Аккумулятор тепла для системы отопления

Использование теплового аккумулятора для отопления

Устанавливая современный котел отопления в подвальное помещение загородного дома, лучше дополнительно оснастить его теплоаккумулятором. Тогда система сможет бесперебойно функционировать, даже если подача топлива в котел прекратится.

Данное устройство одинаково полезно для применения как в системах отопления, работающих на твердом топливе, так и в электрических котлах. Стоит разобраться, как работают теплоаккумуляторы и как производится расчет системы отопления с их участием, а также возможно ли такие устройства самостоятельно собрать и установить.

Принцип работы и конструкция

Главная задача теплового аккумулятора – накапливать дополнительное тепло в своей емкости и в случае, если котел не сможет выделять энергию, выполнять эту функцию за него. Работа подобного устройства способна на несколько процентов снизить уровень потребления энергии, если оно монтируется в электрокотел, а это в свою очередь снижает денежные затраты владельца дома на электричество.

Работает данное оборудование, врезанное в твердотопливный котел следующим образом: при отсутствии источника тепловой энергии в котле, он свою работу прекращает, и соответственно вода в магистральных трубопроводах постепенно начинает остывать. Именно вода выдавливает из бака аккумулятора в систему горячий теплоноситель, что делает ее работу бесперебойной.

Конструкция

По сути теплоаккумулятор, используемый для подсоединения к системе отопления, имеет простую конструкцию: бак с теплоизолированными стенками и несколько патрубков, необходимых для подключения к котлу.

При выборе оборудования следует тщательно рассчитать нужный уровень теплоизоляции его стенок — лучше всего перестраховаться и приобрести емкость с толстыми стенками.

Как правило, расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла производят, исходя из соотношения, что 1 кВт мощности котла должно приходиться 25 литров объема емкости.

Случаи применения

Специалисты рекомендуют врезать в отопительную систему дома теплоаккумулятор в следующих случаях:

• большая ежедневная потребность в горячей воде;
• если используется твердотопливный котел (уменьшается количество используемого топлива);
• если в доме стоит электрокотел, а в ночное время тарифы на потребление электроэнергии не снижаются.

Нюансы использования

Закономерен вопрос — зачем нужен термоаккумулятор, если система отопления и так неплохо справляется с поставленной задачей? Именно поэтому стоит тщательнее разобрать все случаи, когда применение подобного устройства оправданно.

Подсоединение

Неважно, оснащен ли твердотопливный котел водяным контуром или нет, при оптимальном режиме топливо сгорает, образуя как можно меньше остатков, причем не только золы, но и кислоты с дегтем. Мощность в таких системах регулируется ограничением доступа кислорода в топку. Однако израсходовать все тепло, выделяемое при сгорании твердого топлива, не представляется возможным – иначе радиаторы будут сильно нагреваться, а трубы быстро изнашиваться.

При этом использование теплоаккумулятора для работы твердотопливного котла дает следующие возможности: отправка тепла, которое вырабатывает котел, в бак теплоаккумулятора и циркуляция теплой воды в системе после полного сгорания топлива в котле.

Применение в электрокотлах

Когда дома установлен электрокотел, то монтаж к нему теплоаккумулятора эффективен при снижении тариф на потребление электроэнергии (двухтарифный счетчик) в ночное время. Нужно запрограммировать таймер котла на включение ночью, и он будет нагревать дополнительную емкость аккумулятора, а днем полученная тепловая энергия будет обогревать жилье.

Такая простая схема использования теплоаккумулятора и электрического котла в комплексе позволяет значительно снизить расходы на электроэнергию.

Создание и подключение

Подобное устройство без труда можно изготовить своими руками – для этого достаточно иметь под рукой сварочный аппарат и уметь им пользоваться. Все операции необходимо выполнять в определенной последовательности:

1. произвести расчет объема емкости;
2. изготовить хорошо утепленный бак – для этого можно использовать либо листовое железо, либо обыкновенные трубы большого диаметра; полученная емкость должна быть полностью герметичной;
3. в верхней точке и в нижней точке емкости следует врезать по два патрубка – это будут подающие и обратные трубопроводы;
4. вверху емкости теплоаккумулятора приваривают минимум две муфты диаметром 1,5 дюйма;
5. в муфты своими руками монтируют термометр, а также взрывной клапан;
6. стационарным трубопроводом взрывной клапан подключают к дренажному каналу;
7. бак необходимо теполизолировать – для этого используют строительную монтажную пену.

При этом расчет объема емкости и ее толщины следует производить до начала всех работ по изготовлению устройства.

Способы подключения

Технология установки теплоаккумулятора дома зависит от типа циркуляции воды в системе. При гравитационном способе оборудование монтируют в систему максимально близко к котлу. В случае принудительной циркуляции при помощи насоса бак размещают также на максимальном расстоянии от котла.

При этом для работы понадобится продуманная, нарисованная схема и поддержание температуры в помещении для установки емкости в пределах 10-35°С. Кроме того, следует обеспечить свободный доступ к патрубкам, чтобы потом можно было проводить ремонт и профилактическую работу.

Теплоаккумулятор, предназначенный для врезки в котел, устанавливают прямо в котельной – он не должен быть выше самого котла.

Необходимо проявлять особую осторожность, когда монтируется самодельный тепловой аккумулятор — он может быть плохо обработан монтажной пеной.

Преимущества устройств

В заключение хотелось бы сказать об основных преимуществах теплоаккумуляторов:

• значительное снижение затрат на любой источник тепловой энергии;
• повышение производительности и срока эксплуатации системы;
• возможность самостоятельно собрать устройство – для его изготовления достаточно лишь иметь несколько патрубков, листовое железо и сварочный аппарат;
• исключение резких скачков температуры, когда котел передает энергию в элементы системы;
• бесперебойное выделение тепла, когда топливо сгорает полностью.

Таким образом, правильно произведя расчет и грамотно установив теплоаккумулятор, можно без труда добиться значительного снижения расхода топлива для обеспечения коттеджа теплом.

Как выбрать и установить тепловой аккумулятор в систему отопления

Зачем нужен тепловой аккумулятор

Установка теплового аккумулятора позволяет повысить эффективность работы отопительнгого агрегата и улучшить его экономичность

Тепловые аккумуляторы (буферные ёмкости) предназначены для накопления тепловой энергии во время работы отопительного оборудования и последующего её использования после отключения агрегатов. Рассмотрим несколько вариантов применения теплоаккумулирующей ёмкости как для обеспечения комфорта, так и с целью экономии.

В системах отопления, использующих дрова или уголь

Системы отопления, которые используют газ, дизельное топливо или электричество, позволяют изменять режим работы котла в широких пределах. Тепловой агрегат можно остановить или запустить в любой момент, таким образом регулируя температурный режим в помещениях.

Если в качестве источника энергии применяются дрова, уголь, то быстро прекратить горение без вреда для топлива невозможно вследствие высокой инерционности процесса. Поэтому приходится или принудительно вентилировать помещение или уменьшать количество дров (угля) в топке котла. При этом в первом случае драгоценное тепло попросту выходит наружу, а во втором приходится постоянно следить за работой агрегата.

Такая схема неэкономична и некомфортна. Решением этой проблемы является установка буферного накопителя, который позволит использовать теплоноситель из аккумулирующей ёмкости по мере надобности. Запасённое во время работы котла тепло будет подаваться в магистраль даже после полного прекращения горения.

В системе с тепловым котлом

Не секрет, что стоимость твёрдого, жидкого, газообразного топлива и электроэнергии различается и зависит как от региона проживания, так и других факторов.

Дешевле всего отапливать жилые помещения газом, но при отсутствии газопровода приходится искать другие альтернативные варианты. Например, комбинировать работу твердотопливного агрегата с электрокотлом. Все знают, что стоимость электроэнергии ночью в несколько раз ниже, чем днём. Поэтому если установить многотарифный счётчик и использовать электрокотёл в связке с теплоаккумулятором, то можно экономить деньги. Работа оборудования в ночные часы позволит поддерживать температуру в помещениях и запасать тепло, чтобы подавать его во время высокой стоимости энергии. При необходимости в работу можно включить твердотопливный агрегат, что позволит увеличить производительность системы.

В альтернативных источниках энергии

Этот вариант подразумевает использование альтернативных источников энергии. Буферная ёмкость «подзаряжается» теплом от Солнца (использование солнечного коллектора) или нашей планеты (применение теплового насоса).

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.

Устройство и принцип работы теплоаккумулятора

Устройство теплового аккумулятора с контуром горячего водоснабжения

Самый простой тепловой аккумулятор представляет собой большой бак круглого или прямоугольного сечения с установленными на разной высоте патрубками. Объем ёмкости зависит от производительности оборудования и составляет от 200 литров до 3 кубических метров. Работа аккумуляторного бака возможна за счёт высокой теплоёмкости воды (или антифриза), нагрев которой обеспечивает котёл. Толстый слой утеплителя позволяет жидкости длительное время сохранять высокую температуру, обеспечивая работоспособность отопления в течение 1 – 2 суток после отключения отопительного агрегата.

Использование теплоизоляции необходимо даже в случае установки буферного аккумулятора в жилом здании, поскольку теплоотдача по площади всех стенок бака приведёт к чрезмерному повышению температуры в помещении.

Таблица зависимости времени нагрева теплового аккумулятора от его объёма

Теплоаккумулирующая ёмкость состоит из следующих деталей:

• стальной или пластиковый бак;
• кожух;
• теплоизоляция;
• встроенный теплообменник;
• магниевый анод (при использовании металлической ёмкости);
• электрический нагреватель;
• патрубки для подключения отопительных агрегатов и контуров обогрева;
• теплоноситель.

Использование нержавеющей стали в качестве материала бака позволяет значительно увеличить срок его службы, что особо важно для отопительных систем открытого типа.

Простейший тепловой аккумулятор не имеет встроенных теплообменников. По сути, он является термосом с патрубками для подвода и отвода теплоносителя. Несложная конструкция позволяет сделать такой бак своими руками. Важно только обеспечить требуемые герметичность и теплоизоляцию.

Работа теплоаккумулирующей ёмкости в отопительной системе с геоколлектором

При использовании буферной ёмкости простого типа её совместная работа с твердотопливным оборудованием и обогревающим контуром выглядит так:

• во время работы котла происходит забор охлаждённого теплоносителя из нижней части буферного аккумулятора и его подача к отопительному агрегату для нагрева;
• горячий теплоноситель подаётся к верхней части бака, при этом перемешивания жидкости не происходит по причине её разной плотности;
• горячая вода (или антифриз) по мере надобности отбирается через другой верхний патрубок благодаря использованию циркуляционного насоса, трёхходового крана и другой регулирующей аппаратуры;
• охлаждённый теплоноситель из контура обогрева возвращается в нижнюю часть ёмкости.

Время работы отопления на запасах тепла в буферном баке зависит от ёмкости последнего и мощности системы обогрева. Поэтому определение объёма прибора зависит от того, что приоритетнее: длительность работы на аккумулированной энергии или время накопления тепла в устройстве.

Послойное разделение жидкости в баке буферной ёмкости позволяет производить отбор теплоносителя нужной температуры.

Схема подключения и монтаж своими руками

Схема подключения теплового аккумулятора

Если вы сталкивались с монтажом или реконструкцией отопительной системы, то вам будет несложно изготовить и установить тепловой аккумулятор. Справиться с этой работой сможет и новичок при наличии необходимых слесарных навыков.

Схема подключения буферной ёмкости имеет следующие особенности:

• к нижним патрубкам прибора присоединяются вход котла и обратная ветка отопительной системы;
• движение теплоносителя в системе, равно как и его подачу в нагревающий агрегат, обеспечивает циркуляционный насос, установленный совместно с обратным клапаном и запирающим краном;
• к выходу котла подключён второй насос, предназначенный для транспортировки горячей жидкости к верхнему патрубку аккумулирующей ёмкости;
• второй верхний патрубок бака соединяется с напорной магистралью системы отопления. При этом возможно включение как с трёхходовым клапаном, так и без него.

Отметим, что подобный принцип используется для систем с одним отопительным агрегатом. Применение нескольких котлов требует дополнительной установки запирающих, балансировочных и отсекающих устройств, что значительно усложняет схему подключения и конструкцию теплового аккумулятора.

Накопительная ёмкость должна обязательно оснащаться предохранительным клапаном, а при необходимости ещё и датчиками давления и температуры.

Установка теплоаккумулирующей ёмкости

Монтаж теплового аккумулятора предусматривает установку регулирующей автоматики, запорных устройств и центробежных насосов

Вне зависимости от того, какой теплоаккумулятор используется (покупной или изготовленный своими руками), в процессе работы понадобятся:

• шаровые краны;
• циркуляционные насосы;
• отрезки труб необходимого диаметра;
• обратные клапаны;
• датчики температуры;
• предохранительный клапан;
• электрическая проводка;
• трехходовые краны или электрическая система управления работой циркуляционных насосов;
• тепловой аккумулятор.

Кроме этого, потребуются обычные наборы сантехника и электрика, которые включают нужные инструменты и необходимые изолирующие и герметизирующие материалы.

При монтаже буферной ёмкости учитывают способность нагретой жидкости подниматься в верхнюю часть бака

Прежде всего, определяют место установки прибора. Если есть возможность, то бак монтируют как можно ближе к отопительному котлу. Теплоаккумулирующую ёмкость подключают в следующем порядке:

1. Из отопительной системы сливают теплоноситель.
2. К одному из верхних выводов бака подключают предохранительный клапан.
3. На патрубки бака устанавливают шаровые краны. Можно обойтись и без запорной арматуры, но в таком случае при необходимости ремонта или замены оборудования понадобится сливать теплоноситель.
4. К нижнему выводу ёмкости подключают циркуляционный насос, посредством которого охлаждённая жидкость будет подаваться в котёл.
5. Напорный патрубок отопительного агрегата присоединяют к верхнему выводу теплового аккумулятора.
6. Монтируют датчик температуры и блок автоматики, которые будут управлять циркуляционным насосом в зависимости от степени нагрева теплоносителя.
7. К парному выводу, расположенному в верхней части бака, подключают подающую магистраль отопительной системы.
8. На обратном трубопроводе монтируют второй циркуляционный насос. Этот агрегат понадобится для транспортировки теплоносителя по контуру обогрева.
9. Устанавливают автоматику для управления работой второго насоса в зависимости от температуры воздуха в помещениях.
10. Если конструкцией теплоаккумулятора предусмотрен второй контур, то его присоединяют к системе горячего водоснабжения.
11. При необходимости выполняют электрическое подключение ТЭНа буферной ёмкости к питающему напряжению.
12. Устанавливают устройство защитного отключения и заземляющий контур.

Подключение лучше всего выполнять разъёмными соединениями. Для стальной системы используют сгонные муфты, а для полипропиленовых трубопроводов – фитинги «американки».

Места всех сопряжений должны быть тщательно герметизированы при помощи пакли и специальной пасты. Фум-ленту лучше не использовать, поскольку она не позволит «доворачивать» соединения для правильной установки циркуляционных насосов и удобного размещения шаровых кранов.

Как подключить тепловой аккумулятор в обвязке с твердотопливным и газовым котлами (видео)

Тепловой аккумулятор оптимизирует работу отопительного агрегата и позволяет экономить ресурсы. Буферную ёмкость несложно установить своими руками, для чего можно купить готовое изделие в торговой сети или же изготовить накопительный бак самостоятельно. В любом случае потраченные средства окупаются в короткий срок, что позволяет советовать установку теплоаккумуляторов как с целью энергосбережения, так и для защиты отопительных агрегатов от перегрева.

Тепловой аккумулятор для отопления

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

Когда нужен аккумулятор тепла

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

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

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

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

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

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

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

Расчет теплового аккумулятора

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

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

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

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

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

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

Рекомендации по изготовлению

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

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

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

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

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

Схема подключения

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

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

Теплоноситель в трубопроводах отопления нагревается в зависимости от потребности в тепле, а потому подключение теплового аккумулятора с другой стороны осуществляется также через смесительный узел. Клапан может управлять температурой воды в автоматическом режиме, ориентируясь на датчик или с помощью терморегулятора. Для подключения емкости к электрокотлу, который не боится появления конденсата, можно воспользоваться более простой схемой, показанной на видео:

Заключение

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

Рекомендуем:

Как самому сделать теплоакуумулятор для отопления Как сделать тепловой насос своими руками Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство