовувати найпростіший акумулятор тепла Лежебока для обігріву грунту. Це чорний полімерний рукав, наповнений водою і прокладений прямо по грядці, він не дає ґрунту остигати в нічний час. Для поглинання більшої кількостітепла усередині теплиці розміщують бочки з водою, забарвлені у чорний колір.

Розрахунок теплового акумулятора

Ємність для накопичення теплової енергії можна придбати в готовому вигляді, і зробити самостійно. Але виникає закономірне питання: а якої місткості має бути резервуар? Адже маленький бак не дасть належного ефекту, а надто великий влетить у копійчину. Відповідь це питання допоможе знайти розрахунок теплового акумулятора, але спочатку треба визначити вихідні параметри для обчислень:

• теплові втрати будинку чи його квадратура;
• тривалість бездіяльності основного джерела тепла

Визначимо місткість ємності, що акумулює, на прикладі стандартного будинкуплощею 100 м2, для обігріву якого потрібна кількість тепла у розмірі 10 кВт. Припустимо, що чистий час простою котла становить 6 годин, середня температура теплоносія у системі – 60 °С. За логікою, в проміжок часу, поки опалювальний агрегат не діє, акумулятор повинен віддавати в систему 10 кВт щогодини, всього виходить 10 х 6 = 60 кВт. Це кількість енергії, яку слід накопичити.

Оскільки температура в баку має бути якомога вищою, для обчислень приймемо значення 90 °С, на більше побутові котливсе одно нездатні. Потрібна ємність теплового акумулятора, виражена у масі води, розраховується так:

• m = Q/0.0012 Δt

У цій формулі:

• Q – кількість теплової енергії, що накопичується, у нас це 60 кВт;
• 0.0012 кВт/кг ºС – це питома теплоємністьводи, у звичних одиницях виміру — 4.187 кДж/кг ºС;
• Δt – різниця між максимальною температурою теплоносія в резервуарі та опалювальній системі, ºС.

Отже, водяний акумулятор повинен вміщувати 60/0.0012 (90 – 60) = 1667 кг води, за об'ємом приблизно 1.7 м3. Але тут є один момент: розрахунок проводиться за найнижчої температури на вулиці, що буває нечасто, виключаючи північні регіони. Крім того, через 6 годин вода в баку охолоне лише до 60 ºС, отже, за відсутності холодів акумулятор можна «розряджати» і далі, поки температура не впаде до 40 ºС. Звідси висновок: для будинку площею 100 м2 вистачить накопичувальної ємності об'ємом 1.5 м3, якщо котел не діятиме 6 годин.

З попереднього розділу випливає, що звичайною бочкою на 200 л позбутися не вдасться, хіба що її місткість - не менше півкуба. Цього вистачить для будиночка площею 30 м2, та й то ненадовго. Щоб не витрачати час і сили даремно, треба в

З точки зору розміщення в котельні краще робити ємність прямокутної форми. Розміри – довільні, головне, щоб їхній добуток дорівнював розрахунковому обсягу. Ідеальний варіант- Бак з нержавіючої сталі, але підійде і звичайний метал.

Вгорі та внизу тепловий акумулятор, зроблений своїми руками, потрібно забезпечити патрубками для приєднання до системи. Щоб тиском води сталеві стінкине випирало назовні, конструкцію необхідно посилити ребрами або перемичками.

Бак-акумулятор потрібно добре утеплити, в тому числі знизу. Для цієї мети підійде пінопластщільністю 15-25 кг/м3 або мінеральна ватау плитах не менше 105 кг/м3 густини. Оптимальна товщинатеплоізоляційного шару – 100 мм. Апарат, наповнений теплоносієм, матиме пристойну вагу, так що для його монтажу знадобиться фундамент.

Порада.Якщо потрібна ємність для самопливної опалювальної системи, її слід встановити своїми руками на металеву підставку, не забувши утеплити нижню частину. Мета – підняти резервуар вище за рівень батарей.

Схема підключення

Після встановлення резервуара на місце треба правильно його приєднати до мережі трубопроводів. Найбільш популярна стандартна схемапідключення теплового акумулятора, показане на малюнку:

Для її реалізації знадобиться 2 циркуляційні насоси і стільки ж триходових клапанів. Насоси забезпечують циркуляцію в окремих контурах, а клапани – необхідну температуру. У котловому контурі вона повинна опускатися нижче 55 ºС, щоб уникнути появи конденсату в твердопаливному котлі, цим і займається клапан у лівій частині схеми.

Теплоносій у трубопроводах опалення нагрівається залежно від потреби у теплі, а тому підключення теплового акумулятора з іншого боку здійснюється також через змішувальний вузол. Клапан може керувати температурою води в автоматичному режимі, орієнтуючись на датчик або терморегулятор. Одна із схем системи опалення з акумулятором тепла ( буферною ємністю) представлена ​​на відео.

Висновок

Місткість, що акумулює тепло, може помітно полегшити життя власникам твердопаливних котлів. Їм не доведеться перейматися завантаженням палива в нічний час, а це великий плюс. Та й сам теплогенератор працюватиме в економічний режим, Розвиваючи найбільший ККД. Що стосується електричних котлів, то тут вигода при встановленні накопичувача очевидна.

Опалення дровами чи вугіллям не надто тішить. Топити доводиться часто, особливо в морози, часу та сил це забирає багато. До того ж температура, що стрибає, — то холодно, то спекотно — радості теж не приносить. Вирішити ці проблеми можна встановивши теплоакумулятор (акумулятор тепла) для опалення.

Що таке теплоакумулятор для опалення

В самому простому випадкутеплоакумулятор для системи опалення є ємністю, заповненою теплоносієм (водою). Ця ємність підключена до опалювального водогрійного котла та системи опалення (через патрубки відповідного діаметра). У складніших пристроях всередині ємності розташовується теплообмінник, підключений до опалювального котла. Також з цієї ємності може бути запитана гребінка гарячого водопостачання через інший теплообмінник.

Роблять акумулятори тепла для опалення, як правило, із сталі - звичайної, конструкційної або нержавіючої. За формою вони можуть бути циліндричні або у вигляді паралелепіпеда (квадратні). Оскільки вони покликані зберігати тепло, велика увага приділяється утепленню.

Навіщо потрібен

Встановлення теплового акумулятора (ТА) для індивідуального опалення може вирішувати кілька завдань. Найчастіше ТА ставлять там, де топлять дровами чи вугіллям. У цьому випадку вирішуються такі завдання:

• Бак з водою - гарант того, що в системі не перегріється вода (при правильному розрахунку довжини теплообмінника та ємності резервуара).
• За допомогою акумульованого в теплоносія тепла, підтримується нормальна температурапісля того, як закладка палива прогоріла.
• Завдяки тому, що в системі є запас тепла, рідше треба топити.

Всі ці міркування і змушують купувати дуже дорогий теплоакумулятор для опалення.

Деякі умільці виготовляють. Це економ-варіант, але він обходиться щонайменше ніж 20-50 тис. рублів. З покупним ТА доведеться витратити у рази більше, ніж із саморобним.

Акумулятори тепла недешеві, але результат їх застосування вартий того. По-перше, це підвищує безпеку (система опалення не закипить, не порве труби тощо). По-друге, не доведеться так часто топити. По-третє, більш стабільна температура, тому що ємність з водою є буфером, що згладжує температурні стрибки, якими відрізняється опалення на дровах та вугіллі (то жарко, то прохолодно). Тому ці пристрої називають ще й буферна ємність для опалення.

Підключити два котли через буферну ємність - легко і просто

Окремо варто сказати про економію дров та вугілля. У системі опалення без ТА, відносно теплі дні доводиться обмежувати доступ повітря, знижуючи інтенсивність горіння. Інакше в будинку надто спекотно. Так як звичайні твердопаливні (ТТ) котли на такі режими не надто розраховані, ККД котла в такому випадку дуже низька. Більша частинатепла банально відлітає у трубу. У випадку з встановленим водяним акумулятором тепла все навпаки: вам немає необхідності обмежувати горіння. Чим швидше нагріється вода, тим краще. Важливо лише правильно розрахувати параметри системи.

Ще один з варіантів - теплоакумулятор для опалення з вбудованим трубчастим електронагрівачем (ТЕНом). Це дозволяє ще більше збільшити час між запусками твердопаливного котла. Причому, якщо у вашому регіоні діє нічний тариф, включати електропідігрів можна на ніч. Тоді це не так сильно «бити по гаманцю». Також можна вирішити проблему недостатньої потужності вибраного та встановленого опалювального котла.

Є й інші сфери застосування. Наприклад, деякі господарі ставлять по два казани. Для резервування про всяк випадок, тому що не завжди є один із видів палива. Ця практика досить поширена. Їхнє підключення через тепловий акумулятор значно спрощує обв'язку. Немає потреби ставити безліч запірно-регулюючої арматури. Вивести котли в тепловий акумулятор і всі проблеми. До речі, до тієї ж ємності можна підключити та . Вони теж просто вписуються в таку схему. До речі, теплом, запасеним у сонячний день за допомогою сонячних колекторів, можна опалюватись до двох днів.

Власники електрокотлів ставлять буферну ємність для економії. Так, цим збільшується обсяг теплоносія, який доводиться гріти, але казан запускають під час пільгового тарифу вночі. Вдень температура просто підтримується тим теплом, яке «запасено» в теплоакумуляторі. Наскільки вигідним є такий спосіб — залежить від регіону. У деяких регіонах нічні тарифи значно нижчі від денних, тобто. Цілком реально зробити опалення дешевшим.

Як розрахувати обсяг ТА

Щоб теплоакумулятор для опалення виконував свої функції, потрібно правильно вибрати його об'єм. Є кілька методик:

• по опалювальної площі;
• за потужністю казана;
• за запасом часу.

Більшість методів заснована на досвіді використання. З цієї причини існує "вилка" у рекомендаціях. Наприклад, від 35 до 50 літрів на квадратний метр опалювальної площі. Як визначити цифру? Варто взяти до уваги регіон проживання та ступінь утеплення будинку. Якщо живете в регіоні з не найсуворішою зимою або будинок утеплений добре, краще купувати по нижній межі або близько того. В іншому випадку - по верхній.

При виборі об'єму теплоакумулятора для опалення також слід брати до уваги два моменти. Перший - велика кількість води дозволить набагато рідше її гріти. За рахунок запасеного тепла можна тривалий час підтримувати температуру. Але, з іншого боку, сильно зростає час "розгону" цього обсягу до потрібної температури (нормальним вважається нагрівання до 85-88 ° С). При цьому система стає дуже інерційною. Можна, звичайно, взяти потужніший котел, але, у парі з буферною ємністю, виллється це в чималу суму. Тому доводиться лавірувати, знаходячи оптимальне рішення.

По опалюваній площі

Підібрати об'єм акумулятора тепла для системи опалення можна за площею приміщення. Вважається, що на десять квадратних метрівнеобхідно від 35 до 50 літрів. Вибране значення множать на квадратуру, поділену на десять, одержують об'єм, що шукається.

Наприклад, у систему опалення будинку площею 120 м² із середнім утепленням краще встановити теплоакумулятор для опалення на 120 м²/10*45 л = 12*45 = 540 літрів. Для Середньої смуги цього буде замало, тому варто дивитися на ємності об'ємом приблизно 800 літрів.

Взагалі, щоб простіше було орієнтуватися, для будинку площею 160-200 кв. Середній смузі, З середнім утепленням, оптимальний об'єм бака - 1000-1200 літрів. Так, при такому обсязі в холод доведеться топити частіше. Зате це і не дуже підірве ваш бюджет, і дозволить досить зручно існувати практично всю зиму.

За потужністю котла

Так як працювати над нагріванням води в баку доведеться котлу, є сенс розрахувати обсяг, виходячи з його можливостей. І тут на 1 кВт потужності беруть 50 літрів ємності.

Можна зробити ще простіше - скористатися таблицею (жовтим зафарбовані оптимальні за витратами та продуктивністю значення)

З розрахунком просто. Для казана на 20 кВт підходить ТА на 1000 літрів. При такому обсязі теплоакумулятора для опалення, топити доведеться двічі на добу.

За бажаною тривалістю простою та тепловтратами

Цей метод - більш точний, оскільки дозволяє підібрати розміри саме під параметри вашого будинку (тепловтрати) і ваші побажання (тривалість простою).

Розрахуємо об'єм теплоакумулятора для будинку з тепловтратами 10 кВт/год і час простою - 8 годин. Нагрівати воду будемо до 88 °C, а остигатиме вона до 40 °C. Розрахунок такий:

Для цих умов необхідна ємність теплового акумулятора для опалення - 1500 літрів. Це тому, що втрати тепла 10 кВт/год — занадто багато. Це будинок практично без опалення.

Види буферних ємностей, особливості їх використання

Йтиметься про «начинку» теплоакумуляторів для опалення. Зовні всі вони виглядають однаково, а от усередині може бути зовсім порожнім, а можуть стояти теплообмінники. Зазвичай це труба - гладка або гофрована - скручена в спіралі. Ось за наявністю, кількістю і розташуванням цих спіралей і розрізняють теплоакумулятор для опалення.

Буферні ємності для системи опалення бувають з різною «начинкою»

Без теплообмінника

По суті це просто теплоізольований бак з прямим підключенням котла і споживачів. Такий теплоакумулятор може використовуватися в системах, де допустимо однаковий теплоносій. Наприклад, ГВП так не підключиш. Навіть якщо в якості теплоносія використовується вода, вона далека за складом від питної або навіть тієї, яку можна використовувати для побутових потреб. Як технічну, можливо, але й то не у всіх випадках.

Друге обмеження – тиск на споживачів. У будь-якому режимі експлуатації робочий тискспоживачів має бути не нижче ніж тиск у котлі та самому баку. Оскільки система єдина, то тиск буде загальним. Тут усе зрозуміло, і пояснень не потрібно.

Третє обмеження – за температурою. Максимальна температура на виході з котла не повинна перевищувати рівня допустимих температуррешти компонентів системи. Це також пояснення не вимагає.

Теплоакумулятор без теплообмінника – це просто герметична утеплена ємність із патрубками для підключення котла та споживачів

В принципі, це самий дешевий варіанттеплоакумулятора для опалення, але вибір не найкращий. Справа в тому, що теплообмінник казана довго не проживе. Через нього прокачуватиметься весь чималий об'єм води і відкладатиметься чимала кількість солей. А якщо ще й витрата води буде - як гаряче водопостачання - то джерело солей стане невичерпним, оскільки поповнюватиметься свіжою водою з крана. Отже, теплоакумулятор без теплообмінника ставимо в крайньому випадку — якщо вже зовсім немає коштів на дорожчі пристрої.

З теплообмінником у нижній або верхній частині ємності, з двома (бівалентні)

Встановлення теплообмінника, підключеного до котла, вирішує багато проблем. По цьому колу циркулює невеликий об'єм теплоносія і з рештою він не поєднується. Тож багато солей на теплообміннику котла не відкладеться. Крім того, знімаються проблеми з тиском і температурою. Так як контур замкнутий, тиск в ньому не впливає на інші частини системи і може бути будь-яким у розумному діапазоні.

По температурі залишаються обмеження: важливо, щоб теплоносій не закипів. Але це вирішується – є спеціальні способи вирішення.

А ось де краще встановлювати в теплоакумулятор теплообмінник від котла - вгорі чи внизу? Якщо поставити його внизу, у ємності відбуватиметься постійний рух. Нагрітий теплоносій підніматиметься вгору, холодніший опускатиметься вниз. Таким чином, вся вода в ємності буде більш-менш однакової температури. Це добре, якщо для всіх споживачів потрібна однакова температура. У таких випадках обирають теплоакумулятори з нижнім розташуванням теплообмінника.

Якщо спіраль від котла розташована у верхній частині, теплоносій нагрівається пошарово. Найвища температура виходить у верхній частині, поступово знижується донизу. Таке температурне розшарування може бути корисним, якщо ви подаєте воду різної температури. Наприклад, у радіатори можна давати гаряче. Підключати труби, що йдуть до них, треба до верхніх висновків. На теплу підлогу потрібний теплий теплоносій - беремо його з середини. Тож і це непоганий варіант.

Є також теплоакумулятори із двома теплообмінниками. До них підключають виходи від джерел тепла. Це може бути два котли, котел + сонячні колектори, інші варіанти. Тут просто доведеться вирішити, яке з джерел підключати вгору, а яке вниз. У деяких моделях ТА спіральні теплообмінники вкладені один в інший. Тоді все простіше - прикидаєте якесь із джерел може прогріти більший об'єм, той підключаєте до зовнішнього теплообмінника. Другий – до внутрішнього.

Варіанти для ГВП

Встановлення теплоакумулятора вирішує проблему гарячого водопостачання. Є кілька способів забезпечити підігрів води для потреб.

Як говорилося, підігріту воду можна брати безпосередньо з бака. Але якість її буде технічною. Хочете ви таку використовувати для душу, ванн, миття посуду без питань. Ні — доведеться ставити теплоакумулятор із спеціальним теплообмінником, підключати його до гребінки холодної водиобв'язувати. Натомість вода буде належної якості.

Ще один варіант – теплоакумулятор із вбудованим баком для гарячої води. Застосовується для тих випадків, коли тепла вода потрібна не в той час, коли відбувається активне нагрівання теплоносія. Розташований у верхній частині бак зберігає тепло, так що і при охолодженні решти об'єму вода залишається теплою. Баки можуть бути додатково обладнані ТЕНами. Це дозволить у будь-якому випадку мати воду потрібної температури.

Чим вигідний теплоакумулятор для опалення із вбудованим баком для гарячої води? Заощаджується місце. Щоб поставити ТА та бойлер непрямого нагрівупоряд, знадобиться набагато більше місця. Другий плюс є невелика економія за витратами. Мінус - якщо виходить з ладу буферна ємність, ви втрачаєте і гарячу воду, і опалення.

При використанні газового котлау нас немає потреби самостійно підтримувати певну температуру в контурі опалення – цим займається автоматика. Але все змінюється, коли в будинку ставиться твердопаливний казан. Паливо в ньому горить нерівномірно, що призводить до остигання чи перегріву опалювальної системи. Компенсувати дані коливання та стабілізувати температуру в контурі допоможе теплоакумулятор для опалення. Місткий накопичувальний бакзможе втримати надлишок теплової енергії, поступово віддаючи його в систему опалення.

У цьому огляді ми розглянемо:

• Як працюють теплоакумулятори для систем опалення;
• Як розрахувати необхідний об'єм акумуляторного бака;
• Як підключаються накопичувальні ємності;
• Найпопулярніші моделі теплових накопичувачів.

Пройдемося цими пунктами докладніше.

Принцип дії теплоакумуляторів

Якщо встановити в будинку твердопаливний котел, виникне сувора необхідність регулярного підкладання нових порцій дров. Вся справа в обмеженому обсязі камери згоряння - вона не може вмістити безлімітну кількість полін. Та й систем їх автоматичної подачіще не придумали, якщо не брати до уваги пелетні котлиз автоматикою. Іншими словами, за роботою системи опалення доведеться стежити самостійно.

Максимальну потужність ці котли розвивають у той момент, коли в них весело палають дрова. У цей момент вони дають багато зайвої енергії, тому користувачі дозують акуратно дрова, підкладаючи їх по одному поліну. А якщо ні, то в будинку буде занадто спекотно. Нічого хорошого в цьому немає, тому що через це зростає кількість підходів і без того висока. Проблема вирішується за допомогою теплоакумулятора.

Тепловий акумулятор для опалення є акумулюючою ємністю, в якій накопичується гарячий теплоносій. Причому в контур опалення енергія надається строго дозовано, що забезпечує стабільність температури. За рахунок цього домочадці позбавляються температурних коливань та частих підходів для закладання дров. Баки, що акумулюють, здатні накопичувати надлишки теплової енергії і плавно віддавати їх в опалювальні контури.

Спробуємо пояснити принцип роботи на пальцях:

Простота конструкції термоакумулятора не тільки підвищує надійність агрегату, а й спрощує ремонт та планове обслуговування.

• Встановлений у системі опалення з теплоакумулятором опалювальний котел завантажується дровами та виробляє велику кількість теплової енергії;
• Отримана енергія прямує в теплову батарею та накопичується там;
• Водночас за допомогою теплообмінника відбувається забір тепла для системи опалення.

Буферний бак для опалення (він же теплоакумулятор) працює у двох режимах – накопичення та віддача. При цьому потужність котла може перевищувати потрібну теплову потужність для обігріву житла. Поки в топці горітимуть дрова, відбуватиметься накопичення тепла в термоакумуляторі. Після того як поліни згаснуть, енергія ще довго забиратиметься з акумулятора.

Приблизно так само влаштовані акумулятори тепла Лежебока для парників та теплиць – вдень вони накопичують тепло від сонця, а вночі віддають його, зігріваючи рослини та перешкоджаючи їхньому замерзанню. Тільки вони виглядають дещо по-іншому.

Теплоакумулятори для систем опалення необхідні і в тому випадку, якщо як джерело тепла використовуються сонячні батареї або теплові насоси. Ті ж батареї не можуть давати тепло цілодобово, оскільки темний часдіб їхня ефективність падає до нуля. У світлу пору дня вони не лише опалюватимуть будинок, а й накопичуватимуть теплову енергію у накопичувальному баку.

Теплоакумулятори можуть стати в нагоді при використанні електричних котлів . Така схема виправдовує себе двотарифної системі оплати.У цьому випадку система налаштовується так, щоб у нічний час відбувалося накопичення тепла, а вдень починалася її віддача. Завдяки цьому у споживачів з'являється можливість заощадити гроші на споживанні електроенергії.

Різновиди теплоакумуляторів

Акумулятор тепла для системи опалення є містким баком, оснащеним солідною теплоізоляцією - саме вона відповідає за мінімізування тепловтрат. За допомогою однієї пари патрубків акумулятор підключається до котла, а за допомогою іншої пари – системи опалення. Також тут можуть бути передбачені додаткові патрубки для підключення контуру ГВП або додаткових джерелтеплової енергії. Розберемо основні види теплоакумуляторів для систем опалення:

При наявності циркуляційного насоса з'являється можливість використовувати відразу кілька буферних баків, що дозволяє рівномірно прогрівати кілька приміщень.

• Буферна ємність – є найпростіший бакпозбавлений внутрішніх теплообмінників. Конструкція передбачає використання того самого теплоносія в котлі і батареях, при однаковому допустимому тиску. Якщо планується пропускати через котел один теплоносій, а по батареях інший, слід підключити зовнішній теплообмінник до теплоакумулятора;
• Теплові акумулятори для індивідуального опалення з нижнім, верхнім або відразу з кількома теплообмінниками – такі теплоакумулятори дозволяють організувати два самостійні контури. Перший контур - це бак, підключений до котла, а другий - контур опалення з батареями або конвекторами. Теплоносії тут не поєднуються, в обох контурах може бути різний тиск. Нагрів ведеться за допомогою теплообмінника;
• З проточним теплообмінником контуру ГВП або з баком для організації гарячого водопостачання. У першому випадку вода може споживатись весь день і рівномірно. Друга схема передбачає накопичення води з метою її швидкої віддачі у певний час (наприклад, увечері, коли всі приймають душ перед сном) – аналогічним чином влаштовані непрямі бойлери, що накопичують воду.

Конструкція теплоакумуляторів для опалення може бути різною, вибір відповідного варіантазалежить від складності опалювальної системи, її характеристик та кількості джерел гарячого теплоносія.

Деякі теплоакумулятори оснащуються ТЕНами з термостатами, що дозволяє забезпечити споживачів теплом у нічний час, коли теплоносій вже охолонув, а підкинути дрова в топку нема кому. Також вони стануть у нагоді при використанні теплових насосів і сонячних батарей.

Розрахунок обсягу теплоакумулятора

Ми впритул підійшли до найскладнішого питання – до розрахунку необхідного обсягу теплоакумулятора. Для цього ми скористаємось наступною формулою – m=W/(K*C*Δt). Літерою W позначається кількість надлишкового тепла, K – це ККД котла (вказуємо десятковим дробом), C – теплоємність води (теплоносія), а Δt – різниця температур, яка визначається шляхом віднімання температури теплоносія на зворотній трубі з температури на трубі, що подає. Наприклад, вона може становити 80 градусів на виході і 45 на звороті – разом отримуємо Δt=35.

Для початку розрахуємо кількість надлишкового тепла. Припустимо, що на будинок площею 100 кв. м. нам потрібно 10 кВт тепла на годину. Час горіння на одній закладці дров становить 3:00, а потужність котла становить 25 кВт. Отже, за 3 години казан виробить 75 кВт тепла, з яких на опалення потрібно відправити всього 30 кВт. У нас залишаються 45 кВт надлишкового тепла - цього вистачить ще на 4,5 години обігріву. Щоб не втратити дане тепло і не знижувати кількість дров, що завантажуються (інакше ми банально перегріємо систему), слід скористатися теплоакумулятором.

Що стосується теплоємності води, то вона становить 1,164 Вт * год / кг * ° С - якщо не знаєтеся на фізиці, просто не вдавайтеся в подробиці. І пам'ятайте, що якщо ви використовуватимете інший теплоносій, то його теплоємність буде іншою.

Провівши необхідні обчислення, використовуючи наші поради, Ви легко зможете підібрати модель, що найбільш точно задовольняє всі Ваші запити.

У нас є всі чотири значення - це 45000 Вт тепла, ККД котла (припустимо, 85%, що в дробовому обчисленні буде 0,85), теплоємність води 1,164 і різниця температур 35 градусів. Проводимо обчислення – m=45000/(0,85*1,164*35). За даних цифр обсяг виходить рівним 1299,4 літра. Округлюємо та отримуємо ємність теплоакумулятора для нашої системи опалення рівну 1300 літрам.

Якщо не вдається провести розрахунки самостійно, скористайтеся спеціальними калькуляторами, допоміжними таблицями або спеціалістами.

Схеми підключення

Сама проста схемаПідключення теплоакумулятора до твердопаливного котла передбачає використання одного і того ж теплоносія при рівному тиску в котлі та системі опалення. Для цих цілей підійде найпростіший накопичувальний бак без теплообмінників. На зворотних трубах ставляться два насоси – регулюючи їхню продуктивність, ми забезпечимо регулювання температури в системі опалення. Є й подібна схема із застосуванням триходового клапана– вона дозволяє регулювати температуру за рахунок змішування гарячого теплоносія та остиглого теплоносія із зворотної труби.

Теплоакумулятори з вбудованим теплообмінником створені для роботи в системах опалення високим тискомтеплоносія. Для цього всередині них розташовуються теплообмінники, що підключаються через циркуляційний насос до котлів – так утворюється контур живлення. Внутрішня ємність накопичувача з другим циркуляційним насосомта батареями утворює контур опалення. В обох контурах можуть циркулювати різні теплоносія, наприклад, вода та гліколь.

Схема твердопаливного котла з теплоакумулятором та контуром ГВП дозволяє забезпечити подачу гарячої води без застосування. двоконтурного обладнання. Для цього застосовуються внутрішні проточні теплообмінники або вбудовані баки. Якщо гаряча воданеобхідна протягом усього дня, рекомендуємо купити та встановити теплоакумулятор із проточним обмінником. Для пікового споживання оптимальні акумулятори з баками ГВП.

Також розроблені бівалентні та мультивалентні схеми підключення – вони передбачають використання одразу кількох джерел тепла для роботи опалення. Для цього можуть використовуватись теплоакумулятори з кількома теплообмінниками.

Популярні моделі

Настав час розібратися із найпопулярнішими моделями теплоакумуляторів для систем опалення. Ми розглянемо продукцію вітчизняних та зарубіжних виробників.

Виробником теплоакумуляторів Прометей є новосибірська компанія «СибенергоТерм». Вона випускає моделі об'ємом 230, 300, 500, 750 та 1000 літрів. Гарантія на обладнання складає 5 років.Теплоакумулятори наділені чотирма відводами для підключення до опалення та джерел тепла. За збереження накопиченої енергії відповідає шар теплоізоляції з мінвати. Робочий тиск складає 2 атм., Максимальний – 6 атм. При покупці обладнання враховуйте його розміри – так, діаметр моделі на 1000 літрів становить 900 мм, через що її корпус може не поміститися у стандартні дверні отвори шириною 80 см.

Вартість представленого теплоакумулятора для систем опалення варіюється в діапазоні від 65 до 70 тис. рублів.

Ще один місткий теплоакумулятор на 1000 літрів води. Він оснащується одним або двома гладкотрубними теплообмінниками, але позбавлений теплоізоляції, що необхідно враховувати при його встановленні - її доведеться купувати окремо. Діаметр корпусу становить 790 мм, але якщо до нього додається теплоізоляція, діаметр виростає до 990 мм. Максимальна температура в системі опалення становить +110 градусів, у контурі ГВП – до +95 градусів.

Дані теплоакумулятори представлені модифікаціями із шістьма або десятьма підключеннями. Також на борту передбачено клеми температурних датчиків. Місткість баків складає 960 літрів, робочий тиск – до 3 бар. Товщина теплоізоляційного шару складає 80 мм. Використання інших рідин як теплоносія, крім води, не допускається – це стосується обох контурів, а не лише контуру опалення. При необхідності можливе послідовне підключення кількох теплоакумуляторів в єдиний каскад.

Саморобні теплові акумулятори

Ніщо не заважає зібрати теплоакумулятор для системи опалення своїми руками – для цього необхідно провести розрахунки та намалювати креслення, орієнтуючись на необхідну місткість. Баки споруджуються з листового металутовщиною 1-2 мм, що розкраюється плазморізом, ріжучим верстатом або зварювальним апаратом. Теплообмінники організуються з металевих прямих або гофрованих труб. А щоб уникнути швидкої корозії металу, необхідно придбати магнієвий анод. Як теплоізоляцію можна використовувати базальтову вату.

Як бонус наводимо докладний кресленнятеплоакумулятора ємністю 500 літрів – цього достатньо для підтримки роботи системи опалення у невеликому будинку.

Відео