Как выбрать и установить тепловой аккумулятор в систему отопления

Самостоятельное изготовление теплоаккумулятора под силу каждому человеку, имеющему навыки работы с элементарными слесарными и хозяйственными инструментами. Для сборки такого агрегата не придется покупать какие-либо дорогостоящие детали и материалы. Комплектующие для самой простой модели можно найти в гараже либо кладовой любого запасливого и хозяйственного человека.

Как устроен теплоаккумулятор?

Устройство теплоаккумулятора максимально простое, что упрощает его обслуживание. Теплоаккумулирующий бак состоит из:

Как устроен теплоаккумулятор?
Как устроен теплоаккумулятор?
  • герметичного стального цилиндра нужной ёмкости;
  • одного или нескольких теплообменников;
  • внутреннего утеплителя из минеральной ваты;
  • наружного утеплительного кожуха.
Как устроен теплоаккумулятор?
Как устроен теплоаккумулятор?

На корпусе теплоаккумулятора предусмотрены специальные отверстия, предназначенные для подключения к твердотопливному котлу и системе отопления. Также необходим насос, предназначенный для закачивания в бак холодной воды из системы отопления. Существуют теплоаккумуляторы, в конструкцию которого входят несколько встроенных бойлеров меньшего размера.

Как устроен теплоаккумулятор?
Как устроен теплоаккумулятор?

Принцип работы теплоаккумулятора

Гидроаккумулятор отопления

Процесс функционирования устройства основан на накоплении тепла водой, находящейся в емкости теплоаккумулятора. Вода обладает высоким показателем теплоемкости. Объем воды принимает избыточное тепло, производимое котлом при сжигании твердого топлива. Затем накопленное тепло постепенно расходуется на нужды отопления и горячего водоснабжения во время простоя котла.

Принцип работы теплоаккумулятора

Твердотопливные котлы практически не поддаются регулировке – это вызывает повышенный расход топлива и неравномерный тепловой режим работы радиаторов. Теплоаккумулятор позволяет сделать более редкими загрузки новых порций топлива за счет использования накопленного тепла. Этот алгоритм работы позволяет сэкономить до 35% топлива.

Применение теплоаккумулятора может быть актуально для системы отопления с электрическим котлом. При этом владельцу помещения необходимо перейти на двухставочный тариф оплаты. Этот тариф имеет малые значения в ночные часы. При наличии автоматики за ночной период электрический котел будет выпускать повышенный объем тепла, который будет расходоваться на отопление и создание запаса на дневной период. Вместо электрического котла иногда используются встроенные в бак аккумулятора ТЭНы.

Что такое и для чего нужен теплоаккумулятор?

Аккумулятор тепла представляет собой стальной герметичный изолированный бак из черной стали, имеющий патрубки – два верхних и два нижних для того чтобы подключать источник и потребитель тепла. Теплоаккумулятор для отопления отзывы показывают, что это эффективное устройство. А служит оно для того чтобы аккумулировать избыточную энергию, которую источник тепла (котел) выделяет.

Теплоаккумулятор для отопления

Что такое и для чего нужен теплоаккумулятор?

Итак, если ваш котел с твердым топливом функционирует в режиме оптимального горения (на полную мощность) от загрузки топлива до его полного сгорания, то будет максимум эффекта. Так, полученное тепло попадает в отопительную систему. Но не всегда система нуждается в таком количестве тепла. Именно для этих целей и существует буферная емкость системы отопления.

Такая емкость накапливает избыточное тепло и при необходимости подает его в систему. Поэтому, используя аккумуляторы тепла в системах отопления, вы экономите топливо, увеличиваете время работы вашего котла, уменьшаете расходы на отопление вашего дома.

Устройство и особенности работы теплоаккумулятора

По своей конструкции типичный теплоаккумулятор является стальным баком с патрубками вверху и внизу, одновременно являющимися концами змеевика, изготовленного из медной трубки. Нижние патрубки соединяются с тепловым источником, верхние – с системой отопления. Внутри установки находится жидкость, которую потребитель может использовать для решения нужных ему задач.

Схема подключения

Принцип работы агрегата построен на высокой теплоемкости воды. В целом механизм действия теплоаккумулятора можно описать так:

  • в боковые стенки емкости врезано две трубы. Через одну в бак поступает холодная вода от водопровода или из резервуаров, через вторую подогретый теплоноситель отводится в радиаторы отопления;
  • верхний конец змеевика, установленного в баке, соединяется с патрубком холодной воды котла, нижний – с патрубком горячей;
  • циркулируя через змеевик, горячая вода нагревает жидкость в баке. После выключения котла, вода в отопительных трубах начинает остывать, но продолжает циркулировать. При поступлении в теплоаккумулятор прохладная жидкость выталкивает накопленный там горячий теплоноситель в отопительную систему, благодаря чему обогрев помещений продолжается еще в течение некоторого времени (в зависимости от емкости накопителя) даже при выключенном котле.

Важно! Для обеспечения движения теплоносителя система укомплектовывается циркуляционным насосом.

Преимущества и недостатки агрегатов

К преимуществам теплоаккумулирующих ёмкостей можно отнести:

  • возможность накопления тепла во время работы котла и последующей отдачи энергии при его отключении;
  • защиту отопительной системы от перегрева;
  • способность соединить в одну схему несколько тепловых агрегатов, работающих на различных видах энергии;
  • значительное повышение КПД котлов за счёт возможности их эксплуатации при повышенных температурах (как известно, в таком режиме происходит минимум потерь от преобразования энергии из одного состояния в другое);
  • уменьшение числа загрузок твердотопливного котла и равномерное временное распределение тепла при его работе;
  • возможность подключения контура горячего водоснабжения.

К явным недостаткам буферного аккумулятора относится его громоздкая конструкция и увеличение стоимости отопительной системы, связанное с необходимостью покупки и монтажа дополнительного оборудования.

Принцип действия

Теплоакумулятор для котлов имеет простую схему функционирования. От агрегата любого типа топлива к верхней части устройства подводят трубу, по которой в накопительную ёмкость попадает горячая вода.

Когда вода остывает, то опускается к кольцевому насосу, который её подаёт назад в магистральную трубу, и вода возвращается к отопительному устройству для очередного цикла.

Если установить теплоаккумулятор, то это предупредит перегревание воды, когда агрегат работает на максимальную мощность, обеспечит теплообмен и экономичный расход топлива. Поэтому уменьшается нагрузка на систему отопления, и увеличивается срок её эксплуатации.

Принцип действия

Котёл с любым видом топлива имеет ступенчатую работу, время от времени включается и выключается, достигая необходимой температуры. Работа останавливается, носитель тепла оказываясь в резервуаре, заменяется горячей жидкостью.

Она не охладилась потому, что есть теплоаккумулятор для котла отопления. Если случится так, что котёл отключится и станет неактивным до очередной загрузки топлива, то радиаторы некоторое время ещё будут горячими, и вода в кране тоже будет тёплой.

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Схема отопления частного дома твердотопливным котлом на дровах с буферным баком и бойлером ГВС

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Буферный бак заводского изготовления со встроенным теплообменником ГВС довольно дорогое оборудование. Один из российских производителей твердотопливных котлов предлагает покупателям недорогие буферные баки без теплообменника ГВС. Схема закрытой системы отопления для этого варианта показана на рисунке.

В этой схеме также не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при работе котла. В инструкции к котлу производитель рекомендует хозяину самому следить за тем, чтобы температура теплоносителя в обратной трубе во время отопительного сезона не опускалась ниже 60 оС.

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Обратите внимание, как в схеме  на видео реализован режим защиты котла от низкотемпературной коррозии.

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Прочитайте статью

Отопление дома твердотопливным котлом

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Какой твердотопливный котел выбрали Вы? Голосуйте! Узнайте, что выбрали другие.

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Смотреть! — все опросыЕще статьи на эту тему:

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

⇒ Отопление частного дома твердотопливным котлом ⇒ Котел отопительный твердотопливный с аккумулятором тепла — буферной емкостью ⇒ Схема принудительного отопления с твердотопливным котлом (без теплоаккумулятора)Еще статьи на эту тему

  • Отопление частного дома твердотопливным котлом на дровах
  • Расчет железобетонной балки сборно-монолитного перекрытия
  • Делаем на участке дорожки и площадки из плитки и брусчатки
  • Как сделать красивый родник в саду
  • Канализация в частном загородном доме своими руками
  • Устройство принудительной вентиляции в частном доме
  • Расходы на отопление и сопротивление теплопередаче
  • Как сделать входной тамбур в частном доме
Читайте также:  Как не просчитаться, рассчитывая мощность газового котла

Материалы для изготовления емкости

В идеале резервуар изготавливается из нержавеющей стали, чтобы устройство могло функционировать долгие годы без риска коррозии. Но использование такого материала серьезно удорожает конструкцию.

Самодельный теплоаккумулятор можно выполнить из металлической бочки подходящего объема, если толщина стенок составляет не менее 3 мм. Торцы бочки завариваются герметичными крышками.

Материалы для изготовления емкости

Самодельный теплоаккумулятор

Резервуар также можно сварить из листового металла толщиной от 3 мм, в этом случае его удобнее сделать прямоугольной формы. Тем более, такая конструкция упрощает расчеты требуемого объема.

Не стоит использовать бочки из полимерных материалов, так как вода в теплоаккумуляторе может нагреваться до 90 градусов. Исключением являются полимерные емкости, маркировка которых указывает, что материал выдерживает нагрев до 100 градусов.

Такая пластиковая емкость как еврокуб может применяться только в качестве теплоаккумулятора для системы теплого пола. Материал изготовления еврокуба рассчитан на максимальный нагрев до 70 градусов, а в контур теплых полов подается теплоноситель, нагретый до 45-50 градусов.

Материалы для изготовления емкости

Тепловой аккумулятор из еврокуба

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Все буферные емкости выполняют практически одинаковую функцию, но имеют некоторые конструкционные особенности.

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Производители выпускают накопительные агрегаты трех типов:

Разновидности аккумулирующих тепло моделей
  • 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.
Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Как работает пустотелый агрегат?

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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.

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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.

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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.

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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.

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Модуль с внутренним бойлером

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

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.

Читайте также:  Как правильно использовать газовый баллон в быту?

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

Как выбрать буферную емкость

Расчет минимально необходимого объема

Наиболее важным параметром, с которым стоит определиться сразу – объем емкости. Он должен быть как можно большим для максимизации эффективности, но до определенного порога, чтобы мощности котла хватало для его «заряда».

Расчет объема буферной емкости для твердотопливного котла производится по формуле:

m = Q / (k*c*Δt)

  • где, m – масса теплоносителя, после расчета ее не сложно перевести в литры (1 кг воды ~ 1 дм3);
  • Q – необходимое к-во тепла, рассчитывается как: мощность котла * период его активности — теплопотери дома * период активности котла;
  • k – КПД котла;
  • c – удельная теплоемкость теплоносителя (для воды это известная величина – 4,19 кДж/кг*°C = 1,16 кВт/м3*°С);
  • Δt – разница температур в трубах подачи и обратки котла, снимаются показатели при установившейся работе системы.

Например, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича площадью 100 м2 теплопотери, грубо, составляют 10 кВт/час. Соответственно, необходимое количество тепла (Q) для поддержания баланса = 10 кВт. Дом отапливается котлом мощностью 14 кВт и КПД 88%, дрова в котором прогорают за 3 часа (период активности котла). Температура в трубе подачи – 85°C, а в обратке – 50°C.

Сначала нужно рассчитать необходимое к-во тепла.

Q = 14*3-10*3 = 12 кВт.

Соответственно, показатели зависят от качества топлива, чистоты теплоносителя, точности исходных данных, поэтому на практике результат может отличаться на 10-15%.

Количество теплообменников

Медные внутренние теплообменники накопительного бака.

После подбора объема, второе, на что стоит обратить внимание – наличие теплообменников и их количество. Выбор зависит от желаний, требований к СО и схемы подключения бака. Для самой простой системы отопления достаточно пустой модели без теплообменников.

Однако если в контуре отопления планируется естественная циркуляция, нужен дополнительный теплообменник, поскольку малый контур котла может функционировать лишь при принудительной циркуляции. Давление в таком случае выше, чем в отопительном контуре с естественной циркуляцией. Для обеспечения ГВС или подключения теплых полов также потребуются дополнительные теплообменники.

Максимально допустимое давление

При выборе буферной емкости с дополнительным теплообменником, следует обратить на максимально допустимое рабочее давление, которое должно быть не ниже, чем в любом из контуров отопления. Бак моделей без теплообменников в большинстве случаев рассчитаны на внутреннее давление до 6 бар, чего более чем достаточно для среднестатистической СО.

Материал внутренней емкости

На данный момент существует 2 варианта изготовления внутреннего бака:

  • мягкая углеродистая сталь – покрыта непромокаемым антикоррозийным покрытием, имеет более низкую себестоимость, используется в недорогих моделях;
  • нержавеющая сталь – более дорогая, но более надежная и долговечная.

Некоторые производители также устанавливают в емкости дополнительные средства защиты стенок. Чаще всего это, например, магниевый аноидный стержень по центру бака, обеспечивающий защиту стенок бака и теплообменников от нарастания слоя твердых солей. Однако такие элементы нуждаются в периодической очистке.

Другие критерии выбора

После определения с основными техническими критериями, можно обратить внимание на дополнительные параметры, повышающие эффективность и комфорт от использования:

  • возможность подключения ТЭН для дополнительного подогрева от электросети, а также дополнительных контрольно-измерительных приборов, которые монтируются резьбовым или муфтовым (но ни в коем случае не сварным) соединением;
  • наличие слоя теплоизоляции – в более дорогих моделях теплоаккумуляторов между внутренним баком и наружной оболочкой имеется слой теплоизолирующего материала, способствующий еще более долгому сохранению тепла (вплоть до 4-5 дней);
  • вес и габариты – все вышеперечисленные параметры влияют на вес и размеры буферной емкости, поэтому стоит за ранее определиться как она будет заноситься в котельную.