Теплоаккумуляторы для автономных систем отопления

Разновидности

Вышеописанный вариант применяется, если в системе только один контур, или во всех контурах одинаковый теплоноситель, а температура и давление оптимальны для всех элементов.

Кроме этой конструкции есть и другие:

1. В нижней части бака присутствует внутренний теплообменник, один или больше, выполненный в виде спиральной трубы из нержавейки. Этот вариант применяется, когда для разных контуров нужен разный теплоноситель или давление-температура в котле превышают допустимые в контурах и самом аккумуляторе. А также если есть дополнительные источники тепла (тепловой насос, солнечный коллектор и др.). В таком баке предусмотрено конвективное перемешивание жидкости.
2. Теплоаккумулятор оснащен дополнительно проточным контуром ГВС. Основная часть теплообменника располагается наверху, подающая труба к точке водоразбора подключена внизу. Схема оптимальна, если эксплуатация ГВС равномерная, пиковых нагрузок не бывает.
3. Еще один теплоаккумулятор для котлов отопления и ГВС: внутри бака есть встроенный бойлер косвенного нагрева. Подходит для домов, в которых регулярно возникают пиковые нагрузки потребления.

Кроме этого в конструкции могут присутствовать собственные ТЭНы.

Какие расчеты подразумевает установка теплоаккумулятора?

Установка теплоаккумулятора

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла проводится максимально точно и внимательно. Данное устройство является достаточно габаритным, поэтому его установка должна быть внесена еще в самый первый проект системы отопления.
Расчет буферной емкости твердотопливного котла проводится, исходя из установленного соотношения 30, 40 или 50 литров всего объема емкости на 1 кВт фиксированной мощности котла.

Исходя из продуманной схемы применения, применяются разные методики, которые помогают провести расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла. При тщательном подборе рекомендуется максимально учитывать такие рекомендации:

1. Чем значительнее показатель пикового теплопотребления отличается от установленного среднечасового, а также чем дольше оно длиться, тем и больше необходим объем бака для накопления в нем нужного тепла.
2. Давление номинальное, где аккумулируется тепло, должно непременно быть по максимуму больше, чем обычное рабочее давление.
3. Теплоаккумулятор, который подключается к любому твердотопливному котлу, правильно аккумулирует нужное тепло, которое генерировалось хотя бы одной разовой загрузкой.
4. В каждой схеме подключения устройства в обязательном порядке должны быть предохранительные клапаны и предусмотренный расширительный бак.

Выбор теплоаккумулятора для котла

Каждый расчет должен проводиться внимательно и четко. Помните о том, что от правильности учета всех факторов зависит безопасность дома и жильцов в нем. Если подключение теплоаккумулятора будет выполнено неправильно или даже с минимальной ошибкой, это грозит неприятными и достаточно опасными последствиями.

Вы должны быть абсолютно уверенными в том, что учли каждый показатель и фактов, правильно просчитали потребности в тепле, а продуманная схема подключения бака к самому твердотопливному котлу правильна и надежна.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

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

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м2 достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м3. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
• m – масса воды в резервуаре, кг;
• Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
• 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Установка с электрическим или газовым агрегатом

В одну систему отопления можно установить два теплогенератора, основной из которых является твердотопливным агрегатом, а дополнительный – котлом, работающим на газе или электричестве. Такой вариант удобен тем, что на ночь можно включать котел, функционирующий в автоматическом режиме. Газ в баллонах неудобно использовать в качестве основного энергоносителя из-за необходимости заботиться о регулярных поставках топлива. Электричество – самый дорогой энергоноситель и выгоднее всего эксплуатировать такой котельный агрегат только по ночам, если в регионе действует система дешевых ночных тарифов.

Как подключить твердотопливный и газовый котлы в одну систему для отопления большого дома? Самый простой вариант – подсоединение двух теплогенераторов параллельно через теплоаккумулятор, который будет дополнительно выполнять функцию гидравлического разделителя.

Газовый котел функционирует в режиме ожидания, пока вода буферной емкости нагревается твердотопливным агрегатом. После прогорания топлива теплоноситель начинает остывать, и как только термодатчик передает соответствующий сигнал контроллеру газового агрегата, тот автоматически включается. При новом запуске твердотопливного теплогенератора происходит обратный процесс – нагрев теплоносителя выше определенной температуры приводит к отключению газовой горелки.

Систему с электрическим котлом в домах большой площади монтируют по аналогичному принципу. Но для небольших частных домов актуален более простой и дешевый вариант подключения ТТ и электрокотла(см. схему).

Схема подключения твердотопливного котла и электрокотла

Котельные агрегаты подсоединяются параллельно с установкой обратных клапанов на каждом выходе. Электрический котел снабжен встроенным циркуляционным насосом, который невозможно отключить, поэтому для твердотопливного теплогенератора необходимо подобрать более мощный насос, чтобы ТТ котел имел преимущество перед электрическим при совместном функционировании.

Система дополняется:

• термостатом, который отключает циркуляционный насос ТТ котла при остывании теплоносителя;
• комнатным датчиком температуры, который включает электрический котел, когда температура в помещении падает после прогорания топлива в ТТ агрегате.

Метод первичных и вторичных колец

Как подключить два котла в одну систему, используя минимальное количество электроники? Применение метода первичных и вторичных колец циркуляции позволяет выполнить совместную обвязку ТТ агрегата и электрокотла. Гидравлическое разделение потоков осуществляется без установки гидрострелки.

Вариант подлючения двух видов котлов к одной системе отопления

Оба котла, бойлер ГВС, а также все отопительные контуры, подключаются и подающим и обратным трубопроводом к единому циркуляционному кольцу – они является первичным. Минимальный перепад давлений обеспечивается за счет небольшого расстояния между каждой парой подключения (не более 300 мм). Напор насоса, установленного на главном контуре, обеспечивает движение теплоносителя по первичному кольцу, при этом на интенсивность потока не влияют насосы вторичных контуров (к которым подсоединены потребители тепла).

Чтобы система исправно функционировала, требуется выполнить сложные гидравлические расчеты и подобрать оптимальный диаметр трубопроводов для всех контуров

Также важно рассчитать производительность насосов. Реальная производительность насосного агрегата на главном контуре должен превышать расход теплоносителя на самом «объемном» вторичном контуре

Оба котла оснащаются отключающими термостатами, чтобы они могли работать, замещая друг друга.

Выбор качественного оборудования

Непосредственно аккумулятор выбирают под заранее приобретенный котел твердотопливного типа и подсчитывают параметры так, чтобы он запросто мог по максимуму аккумулировать тепловую энергию, которая была выработана непосредственным источником требуемого тепла.

Приоритетом и главным критерием выбора современного и продуманного теплоаккумулятора будет сам котел, если его рабочее время теплопоступления и мощность как-то лимитированы:

• Для выработки тепла только единственной разовой загрузки любого топлива и дальнейшим его разбором установленной системой полного отопления в течение целых суток.
• Накопителем солнечного типа определенной и требуемой для стабильной работы котла мощности, где собирается тепло исключительно в светлое время дня и стабильно равномерным или же исключительно пиковым использованием.

Основным показателем к выбору хорошего теплоаккумулятора становится сам потребитель, когда есть необходимость покрывать установленную нагрузку теплового характера за какой-то отрезок времени.

Приобрести данное устройство необходимо в соответствии с индивидуальными потребностями, а также характеристиками установленного твердотопливного котла.

Заранее спроектируйте, какой именно теплоаккумулятор вам необходим, чтобы он смог полностью выполнять возложенные на него функции и задачи по усилению и контролю вырабатываемой тепловой энергии котлом.

Базовые принципы подключения твердотопливного агрегата

Рассматривая, как правильно подключить твердотопливный котел, необходимо обратить внимание на базовые элементы обвязки, обеспечивающие безопасность функционирования теплогенератора. Речь идет о группе безопасности и смесительном узле

Группа безопасности, в состав который входит манометр, а также предохранительный клапан и воздухоотводчик, смонтированные на одном коллекторе, устанавливается непосредственно на выходном патрубке котельного агрегата. Манометр помогает следить за давлением в системе, воздухоотводчик служит для удаления воздушных пробок, а предохранительный клапан сбрасывает излишки пароводяной смеси, когда давление превышает заданные параметры.

Смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой устанавливается совместно с байпасом (перемычкой), соединяющим трубу подачи и обратки, за счет чего формируется малый циркуляционный контур.

Работает система, предохраняющая котел от конденсата и температурного шока, по следующей схеме:

1. Пока топливо разгорается, клапан перекрывает поток остывшего теплоносителя из большого контура системы отопления. В результате циркуляционный насос гоняет по малому кругу ограниченный объем теплоносителя.
2. На трубе обратки установлен датчик, соединенный с термоголовкой трехходового клапана. Когда теплоноситель в обратном трубопроводе нагревается до 50-55 градусов, термоголовка срабатывает и нажимает на шток клапана.
3. Клапан плавно приоткрывается и остывший теплоноситель начинает понемногу поступать в рубашку котла, смешиваясь с нагретым из байпаса.
4. Когда все радиаторы прогреваются и температура обратки повышается до безопасных для котла значений, трехходовой клапан перекрывает байпас, полностью открывая проход потоку теплоносителя по обратному трубопроводу.

Базовая схема подключения твердотопливного котла к отопительной системе максимально проста и надежна, монтаж обвязки можно выполнить самостоятельно.

Важно знать, как подключить твердотопливный котел с использованием полимерных труб, чтобы избежать распространенных проблем:

• Полимерные трубы небезопасно использовать для обвязки котла – они могут не выдержать аварийного повышения температуры и давления. Поэтому обвязку рекомендуется выполнить сталью или медью, а полимерные трубы подсоединять уже к коллектору, распределяющему теплоноситель по отопительным контурам. В крайнем случае, металлическую трубу монтируют только между подающим патрубком котла и группой безопасности.
• Использование толстостенной полипропиленовой трубы для обратного трубопровода на участке между трехходовым клапаном и патрубком котла приводит к тому, что накладной температурный датчик реагирует на нагрев теплоносителя с заметным запозданием. Лучше установить металлическую трубу.

Подключение твердотопливной установки с гидрострелой

Насос для системы отопления с принудительной подачей теплоносителя устанавливается на трубу обратки между трехходовым клапаном и котлом. Такое расположение позволяет ему обеспечить циркуляцию воды или антифриза по малому кругу. Ставить циркуляционный насос на трубу подачи нельзя, поскольку устройство не рассчитано на работу с пароводяной смесью, которая образуется при перегреве теплоносителя. Остановка насоса ускорит или спровоцирует взрыв отопительного котла, поскольку в него перестанет поступать остывший теплоноситель.

Как удешевить обвязку

Базовая схема подключения твердотопливного котла предусматривает использование трехходового смесительного клапана, оснащенного термоголовкой и накладным датчиком. Это оборудование достаточно дорого стоит, и его можно заменить более дешевым вариантом – трехходовым клапаном с вмонтированным термостатическим элементом. Такое устройство отличается фиксированной настройкой – клапан срабатывает, когда температур среды достигает 55 или 60 градусов (в зависимости от модели).

Установка клапана, поддерживающего фиксированную температуру, снижает финансовые затраты на монтаж защиты твердотопливного агрегата от конденсата и термических перепадов. Теряется возможность гибко управлять температурой теплоносителя, отклонения от заданного значения могут достигать 1-2 градусов, но это не является критичным.

Дополнительные рекомендации

Чтобы теплообменник не зарастал накипью, заливайте в систему только обессоленную воду. Часто домовладельцы собирают для этих целей дождевую.

По той же причине лучше приобретать модель с охлаждающим змеевиком в теплообменнике, а не с подачей воды непосредственно в бак.

Не курите в доме с системой из алюминиевых радиаторов. В них образуется водород, выходящий наружу через воздухоотводчик или кран Маевского.

В период простоя отопителя теплообмен в его баке приобретает обратное направление. Чтобы вода в контуре остывала медленнее, рекомендуется сделать байпас с кранами, по которому среда будет двигаться в обход прибора.

К слову, несложно изготовить твердотопливный котел своими руками.

Принцип работы бака-аккумулятора

Схема отопления с теплоаккумулятором

Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.

При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.

Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.

Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.

Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.

Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.

В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.

При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.

При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.

Необходимый объем тепла для обогрева помещений может автоматически регулироваться комнатным датчиком температуры, который управляет работой трехходового клапана, установленного на выходе ТА в подающей магистрали. При достижении в комнате заданной температуры датчик выдает управляющий сигнал на клапан, который срабатывает и ограничивает подачу горячего теплоносителя в систему, перенаправляя его обратно в ТА.

После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.

Схема ГВС с баком-аккумулятором

Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.

Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.

Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).

Встроенный в бак теплоноситель для ГВС обеспечивает нагрев холодной воды, подаваемой через него из водопроводной системы. Тем самым он играет роль проточного водонагревателя, обеспечивая потребности хозяев дома в горячей воде.
https://www.youtube.com/watch?v=rgMQG7RLCew

Критерии при подборе

Выбирают теплоаккумулятор, учитывая параметры системы отопления и вид теплоносителя

Подбирать тепловой аккумулятор необходимо в соответствии с точными расчетами, учитывающими параметры домашней системы отопления

Однако помимо расчетных значений принимают во внимание общие характеристики тепловых накопителей

• Давление в системе отопления. По этому параметру тепловой аккумулятор должен соответствовать системе отопления. Во всяком случае значение может быть выше, но не ниже. Какое давление сможет выдержать накопитель, зависит от толщины стенок, формы резервуара, материала изготовления. Теплоаккумуляторы для котлов, выдерживающие более 4 бар, имеют выпуклые нижнюю и верхнюю крышки.
• Объем буферной емкости. Этот параметр считают наиболее важным и стараются выбрать емкость такого объема, чтобы накопитель мог аккумулировать все лишнее тепло. Но в то же время и излишне объемный прибор не нужен.
• Наружные размеры и вес. Вопросы транспортировки и размещения оборудования решать придется, поэтому необходимо тщательно все рассчитать: пройдет ли бак в дверной проем, выдержат ли перекрытия при полностью заполненном водой резервуаре.
• Оснащение дополнительными теплообменниками. Они позволяют еще более оптимизировать функционирование системы. Модели подбирают в соответствии со сложностью всей системы.
• Возможность установки дополнительных устройств. Совместно с аккумуляторным буфером обмена устанавливают дополнительные ТЭНы, датчики и регуляторы температуры. Если все элементы системы подобраны грамотно, можно снизить расход топлива в два раза.

Утепление арматуры

Рассмотрим вопрос необходимости утепления арматуры. Большая протяженность труб, много фитингов и высокие рабочие температуры в системе приводят к потерям тепла. На готовых объектах не утепленное должным образом отопительное оборудование перегревает окружающее пространство. В помещении, где установлен котел и теплоаккумулятор, температура может достигать плюс 27 градусов в сильный мороз. Топливо расходуется нерационально, а эффективность системы снижается. После утепления труб удается отвоевать несколько градусов и снизить расход топлива.

Утепляя арматуру надо помнить о том, что при работе со стороны котлов трубы сильно нагреваются, так как могут транспортировать воду горячее 100 градусов. Пенополиэтиленовая изоляция в этом случае не подходит. Ее можно ставить только в другой части контура со стороны радиаторов системы отопления. В котельной на горячие трубы лучше надеть более устойчивую к нагреву каучуковую изоляцию. Стоит дополнительно изолировать также фитинги и другую арматуру.

По технике безопасности не рекомендуется изолировать насосы. Это оборудование имеет ограничение, не допускающее превышения норматива по температуре окружающей среды. Если изолировать насосы со стороны котла, то можно слишком сильно их утеплить, а это недопустимо.

Последние статьи

Эксперты в области юриспруденции дают советы призывникам

Немалое количество молодых людей во все времена стремились избежать службы в армии, и российские вооруженные силы не являются исключением. Особенно ярко это проявилось сейчас, когда страна погрязла в…

Назван способ упростить покупку билетов на поезд или автобус

При необходимости поехать в другой город большинство рассматривает вариант с наземным транспортом. И в этом нет ничего удивительного, так как более долгая поездка с лихвой окупается за счёт дешевизны…

РосСчёт – агрегатор услуг по проверке и замене счётчиков

От качества работы приборов учёта напрямую зависят наши затраты. Неправильные показатели счётчика могут привести к значительным переплатам. Причем пользователь даже сам не поймёт, что переплачивает…

Секреты успешной игры в Rox Casino

Как показывает практика, азартными играми начинают увлекаться даже те, кто ранее вообще не проявлял к ним ни малейшего интереса. Всё потому, что играть сегодня можно не выходя из дома и не отвлекаясь…

Схема буферной емкости-аккумулятора тепла системы отопления, из нескольких баков

Некоторые умельцы делают сами или заказывают на стороне изготовление буферных баков из отрезков стальных труб большого диаметра — 300-800 мм. После установки на место баки утепляют.

Такие баки часто обходятся значительно дешевле, чем готовые буферные емкости, которые продаются на строительном рынке. Отсутствие защиты от коррозии в таких самодельных баках частично компенсируется увеличенной толщиной металла стенки.

Для защиты от электрохимической коррозии бак рекомендуется заземлить, а внутри бака разместить магниевый анод от промышленного водонагревателя. 

Буферную емкость необходимого объема можно получить, соединив трубами два и более баков меньшего размера.

Верхнюю и нижнюю части баков соединяют между собой трубами диаметром не менее чем  полтора дюйма.

Получается батарея баков, соединенных между собой подобно секциям батареи отопления.

К котловому и отопительному контурам батарея из баков подключается по диагональной схеме. Такое соединение обеспечивает одинаковое распределение температуры воды во всех баках буферной емкости.

Последний бак в батарее (бак № 2 на схеме) может выполнять функции гидравлического разделителя между радиаторной системой отопления и теплыми полами.

Место установки ТА

Об установке теплоаккумулятора стоит задуматься еще на этапе проектирования системы отопления.

Твердотопливные котлы рассчитаны на установку в специально отведенном помещении. Проектируя котельную, следует предусмотреть место, где будет установлен накопитель тепла. К нему должен быть обеспечен свободный доступ, чтобы осуществить подключение емкости к трубопроводу.

Если нет возможности разместить в непосредственной близости от котла резервуар требуемого объема, можно последовательно подключить два и более теплоаккумулятора небольшого размера.

Для твердотопливного котла необходимо предусмотреть специально отведённое место — котельную