Аккумулирующий бак, буферная емкость, теплоаккумулятор. В чем отличие?

Для оптимизации сжигания твердого топлива применяются специальные устройства. Теплоаккумулятор для котла – это буферный бак, который используется для накопления избыточного объема тепла, образующегося во время функционирования обогревателя. Зарезервированный ресурс позже применяется отопительной системой в промежутке между плановой подачей основного топлива.

Конструкция и действие теплоаккумулятора

Устройство буферного резервуара для системы отопления частного дома не отличается особой сложностью, но свои конструктивные особенности имеются. Стандартный теплоаккумулятор для котлов — это обыкновенная металлическая емкость расчетной вместительности, окутанный слоем теплоизоляции.

В самых простых образцах фабричного выпуска имеются лишь патрубки, через которые подключается твёрдотопливный котлоагрегат, и гильзы для монтажа термометров. В буферных баках более высокой ценовой категории термометры уже интегрированы, а самые дорогостоящие модели снабжаются теплообменником в виде змеевика.

Предназначение змеевиков в конструкции накопительной емкости — нагревание жидкости для снабжения ГВС и присоединение солнечных батарей. Закономерно, что данная функция нужна только при подходящих погодных условиях. В целом же теплоаккумулятор для твердотопливного котла отопления призван решать следующие задачи:

  1. Создание условий для работы теплогенератора с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
  2. Комфортная использование ТТ-котла, когда нет надобности подбрасывать дрова в топку каждые несколько часов, в том числе в ночное время.
  3. Разогрев и подача жидкости питьевого качества на 1-2 точки водозабора (опционально).

Большая часть изготовителей оборудования для обогрева, функционирующего на твердом топливе, в документах указывают, что очень рекомендуется произвести подключение теплоаккумулятора к ТТ-котлу.

Причина такая: теплогенератор достигает наибольшей производительности при режиме функционирования, близком к максимальному. Излишек производимой тепловой энергии необходимо куда-нибудь пристроить до момента подачи в отопительную систему, вот для этого и потребуется буферный резервуар с водой.

Конструкция и действие теплоаккумулятора

Без наличия термоаккумулятора, мы пытаемся всякими способами «придушить» котел, ограничив подачу кислорода для процесса горения. Такие действия не только снижают КПД теплового агрегата до 40%, но и провоцируют выброс токсичного угарного газа в окружающий воздух.

Почему не нужно так часто посещать котельную: зарезервированная в буферном резервуаре тепловая энергия еще долго будет использоваться для обогрева здания при условии правильного расчета его объема. Помимо этого, при совокупной деятельности ТТ-котла с теплоаккумулятором угроза перегрева и закипания жидкости в рубашке прибора сводится почти к нулевой отметке.

Кроме работы с дровяными генераторами тепла, можно применять теплоаккумуляторы и с агрегатами, работающими на электричестве. Однако такой симбиоз рационален только при условии, что в ночное время тариф потребляемой электроэнергии в 2-3 раза ниже дневного. За ночь электроустановка способна сполна «зарядить» тепловой накопитель, а он передавать данную энергию для обогрева здания будет днем.

Внимание! При таком варианте использования электрического котла, расчет мощности прибора необходимо удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило для обогрева здания и загрузку бака по ночному тарифу.

Так как устройство теплоаккумулятора не является секретом, то многие мастера изготавливают накопительный бак своими руками. Об технологии самостоятельной сборки «Сантехник Портал» тоже расскажет.

Устройство отопления с ТА

Тепловой аккумулятор (ТА) для котлов отопления – составная часть отопительной системы, работающая на увеличение временного отрезка между циклами подачи топлива в топочную камеру. Конструктивно это герметичная утепленная емкость большого объема, наполненная теплоносителем из системы отопления, который постоянно циркулирует по контуру (контурам). В качестве теплоносителя используются традиционные жидкости – дистилированная вода, антифриз, водно-глюколевые растворы.

Единственная особенность, которую обязательно нужно учитывать при принятии решения о включении в схему ТА – объем отапливаемых помещений. Чем он меньше, тем меньше смысла в установке теплоаккумулятора – мощности котла и нагревательных приборов (радиаторов, батарей) вполне достаточно для обогрева небольших помещений. Как функционирует отопление с тепловым аккумулятором — упрощенная схема подключения:

  1. Теплоаккумулятор включается в разрыв между котлом и трубной разводкой, то есть, нагретая в котле жидкость сразу направляется в емкость;
  2. Из аккумулятора горячая жидкость перетекает в отопительные приборы посредством трубной разводки;
  3. По обратной подаче жидкость снова направляется в аккумулятор, а из него — в котел для нового цикла нагревания.

Принципиальная схема работы отопления с тепловым аккумулятором

Потоки подачи и обратки должны постоянно смешиваться – это условие эффективной работы теплового аккумулятора. Но нагретый теплоноситель поднимается вверх, а остывший – опускается вниз, поэтому сложность обеспечения работоспособности системы заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых некоторый объем горячей жидкости опускался на дно аккумулятора для нагрева остывшей жидкости из обратки. Заряженный аккумулятор – это резервуар, в котором весь объем теплоносителя имеет одинаковую температуру.

Читайте также:  Есть ли вода в батареях после отключения отопления

После сгорания очередной порции твердого топлива котел перестает нагревать воду, и начинает работать ТА. Горячий теплоноситель продолжает двигаться в системе, отдавая тепло и охлаждаясь в батареях. Циркуляция будет продолжаться до тех пор, пока теплоноситель не остынет полностью, или в котел не загрузится новая порция дров или угля.

При наличии системы автоматики критическое охлаждение теплоносителя не допускается, так как подача твердого топлива в системе отопления с твердотопливным котлом контролируется датчиками температуры: при достижении определенного значения, означающего, что котел перестал поддерживать горение, датчик подает сигнал в исполнительную систему, которая открывает задвижку подачи топлива – угля, пеллет или торфа.

Недостатки работы системы отопления с теплоаккумулятором для дачных и садовых домиков с сезонным проживанием:

  1. Помещения прогреваются дольше;
  2. Из-за маленьких размеров ТА увеличивается объем отопительного контура, поэтому самый дешевый теплоноситель для таких систем – вода. Антифриз и другие синтетические жидкости обойдутся слишком дорого.

Но каждый раз по приезде вновь наполнять систему водой – занятие хлопотное, а, если выездите на дачу два-три раза в месяц – просто бессмысленное. Поэтому в ТА встраиваются дополнительные стальные спиральные трубы, выполняющие роль отопительных контуров. Теплоноситель, протекающий по спиралям, не контактирует с теплоносителем в ТА, а является отдельным и автономным контуром отопления или ГВС. Реализацией такого несложного приема можно добиться универсальности применения любого котла, даже простейшего одноконтурного. Причем КПД такого оборудования будет использован максимально.

Теплоаккумулятор со спиралевидным контуром

Роль таких пассивных спиралей могут выполнять и активные элементы – электрические ТЭНы, которые могут подключаться к электрической сети или быть автономными – работать от энергии солнца (солнечных аккумуляторов). Такой способ нагрева теплоносителя или ГВС считается вспомогательным.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

SjawaПользователь

У нас дорогой газ. Поэтому, кроме газового котла на 24 кВт, которым я сейчас отапливаю дом, купил твердотопливный (ТТ) котел мощностью в 20 кВт. Отапливаемая площадь – 135 кв. м. Из неё: 110 кв. м отапливаю теплым полом и ещё 25 кв. м радиаторами. ТТ котел, после установки, окупился почти за сезон. Считаю, что установка теплоаккумулятора (ТА) повысит эффективность работы системы отопления. В межсезонье, с ТА, вообще думаю перейти только на отопление ТТ котлом и использовать газовый котел как резерв и на быстрый догрев теплоносителя. Потом планирую экономить ещё больше — поставлю гелиоколлектор, а летом буду сбрасывать с него «халявную» энергию в буферную ёмкость.

Для начала покажем схему системы отопления Sjawa.

Схема, после введения в эксплуатацию теплоаккумулятора, претерпела небольшое изменение, о чём мы расскажем ниже.

А теперь покажем, как пользователь сделал тепловой аккумулятор. Основа ТА — б/у бочка — цистерна на 1.5 куба от пожарной машины.

Проще и дешевле изготовить теплоаккумулятор из готовой ёмкости, чем самостоятельно варить бак с 0 из стали.

Важно. Если в качестве самодельной ёмкости под ТА используются бочки/цистерны от ГСМ (горюче смазочных материалов), то, во избежание несчастных случаев, т.к. пары сохраняют горючесть много лет, нужно соблюдать повышенную осторожность при работе, особенно сварке.

V757VПользователь

Я как-то разговорился с одним бензовозчиком, и он мне рассказал, как у них, на нефтебазе, варят цистерны. Наливают в бак под завязку воду. Ставят вверху плотик с горящей свечой и медленно сливают воду. Вода постепенно вытекает, и всё, что может гореть, тихо выгорает по мере опустошения емкости.

От цистерны, размером 2 (высота) х х м отрезали всё лишнее.

Т.к. теплоаккумулятор ставится вертикально, чтобы наполненную водой цистерну не раздуло, пользователь сделал «стяжки» из трубы диаметром 22 мм.

«Стяжки» усилены шайбами, хотя, по словам Sjawa, это — лишнее.

Стяжки из труб можно использовать как гильзы для установки в ТА термометров или датчиков температуры.

Люк цистерны используется как ревизионный и для врезки ТЭНов (трубчатых электронагревателей) со встроенными магниевыми анодами 3 шт. по 2 или 3 кВт.

Вода в ТА также будет догреваться электричеством по более дешёвому ночному тарифу.

Детали люка.

Дно цистерны ТА усилено профильными трубами сечением 4х4 см.

Вварены патрубки для обвязки ТА с котлом и системой отопления.

Верх ТА также усилен, иначе его выпучит от давления при нагреве воды.

Сварен самодельный коллектор.

В люк вварены муфты под ТЭНы.

Основание под ТА сделано из фанеры и бруса сечением 100х100 мм с прорезями, чтобы трубы, приваренные к низу ёмкости, не давили на основание.

Основание под теплоаккумулятор утеплено пенопластом.

Параллельно с изготовлением ТА для системы отопления пришли комплектующие. Термостатический вентиль.

Читайте также:  Изготовление своими руками отопительного теплообменника

Циркуляционный насос с кранами, которые потом заменят на «американки».

ТЭНы с магниевыми анодами.

Уплотнение крышки Sjawa сделал по оригинальной технологии. Сначала пользователь уплотнил крышку герметиком. Закрутил крышку на 16 болтов, но, при испытаниях ТА давлением на 2 бар, из-под крыши стала сочится вода. Вырезать прокладку из резины самодельщик не стал. Слишком сложно, да и гарантий герметичности нет. В итоге Sjawa изготовил силиконовую прокладку.

Пошаговая инструкция по её изготовлению:

  • Место, где ставится прокладка покрашено, т.к. силикон при контакте с незащищённым черным металлом активизирует коррозию.
  • При помощи термоклея по окружности крышки приклеены буртики.

Внутренний буртик – это кусок электрического кабеля, а наружный — упаковочная лента.

Потом пользователь, предварительно рассчитав объем прокладки, взял баллоны с силиконом, и заполнил всё пространство между буртиками, постепенно разглаживая силикон старой кредитной карточкой.

Толщина прокладки 8 мм.SjawaПользователь

Сразу предупреждаю, что силикон высыхает около недели. Буртики я снял на четвёртый день. Когда все засохло, получилась упругая силиконовая масса. Отверстия я просверлил потом, на больших оборотах инструмента. Болты входят с натягом, и, когда зажимаются гайками, то дополнительно уплотняют место соединения. Бюджет инженерного решения — 3 баллона сантехнического силикона (реально ушло 2,5 баллона).

Кольца (2 шт.) для крышки самодельные, сваренные из скатанных по окружности двух металлических уголков.

Узел — бак-кольцо-крышка-кольцо сначала собран на прихватки и только потом просверлены все отверстия. Это обеспечило высокую точность сопряжения деталей.

Схема горловины крышки теплоаккумулятора.

Итак, самодельный теплоаккумулятор готов. Далее пользователь приступил к рутинным работам — обвязке ТА с котлом и его подключению к системе отопления. И вот, что получилось.

Узлы крупным планом.

Заключение

Нельзя отрицать тот факт, что теплоаккумулятор улучшает условия эксплуатации обычного твердотопливного котла. Последний сжигает топливо с максимальным КПД, а после прогрева число походов в котельную сокращается до минимума. Другое дело, что данное удовольствие – не из дешевых, из-за чего львиная доля работающих в частных домах аккумуляторов – самодельные.

Теплоаккумулятор – емкость, в которой можно накопить теплоноситель с излишками тепла, вырабатываемыми при использовании твердотопливного котла, солнечных коллекторов или любого другого источника. Далее эту энергию можно использовать для отопления или нагрева горячей воды, когда источники неактивны. Более подробно о этих емкостях, схемах подключения и особенностях вы можете прочитать здесь.

Что бы теплоаккумулятор правильно и эффективно работал необходимо рассчитать его объем. В противном случаи, при недостаточном объеме, часть тепла будет теряться и КПД вашей системы отопления будет ниже. При значительно большем объеме, чем нужно, вы потратите лишние деньги на само оборудование, а температура в емкости будет немного ниже. Что бы избежать этих проблем можно воспользоваться формулой расчета емкости или нашим онлайн калькулятором.

Недостатки

Большой размер аккумулирующего бака затрудняет возможность монтажа в стандартном жилом доме. Емкость буфера минимального объема составляет около 500 литров, а его установка потребует 60 см свободного пространства при полутора метрах высоты. Применение утеплителя для работ по обустройству отберет уже 80 см жилой площади. Бак на тонну воды будет обладать метровой шириной и двухметровой высотой, что вряд ли позволит пронести его сквозь двери и поставить в комнате.

Недостатки

Установка конструкций такого вида требует выделения отдельного помещения под топочную. Окончательное решение о возможности монтажа выносится после выезда на объект представителей строительной организации.

Применение дополнительных котлов

В схему обвязки твердотопливного котла можно включить довольно необычный элемент – это электрический котел. Его нельзя назвать обвязкой, это скорее простое дублирующее дополнение. Такие схемы задействуются при отсутствии места под размещение теплоаккумулятора. Электрокотел работает в паре с дровяным агрегатом, автоматически включаясь при фиксации падения температуры в контуре. Преимущества схемы:

  • Поддержание стабильной температуры в отоплении;
  • Не нужно тратиться на бак – самый простой электрокотел стоит всего несколько тысяч рублей;
  • Возможность обогрева при временном отсутствии дров;
  • Спокойный ночной сон, так как не нужно выскакивать из теплой постели для заброски следующей порции дров в ненасытную топку.

Есть и недостатки:

Применение дополнительных котлов

Помимо прочего использование резервного электрокотла крайне неэффективно, если в вашем районе случаются частые перебои с электричеством.

  • Резервный электрокотел потребляет много электроэнергии, что приводит к удорожанию эксплуатации системы отопления – это не самая выгодная схема;
  • Для питания мощного котла потребуется отдельная линия и хорошая электропроводка;
  • Особо мощные модели электрокотлов требуют подключения к трехфазной сети.

Поэтому вклад в покупку теплоккумулятора будет более выгодным.

Можно ли сделать своими руками

Собрать теплоаккумулятор для котлов отопления можно своими руками. Для этого необходимо взять стальной бак или приобрести листы из нержавеющей стали с толщиной более 2 мм, сварить ёмкость в виде цилиндра (вертикальный бак).

Читайте также:  Чертежи котлов на твердом топливе своими руками

Чертеж аккумулятора

Можно ли сделать своими руками

Потребуется труба из меди диаметром 2-3 см и длиной 8-15 м. Её нужно согнуть в виде спирали и поместить внутрь резервуара. Здесь аккумулятор – это верхняя часть ёмкости. В ёмкости устанавливаются подключения для выходящей горячей воды и поступающей холодной.

Для открытой системы отопления подойдёт бак из стали кубической формы.

Обязательно нужно проверить герметичность ёмкости, заполнив её водой или смазав керосином сварные швы. Если всё нормально, то необходимо утеплить самодельное устройство, что позволит жидкости в ёмкости как можно дольше быть горячей.

Утепляется агрегат следующим образом:

Можно ли сделать своими руками
  1. Внешнюю поверхность ёмкости необходимо хорошо очистить и обезжирить, покрыть антикоррозийными веществами.
  2. Выполнить теплоизоляцию. Можно обернуть ёмкость в фольгированную пленку.
  3. Предусмотреть отверстия для отводных патрубков и подключить ёмкость.
  4. На буферный бак необходимо установить термометр, манометр и взрывной клапан.

Для утепления лучше не использовать пенопласт. В холодное время в них заводятся мыши, которые ищут место для зимовки.

Изготовление буферной емкости для твердотопливного котла своими руками

Многие владельцы частных домов сталкиваются с проблемой эффективности обогрева помещений. Одним из методов их решения является установка буферной емкости (теплового аккумулятора). Благодаря использованию этого устройства появляется возможность равномерно распределять тепловую энергию по всем помещениям дома. Чтобы сэкономить на приобретении заводского изделия, можно изготовить буферную емкость для твердотопливного котла своими руками.

Самая простая конструкция теплового аккумулятора представляет собой железный резервуар, оснащенный теплоизоляцией. Также бак имеет четыре патрубка – по 2 для подключения к котлу и контуру отопления. В верхней части агрегата установлен предохранительный клапан, с помощью которого стравливается избыточное давление. В дно теплоаккумулятора вмонтирован дренажный клапан для слива теплоносителя.

Некоторые модели буферных резервуаров оснащены змеевиком либо ТЭНами, задачей которых является подогрев теплоносителя от сторонних источников тепловой энергии. Также часто в верхней части теплоаккумулятора расположен теплообменник для подогрева воды. Принцип действия буферного резервуара довольно прост.

После запуска отопительного котла насос котлового контура подает из нижней части теплового аккумулятора охлажденную воду. После нагрева теплоноситель из котла поступает в верхнюю часть буферной емкости. Так как горячая вода легче холодной, то она всегда находится сверху. Сразу после запуска котел работает через теплоаккумулятор (малый круг) до того момента, пока теплоноситель полностью не прогреется.

После этого включается насос отопительного контура, и вода из верхней части резервуара попадает в систему обогрева дома. Остывший теплоноситель возвращается в нижнюю часть теплового аккумулятора, а оттуда поступает в котел. Главное преимущество такой системы обогрева заключается в том, что после остановки котла система еще некоторое время получает нагретую воду.

Если подбор буферного резервуара был выполнен правильно, то время между топками котла существенно увеличивается. Кроме этого, теплоаккумулятор позволяет минимизировать разницу между температурами отопительного и котлового контура. Однако система обогрева с буферной емкостью имеет и один недостаток: для нагрева радиаторов требуется много времени.

Перед началом работ необходимо определиться, как долго теплоаккумулятор должен замещать выключенный котел. Также стоит уточнить, сколько свободного места может быть выделено под установку этого агрегата. Затем можно приступать к изготовлению буферной емкости для отопления своими руками. Для этого предстоит пройти несколько этапов:

  • Выполняется расчет объема резервуара.
  • Подбирается оптимальная конструкция.
  • Проводится заготовка материалов.
  • Агрегат собирается и проверяется на герметичность.
  • Емкость монтируется и подключается к системе обогрева.

Для решения поставленной задачи можно воспользоваться простым методом либо провести вычисления с помощью формулы теплоемкости воды. Суть первого способа крайне проста: на каждый 1 кВт теплоэнергии, вырабатываемой котлом, необходимо использовать резервуар объемом в 25 литров. Например, если показатель мощности теплогенератора составляет 20 кВт, то емкость теплового аккумулятора будет равна 25х20= 500 л либо 0.5 м 3 .

Если требуется получить максимально точный результат, то стоит использовать второй способ. С его помощью можно определить, сколько времени буферный резервуар сможет поддерживать комфортную температуру при выключенном теплогенераторе. Для проведения расчетов используется следующая формула:

В качестве примера расчета можно взять дом площадью в 100 м 2 , потребляющий 15 кВт/ч тепловой энергии. Если котел будет простаивать 11 часов, то резервуар должен аккумулировать 15х11 = 165 кВт теплоэнергии. Начальная температура теплоносителя в отопительной системе составляет 18 градусов, а нагрев проходит до 90 градусов.

Сначала необходимо рассчитать массу воды – 165 / 1,163 х (90-18) = 1,97 т или около 2 м 3 . Здесь нужно обратить внимание на два важных момента. Во-первых, тепловая нагрузка на систему отопления взята с большим запасом, так как в хорошо утепленном строении тепловые потери будут значительно ниже. Во-вторых, нужно учитывать количество теплоэнергии, необходимой для обогрева строения в самые холодные дни.