Как выбрать и установить тепловой аккумулятор в систему отопления

Твердым топливом отапливают дома в регионах, где нет газопровода, а дрова и уголь обходятся дешевле затрат на электроэнергию. Но, возникает неудобство, которого лишены газовые и электрические котлы и заключено в необходимости постоянно находиться рядом с котлом и загружать очередную порцию топлива вручную. Чтобы делать это реже, котел нужно оборудовать теплоаккумулятором (далее ТА), который будет накапливать избыточное тепло и отдавать его когда дрова или уголь уже сгорели.

Преимущества и недостатки агрегатов

К преимуществам теплоаккумулирующих ёмкостей можно отнести:

  • возможность накопления тепла во время работы котла и последующей отдачи энергии при его отключении;
  • защиту отопительной системы от перегрева;
  • способность соединить в одну схему несколько тепловых агрегатов, работающих на различных видах энергии;
  • значительное повышение КПД котлов за счёт возможности их эксплуатации при повышенных температурах (как известно, в таком режиме происходит минимум потерь от преобразования энергии из одного состояния в другое);
  • уменьшение числа загрузок твердотопливного котла и равномерное временное распределение тепла при его работе;
  • возможность подключения контура горячего водоснабжения.

К явным недостаткам буферного аккумулятора относится его громоздкая конструкция и увеличение стоимости отопительной системы, связанное с необходимостью покупки и монтажа дополнительного оборудования.

Ключевые функции теплонакопителей

Принцип работы теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор имеет множество полезных функций, в числе которых:

  • обеспечение пользователя горячей водой;
  • нормализация температурного режима в обогреваемых помещениях;
  • повышение показателей полезного действия отопительной системы с одновременным уменьшением расходов на обогрев;
  • возможность объединения нескольких тепловых источников в единый контур;
  • накопление лишней энергии, которую вырабатывает котел и т.д.

При всех своих преимуществах теплоаккумуляторы имеют всего 2 недостатка, а именно:

  • ресурс накапливаемой теплой жидкости напрямую зависит от объема используемого бака, но при любых обстоятельствах он остается строго ограниченным и заканчивается довольно оперативно, поэтому нужно обязательно продумать вопрос обустройства дополнительной системы нагрева;
  • более объемные накопители требуют достаточно много места для установки, к примеру, котельного помещения.

Бак-теплоаккумулятор для твёрдотопливного котла WIRBEL CAS-500Устройство для эффективной работы твердотопливного котла и зарядки теплового аккумуляторного бакаСхема установки

Сборка теплоаккумулятора своими руками

Для самостоятельной сборки изделия потребуются следующие инструменты:

  1. Сварочный аппарат;
  2. Большая и малая болгарка;
  3. Горелка для пайки меди;
  4. Набор гаечных ключей;
  5. Измерительный инструмент – рулетка, уголок;
  6. Молоток, ножовка по металлу, плоскогубцы;
  7. Электродрель;
  8. Шуруповерт или набор отверток.

Материалы, необходимые для монтажа емкости:

  1. Цилиндрическая емкость из металла с толщиной стенки не менее 4 мм;
  2. Медная отожженная труба диаметром 22 или 28 мм;
  3. Фитинги с внутренней резьбой соответствующего подобранной трубе диаметра;
  4. Стальные толстостенные штуцеры двух видов – с односторонней и двусторонней резьбой, диаметром 15, 20, 25, 32 мм;
  5. Швеллер, уголок для выполнения подставки, опоры;
  6. Теплоизолирующие материалы, вспомогательные приспособления;
  7. Запорная арматура для всех линий;
  8. Группа безопасности;
  9. Лист оцинкованного металла.

Объем емкости должен составлять не менее 300 литров. Применение старых бочек не рекомендуется, они имеют тонкую стенку, подвержены деформации при сварке. Стоит отметить, что цилиндрическая форма сосуда – всего лишь дань техническому совершенству. Некоторые умельцы сваривают емкости прямоугольного сечения, они выполняют свои функции ничуть не хуже.

Поэтапный порядок работ производится следующим образом:

  1. Болгаркой срезается одна из крышек сосуда;
  2. Производится очистка внутренней поверхности от грязи, ржавчины;
  3. В случае использования бака из черной стали производится грунтование внутренней поверхности и окраска;
  4. Покраску производить рекомендуют в несколько слоев, обязательно применение термостойкой краски.

После полного высыхания краски проводятся сварочные работы по врезке штуцеров с резьбой:

  1. В дне или нижней точке обечайки (боковой поверхности) прорезается отверстие и приваривается штуцер с резьбой условным диаметром 15 – 20 мм, он предназначен для крана слива (дренажа);
  2. В боковой поверхности прорезаются отверстия для штуцеров змеевика, они соответственно располагаются на расстоянии 25 – 50 мм от крышки и дна бака;
  3. В отверстия вставляются стальные штуцеры с резьбой с обоих концов, обвариваются снаружи и изнутри бака;
  4. С противоположной штуцерам змеевика стороны емкости приваривают патрубки с резьбой для подключения системы отопления;
  5. В срезанную крышку врезают штуцер для группы безопасности диаметром 1 дюйм с резьбой;
  6. Врезается штуцер линии подпитки.

Диаметр змеевиковых патрубков должен быть не менее дюйма с четвертью, таков обычно диаметров выходов котла. Диаметр подключения радиаторов или иных устройств потребления подбирают в зависимости от диаметра магистралей системы отопления.

Читайте также:  Как заставить дымоход работать плавно с уравновешенным разрежением

Далее приступают к изготовлению змеевика. Отожженная медь отличается отличной пластичностью, сгибать ее можно вручную. В качестве каркаса можно использовать старую бочку или самодельный импровизированный каркас из деревянных реек.

Готовый теплообменник устанавливается внутри бака, производится припаивание мягким припоем концов трубопровода к фитингам. Фитинги предварительно наворачиваются на резьбу штуцеров, вваренных в стенку изделия. Уплотнение резьбы в этом месте нужно производить синтетической нитью – она не подвержена разложению. Приваривается ранее демонтированная крышка аппарата.

Для аппарата сваривают опоры различной конструкции из швеллеров и уголка. Они необходимы для наличия воздушного зазора внизу аппарата – это позволит быть днищу сухим и не ржаветь.

Производится установка теплоаккумулятра по месту. При этом нужно учесть весовую нагрузку на пол – при большом объеме воды общий вес конструкции будет иметь солидные значения, потребуется сооружение фундамента.

Последний этап – проведение теплоизоляционных работ. Перед проведением (по желанию) проводят наружную покраску аккумулятора. Утепляют бак чаще всего минеральной ватой, вспененным рулонным полиэтиленом, создают напыление полимерными составами. Мероприятия по монтажу изоляции зависят от типа применяемого материала.

На наружные резьбы всех патрубков устанавливаются краны, на верхнюю крышку монтируется корпус группы безопасности. На нем устанавливаются предохранительный клапан, термоманометр, воздухоотводчик.

Обязательна врезка линии подачи воды от трубопровода холодного водоснабжения, потому что подпитка котла производится при применении бака описанной конструкции отдельно. Система отопления также должна подпитываться отдельно, врезка производится непосредственно в стенку емкости, устанавливается кран.

При необходимости в бак монтируется съемный ТЭН, в летний период теплоаккумулятор можно использовать в качестве накопительного водонагревателя.

(Просмотров 1 042 , 1 сегодня)Рекомендуем прочитать:Эксплуатация радиаторов отопленияГидроудар в системе отопления частного домаУстройство водоснабжения частного дома из скважиныСистемы водоснабженияСпособы подключения радиаторов отопленияЧто такое водяное отопление

Когда аккумулятор тепла будет лишним

Бывает так, что для систем отопления наоборот требуется быстрый набор температуры и ее снижение. Так, повышенное количество носителя тепла, накапливающееся в аккумуляционной емкости, будет мешать быстро нагреваться и остывать, а также точно регулировать температуру. Такие случаи:

  • Когда отопление нужно лишь в короткое время и перерасход топлива не нужен. К примеру, котельная функционирует на обогрев сушилки, применяемой только временами. Поэтому нет особой необходимости греть пустое помещение тем теплом, которое накопилось и ставить такое устройство, как система отопления с теплоаккумулятором.
  • Когда кроме отопления теплоустановка применяется еще и в качестве поставщика тепла для некоего технологического оборудования, и нужна быстрая и точная смена температуры – здесь повышенная инерция будет мешать.

Когда необходим теплоаккумулятор

Тепловой аккумулятор применим к разным типам котлов. В основном, его используют в гелиосистеме, с твердотопливными и электрокотлами. Система с коллекторами позволяет применять ежедневно энергию солнца в быту. Если не использовать тепловой аккумулятор, то комплекс не будет полноценно работать, потому что энергия от солнца поступает неравномерно.

Накопители используют в отопительных системах с котлами на твёрдом топливе. Буферное устройство позволяет обеспечить теплом в момент перехода агрегата в пассивный режим. Бак должен быть большого размера, чтобы накопить значительный объём тепла, а затем его использовать рационально.

При работе с электрическим оборудованием бак необходимо размещать в непосредственной близости с котлом. Стоит отметить, что такой вариант отопления занимает много места, для него требуется отдельное помещение и он очень затратный – может окупиться только через 2-5 лет.

Сократить значительные расходы на электроэнергию можно если буферная ёмкость имеет хорошую вместительность, используя оборудование в ночное время или в выходные.

Накопитель для твердотопливного и электрического котла

Буферный бак с ТТ-котлом. Главная характерная черта котла, работающего на твердом топливе – цикличность. Сначала в топочную камеру помещается дрова и на протяжение определенного отрезка времени осуществляется разогрев. Максимальная мощность агрегата и самые высокие температуры, то есть его максимальная производительность, наблюдаются на пике горения порционной загрузки.

После этого теплопередача плавно уменьшается, а когда дрова полностью догорают, процесс производства полезной согревающей энергии прерывается. По такому принципу действуют все котлы, в том числе агрегаты длительного горения.

Сделать точную настройку прибора на генерирование тепла в каждый конкретный момент невозможно. Подобная функция имеется лишь в современных электрических и газовых установках. Поэтому непосредственно в момент розжига и во время выхода на фактическую мощность, а потом в процессе остывания и вынужденного пассивного состояния котла тепловой энергии для полноценного отопления дома и нагревания горячей воды может просто не хватить.

Зато во время пиковой работы агрегата и активной фазы горения топлива количество выделяемой энергии будет избыточным и ее большая часть просто исчезнет вникуда. В результате ресурс истратится нецелесообразно, а собственникам будет необходимо регулярно загружать в топку новые порции дров.

Эту проблему решает монтаж теплоаккумулятора, который в пиковый момент горения будет забирать лишнее тепло, а в нужный момент отдавать тепловую энергию жидкости. Теплоноситель нагревается и начинает циркуляцию по магистрали и радиаторам, обогревая здание в обход остывшего котла.

Накопитель для электрической системы. Обогрева дома электрической энергией — довольно дорогостоящий способ, однако иногда его обустраивают по причине отсутствия возможности использовать другие виды топлива. Понятно, что при таком варианте отопления траты на электроэнергию существенно увеличатся и поддержание комфортных условий в доме обойдется в немалые счета.

Чтобы сократить расходы на оплату электроэнергии можно пользоваться оборудованием по максиму в период льготной тарификации, однако для такого режима эксплуатации прибора необходим буферный бак большого объема. Во вместительном резервуаре будет скапливаться тепловая энергия, произведенная в льготный период, потом ее можно будет потратить на обогрев жилья и подачу горячей воды на точки водозабора.

Простой тепловой аккумулятор своими руками

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками довольно просто, если следовать инструкции. Создание ТА следует начинать с расчета его объема. Можно воспользоваться следующей методикой:

Задаемся исходными данными

Максимальная температура воды: Tmax = 90 градусов.

Минимальная температура воды: Tmin = 50 градусов.

Время работы без участия котла: t = 8 часов.

Также для расчета понадобится требуемая тепловая производительность системы отопления (СО).

Следует брать средний показатель, а не тот, который соответствует самым экстремальным морозам. В противном случае ТА получится неоправданно большим и дорогим, а для его зарядки понадобится очень мощный теплогенератор.

Самый правильный способ определить мощность теплоотдачи – рассчитать теплопотери дома. Но для примера мы воспользуемся упрощенной методикой, согласно которой для обогрева площади в 10 кв. м в самый холодный период зимы требуется 1 кВт тепла. Тогда максимальная мощность СО для дома площадью 200 кв. м составит 20 кВт, а средний показатель примем равным W = 10 кВт.

Расчет объема

Исходя из полученных данных, определим количество энергии, которое должен запасти ТА:

Q = W x t x 3600 (переводим часы в секунды) = 10000 х 8 х 3600 = 288 МДж.

Теплоемкость воды составляет (возьмем значение для температуры в 70 градусов): с = 4190 Дж/кг*градус.

Тогда воды нам понадобится:

m = Q/c(Tmax – Tmin) = 288 000 000 / 4190 (90 – 50) = 1718 кг.

Принимая высоту емкости равной 2 м, определим площадь основания: S = 1,718 / 2 = кв. м. Такую площадь будет иметь круг диаметром 1040 мм.

Для дальнейших расчетов понадобится площадь поверхности емкости без днища. Она будет равна S = + ,04х2 = 7,39 кв. м.

Расчет толщины теплоизоляции

Толщину теплоизоляции следует выбирать с учетом того, какая тепловая мощность требуется для отопления котельной. Теплопроводность современных теплоизоляционных материалов составляет Л = 0,040 Вт/м*градус. Следовательно, если взять теплоизолятор толщиной d = 100 мм (0,1 м), то из полностью заряженного ТА (температура воды – 90 градусов) в котельную будет проникать

q = S*(Tmax – 20) * Л / d = 7,39 * (90 – 20) * 0,040 / 0,1 = 206,9 Вт тепла (20 – температура воздуха в помещении).

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

Читайте также:  Стоимость установки каминов и печей

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.

Накопитель энергоресурса своими руками

Максимально простую модель теплового аккумулятора можно сделать своими руками из готовой стальной бочки. Если таковой в распоряжении нет, придется приобрести несколько листов нержавейки толщиной не менее 2 мм и сварить из них подходящую по размеру емкость в форме вертикального цилиндрического бака.

Использовать для изготовления теплоаккумулятора еврокуб не рекомендуется. Он рассчитан на контакт с теплоносителем, имеющим рабочую температуру до + 70 ºС и просто не выдержит более горячих жидкостей

Руководство по изготовлению самоделки

Для подогрева воды в буфере потребуется взять медную трубку диаметром 2-3 сантиметра и длиной от 8 до 15 м (в зависимости от размеров бака). Ее придется согнуть в спираль и разместить внутри резервуара.

Аккумулятором в такой модели выступит верхняя часть бочки. Оттуда нужно вывести отводной патрубок для выхода горячей воды, а снизу сделать такой же для входа холодной. Каждый отвод оснастить краном для контроля поступления жидкости в накопительную зону.

В открытой отопительной системе в качестве буферного резервуара можно использовать стальной прямоугольный бак. В закрытой системе это исключено по причине возможных скачков внутреннего давления

На следующем этапе необходимо проверить емкость на герметичность, наполнив ее водой или смазав сварные швы керосином. Если утечки нет, можно перейти к созданию утеплительного слоя, который позволит жидкости внутри бака максимально долго оставаться горячей.

Как утеплить самодельный агрегат?

Для начала внешнюю поверхность емкости нужно тщательно зачистить и обезжирить, а затем прогрунтовать и покрасить термостойкой порошковой краской, защитив таким способом от коррозии.

Потом обернуть резервуар стекловатным утеплителем или рулонной базальтовой ватой толщиной 6-8 мм и закрепить ее шнурами либо обычным скотчем. При желании накрыть поверхность листовым металлом или «закутать» бак в фольгированную пленку.

Не стоит применять для утепления экструдированный пенополистирол или пенопласт. С наступлением холодов в этих материалах могут завестись мыши, ищущие себе теплое местечко для зимнего проживания

Во внешнем слое следует вырезать отверстия для отводных патрубков и подключить емкость к котлу и отопительной системе.

Буферную емкость нужно оснастить термометром, датчиками внутреннего давления и взрывным клапаном. Эти элементы позволяют контролировать потенциально возможный перегрев бочки и время от времени сбрасывать избыточное давление.

Выводы и полезное видео по теме

Как правильно рассчитать емкость теплоаккумулятора для домашнего отопительного котла, работающего на твердом топливе. Все нюансы и подробности проведения необходимых вычислений.

Как своими руками сделать тепловой аккумулятор большого объема с удобной и практичной съемной крышкой. Пошаговая инструкция с пояснениями.

Почему выгодно использовать теплоаккумуляторы в домашней отопительной системе. Наглядный пример экономии средств при существенном повышении уровня комфортности в жилом помещении.

Установка теплоаккумулятора для домашней системы отопления очень выгодна и экономически оправдана. Наличие этого агрегата уменьшает трудозатраты по растопке котла и позволяет делать закладку греющего ресурса не дважды в день, а всего один раз.

Существенно снижается расход топлива, необходимого для корректной работы отопительного оборудования. Использование произведенного тепла осуществляется в оптимальном режиме и не тратится понапрасну. Затраты на обогрев и горячее водоснабжение снижаются, а условия проживания становятся более удобными, комфортными и приятными.

Кол-во блоков: 27 | Общее кол-во символов: 43756Количество использованных доноров: 8Информация по каждому донору:

  1. -samodelnyi-teploakkumulyator-preimushestva-konstruktiv-shema-vrezki-v-sistemu-otopleniya: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 4842 (11%)
  2. -rasschitat-teploakkumulyator-i-vypolnit-ego-obvyazku: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 8023 (18%)
  3. : использовано 6 блоков из 11, кол-во символов 11187 (26%)
  4. -dlya-kotla: использовано 3 блоков из 9, кол-во символов 3768 (9%)
  5. : использовано 3 блоков из 10, кол-во символов 3565 (8%)
  6. -dlya-kotlov/: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 1925 (4%)
  7. -dlya-kotlov-otopleniya-princip-raboty/: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 2179 (5%)
  8. : использовано 1 блоков из 3, кол-во символов 8267 (19%)