Теплоаккумулятор для отопления

Содержание

1. Что такое теплоаккумулятор ТА
2. Расчет буферной емкости
3. Пример расчёта
4. Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов
5. Расчет объёма накопителя тепла
6. Особенности внутреннего и внешнего устройства
7. Буферная емкость для отопления
8. Специфика конструкции
9. Расчет буферной емкости
10. Особенности проведения подключения
11. Резюмируем В чем достоинства и недостатки использования буферных емкостей
12. Буферная емкость своими руками
13. Накопитель энергоресурса своими руками
14. Как утеплить агрегат
15. Устройство и принцип работы
16. Цель установки
17. КПД системы
18. Преимущества
19. Подключение теплоаккумулятора к системе отопления и твердотопливному котлу
20. Принцип работы и виды буферной ёмкости
21. Разновидности аккумулирующих тепло моделей
22. Как работает пустотелый агрегат
23. Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками
24. Модуль с внутренним бойлером
25. Польза буферной емкости
26. Сборка простого теплоаккумулятора
27. Первый шаг
28. Второй шаг
29. Третий шаг
30. Четвертый шаг
31. Пятый шаг
32. Шестой шаг
33. Постройка теплоаккумулятора собственными силами
34. Более простые схемы потребуют вмонтировать в бак один или два теплообменника
35. Перспективные варианты теплоаккумуляторов
36. Тепловой аккумулятор своими руками
37. Порядок изготовления теплового аккумулятора
38. Расчет объема буферной емкости котла
39. Расчет объема теплоаккумулятора
40. Как устроен теплоаккумулятор
41. Зачем нужен
42. Как рассчитать необходимый объем ТА
43. Для этого нужно отталкиваться от следующих данных:
44. Она рассчитывается по формуле:
45. Есть и более простые способы расчета объема ТА:

Что такое теплоаккумулятор ТА

Теплоаккумулятор представляет собой резервуар определенной (довольно большой) емкости, заполненный теплоносителем (обычно – водой). Бак должен быть хорошо теплоизолирован от внешней среды. При этом во время работы котла, благодаря высокой теплоемкости воды, происходит нагрев теплоносителя по всему объему резервуара. За счет этого создается большой запас тепловой мощности, обеспечивающий стабильную работу системы отопления и горячего водоснабжения (при его наличии) в течение всего срока простоя котла. Причем причина простоя не важна – это может быть просто перерыв между топками или авария.

При достаточном объеме резервуара даже большой дом в состоянии продержаться до 2-х суток. При этом температура в нем снизится всего на 2-3 градуса. Это самое очевидное и понятное преимущество наличия теплоаккумулятора в системе отопления дома. На самом деле его возможности гораздо шире. Ведь по сути дела он значительно увеличивает объем теплоносителя в контуре системы отопления. При этом повышаются и такие ее показатели, как теплоемкость и инертность.

То есть, прогревается система медленнее, поглощая больше энергии, но зато и остывает очень долго, поддерживая температуру в доме даже при неработающем котле.

Существует целый ряд ситуаций, при которых наличие теплоаккумулятора в системе значительно упрощает и удешевляет достижение необходимых результатов.

Топливо лучше всего сгорает при работе котла в режиме максимальной мощности. Но весной и летом эта мощность явно избыточна. А наличие резервуара с водой позволит быстро нагреть в нем воду до нужной температуры и прекратить процесс топки, экономя топливо и время на обслуживание котла.

Котлы на твердом топливе во время розжига имеют минимальную мощность, по мере сгорания топлива она достигает максимума, а потом снова падает. Такой режим не слишком полезен для работы системы отопления – температура теплоносителя в ней постоянно колеблется. Наличие теплоаккумулятора позволяет поддерживать температуру в системе на оптимальном уровне.

Если в системе предусмотрено несколько источников подогрева теплоносителя, причем одним из них является твердотопливный котел, то подключить остальные становится очень сложно. Резервуар с теплоносителем позволяет организовать такие подключения легко и с небольшими затратами.

Если необходимо организовать в доме горячее водоснабжение, то приходится устанавливать в котле дополнительный теплообменник или пользоваться бойлером косвенного нагрева. Все это отрицательно сказывается на работе системы отопления. И здесь большой резервуар с горячей водой позволяет легко выйти из ситуации.

Таким образом, ТА представляет собой узел развязки между контуром отопления и котлом, позволяющий с минимальными затратами реализовать различные дополнительные функции.

Расчет буферной емкости

Главным критерием, которым необходимо руководствоваться при теплового аккумулятора для твердотопливного котла, выступает его емкость или объем. Чтобы сделать расчет буферной емкости, необходимо знать следующие факторы:

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

Пример расчёта

Исходные данные:

• дом, площадь которого 200 м²;
• длительность простоя котла 8 часов;
• предположительно вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С.

Для того, чтобы обогреть дом такой площади в зимнее время 20 кВт теплоты, в среднем ее потребление составит около 10 кВт/ч. Таким образом, батарея должна накопить 10 квт/ч х 8 ч = 80 квт энергии.

Далее расчет объема теплоаккумулятора производится через формулу теплоемкости воды.

m = Q / 1.163 х Δt, где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, необходимое для накопления, Вт;
• Δt – разница между температурой теплоносителя в баке, которая была в начале и той, что получилась в конечном результате, равна 90 – 40 = 50 °С;
• 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Формула теплоёмкости воды

Объем теплового аккумулятора для котла должен быть таким, чтобы при полном сгорании одной закладки жидкость в баке нагревалась до 40 градусов. В среднем на 1 кВт мощности котла нужно от 50 до 70 л воды.

Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов

Для полноты картины, можно привести краткий обзор моделей теплоаккумуляторов известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции:

Наименование модели, производитель	Иллюстрация	Краткое описание модели	Средний уровень цен (по состоянию на 10.2016)
«Tesy V 200 60 F40 P4», Болгария		Недорогой, компактный и лёгкий теплоаккумулятор без дополнительных теплообменников. Для котлов мощностью до 10 кВт. Давление – до 3 бар. Внутренний объем – 200 литров. Габариты: высота 1200 при диаметре 600 мм. Масса без воды – 43 кг. Модели этой линейки объемом до 500 литров оснащены несъёмной термоизоляцией. Более объёмные – термоизоляция поставляется опционно, по заказу потребителя.	35 тыс. руб.
«SunSystem P 500», Болгария		«Пустая», без внутренних теплообменников буферная емкость, но с предусмотренной возможностью подключения электрических нагревателей (ТЭН). Объем – 500 литров, давление – до 3 бар. Рекомендуется для твердотопливных котлов мощностью до 17 кВт. Габариты: высота 1660 при диаметре цилиндра 850 мм. Масса в пустом состоянии – 111 кг.	48 тыс. руб.
«S-Tank AT 1000», Белоруссия		Модель на 1000 литров относится к линейке недорогих буферных емкостей без встроенного теплообменника. Возможность подключения твердотопливных котлов и других альтернативных источников тепла. Рабочее давление – до 6 бар, толщина термоизоляции – 70 мм. Разнонаправленные, развернуты под углом 90º монтажные отверстия с внутренней резьбой 1 ½  дюйма – для контуров, и ½ — для контрольно-измерительных приборов. Размер модели – высота 2020 при диаметре 920 мм. Масса в незаполненном состоянии – 130 кг. В линейке продукции – теплоаккумуляторы объемом от 300 до 5000 литров.	50 – 60 тыс. руб.
«Hajdu PT 750 C», Венгрия		Буферная емкость с одним встроенным теплообменником и возможностью установки дополнительных ТЭНов. Объем – 750 литров, максимальное давление – до 6 бар, подходит для котлов мощностью до 25 кВт. Важно – изделия не комплектуются термоизоляцией – ее или выполняют самостоятельно, или заказывают в качестве дополнительной опции за отдельную плату. Высота – 1910 мм, диаметр цилиндра – 790 мм. Масса в пустом состоянии —  171 кг.	78 тыс. руб.
«S-TANK АТ MONO 1000», Белоруссия		Сходная по строению и габаритам модель с показанной выше «S-Tank AT 1000», но со встроенным одним теплообменником, что расширяет возможности использования других источников тепла. Масса в пустом состоянии – 175 кг.	85 тыс. руб
«Austria Email PSRR 500», Австрия		Высококачественная эффективная модель с двумя встроенными теплообменниками. Объем теплообменников 7,9 и 11 литров при площади активного теплообмена 1.2 и 1.8 м² соответственно. Внутренний бак выполнен из высокосортной стали St 37-2. Предусмотрена надежная термоизоляция ECO SKIN 2.0, сводящая теплопотери к минимуму. Объем – 500 литров. Допустимое давление – до 3 бар. Подходит для котлов тепловой мощностью до 13 кВт. Габариты: высота 1275 при диаметре 850 мм. Масса без воды – 113 кг. Производитель предоставляет 7 лет гарантии.	105 тыс. руб.
«Heatleader MB215 500-0-0», Россия		Буферная емкость с проточным контуром горячего водоснабжения, с возможностью его организации по рециркуляционной схеме. Объем – 500 литров. Съемный кожух с термоизоляцией толщиной 50 мм. В комплекте – группа безопасности с клапаном, откалиброванным на максимальное давление в баке в 6 бар. Габариты — 2000×600×700 мм. Масса в пустом состоянии – 200 кг.	120 тыс. руб. – с баком из котельной стали. 150 тыс. руб. – с баком из нержавейки.
«Nibe BUZ 750/200.91», Швеция		Продукция известной шведской компании, специализирующейся на выпуске отопительного оборудования.   Высококачественная модель со встроенным баком-бойлером для обеспечения горячего водоснабжения. Общий объем – 750 литров, из которых 200 литров занимает встроенный бак. Плюс к этому – встроенный теплообменник с площадью теплообмена 2,74 м² Максимальное давление теплоносителя: в емкости — до 3 бар, в змеевике – до 16 бар. Соответственно, температуры 95 и 110 градусов. Габариты: 1468 × 964 × 1042 мм. Масса в пустом состоянии – 330 кг.	208 тыс. руб.

Итак, можно убедиться, что приобретение буферной емкости является весьма дорогостоящей покупкой. Тем больше причин подойти к обоснованию необходимости, а затем – и к выбору оптимальной модели с максимальной ответственностью.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как работают

В завершение – информативный видеосюжет с обоснованием необходимости буферной емкости в системах отопления с твердотопливным котлом:

Расчет объёма накопителя тепла

Объем теплоаккумулятора для отопления

Как мы уже упомянули ТА маленького объёма использовать нецелесообразно, при этом слишком большие резервуары также не всегда уместны. Вот и назрел вопрос о том, как рассчитать нужный объём ТА. Очень хочется дать конкретный ответ, но, к сожалению, его не может быть. Хотя приблизительный расчет теплоаккумулятора для отопления все же есть. Допустим, вы не знаете, какие теплопотери вашего дома и узнать не можете, например, если он еще не построен. Кстати, чтобы сократить теплопотери, нужно утеплить стены частного дома под сайдинг. Подобрать бак можно исходя из двух величин:

• площадь отапливаемого помещения;
• мощность котла.

Методы расчета объёма ТА: площадь помещения х 4 или мощность котла х 25.

Именно эти две характеристики являются определяющими. Разные источники предлагают свой способ расчета, но по факту эти два метода тесно взаимосвязаны. Предположим мы решили рассчитать объем теплоаккумулятора для отопления, отталкиваясь от площади помещения. Для этого нужно квадратуру отапливаемого помещения умножить на четыре. К примеру, если у нас есть маленький дом в 100 м кв, то понадобится бак 400 литров. Такой объём позволит сократить загрузку котла до двух раз в сутки.

Несомненно, и так есть пиролизные котлы, в которые закладывается топливо дважды в сутки, только в этом случае принцип работы немного отличается:

• топливо разгорается;
• уменьшается подача воздуха;
• начинается процесс тления.

В этом случае, когда топливо разгорается, температура в контуре начинает интенсивно повышаться, а потом тление поддерживает воду тёплой. Во время этого самого тления много энергии улетучивается в трубу. Помимо этого если твердотопливный котел работает в тандеме с негерметичной системой отопления, то при пиковой температуре расширительный бак иногда закипает. В нем в прямом смысле слова начинает кипеть вода. Если трубы сделаны из полимеров, тогда это просто губительно для них.

В одной из статей про ТА забирает часть тепла и бак может закипеть только после того, как резервуар зарядится полностью. То есть возможность закипания, при правильном объёме ТА, стремится к нолю.

Теперь попробуем рассчитать объём ТА, исходя из количества киловатт в нагревателе. Кстати, этот показатель рассчитывается на основании квадратуры помещения. На 10 м берется 1 кВт. Выходит, что в доме 100 м кв должен стоять котел минимум в 10 киловатт. Так как расчет всегда делается с запасом, то можно предположить, что в нашем случае будет стоять 15 киловаттный агрегат.

Если не учитывать количество теплоносителя в радиаторах и трубах, то один киловатт котла может нагревать приблизительно 25 литров воды в ТА. Поэтому и расчет будет соответствующим: нужно мощность котла умножить на 25. В итоге мы получим 375 литров. Если сравним с предыдущим расчетом, то результаты очень близки. Только это с тем учетом, что мощность котла будет рассчитываться с зазором хотя бы в 50%.

Помните, чем больше ТА, тем лучше. Но в этом деле, как и в любом другом, нужно обходиться без фанатизма. Если вы поставите ТА на две тысячи литров, то нагреватель просто не справиться с таким объёмом. Будьте объективны.

Особенности внутреннего и внешнего устройства

Теплоаккумулятор представляет собой резервуар в форме вертикального цилиндра, сделанный из черной или нержавеющей листовой стали высокой прочности.

На внутренней поверхности прибора имеется слой бакелитового лака. Он предохраняет буферную емкость от агрессивного влияния технической горячей воды, слабых растворов солей и концентрированных кислот. На внешнюю сторону агрегата наносится порошковая краска, стойкая к высоким термическим нагрузкам.

Объем бака варьируется от 100 до нескольких тысяч литров. Самые вместительные модели имеют крупные линейные размеры, затрудняющие размещение оборудования в ограниченном пространстве домашней котельной

Внешняя теплоизоляция изготовляется из вторично-вспененного пенополиуретана. Толщина предохранительного слоя составляет около 10 см. Материал имеет специфическое сложное плетение и внутреннее поливинилхлоридное покрытие.

Такая конфигурация не дает частичкам грязи и мелкого мусора скапливаться между волокнами, обеспечивает высокий уровень водонепроницаемости и повышает общую износостойкость теплоизолятора.

Теплоизолятор не всегда входит в комплект теплоаккумулятора. Иногда его приходится покупать отдельно, а потом самостоятельно монтировать на агрегат

Поверхность защитного слоя закрывается чехлом из кожзаменителя хорошего качества. Благодаря этим условиям вода в буферной емкости остывает гораздо медленнее, а уровень общей теплопотери всей системы существенно снижается.

Буферная емкость для отопления

Буферная емкость в системе отопления

Она представляет собой бочку, внутри которой расположен змеевик — он подключается к магистрали отопления. Материал его изготовления – медь или сталь. Энергия от теплоносителя через поверхность змеевика передается воде в емкости.

Специфика конструкции

На первый взгляд, аккумулирующая емкость для отопления не имеет особенных преимуществ. Однако при глубоком анализе выяснится, что актуальность ее монтажа в автономную сеть является неоспоримым фактором. Какие функции выполняет данная конструкция?

• Передача тепловой энергии воде, которая может использоваться для горячего водоснабжения;
• Повышение продолжительности работы отопления даже при выключенном котле. Для этого одна из пар патрубков подключается к системе через двух или трехходовые клапана. В таком случае буферная емкость системы отопления будет смешивать остывший теплоноситель с горячей водой, сохранившейся в ней;
• Использование нагретой воды для низкотемпературных контуров отопления – водяного теплого пола.

Такие возможности объясняются особенностями конструкции. Все заводские буферные емкости для отопления имеют дополнительные контуры утепления. Та минимизируется теплоотдача нагретой воды. Также патрубки имеют различный диаметр для коммутации с контурами отопления.

При выборе заводской модели ёмкости системы отопления (буферной, аккумулирующей или накопительной) нужно обращать внимание на количество патрубков – от 2-х до нескольких десятков. Их оптимальное количество зависит от контуров в системе

Расчет буферной емкости

Накопительная емкость в разрезе

Любая емкость системы отопления, прежде всего, характеризуется объемом. Для его расчета рекомендуется воспользоваться специальными программами. Если же такой возможности нет – можно произвести приблизительные вычисления самостоятельно. Теплоемкость воды составляет 4,187 кДж/кг*С. Если система отопления имеет номинальную мощность 24 квт/час, то накопительная емкость для отопления должна поддерживать работу системы в течение 4-8 часов после выключения котла. Нужно вычислить объем для часовой работы отопления. При этом разница температуры должна составлять 70-45=25°С. Зная, что 1 кВт/час это 3600 кДж, можно рассчитать вместимость:

(24*3600)/(4,187*25)=825 кг или 0,825 м³

Это лишь приблизительная схема расчета, так как каждая ёмкость радиатора отопления имеет ряд дополнительных характеристик – тепловые потери, температура и влажность в помещении, тип отопления (гравитационный или с принудительной циркуляцией).

Что нужно учитывать при выборе буферной емкости для системы отопления?

• Ее полезный объем;
• Площадь теплообменного элемента;
• Тип теплообменника – змеевик или бак в баке. Последний предпочтительнее, так как подобная конструкция увеличивает площадь нагрева воды в емкости.

Цена аккумулирующей емкости для отопления высока – самая простая модель на 800 стоит от 35 тыс. руб. поэтому нередко пытаются сделать ее самостоятельно.

Для отопления небольшого частного дома монтаж ёмкости менее 500 л нерентабелен. Она не будет способна аккумулировать нужное количество тепловой энергии.

Особенности проведения подключения

Если вы задумались о том, как сделать теплоаккумулятор своими руками, то необходимо ознакомиться и с особенностями подключения. Транзитом через всю емкость должен проходить обратный трубопровод, на концах которого следует предусмотреть вход и выход. Первоначально между собой предстоит соединить емкость и обратку котла. Между ними располагается циркуляционный насос. Последний устанавливается со второй стороны, как и отсекающий кран. Сопрягается подающий трубопровод по такой же технологии, как и предыдущий, однако теперь установка тепловых насосов не производится.

Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.

10 очаровательных звездных детей, которые сегодня выглядят совсем иначе Время летит, и однажды маленькие знаменитости становятся взрослыми личностями, которых уже не узнать. Миловидные мальчишки и девчонки превращаются в с.

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека

Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.

20 фото кошек, сделанных в правильный момент Кошки — удивительные создания, и об этом, пожалуй, знает каждый. А еще они невероятно фотогеничны и всегда умеют оказаться в правильное время в правил.

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Резюмируем В чем достоинства и недостатки использования буферных емкостей

К явным «плюсам» автономных твердотопливных систем отопления с теплоаккумулятором можно отнести следующее:

• Энергетический потенциал твёрдого топлива используется в максимально возможной степени. Соответственно, резко возрастает КПД котельного оборудования.
• Работа системы будет требовать гораздо меньшего вмешательства человека – начиная от сокращения числа загрузок котла топливом до расширения возможностей автоматизации управления режимами работы различных контуров отопления.
• Сам твердотопливный котел получает надежную защиту от перегрева.
• Работа системы становится более плавной и предсказуемо, обеспечивается дифференцированный подход к обогреву различных помещений.
• Появляются широкие возможности модернизации системы, в том числе – с запуском дополнительных источников тепловой энергии, без демонтажа старых.
• В большинстве случаев одновременно решается и проблема горячего водоснабжения дома.

Недостатки весьма своеобразные, и о них тоже надо иметь представление:

• Система отопления, оснащенная буферной емкостью, характеризуется очень большой инерционностью. Это означает, что от момента первичного розжига котла и до выхода на номинальные режим работы потребуется весьма немало времени. Вряд ли это будет оправдано в загородном доме, который в зимний период хозяева посещают только на выходные дни – в таких ситуациях требуется быстрый нагрев.
• Теплооаккумуляторы – это громоздкие и тяжеловесные (особенно – в заполненном водой состоянии) конструкции. Для них требуется достаточно места и хорошо подготовленное надежное основание. Причем – поблизости от котла отопления. Не в каждой котельной это возможно. Плюс к этому – сложности с доставкой разгрузкой, а нередко – еще и с заносом ёмкости в помещение (может не пройти в дверь). Все это следует учитывать заранее.
• К недостаткам можно отнести и весьма высокую цену таких приборов, которая порой даже превосходит стоимость котла. Этот «минус», правда, скрашивает ожидаемый эффект экономии от более рационального использования топлива.
• Теплоаккумулятор в полной мере раскроет свои положительные качества только в том случае, если паспортная мощность твердотопливного котла (или суммарная мощность иных источников тепла) будет хотя бы вдвое выше, чем расчётное значение, необходимое для эффективного обогрева дома. В противном случае приобретение буферной емкости видится нерентабельным.

А как рассчитать необходимую тепловую мощность для отопления дома?

Такие теплотехнические расчёты должны обязательно проводиться и при покупке котла, и при планировании установки радиаторов отопления. Провести вычисления можно и самостоятельно – если воспользоваться алгоритмом, подробно расписанным в публикации нашего портала, посвящённой . Там же вы найдете и удобный калькулятор.

Буферная емкость своими руками

Можно ли сделать буферную емкость своими руками, вопрос спорный. Одни говорят, что реально соорудить теплоаккумулятор собственноручно. Однако, как рекомендуют специалисты, лучше не рисковать и все-таки приобрести тепловой аккумулятор в специализированных магазинах.

Есть несколько причин, по которым лучше отказаться от такой затеи:

• форма бака будет выглядеть не эстетично;
• необходимо использовать 5 мм металл, что усложняет сварочные работы;
• верхние крышки емкости необходимо изготавливать сферическими, так как при нагревании увеличивается давление внутри бака;
• нужны большие затраты на необходимый материал;
• фирменные теплосберегающие емкости дополнительно оснащены змеевиками для подключения к водоснабжению и подачи горячей воды, собственными руками это не получится сделать.

Очевидно, что изготавливая буферный бак своими руками, не получится сэкономить, лучше приобрести новый. Покупая емкость можно не тратить время на покупку необходимых материалов, а также на проведение сварочных работ. Новый теплоаккумулятор будет более надежный и функциональный.

Приобретать буферную емкость необходимо только в специализированных магазинах и обязательно проверять наличие сертификатов.

При покупке теплового аккумулятора необходимо обращать внимание на следующие важные моменты, от которых будет зависеть функциональность бака:

• на размер и вес, может так случиться, что для такой объемной конструкции не найдется места в доме, тогда эту проблему нужно будет решать;
• разные по объему, производители выпускают емкости разного литража, чтобы удовлетворить потребности всех покупателей. Самые востребованные емкости от 300 до 5000 литров;
• максимальное давление воды в отопительной системе. От этого зависит толщина стенок бака и его форма;
• максимальная допустимая температура воды, на которую рассчитана буферная емкость;
• материал, из которого изготовлен бак. Как правило, для его изготовления необходима, мягкая углеродистая сталь с непромокаемым покрытием или нержавеющая сталь (имеет более высокую цену, но показатели долговечности выше);
• емкости бывают с использование изоляции и без нее;
• конструкция может быть оснащена дополнительными перегородками, которые разделяют ее на отдельные секции с разной температурой, что позволяет увеличить эффективность подачи тепла;
• наличие дополнительных функций (электронагреватель, встроенный теплообменник для подачи горячей воды и подключения к разным тепловым источникам). Если теплоакумулятор с нижним теплообменником, то его назначение нагревать горячую воду солнечным коллектором. В том случае если в емкости используется верхний теплообменник, то он способен подогревать горячую воду для питья. Если в баке теплообменник находится посредине, то его главная задача, нагревать аккумулирующую емкость с помощью твердотопливного, газового или электрического котла;
• резиновые фланцы могут входить в комплектацию тепловой установки. Такое оборудование позволяет теплой воде собираться в верхнем отделе бака и использоваться для потребностей отопления. Вода с более низкой температурой остается в средней части бака и за счет патрубка направляется на отопление полов в помещении.

Используя тепловой аккумулятор в и в водоснабжении горячей водой, обеспечивается регулярная подача тепла к отопительным приборам, независимо от того работает котел в это время или он выключен. Тепловой аккумулятор урегулирует комфортную температуру в доме и позволит экономить затраты на топливный материал.

Накопитель энергоресурса своими руками

Максимально простую модель теплового аккумулятора можно сделать своими руками из готовой стальной бочки. Если таковой в распоряжении нет, придется приобрести несколько листов нержавейки толщиной не менее 2 мм и сварить из них подходящую по размеру емкость в форме вертикального цилиндрического бака.

Использовать для изготовления теплоаккумулятора еврокуб не рекомендуется. Он рассчитан на контакт с теплоносителем, имеющим рабочую температуру до + 70 ºС и просто не выдержит более горячих жидкостей

Для подогрева воды в буфере потребуется взять медную трубку диаметром 2-3 сантиметра и длиной от 8 до 15 м (в зависимости от размеров бака). Ее придется согнуть в спираль и разместить внутри резервуара.

Аккумулятором в такой модели выступит верхняя часть бочки. Оттуда нужно вывести отводной патрубок для выхода горячей воды, а снизу сделать такой же для входа холодной. Каждый отвод оснастить краном для контроля поступления жидкости в накопительную зону.

В открытой отопительной системе в качестве буферного резервуара можно использовать стальной прямоугольный бак. В закрытой системе это исключено по причине возможных скачков внутреннего давления

На следующем этапе необходимо проверить емкость на герметичность, наполнив ее водой или смазав сварные швы керосином. Если утечки нет, можно перейти к созданию утеплительного слоя, который позволит жидкости внутри бака максимально долго оставаться горячей.

Как утеплить агрегат

Для начала внешнюю поверхность емкости нужно тщательно зачистить и обезжирить, а затем прогрунтовать и покрасить термостойкой порошковой краской, защитив таким способом от коррозии.

Потом обернуть резервуар утеплителем или рулонной базальтовой ватой толщиной 6-8 мм и закрепить ее шнурами либо обычным скотчем. При желании накрыть поверхность листовым металлом или «закутать» бак в фольгированную пленку.

Не стоит применять для утепления экструдированный пенополистирол или пенопласт. С наступлением холодов в этих материалах могут завестись мыши, ищущие себе теплое местечко для зимнего проживания

Во внешнем слое следует вырезать отверстия для отводных патрубков и подключить емкость к котлу и отопительной системе. Буферную емкость нужно оснастить термометром, датчиками внутреннего давления и взрывным клапаном. Эти элементы позволяют контролировать потенциально возможный перегрев бочки и время от времени сбрасывать избыточное давление.

Устройство и принцип работы

В простейшей конструкции буферная емкость (теплоаккумулятор, бак-аккумулятор) представляет собой теплоизолированный металлический бак с четырьмя патрубками: два для котлового контура и два, для контура отопительной системы.

 В верхней части устройства, расположен подрывной клапан, который, в случае необходимости, стравливает избыток давления. В днище данного устройства устанавливается дренажный кран, благодаря которому можно сливать теплоноситель. В некоторых моделях теплогенератора предусматривается наличие электрического ТЭНа и (или) змеевика, для подогрева теплоносителя от других источников тепла. Достаточно часто в верхней части конструкции располагается теплообменник, благодаря которому производится подогрев воды для ГВС дома.

Принцип действия данного устройства следующий: бак заполнен теплоносителем. При запуске котла циркуляционный насос котлового контура подает из нижней части теплоаккумулятора охлажденный теплоноситель, который после нагрева поступает в верхнюю часть буферной емкости. Горячий теплоноситель легче холодного, поэтому он всегда находится в верхней части бака. Пока твердотопливный котел работает по малому кругу (только через буферную емкость) происходит постепенное замещение холодного теплоносителя горячим.

После того, как весь теплоноситель прогрелся, включается циркуляционный насос отопительного контура, нагретый теплоноситель из верхней части бака начинает поступать в систему отопления. Остывшая обратка поступает в нижнюю часть бака-аккумулятора, а оттуда – в котлоагрегат.

Из-за разницы в плотности, горячий и холодный теплоноситель в буферной емкости практически не смешивается.

Основные достоинства такой схемы отопления в том, что при остановке котла данная система еще некоторое время будет снабжать радиаторы горячим теплоносителем. Правильный подбор буферной емкости для твердотопливного котла позволяет значительно увеличить время между топками котла, уменьшить расход топлива и сэкономить средства. Кроме этого, использование этого устройства позволит сгладить температурные колебания в котловом и отопительном контуре.

Недостатком отопления с теплоаккумулятором является то, что между запуском котла и прогреванием радиаторов проходит достаточно большой период. В зависимости от температуры в помещении и емкости бака, такое время может составлять 2-4 часа.

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

• Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром — отечественные производители

Цель установки

Чаше всего специалисты рекомендуют устанавливать такие устройства в системах, которые обеспечивают отопление при помощи солнечных батарей или электрических топок. Оба источника выработки тепла зависят от времени суток.

Активная работа солнечных аккумуляторов приходится на день, а электрический прибор более эффективен ночью, так как стоимость электроэнергии в ночное время рассчитывается по низкому тарифу, а значит, можно сэкономить.

Учитывая такие факторы, выясняется, что буферная емкость в одно время суток работает на накопление тепла, а во второе – на его отдачу.

КПД системы

Идеально сочетается аккумулирующий бак с газообразующим или твердотопливным котлом. В данном случае помимо экономии времени и топлива он выступает в роли системы безопасности. Наивысшую степень эффективности можно достичь при комбинации буферного устройства с газогенератором.

КПД достигает своего максимума при оптимальных условиях сжигания топлива. Дерево преобразуется в газ при температурном режиме в 400 градусов. При некотором изменении параметров (давление, температура, плотность топлива в камере сгорания котла) соотношение древесного газа и кислорода становится нерациональным, и топливо уходит в дымоход, заметно снижая КПД топки и приводя к увеличению расхода дров.

Чтобы улучшить показатели КПД, отходящий из топки газ должен удерживать температуру на уровне 90 – 120 градусов. В то же время при таком температурном режиме в трубе образуется конденсат, а это грозит попаданием воды в котел с последующим его выходом из строя. Следовательно, такой режим сгорания нельзя назвать оптимальным.

Чтобы улучшить эффективность нагревателя, необходимо обеспечить ему цикличный режим работы в виде нескольких закладок топлива в топку с максимальным режимом выработки энергии, которая будет поглощена буферным баком. Затем котел может простаивать в течение нескольких суток.

Преимущества

Срок спящего режима топки зависит от объема буферной емкости (объем необходимо подбирать с учетом мощности отопительного устройства), из которой поступает энергия в дни ее простоя. При таком режиме обогрева можно отметить следующие преимущества:

• высокий уровень КПД отопительного котла;
• минимизация топливных расходов;
• выработка комфортной стабильной температуры;
• уменьшение временных затрат на обслуживание системы.

Подключение теплоаккумулятора к системе отопления и твердотопливному котлу

Для того, чтобы произвести подключение буферной емкости к системе отопления, можно воспользоваться схемой.

Схема подключения буферной емкости

Этапы подключения к системе отопления:

• Необходимо транзитом по тепловому аккумулятору, через весь бак провести обратный трубопровод, на  концах которого должны быть вход и выход, размером в полтора дюйма.
• На первом этапе соединяются бак и обратка котла, между ними размещается циркуляционный насос, который прогоняет воду из бочки в кран, бак и котел.
• С обратной стороны монтируются отсекающий кран и циркуляционный насос.
• Подающий трубопровод соединяется по такому же принципу, как и предыдущий, однако в этом случае отсутствует установка тепловых насосов.

Данная схема подходит для подключения буферной емкости к системе отопления, работающей на основе только одного котла. При увеличении количества котлов, схема подключения теплоаккумулятора усложнится.

Вариант обвязки твердотопливного котла и теплоаккумулятора

Этапы обвязки с твердотопливным котлом:

• С одной стороны – к котлу: подающий трубопровод проводится к верхнему патрубку, обратный, соответственно — к нижнему. При этом в обвязке котла, необходимо сделать перемычку с узлом подмеса, который не будет позволять попадать холодной воде в теплообменник.
• С другой стороны необходимо провести к отопительному контуру, который также снабжен узлом подмеса и перемычкой. Забор воды в контур будет происходить сверху, а возврат будет осуществляться снизу. В каждый контур необходимо врезать по одному циркуляционному насосу. Тот насос, который установлен между теплообменником и котлом, будет прогонять теплоноситель через теплогенератор, тем самым осуществляя процесс зарядки накопителя. Второй насос, установленный на стороне отопительного контура, предназначен для прогона теплоносителя через радиаторы.

Принцип работы и виды буферной ёмкости

Если вы когда-либо видели термос, то поймёте и принцип работы буферной ёмкости. Её еще называют аккумулирующей или тепловым аккумулятором. С виду это бак цилиндрической формы. Стенки внутри него заизолированы поролоном или другим материалом. Это своеобразный посредник, который хранит тепло и равномерно распределяет его по отопительной системе. Это полезно и выгодно по таким причинам:

1. Если тепло в доме генерирует твердотопливный котел, управлять мощностью которого очень сложно. С помощью буферной ёмкости вы сможете уменьшить разогрев радиаторов, например, в теплые дни.
2. Для твердотопливного котла исчезает необходимость подкидывать дрова в ночное время.

3. Если у вас дифференцированный тариф на оплату электроэнергии (днём – дороже, ночью – дешевле), электрокотел можно включать только ночью, а днём отапливаться накопленным теплом.

   Тепловой аккумулятор

4. Использование ёмкости уменьшит выделения вредных веществ в атмосферу вашего дома (при использовании твердотопливного котла).
5. Экономия топлива.
6. Дополнительная защита от перегрева для любого котла.
7. Увеличение теплоотдачи котла и срока его эксплуатации.

Внимание! Есть у буферной ёмкости и минусы. Например, при своих габаритах она должна располагаться рядом с котлом

К тому же современный аккумулирующий бак стоит недешево, чтобы окупить его потребуется не менее 2-х лет.

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Все буферные емкости выполняют практически одинаковую функцию, но имеют некоторые конструкционные особенности. Производители выпускают накопительные агрегаты трех типов:

• пустотелые (не имеющие внутренних теплообменников);
• с одним или двумя змеевиками, обеспечивающими более эффективное функционирование оборудования;
• со встроенными бойлерными баками небольшого диаметра, предназначенными для корректной работы индивидуального комплекса горячего водоснабжения частного дома.

Подключают теплоаккумулятор к греющему котлу и коммуникационной разводке домашней отопительной системы посредством резьбовых отверстий, расположенных во внешнем корпусе агрегата.

Как работает пустотелый агрегат

Прибор, не имеющий внутри ни змеевика, ни встроенного бойлера, относится к самым простым видам оборудования и стоит дешевле своих более «навороченных» аналогов.

Подсоединяется к одному или нескольким (в зависимости от потребностей хозяев) источникам энергообеспечения через центральные коммуникации, а потом посредством патрубков 1 ½ разводится к точкам потребления.

Когда в жилом доме уже есть отдельная система подачи горячей воды и владельцы не планируют использовать гелиотермические источники тепла для обогрева помещения, целесообразно сэкономить деньги и установить пустотелую буферную емкость, в которой вся полезная площадь бака отдана теплоносителю, а не занята змеевиками

Предусматривается установка дополнительного греющего элемента, функционирующего на электрической энергии. Агрегат обеспечивает качественный прогрев жилой недвижимости, снижает до минимума риск перегрева теплоносителя и делает эксплуатацию системы полностью безопасной для потребителя.

Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками

Тепловой аккумулятор, оснащенный одним или двумя теплообменниками (змеевиками) – это прогрессивный вариант оборудования широкого спектра применения. Верхний змеевик в конструкции отвечает за отбор тепловой энергии, а нижний осуществляет интенсивный прогрев самой буферной емкости.

Устройство, снабженное теплообменниками, имеет более высокую цену, нежели пустотелый агрегат, но затраты здесь вполне оправданы. Прибор существенно расширяет функционал системы и делает ее работу гораздо эффективней

Наличие теплообменных узлов в агрегате позволяет круглосуточно получать горячую воду для бытовых нужд, подогревать резервуар от солнечного коллектора, осуществлять прогрев придомовых дорожек и максимально рационально использовать полезное тепло в любых других удобных целях.

Модуль с внутренним бойлером

Теплоаккумулятор со встроенным бойлером представляет собой прогрессивный агрегат, не только накапливающий излишки выработанного котлом тепла, но и обеспечивающий поставку в кран горячей воды для бытовых целей.

Внутренняя бойлерная емкость изготовляется из нержавеющей легированной стали и оснащается магниевым анодом. Он снижает уровень жесткости воды и предотвращает образование накипи на стенках.

Подходящий объем буферной емкости хозяева выбирают самостоятельно, но специалисты говорят, что в покупке резервуара менее 150 литров нет практического смысла

Агрегат такого типа подключается к различным источникам энергии и корректно работает как с открытыми, так и с закрытыми системами. Контролирует уровень температуры действующего теплоносителя и предохраняет отопительный комплекс от перегрева котла.

Оптимизирует расход топлива и уменьшает количество и периодичность загрузок. Совмещается с солнечными коллекторам любых моделей и может функционировать в качестве заменителя гидравлической стрелки.

Польза буферной емкости

Твердотопливный котел весьма сложен в управлении мощностью. Если он выдает 25 кВт/ч, то заставить его работать так, чтобы создавались 5 кВт/ч, невозможно. Обычно его мощность можно снизить на 4-5 кВт/час.

В обвязку постоянно подается вода с температурой, не меньшей определенной отметки, например, 90 °С. Далее эта жидкость поступает в радиаторы отопления, которые передают тепло в помещение. Количество этого тепла всегда одинаково, и поэтому помещения дома прогреваются одинаково.

Потери тепла дома в течение года различны. В некоторые месяцы они почти равны количеству тепла, которое приходит с отопительной системы. Тогда внутри комнат формируется наиболее благоприятная температура.Когда эти потери очень маленькие (весной или осенью), в доме накапливается слишком много тепла, и температура воздуха с привычных +20…+22 °С поднимается на 3-8 °С. То есть становится слишком жарко. Открываются форточки, и избыточное тепло выходит наружу.

Предотвратить такую ситуацию можно с помощью , которая накапливает лишнее тепло. После того, как сгорают дрова в котле,  накопленное тепло поступает в радиаторы отопления.Котел может простаивать некоторое время. Продолжительность простоя зависит от накопленных в емкости кВт и потерь тепла.

Сборка простого теплоаккумулятора

Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.

Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:

• бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
• материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
• клейкая лента;
• медные трубки для изготовления змеевика;
• бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.

Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки. Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.

Первый шаг

Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.

Теплоаккумулятор, общий вид

Теплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анод

Теплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных систем

Второй шаг

Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.

Третий шаг

Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.

Четвертый шаг

Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.

Теплоаккумулятор

Змеевик — теплообменник

Трубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезов

Подключение теплообменника

Подключение теплообменника

Подключение теплообменника

Утепление теплоаккумулятора

Пятый шаг

Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.

Шестой шаг

Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.

Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.

Важно! Бочку можно ставить только на плиту из бетона. Покупаем готовое изделие либо отливаем основание самостоятельно

По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.

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 100м2 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 15кВтч.

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.

• Как выбрать чугунную печь для бани
• Проектирование системы отопления частного дома
• Каменная печь для бани и дома

Тепловой аккумулятор своими руками

Сложность изготовления буферных емкостей для отопления заключается в создании надежной теплоизоляции. Для этого нельзя использовать обычную бочку или аналогичную ей емкость. Помимо этого параметра ёмкость радиатора отопления должна выдержать нагрузку воды на стенки и возможные гидравлические удары.

Самая простая конструкция представляет собой куб, внутри которого располагается П-образный трубопровод или змеевик из медной трубы. Последний предпочтительнее, так как он имеет большую площадь теплообменной поверхности, а медь обладает оптимальным значением теплопроводности. Эта конструкция подключается к общей магистрали. Для изготовления емкости системы отопления понадобятся стальные листы, толщиной не менее 1,5 мм и металлическая труба. Ее диаметр должен быть равен сечению трубопровода на этом участке отопления.

Минимальный набор инструментов включает в себя следующее:

• Сварочный аппарат;
• Угловая шлифовальная машина (болгарка);
• Дрель со сверлами по металлу;
• Измерительный инструмент.

Проще всего изготовить ёмкость для радиаторов отопления кубической формы. Предварительно составляется чертеж, по которому будут выполняться все дальнейшие работы. Наличие ТЭНа не обязательно, но предпочтительно. Он сможет поддерживать уровень нагрева воды на должном уровне.

Порядок изготовления теплового аккумулятора

Сначала вырезаются листы прямоугольной формы, из которых будет состоять корпус емкости системы отопления. На этом этапе нужно учитывать зазор для сварки – он может составлять от 1 до 3 мм в зависимости от аппарата и выбранных электродов. Затем в заготовках вырезают отверстия для крепления трубопровода, ТЭНа и патрубков для наполнения емкости. чугунные батареи отопления не могут крепиться непосредственно к ней. Поэтому нужно рассчитать тепловые потери от емкости к радиатору.

После сборки конструкции нужно сделать теплоизоляцию корпуса. Для накопительной емкости отопления лучше всего использовать базальтовый утеплитель. Он имеет следующие важные качества:

• Не горюч. Плавление происходит при температуре свыше 700°С;
• Легко устанавливается. Базальтовая вата достаточно упруга;
• Имеет пароизоляционные свойства. Это важно для вывода конденсата, который будет неизбежно скапливаться на корпусе аккумулирующей емкости во время работы отопления.

Применение полимерных материалов (пенополистирол или пенопласт) недопустимо, так как они относятся к группе легковоспламеняющихся. Теплоизоляцию буферной емкости лучше всего делать после подключения к системе отопления. Так можно уменьшить тепловые потери на входных и выходных патрубках.

В качестве ёмкости можно использовать старый стальной резервуар. Но толщина его стенки не должна быть менее 1,5 мм.

Расчет объема буферной емкости котла

Самым оптимальным решением этой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам. Расчет объема теплоаккумулятора для всей системы отопления частного дома требует учитывать различные факторы, известные только им. Несмотря на это, предварительные подсчеты можно сделать самостоятельно. Для этого кроме общих знаний физики и математики понадобятся калькулятор и чистый лист бумаги.

Находим следующие данные:

• мощность котла, кВт;
• время активного горения топлива;
• тепловая мощность обогрева дома, кВт;
• КПД котла;
• температуры в трубе подачи и «обратке».

Рассмотрим пример предварительного расчета. Обогреваемая площадь — 200 м2, время активного горения котла – 8 часов, температура теплоносителя при нагреве — 90° С, в обратном контуре — 40° С. Расчетная тепловая мощность обогреваемых помещений – 10 кВт. При таких исходных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10×8) энергии.

Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды:

m=Q/1,163×∆tгде:m – масса воды в емкости (кг);Q – количество тепла (Вт);∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).

Расчет буферной емкости твердотопливного котла

Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м3 (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м2 надо установить ТА емкостью 1,4 м3. Зная эту цифру можно смело идти в магазин и смотреть, какой теплоаккумулятор приемлем.

Габариты, цена, комплектация, производитель уже легко определяемы. Сопоставляя известные факторы не трудно сделать предварительный выбор теплового аккумулятора для дома. Такой расчет актуален в случае, когда дом построен, система отопления уже смонтирована. Результат расчета покажет, нужно ли разбирать дверные проемы из-за габаритов ТА. Оценив возможность его установки на постоянное место, делается окончательный расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла, установленного в системе.

Собрав данные по системе отопления выполняем вычисления по формуле:

W = m×c×∆t (1)где:W – количество необходимого тепла для нагрева теплоносителя;m – масса воды;c – теплоемкость;∆t – температура подогрева воды;

Кроме этого понадобится значение k – КПД котла.

Из формулы (1) находим массу:m = W/(c×∆t) (2)

Поскольку КПД котла известен, уточняем формулу (1) и получаемW = m×c×∆t×k (3)откуда находим уточненную массу водыm = W/(c×∆t×k) (4)

Рассмотрим, как рассчитать теплоаккумулятор для дома. В системе отопления установлен котел мощностью 20 кВт (указана в паспортных данных). Топливная закладка прогорает за 2,5 часа. Для отопления дома нужно 8,5 кВт/1 час энергии. Значит, за время прогорания одной закладки будет получено 20×2,5 = 50 кВт

На отопление помещений будет израсходовано8,5×2,5 = 21,5 кВт

Лишнее произведенное тепло50 – 21,5 = 28,5 кВтсохраняется в ТА.

Температура, на которую нагревается теплоноситель составляет 35° С. (Разность температур в трубе подачи и «обратки». Определяется замером во время работы системы отопления). Подставляя искомые значения в формулу (4) получаем28500/(0,8×1,163×35) = 874,5 кг

Эта цифра означает, что для сохранения тепла, выработанного котлом необходимо иметь 875 кг теплоносителя. Для этого понадобится буферная емкость для всей системы объемом 0,875 м3. Такие облегченные расчеты позволяют легко выбрать теплоаккумулятор для котлов отопления.

Совет. Для более точного расчета объема буферной емкости лучше обратиться к специалистам.

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.

Как устроен теплоаккумулятор

Буферная емкость, как правило, изготавливается в форме цилиндра из листовой стали (черной или нержавеющей). Объем теплоаккумулирующего бака может варьироваться от сотни до нескольких тысяч литров. Чем больше объем емкости, тем больше ее габариты. Из-за внушительных линейных размеров баков-накопителей возникают сложности с их размещением в помещении котельных. Производители готовых теплоаккумуляторов выпускают модели как с теплоизоляцией, поставляемой в отдельной упаковке, так и без нее. Толщина слоя утеплителя обычно составляет 10 см, которые необходимо учитывать при монтаже оборудования. На бак с утеплителем надевается  кожух, сшитый из качественного заменителя кожи. Утеплитель замедляет остывание теплоносителя, находящегося в теплоаккумулирующей емкости.

В зависимости от конструкции буферные емкости бывают:

• пустыми (без теплообменников);
• с одним или двумя змеевиками (теплообменниками);
• с встроенными баками-бойлерами меньшего диаметра, используемыми для обеспечения автономной работы системы горячего водоснабжения загородного объекта.

В стальном корпусе бака предусматривается несколько резьбовых отверстий, которые используются для подключения аккумулирующего устройства к котлу и трубной разводке системы отопления дома.

Внешний вид и внутреннее устройство термоаккумулятора (буферной емкости) с нижним теплообменником и слоем минераловатного утеплителя

Зачем нужен

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

Это самое простое определение теплоаккумулятора, однако, назначение и область применения у него гораздо шире.

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

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

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

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

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

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

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

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

Как рассчитать необходимый объем ТА

Для этого нужно отталкиваться от следующих данных:

• мощность отопительного агрегата;
• время, за которое должен прогреваться теплоноситель в ТА;
• время, на которое должно хватить накопленной в резервуаре тепловой мощности для покрытия теплопотерь дома.

Для правильного подбора необходимо знать тепловую мощность ТА.

Она рассчитывается по формуле:

q = m × c × (T2 – T1),

• где m – масса теплоносителя (зависит от объема ТА), кг;
• С – удельная теплоемкость теплоносителя;
• T2 – T1 — разница между конечной и начальной температурой воды. Обычно она принимается равной 40 градусам.

Одна тонна воды при остывании на 40 градусов выделяет 46 кВ тч тепла.

Если Вы хотите перевести котел на периодическую работу, к примеру, только на ночной или дневной режим, то мощности ТА должно хватать на обогрев дома для работы в оставшееся время.

Приведем пример. Предположим, используется твердотопливный котел, работающий только в дневное время в течение 10 часов. При этом теплопотери дома составляют 5 кВт, тогда за сутки потребуется 5 × 24 = 120 кВт*ч тепловой мощности для поддержания функции отопления. ТА при этом будет использоваться в течение 14 часов. Значит, в нем должно аккумулироваться: 5 × 14 = 70 кВтч тепла. Если теплоносителем является вода, то ее вес должен составлять 70 : 46 = 1,52 т. С запасом в 15% это составит 1,75 т, тогда объем ТА должен составлять примерно 1,75 куб. м.

Не забывайте, что мощности котла должно быть достаточно для того, чтобы выдать 120 кВтч энергии за 10 часов работы. То есть, его мощность должна быть не менее 120 : 10 =12 кВт.

Если ТА используется только с целью безопасности системы отопления на случай аварии, то запаса тепловой мощности в нем должно хватать на 1-2 суток. То есть запас мощности должен быть не менее 120 — 240 кВтч. Тогда объем ТА составит: 240 : 46 = 5, 25 куб. м.

Это примерные расчеты, однако они позволяют составить примерное представление о параметрах ТА.

Есть и более простые способы расчета объема ТА:

• Объем равен площади помещения в метрах, умноженной на 4. Например, дом имеет площадь 120 кв. м. Тогда объем бака должен составлять: 120 × 4 = 480 л.
• Мощность котла умножается на 25. Например, котел имеет мощность 12 квт, тогда объем резервуара составит 12 × 25 = 300 л.