Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы

Алан-э-Дейл       15.09.2022 г.

Буферная емкость своими руками

Можно ли сделать буферную емкость своими руками, вопрос спорный. Одни говорят, что реально соорудить теплоаккумулятор собственноручно. Однако, как рекомендуют специалисты, лучше не рисковать и все-таки приобрести тепловой аккумулятор в специализированных магазинах.

Есть несколько причин, по которым лучше отказаться от такой затеи:

  • форма бака будет выглядеть не эстетично;
  • необходимо использовать 5 мм металл, что усложняет сварочные работы;
  • верхние крышки емкости необходимо изготавливать сферическими, так как при нагревании увеличивается давление внутри бака;
  • нужны большие затраты на необходимый материал;
  • фирменные теплосберегающие емкости дополнительно оснащены змеевиками для подключения к водоснабжению и подачи горячей воды, собственными руками это не получится сделать.

Очевидно, что изготавливая буферный бак своими руками, не получится сэкономить, лучше приобрести новый. Покупая емкость можно не тратить время на покупку необходимых материалов, а также на проведение сварочных работ. Новый теплоаккумулятор будет более надежный и функциональный.

Приобретать буферную емкость необходимо только в специализированных магазинах и обязательно проверять наличие сертификатов.

При покупке теплового аккумулятора необходимо обращать внимание на следующие важные моменты, от которых будет зависеть функциональность бака:

  • на размер и вес, может так случиться, что для такой объемной конструкции не найдется места в доме, тогда эту проблему нужно будет решать;
  • разные по объему, производители выпускают емкости разного литража, чтобы удовлетворить потребности всех покупателей. Самые востребованные емкости от 300 до 5000 литров;
  • максимальное давление воды в отопительной системе. От этого зависит толщина стенок бака и его форма;
  • максимальная допустимая температура воды, на которую рассчитана буферная емкость;
  • материал, из которого изготовлен бак. Как правило, для его изготовления необходима, мягкая углеродистая сталь с непромокаемым покрытием или нержавеющая сталь (имеет более высокую цену, но показатели долговечности выше);
  • емкости бывают с использование изоляции и без нее;
  • конструкция может быть оснащена дополнительными перегородками, которые разделяют ее на отдельные секции с разной температурой, что позволяет увеличить эффективность подачи тепла;
  • наличие дополнительных функций (электронагреватель, встроенный теплообменник для подачи горячей воды и подключения к разным тепловым источникам). Если теплоакумулятор с нижним теплообменником, то его назначение нагревать горячую воду солнечным коллектором. В том случае если в емкости используется верхний теплообменник, то он способен подогревать горячую воду для питья. Если в баке теплообменник находится посредине, то его главная задача, нагревать аккумулирующую емкость с помощью твердотопливного, газового или электрического котла;
  • резиновые фланцы могут входить в комплектацию тепловой установки. Такое оборудование позволяет теплой воде собираться в верхнем отделе бака и использоваться для потребностей отопления. Вода с более низкой температурой остается в средней части бака и за счет патрубка направляется на отопление полов в помещении.

Используя тепловой аккумулятор в отопительной системе и в водоснабжении горячей водой, обеспечивается регулярная подача тепла к отопительным приборам, независимо от того работает котел в это время или он выключен. Тепловой аккумулятор урегулирует комфортную температуру в доме и позволит экономить затраты на топливный материал.

ТОП-7: HAJDU AQ PT 1000 C

Описание

Буферная конструкция, помимо сохранения избыточного тепла, вырабатываемого котлом твердотопливным или любым другим альтернативным источником энергии, может его перенаправлять в теплоаккумулятор.

Их достоинство в том, что практически бесплатное тепло они поставляют круглый год, даже при небольшом освещении. Даже в пасмурную погоду система отопления от них может получать десятки киловатт энергии.

Конструкция

Внутри емкости Hajdu AQ PT 1000 С находится теплообменник, имеющий вид спирали. Площадь его – 4,2 квадратных метра. Нагретый солнечными лучами теплоноситель, протекая по змеевику, отдает свое тепло, направляемое для обогрева в отопительную систему.

Размеры устройства позволяют ему функционировать паре с твердотопливным котлом, у которого мощность равна 25-35 кВт.

Важно: система, обеспечивающая накопление буферной емкостью тепла, способна функционировать только отопительной системе с принудительным циклом, и не пригодна для гравитационной. Конструкторы марки Хойду не ограничились описанной функцией устройства, т.е

возможностью аккумулировать тепло. Поэтому предусмотрели они технологическое отверстие, дающее возможность устанавливать 2 , 3, 6, 9 — киловаттные ТЭНы. Важность такого решения в возможности увеличить время между загрузками. Это оценили проживающие в загородных коттеджах и дачах

Конструкторы марки Хойду не ограничились описанной функцией устройства, т.е. возможностью аккумулировать тепло. Поэтому предусмотрели они технологическое отверстие, дающее возможность устанавливать 2 , 3, 6, 9 — киловаттные ТЭНы

Важность такого решения в возможности увеличить время между загрузками. Это оценили проживающие в загородных коттеджах и дачах

Рекомендуем:

  • Портативные зарядки для телефонов: достоинства, особенности, цена — ТОП-7
  • Тепловые аккумуляторы: назначение, особенности, цена — ТОП-6
  • ТОП-6: недорогие солнечные коллекторы для отопления и подогрева бассейнов, цены и где купить

Теперь они могут загружать дешевое тепло, т.е. по льготной расценке загружать накопитель энергии. Не нужна при этом врезка в систему отопления электрокотла, ведь Тэны прогревают накопитель напрямую, днем отдавая в систему тепло, накопившееся за ночь.

Внутренняя поверхность

На внутренней стороне стены не имеют эмалированного покрытия, как бойлеры с водонагревателями косвенного нагрева, поэтому теплоаккумуляторы не рекомендуется использовать горячего водоснабжения.

Купить

Где купить Цена в рублях
https://avangardteplo.ru/products/name/teplonakopitelj_hajdu_aq_pt_1000_c?_openstat=bWFya2V0LnlhbmRleC5ydTv/ 40030
https://xn—-7sbcqc4aneonsmco5krb.xn--p1ai/products/bufer-emkost-hajdu-aq-pt-1000-c по звонку
https://vsegdateplo.ru/vodonagrevateli/teploakkumulyatory/hajdu/hajdu-aq-pt-1000-c-bez-izolyatsii / 42725
https://nasos-kotel.ru/bufernyy-nakopitel-hajdu-aq-pt-1000-c/ 40030
https://mrklimat.ru/teploakkumulyatory/teploakkumulyator-hajdu-aq-pt-1000-c.html 40030

Рекомендации по изготовлению

Если требуется сделать аккумулирующую емкость с нуля, то лучше всего для этой цели использовать обычный листовой металл толщиной 2 мм. Варить бак можно и из нержавейки, но вовсе не обязательно, так как подобный материал обойдется очень дорого. Для удобства последующего утепления и простоты изготовления емкость лучше делать прямоугольной формы. Зная объем бака, легко рассчитать его габариты в соответствии с условиями его монтажа в котельной.

В некоторых случаях нет смысла варить емкость с нуля, можно сделать водяной теплоаккумулятор из бочки. Хорошо подойдет железная бочка большой вместительности, в нее потребуется врезать два патрубка для присоединения к системе. Пластмассовые бочки применять рискованно из-за высокой температуры воды, разве что на маркировке изделия будет указана максимальная температура содержимого до 100 ºС.

Такое же предостережение мы даем тем домашним умельцам, что мастерят теплоаккумуляторы из еврокуба. Конечно, это очень удобный способ, но данная пластмассовая емкость рассчитана на максимальную температуру не более 70 ºС. Поэтому еврокуб подойдет в качестве накопительного бака, работающего с теплыми полами, где температура теплоносителя редко превышает 50 ºС, для радиаторных систем он не годится.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Sunsystem PS 200

Стандартный недорогой теплоаккумулятор, отлично подходящий для твердотопливного котла в небольшом частном доме площадью до 100-120 м2. По устройству это обычный бак, без теплообменников. Объем емкости – 200 л при максимально допустимом давлении 3 бар. За небольшую стоимость модель имеет 50 мм слой полиуретановой теплоизоляции, возможность подключения ТЭН.

Цена: в среднем 30 000 рублей.

Hajdu AQ PT 500 C

Одна из лучших за свою цену моделей буферных емкостей, оснащена одним встроенным теплообменником. Объем – 500 л, допустимое давление – 3 бар. Отличный вариант для дома площадью 150-300 м2 с большим запасом мощности твердотопливного котла. В линейке имеются модели разных объемов.

Начиная с объема 500 л модели (опционально) оснащаются слоем полиуретановой термоизоляции + кожухом из искусственной кожи. Возможна установка ТЭН. Модель известна исключительно положительными отзывами владельцев, надежностью и долговечностью. Страна-производитель: Венгрия.

Стоимость: 36 000 руб.

S-TANK AT PRESTIGE 300

Еще одна недорогая буферная емкость объемом 300 л. По конструкции представляет из себя накопительный бак без дополнительных теплообменников с максимально допустимым рабочим давлением 6 бар. Внутренние стенки, как и в предыдущих случаях, исполнены из углеродистой стали. Главным отличием является существенный, экологически чистый слой теплоизоляции из полиэфирного материала по технологии NOFIRE, т.е. высокого класса термо- и огнестойкости. Страна-производитель: Беларусь

Стоимость: 39 000 руб.

ACV (АЦВ) LCA 750 1 CO TP

Производительная дорогостоящая буферная емкость объемом 750 л с дополнительным трубчатым теплообменником для ГВС, предназначенная для котлов с большим запасом мощности.

Внутренние стенки покрыты защитной эмалью, имеется высококачественный 100 мм слой теплоизоляции. Внутри бака установлен магниевый анод, предотвращающий накопление слоя твердых солей (в комплекте имеется 3 запасных анода). Возможна установка ТЭН и дополнительных контрольно-измерительных приборов. Страна-производитель: Бельгия.

Стоимость: 168 000 руб.

Варианты конструкций и схем их подключения

Буферные емкости для систем отопления могут быть прямоугольными либо плоскими. Но мера эта вынужденная, определяется условиями монтажа в конкретной котельной. В качестве теплового носителя могут использоваться обычная вода или антифриз.

Чтобы улучшить эффективность работы емкости, ее рекомендуется утеплять слоем на четыре – десять сантиметров. Кроме этого, буферная емкость для котла отопления может комплектоваться:

  • встроенными электрическими нагревательными элементами (ТЭНами),
  • медными или стальными змеевиками, изготовленными из нержавеющего материала или черного металла. Их основное предназначение – готовить ГВС, подключать дополнительные тепловые источники, гелиосистемы, «теплые полы»,
  • резервуарами для подготовки ГВС вместимостью на сто – двести литров.

Теперь рассмотрим наиболее распространенные варианты подключения буферной емкости к системе отопления.

Основное предназначение смесительного узла – не пускать холодную воду из обратки в теплогенератор. Трехходовой клапан, отрегулированный на температурный режим не ниже сорока пяти градусов, направляет тепловой носитель по малому кругу, пока он не нагреется до заданного параметра. После этого через клапан начинает дозировано поступать холодная жидкость. Чтобы очищать систему от накипи, до клапана рекомендуется установить фильтр-грязевик. При этом необходимо помнить, что вертикальная схема монтажа – ошибочное действие.

Большинство изготовителей настоятельно советуют пользоваться теплоаккумуляторами (буферными емкостями). Обусловлено это определенными причинами:

  • после закрытия заслонки в камере тлеет древесина с минимальным количество кислорода, от чего повышается количество угарного газа, растет уровень загрязнения окружающей среды. По этой причине котел должен функционировать на средних или максимальных показателях, излишки тепла сосредотачивая в емкости,
  • как только дрова прогорят, тепловой энергии, накопившейся в буферной зоне, будет достаточно, чтобы какое-то время обогревать все помещения. Продолжительность такого варианта обогрева зависит от величины бака.

Вариант подключения, альтернативный предыдущему способу – обвязка котла, работающего на твердом топливе, с буферным баком. Способ подключения буферной емкости к системе отопления отличается тем, что бак не накапливает тепло, а разделяет котел от трубного контура отопительной системы, которых может быть несколько, с разными температурными режимами теплоносителей.

Зачастую твердотопливные котлы устанавливаются в качестве дополнительного элемента в домах, в которых уже имеются электрические установки. Чтобы совместная работа проходила корректно, потребуется выполнить правильную обвязку, в которой предусмотрена для агрегатов подстраховка друг друга. К примеру, в котле прогорает уголь. В это момент автоматически активируется электрический либо газовый котел.

Расчет теплового аккумулятора

Формула расчета очень простая:

Q = mc(T2-T1), где:

Q — накопленная теплота;

m — масса воды в баке;

с — удельная теплоемкость теплоносителя в Дж/(кг*К), для воды равная 4200;

Т2 и Т1 — начальная и конечная температуры теплоносителя.

Допустим, у нас радиаторная система отопления. Радиаторы подобраны под температурный режим 70/50/20. Т.е. при опускании температуры в баке аккумулятора ниже 70С, мы начнем испытывать недостачу тепла, то есть попросту замерзать. Давайте расчитаем, когда это произойдет.

90 – это наши Т1

70 – это Т2

20 – температура в помещении. Она нам в расчете не понадобится.

Допустим, у нас тепловой аккумулятор на 1000 литров (1м3)

Считаем запас тепла.

Q=1000*4200*(90-70)=84 000 000 Дж или 84 000 кДж

1 кВт-ч = 3600 кДж

84000/3600=23,3 кВт тепла

Если теплопотери дома – 5 кВт в холодную пятидневку, то нам хватит запасенного тепла почти на 5 часов. Соответственно, если температура выше расчетной на холодную пятидневку, то теплового аккумулятора будет достаточно на более продолжительное время.

Подбор объема теплового аккумулятора зависит от ваших задач. Если необходимо сгладить температуру, ставим небольшой объем. Если требуется накопить тепло вечером, чтобы утром проснуться в теплом доме, нужен большой агрегат. Пусть стоит вторая задача. С 2300 до 0700 – должен быть запас тепла.

Предположим, что теплопотери – 6 кВт, а температурный режим системы отопления – 40/30/20. Теплоноситель в тепловом аккумуляторе может разогреться до 90С

Время запаса 8 часов. 6*8=48 кВт

M=Q/4200*(Т2-Т1)

48*3600=172800 кДж

V=172800/4200*50=0,822 м3

Тепловой аккумулятор от 800 до 1000 литров удовлетворит нашим требованиям.

Расчет объема буферной емкости котла

Самым оптимальным решением этой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам. Расчет объема теплоаккумулятора для всей системы отопления частного дома требует учитывать различные факторы, известные только им. Несмотря на это, предварительные подсчеты можно сделать самостоятельно. Для этого кроме общих знаний физики и математики понадобятся калькулятор и чистый лист бумаги.

Находим следующие данные:

  • мощность котла, кВт;
  • время активного горения топлива;
  • тепловая мощность обогрева дома, кВт;
  • КПД котла;
  • температуры в трубе подачи и «обратке».

Рассмотрим пример предварительного расчета. Обогреваемая площадь — 200 м2, время активного горения котла – 8 часов, температура теплоносителя при нагреве — 90° С, в обратном контуре — 40° С. Расчетная тепловая мощность обогреваемых помещений – 10 кВт. При таких исходных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10×8) энергии.

Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды:

m=Q/1,163×∆tгде:m – масса воды в емкости (кг);Q – количество тепла (Вт);∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).

Расчет буферной емкости твердотопливного котла

Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м3 (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м2 надо установить ТА емкостью 1,4 м3. Зная эту цифру можно смело идти в магазин и смотреть, какой теплоаккумулятор приемлем.

Габариты, цена, комплектация, производитель уже легко определяемы. Сопоставляя известные факторы не трудно сделать предварительный выбор теплового аккумулятора для дома. Такой расчет актуален в случае, когда дом построен, система отопления уже смонтирована. Результат расчета покажет, нужно ли разбирать дверные проемы из-за габаритов ТА. Оценив возможность его установки на постоянное место, делается окончательный расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла, установленного в системе.

Собрав данные по системе отопления выполняем вычисления по формуле:

W = m×c×∆t (1)где:W – количество необходимого тепла для нагрева теплоносителя;m – масса воды;c – теплоемкость;∆t – температура подогрева воды;

Кроме этого понадобится значение k – КПД котла.

Из формулы (1) находим массу:m = W/(c×∆t) (2)

Поскольку КПД котла известен, уточняем формулу (1) и получаемW = m×c×∆t×k (3)откуда находим уточненную массу водыm = W/(c×∆t×k) (4)

Рассмотрим, как рассчитать теплоаккумулятор для дома. В системе отопления установлен котел мощностью 20 кВт (указана в паспортных данных). Топливная закладка прогорает за 2,5 часа. Для отопления дома нужно 8,5 кВт/1 час энергии. Значит, за время прогорания одной закладки будет получено 20×2,5 = 50 кВт

На отопление помещений будет израсходовано8,5×2,5 = 21,5 кВт

Лишнее произведенное тепло50 – 21,5 = 28,5 кВтсохраняется в ТА.

Температура, на которую нагревается теплоноситель составляет 35° С. (Разность температур в трубе подачи и «обратки». Определяется замером во время работы системы отопления). Подставляя искомые значения в формулу (4) получаем28500/(0,8×1,163×35) = 874,5 кг

Эта цифра означает, что для сохранения тепла, выработанного котлом необходимо иметь 875 кг теплоносителя. Для этого понадобится буферная емкость для всей системы объемом 0,875 м3. Такие облегченные расчеты позволяют легко выбрать теплоаккумулятор для котлов отопления.

Как правильно выбрать тепловой аккумулятор для своей системы отопления

Перед тем, как осуществлять монтаж системы отопления, определяются с видом основного источника тепла. От мощности твердотопливного котла и того объема задач, который прибор будет решать в процессе эксплуатации, зависит и объем теплоаккумулятора. Размеры и объем накопителя определяется еще и вашими бытовыми потребностями. Приоритетным при выборе буферной емкости становится модель нагревательного агрегата, обладающая лимитом мощности и ограниченным временным ресурсом.

Другими словами:

при работе в паре с твердотопливным котлом буферная емкость должна обеспечить аккумуляцию тепловой энергии во время разовой загрузки топливом, хватающей на раздачу горячего теплоносителя по системе до последующей загрузки топочной камеры.

Здесь уместно сказать несколько слов о расчетных данных, которые влияют на выбор оптимального объема буферной емкости. С помощью расчетов можно определить реальную аккумулирующую способность конкретно взятого объема теплоносителя, оказывающую значение на теплоемкость.

Для полноты картины считаем. При установке теплового аккумулятора объемом в 1000 л. (1000 кг.), для нагрева воды до температуры 50 0 С, количество тепловой энергии сохраненной в баке составит 1000 х 50 = 50000 ккал или 58 тыс. кВт/ч.

При расходе горячей воды из буферной емкости и снижении температуры воды на 50 градусов, количество тепла соответственно уменьшится на аналогичное значение. Каждая схема подключения имеет свою методику расчетов емкости теплоаккумулятора, однако существуют следующие общие требования, которые необходимо учитывать:

  • накопительный бак должен быть способным аккумулировать максимальное количество избыточной тепловой энергии за время горения топлива при разовой загрузке;
  • чем выше пиковый расход тепловой энергии в отопительном контуре и чем длительнее максимальный расход тепла, тем больший объем потребуется для буферной емкости;
  • при высокой интенсивности горения котла в короткие промежутки времени потребуется установить дополнительный теплообменник, или отдельно, или интегрированный в буферную емкость;
  • накопитель должен иметь номинальное давление внутри большее, чем в точке подключения устройства к системе;
  • в накопителях горячей воды с двумя и более встроенными теплообменниками, система с меньшим рабочим давлением подключается к нижним теплообменным устройствам, а с сильным рабочим давлением, наоборот, к теплообменникам, расположенным вверху;
  • установка теплового аккумулятора обязывает монтаж в системе расширительного бака и предохранительного, термосмесительного клапана.

Принцип работы и виды буферной ёмкости

Если вы когда-либо видели термос, то поймёте и принцип работы буферной ёмкости. Её еще называют аккумулирующей или тепловым аккумулятором. С виду это бак цилиндрической формы. Стенки внутри него заизолированы поролоном или другим материалом. Это своеобразный посредник, который хранит тепло и равномерно распределяет его по отопительной системе. Это полезно и выгодно по таким причинам:

  1. Если тепло в доме генерирует твердотопливный котел, управлять мощностью которого очень сложно. С помощью буферной ёмкости вы сможете уменьшить разогрев радиаторов, например, в теплые дни.
  2. Для твердотопливного котла исчезает необходимость подкидывать дрова в ночное время.
  3. Если у вас дифференцированный тариф на оплату электроэнергии (днём – дороже, ночью – дешевле), электрокотел можно включать только ночью, а днём отапливаться накопленным теплом.
  4. Использование ёмкости уменьшит выделения вредных веществ в атмосферу вашего дома (при использовании твердотопливного котла).
  5. Экономия топлива.
  6. Дополнительная защита от перегрева для любого котла.
  7. Увеличение теплоотдачи котла и срока его эксплуатации.

Критерии выбора

Решив выполнить установку емкости, придется учесть определенные нюансы:

объем тепла емкости зависит от вместительности. Количество теплоносителя должно быть таким, чтобы энергия не расходовалась зря, и весь избыток тепла сосредотачивался в баке, уточняется предел допустимого давления. Оно должно быть не менее аналогичных показателей для любого отопительного контура, по значениям показателей, приведенных выше, определяют размеры и вес емкости. Не стоит забывать, что в баке будет вода, массу которой тоже придется учесть, выбор модели осуществляется с учетом схемы подсоединения и решаемых задач

По этой причине могут устанавливаться баки, имеющие необходимое количество теплообменников, немаловажное значение уделяется материалу, из которого изготовлен бак. Нержавеющая сталь прослужит долго, но и обойдется вам по деньгам значительно дороже

При выборе буферной емкости для отопления обращайте внимание на материал изготовления

Заключение

Правильный расчет тепловой емкости теплоносителя, аккумулируемого в накопители, позволит работать твердотопливному котлу в нормальном режиме. Буферная емкость в комплекте к другими предохранительными элементами не только обеспечивает бесперебойную работу отопительной системы, но и нормальное горячее водоснабжение. Буферная емкость, она же теплоаккумулятор, гарантирует не только безопасную работу нагревательных приборов, но и экономически целесообразна.

Единственный нюанс, на который придется обращать внимание при оборудовании системы отопления дома, заключается в выборе места под котельное помещение. Монтаж емкости большого объема потребует от вас технологического решения

В ряде случаев теплоаккумуляторы собираются прямо на месте.

Многие владельцы загородной недвижимости сталкиваются с проблемой экономии ресурсов при отоплении жилья в зимний период. Выходом из сложившейся ситуации станет буферная емкость для твердотопливного котла. Подобное устройство поможет эффективно распределить тепло по всему дому, а также минимизировать затраты на обслуживание отопительной системы.

Обратите внимание! Котлы, работающие на твёрдом топливе в автоматичном режиме, позволяют нагревать воду до 90 градусов, дизельные или газовые установки – до 70 градусов

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.