Теплоакумулятор для котлів опалення: параметри, особливості монтажу та де теплоакумулятор для котлів опалення купити. Система опалення із теплоакумулятором Твердопаливний котел із баком акумулятором

Вітаю форумчан та гостей форуму.

Мною побудовані та експлуатуються два будинки, в яких присутня така система. Обидва будинки мають особливе планування, яке найкраще підходить для такої системи. Особливість планування в тому, що є заглиблений цокольний поверх і перший поверх.

На цокольному поверсі поставлено цегляний котел ковпакової системи з розвиненою системою регістрів. Паливо – дрова. Реєстри з'єднані з своїм акумулятором, окремим контуром. У складі контуру є автоматична система подачі води до регістру з фіксованою температурою 60 град. Це необхідно для запобігання утворенню конденсату.

Контур споживання окремий, підключений до ВТА. У контурі потрібна кількість радіаторів, розташованих на першому поверсі.

Водяна тепла підлога не влаштовувала через відсутність потреби. Підлоги першого поверху - це і без того тепла стеля цокольного. Підлоги цокольного поверху без жодного утеплення, якщо не брати до уваги м'якого килимового покриття. Цього достатньо.

Опалювана площа другого будинку - 160 кв. Стіна будинку зсередини назовні – штукатурний цементно-піщаний шар 15 мм, газобетон 300 мм, обпил 100 мм, дошка 25 мм, зазор 25 мм, вініловий сайдинг. Сайдинг поки що не встановлений, чекає на свою чергу.

Отоплюємо будинок 2 сезони. Котел топимо ввечері, протягом не більше години. Спалюємо 25-30 кг дров. ВТА поки що не утеплювали. Контур споживання переважно закритий, тобто, батареї холодні. Але в будинку тепло, температура нижче 20 градусів ніколи не опускалася, хоча морози бували і за -30.

Справа в тому, що під вікнами першого поверху організовані продухи через перекриття у вигляді щілин завширшки 100 мм. Через ці продухи тепле повітря постійно проходить до вікон з цокольного поверху, де завжди гарячі стіни як котла, так і ВТА.

Новосілля планується в літо 2014 року. Наступний опалювальний сезон контур споживання буде працювати в автоматичному режимі, споживаючи в потрібній кількості тепло з ВТА.

Обидва контури як котел -> ВТА, так і ВТА -> радіатори здатні працювати як з примусовою циркуляцією (насосами), так і з природною циркуляцією. За умов досягнення максимальної ефективності кращий режим примусової циркуляції (ПЦ).

Спрощена схема наведена нижче. На схемі не відображені клапани та крани, що забезпечують ЄЦ. Жодних інших ускладнюючих елементів автоматизації не передбачено. Знову ж таки за непотрібністю.

Відповім на будь-які питання.

Для опалення заміських об'єктів використовують твердопаливні котли, якщо інші види палива недоступні або невиправдано дорогі. До кожного опалювального сезону власнику котеджу доводиться заготовляти необхідний запас дров та вугілля, обсяг якого залежить від площі об'єкту та якості його теплоізоляції, а також суворості кліматичних умов у регіоні проживання.

Більшість моделей твердопаливних котлів можуть забезпечувати комфортну температуру в будинку, якщо їх протоплювати двічі на добу в певний час. Якщо зрушити час розпалювання палива в камері згоряння агрегату, то у житловому приміщенні стає холодно. Винятком є ​​котли тривалого горіння, які можуть підтримувати потрібну температуру в будинку протягом кількох діб. Досягти такого результату можна і від звичайного твердопаливного котла, якщо в систему опалення включити додатковий вузол, здатний акумулювати зайве тепло, що виробляється агрегатом при спалюванні порції палива. До таких вузлів відносять буферні ємності, які ще інакше називають накопичувачами.

Установка теплоакумулятора дозволяє:

• організувати обслуговування котла у зручний час доби;
• збільшити час між черговими завантаженнями палива без зниження комфорту проживання у будинку;
• оптимізувати витрати на утримання будинку за рахунок зменшення закупівлі твердого палива.

Використання твердопаливних котлів разом із буферними ємностями дозволяє скоротити витрати твердого палива в рази, при цьому забезпечити необхідний рівень комфорту в будинку. Віддачу від установки бака-накопичувача можна значно збільшити, якщо використовувати в роботі системи опалення інтелектуальні регулятори та датчики. При досягненні в приміщеннях будинку встановлених температурних значень подача теплоносія в опалювальні прилади припиняється.

Тепло, що виділяється продовжуючим роботу котлом, акумулюється в буферній ємності, а потім віддається остиглого теплоносія, що починає циркулювати по системі, минаючи котел, що прогорів. Чим більший обсяг буферної ємності, тим довше обігріватиметься будинок за рахунок теплової енергії, накопиченої в ній.

Переваги використання термоакумулюючої ємності в системі опалення заміського будинку, підключеної до кількох генераторів тепла

Як влаштований теплоакумулятор?

Буферна ємність, як правило, виготовляється у формі циліндра з листової сталі (чорної чи нержавіючої). Об'єм теплоакумулюючого бака може варіюватися від сотні до кількох тисяч літрів. Чим більший обсяг ємності, тим більші її габарити. Через значних лінійних розмірів баків-накопичувачів виникають складнощі з їх розміщенням у приміщенні котелень. Виробники готових теплоакумуляторів випускають моделі з теплоізоляцією, що поставляється в окремій упаковці, так і без неї. Товщина шару утеплювача зазвичай становить 10 см, які необхідно враховувати під час монтажу обладнання. На бак з утеплювачем одягається кожух, пошитий із якісного замінника шкіри. Утеплювач уповільнює охолодження теплоносія, що знаходиться в теплоакумулюючій ємності.

Залежно від конструкції буферні ємності бувають:

• порожніми (без теплообмінників);
• з одним або двома змійовиками (теплообмінниками);
• із вбудованими баками-бойлерами меншого діаметра, що використовуються для забезпечення автономної роботи системи гарячого водопостачання заміського об'єкта.

У сталевому корпусі бака передбачається кілька різьбових отворів, які використовуються для підключення пристрою, що акумулює, до котла і трубного розведення системи опалення будинку.

Зовнішній вигляд та внутрішній пристрій термоакумулятора (буферної ємності) з нижнім теплообмінником та шаром мінераловатного утеплювача

Як швидко витрачаються запаси енергії?

Однозначної відповіді на це питання дати неможливо. Тривалість роботи опалювальної системи об'єкта за рахунок енергії, накопиченої в буферній ємності, залежить:

• від обсягу бака;
• від обсягу тепловтрат у приміщенні;
• від температури зовнішнього повітря та пори року;
• від виставлених значень термодатчиків.

Обігрів заміського будинку за пасивною участю котельного обладнання може здійснюватися від кількох годин до кількох діб. Поки працює теплоакумулятор, котел «відпочиває», отже, зберігає свій ресурс, якого вистачить на більшу кількість опалювальних сезонів.

Як підібрати потрібну модель?

При виборі моделі підходящої буферної ємності для обігріву заміського об'єкта виходять із потужності опалювального казана. Розроблені онлайн калькулятори, що дозволяють в інтерактивному режимі визначати об'єм накопичувального бака залежно від потужності твердопаливного котла та часу, який знадобиться агрегату для нагрівання теплоносія у буферній ємності. Можна скористатися і готовими таблицями, що містять рекомендації щодо обсягів баків-накопичувачів для конкретних моделей твердопаливних котлів.

Підбираючи модель термоакумулятора, важливо враховувати його габарити. Фахівці рекомендують встановлювати буферні ємності в безпосередній близькості від опалювального котла. При використанні в системі опалення циркуляційних насосів баки-накопичувачі можуть розміщуватись у будинку, гаражі, підсобних приміщеннях.

Як працює теплоакумулятор, будучи в системі?

Циркуляційний насос, врізаний на ділянці трубопроводу, що з'єднує опалювальний котел з буферною ємністю, забезпечує подачу нагрітої води у верхню частину теплоакумулятора. При цьому з нижньої частини відбувається виштовхування холодного теплоносія по оберненню в опалювальний котел.

Другий циркуляційний насос, встановлений між буферною ємністю і радіаторами, забезпечує подачу гарячого теплоносія по трубній розводці, поки термостат не відключить його через досягнення в приміщенні заданої температури повітря.

При охолодженні нагрівальних приладів в будинку стане холодніше, датчики спрацюють, і насос знову почне нагрітий теплоносій подавати в трубну розводку системи опалення. Акумуляція теплової енергії здійснюватиметься у періоди бездіяльності другого циркуляційного насоса.

Схема підключення термоакумулятора до системи опалення заміського об'єкта, що опалюється в автономному режимі за допомогою твердопаливного котла

Якщо теплоакумулятор не використовується, весь теплоносій йде в систему і будинок перегрівається. Зайве тепло виводиться із кімнат через відкриті кватирки та вікна. «Топити вулицю», викидаючи гроші на вітер, зараз є недозволеною розкішшю і навіть злочинним марнотратством.

Після прогоряння всього палива, закладеного в топку котла, відбувається вимкнення обладнання. Перший циркуляційний насос припиняє свою роботу, а другий продовжує функціонувати, забезпечуючи подачу гарячого теплоносія, припасованого в ємності, в трубопровідне та радіаторне розведення системи опалення. Назад повертається в термоакумулятор охолоджений теплоносій, який щоразу знижує температуру води в ємності-термосі.

Про те, яке паливо краще використовувати для обігріву будинку і як правильно топити піч, ви дізнаєтесь у наступній статті: .

Що ще можна підключити, окрім казана?

Крім котельного обладнання до теплоакумулюючого бака можуть бути підключені альтернативні джерела тепла ( , камінна топка та ін.). Наявність таких джерел дозволить у літню пору взагалі не протоплювати котел, оскільки відданої ними теплової енергії вистачатиме на підігрів гарячої води для системи ГВП.

До недоліків використання готових буферних ємностей можна віднести їхню високу вартість і великі розміри. Витрати окупаються в залежності від обсягу теплоакумулятора протягом кількох років. За бажання накопичувальний бак можна зробити своїми руками. У цьому відеоролику показаний приклад виконання такого проекту.

Особливості твердопаливних котлів

Твердопаливні котли для отримання тепла використовують різне тверде паливо: вугілля, торф, горючі сланці, дрова. По організації горіння їх можна розділити на види: класичні, піролізні, автоматичні, тривалі горіння.

Особливістю горіння твердопаливного котла є його температурна циклічність, яка обумовлена ​​необхідністю закладки нової порції палива. Т. е. простежується послідовність операцій: розпал з мінімумом температури, горіння при максимальній температурі, згасання з поступовим зниженням температури. Циклічність температури в топці дається взнаки відповідними коливаннями температури теплоносія.

Проблема температурних коливань вирішена переважно у автоматичних котлів, що підтримують стабільність температури автоматичною подачею палива та наддувом вентилятора пальника.

Теплові процеси

Розглянемо докладніше, що відбувається з твердопаливним котлом, системою опалення та приміщенням загалом, як єдиною системою опалення.

Початок циклу- розпалювання: різке підвищення температури в топці з 40С після завантаження палива, до 600С протягом 5-10 хвилин. Залежно від параметрів системи, обумовленої теплоємністю, здатністю акумулювати тепло, теплообміннику топки може бути температура від 40С до 70С. За мінімальної температури — найгірший сценарій: тепловий удар по теплообміннику та системі опалення.

Чавунні теплообмінники, як найтендітніші, довго такого режиму не витримують, лопаються. Частіше такий режим виникає вночі, коли необхідність нової закладки палива просто проспали, котел тухне, температура теплоносія значно знижується. При недостатній швидкості циркуляції при швидкому прогріві можливе закипання теплоносія, що є гідравлічним та тепловим ударом по системі опалення. Пластикові труби страждають від перепадів температури першими.

У приміщенні починають тепліти труби, повітря холодне.

Середина циклу- Подальший нагрівання теплоносія. Температура у топці підвищується до 1000С для дров, до 1300С для вугілля, нагріваючи теплоносій. За відсутності контролю відбувається нагрівання теплоносія до максимальної температури котла – 95С. Але сучасні твердопаливні котли дають змогу контролювати в деяких межах температуру теплоносія, регулюючи засувкою подачу повітря. Не дозволяють піднятись до небезпечно високої температури, підтримувати задану температуру до повного згоряння палива.

У приміщенні труби гарячі, починає прогріватися повітря.

Кінець циклу- паливо прогоряє до утворення вугілля, що тліє, температура в топці падає до 600-400С, - найкомфортніший режим для системи. Відбувається повільне охолодження теплоносія, повітря в приміщенні остигає трохи. Після утворення вугілля, що тліє, процес охолодження теплоносія і повітря в приміщенні прискорюється.

Історія, шляхи вирішення

Не може бути, щоб за всю історію твердопаливного опалення людство не придумало способу вирішення нерівномірного прогріву. Рішення напрошується саме - збільшити теплову ємність опалювального приладу, компенсуючи паузи без обігріву.

Національний спосіб вирішення цієї проблеми полягає у використанні масиву цегляної печі як акумулятора тепла. Навіть за умов значних запасів лісу середньої смуги Росії постійно топити піч дуже накладно: заготівля, транспортування, різання та колка дров. Раціонально топити пекти 2 рази на добу, поєднуючи опалення з приготуванням їжі. Російська піч важить від 3 до 7 тонн, акумулюючи всім своїм об'ємом тепло та віддаючи його рівномірно весь час між топками.

Індіанські вігвами в зимовий час обкладали осередок великими валунами – акумуляторами тепла.

Сучасні шляхи вирішення

Що пропонують сучасні технології для вирішення проблеми акумуляції тепла? Шляхів багато щодо зміни агрегатного стану речовини. Але найдешевшим виявилася вода, як одна з речовин, що мають найбільшу питому теплоємність.

Перехід від теплоємності каменю до води дозволяє зменшити обсяг накопичення тепла до ємності 1-3м3. Чи багато це чи мало? - нема різниці. Вказаний обсяг можна розмістити в будь-якому зручному місці, добре його утепливши, - хоч у горищному просторі.

Рішення водяного акумулятора тепла реалізуються в сучасному будинку двома способами.

Спосіб №1.

Між опалювальним котлом та системою опалення встановлюється відповідна за обсягом ємність. Головне призначення якої - як буфер компенсація температурних викидів котла і накопичення тепла від котла, забезпечення тривалого обігріву за відсутності топкового процесу.

Спосіб №2.

Все в нашій оселі накопичує тепло: стіни, стеля, підлога, меблі і т. д. Теплі підлоги з підвищеним шаром покриття над трубами гідна спадщина російської грубки. Теплі підлоги у всьому приміщенні є досить великим акумулятором тепла, але набагато меншим, ніж ємнісний теплоакумулятор.

Спосіб реалізації

Найбільш вдалий спосіб практичного застосування теплового акумулятора твердопаливного котла реалізований у наступній схемі.

• Твердопаливний казан.
• Насос циркуляції котел-акумулятор.
• Термодатчик увімкнення насоса циркуляції котел-акумулятор.
• Насос циркуляції акумулятор – система опалення.
• Термодатчик системи опалення показаний варіант контролю температури повітря.
• Змійовик нагріву води для побутових потреб.
• Бак теплоакумулятора.

Часто для вирішення приватних проблем опалення вихід із котла в тепловий акумулятор виконаний змійовиком – позиція №7. Наприклад, коли в системі опалення є антифриз, небажаний для котла та насоса циркуляції.

Працює система в такий спосіб. На початку горіння палива в котлі включається датчик температури, що запускає насос №2 в роботу. Цей насос працюватиме весь час, доки температура в топці не опуститься нижче 60С. Нагріта вода з теплового акумулятора витрачається за допомогою насоса №3, необхідна температура в приміщенні підтримується термодатчиком №5.

Переваги і недоліки

Витративши кошти на встановлення термоізольованої ємності та труб до котла, що ми отримали?

Переваги:

• Захист котла та системи опалення від перегріву, розбавляючи перегрітий теплоносій із великою ємністю теплоакумулятора;
• Акумуляція тепла від працюючого казана;
• Реалізується найбільш економічний режим роботи котла зі згоряння палива, а не підтримання заданої температури;
• Зниження кількості топок до 1-2 на добу, відпадає необхідність топити вночі, покращення температурного комфорту у приміщенні за рахунок стабілізації температури теплоносія;
• Теплоакумулятор дозволяє приймати тепло від будь-яких теплогенераторів: геліоустановки, теплові насоси, газові котли, камін і т.д.
• Просто реалізується нагрів води для побутових потреб.

Недоліки:

• Висока вартість ємності, утеплення, підведення труб;
• Необхідне місце під установку ємності не менше 500л із міцною основою.

Висновок

Наявність буферної ємності як акумулятора тепла не звільняє систему опалення від прийомів захисту перевищення — температури і тиску. Необхідно передбачити працездатність системи опалення за відсутності електроенергії.

Для розрахунку мінімального обсягу ємності теплоакумулятора прийнято таку методику розрахунку: на 1кВт потужності котла необхідно 25л рідини, оптимально 50л на 1 кВт.

Для системи опалення з теплоакумулятором бажаний котел на 30% більший за розрахункову потужність.

Тепла вашому будинку.

Твердопаливні котли - відмінне обладнання для опалення приватного будинку в сільській місцевості або передмісті, далеко від газових магістралей. Як і будь-яке інше обладнання, котли на твердому паливі зазнають змін, модифікуються та вдосконалюються, тому сучасні моделі представлені піролізними апаратами, котлами з теплоакумуляторами, пелетним обладнанням, оснащені автоматикою та засобами контролю параметрів. Стандартна схема опалення з теплоакумулятором заслуговує на особливу увагу, тому що економить паливо, яке і без того коштує недешево - адже платити доводиться не тільки за дрова, торф, пелети або вугілля, але і за їх доставку. Теплоакумулятор для електричних та твердопаливних котлів опалення ефективніше себе проявить, якщо підрахунок електроенергії ведеться за денним та нічним тарифами.

Пристрій опалення з ТА

Тепловий акумулятор (ТА) для опалювальних котлів – складова частина опалювальної системи, що працює на збільшення тимчасового відрізка між циклами подачі палива в топкову камеру. Конструктивно це утеплена герметична ємність великого обсягу, наповнена теплоносієм із системи опалення, який постійно циркулює по контуру (контурам). Як теплоносій використовуються традиційні рідини - дистильована вода, антифриз, водно-глюколеві розчини.

Єдина особливість, яку обов'язково потрібно враховувати при прийнятті рішення про включення до схеми ТА – обсяг опалюваних приміщень. Чим він менший, тим менше сенсу в установці теплоакумулятора – потужності котла та нагрівальних приладів (радіаторів, батарей) цілком достатньо для обігріву невеликих приміщень. Як функціонує опалення із тепловим акумулятором – спрощена схема підключення:

1. Теплоакумулятор включається в розрив між котлом і трубним розведенням, тобто, нагріта в котлі рідина відразу прямує в ємність;
2. З акумулятора гаряча рідина перетікає в опалювальні прилади за допомогою трубного розведення;
3. По зворотній подачі рідина знову прямує в акумулятор, а з нього в котел для нового циклу нагрівання.

Потоки подачі та обратки повинні постійно змішуватись – це умова ефективної роботи теплового акумулятора. Але нагрітий теплоносій піднімається вгору, а остиглий – опускається вниз, тому складність забезпечення працездатності системи полягає в тому, щоб створити такі умови, за яких деякий об'єм гарячої рідини опускався на дно акумулятора для нагрівання остигненої рідини з обратки. Заряджений акумулятор – це резервуар, у якому весь об'єм теплоносія має однакову температуру.

Після згоряння чергової порції твердого палива котел перестає нагрівати воду і починає працювати ТА. Гарячий теплоносій продовжує рухатися в системі, віддаючи тепло та охолоджуючись у батареях. Циркуляція продовжуватиметься до тих пір, поки теплоносій не охолоне повністю, або в котел не завантажиться нова порція дров або вугілля.

За наявності системи автоматики критичне охолодження теплоносія не допускається, оскільки подача твердого палива в системі контролюється датчиками температури: при досягненні певного значення, що означає, що котел перестав підтримувати горіння, датчик подає сигнал до виконавчої системи, що відкриває засувку подачі палива – вугілля, пелет чи торфу.

Недоліки роботи системи опалення з теплоакумулятором для дачних та садових будиночків із сезонним проживанням:

1. Приміщення прогріваються довше;
2. Через невеликі розміри ТА збільшується обсяг опалювального контуру, тому найдешевший теплоносій для таких систем – вода. Антифриз та інші синтетичні рідини обійдуться надто дорого.

Але щоразу після приїзду знову наповнювати систему водою – заняття клопітке, а, якщо виїздите на дачу двічі-тричі на місяць – просто безглузде. Тому в ТА вбудовуються додаткові сталеві спіральні труби, що виконують роль контурів опалення. Теплоносій, що протікає спіралями, не контактує з теплоносієм в ТА, а є окремим і автономним контуром опалення або ГВП. Реалізацією такого простого прийому можна досягти універсальності використання будь-якого котла, навіть найпростішого одноконтурного. Причому ККД такого обладнання буде використано максимально.

Роль таких пасивних спіралей можуть виконувати активні елементи – електричні ТЕНи, які можуть підключатися до електричної мережі або бути автономними – працювати від енергії сонця (сонячних акумуляторів). Такий спосіб нагрівання теплоносія або ГВП вважається допоміжним.

Схема обв'язки із тепловим акумулятором

Схем опалення з твердопаливним котлом і теплоакумулятором можна розробити скільки завгодно - все залежатиме від реальних умов експлуатації опалення, розташування приміщень, їх площі, обладнання, що використовується, і т.д. Традиційна та стандартна обв'язка твердопаливного котла опалення схема з теплоакумулятором працює наступним чином:

На малюнку нижче стрілками вказані переміщення теплоносія по системі, при цьому обратка вгору не може рухатися. Щоб забирати теплоносій з обратки, до схеми включається циркуляційний насос між акумулятором і котлом, який перекачує більше рідини, ніж насос до ТА. Таким чином, утворюється перепад тисків у трубах і рідина забирається з труби зворотної подачі в резервуар. Невеликий недолік цієї схеми полягає в тому, що контур нагріватиметься довше.

Для зменшення цього часового відрізка реалізується такий пристрій опалення (малюнок нижче за текстом) із замкненим циклом прогрівання котла. Працює схема так: теплоносій не надходить із ТА в котел доти, доки вона не нагріється в сорочці котла до заданої температури. Після досягнення заданого значення деякий об'єм рідини з подачі труби надходить в акумулятор, а частина змішується в системі з рідиною з ТА, і знову подається в котел.

Внаслідок реалізації такої схеми котел завжди приймає нагріту рідину, що підніме його ККД, зменшує час прогріву опалювального контуру та дозволяє організувати автономний режим роботи включенням двох байпасів:

1. При непрацюючому насосі та перекритому вентилі нижнього байпаса працює зворотний клапан;
2. При непрацюючому насосі та зворотному клапані працює нижній байпас.

Через високий опір зворотного клапана потоку теплоносія його можна не включати до схеми:

При аварійному відключенні електрики шаровий вентиль відкривається вручну. При роботі схеми тільки з примусовою циркуляцією теплоносія обв'язування з ТА проводиться за такою схемою:

Як розрахувати необхідний об'єм теплоакумулятора

Занадто великий або занадто маленький резервуар для накопичення тепла у вигляді нагрітого теплоносія - це неефективне рішення, тому необхідний обсяг резервуара підлягає математичному розрахунку, точні результати якого отримати складно через приблизні початкові дані - теплові втрати в приміщенні, властивості утеплювача стін і фундамент будинку. теплоізолюючих якостей будматеріалів стін, перекриттів та перегородок, цих же параметрів віконних та дверних отворів. Але приблизно провести розрахунок теплоакумулятора все ж таки можна, і розрахований такий прийом саме на незнання точних теплових втрат будівлі, тим більше, якщо його потрібно побудувати.

Вибір розмірів та обсягу резервуара під тепловий акумулятор можна зробити, відштовхуючись від наступних параметрів:

1. Загальна площа опалюваних приміщень;
2. Теплова потужність нагрівального обладнання.

Ці два параметри визначають обсяг ТА.

Припустимо, необхідно обчислити об'єм теплового акумулятора для опалювальної системи, виходячи з площі приміщення. Формула для розрахунку проста: площа квадратних метрах множиться на чотири (Sx 4). Наприклад, для будинку загальною опалювальною площею 50 м 2 буде потрібно резервуар на 200 літрів. При такому обсязі ТА, як показує практика, завантажувати котлі твердим паливом можна лише раз на добу. Це – дуже хороша економія та дуже хороший ККД.

Обізнані господарі скажуть, що можна просто встановити піролізний котел, який працюватиме так само. Але робота такого котла трохи складніша і менш ефективна, оскільки:

1. Спочатку паливо спалахує і розгорається;
2. Потім обмежується подача повітря;
3. Останнім активується тління палива (піроліз).

При займанні палива температура теплоносія різко зростає, а піролізний процес підтримує її на заданому рівні, причому під час протікання піролізу багато теплової енергії просто зникає в трубу димоходу, не обігріваючи майже нічого. Ще один мінус - при піках розігріву теплоносій може закипати і виплескуватися з розширювального бачка, а при використанні ПВХ труб для розведення опалення вони швидше виходять з ладу від високої температури.

Відсутність можливості використовувати як джерело енергії для обігріву житла щодо недорогого природного газу змушує господарів будинків шукати інші прийнятні рішення. Так, у регіонах, де немає особливих проблем із заготівлею або придбанням дров, на допомогу приходять твердопаливні котли. Трапляється і так, що єдиною альтернативою стає електрична енергія. Крім того, дедалі активніше використовуються нові технології, що дозволяють спрямовувати на потреби опалення енергію сонячного випромінювання.

Всі ці підходи не позбавлені значних недоліків. Так, до них можна зарахувати нерівномірність, виражену періодичність надходження теплової енергії. У випадку електричного котла основним негативним фактором буде висока вартість спожитої енергії. Очевидно, що суттєво підняти економічність системи опалення, покращити ефективність, рівномірність її роботи, максимально спростити експлуатаційні операції допомогло б включення до загальної схеми спеціального приладу, який став би накопичувати незатребувану в даний момент теплову енергію та віддавати її за необхідності. Саме таку функцію виконує теплоакумулятор для .

Основне призначення теплоакумулятора системи опалення

• Найпростіша система опалення з твердопаливним котлом має виражену циклічність роботи. Після завантаження дров та їх розпалу котел поступово виходить на максимальну потужність, активно передаючи теплову енергію в контури опалення. Але в міру прогоряння завантаження тепловіддача починає поступово знижуватися, і теплоносій, що розноситься по радіаторах, остигає.

Робота звичайного твердопаливного котла характеризується вираженим чергуванням піків та «провалів» у виробленні теплової енергії

Виходить, що в період пікового вироблення тепла воно може залишитися незатребуваним, оскільки налаштована термостатичним регулюванням система опалення зайвого не візьме. Але в період догорання палива і, тим більше, простою котла теплової енергії явно не вистачатиме. Через війну частина паливного потенціалу витрачається просто даремно, та заодно господарям доводиться досить часто займатися завантаженням дров.

До певної міри гостроту цієї проблеми можна знизити установкою котла тривалого горіння, але повністю зняти – не виходить. Розбіжність піків вироблення тепла та його споживання може залишатися досить істотним.

• У випадку з електрокотлом на перший план виступає висока вартість споживаної енергії, що змушує господарів задуматися про максимальне використання обладнання в періоди дії пільгових нічних тарифів та мінімізації споживання вдень.

Вигоди використання диференційованої тарифікації електроенергії

За грамотного підходу до споживання електроенергії пільгові тарифи можуть принести дуже відчутну економію коштів. Про це докладно розказано у спеціальній публікації порталу, присвяченій .

Напрошується очевидне рішення – накопичувати теплову енергію вночі, щоб досягти мінімального споживання її вдень.

• Ще яскравіше виражена періодичність вироблення теплової енергії у разі використання сонячних колекторів. Тут простежується залежність як від часу доби (вночі надходження взагалі нульове).

Не піддаються жодному порівнянню піки нагріву у яскравий сонячний день або у похмуру погоду. Зрозуміло, що безпосередньо ставити свою систему опалення в залежність від поточних «капризів» природи – ніяк не можна, але й нехтувати таким потужним додатковим джерелом енергії також не хочеться. Очевидно, що потрібен якийсь буферний пристрій.

Ці три приклади, за всієї їх різноплановості, об'єднує одна загальна обставина - явне розбіжність піків вироблення теплової енергії з раціональним рівномірним її використанням на потреби опалення. Для усунення цього дисбалансу служить спеціальний прилад, званий теплоакумулятором (тепловим накопичувачем, буферною ємністю).

Ціни на теплоакумулятори Hajdu

теплоакумулятор Hajdu

Принцип його дії ґрунтується на високій теплоємності води. Якщо значний її обсяг у період пікового надходження теплової енергії розігріти до необхідного рівня, то протягом певного періоду можна для потреб опалення використати цей накопичений енергетичний потенціал. Наприклад, якщо порівнювати теплофізичні показники, то лише один літр води при охолодженні на 1°С здатний розігріти кубометр повітря на цілих 4°С.

Тепловий акумулятор завжди є об'ємним резервуаром з ефективною зовнішньою термоізоляцією, підключений до контуру (контурів) джерела тепла та контурів опалення. Найпростішу схему краще розглянути на прикладі:

Найпростіший за конструкцією теплоакумулятор (ТА) - це вертикально розташований об'ємний бак, в який з двох протилежних сторін врізані чотири патрубки. З одного боку він підключений до контуру (КТТ), а з іншого – до розведеного по будинку контуру опалення.

Після завантаження та розпалювання котла циркуляційний насос (Nк) цього контуру починає прокачувати теплоносій (воду) через теплообмінник. З нижньої частини ТА в котел надходить вода, що остигнула, а у верхню прибуває розігріта в котлі. Через суттєву різницю щільності остиглої та гарячої води її активного перемішування в баку не буде – у процесі горіння паливної закладки відбуватиметься поступове заповнення ТА гарячим теплоносієм. У результаті, при правильному розрахунку властивостей, після повного прогоряння закладеного пального, ємність буде заповнена гарячою водою, розігрітою до розрахункового рівня. Вся потенційна енергія палива (за вирахуванням, звичайно, неминучих втрат, відображених у ККД котла), перетворена на теплову, яка накопичена в ТА. Якісна термоізоляція дозволяє зберігати температуру в баку протягом багатьох годин, а іноді навіть – і днів.

Друга стадія – казан не працює, але функціонує система опалення. За допомогою власного циркуляційного насоса контуру опалення відбувається прокачування теплоносія по трубах та радіаторах. Паркан проводиться зверху, з гарячої зони. Інтенсивного самостійного перемішування знову ж таки не спостерігається - з вже згаданої причини, і в трубу подачі надходить гаряча вода, знизу повертається охолоджена, і бак поступово віддає свій нагрів у напрямку знизу вгору.

На практиці, в процесі топки котла відбір теплоносія в систему опалення, як правило, не припиняється, і ТА накопичуватиме лише надмірну енергію, яка зараз залишається незатребуваною. Але при правильному розрахунку параметрів буферної ємності, жоден кіловат теплової енергії не повинен зникнути задарма, і до кінця циклу топки ТА котла повинен бути максимально «заряджений».

Зрозуміло, що циклічність роботи подібної системи із встановленим електричним котлом буде зав'язана на пільгові нічні тарифи. Таймер блоку керування включить та вимкне живлення у встановлений термін увечері та вранці, а протягом дня контури опалення живляться лише (або переважно) з теплоакумулятора.

Конструктивні особливості та основні схеми підключення різних теплоакумуляторів

Отже, теплоакумулятор завжди є об'ємним резервуаром вертикального циліндричного виконання, що має високоефективну термоізоляцію і з патрубками для підключення контурів генерації тепла і його споживання. А ось внутрішня конструкція може відрізнятись. Розглянемо основні типи моделей.

Основні типи конструкцій теплоакумуляторів

1 – Найпростіший тип конструкції ТА. Мається на увазі пряме підключення джерел тепла і контурів споживання. Такі буферні ємності використовуються у таких випадках:

• Якщо в котлі та всіх контурах опалення застосовується однаковий теплоносій.
• Якщо максимально допустимий тиск теплоносія у контурах опалення не перевищує аналогічний показник котла та самого ГА.

У разі, коли вимогу виконати неможливо, підключення контурів опалення може здійснюватися через додаткові зовнішні теплообмінники

• Якщо температура в трубі подачі на виході котла не перевищує допустимої температури в контурах опалення.

Втім, ця вимога також може бути обійдено при установці на контури, що вимагають нижчого температурного напору, вузлів змішувачів з триходовими кранами.

2 – Теплоакумулятор має внутрішній теплообмінник, розташований у нижній частині ємності. Теплообмінник зазвичай є спіралью, звитою зі сталевої нержавіючої труби, звичайної або гофрованої. Таких теплообмінників може бути кілька.

Подібний тип ТА застосовується у таких випадках:

• Якщо показники тиску і температури теплоносія, що досягається, в контурі джерела тепла істотно перевищують допустимі значення для контурів споживання і для самої буферної ємності.
• Якщо є потреба підключення кількох джерел тепла (за бівалентним принципом). Наприклад, на допомогу котлу приходять геліосистема (сонячний колектор) або геотермальний тепловий насос. При цьому чим менше температурний тиск джерела тепла, тим нижче повинен в ТА розміщуватися його теплообмінник.
• Якщо в контурах джерела тепла та споживання використовується різний тип теплоносія.

На відміну від першої схеми, такому ТА властиве активне перемішування теплоносія в ємності – нагрівання відбувається в нижній її частині, і менш щільна гаряча вода прагне вгору.

На схемі центром ГА показаний магнієвий анод. За рахунок нижчого електропотенціалу він «відтягує» на себе іони важких солей, не допускаючи заростання накипом внутрішніх стінок бака. Підлягає періодичній заміні.

3 – Теплоакумулятор доповнений проточним контуром гарячого водопостачання. Вхід холодної води здійснюється знизу, подача до точки гарячого водорозбору відповідно знизу. Більшість теплообмінника розташована у верхній частині ТА.

Така схема вважається оптимальною для умов, коли споживання гарячої води відрізняється достатньою стабільністю та рівномірністю, без виражених пікових навантажень. Звичайно, теплообмінник повинен бути виконаний з металу, що відповідає нормам харчового водоспоживання.

В іншому ж схема сходу з першою, з прямим підключенням контурів генерації тепла та його споживання.

4 – Усередині теплоакумулятора розміщено бак для створення запасу гарячої води для побутового споживання. По суті така схема нагадує вбудований бойлер непрямого нагріву.

Застосування подібної конструкції повною мірою виправдане у випадках, коли пік вироблення теплової енергії котлом не співпадає з піком споживання гарячої води. Іншими словами, коли побутовий уклад, що склався в будинку, передбачає масове, але досить нетривале витрачання гарячої води.

Всі перераховані схеми можуть змінюватись у різних комбінаціях – вибір конкретної моделі залежить від складності створюваної системи опалення, кількості та типу джерел тіла та контурів споживання. Зверніть увагу, у більшості теплоакумуляторів передбачено безліч вихідних патрубків, що рознесені по вертикалі.

Справа в тому, що за будь-якої схеми всередині буферної ємності так чи інакше утворюється температурний градієнт (різниця в температурному натиску по висоті). З'являється можливість підключення контурів системи опалення, які потребують різних температурних режимів. Це суттєво полегшує остаточне термостатичне регулювання теплообмінних приладів (радіаторів або «теплих підлог»), з мінімальними непотрібними втратами енергії та зниженням навантаження на регулюючі пристрої.

Типові схеми підключення теплоакумуляторів

Тепер можна розглянути основні схеми встановлення теплоакумуляторів у систему опалення.

Ілюстрація	Короткий опис схеми
	Температурний режим та тиск однакові в котлі та контурах опалення. Вимоги до теплоносія збігаються. На виході з котла та ТА підтримується постійна температура. На приладах теплообміну регулювання обмежується лише кількісною зміною теплоносія, що проходить через них.
	Підключення в самому теплоакумуляторі, в принципі, повторює першу схему, але регулювання режимів роботи теплообмінних приладів здійснюється за якісним принципом - зі зміною температури теплоносія. Для цього в схему включені термостатичні вузли змішування, наприклад триходові клапани. Така схема дозволяє найбільш раціонально використовувати накопичений теплоакумулятором потенціал, тобто його заряду вистачить на більш тривалий час.
	Така схема, з циркуляцією теплоносія в малому контурі котла через вбудований теплообмінник, застосовується, коли тиск у цьому контурі перевищує допустиме в опалювальних приладах або в самій буферній ємності. Другий варіант – у котлі та в контурах опалення застосовані різні теплоносії.
	Вихідні умови аналогічні до схеми №3, але застосований зовнішній теплообмінник. Можливі причини такого підходу: - площі теплообміну вбудованого «змійовика» недостатньо для підтримки необхідної температури в акумуляторі. – раніше вже було придбано ТА без внутрішнього теплобменника, а модернізація системи опалення зажадала саме такого підходу.
	Схема з організацією проточного забезпечення гарячою водою через інтегрований спіралеподібний теплообмінник. Розрахована на рівномірне споживання гарячої води без пікових навантажень.
	Така схема з використанням теплоакумулятора з вбудованим баком розрахована на пікове споживання гарячої води, але не відрізняється високою позитивністю. Після витрачання створеного запасу і, відповідно, заповнення ємності холодною водою, нагрівання до необхідної температури може тривати досить багато часу.
	Бівалентна схема, що дозволяє використовувати в системі опалення додаткове джерело теплової енергії. У цьому випадку спрощено показаний варіант із підключенням сонячного колектора. Цей контур підключається до теплообмінника у нижній частині теплоакумулятора. Зазвичай подібна система розраховується таким чином, що основним джерелом є сонячний колектор, а котел включається при необхідності, для догрівання, при недостатності енергії від основного. Сонячний колектор, звичайно, не догма - на його місці може бути другий котел.
	Схема, яку можна назвати мультивалентною. У разі показано застосування трьох джерел теплової енергії. У ролі високотемпературного виступає котел, який, знову ж таки, може грати лише допоміжну роль у загальній схемі нагрівання. Сонячний колектор – за аналогією до попередньої схеми. Крім того, використовується ще одне низькотемпературне джерело, яке водночас відрізняється стабільністю та незалежністю від погоди та часу доби – геотермальний тепловий насос. Чим менший температурний напір із підключеного джерела енергії, тим нижче місце його підключення до теплоакумулятора.

Безумовно, схеми дано у дуже спрощеному вигляді. А насправді підключення теплоакумулятора в складні, розгалужені системи, з різними контурами опалення, та ще й ті, що отримують нагрівання від джерел різної потужності та температури, вимагають високопрофесійного проектування з інженерними теплотехнічними розрахунками, із застосуванням безлічі додаткових регулювальних пристроїв.

Один із прикладів – показаний на малюнку:

1 – твердопаливний котел.

2 – електричний котел, що включається лише за необхідності і лише у період дії пільгового тарифу.

3 – спеціальний блок підмішування у контурі високотемпературного котла.

4 – геліо-станція, сонячний колектор, який у погожі дні може виконувати роль основного джерела теплової енергії.

5 – теплоакумулятор, до якого сходяться всі контури генерації тепла та його споживання.

6 – високотемпературний контур опалення з радіаторами, з регулюванням режимів за кількісним принципом – лише використанням запірної арматури.

7 – низькотемпературний контур опалення – «тепла підлога», в якому обов'язково передбачається якісне регулювання температури нагрівання теплоносія.

8 – проточний контур гарячого водопостачання, з власним змішувальним вузлом для якісного регулювання температури побутової гарячої води.

Крім всього перерахованого, теплоакумулятор можуть бути вбудовані власні електричні нагрівачі - ТЕНи. Іноді буває вигідно підтримувати з їх допомогою задану температуру, не вдаючись, наприклад, зайвий раз до непланового розпалювання твердопаливного котла.

Спеціальні додаткові ТЕНи можна придбати окремо – їх монтажне різьблення зазвичай адаптоване до гнізд підключення, що є на багатьох моделях теплових акумуляторів. Природно, підключення електрика підігріву вимагатиме встановлення додаткового термостатичного блоку, який забезпечить включення ТЕНів тільки при падінні температури в ТА нижче встановленого користувачем рівня. Деякі нагрівачі вже оснащені вбудованим подібним типом.

Ціни на теплоакумулятори S-Tank

Теплоакумулятор S-Tank

Відео: Рекомендації спеціаліста зі створення системи опалення з твердопаливним котлом та теплоакумулятором

Що необхідно враховувати при виборі теплоакумулятора

Безумовно, вибір теплоакумулятора рекомендується проводити ще на стадії проектування системи опалення будинку, керуючись розрахунковими даними фахівців. Тим не менш, обставини бувають різними, і знати основні критерії оцінки такого приладу – все ж таки потрібно.

• На першому місці завжди стоятиме місткість цієї буферної ємності. Ця величина розраховується відповідно до параметрів створюваної системи, потужності котла, необхідної кількості енергії для потреб опалення, гарячого водопостачання. Одним словом, ємність має бути такою, щоб забезпечити накопичення всього надлишкового на даний момент тепла, не допускаючи його втрат. Про деякі правила розрахунку ємності буде розказано нижче.
• Від ємності, звичайно, безпосередньо залежать габарити виробу та його маса. Ці параметри також є визначальними - далеко не завжди і не скрізь виходить розмістити у виділеному приміщенні теплоакумулятор необхідного об'єму, тому питання має продумуватися заздалегідь. Буває, що баки великого об'єму (понад 500 літрів) не проходять у стандартні дверні отвори (800 мм). При оцінці маси ТА вона повинна враховуватися разом у всьому об'ємі води повністю заповненого приладу.
• Наступний параметр – максимально допустимий тиск у системі опалення, що створюється або вже функціонує. Аналогічний показник ТА має бути, принаймні, не нижче. Це залежатиме від товщини стінок, типу матеріалу виробництва, і навіть форми ємності. Так, у буферних ємностях, розрахованих на тиск понад 4 атмосфери (бар) зазвичай верхня і нижня кришки мають сферичну (тороїдальну) конфігурацію.

• Матеріал для виготовлення ємності. Баки з вуглецевої сталі, з антикорозійним покриттям коштують дешевше. Ємності з нержавіючої сталі, безумовно, дорожчі, але й гарантійний термін їх експлуатації теж значно вищий.
• Наявність додаткових вбудованих теплообмінників для контурів опалення та гарячого водопостачання. Про їхнє призначення вже згадувалося вище – вибираються моделі залежно від загальної складності системи опалення.
• Наявність додаткових опцій – можливості вбудовування ТЕНів, установки контрольно-вимірювальних приладів, пристроїв забезпечення безпеки – запобіжних клапанів, відвідників повітря тощо.
• Обов'язково оцінюється товщина та якість зовнішньої термоізоляції корпусу ТА, щоб не довелося займатися цим питанням самостійно. Чим краще ізольований бак, тим природно, довше зберігатиметься в ньому «тепловий заряд».

Особливості монтажу теплових акумуляторів

Встановлення теплового акумулятора передбачає дотримання певних правил:

• Усі контури, що підключаються, повинні приєднуватися різьбовими муфтами або фланцями. Зварних з'єднань не допускається.
• Труби, що підключаються, не повинні надавати на патрубки ТА ніякого статичного навантаження.
• Рекомендується на всіх трубах, що підключаються до ТА, встановити запірну арматуру.
• На всіх входах і виходах, що використовуються, встановлюються прилади візуального контролю температури (термометри).
• У нижній точці ТА або на трубі в безпосередній близькості від нього має стояти дренажний вентиль.
• На всіх трубах входу в теплоакумулятор встановлюються фільтри механічної очистки води – «грязевики».
• У багатьох моделях зверху передбачений патрубок для підключення автоматичного відвідника повітря. Якщо такого немає, то повітровідвідник обов'язково встановлюється на верхньому вихідному патрубку.
• У безпосередній близькості від теплоакумулятора передбачається встановлення манометра та запобіжного клапана.
• Вносити будь-які самостійні зміни в конструкцію теплоакумулятора, не обумовлені виробником - категорично забороняється.
• Установка ТА повинна проводитися тільки в приміщенні, що опалюється, що виключає ймовірність замерзання рідини.
• Заповнений водою резервуар може мати дуже значну масу. Майданчик рід нього має бути здатним витримати настільки високе навантаження. Нерідко для цих цілей доводиться підливати спеціальний фундамент.
• Як би не встановлювався теплоакумулятор, повинен забезпечуватися вільний похід до ревізійного люка.

Проведення найпростіших розрахунків параметрів теплоакумулятора

Як уже згадувалося вище, всебічний розрахунок системи опалення з декількома контурами вироблення та споживання теплової енергії – це завдання, посильне лише фахівцям, оскільки доводиться враховувати дуже багато різнобічних факторів. Але певні обчислення можна здійснити і власними силами.

Наприклад, у будинку встановлено . Відома його потужність, що виробляється при повному паливному завантаженні. Експериментальним шляхом визначено час згоряння повного закладання дров. Планується придбання теплоакумулятора, і необхідно визначити, який обсяг знадобиться, щоб гарантовано корисно використати все вироблене котлом тепло.

За основу візьмемо відому формулу:

W = m × с × Δt

W- кількість тепла необхідне, щоб нагріти масу рідини ( m) з відомою теплоємністю ( з) на певну кількість градусів ( Δt).

Звідси нескладно вирахувати масу:

m = W / (з × Δt)

Не завадить прийняти до уваги ККД котла ( k), оскільки втрати енергії так чи інакше неминучі.

W = k× m × с × Δt, або

m = W / (k × с × Δt)

Тепер розбираємось з кожним із значень:

• m –шукана маса води, з якої, знаючи щільність, нескладно визначити і обсяг. Не буде великою помилкою порахувати з розрахунку 1000 кг = 1 м³.
• W– надмірна кількість тепла, що виробляється під час топки котла.

Його можна визначити, як різницю значень енергії, виробленої за час згоряння паливної закладки та витраченої у той же період на опалення будинку.

Максимальна потужність котла зазвичай відома – це паспортна величина, яка розрахована на оптимальні води твердого палива. Вона показує кількість теплової енергії, що виробляється котлом в одиницю часу, наприклад, 20 кВт.

Будь-який господар завжди досить точно знає, протягом якого часу у нього прогоряє паливна закладка. Допустимо, це буде 2,5 години.

Далі, необхідно знати, скільки енергії в цей час може бути витрачено на опалення будинку. Одним словом, потрібне значення потреби конкретної будівлі в тепловій енергії для забезпечення комфортних умов проживання.

Такий розрахунок, якщо значення необхідної потужності невідоме, можна зробити самостійно – для цього є зручний алгоритм, наведений у спеціальній публікації нашого порталу.

Як самостійно провести тепловий розрахунок для власного будинку?

Інформація про кількість необхідної теплової енергії для опалення будинку буває досить часто - при виборі обладнання, розміщенні радіаторів, при проведенні утеплювальних робіт. З алгоритмом розрахунку, що включає зручний калькулятор, читач може познайомитись, відкривши за посиланням публікацію, присвячену .

Наприклад, для опалення будинку потрібно 8,5 кВт енергії на годину. Отже, за 2,5 години згоряння паливної закладки буде отримано:

20 × 2,5 = 50 кВт

За цей же період буде витрачено:

8,5 × 2,5 = 21,5 кВт

W = 50 - 21,5 = 28,5 кВт

• k- ККД котельної установки. Зазвичай вказується у паспорті виробу у відсотках (наприклад, 80%) або десятковим дробом (0,8).
• з– теплоємність води. Це – таблична величина, яка дорівнює 4,19 кДж/кг×°С або 1,164 Вт×год/кг×°С або 1,16 кВт/м³×°С.
• Δt- Різниця температур, на яку необхідно підігріти воду. Її можна визначити для своєї системи досвідченим шляхом, промірявши значення на трубі подачі та обратки під час роботи системи на максимальній потужності.

Припустимо, що це значення дорівнює

Δt = 85 – 60 = 35 °С

Отже, всі значення відомі, і залишилося лише підставити їх у формулу:

m = 28500/(0,8×1,164×35) = 874,45 кг.

Такий самий підхід можна застосувати і у випадку, якщо обчислюється об'єм теплоакумулятора, підключеного до . Єдина різниця – для розрахунку приймається не час топки, а часовий інтервал пільгового тарифу, наприклад, з 23:00 до 6:00 = 7 годин. Щоб уніфікувати цю величину, її можна назвати, наприклад, період активності котла.

Щоб спростити читачеві завдання, нижче розміщено спеціальний калькулятор, який дозволить швидко розрахувати рекомендований об'єм теплового акумулятора для котла, що є (планується до встановлення).