Разновидности аккумулирующих тепло моделей
Все буферные емкости выполняют практически одинаковую функцию, но имеют некоторые конструкционные особенности.
Производители выпускают накопительные агрегаты трех типов:
- пустотелые (не имеющие внутренних теплообменников);
- с одним или двумя змеевиками, обеспечивающими более эффективное функционирование оборудования;
- со встроенными бойлерными баками небольшого диаметра, предназначенными для корректной работы индивидуального комплекса горячего водоснабжения частного дома.
Подключают теплоаккумулятор к греющему котлу и коммуникационной разводке домашней отопительной системы посредством резьбовых отверстий, расположенных во внешнем корпусе агрегата.
Как работает пустотелый агрегат?
Прибор, не имеющий внутри ни змеевика, ни встроенного бойлера, относится к самым простым видам оборудования и стоит дешевле своих более «навороченных» аналогов.
Подсоединяется к одному или нескольким (в зависимости от потребностей хозяев) источникам энергообеспечения через центральные коммуникации, а потом посредством патрубков 1 ½ разводится к точкам потребления.
Предусматривается установка дополнительного греющего элемента, функционирующего на электрической энергии. Агрегат обеспечивает качественный прогрев жилой недвижимости, снижает до минимума риск перегрева теплоносителя и делает эксплуатацию системы полностью безопасной для потребителя.
Когда в жилом доме уже есть отдельная система подачи горячей воды и владельцы не планируют использовать гелиотермические источники тепла для обогрева помещения, целесообразно сэкономить деньги и установить пустотелую буферную емкость, в которой вся полезная площадь бака отдана теплоносителю, а не занята змеевиками
Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками
Тепловой аккумулятор, оснащенный одним или двумя теплообменниками (змеевиками) – это прогрессивный вариант оборудования широкого спектра применения. Верхний змеевик в конструкции отвечает за отбор тепловой энергии, а нижний осуществляет интенсивный прогрев самой буферной емкости.
Устройство, снабженное теплообменниками, имеет более высокую цену, нежели пустотелый агрегат, но затраты здесь вполне оправданы. Прибор существенно расширяет функционал системы и делает ее работу гораздо эффективней
Наличие теплообменных узлов в агрегате позволяет круглосуточно получать горячую воду для бытовых нужд, подогревать резервуар от солнечного коллектора, осуществлять прогрев придомовых дорожек и максимально рационально использовать полезное тепло в любых других удобных целях.
Модуль с внутренним бойлером
Теплоаккумулятор со встроенным бойлером представляет собой прогрессивный агрегат, не только накапливающий излишки выработанного котлом тепла, но и обеспечивающий поставку в кран горячей воды для бытовых целей.
Внутренняя бойлерная емкость изготовляется из нержавеющей легированной стали и оснащается магниевым анодом. Он снижает уровень жесткости воды и предотвращает образование накипи на стенках.
Подходящий объем буферной емкости хозяева выбирают самостоятельно, но специалисты говорят, что в покупке резервуара менее 150 литров нет практического смысла
Агрегат такого типа подключается к различным источникам энергии и корректно работает как с открытыми, так и с закрытыми системами. Контролирует уровень температуры действующего теплоносителя и предохраняет отопительный комплекс от перегрева котла.
Оптимизирует расход топлива и уменьшает количество и периодичность загрузок. Совмещается с солнечными коллекторам любых моделей и может функционировать в качестве заменителя гидравлической стрелки.
ТОП-5: S-Tank AT 300
Обзор
Назначение конструкции заключается в аккумулировании тепла, отдаваемого различными источниками, организации многовалентных отопительных систем. Означает это, что при необходимости совместить работу от двух и более тепловых источников (котла твердосплавного, к примеру, с электрическим или газовым) модель будет достаточно эффективной.
Бак
Устройство для накопления нагретой воды изготовлено из углеродистой стали. Для отопительной системы оно выступает гидравлическим разделителем и улучшает гибкость последней.
Отлично сочетается с такими котлами:
- твердотопливным;
- использующим в качестве топлива биомассу;
- пеллетным;
- электрическим;
- газовым.
А также с источниками тепла:
- каминами с водяной рубашкой;
- топливными насосами.
Изоляция
Для ее изготовления используется технология NOFIRE и экологически чистый полиэфирный материал, 100% пригодный для переработки. Толщина изоляции 70 мм. Главным преимуществом его считается высокая теплоотдача и огнестойкость (класс B-s2d0 по европейским стандартам).
Сверху бак окрашивается краской, устойчивой к высокой температуре. Внутренние стенки не допускают нанесения краски по существующим требованиям. Опционно можно нанести на внутренние стенки цинксодержащий состав. Делается это для того, чтобы хранить горячую воду.
Размер отверстий
Для подключения КИП приборов предусмотрены отверстия с внутренней резьбой 1 ½ “, друг к другу развернутые под прямым углом.
Устройство и присоединение к отопительной сети
Простейший тепловой аккумулятор представляет собой утепленную стальную емкость. Устойчивость корпуса к давлению воды обеспечивается за счет круглой формы с полусферическими крышками. Более продвинутые теплоаккумуляторы для отопления комплектуются спиралевидным теплообменником для ГВС, электрическими нагревателями и змеевиком, нагревающим воду от солнечных коллекторов.
Чтобы подключить теплоаккумулятор к источнику тепла и отопительной сети, чаще всего используется стандартная схема с первичным (котловым) и вторичным (система отопления) контуром, в состав которой входят:
- циркуляционный насос котлового контура;
- насос, обслуживающий тепловую сеть;
- смесительный трехходовой клапан с термоголовкой либо сервоприводом;
- вентиль балансировочный;
- расширительный бак мембранного типа;
- группа безопасности;
- запорная арматура.
Система отопления с теплоаккумулятором, собранная по стандартной схеме, работает следующим образом:
- Отопительный агрегат греет теплоноситель, поступающий в верхнюю зону буферной емкости.
- Схема отрегулирована таким образом, что теплоноситель, попавший в бак для отопления, идет через его верхнюю зону сразу на выход, к радиаторной системе или теплым полам. Регулировка осуществляется балансировочным вентилем, установленным на входе в аккумулятор тепла со стороны отопительной сети.
- Достигнув трехходового клапана, часть воды проходит дальше, к радиаторам. Клапан пропускает ровно столько теплоносителя, сколько требуется для поддержки температуры в батареях. Поскольку котел в это время продолжает работать, а тепло уходит в систему не полностью, то аккумулятор начинает «заряжаться» послойно, сверху вниз.
- Остывшая вода из тепловой сети проходит циркуляционный насос, балансировочный вентиль и снова попадает в буферную емкость, только в нижнюю зону бака.
- Пройдя ее напрямую, теплоноситель очищается в грязевике, минует насос котлового контура и снова подается на подогрев в котел. Перед насосом установлен расширительный бак, воспринимающий лишний объем воды.
Для компенсации теплового расширения воды в тепловом аккумуляторе для отопления к нему подключается собственный расширительный бачок вместительностью 1/10 от объема резервуара.
Для чего в принципе необходимы предохранительные клапаны теплового сброса?
Казалось бы – такой клапан не особо-то и нужен. Ведь безопасность обеспечивают и другие устройства. В частности, предохранительный клапан, срабатывающий (срывающийся) при превышении давления. Его часто так и именуют – подрывным или срывным.
На большинстве отопительных систем можно заметить так называемые «группы безопасности». Они состоят из манометра, показывающего давление в контуре, автоматического воздухоотводчика и предохранительного срывного клапана (на иллюстрации – слева).
На этом устройстве сейчас фокусировать внимание не станем – такие клапаны уже были рассмотрены на нашем портале ранее. Ну так и чего «огород городить» — есть же ведь уже защита? Если что-то пойдет не так, например, повышение температуры в контуре вызовет рост избыточного давления, клапан сработает, и чрезвычайное происшествие будет предотвращено
Правда ведь?
Ну так и чего «огород городить» — есть же ведь уже защита? Если что-то пойдет не так, например, повышение температуры в контуре вызовет рост избыточного давления, клапан сработает, и чрезвычайное происшествие будет предотвращено. Правда ведь?
Увы, не всегда это так на все 100%. От избыточного давления, да, такая защита должна помочь. А вот с температурой – вопрос более сложный.
Допускать доведение теплоносителя до точки кипения (условно 100 ℃) в бытовой котельной технике – недопустимо! Поэтому граница в 95, максимум 100 ℃ должна стать «непроходимой». Слишком высокая температура может привести к деформации теплообменника котла, к разрыву труб проложенного контура или соединений между ними. к массовому парообразованию и появлению газовых пробок, к другим не только неприятным, но и чрезвычайно опасным последствиям.
Не забываем, что в замкнутых объёмах, при повышенном давлении в системе, точка кипения смещается значительно выше. То есть при неконтролируемой температуре может возникнуть чрезвычайно опасная ситуация. Вода уже перегрета выше границы в 100 ℃, но кипения все еще нет. Однако, стоит давлению упасть (появилась протечка или где-то открылся сбросовый кран или клапан), как вся перегретая масса воды вскипает разом. Взрывы случаются такие, что попросту сносит стены.
Вот такими могут быть последствия взрыва котла!
«Повышенную взрываемость» народная молва отчего-то приписывает газовым котлам. По всей видимости, из-за время от времени появляющихся сообщений о взрывах при утечках газа. А между тем – это не так. Действительно, утечки газа опасны сами по себе. Но наибольшую опасность представляют собой твёрдотопливные котлы, как это ни кажется странным.
А между тем – объясняется это довольно просто. Температура сгорания твёрдого топлива – намного выше, чем газа, и энергетический потенциал – тоже. А вот контролировать процесс горения и управлять им – не пример сложнее. «Прикрутить фитилек» на газовом или жидкотопливном оборудовании – дело нескольких секунд. Про электрические и речь не идет – там управление еще проще и чувствительнее. А вот работа котла на дровах или угле всегда характеризуется значительной тепловой инертностью, то есть даже внесенные изменения в режим горения топлива срабатывают не сразу. Не зря многие твёрдотопливные котлы оснащаются специальными контурами охлаждения — это вынужденная мера, в целях недопущения перегрева выше критичных температур.
Да, предохранительный клапан по давлению должен здесь взять на себя обязанность защиты. Но, во-первых, точность срабатывания таких пружинных устройств – невелика, нормой считается ±30% от номинала. Для некоторых систем такой «пунктуальности» становится недостаточно. А во-вторых, и это главное, если система отопления оснащается расширительным баком открытого типа, то клапан по давлению и вовсе становится бесполезным. Он никак не убережет систему от возможного перегрева и доведения до точки кипения.
В отопительных системах открытого типа предохранительный клапан по давлению становится бесполезным «украшением».
Стало быть, необходима система защиты, которая срабатывала бы при достижении верхнего температурного порога.
Такой «рубеж обороны» необходим и при других обстоятельствах. Например, твёрдотопливный котел работает в системе с принудительной циркуляцией теплоносителя. Если вдруг из-за проблем с подачей электроэнергии остановится насос и прекратиться циркуляция, может сложиться крайне опасная ситуация. Значит, система защиты «по температуре» должна быть полностью энергонезависимой, способной выручить в любом случае.
Вот к таким устройствам и можно отнести клапаны теплового сброса.
Основные типы конструкций теплоаккумуляторов
Принципиально различия между основными схемами компоновки устройств заключаются во внутреннем строении бака. В остальном это большой объемный бак вертикальной ориентации. Чаще всего используется именно вертикальная цилиндрическая схема, такое расположение позволяет проще организовывать подключение потребителей и дифференцировать объем по температуре теплоносителя.
Самым простым считается накопитель с прямым подключением контуров. В цилиндр бака на разной высоте подключены контур нагрева теплоносителя и контур конечных приборов отопления.
Эта схема применяется в системах, где используется один тип теплоносителя и нет необходимости разделять контуры котла и приборов отопления. Такие буферные емкости рассчитаны на рабочее давление системы и чаще всего имеют в качестве группы безопасности простой механический клапан. Температура в таком бае может достигать 95 градусов.
Модель со встроенным теплообменником значительно расширяет возможности системы. Чаще всего применяется нижнее расположение теплообменника, выполненного в виде спирали из нержавейки. Для увеличения площади нагрева может использоваться вместо обычной гладкой трубы гофрированная труба. В зависимости от объема системы может быть несколько теплообменников, переключение потока между ними осуществляется при помощи клапанной группы, расположенной за пределами бака.
Эта схема обеспечивает функционирование системы отопления, в которой давление в контуре котла намного выше, чем в контуре емкости и радиаторах отопления. Кроме этого, она обеспечивает использование дополнительных источников энергии, например, солнечной установки. Еще одним вариантом применения накопителя с теплообменником выступает использование разных по типу теплоносителей в котле и контурах батарей.
Буферная емкость, дополненная теплообменником во всю высоту или вторым теплообменником в верхней части нашла свое применение в системе, обеспечивающей горячее теплоснабжение дома. Холодная вода через нижнее подключение поднимается и таким образом нагревается до приемлемой температуры. Этот вариант подходит для помещений со стабильным показателем потребления горячей воды. Температура нагрева составляет 60 градусов, что соответствует нормам горячего водоснабжения.
Самым сложным вариантом накопителя выступает модель со встроенным резервуаром для горячей воды. Такие схемы чаще всего используются в накопителях большого размера, поскольку емкость для горячего водоснабжения выбирается объемом 80-100 литров, а для поддержания температуры на уровне 50-60 градусов дополнительный объем должен быть не меньше 800 литров.
Однако такая схема имеет и большой минус – для нормального функционирования пользование горячей водой и пик выработки тепловой энергии должны быть разнесены по времени, или же забор горячей воды должен быть минимальным.
Что такое теплоаккумулятор?
О том, как смонтировать теплоаккумулятор, мы и расскажем в следующих строках. Однако поначалу давайте разберёмся, что представляет собой описываемый агрегат, предназначенный для твердотопливного котла. Всё просто: это ёмкость, сберегающая тепловую энергию котла за счёт сбора определённого количества теплоносителя. Установка такого элемента системы решает сразу несколько задач:
- повышает эффективность отопления — при полной остановке котельного оборудования эта ёмкость пополняет контур обогрева новыми дозами горячей воды,
- помогает сэкономить твёрдое топливо — за счёт наличия в системе теплоаккумулятора котёл можно не топить ночью,
- продлевает жизнь всей системы,
- предотвращает перегрев отопительного контура, принимая излишки тепла на себя,
допускает возможность объединения внутри себя альтернативных источников энергии, таких, как тэны от солнечных батарей.
По сути, устройство описываемой ёмкости несложное, при желании легко изготовить теплоаккумулятор исключительно своими руками. Его конструкция, собственно, включает такие элементы:
- сама ёмкость,
- утеплитель всего корпуса,
- входной патрубок-ввод,
- выходной патрубок-вывод,
- внутренние змеевики.
Последний элемент — змеевик — имеется, в основном, у покупных тепловых аккумуляторов, изготавливаемых на производстве. То есть, у такого оборудования теплоноситель курсирует по многочисленным трубчатым змеевикам внутри сухой ёмкости. А теплоаккумулятор, который легко сделать своими руками — это просто пустотелый бак без змеевиков. Именно внутри этой ёмкости и хранится собранный теплоноситель. Из данных строк ясно, что существует два вида описываемых агрегатов:
- ёмкость со змеевиками внутри, предназначенными для сбережения теплового агента,
- простейший теплоаккумулятор в виде бочки для сбережения теплоносителя.
Теперь должен быть понятен принцип работы аккумулирующего агрегата для твердотопливного котла. При работе оборудования на жёстком горючем теплоаккумулятор пополняется горячей водой. При отключении котла, эта вода подпитывает систему отопления.
Также легко выявить преимущества и недостатки двух указанных нами видов сберегающих устройств. Если тепловой аккумулятор выполнен со змеевиками, то
- увеличивается период сохранности тепла,
- увеличивается общая эффективность системы,
- однако, такой агрегат невозможно сделать в домашних условиях.
Если же тепловой аккумулятор выполнен без змеевиков, по принципу хранения теплоносителя в бочке, то
- он очень легко изготавливается своими руками, достаточно иметь минимум средств и подходящую ёмкость,
- но у него небольшой КПД.
Далее рассмотрим, как сделать такой теплоаккумулятор для твердотопливного котла из простого металлического цилиндра.
Назначение теплоаккумулятора
Теплоаккумуляторную емкость можно подключать к любому типу котла
Теплоаккумулятор для различного типа котлов отопления представляет собой заполненный водой резервуар внушительного размера, который позволяет решить проблемы, возникающие при работе отопительного котла:
- перерасход энергии;
- избыточная мощность отопления;
- перегрев воды в котле;
- периодические колебания температуры нагрева из-за неравномерности самого процесса горения и несвоевременной закладки дров, угля;
- несовпадение пиков выработки и потребления тепловой энергии.
Часть проблем можно решить путем установки пиролизного котла длительного горения, но в последнем случае он не поможет. Особенность работы котла в том, что после закладки топлива мощность отдачи тепловой энергии постепенно увеличивается, достигая пиковых значений, а затем также постепенно уменьшается. Если вовремя не добавить топливо в котел, он останавливается, теплоноситель начинает остывать, а вместе с этим падает температура в доме. В период пиковой выработки тепла система не в состоянии эффективно распределять всю энергию, поскольку оснащена терморегуляторами, поэтому часть тепла растрачивается впустую. Если котел электрический, гораздо выгоднее накапливать тепло в ночные часы, когда электроэнергия рассчитывается по льготному ночному тарифу, чтобы днем потреблять электричество как можно меньше.
Резервуар теплоаккумулятора для системы отопления выполнен из нержавеющей или обычной стали, изнутри может быть покрыт защитным лаком. Стенки сверху окрашиваются теплоустойчивой краской, затем закрываются теплоизоляционным материалом и кожзаменителем. Фактически при подключении теплоаккумулятора объем теплоносителя в системе отопления увеличивается, что позволяет компенсировать пиковую мощность котла и одновременно накопить тепло для передачи ее теплоносителю при падении мощности выработки тепловой энергии котлом. Благодаря качественному утеплению вода в теплоаккумуляторе остывает долго. Она сохраняется в нагретом состоянии в течение нескольких часов и даже дней и посредством насоса подается в систему. Принцип действия теплоаккумулятора основан на разной теплоемкости различных сред, в частности воды и воздуха. Уменьшение температуры 1 л воды на один градус приводит к повышению температуры воздуха объемом 1 м3 на 4 градуса.
Как рассчитать объем ТА
Чтобы теплоаккумулятор для отопления выполнял свои функции, надо правильно выбрать его объем. Есть несколько методик:
- по отапливаемой площади;
- по мощности котла;
- по запасу времени.
Большая часть методов основана на опыте использования. По этой причине существует «вилка» в рекомендациях. Например, от 35 до 50 литров на квадратный метр отапливаемой площади
Как конкретно определить цифру? Стоит принять во внимание регион проживания и степень утепления дома. Если живете в регионе с не самой суровой зимой или дом утеплен отлично, лучше брать по нижней границе или около того. В противном случае — по верхней
В противном случае — по верхней.
Можно от ТА запитать не только радиаторы, но и теплый пол, а можно поставить и теплообменник для горячей воды
При выборе объема теплоаккумулятора для отопления также надо принимать во внимание два момента. Первый — большое количество воды позволит намного реже ее греть. За счет запасенного тепла можно длительное время поддерживать температуру
Но, с другой стороны, сильно возрастает время «разгона» этого объема до нужной температуры (нормальной считается нагрев до 85-88°С). При этом система становится очень инерционной. Можно, конечно, взять более мощный котел, но, в паре с буферной емкостью, выльется это в немалую сумму. Поэтому приходится лавировать, находя оптимальное решение
За счет запасенного тепла можно длительное время поддерживать температуру. Но, с другой стороны, сильно возрастает время «разгона» этого объема до нужной температуры (нормальной считается нагрев до 85-88°С). При этом система становится очень инерционной. Можно, конечно, взять более мощный котел, но, в паре с буферной емкостью, выльется это в немалую сумму. Поэтому приходится лавировать, находя оптимальное решение.
По отапливаемой площади
Подобрать объем аккумулятора тепла для системы отопления можно по площади помещения. Считается, что на десять квадратных метров необходимо от 35 до 50 литров. Выбранное значение умножают на квадратуру, поделенную на десять, получают искомый объем.
Например, в систему отопления дома площадью 120 м² со средним утеплением лучше установить теплоаккумулятор для отопления на 120 м² / 10 * 45 л = 12 * 45 = 540 литров. Для Средней полосы этого будет маловато, так что стоит смотреть на емкости объемом примерно 800 литров.
Чем больше производительность системы, тем больше должен быть ТА
Вообще, чтобы проще было ориентироваться, для дома площадью 160-200 квадратных метров, расположенного в Средней полосе, со средним утеплением, оптимальный объем бака — 1000-1200 литров. Да, при таком объеме в холода придется топить чаще. Зато это и не слишком подорвет ваш бюджет, и позволит достаточно комфортно существовать практически всю зиму.
По мощности котла
Так как трудиться над нагревом воды в баке придется котлу, есть смысл рассчитать объем исходя из его возможностей. В этом случае на 1 кВт мощности берут 50 литров емкости.
Можно сделать еще проще — воспользоваться таблицей (желтым закрашены оптимальные по затратам и производительности значения)
С расчетом все просто. Для котла на 20 кВт подходит ТА на 1000 литров. При таком объеме теплоаккумулятора для отопления, топить придется раза два в сутки.
По желаемой длительности простоя и теплопотерям
Этот способ — более точный, так как позволяет подобрать размеры конкретно под параметры вашего дома (теплопотери) и ваши пожелания (длительность простоя).
Рассчитаем объем теплоаккумулятора для дома с теплопотерями 10 кВт/час и время простоя — 8 часов. Нагревать воду будем до 88 °C, а остывать она будет до 40°C. Расчет такой:
- Для сохранения нормальной температуры емкость должна накопить 80 кВт тепла (10 кВт * 8 часов).
- Дельта температур: 88 °C — 40°C = 48°C.
Далее высчитаем по формуле определения теплоемкости воды.
- Подставляя значения получаем: 80000 Вт / 1,163 Вт/кг°C * 48°C = 80000 / 55,824 = 1433 литра.
Для данных условий, необходимая емкость теплового аккумулятора для отопления — 1500 литров. Это потому, что теплопотери 10 кВт/час — слишком много. Это дом практически без отопления.
