Буферный бак аккумулятор для отопления

Зачем нужен

Теплоаккумулятор представляет собой хорошо утепленный резервуар большой емкости, наполненный теплоносителем, водой. За счет высокой теплоемкости воды при нагреве всего объема в емкости аккумулируется значительный запас тепловой мощности, которую можно использовать по назначению в то время, когда котел не справляется или вовсе бездействует.

Это самое простое определение теплоаккумулятора, однако, назначение и область применения у него гораздо шире.

Теплоаккумулятор фактически повышает объем теплоносителя в контуре отопления, теплоемкость и соответственно инертность всей системы. Для нагрева всего объема потребуется больше энергии и времени при ограниченной мощности отопления, но и остывать аккумулятор будет очень долго. По необходимости горячая вода из аккумулятора может подаваться в контур отопления и поддерживать комфортную температуру в доме.

Чтобы оценить преимущества теплоаккумулятора, проще всего рассмотреть для начала несколько ситуаций:

  • Твердотопливный котел лишь периодически подогревает воду. В момент розжига мощность минимальна, во время активного горения мощность возрастает до максимума, после прогорания закладки она вновь спадает и так цикл повторяется. В итоге температура воды в контуре постоянно колеблется в достаточно большом диапазоне;
  • Для получения горячей воды требуется установка дополнительного теплообменника или внешнего бойлера с косвенным нагревом, что существенно сказывается на работе контура отопления;
  • К системе отопления, построенной вокруг твердотопливного котла, подключить дополнительные источники тепла предельно сложно. Потребуется сложная развязка, желательно с автоматическим управлением;
  • Твердотопливный котел, даже длительного горения, постоянно требует внимания пользователя. Стоит пропустить время закладки новой порции топлива, как теплоноситель в контуре отопления уже начинает остывать, как и весь дом;
  • Часто максимальная мощность котла бывает избыточной, особенно весной и летом, когда не требуется максимальная отдача.

Решением для всех вышеперечисленных ситуаций становится теплоаккумулятор, притом бескомпромиссным и самым доступным в плане реализации и стоимости. Он выступает в роли узла развязки между твердотопливным котлом и контуром (-ами) отопления и отличной базовой площадкой для включения дополнительных функций.

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

  • «пустым» – простая утепленная емкость с прямым подключением;
  • со змеевиком или регистром труб в качестве теплообменника;
  • со встроенным бойлерным баком.

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

  • Накапливать и сохранять значительный объем тепловой энергии, в первую очередь избыточную, с последующей отдачей его в контур отопления. Даже если пропустить одну или две заправки дров, и котел остановится, температура в доме опустится всего на пару градусов. Для электрокотлов есть возможность установить расписание, по которому трата электроэнергии будет происходить только ночью по сниженному тарифу, тогда как днем тепло будет поступать от теплоаккумулятора;
  • При наличии нижнего теплообменника – подключать дополнительные источники тепла, солнечный коллектор, запасной котел, работающий на газу или дизтопливе, геотермальный тепловой насос;
  • С вмонтированными ТЭНами использоваться в качестве запасного источника тепла на случай, если твердотопливный котел не работает или отключен для профилактики и ремонта;
  • При наличии верхнего теплообменника – для подключения контура ГВС или бойлера косвенного нагрева. Некоторые модели теплоаккумуляторов вместо теплообменника снабжаются готовым бойлером, размещенным внутри основной емкости;
  • Реализовать дополнительную защиту в системах с принудительной циркуляцией на случай отключения электроэнергии, не допуская перегрева воды в котле. Рассматривая емкость как узел гидроразвязки, его можно подключить по смешанной схеме с котлом, выше него и трубами большего диаметра для поддержания естественной циркуляции. В это же время раздача по радиаторам будет осуществляться насосом в принудительном порядке. Даже если электричество отключено или циркуляционный насос вышел из строя, то вода в котле не закипит, а будет циркулировать в малом контуре, завязанном на теплоаккумуляторе.
    princip-deystvia.jpg
    Принцип действия теплоаккумулятора

Преимущества и недостатки буферных баков аккумуляторов

Бак аккумулятор для отопления имеет следующие преимущества:

  1. Агрегат поддерживает постоянную температуру в отопительном контуре.
  2. При его использовании наблюдается существенная экономия расхода топлива.
  3. Уменьшается количество загрузок топлива в котел.
  4. Потенциал мощности котла полностью реализуется.
  5. Если применяется электрический котел, то появляется возможность экономии за счет разницы тарифов на электроэнергию в ночное и дневное время.
  6. Бак аккумулятор горячей воды одновременно подогревает воду для бытового использования и теплоноситель в контуре.

бак аккумулятор для отопления

Среди недостатков таких конструкций стоит назвать следующее:

  • из-за больших размеров бак занимает много места;
  • цена буферных баков немаленькая;
  • для использования совместно с баком нужны котлы большой мощности.

Схема подключения бака к системе

Обычно используется гравитационная схема отопления с теплоаккумулятором. Это самая простая схема, которая предусматривает работу даже после полного прекращения работы прокачивающего насоса. В таком случае обвязка твердотопливного котла выполняется с учетом накопительной емкости.

Важно! Всегда используется параллельное подключение аккумулятора к котлу. Это самая правильная и эффективная схема монтажа.

Установка емкости выполняется выше радиаторов отопления. В составе системы обязательно используются следующие составляющие элементы:

  • насос для подачи воды;
  • обратный клапан для обеспечения тока жидкости в одном направлении;
  • термостатический клапан.

Цикл начинается с нагрева жидкости. Она перекачивается по трубопроводу насосом в сторону радиаторов и проходит через клапан. Такая работа идет до момента нагрева теплоносителя до заданной температуры. В ходе работы клапан стравливает некоторое количество холодной воды. По верхнему патрубку через котел нагретая жидкость попадает в теплоаккумулятор.

схема подключения бака

После сгорания порции твердого топлива в топке температура теплоносителя снижается. При достижении установленного критического значения термостат перекрывает подачу нагретой жидкости. Одновременно открывается клапан подачи воды из бака.

Обратный клапан в системе нужен для остановки насоса. В такой ситуации котел закольцовывается с теплоаккумулятором, и вода идет к радиаторам прямо из бака. К ней домешивается подогретая вода из котла. В такой схеме работы термостат не участвует.

Расчет теплового аккумулятора

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

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

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

аккумулирующая емкость для обогрева помещений

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

  • m = Q / 0.0012 Δt

В этой формуле:

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

тепловой аккумулятор, сделанный своими руками

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

Буферный бак — аккумулятор тепла

Есть различные методики расчета рекомендуемого объема буферной емкости. Расчеты и практика показывают, что объем бака должен быть не менее 25 литров на 1 кВт. мощности твердотопливного котла. Оптимальный объем обычно в два раза больше – 50 литров на 1 кВт.

С баком — аккумулятором тепла, имеющим оптимальный объем, периодичность топки котла в отопительный сезон составит один раз в 1-3 дня.

Буферная емкость может состоять из нескольких баков меньшего объема.

В случае невозможности использования бака необходимого объема, рекомендуется использовать ёмкость с объёмом хотя бы 500 — 1000 литров для выравнивания роста температуры котла при растопке и спаде температуры при догорании.

Повсеместное применение системы отопления с буферной емкостью сдерживают высокая цена и большие размеры бака. Рыночная цена сделанного в заводских условиях бака – аккумулятора тепла, рассчитанного на работу под давлением, с эффективной теплоизоляцией и защитой от коррозии, сопоставима со стоимостью хорошего котла.

C твердотопливным отопительным котлом даже небольшой мощности буферная емкость аккумулятора тепла должна иметь объем более 500 литров, то есть быть достаточно большой и тяжелой. Для размещения бака необходимо увеличивать площадь помещения котельной.

В качестве примера рассмотрим конструкцию и параметры буферной емкости — аккумулятора тепла, одного из российских производителей.

bufernaja-emkost-razrez2-300x300.png
Буферный бак — аккумулятор тепла для твердотопливного котла. (Буквами обозначены расстояния для разных типоразмеров бака.)

Представленная на рисунке модификация теплоаккумулятора предназначена для работы сразу с несколькими источниками тепловой энергии. К накопителю можно подключить, например, отопительный котел и камин с водяной рубашкой или солнечный коллектор, которые будут передавать тепло в накопительную емкость одновременно или поочередно, Источники тепла присоединяются к штуцерам поз.1 и 2 (на рисунке слева).

Потребители тепла — радиаторы и теплые полы, присоединяются к штуцерам поз. 3, 4 или 6 (на рисунке справа), Гильзы поз. 7 предназначены для установки термометров.

У буферной емкости имеются два фланца для установки электрических ТЭНов, поз.5. Устанавливая ТЭН в верхний или нижний фланец, можно менять объем нагреваемой с помощью электричества воды.

Емкость предназначена для работы в открытой системе отопления под атмосферным давлением.

В верхней части емкости теплоаккумулятора размещен теплообменник типа «бак в баке» для приготовления горячей воды в системе горячего водоснабжения дома.

В баке установлен магниевый анод для защиты металлических деталей от коррозии. Бак защищен слоем теплоизоляции из пенополистирола толщиной 100 мм.

Основные технические характеристики буферной емкости:

  • Номинальная емкость бака 1000 литров.
  • Максимальное давление в емкости 3 бар.
  • Емкость бака теплообменника горячей воды 200 литров.
  • Максимальное давление в баке теплообменника 10 бар.
  • Максимальная температура воды в баках 95 град.
  • Диаметр емкости без теплоизоляции 850 мм.
  • Диаметр емкости с теплоизоляцией 1065 мм.
  • Высота емкости с теплоизоляцией 2055 мм.
  • Вес 280 кг.
  • Съемная теплоизоляция позволяет уменьшить габариты для прохождения в стандартные дверные проемы 90 см.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий