Теплоаккумулятор для котлов отопления — назначение, расчет и монтаж
Отсутствие возможности использовать в качестве источника энергии для обогрева жилья относительно недорогой природный газ вынуждает хозяев домов искать другие приемлемые решения. Так, в регионах, где нет особых проблем с заготовкой или приобретением дров, на помощь приходят твёрдотопливные котлы. Случается и так, что единственной альтернативой становится электрическая энергия. Кроме того, все активнее используются новые технологии, позволяющие направлять на нужды отопления энергию солнечного излучения.
Теплоаккумулятор для котлов отопления
Все эти подходы не лишены существенных недостатков. Так, к ним можно отнести неравномерность, выраженную периодичность поступления тепловой энергии. В случае с электрическим котлом основным негативным фактором будет высокая стоимость потребленной энергии. Очевидно, что существенно поднять экономичность системы отопления, улучшить эффективность, равномерность ее работы, максимально упростить эксплуатационные операции помогло бы включение в общую схему специального прибора, который стал бы накапливать невостребованную в текущий момент тепловую энергию и отдавать ее по мере необходимости. Именно такую функцию выполняет теплоаккумулятор для котлов отопления.
Содержание статьи
Основное предназначение теплоаккумулятора системы отопления
- Простейшая система отопления с твердотопливным котлом обладает выраженной цикличностью работы. После загрузки дров и их розжига, котел постепенно выходит на максимальную мощность, активно передавая тепловую энергию в контуры отопления. Но по мере прогорания загрузки теплоотдача начинает постепенно снижаться, и теплоноситель, разносимый по радиаторам, остывает.
Работа обычного твердотопливного котла характеризуется выраженным чередованием пиков и «провалов» в выработке тепловой энергии
Получается, что в период пиковой выработки тепла оно может остаться невостребованным, так как настроенная, оснащенная термостатическим регулированием система отопления лишнего не возьмет. Но в период догорания топлива и, тем более, простоя котла тепловой энергии будет явно недоставать. В итоге часть топливного потенциала расходуется просто впустую, но при этом хозяевам приходится достаточно часто заниматься загрузкой дров.
В определенной степени остроту этой проблемы можно снизить установкой котла длительного горения, но полностью снять – не получается. Несовпадение пиков выработки тепла и его потребления может оставаться достаточно существенным.
Выгоды использования дифференцированной тарификации электроэнергии
При грамотном подходе к потреблению электроэнергии льготные тарифы могут принести весьма ощутимую экономию средств. Об этом подробно рассказано в специальной публикации портала, посвященной двухтарифным электросчетчикам.
Выгоды использования дифференцированной тарификации электроэнергииНапрашивается очевидное решение – накапливать тепловую энергию ночью, чтобы достичь минимального потребления ее днем.
- Еще ярче выражена периодичность выработки тепловой энергии в случае использования солнечных коллекторов. Здесь прослеживается зависимость не только от времени суток (ночью поступление вообще нулевое).
Работа солнечного коллектора очень зависима и от времени суток, и от погоды
Не поддаются никакому сравнению пики нагрева в яркий солнечный день или в пасмурную погоду. Понятно, что напрямую ставить свою систему отопления в зависимость от текущих «капризов» природы – никак нельзя, но и пренебрегать столь мощным дополнительным источником энергии также не хочется. Очевидно, что требуется какое-то буферное устройство.
Эти три примера, при всей их разноплановости, объединяет одно общее обстоятельство – явное несовпадения пиков выработки тепловой энергии с рациональным равномерным ее использованием на нужды отопления. Для устранения этого дисбаланса и служит специальный прибор, называемый теплоаккумулятором (тепловым накопителем, буферной емкостью).
Принцип его действия основан на высокой теплоемкости воды. Если значительный ее объем в период пикового поступления тепловой энергии разогреть до необходимого уровня, то в течение определенного периода можно для нужд отопления использовать этот накопленный энергетический потенциал. Для примера, если сравнивать теплофизические показатели, то всего один литр воды при остывании на 1°С способен разогреть кубометр воздуха на целых 4 °С.
Тепловой аккумулятор всегда представляет собой объемный резервуар с эффективной внешней термоизоляцией, подключенный к контуру (контурам) источника тепла и контурам отопления. Простейшую схему лучше рассмотреть на примере:
Наглядная демонстрация принципа работы простейшего теплового аккумулятора
Самый простой по конструкции теплоаккумулятор (ТА) – это вертикально расположенный объемный бак, в который с двух противоположный сторон врезаны четыре патрубка. С одной стороны он подключён к контуру твердотопливного котла (КТТ), а с другой – к разведенному по дому контуру отопления.
После загрузки и розжига котла циркуляционный насос (Nк) этого контура начинает прокачивать теплоноситель (воду) через теплообменник. Из нижней части ТА в котел поступает остывшая вода, а в верхнюю прибывает разогретая в котле. Из-за существенной разницы плотности остывшей и горячей воды ее активного перемешивания в баке не будет – в процессе горения топливной закладки будет происходить постепенное заполнение ТА горячим теплоносителем. В итоге, при правильном расчете параметров, после полного прогорания заложенного горючего, емкость будет заполнена горячей водой, разогретой до расчетного уровня. Вся потенциальная энергия топлива (за вычетом, конечно, неизбежных потерь, отраженных в КПД котла), преобразована в тепловую, которая накоплена в ТА. Качественная термоизоляций позволяет сохранять температуру в баке в течение многих часов, а иногда даже – и дней.
Вторая стадия – котел не работает, но функционирует система отопления. С помощью собственного циркуляционного насоса контура отопления происходит прокачка теплоносителя по трубам и радиаторам. Забор производится сверху, из «горячей» зоны. Интенсивного самостоятельного перемешивания опять же не наблюдается – по уже упомянутой причине, и в трубу подачи поступает горячая вода, снизу возвращается охлажденная, и бак постепенно отдает свой нагрев в направлении снизу вверх.
На практике, в процессе топки котла отбор теплоносителя в систему отопления, как правило, не прекращается, и ТА будет накапливать лишь избыточную энергию, которая в текущий момент остается невостребованной. Но при правильном расчете параметров буферной емкости, ни один киловатт тепловой энергии не должен пропасть даром, и к концу цикла топки котла ТА должен быть в максимальной мере «заряжен».
Понятно, что цикличность работы подобной системы с установленным электрическим котлом будет завязана на льготные ночные тарифы. Таймер блока управления включит и выключит питание в установленный срок вечером и утром, а в течение дня контуры отопления будут питаться только (или преимущественно) из теплоаккумулятора.
Цены на теплоаккумуляторы Hajdu
Теплоаккумулятор Hajdu
Конструктивные особенности и основные схемы подключения различных теплоаккумуляторов
Итак, теплоаккумулятор всегда представляет собой объемный резервуар вертикального цилиндрического исполнения, имеющий высокоэффективную термоизоляцию и снабженный патрубками для подключения контуров генерации тепла и его потребления. А вот внутренняя конструкция может различаться. Рассмотрим основные типы существующих моделей.
Основные типы конструкций теплоаккумуляторов
Теплоаккумулятор с прямым подключением контуров выработки и потребления тепловой энергии
1 – Самый простой тип конструкции ТА. Подразумевается прямое подключение и источников тепла, и контуров потребления. Такие буферные емкости используются в следующих случаях:
- Если в котле и во всех контурах отопления применяется одинаковый теплоноситель.
- Если максимально допустимое давление теплоносителя в контурах отопления не превышает аналогичный показатель котла и самого ГА.
В том случае, когда требование выполнить невозможно, подключение контуров отопления может производиться через дополнительные внешние теплообменники
- Если температуры в трубе подачи на выходе их котла не превышает допустимой температуры в контурах отопления.
Впрочем, это требование также может быть обойдено при установке на контуры, требующие более низкого температурного напора, смесительных узлов с трёхходовыми кранами.
Теплоаккумулятор со встроенным теплообменником
2 – Теплоаккумулятор снабжен внутренним теплообменником, расположенным в нижней части емкости. Теплообменник обычно представляет собой спираль, свитую из стальной нержавеющей трубы, обычной или гофрированной. Таких теплообменников может быть несколько.
Подобный тип ТА применяется в следующих случаях:
- Если показатели давления и достигаемой температуры теплоносителя в контуре источника тепла существенно превосходят допустимые значения для контуров потребления и для самой буферной емкости.
- Если есть необходимость подключения нескольких источников тепла (по бивалентному принципу). Например, на помощь котлу приходят гелиосистема (солнечный коллектор) или геотермальный тепловой насос. При этом чем меньше температурный напор источника тепла, тем ниже должен в ТА размещаться его теплообменник.
- Если в контурах источника тепла и потребления используется различный тип теплоносителя.
В отличие от первый схемы, такому ТА свойственно активное перемешивание теплоносителя в емкости – нагрев происходит в нижней ее части, и менее плотная горячая вода стремится вверх.
На схеме по центру ГА показан магниевый анод. За счет более низкого электропотенциала он «оттягивает» на себя ионы тяжелых солей, не допуская зарастания накипью внутренних стенок бака. Подлежит периодической замене.
Теплоаккумулятор со встроенным проточным теплообменником горячего водоснабжения
3 – Теплоаккумулятор дополнен проточным контуром горячего водоснабжения. Вход холодной воды осуществляется снизу, подача до точки горячего водоразбора, соответственно, снизу. Большая часть теплообменника расположена в верхней части ТА.
Такая схема считается оптимальной для условий, когда потребление горячей воды отличается достаточной стабильностью и равномерностью, без выраженных пиковых нагрузок. Естественно, теплообменник должен быть исполнен из металла, отвечающего нормам пищевого водопотребления.
В остальном же схема схода с первой, с прямым подключением контуров генерации тепла и его потребления.
Теплоаккумулятор со встроенным баком горячего водоснабжения
4 – Внутри теплоаккумулятора размещен бак для создания запаса горячей воды для бытового потребления. По сути, такая схема напоминает встроенный бойлер косвенного нагрева.
Применение подобной конструкции в полной мере оправдано в случаях, когда пик выработки тепловой энергии котлом не совпадает с пиком потребления горячей воды. Иными словами, когда сложившийся в доме бытовой уклад предполагает массовое, но довольно непродолжительное расходование горячей воды.
Все перечисленные схемы могут варьироваться в различных комбинациях – выбор конкретной модели зависит от сложности создаваемой системы отопления, количества и типа источников тела и контуров потребления. Обратите внимание, в большинстве теплоаккумуляторов предусмотрено множество выходных патрубков, разнесенных по вертикали.
Разнесенные по вертикали патрубки подключения контуров позволяют оптимально использовать образующийся в теплоаккумуляторе температурный градиент
Дело в том, что при любой схеме внутри буферной емкости так или иначе образуется температурный градиент (разница в температурном напоре по высоте). Появляется возможность подключения контуров системы отопления, требующих различных температурных режимов. Это существенно облегчает окончательное термостатическое регулирование теплообменных приборов (радиаторов или «теплых полов»), с минимальными ненужными потерями энергии и снижением нагрузки на регулирующие устройства.
Типовые схемы подключения теплоаккумуляторов
Теперь можно рассмотреть основные схемы установки теплоаккумуляторов в систему отопления.
| Иллюстрация | Краткое описание схемы |
|---|---|
| Температурный режим и давление одинаковы в котле и в контурах отопления. Требования к теплоносителю совпадают. На выходе из котла и в ТА поддерживается постоянная температура. На приборах теплообмена регулировка ограничивается только количественным изменением проходящего через них теплоносителя. | |
| Подключение в самому теплоаккумулятору, в принципе, повторяет первую схему, но регулировка режимов работы теплообменных приборов осуществляется по качественном принципу – с изменением температуры теплоносителя. Для этого в схему включены термостатические узлы смешения, например, трехходовые клапаны. Такая схема позволяет наиболее рационально использовать накопленный теплоаккумулятором потенциал, то есть его «заряда» хватит на более продолжительное время. | |
| Такая схема, с циркуляцией теплоносителя в малом контуре котла через встроенный теплообменник, применяется, когда давление в этом контуре превышает допустимое в приборах отопления или в самой буферной емкости. Второй вариант – в котле и в контурах отопления применены разные теплоносители. | |
| Исходные условия аналогичны схеме №3, но применен внешний теплообменник. Возможные причины такого подхода: — площади теплообмена встроенного «змеевика» недостаточно для поддержания требуемой температуры в телоаккумуляторе. – ранее уже был приобретён ТА без внутреннего теплобменника, а модернизация системы отопления потребовала именно такого подхода. | |
| Схема с организацией проточного обеспечения горячей водой через встроенный спиралевидный теплообменник. Рассчитана на равномерное потребление горячей воды, без пиковых нагрузок. | |
| Такая схема, с использованием теплоаккумулятора со встроенным баком, рассчитана на пиковое потребление горячей воды, но не отличающееся высокой положительностью. После расходования созданного запаса и, соответственно, заполнения ёмкости холодной водой, нагрев до требуемой температуры может занять достаточно много времени. | |
| Бивалентная схема, позволяющая задействовать в системе отопления дополнительный источник тепловой энергии. В данном случае упрощенно показан вариант с подключением солнечного коллектора. Этот контур подключается к теплообменнику в нижней части теплоаккумулятора. Обычно подобная система рассчитывается таким образом, что основным источником является именно солнечный коллектор, а котел включается по мере необходимости, для догрева, при недостаточности энергии от основного. Солнечный коллектор, конечно, не догма – на его месте может быть и второй котел. | |
| Схема, которую можно назвать мультивалентной. В данном случае показано применение трех источников тепловой энергии. В роли высокотемпературного выступает котел, который, опять же, может играть лишь вспомогательную роль в общей схеме нагрева. Солнечный коллектор – по аналогии с предыдущей схемой. Кроме того, используется еще один низкотемпературный источник, который, вместе с тем отличается стабильностью и независимостью от погоды и времени суток – геотермальный тепловой насос. Чем меньше температурный напор из подключенного источника энергии, тем ниже место его подключения к теплоаккумулятору. |
Безусловно, схемы даны в очень упрощенном виде. А на деле подключение теплоаккумулятора в сложные, разветвленные системы, с различными контурами отопления, да еще и получающие нагрев от источников различной мощности и температуры, требуют высокопрофессионального проектирования с инженерными теплотехническими расчетами, с применением множества дополнительных регулировочных устройств.
Один из примеров – показан на рисунке:
Пример системы с несколькими источниками тепла и различными контурами отопления и ГВС
1 – твёрдотопливный котёл.
2 – электрический котел, включающийся лишь по мере необходимости и только в период действия льготного тарифа.
3 – специальный блок подмешивания в контуре высокотемпературного котла.
4 – гелио-станция, солнечный коллектор, который в погожие дни может выполнять роль основного источника тепловой энергии.
5 – теплоаккумулятор, к которому сходятся все контуры генерации тепла и его потребления.
6 – высокотемпературный контур отопления с радиаторами, с регулировкой режимов по количественному принципу – только и использованием запорной арматуры.
7 – низкотемпературный контур отопления – «теплый пол», в котором обязательно предусматривается качественное регулирование температуры нагрева теплоносителя.
8 – проточный контур горячего водоснабжения, снабженный собственным смесительным узлом для качественного регулирования температуры бытовой горячей воды.
Кроме всего перечисленного, в теплоаккумулятор могут быть встроены собственные электрические нагреватели – ТЭНы. Иногда бывает выгодно поддерживать с их помощью заданную температуру, не прибегая, например, лишний раз к неплановой растопке твердотопливного котла.
Дополнительный ТЭН, оснащенный собственной термостатической системой
Специальные дополнительные ТЭНы можно приобрести отдельно – их монтажная резьба обычно адаптирована к гнездам подключения, имеющимся на многих моделях тепловых аккумуляторов. Естественно, подключение электричество подогрева потребует установки дополнительного термостатического блока, который обеспечит включение ТЭНов только при падении температуры в ТА ниже установленного пользователем уровня. Некоторые нагреватели уже оснащены встроенным терморегулятором подобного типа.
Цены на теплоаккумуляторы S-Tank
Теплоаккумулятор S-Tank
Видео: Рекомендации специалиста по созданию системы отопления с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором
Что необходимо учитывать при выборе теплоаккумулятора
Безусловно, подбор теплоаккумулятора рекомендуется проводить еще на стадии проектирования системы отопления дома, руководствуясь расчетными данными специалистов. Тем не менее, обстоятельства бывают разными, и знать основные критерии оценки такого прибора – все же нужно.
- На первом месте всегда будет стоять вместительность этой буферной емкости. Эта величина рассчитывается в соответствии с параметрами создаваемой системы, мощностью котла, необходимого количества энергии для нужд отопления, горячего водоснабжения. Одним словом, ёмкость должна быть таковой, чтобы обеспечить накопление всего избыточного на данный момент тепла, не допуская его потерь. О некоторых правилах расчета емкости будет рассказано ниже.
- От емкости, естественно, напрямую зависят габариты изделия и его масса. Эти параметры также являются определяющими – далеко не всегда и не везде получается разместить в выделенном помещении теплоаккумулятор необходимого объема, так что вопрос должен продумываться заранее. Случается, что баки большого объёма (свыше 500 литров) не проходят в стандартные дверные проемы (800 мм). При оценке массы ТА она должна учитываться вместе во всем объемом воды полностью заполненного прибора.
- Следующий параметр – максимально допустимое давление в создаваемой или уже функционирующей системе отопления. Аналогичный показатель ТА должен быть, во всяком случае, не ниже. Это будет зависеть от толщины стенок, типа материала изготовления, и даже формы емкости. Так, в буферных емкостях, рассчитанных на давление свыше 4 атмосфер (бар) обычно верхняя и нижняя крышки имеют сферическую (тороидальную) конфигурацию.
Теплоаккумулятор из нержавеющей стали, с крышками тороидальной формы, заключенный в термоизоляционный кожух.
- Материал изготовления емкости. Баки из углеродистой стали, с антикоррозийным покрытием стоят дешевле. Емкости из нержавейки, безусловно, дороже, но и гарантийный срок их эксплуатации тоже значительно выше.
- Наличие дополнительных встроенных теплообменников для контуров отопления или горячего водоснабжения. Об их предназначении уже упоминалось выше – выбираются модели в зависимости от общей сложности системы отопления.
- Наличие дополнительных опций – возможности встраивания ТЭНов, установки контрольно-измерительных приборов, устройств обеспечения безопасности – предохранительных клапанов, воздухоотводчиков и т.п.
- Обязательно оценивается толщина и качество внешней термоизоляции корпуса ТА, чтобы не пришлось заниматься этим вопросом самостоятельно. Чем лучше изолирован бак, тем естественно, дольше будет в нем храниться «тепловой заряд».
Особенности монтажа тепловых аккумуляторов
Установка теплового аккумулятора подразумевает соблюдение определенных правил:
- Все подключаемые контуры должны подсоединяться резьбовыми муфтами или фланцами. Сварных соединений не допускается.
- Подключаемые трубы не должны оказывать на патрубки ТА никакой статической нагрузки.
- Рекомендуется на всех подключаемых к ТА трубах установить запорную арматуру.
- На всех используемых входах и выходах устанавливаются приборы визуального контроля температуры (термометры).
- В нижней точке ТА или на трубе в непосредственной близости от него должен стоять дренажный вентиль.
- На всех трубах входа в теплоаккумулятор устанавливаются фильтры механической очистки воды – «грязевики».
- Во многих моделях сверху предусмотрен патрубок для подсоединения автоматического воздухоотводчика. Если такового нет, то воздухоотводчик обязательно устанавливается на самом верхнем выходном патрубке.
- В непосредственной близости от теплоаккумулятора предусматривается установка манометра и предохранительного клапана.
- Вносить какие бы то ни было самостоятельные изменения в конструкцию теплоаккумулятора, не оговоренные производителем – категорически запрещается.
- Установка ТА должна проводиться только в отапливаемом помещении, исключающем вероятность замерзания жидкости.
- Заполненный водой резервуар может иметь весьма значительную массу. Площадка род него должна быть способна выдержать столь высокую нагрузку. Нередко для этих целей приходится подливать специальный фундамент.
- Как бы ни устанавливался теплоаккумулятор, при этом должен обеспечиваться свободный поход к ревизионному люку.
Проведение простейших расчетов параметров теплоаккумулятора
Как уже упоминалось выше, всесторонний расчет системы отопления с несколькими контурами выработки и потребления тепловой энергии – это задача, посильная только специалистам, так как приходится учитывать очень много разносторонних факторов. Но определённые вычисления можно провести и собственными силами.
Например, в доме установлен твердотопливный котел. Известна его мощность, вырабатываемая при полной топливной загрузке. Экспериментальным путем определено время сгорания полной закладки дров. Планируется приобретение теплоаккумулятора, и необходимо определить, какой объем потребуется, чтобы гарантированно полезно использовать все выработанное котлом тепло.
За основу возьмем известную формулу:
W = m × с × Δt
W — количество тепла необходимое, чтобы нагреть массу жидкости (m) с известной теплоемкостью (с) на определенное количество градусов (Δt).
Отсюда несложно вычислить массу:
m = W / (с × Δt)
Не помешает принять в расчет КПД котла (k), так как потери энергии так или иначе неизбежны.
W = k × m × с × Δt, или
m = W / (k × с × Δt)
Теперь разбираемся с каждым из значений:
- m – искомая масса воды, из которой, зная плотность, несложно будет определить и объем. Не будет большой ошибкой посчитать из расчета 1000 кг = 1 м³.
- W – избыточное количество тепла, вырабатываемое в период топки котла.
Его можно определить, как разницу значений энергии, выработанной за время сгорания топливной закладки и затраченной в тот же период на отопление дома.
Максимальная мощность котла обычно известна – это паспортная величина, рассчитанная на оптимальные воды твёрдого топлива. Она показывает количество тепловой энергии вырабатываемой котлом в единицу времени, например, 20 кВт.
Любой хозяин всегда довольно точно знает, в течение какого времени у него прогорает топливная закладка. Допустим, это будет 2,5 часа.
Далее, необходимо знать, какое количество энергии в это время может быть израсходовано на отопление дома. Одним словом, необходимо значение потребности конкретного здания в тепловой энергии для обеспечения комфортных условий проживания.
Такой расчет, если значение необходимой мощности неизвестно, можно произвести самостоятельно – для этого есть удобный алгоритм, приведенный в специальной публикации нашего портала.
Как самостоятельно провести тепловой расчет для собственного дома?
Информация о количестве необходимой тепловой энергии для отопления дома бывает достаточно часто востребована – при выборе оборудования, расстановке радиаторов, при проведении утеплительных работ. С алгоритмом расчета, включающим удобный калькулятор, читатель может познакомится, открыв по ссылке публикацию, посвященную требованиям к установке газовых котлов.
Как самостоятельно провести тепловой расчет для собственного дома?Например, для отопления дома требуется 8,5 кВт энергии в час. Значит, за 2,5 часа сгорания топливной закладки будет получено:
20 × 2,5 = 50 кВт
За этот же период будет потрачено:
8,5 × 2,5 = 21,5 кВт
Избыточное тепло, которое необходимо сохранить в теплоаккумуляторе:
W = 50 – 21,5 = 28,5 кВт
- k – КПД котельной установки. Обычно указывается в паспорте изделия в процентах (например, 80%) или десятичной дробью (0,8).
- с – теплоемкость воды. Это – табличная величина, которая равна 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С.
- Δt – разница температур, на которую необходимо подогреть воду. Ее можно определить для своей системы опытным путем, промерив значения на трубе подачи и обратки при работе системы на максимальной мощности.
Допустим, что это значение равно
Δt = 85 – 60 = 35 °С
Итак, все значения известны, и осталось лишь подставить их в формулу:
m = 28500 / (0,8 × 1,164 × 35) = 874,45 кг.
Таким образом, чтобы полностью сохранить все выработанное котлом тепло при его работе на полной мощности потребуется 875 кг воды, то есть емкость примерно в 0,875 м³.
Такой же подход можно применить и в случае, если рассчитывается объем теплоаккумулятора, подключённого к электрическому котлу. Единственная разница – для расчета принимается не время топки, а временной интервал льготного тарифа, например, с 23.00 до 6.00 = 7 часов. Чтобы «унифицировать» эту величину, ее можно назвать, например, «период активности котла».
Чтобы упростить читателю задачу, ниже размещен специальный калькулятор, который позволит быстро рассчитать рекомендуемый объем теплового аккумулятора для имеющегося (планируемого к установке) котла.
Калькулятор расчета необходимого объема теплоаккумулятора
Перейти к расчётам
Полученное значение округляется в большую сторону и становится ориентиром при подборе оптимальной модели теплоаккумулятора. Они в специальных магазинах представлены в различном объемном исполнении.
Достоинства и недостатки включения в систему отопления теплоаккумулятора
Итак, подводя итоги публикации, вкратце сформулируем «плюсы» и «минусы» применения теплоаккумуляторов.
К достоинствам можно смело отнести следующее:
- Достигается экономия энергоресурсов, особенно в приложении к твёрдому топливу – выработанное тепло используется в максимальной мере. Возрастает КПД котла и всей системы отопления в целом.
- Котлы и другие элементы системы отопления получают надежную защиту от перегрева.
- Сводится до возможного минимума необходимость вмешательства в работу системы, сокращается количество загрузок твёрдого топлива.
- Вся система работает более плавно и легко поддается контролю и точным регулировкам. Обеспечивается стабильный установленный нагрев во всех помещениях дома.
- Появляется возможность подключения альтернативных источников энергии. При грамотном подходе это дает нешуточную экономию денежных средств. Например, в дневное время основная нагрузка ложится на гелио-станцию, ночью, пока действует льготный тариф, «эстафету» перехватывает тепловой насос, а возможную недостачу компенсирует компактный газовый котел.
- Установкой теплового аккумулятора одновременно можно решить и проблему горячего водоснабжения своего жилья.
Недостатков немного, но о них тоже следует упомянуть:
- Установка будет иметь какой-то смысл, если мощность котла или иных источников тепла существенно, как минимум вдвое, превышает расчетные значения потребной тепловой энергии для отопления жилья.
- Система с теплоаккумулятором всегда обладает очень высокой инерционностью, то есть от момента пуска д выхода в расчетный режим работы может пройти немало времени. Нет смысла применять ее в с системах отопления, где требуется быстрый нагрев помещений, например, в загородных домах, которые посещаются хозяевами зимой лишь время от времени.
- Оборудование, как правило, очень громоздкое, что создает немало проблем при его транспортировке, разгрузке, заносе в помещения и монтаже. Так как обязательным условием является установка ТА в непосредственной близости к котлу, для котельной потребуется весьма немалая площадь.
- Тепловые аккумуляторы относятся к категории дорогостоящих покупок – их цена вполне сопоставима, а нередко даже превосходит стоимость котлов. Правда, высока вероятность того, что затраты быстро окупятся экономией на энергоресурсах.
Правда, последний из перечисленных недостатков подвигает народных умельцев к разработке и монтажу собственных моделей теплоаккумуляторов.
Сложно ли изготовить теплоаккумулятор самостоятельно?
Наверное, российскому самодеятельному мастеру – все по плечу! Для примера — технологические рекомендации по самостоятельному изготовлению теплового аккумулятора приведены в специальной публикации нашего портала.
Сложно ли изготовить теплоаккумулятор самостоятельно?Видео: преимущества системы отопления со встроенным теплоаккумулятором
stroyday.ru
Теплоаккумулятор, его устройство и принцип работы
Оглавление статьи
Доброго всем дня! Если вы зашли на эту страницу моего блога, то значит вас интересует как минимум 2 вопроса:
- Что такое теплоаккумулятор?
- Как устроен теплоаккумулятор?
Начну отвечать на эти вопросы по порядку.
Что такое теплоаккумулятор?
Для ответа на этот вопрос нужно дать определение. Звучит оно следующим образом, теплоаккумулятор — это емкость, в которой накапливается большой объем горячего теплоносителя. Снаружи емкость покрывается теплоизоляцией из минеральной ваты или вспененного полиэтилена.
Зачем нужен теплоаккумулятор?
Вы спросите: «А зачем нужен этот термос-переросток?» Тут все очень просто, он позволяет оптимальнее использовать тепло, отданное котлом. В паре с теплоаккумулятором всегда работает мощный котел (чаще всего твердотопливный). Котел быстро и без остановок отдает тепло от сжигаемого топлива в тепловой аккумулятор, а он в свою очередь медленно и в нужном режиме отдает это тепло в систему отопления. Объем системы гораздо меньше, чем объем емкости аккумулятора. Это позволяет «растянуть» тепло от топлива по времени. Получается по сути котел длительного горения. При нагреве емкости аккумулятора, котел постоянно работает на полную мощность, а это позволяет избежать появления смолистого конденсата в дымоходе и котле.
Как устроен теплоаккумулятор?
Как уже было сказано выше, ТА — емкость, в которой накапливается горячая вода (или другой теплоноситель). Чтобы все было наглядно, посмотрите на следующий рисунок:
Емкость имеет несколько патрубков для подключения различного оборудования:
- Генератора тепловой энергии — котла, солнечного коллектора, теплового насоса.
- Пластинчатого теплообменника для нагрева горячей воды.
- Различного котельного оборудования — группа безопасности, расширительный бак и так далее.
Материалы водосодержащей емкости.
Водосодержащая емкость может быть изготовлена изготовлена из различных материалов:
- Углеродистая сталь различных марок с нанесением (или без него) защитной эмали или лака на внутреннюю поверхность — наиболее дешевый и поэтому распространенный материал.
- Нержавеющая сталь — самый долговечный материал, который не подвержен коррозии. Его главным недостатком является высокая цена.
- Стекловолокно — из этого «экзотического» материала изготавливают разборные теплоаккумуляторы, которые собирает непосредственно на месте. Такой метод позволяет пронести ТА по самой узкой лестнице и собрать его точно в нужном месте. Если интересно, посмотрите а видео как это выглядит
Схема подключения теплоаккумулятора.
Теперь давайте рассмотрим как аккумулятор включается в систему отопления:
Из этой схемы видно, что ТА включается в систему отопления как гидравлический разделитель (гидрострелка). Рекомендую прочитать отдельную статью посвященную этому полезному девайсу. Скажу вкратце, что такая схема включения исключает взаимное влияние разных циркуляционных насосов и позволяет обеспечить котел нужным объемом теплоносителя, что положительно сказывается сроке жизни теплообменника.
Теплоаккумулятор и горячее водоснабжение.
Еще одним важным вопросом является устройство в доме горячего водоснабжения. Здесь ТА тоже может прийти на помощь. Конечно, использовать воду непосредственно из системы отопления для санитарных нужд нельзя. Но здесь есть как минимум два решения:
- Подключение к ТА пластинчатого теплообменника, в котором будет нагреваться санитарная вода — применяется на самых простых моделях ТА.
- Покупка теплоаккумулятора со встроенной системой ГВС — она может быть реализована при либо помощи отдельного теплообменника (змеевика), либо по схеме «бак в баке».
Можно, конечно, еще отдельно приобрести бойлер косвенного нагрева, но я считаю, что это можно сделать только при наличии необходимого места у вас в котельной.
Резюме.
Теплоаккумулятор — еще один способ увеличить время между закладками топлива в котел. Кроме этого ТА может применяться в системах с солнечными коллекторами и тепловыми насосами. Чаще всего ТА применяют как замену котлам длительного горения. Альтернатива, безусловно, интересная и достойная вашего внимания. На этом я завершаю свой рассказ. Жду ваших вопросов в комментариях.
znayteplo.ru
Правильное изготовление и установка теплоаккумулятора своими руками
27.09.2014Для большинства любая отопительная система состоит из трех основных частей:
- Радиаторов отопления
- Трубных магистралей
- Отопительного прибора или котла
Однако современные системы могут оснащаться множеством других полезных устройств, одним из которых является тепловой аккумулятор. С его помощью удается накапливать тот избыток энергии, который вырабатывается в котле и расходуется совершенно напрасно.
Содержание статьи:
Большинство моделей представляют собой не что иное, как стальной бак, оснащенный несколькими нижними и верхними патрубками. К первым подключаются источники тепла, ко вторым – потребители. Внутри него располагается жидкость, которую можно использовать в желаемых целях. Изготовить теплоаккумулятор своими руками не составит труда – достаточно времени, рабочих материалов с инструментом и желания.
Вводное видео по установке
Принцип работы
В основе принципа работы теплового аккумулятора лежит высокая теплоемкость воды. Описать его можно следующим образом:
- Трубопровод котла подключается к верхней части бака, в которую поступает горячая вода – максимально нагретый теплоноситель
- Внизу располагается циркулирующий насос, который выбирает холодную воду и пускает по системе отопления обратно в котел
- Очень быстро остывшая ранее жидкость сменяется вновь нагретой
Когда котел прекращает работать, вода в трубопроводных магистралях системы отопления начинает постепенно остывать. Циркулируя, она попадает в бак, в котором начинает выдавливать горячий теплоноситель в трубы. Таким образом, обогрев помещений будет продолжаться определенный временной промежуток.
Функции, которые выполняет теплоаккумулятор
Современные тепло накопительные устройства – сложные аппараты, которые выполняют не одну полезную функцию:
- Способны обеспечивать дом горячим водоснабжением
- Стабилизируют температурный режим в помещениях
- Позволяют увеличить КПД систем отопления до максимально возможного, снижая денежные затраты на топливо
- Способны объединять более одного источника тепла в общий контур и наоборот
- Накапливают избыточную энергию, вырабатываемую котлом
Несмотря на все положительные функции, которые выполняет тепловой аккумулятор в системе отопления, он имеет два существенных недостатка:
- Ресурс воды напрямую зависит от вместимости установленного бака, тем не менее он остается ограниченным и имеет быстрое свойство заканчиваться. Будет не лишним дополнительная система подогрева из вне
- Из первого недостатка плавно появляется второй: более ресурсоемкие установки требуют большой свободной площади для их размещения, например, отдельного помещения в виде котельной
В дополнение советуем прочитать наше руководство по сборке солнечного коллектора своими руками
Простой тепловой аккумулятор
Самый простейший теплоаккумулятор своими руками можно изготовить, основываясь на принципе работы термоса – он за счет своих непроводящих тепло стенок не позволяет жидкости остывать на протяжении продолжительного временного периода.
Для работы необходимо подготовить:
- Бак желаемой емкости (от 150 л)
- Теплоизоляционный материал
- Скотч
- Тэны или медные трубки
- Бетонную плиту
Вначале очередь следует подумать над тем, что будет представлять собой непосредственно бак. Как правило, используют любую имеющуюся под руками металлическую бочку. Объем ее каждый определяет индивидуально, но брать емкость менее 150 л не имеет практического смысла.
Выбранную бочку необходимо привести в порядок. Ее следует почистить, удалить изнутри пыль и прочий мусор, обработать участки, на которых начала образовываться коррозия.
Затем готовится утеплитель, которым будет оборачиваться бочка. Он будет отвечать за то, чтоб тепло как можно дольше сохранялось внутри. Для самодельной конструкции прекрасно подойдет вата минеральная. Окутав с внешней стороны емкость, необходимо ее хорошенько обмотать скотчем. Дополнительно поверхность накрывают листовым металлом или окутывают фольгированной пленкой.
Для того, чтобы вода внутри подогревалась, необходимо выбрать один из вариантов:
- Установка электрических тэнов
- Установка змеевика, по которому будет пускаться теплоноситель
Первый вариант достаточно сложен и не безопасен, поэтому от него отказываются. Змеевик же можно соорудить самостоятельно из медной трубки диаметром 2-3 см и длиной около 8-15 м. Из нее сгибается спираль и помещается в внутрь.
В изготавливаемой модели тепловым аккумулятором является верхняя часть бочки – из нее необходимо пустить отводной патрубок. Снизу устанавливается еще один патрубок – вводной, через который будет поступать холодная вода. Следует их оснастить кранами.
Простое устройство готово к использованию, но перед этим предстоит решить вопрос, связанный с пожарной безопасностью. Располагать такую установку рекомендуется исключительно на бетонной плите, по возможности отгородив стенками.
Как подключить
Человек, который много раз сталкивался с устройством систем отопления, без труда должен изготовить тепловой аккумулятор своими руками и произвести дальнейшее подключение. Не должна составить особой сложности подобная работа и для новичка.
Словами схему подключения можно описать следующим образом:
- Транзитом сквозь весь бак должен проходить по тепловому аккумулятору обратный трубопровод, на его концах должны быть предусмотрены полуторадюймовый вход и выход
- Вначале между собой соединяются обратка котла и бак. Между ними должен размещаться циркуляционный насос, гонящий воду из бочки в отсекающий кран, расширительный бак и отопительный прибор
- Циркуляционный насос и отсекающий кран также монтируют со второй стороны
- Соединять подающий трубопровод необходимо по аналогии с предыдущим, однако теперь тепловые насосы не устанавливаются
Стоит отметить, что подобным образом подключается теплоаккумулятор к отопительной системе, работающей на базе всего одного котла. Если их количество увеличивается, схема значительно усложнится.
Емкость должна дополнительно оснащаться термометром, датчиками давления внутри и взрывным клапаном. Накапливая постоянно тепло, бочка может со временем перегреться. Чтобы не допустить взрыва, необходимо сбрасывать периодически избыточное давление.
Теплоаккумулятор и разные виды отопительных систем
Устанавливать тепловой аккумулятор можно совместно с различными отопительными системами. Взаимодействуя с каждой из них, он предоставляет ряд преимуществ и быстро окупается.
Наиболее распространены теплоаккумуляторы, установленные совместно отопительным оборудованием, работающем на твердом топливе, у которых количество остатков минимально. Доведя КПД до максимально-возможного, они очень быстро разогревают отопительные радиаторы, которые вскоре изнашиваются. Часть вырабатываемой энергии лучше копить и воспользоваться, когда в ней действительно возникнет потребность.
Двукратный ночной тариф за электроэнергию – проблема для владельцев электрических отопительных котлов. Таким образом в дневное время теплоаккумулятор будет накапливать в себе тепло по более выгодной стоимости, а в ночное – отдавать его отопительной системе.
Применяются подобные установки в многоконтурных системах, распределяя воду между контурами. Если установить патрубки на разных высотах, можно осуществить отбор воды с разной температурой.
Варианты модернизации
Глядя на простейший теплоаккумулятор своими руками, человек с инженерным образованием наверняка задумается о вариантах его модернизации. Сделать это можно следующими способами:
- Внизу устанавливают еще один теплообменник, посредством которого может происходить аккумуляция энергии, полученной солнечным коллектором
- Можно разделить внутреннее пространство бака на несколько секций, сообщающихся между собой, чтобы расслоение жидкости по температурам было более выраженным
- Тратиться на теплоизоляцию или нет – каждый решает сам для себя. Но несколько сантиметров пенополиуретана существенно снизят тепловые потери
- Увеличив количество патрубков, можно будет монтировать установку к более сложным отопительным системам с несколькими контурами, работающими независимо
- Можно сделать дополнительный теплообменник, в котором будет накапливаться питьевая вода
Видео — Тепловой аккумулятор в доме с периодической топкой
Подводим итоги
Собирать теплоаккумуляторы своими руками может абсолютно каждый. Для него нет необходимости покупать дорогостоящее оборудование, а самая простая модель состоит из комплектующих, которые у хорошего человека всегда в гараже или кладовой.
Все те, кто не доверяет самодельным устройствам, могут ознакомиться с богатым выбором моделей на рынках. Их стоимость более чем приемлемая, а вложенные средства быстро окупаются.
Вам может понравиться
v-teplo.ru
Расчет и установка теплоаккумулятора для котлов отопления
Теплоаккумулятор для котлов отопления
Мы продолжаем наш цикл статей темой, которая будет интересна тем, кто отапливает свое жилье твердотопливными котлами. Мы расскажем про теплоаккумулятор для котлов отопления (ТА) на твердом топливе. Это действительно нужный прибор, позволяющий сбалансировать работу контура, сгладить перепады температуры теплоносителя при этом еще и сэкономить. Сразу отметим, что теплоаккумулятор для электрокотлов отопления применяется только в том случае, если в доме стоит электросчётчик с раздельным подсчетом ночной и дневной энергии. В противном случае установка теплоаккумулятора для газовых котлов отопления не имеет никакого смысла.
Как работает система отопления с теплоаккумулятором
Теплоаккумулятор для котлов отопления – это часть системы отопления, предназначенная для увеличения времени между загрузками твердого топлива в котел. Он представляет собой резервуар, в который нет доступа воздуха. Он утеплен и имеет достаточно большой объём. В тепловом аккумуляторе для отопления всегда есть вода, она же циркулирует по всему контуру. Конечно, в качестве теплоносителя может быть и незамерзающая жидкость, но все же из-за своей дороговизны в контурах с ТА ее не используют.
Помимо этого в заполнении системы отопления с теплоаккумулятором антифризом нет смысла, так как такие резервуары ставятся в жилых помещениях. И суть их применения заключается в том, чтобы температура в контуре всегда была стабильной, а соответственно вода в системе теплой. Применение большого теплового аккумулятора для отопления в загородных домах временного проживания нецелесообразно, а от маленького резервуара толку мало. Это связано с принципом работы аккумулятора тепла для системы отопления.
- ТА находится между котлом и системой отопления. Когда котел нагревает теплоноситель – он попадает в ТА;
- затем вода поступает по трубам в радиаторы;
- обратка возвращается в ТА, а затем сразу в котел.
Хоть аккумулятор тепла для системы отопления – это единый сосуд, из-за его больших размеров направление потоков вверху и в низу отличаются.
Чтобы ТА выполнял свою основную функцию аккумулирования тепла, эти потоки нужно перемешивать. Сложность заключается в том, что высокая температура всегда поднимается, а холод стремится опуститься. Нужно создать такие условия, чтобы часть тепла опускалась ко дну теплового аккумулятора в системе отопления и нагревала теплоноситель обратки. Если температура выровнялась во всём резервуаре, то он считается полностью заряженным.
После того как котел выпалил все что в него загрузили, он перестает работать и в дело вступает ТА. Циркуляция продолжается и он постепенно отдает свое тепло через радиаторы в помещение. Все это происходит до того момента, пока в котел опять не поступит очередная порция топлива.
Если накопитель тепла для отопления маленький, то его запаса хватит совсем ненадолго, при этом время нагрева батарей увеличивается, так как объём теплоносителя в контуре стал больше. Минусы использования для домов временного проживания:
- увеличивается время прогрева помещения;
- больший объём контура, что делает заполнение его антифризом дороже;
- более высокие расходы на монтаж.
Как вы понимаете заполнять систему и спускать воду каждый раз, когда вы приезжаете на свою дачу, по меньшей мере, хлопотно. Учитывая, что один только бак будет литров 300. Ради нескольких дней в неделю идти на такие меры бессмысленно.
В резервуар встраиваются дополнительные контуры – это металлические трубы-спирали. Жидкость в спирали, не имеет прямого контакта с теплоносителем в теплоаккумуляторе для отопления дома. Это могут быть контуры:
- ГВС;
- низкотемпературного отопления (теплый пол).
Таким образом, даже самый примитивный одноконтурный котел или даже печка может стать универсальным нагревателем. Он обеспечит весь дом необходимым теплом и горячей водой одновременно. Соответственно производительность нагревателя будет использована в полной мере.
В серийных моделях, изготовленных в производственных условиях, встраиваются дополнительные источники подогрева. Это тоже спирали, только они называются электрическими тэнами. Их зачастую несколько и они могут работать от разных источников:
- электросеть;
- солнечные батареи.
Такой подогрев относится к дополнительным опциям и не является обязательным, учитывайте это, если решили сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками.
Схемы обвязки теплового аккумулятора
Осмелимся предположить, что если вы заинтересовались этой статьей, то, скорее всего, решили сделать тепловой аккумулятор для отопления и его обвязку своими руками. Схем подключения можно придумать много, главное, чтобы все работало. Если вы правильно понимаете процессы, происходящие в контуре, то вполне можете поэкспериментировать. То, как вы подключите ТА к котлу, повлияет на работу всей системы. Давайте для начала разберем самую простую схему отопления с теплоаккумулятором.
Простая схема обвязки ТА
На рисунке вы видите направление движений теплоносителя. Обратите внимание на то, что движение обратки вверх запрещено. Чтобы этого не происходило, насос между ТА и котлом должен прокачивать большее количество теплоносителя, нежели тот, который стоит до резервуара. Только в таком случае будет образовываться достаточная втягивающая сила, которая будет отбирать часть тепла из подачи. Минус такой схемы подключения – это длительное время разогрева контура. Чтобы его сократить, нужно создать кольцо прогрева котла. Его вы можете увидеть на следующей схеме.
Схема обвязки ТА с контуром прогрева котла
Суть контура разогрева заключается в том, что термостат не подмешивает воду из ТА до тех пор, пока котел не прогреет ее до установленного уровня. Когда котел разогрелся, часть подачи уходит в ТА, а часть перемешивается с теплоносителем из резервуара и поступает в котел. Таким образом, нагреватель всегда работает с уже нагретой жидкостью, что увеличивает его КПД и время разогрева контура. То есть батареи станут теплыми быстрее.
Такой метод установки теплоаккумулятора в систему отопления позволяет использовать контур в автономном режиме, когда насос работать не будет. Обратите внимание, что на схеме показаны только узлы подключения ТА к котлу. Циркуляция теплоносителя к радиаторам происходит по-другому контру, который также проходит через ТА. Наличие двух байпасов позволяет перестраховаться дважды:
- обратный клапан включается в работу, если насос остановлен и шаровой кран на нижнем байпасе перекрыт;
- в случае остановки насоса и поломки обратного клапана циркуляция осуществляется через нижний байпас.
В принципе, в такую конструкцию можно внести некоторые упрощения. Учитывая тот факт, что у обратного клапана высокое сопротивление потока, его можно исключить из схемы.
Схема обвязки ТА без обратного клапана для гравитационной системы
При этом, когда пропадет свет, нужно будет вручную открыть шаровой кран. Следует сказать, что при такой разводке ТА должен находиться выше уровня радиаторов. Если вы не планируете, что система будет работать самотеком, то обвязку системы отопления с теплоаккумулятором можно выполнить по схеме, указанной ниже.
Схема обвязки ТА для контура с принудительной циркуляцией
В ТА создается правильное движение воды, что позволяет шар за шаром, начиная с верхнего, прогревать ее. Возможно, возникнет вопрос, что делать, если не станет света? Об этом мы рассказывали в статье об источниках альтернативного питания для системы обогрева. Это будет экономнее и удобнее. Ведь гравитационные контуры выполняются из труб большого сечения, к тому же должны соблюдаться не всегда удобные уклоны. Если посчитать цену труб и фитингов, взвесить все неудобства монтажа и сравнить это все с ценой ИБП, то идея установки альтернативного источника питания станет очень привлекательной.
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 полимерные трубы мы рассказывали об их характеристиках. 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.
utepleniedoma.com
Плюсы и минусы теплонакопителей, принцип работы
Добавил(а): Ольга 28 декабря
Системы отопления домов с использованием электрических источников пользуются заслуженной популярностью. Они не создают загрязнения воздуха дымом, копотью и другими вредными выделениями, не нуждаются в дымоходах, опасных в пожарном отношении и требующих специальных строительных мероприятий и дополнительного расхода дефицитных материалов. При использовании электроотопления не нужно сверлить стены, прокладывать трубы и все время опасаться утечки теплоносителя.
Чем обусловлено применение теплонакопителей
Основным недостатком отопления за счёт электрического нагрева является сравнительно большая стоимость энергопотребления, что важно, в особенности в современных условиях дефицита и высокой стоимости энергоресурсов. Вторым недостатком является неравномерность загрузки энергосистем, особенно региональных. Особую важность приобретает этот фактор в случае наличия в энергосистеме атомных станций, которые не очень хорошо реагируют на переменные нагрузки. Если в системе нет гидроаккумулирующих электростанций, то пиковые нагрузки становятся еще более затратными. Приходится вводить ограничения на потребление электроэнергии, внедрять многотарифные счётчики и систему оплаты.
Хорошим выходом из такой ситуации является применение теплонакопителя – специального прибора, работающего с аккумуляцией тепла. Он накапливает тепло ночью и потом отдаёт его в отапливаемое помещение в течение остального времени суток. Этот подход даёт возможность полезно использовать «ночной» тариф на электроэнергию. Такой прибор позволяет удовлетворить интересы потребителей тем, что помогает обеспечить комфортные условия проживания с минимальными денежными затратами. Это важно и для производителей электроэнергии, так как снижаются пиковые нагрузки. Накопитель тепла подключается к сети со стандартным бытовым напряжением двести двадцать вольт, как нормальный бытовой прибор.
Накопитель тепла подключается к сети со стандартным бытовым напряжением двести двадцать вольт, как нормальный бытовой прибор.
Какие выгоды даёт установка
В течение срока действия «ночного» тарифа этот прибор накапливает энергию в теплонакопительном сердечнике. Теплоизоляция сердечника работает, как термос, сохраняя надолго запасённое тепло. Она устроена так, что функционирует даже в условиях небольшой разницы температур. Воздух помещения нагревается путем прохождения через особые каналы в сердечнике, а температура регулируется заслонкой, положение которой определяется биметаллическим датчиком.
При высоте потолка в помещении до трёх метров мощность на один квадратный метр площади составляет 50–60 Ватт. Эта мощность выбрана из расчёта теплопотерь в 60–70 Ватт на квадратный метр.
В состав системы входят нужное по расчёту количество теплонакопителей и узел многотарифного учета электроэнергии. Все это подключается к единому унифицированному щиту для организации коммутации теплонакопителей и управления их работой.
Если основная система отопления недостаточно эффективна, то теплонакопители могут служить дополнительным источником нагрева, тем более, что все тепло от них подается в помещения
Эти приборы дают «сухое» тепло, что позволяет нивелировать негативное воздействие других возможных систем отопления на здоровье пользователей. Можно не бояться размораживания системы отопления, как, например, в случае водяных радиаторов. Как и электрические конвекторы, теплонакопители устанавливаются прямо в подлежащих отоплению помещениях, но в отличие от них существенно экономят электроэнергию. Если основная система отопления недостаточно эффективна, то теплонакопители могут служить дополнительным источником нагрева, тем более, что все тепло от них подается в помещения.
Установка теплонакопителей не требует наличия особых навыков, а их габариты не превышают размеры уже упоминавшихся традиционных водяных радиаторов. Дизайн приборов лаконичен, что позволяет вписать их в любой интерьер. Пользователи могут легко овладеть управлением теплонакопителями, так как система автоматизирована, проста, и ее работа описана в прилагаемой инструкции. Управление также не требует специальных навыков, система безопасна в эксплуатации и обеспечивает любые заданные параметры. Щит управления позволяет задавать требуемый температурный режим на неделю и в пределах дня. Система обогрева может работать и в автоматическом режиме, без присутствия людей.
Преимуществом использования теплонакопителей является, прежде всего, применение «ночного» тарифа, что выражается для частных потребителей в экономии сорока, а для организаций – двадцати пяти процентов от объема потребления из-за разницы в цене. Второй плюс состоит в экономии электроэнергии за счёт исключения «перетопа». Третье преимущество теплонакопителей связано с тем, что энергопотребление можно регулировать и уменьшать в течение периода неиспользования.
Для безопасности работы теплонакопителя необходимо заменить электропроводку и установить счетчик электроэнергии. Да, это недешево, но потом вы сами убедитесь в эффективности этой системы. А про тонкости электромонтажа можно почитать на сайте Stroy-Banya.com.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!prorab.guru
Как выбрать теплоаккумулятор для котлов отопления и как монтировать
Основными целями проектирования и монтажа системы автономного отопления являются комфорт в доме и безотказность в эксплуатации. Поэтому те люди, которые считают, что для достижения комфорта достаточно просто установить котел и подключить его к системе отопления, ошибаются.
И эта ошибка заключается в том, что рано или поздно любой котел, даже самый качественный, может выйти из строя. Причем чаще всего происходит это в разгар отопительного сезона, когда режим эксплуатации оборудования является наиболее интенсивным. Как можно подстраховаться на такой случай?
Есть несколько вариантов:
- Иметь в доме обычную печь, находящуюся в рабочем состоянии.
- Иметь два котла, один из которых, имеющий меньшую мощность, используется только в аварийной ситуации.
- Включить в систему отопления устройство, позволяющее аккумулировать тепловую мощность во время работы котла, способное при его остановке достаточно долго поддерживать температуру теплоносителя на должном уровне.
Первый вариант хорош для тех домов, которые ранее имели печное отопление, а потом были снабжены собственной котельной. Вряд ли кто-то будет возводить печь в новом доме, для которого изначально предусмотрено отопление от котла. Второй вариант используется нечасто, но имеет право на жизнь. Обычно основным здесь является твердотопливный и газовый агрегат, а запасным – электрокотел не слишком большой мощности, используемый исключительно как резервный источник тепла.
А вот третий вариант с точки зрения безотказности является самым оптимальным. Такое устройство называется теплоаккумулятором и наиболее часто используется в системах, снабженных котлами периодического действия. Чаще всего это твердотопливные котлы (нуждающиеся в загрузке топливом несколько раз в сутки) и электрические агрегаты, которые выгодно включать только в ночное время (если именно ночью электричество дешевле).
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.
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.
Выбор теплоаккумулятора
Резервуар для подогрева теплоносителя можно изготовить самостоятельно или приобрести готовый. Самостоятельное изготовление связано со сложностями учета характеристик и особенностей будущего оборудования. От этого будет зависеть не только цена вопроса, но и производительность ТА, а также его долговечность.
Основными рабочими параметрами аккумуляторов тепла являются:
- Вес, объем и габариты. Объем резервуара подбирается согласно мощности котла. Но чем больше его объем, тем более экономично будет работать система в целом. Большой ТА будет нагреваться дольше, но и время между топками котла тоже увеличится. Если бак по расчету получается слишком большой и не вписывается в отведенное помещение, то можно использовать несколько емкостей меньшего размера.
- Давление в системе отопления. От этой величины зависит толщина стенок ТА, а также форма его донышка и крышки. Если величина давления в системе не более 3 бар, то можно использовать самые обычные теплоаккумуляторы. Если же рабочее давление находится в пределах 4-8 бар, то нужно выбирать резервуары с торосферическими крышками. Такое оборудование обойдется дороже.
- Материал, из которого изготовлен бак. Чаще всего это стандартная углеродистая сталь с покрытием из водостойкой краски. Но если есть возможность, то лучше выбрать бак из нержавеющей стали. Он более стоек к добавкам, имеющимся в составе теплоносителя, и коррозии.
- Максимальная температура жидкости.
- Наличие возможности установки дополнительного оборудования: ТЭНов, встроенного теплообменника для подключения к системе ГВС, дополнительных теплообменников для организации подключения к другим источникам нагрева теплоносителя.
Как установить теплоаккумулирующий бак
Самым простым способом установки является вертикально расположенный ТА, в стенки которого врезаны 4 патрубка, размещенных по два с каждой стороны. Каждая пара разнесена по вертикали. С одной стороны верхний патрубок подключают к подающей магистрали котельного агрегата, а с другой – к подающей ветви отопительной системы. Снизу, на соответствующих сторонах бака, находятся патрубки, подключенные к обратным магистралям котла и контура отопления.
Обратные трубопроводы котла и отопительного контура оснащены циркуляционными насосами.
Принцип работы ТА
После загрузки в котел топлива и достижения стабильного горения включают циркуляционный насос, подающий воду из нижней части теплообменника в зону ее нагрева. В то же время параллельно в ТА через верхний патрубок подается уже горячий теплоноситель, используемый для отопления помещений.
При этом активного смешивания холодной и горячей воды в баке не происходит – этому препятствует различная плотность воды разной температуры.
После прогорания топлива бак заполнен водой нужной температуры. После этого включается циркуляционный насос контура отопления, который прокачивает нагретую воду по системе. За счет того, что теплоноситель поступает в систему через верхний патрубок, а отработавшая в системе и уже остывшая вода поступает снизу, смешивания слоев воды разной температуры не происходит, и ТА длительное время подает в систему воду необходимой температуры.
Виды ТА в зависимости от конструкции
В зависимости от функционального назначения все теплоаккумуляторы делятся на следующие виды:
- Пустые – с прямым подключением контуров. В такой системе никакие теплообменники не используются, а разделение холодной и горячей воды обеспечено только разностью их плотности. Самодельные ТА обычно имеют именно такую конструкцию.
- Со встроенным бойлером. Внутри основного бака размещается дополнительная емкость, предназначенная для нагрева воды системы ГВС.
- С внутренним теплообменником. Эта модель позволяет разделить теплоносители в контурах котла и системы отопления. Разделение жидкостей обеспечивается стенками теплообменника.
Что предлагает рынок отопительного оборудования
На нашем рынке имеется продукция известных зарубежных компаний:
- Buderus (Германия) – выпускает универсальные ТА, которые можно использовать для работы с твердотопливными котлами любых других марок. Баки производят из углеродистой стали и оснащают утеплением из слоя пенопласта толщиной 100 мм.
- Hajdu – венгерская продукция, привлекательная удачным соотношением «цена-качество». Толщина слоя утеплителя также составляет 100 мм.
- Lapesa – испанская компания, выпускающая теплоаккумуляторы не только бытового, но и промышленного назначения. Для теплоизоляции резервуаров используется пенополиуретан, обеспечивающий крайне низкие теплопотери.
- NIBE (Швеция) – выпускает модели, позволяющие использовать различные узлы нагрева теплоносителя (тепловой насос или солнечный коллектор). Теплоизоляция баков представляет собой слой пенополистирола толщиной 80 мм.
- S-TANK – белорусская продукция. Отличается высоким качеством и доступной ценой. Может работать с водой невысокого качества. Имеет антикоррозионную защиту в виде слоя эмали.
- GOPPO – российские теплоаккумуляторы для систем отопления, рассчитанные на давление 3 и 6 бар. Имеют изоляцию из вспененного полиэтилена толщиной 30 мм.
Выбор ТА для системы отопления частного дома – ответственное дело. Если монтаж отопления ведет специализированная компания, то по поводу правильного подбора ТА можно не беспокоиться. Если же Вы решили делать это сами, то постарайтесь принять во внимание все перечисленные параметры и выбирайте бак хотя бы с небольшим запасом объема.
remontiks.com
Теплоаккумулятор для системы отопления — основные преимущества. Жми!
Стремление многих хозяев частных домов и коттеджей как можно эффективнее использовать ресурсы для обогрева своего жилища довольно часто сталкивается с одной и той же проблемой, — даже при использовании всех современных технологий утепления и энергосбережения, установке самых экономных отопительных котлов, — существенной экономии ресурсов не происходит.Во многом это является следствием ошибок, допущенных задолго до постановки вопроса о рачительном использовании ресурсов и применении современных технологий строительства. А вот как быть с новыми, возведенными по всем современным канонам домов, неужели наступил предел развития?
Для большинства это так и останется риторическим вопросом, а вот для тех, кто решил воспользоваться действительно научными знаниями, а не выдержками из рекламных буклетов, стоит задуматься о включении в систему отопления нового элемента – теплоаккумулятора.
Как работает система отопления
В современном понимании энергоэффективности установок отопления, в том числе и отдельного дома или коттеджа, в последнее время акцент существенно сместился с показателя потребления топлива на обогрев помещения на показатель, характеризующий эффективность использования энергии для полного теплоснабжения дома.Такой обоснованный акцент на энергоэффективность позволяет по-новому посмотреть на проблему теплоснабжения жилища, включающую в себя две основные задачи:
- отопление дома;
- горячее водоснабжение.
Новым путем экономии энергоресурсов в системе теплоснабжения здания сегодня выступает установка в системе отопления дополнительного оборудования, в функции которого входит аккумулировать тепловую энергию и постепенно ее расходовать.
Применение теплового аккумулятора в схеме приборов системы отопления, где основным источником энергии выступает твердотопливный котел, позволяет без дополнительных затрат провести снижение потребления топлива до 50% в отопительный сезон. Но это в будущем, а пока достаточно наглядно следует рассмотреть принцип работы этого устройства.
Принцип работы системы с твердотопливным котлом
Наиболее высокий эффект от подключения в систему будет применительно именно к твердотопливным котлам.Тепло, выделяемое при сжигании топлива, через теплообменник по трубопроводу поступает в регистры или батареи отопления, являющиеся по сути теми же теплообменниками, только не получающими тепло, а наоборот, отдающие его окружающим предметам, воздуху, в общем, нагревающему помещению.
Остывая, теплоноситель — вода в батареях, опускается вниз и снова перетекает в контур теплообменника котла, где опять нагревается. В такой схеме существует минимум два момента, связанных с большой, если не с огромной потерей тепла:
- прямое направление движения теплоносителя от котла к регистрам и быстрое остывание теплоносителя;
- небольшой объем теплоносителя внутри системы отопления, что не позволяет поддерживать стабильную температуру;
- необходимость постоянного поддержания стабильно высокой температуры теплоносителя в контуре котла.
Важно понимать, что такой подход иначе как расточительным назвать нельзя. Ведь при закладке топлива сначала при высокой температуре горения в помещениях воздух прогреется довольно быстро. Но, как только процесс горения прекратится, завершится и нагрев помещения, и как результат – снова понизится температура теплоносителя, и остынет воздух в помещении.
Использование теплоаккумулятора
В отличие от стандартной системы отопления, система, снабженная аккумулятором тепла, работает несколько иначе. В самом примитивном виде, сразу после котла бак устанавливается в качестве буферного устройства.Между котлом и трубопроводами устанавливается бак со многослойной теплоизоляцией. Ёмкость бака, а она рассчитывается таким образом, чтобы количество теплоносителя внутри бака было больше, чем в системе отопления, содержит теплоноситель, нагреваемый от котла.
Внутрь бака введены несколько теплообменников для системы отопления и для системы горячего водоснабжения. Нагретый от котла внутренний объем аккумулятора долгое время может поддерживать высокую температуру и постепенно отдавать ее для систем отопления и водоснабжения.
Учитывая то, что самый маленький бак имеет объём 350 литров воды, то нетрудно рассчитать, что потратив одно и то же количество топлива при использовании теплового аккумулятора эффект будет намного больше, чем при прямой системе отопления.Но это самый примитивный вид теплового прибора. Стандартный, рассчитанный на действительно работу в условиях теплоснабжения отдельного дома, аккумулятор теплоты может иметь:
- внутренний объем от 350 до 3500 литров;
- верхний теплообменник системы горячего теплоснабжения;
- теплообменник системы отопления;
- приборы системы безопасности – клапанную группу, манометр, патрубки выхода воздуха;
- приборы системы контроля температуры, давления, предохранительные и обратные клапаны;
- технологические выходы стандартной для обвязки арматуры диаметров;
- высота бака с термооболочкой включает от 1,8 метра до 5,6 метра;
- диаметр от 0,7 до 1,8 метра.
Цена таких аккумуляторов зависит от многих факторов:
- материала изготовления бака;
- объема внутреннего бака;
- материала, из которого изготовлен теплообменник;
- фирмы изготовителя;
- комплекта дополнительного оборудования;
[advice]Замечание специалиста: рассчитать правильную работу всей системы отопления, начиная от ТТ котла и заканчивая диаметром парубков, в принципе можно и самостоятельно, но при этом следует учитывать, что мощность как котла, так и самой установки должна быть рассчитана на работу в условиях максимально низких температур в регионе.[/advice]
Более детальную информацию по этому вопросу сегодня можно найти на страницах интернет сайтов, как в текстовом виде, так и воспользовавшись услугами специализированных онлайн калькуляторов, ну и конечно в специализированных фирмах, занимающихся разработкой и установкой систем теплоснабжения.
Все управляется электроникой
Возможно, для многих такое понятие, как «умный дом» уже давно вошло в привычный ритм жизни.Дом, в котором многие функции по содержанию и управлению системами берет на себя электроника, не обходится без участия электронных компонентов и работы системы отопления и водоснабжения с аккумулятором тепла.
Для поддержания стабильно комфортной температуры, необходимо не столько постоянное горение топлива в топке котла, сколько стабильное поддержание температуры в системе отопления. И с такой задачей вполне справляется электронное управление работой теплоаккумулятора.
Возможности платы управления:
- включит циркуляционный насос подачи теплоносителя системы отопления;
- для дополнительного нагрева теплоносителя в баке откроет заслонки или включит вентилятор турбонаддува котла;
- в экстренных случаях перекроет клапаны трубопроводов и прустит теплоноситель от котла напрямую в батареи, а уже потом начнет нагревать бак аккумулятора;
- перенаправит поток горячей воды с теплообменника котла в систему горячего водоснабжения или воспользуется нагревом в контуре бака.
Экономический эффект даже от включения в схему теплоснабжения аккумулятора тепла позволяет, как уже говорилось, до 50% снизить затраты на топливо в отопительный сезон, а если учитывать то, что цена на энергоносители постоянно растет, то такое вложение средств становится не просто выгодным, а уже обязательным для новостроек.
Смотрите видео, в котором пользователь очень подробно разъясняет схему устройства твердотопливного котла вкупе с теплоаккумулятором:
teplo.guru