Как сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками. Теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками Теплоаккумулятор для отопления своими руками

При проектировании системы отопления основные цели – это комфорт и безотказность. В доме должно быть тепло и уютно, а для этого в радиаторы всегда должен поступать горячий теплоноситель без задержек и скачков температуры.

С твердотопливным котлом это сложно реализовать, ведь не всегда удается вовремя заправить новую порцию дров или угля, а процесс горения сам по себе неравномерен. Исправить ситуацию поможет теплоаккумулятор для котлов отопления.

С простой конструкцией и принципом действия он способен избавить от целого ряда неудобств и недостатков классической схемы отопления.

Зачем нужен

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

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

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

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

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

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

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

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

Расчет

Мощность,накапливаемая теплоаккумулятором (ТА), рассчитывается исходя из объема емкости, точнее массы жидкости в ней, удельной теплоемкости жидкости, используемой для его наполнения, и разницы температур, максимальной, до которой может нагреваться жидкость, и минимальной целевой, при которой еще может осуществляться забор тепла от теплоаккумулятора к контуру отопления.

• Q = m*С*(T2-T1);
• m – масса, кг;
• С – удельная теплоемкость Вт/кг*К;
• (Т2-Т1) – дельта температур, конечной и начальной.

Если вода в котле и соответственно в ТА нагревается до 90ºС, а нижний порог берется равным 50ºС, то дельта равняется 40ºС. Если брать в качестве наполнения ТА воду, то одна тонна воды при остывании на 40ºС выделяет примерно 46 кВт*часов тепла.

Запасаемой энергии должно хватать для целевого использования теплоаккумулятора.

Для выбора требуемого объема теплоаккумулятора необходимо определить:

• Время, в течение которого должно хватать накопленной энергии в ТА для покрытия теплопотерь дома;
• Время, за которое должен нагреваться теплоноситель в ТА;
• Мощность основного источника тепла.

Для периодической работы котла в течение суток

Если он нужен для перевода работы котла только на ночной или дневной режим, когда тепло поступает в течение ограниченного времени, то мощности ТА должно хватать для перекрытия теплопотерь дома за оставшееся время. В то же время мощности котла должно хватать для нагрева ТА в установленный срок и опять-таки для обогрева дома.

Допустим, что используется твердотопливный котел с закладкой дров только днем в течение 10 часов, расчетные теплопотери дома для самого холодного периода года составляют 5 кВт. В сутки требуется 120 кВт*часов для полного отопления.

Аккумулятор при этом используется в течение 14 часов, это означает, что в нем необходимо аккумулировать 5кВт*14часов =70 кВт*часов тепла. Если брать в качестве теплоносителя воду, то потребуется 1,75 тонны или же объем ТА 1,75 м3. Важно, что и котел при этом должен выдать в течение всего 10 часов всю необходимое тепло, то есть его мощность должна составлять более 120/10 = 12кВт.

Если теплоаккумулятор используется в качестве запасного варианта на случай выхода из строя котла, то запасенной энергии должно хватить хотя бы на сутки или двое для покрытия всех теплопотерь в доме. Если в качестве примера взять все тот же дом на 100 м2, то для его обогрева потребуется 240 кВт*часов за двое суток, а теплоаккумулятор, наполненный водой, должен иметь объем не менее 5,3 м3.

Зато в этом случае не обязательно ТА должен нагреваться в короткий промежуток времени. Достаточно полуторного запаса по мощности котла, чтобы накопить нужный объем тепла за неделю или две.

Расчет приблизительный, без учета снижения тепловой мощности радиаторов в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.

В самом простом случае теплоаккумулятор включается последовательно между котлом и контуром отопления. Между ТА и котлом устанавливается циркуляционный насос, чтобы горячая вода поступала в верхнюю часть ТА, выталкивая холодную воду с нижней части в котел. Между ТА и контуром отопления устанавливается циркуляционный насос для забора горячей воды из верхней части и транспортировки к радиаторам.

Однако при этом существенно поднимается общая теплоемкость системы, и при начальном запуске отопления придется ждать, пока не нагреется весь объем ТА, прежде чем тепло дойдет до радиаторов.

Еще один вариант включения – параллельно котлу отопления. Данный вариант хорошо показывает себя в сочетании с гравитационной системой отопления. Верхний отвод теплоаккумулятора подсоединяется к самой верхней точке раздатки, а в нижнем точк – к котлу.

Недостатки те же, что и в первом случае, нагрев происходит всего объема теплоносителя в системе и в ТА, что существенно увеличивает время на запуск отопления.

Из преимуществ только простота подключения и минимум используемых элементов.

Схема включения с подмешиванием

Лучше всего использовать схему включения с подмешиванием или гидроразвязкой . Используются трехходовые клапаны с термостатом. Теплоаккумулятор при этом устанавливается как отдельный элемент системы, параллельно контуру отопления.

Основная часть автоматики устанавливается на подающем трубопроводе: трехходовой клапан, термостаты, группа безопасности и т.д. По умолчанию трехходовой клапан направляет теплоноситель от котла к радиаторам, пока температура в помещении не достигнет требуемой отметки.

Как только необходимости в активном обогреве нет, клапан переводит часть теплоносителя от котла к теплоаккумулятору, сбрасывая лишнее тепло.

При достижении максимальной температуры воды в ТА и целевой температуры в радиаторах, срабатывает датчик, установленный в котле по перегреву, и он отключается. Пока же требуется обогрев или не прогрет теплоаккумулятор, работа котла продолжается.

Если по каким-то причинам котел перестал выдавать номинальную мощность или полностью выключился при снижении температуры на подающей линии, вода из теплоаккумулятора подмешивается в контур отопления, восполняя теплопотери системы.

Использовать можно несколько трехходовых клапанов на раздаче и на обратке и группу термостатов. Как вариант, в продаже имеются готовые сборки для подключения теплоаккумуляторов – блок автоматического подмешивания, например LADDOMAT.

Своими руками

При большом желании можно соорудить аккумулирующую емкость своими руками. В идеале она должна:

• с запасом выдерживать номинальное давление в системе;
• иметь расчетный объем;
• быть защищенной от воздействия коррозии и высоких температур;
• быть полностью герметичной.

Для изготовления следует брать листовую сталь, желательно нержавеющую толщиной не менее 3 мм, учитывая общую нагрузку и давление.

Стандартная форма ТА – высокий цилиндр с полукруглым основанием и крышкой. Соотношение диаметра и высоты подбирается примерно 1 к 3-4, чтобы способствовать лучшему разделению тепла внутри емкости.

В этом случае с самой верхней точки идет забор горячей воды к радиаторам. Чуть выше центра вода отводится к контуру теплого пола, а в самой нижней точке ТА подключается обратная линия к котлу отопления.

Самостоятельно сварить цилиндрическую емкость практически невозможно. Проще возвести параллелепипед со схожей конфигурацией и соотношением сторон. Все углы следует дополнительно усилить.

Емкость обязательно утепляется. Использовать для этого лучше базальтовую или минеральную вату толщиной не менее 150 мм, для снижения теплопотерь через стенки.

Для установки теплоаккумулятора следует подготовить специальную опорную площадку, фундамент, способную выдержать огромный вес оборудования. Даже сам по себе аккумулятор может весить до 400-500 кг. Если же его объем, например 3 кубометра, то в наполненном виде его вес будет превышать 3,5 тонны.

Российского производства

На российском рынке представлено не так много теплоаккумуляторов отечественного производства, так как лишь недавно они стали активно внедряться в системы автономного отопления.

Теплоаккумулятор, он же тепловой аккумулятор, он же буферная емкость - с каждым годом завоевывает все большую популярность, как один из важных элементов системы отопления частного дома.

Более того, в некоторых европейских странах использование твердотопливных котлов отопления без вообще запрещено, причем, список таких стран постоянно пополняется. Да и в нашей стране темпы продаж теплоаккумуляторов для котлов отопления год от года демонстрируют неуклонный рост.

Некоторые отечественные производители наладили выпуск тепловых аккумуляторов, разработанных специально для российских условий и климатических особенностей нашей страны. Попробуем разобраться, каково назначение данного вида оборудования, в чем его особенности, а главное - что даст установка теплоаккумулятора конкретному владельцу частного дома, и как подобрать именно то, что нужно.

Теплоаккумулятор и его использование с теплоисточниками различного типа

Принцип работы теплоаккумулятора очень прост: его главная задача - накапливать тепловую энергию, когда в системе отопления есть ее излишки, и отдавать это тепло в период его дефицита, т.е. когда теплоисточник не работает. Отсюда вытекает и главный вывод - наиболее эффективно использовать тепловые аккумуляторы с тепловыми источниками, которые имеют ярко выраженный периодический характер работы.

К ним относится большинство , очень распространенных как в России, так и за рубежом. А также стремительно набирающие популярность, особенно на юге, . Понятно, что твердотопливные котлы нагревают воду только во время топки, а солнечные коллекторы бесполезны в ночное время.

Но это еще не все, даже электрические отопительные котлы в сочетании с теплоаккумуляторами могут быть более эффективными. Если разница между дневными и ночными тарифами на электроэнергию значительна, например, ночной тариф меньше дневного более чем в 2 раза, можно сделать систему отопления в доме таким образом, чтобы работал только в ночное время, а днем отапливать дом за счет тепла, накопленного в теплоаккумуляторе. Кстати, принимая во внимание взрывной рост тарифов на электроэнергию, экономическая целесообразность такого решения становится актуальной.

Еще одним фактором, определяющим эффективность использования тепловых аккумуляторов, является то, что теплоаккумулятор может стать звеном, объединяющим сразу несколько источников тепла. Другими словами, при необходимости - например, когда стоимость солнечных коллекторов еще более снизится, а эффективность повысится - вы сможете без существенных изменений перестроить систему отопления в своем доме так, чтобы по максимуму отапливать помещения за счет дешевой энергии солнца, но при этом, когда солнца нет, применять твердотопливный котел.

В этом случае появляется возможность в полном объеме накапливать весь избыток тепла, а затем, отдавать его по мере необходимости. Фактически теплоаккумулятор позволяет использовать различные источники тепловой энергии с минимальной в текущий момент стоимостью и при этом обеспечивает устойчивость системы за счет переключения между ними. Конечно, такая возможность есть не у каждого теплового аккумулятора - следует выбрать нужную модель заранее.

Теплоаккумулятор в системе с твердотопливным котлом

В настоящее время теплоаккумуляторы чаще всего применяют в системах отопления с твердотопливными котлами. Характерная особенность твердотопливных котлов - оптимальный режим их функционирования связан с полным сгоранием топлива, т.е. достигается при работе на максимальной мощности. В противном случае, в результате неполного сгорания топлива, образуются токсичные газы, происходит засорение теплообменных поверхностей внутри котла, появляется в дымоходе сажа, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик и даже выходу котла из строя, что небезопасно для дома и его обитателей.

Итак, лучше всего, когда котел работает «на полную». Такой режим вполне оправдан в холода, но большую часть года полученного в избытке количества тепла системе отопления дома просто не нужно - будет слишком жарко. Если у вас нет теплоаккумулятора, единственным выходом остается «отапливать улицу», т.е. открывать форточки. Это и дорого, и неэффективно.

Поэтому в систему отопления встраивают буферную емкость - она забирает излишки тепловой энергии, которые в противном случае попросту терялись бы бесцельно, чтобы впоследствии их использовать по назначению, не тратя на это топливо!

Вкратце, система отопления с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором действует так. Во время работы твердотопливный котел не только подает нагретый теплоноситель в систему отопления дома, но и производит его нагрев в баке теплового аккумулятора. После того, как котел прекращает работать, дом, соответственно, начинает охлаждаться. В этот момент температуры воздуха или датчик температуры теплоносителя в системе отопления подают сигнал на включение циркуляционного насоса, который обеспечивает подачу теплоносителя, накопленного в баке теплоаккумулятора, в систему отопления дома.

Когда температура воздуха (теплоносителя) повышается до установленного значения, датчик выключает насос, и подача тепла прекращается. Температура теплоносителя в баке при этом немного уменьшается, т.к. часть энергии была передана в систему отопления. Следует отметить, что из-за хорошей теплоизоляции теплоаккумулятора, теплоноситель, находясь внутри бака, сам по себе остывает очень медленно. Циклы включения и выключения насоса продолжаются до тех пор, пока температура теплоносителя в теплоаккумуляторе будет оставаться выше, чем в системе отопления. А дом при этом не будет остывать.

Специалисты по-разному оценивают экономический эффект от установки теплоаккумулятора. Этот эффект зависит от многих факторов, о некоторых из них речь пойдет ниже. В среднем, он составляет от 20%, т.е. экономится каждый 5-й рубль. Отметим, что тепловой аккумулятор особенно эффективен в межсезонье, с его частыми температурными скачками.

И тут возникает еще одно полезное свойство теплового аккумулятора - помимо повышения безопасности дома и экономии ваших денег, он еще и дарит вам комфорт. Во-первых, с появлением в вашем доме буферной емкости, вам придется гораздо реже загружать топливо в котел. Если вы все рассчитали и установили правильно, если в вашем доме хорошая теплоизоляция, применяя теплоаккумулятор, вы сможете топить свой твердотопливный котел не несколько раз в день, а до 1 раза в 2 суток.

Во-вторых, тепловой аккумулятор способен сгладить «температурные скачки», связанные с остыванием теплоносителя в системе отопления, т.к. эта система становится более устойчивой и инерционной. В-третьих, он помогает упростить обслуживание твердотопливного котла и даже повысить срок его службы. В-четвертых, с помощью теплоаккумулятора можно дополнительно обеспечить ваш дом горячей водой, но данная возможность предусмотрена не во всех моделях.

Как выбрать нужный теплоаккумулятор

Для начала вам предстоит рассчитать объем теплоаккумулятора. Это важно, т.к. от объема зависят габаритные размеры буферной емкости. Следует помнить, что вам еще нужно найти «правильное» место в доме, чтобы, сначала внести туда через дверные проемы немалый по ширине и высоте тепловой аккумулятор, а потом еще и установить его рядом с твердотопливным котлом, как это чаще всего происходит на практике. Разумеется, точные расчеты может сделать только специалист, т.к. для этого требуется учесть множество специфических факторов, но в любом случае нужно понимать, какую примерно буферную емкость вы покупаете.

Объем теплоаккумулятора напрямую зависит от мощности твердотопливного обогревательного котла. Существует несколько методик предварительного расчета, основанных на определении способности твердотопливного котла нагреть необходимый объем рабочей жидкости до температуры не менее 40°C за время сгорания одной полной загрузки топливом, т.е. примерно за 2-3 часа. Считается, что так достигается максимальный КПД котла с максимальной же экономией топлива.

Но, как правило, для начала можно воспользоваться следующей методикой расчета: 1 КВт мощности твердотопливного котла должен соответствовать не менее 25 литрам, но и не более 50 литрам объема, подключаемого к нему теплоаккумулятора.

Таким образом, при мощности отопительного котла, равной 15 кВт, емкость теплового аккумулятора должна быть не менее: 15*25 = 375 литров. И не более 15*50 = 750 литров. Лучше выбирать с запасом, т.е. порядка 400-500 литров.

Вообще, производители теплоаккумуляторов предлагают изделия самых разных объемов - от 40 до 10 000 литров. Внимание! Тепловые аккумуляторы емкостью более 500 литров могут не пройти в дверной проем вашего дома.

Какой тип теплоаккумулятора вам подходит

Тип зависит от ваших потребностей, т.е. от того, как именно вы хотите его использовать. Существует 4 условных типа тепловых аккумуляторов:

• Простой телоаккумулятор, для подключения к единственному теплоисточнику;
• Буферная емкость для одновременного подключения нескольких теплоисточников, например, твердотполивного котла отопления и солнечного коллектора. Отличается от предыдущего типа наличием нижнего змеевика;
• Теплоаккумулятор с змеевиком ГВС предназначен как для отопления, так и для производства горячей воды в проточном режиме;
• Тепловой аккумулятор, имеющий внутренний бак для горячего водоснабжения (конструкция «бак в баке»), применяется как для аккумулирования тепла в системе отопления, так и для приготовления и накопления горячей воды, которая используется в быту.

Александр Федотов, Руководитель отдела продаж

«Выбор теплоаккумулятора зависит от целей, которые призвана решать система отопления. Это может быть теплоснабжение здания или обеспечение отоплением и горячей водой. В первом случае может использоваться обычный утепленный бак, во втором речь уже идет о приборе с различными встроенными теплообменниками.

При выборе теплоаккумулятора необходимо учесть тип основного источника тепла и их количество в системе теплоснабжения. Важными факторами являются также мощность теплового прибора и часовые расходы тепла ».

Кроме этого, теплоаккумулятор может быть дополнительно оборудован одним или несколькими ами для автономного подогрева воды, когда это необходимо.

Цена теплоаккумулятора зависит от его объема, типа, а также от дополнительных опций и, конечно, от бренда производителя.

Изготовление теплоаккумулятора своими руками

Интернет пестрит различного рода рекомендациями для умельцев, как сделать теплоаккумулятор собственными силами, уверяя, что ничего сложно в этом нет. С одной стороны, обилие этих рекомендаций еще раз подчеркивает значимость тепловых аккумуляторов в системе отопления - бесполезные вещи не обсуждают. С другой, заставляет здравомыслящего человека задуматься: когда следует сделать выбор между тем, чтобы купить теплоаккумулятор у сертифицированного производителя и заплатить несколько больше, или сделать его «в гараже», но при этом сэкономить свои деньги, нужно в первую очередь задуматься о последствиях.

Потому что даже самый великий народный умелец, сооружая тепловой аккумулятор из железной бочки, как это нередко рекомендуют на разных сайтах, должен понимать, к чему приведет такая мнимая экономия. Во-первых, температура теплоносителя внутри теплоаккумулятора может быть близка к 100°C, во-вторых, внутри системы существует повышенное давление. Как поведет себя кустарная буферная емкость в процессе эксплуатации, не сможет предсказать никто. Стоит ли подвергать риску свой дом - вопрос открытый. Выбор каждый делает сам.

– это специальная емкость с жидкостью, которая способна накапливать энергию теплоносителя и отдавать ее обратно. Подобное устройство позволяет значительно сократить расходы на топливо и существенно увеличить КПД (коэффициент полезного действия) отопительной системы.

Применение теплового аккумулятора

Аккумулирующий контейнер с водой используется для домов с периодическим отоплением, а именно:

1. Для электрических котлов, оборудованных многотарифным счетчиком , которые экономно работают исключительно ночью (стоимость электроэнергии ночью в 3 раза дешевле, чем днем).
2. Для котлов на твердом топливе, которые ночью прекращают работать из-за необходимости в периодическом подбрасывании дров или угля.

Использование подобных установок в системе не только продлевает период ее эксплуатации, но и выполняет ряд других полезных функций.

Преимущества теплового аккумулятора

Устройство выполняет следующие функции:

1. Накапливает теплоэнергию, за счет чего существенно экономит топливо.
2. Позволяет соединить в одной системе несколько источников теплоэнергии (гелиометрическую систему, ТЭН, котел и др.).
3. Повышает КПД котла.
4. Оберегает все элементы от перегрева.
5. Нагревает воду.
6. Контролирует температурный режим в помещениях.

В независимости от преимуществ установки, существует и несколько минусов.

Недостатки теплового аккумулятора

К недостаткам относят:

1. Количество воды зависит от вместительности бака теплоаккумулятора. Он выступает в роли ограничителя, который быстро расходуется, поэтому понадобится дополнительная система для подогрева.
2. Для установки больших баков требуется свободная площадь , в виде отдельного помещения (котельни).

Принцип работы

Теплоаккумулятор накапливает энергию за счет прямого или косвенного отопления в системе, а температура при этом достигает своей максимальной отметки. Как только котел перестает работать, устройство начинает отдавать накопленную от нагретой воды энергию обратно теплоносителю.

Чтобы тепловой аккумулятор работал качественно, его следует подключить как можно ближе к выходному патрубку теплоносителя. Также конструкция должна отвечать таким требованиям:

1. Правильно подобранный объем бака, который зависит от отапливаемой площади.
2. Качественная теплоизоляция стенок, которая снижает уровень тепловых потерь.
3. Выполнение функции ГВС (горячее водоснабжение).

Теплоаккумулятор – вертикальная герметичная емкость (бак), которая покрыта изоляцией и имеет 4 патрубка для подведения и отведения воды (2 сверху и 2 снизу). В качестве материала для бака используется черная или нержавеющая сталь, которая может быть покрыта эмалью.

Виды теплоаккумуляторов

Классификация аккумулирующих емкостей:

1. В зависимости от конструкции устройства бывают:
   • Теплоаккумуляторы со встроенным змеевиком или тэном.
   • Устройства с двумя и более змеевиками или тэнами.
   • Комбинированные устройства, где используется тэн и змеевик одновременно.
2. В зависимости от места монтажа:
   • Термосифоны – монтируются на . Они состоят из двух баков (внутреннего и наружного), между которыми устанавливают теплоизолятор толщиной 50 мм. Материал изолятора – пенополиуретан.
   • Буферные контейнеры – монтируются подобные емкости внутри помещения. Конструкция такая же, как и у термосифонов.
3. В зависимости от функции ГВС:
   • Модели с наличием ГВС.
   • Модели без ГВС.

Конструкция устройства очень сложная, поэтому стоимость моделей заводского производства такая высокая. Чтобы сэкономить средства можно соорудить подобную установку самостоятельно.

Делаем своими руками

Для разработки установки можно использовать стальные бочки или обыкновенные листы стали. Форма бака может быть как цилиндричной, так и квадратной. Но прежде чем приступить к изготовлению, необходимо провести расчеты объемов, мощности и теплоизоляции.

Чтоб узнать объем бака, необходимо вычислить какое количество жидкости должно быть в тепловом аккумуляторе. Используем следующую формулу:

где: Q – это расход теплоэнергии во всей системе, кВт;

c – теплоемкость воды, которая 4,187 кДж/кг ºС либо 0,0012 кВт/кг ºС;

∆T – Разница между максимальным и минимальным значением температур жидкости в емкости и трубопроводе ºС.

Пример! Для помещения с площадью 100 м2 в среднем требуется за час 10 кВт тепловой мощности. За 8 часов простоя теплогенератора, понадобится накопить 80 кВт. Максимальная температура воды равна 90ºС, а минимальная – 50ºС. Подставляем данные в формулу: m= 80/(0.0012*(90-50))=1667 кг.

Из этого следует, что приблизительный объем бака должен быть 1,7м 3 . Такой бак будет обеспечивать отопительную систему потоком с температурой 50ºС на протяжении 8 часов. Затем начнется постепенное остывание помещения и спустя 3-4 часа полностью разрядится аккумулятор.

Важно! Чтобы устройство успевало полностью подзарядиться в период функционирования котла, ему необходимо иметь дополнительный запас мощности.

Расчет толщины теплоизолителя напрямую зависит от мощности, которая нужна для отопления котельни. Теплопроводность изоляционных материалов составляет 0,040 Вт/м ºС.

Узнаем, сколько тепла будет проникать в котельную, используем формулу:

q=S*(Tmax-20)*Л/d,(Вт)

где: S – площадь поверхности бака без днища, кв. м.;

Tmax – максимальная температура воды, ºС;

20 – температура воздуха внутри помещения, ºС;

Л – теплопроводность изоляционных материалов, Вт/м ºС;

d – толщина теплоизолятора, м.

Формула для площади поверхности бака без дна:

Sос = m/h (кв.м.)

где: Sос – площадь основания бака;

d – диаметр круга, мм;

h – высота бака, м.

Пример! Если высота бака 2м., то Sос = 1,667/2 = 0,834 кв. м. Такая площадь будет у круга с радиусом 1030 мм. Отсюда S = 0.834+3.14*1.03*2 = 7.30 кв. м.

Используя теплоизолятор с толщиной 0,1 м., то из теплоаккумулятора в котельную будет поступать 204,4 Вт тепла.

q=7.3*(90-20)*0.040/0.1=204.4 Вт

Если данный показатель не подходит, то толщину изоляции необходимо уменьшить.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления теплового аккумулятора понадобится емкость объемом более 150 литров. Самостоятельно сделать такую емкость несколько проблематично, но возможно. В качестве альтернативного варианта можно применять баки советского производства, которые выполнены из нержавеющей стали.

Они ранее использовались столовыми для подогревания воды. А если достать подобный раритет не получилось, подойдет любая емкости из стали с толщиной стенок от 5 мм. Самый доступный вариант – бочка.

Для работы понадобятся такие материалы как:

1. бак с емкостью более 150 литров;
2. теплоизоляционный материал;
3. медные трубы с диаметром 20-30 мм (змеевик) или тэны;
4. термометр;
5. патрубки;
6. крепежи для термометра и змеевика (тэна);
7. электронагреватель мощностью в 800Вт и длиной приблизительно в 2 м.
8. сварочный аппарат;
9. инструменты.

В качестве теплоносителя для устройства можно использовать несколько материалов, теплоемкость которых представлена в таблице:

Исходя из этих данных, самый доступный и эффективный материал – вода.

Изготовление

Рассмотрим более детально, как из бочки соорудить аккумулирующую емкость. Этапы монтажа устройства:

1. Выбрать бочку нужного объема.
2. Очистить ее, устранить пыль и мусор , избавится от коррозии.
3. Упрочнить бочку с наружной стороны ребрами жесткости (особенно когда теплоаккумулятор рассчитан на более, чем 5м 3).
4. Под болты необходимо приварить фланец размером с крышку.
5. Увеличить толщину крышки , приварив к ней ребра жесткости.
6. Отшлифовать внутреннюю поверхность бочки, а затем обработать ортофосфорной кислотой. После прогрунтовать поверхность 4-6 раз и покрыть несколькими слоями теплостойкой краски.
7. Вварить внутрь тэны или змеевики и сделать отверстия для патрубков.

   Важно! Если позволяют возможности можно использовать вместо стандартной системы покраски, порошковую окраску. Ею покрыть поверхность следует после установки змеевиков. Такой способ позволяет добиться одинакового по толщине слоя из термостойкого полимера, который прекрасно защитит от коррозийных процессов.

8. Приварить патрубки, проверить герметичность установки , осмотреть змеевика и все швы, отверстия и саму поверхность бака.
9. Изготовить наружный цилиндр.
10. Отшлифовать, прогрунтовать и обработать серебрянкой поверхность бочки снаружи.
11. Обмотать бочку алюминиевой фольгой , а затем утеплить минеральной ватой.

К самодельным установкам выдвигается несколько требований относительно безопасности:

• Запрещается контакт горячих деталей установки с легковоспламеняющимися и взрывающимися материалами.
• Из-за высокого внутреннего давления и закрытости системы нужно обеспечить максимальную герметичность , монтировать ребра жесткости и специальные резиновые прокладки для крышки.
• В случае использования дополнительного нагрева в виде тэнов , необходимо заизолировать все контакты и сделать заземление для бака.

Утепление

В качестве теплоизолирующего материала можно использовать:

1. Пенопласт толщиной в 10 см и плотностью 25кг/м 3 . Этот материал очень удобный в использовании. Его легко клеить к металлическим стенкам и просто прорезать отверстия для патрубков.
2. Минеральная вата толщиной 10 см и плотностью 135-145 кг/м 3 . Ее проблематичнее прикрепить к устройству.
3. Рулонный утеплитель ISOVER. Его используют для круглых баков, изготовленных из бочек. Прикрепить материал к бочке трудно, особенно в нижней ее части.

Лучшим вариантом для утепления выступает материал, который не выделяет при нагревании ядовитых испарений. Пенопласт, к сожалению, не подходит под это условие. А минеральная вата не должна содержать фенолформальдегидных смол. Идеальный вариант для утепления – базальтовая вата.

Установка и подключение

Чтобы подключить устройство понадобится в первую очередь выбрать место, для установки. Наилучшим вариантом будет его расположение в максимальной близости к котлу, тогда температура носителя будет высокой и увеличится скорость нагрева жидкости в емкости.

Второй этап – сооружение дополнительного фундамента под установку, поскольку ее вес более 2 т. Если система предусматривает горячее водоснабжение, понадобится провести водопровод.

Схема подключения самодельного устройства у каждого своя. Приблизительный способ подключение для одного работающего котла состоит из следующих шагов:

1. Через бак проходит обратный трубопровод , поэтому с его концов должны быть вход и выход размером в 1,5 дюйма.
2. В первую очередь необходимо подсоединить обратку котла к баку, разместив между ними . Он требуется для распределения воды из бочки в расширительный бак, отсекающий кран и в отопительный прибор.
3. Со стороны подачи тоже монтируется отсекающий кран и циркуляционный насос.
4. Соединять трубопровод подачи следует аналогично обратке , но без установки тепловых насосов.

Если количество контуров более двух, то схема подключение существенно усложнится.

Тепловой аккумулятор следует дополнительно оборудовать термометром, взрывным клапаном и датчиками, контролирующими уровень давления внутри. Из-за постоянного накопления тепла бочкой может произойти перегрев, поэтому следует периодически сбрасывать избыточное давление.

Советы по изготовлению:

1. Для аккумулирующих емкостей с нуля лучшим вариантом будет использование листового металла толщиной в 2 мм.
2. Сварить установку можно и из нержавейки , но это обойдется несколько дороже.
3. Чтобы упростить процесс изготовления и утепления лучше делать теплоаккумулятор прямоугольной формы.
4. Не используйте для устройства бочки из пластмассы , они не выдерживают высоких температур. Исключением являются бочки с маркировкой до 100 ºС.
5. В крышку нужно вмонтировать предохранительный клапан , с помощью которого выпускать избыточное давление.
6. Заводской змеевик можно заменить на стальной гофрированный шланг , что увеличит общую площадь теплообмена.
7. Чтобы пластиковые баки не теряли своей формы их необходимо заключить в каркас из решетки.
8. Маленькие тепловые аккумулятора можно применять для водяного теплого пола в качестве подпитки.

В настоящее время, период постоянного повышения цен на основные виды энергоносителей, вопрос энергосбережения и использования высокоэкономичных отопительных систем приобретает особую актуальность. Особенно важна экономичность систем отопления для загородных коттеджей, которые в качестве источника тепла используют котлы на жидком или твердом топливе.

Обычно система отопления частного дома включает:

• отопительный котел, работающий на различных видах топлива или от электричества;
• систему магистральных трубопроводов;
• отопительные радиаторы (конвекторы).

Для повышения энергетической эффективности и снижения расхода топлива в современные системы отопления включают тепловые аккумуляторы (теплоаккумуляторы). Это устройство представляет собой емкость большого объема, которая включается в систему отопления имеющее различную конструкцию и реализующее разные способы теплообмена.

Сегодня промышленность выпускает для бытовых целей разнообразные устройства для аккумулирования тепловой энергии. Однако большинство из них имеют высокую стоимость, достаточно сложное подключение и необходимость врезки в систему отопления дополнительных устройств ( , датчиков температуры, ручных и управляемых вентилей, а также других приспособлений).

В то же время сегодня имеется достаточное число самодельных конструкций теплоаккумуляторов, которые под силу изготовить и подключить своими руками. При этом стоимость их при самостоятельном изготовлении будет значительно дешевле, а по своим функциональным возможностям они ненамного уступают заводским конструкциям.

Назначение и функциональные возможности теплового аккумулятора

Использование теплоаккумуляторов оправдано не для всех типов систем. На Западе они часто применяются в составе гелиобогревателей. В российских частных домах они преимущественно используются в следующих двух случаях:

• при подключении электрического отопительного котла к многотарифному , когда в ночное время электрообогреватель включен на полную мощность и аккумулятор эффективно накапливает тепло, а днем отопление жилого помещения происходит за счет накопленной энергии, а котел включается лишь для поддержания определенного уровня температуры;
• при отоплении жилища котлом на твердом топливе, когда за счет накопленной днем тепловой энергии постоянной подброски каменного угля или дров ночью не требуется и работа отеплителя производится в экономичном режиме.

Кроме того, включение теплового аккумулятора в систему отопления позволяет значительно расширить ее функциональные возможности, главными из которых можно считать:

• реализацию обеспечения жилых помещений горячим водоснабжением;
• стабилизацию температурного режима и микроклимата жилых помещений;
• значительное повышение энергоэффетивности работы системы отопления, что дает возможность сокращать затраты на использование энергоносителей;
• позволяет объединить несколько разнотипных нагревателей в единую отопительную систему;
• реализацию возможности накопления избыточной тепловой энергии, вырабатываемой нагревательным котлом.

Конструкции теплоаккумуляторов заводского изготовления

Тепловые аккумуляторы, изготовленные промышленным способом, представляют собой стальной бак (обычно цилиндрической формы) во внутренней полости которого размещены один или несколько змеевиков по которым осуществляется циркуляция основного и дополнительного контуров отопления.

Некоторые системы имеют дополнительный подогрев воды, который обеспечивается размещенными внутри теплоэлектронагревателями. Заводские теплоаккумуляторы имеют различные устройства автоматики и контроля нагрева воды.

Самостоятельное копирование подобных устройств в домашних условиях достаточно проблематично и обойдется ненамного дешевле его стоимости в магазине. Самыми сложными элементами являются змеевики, изготавливаемые из нержавеющих или медных трубок, навивка которых является достаточно сложной задачей при решении ее в домашних условиях.

Не менее сложны и вопросы герметизации выходных штуцеров, к которым подключается система отопления, и их уплотнение. Теплоизоляция аккумуляторного бака также является серьезной проблемой.

Ниже будет описана конструкция аккумулятора тепловой энергии, которая вполне пригодна для повторения в домашних условиях. Принцип его работы заключается в следующем:

• теплоноситель, во время работы отопительного котла на полную мощность, частично направляется в теплоаккумулятор;
• после отключения котла нагретый теплоноситель из теплоаккумулятора, циркулируя по , обеспечивает обогрев жилых помещений;
• если разместить внутри корпуса устройства дополнительный змеевик и подключить его к обычной водопроводной магистрали, будет обеспечено горячее водоснабжение жилого помещения;
• переключение работы системы отопления при питании от отопительного котла или от теплоаккумулятора обеспечивается специальной запорно-регулирующей арматурой, которая может срабатывать автоматически или переключаться вручную.

СО – система отопления. 1 – автоматический распределитель теплоносителя;

2 – циркуляционный насос; 3; 4; 5 – запорно-регулирующая арматура;

6;7 – датчики температуры.

Расчет объема бака

Обычно, в рекомендациях по самостоятельному изготовлению тепловых аккумуляторов для отопления частных домов, объем его бака принимают более 150,0 литров. Однако от этого параметра зависит место размещения и занимаемая баком площадь, поэтому целесообразно определить расчётным методом объем воды, необходимой для обогрева помещения, который должен вмещать бак аккумулятора тепловой энергии.

Исходными данными для расчета являются следующие данные:

Q – удельная тепловая мощность, необходимая для обогрева помещения киловатт-часов;

Т – время работы теплоаккумулятора в сутки, часов

t 1 – температура теплоносителя на входе в отопительную систему, °С;

t 2 – температура теплоносителя на выходе из системы, °С;

m – масса воды, килограмм;

с – тепловая константа (удельная теплоемкость теплоносителя).

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Q× T = c × m ×(t 1 – t 2 ) (1)

Решая это уравнение относительно массы m получим формулу:

m = Q × T /[ c × (t 1 – t 2 )] (2)

На отопление частного дома, с обогреваемой площадью 100,0 квадратных метров требуется затрачивать 10,0 киловатт тепловой энергии каждый час. Пусть предполагается работа теплоаккумулятора при отключённом отопительном котле в течении 5,0 часов в стуки. Температуру теплоносителя на входе принимаем – t 1 =80,0°С; на выходе t 2 =30,0°С. Если в системе циркулирует вода, то ее удельная теплоёмкость с = 0.0012 киловатт деленные на килограмм и на градус Цельсия. Подставляя исходные данные в формулу 2 получит необходимую массу воды:

m = 10,0×5,0/ = 833,33 килограмма

Таким образом емкость бака теплоаккумулирующего устройства должна быть не менее 850,0 литров. Учитывая тепловую инерцию отопительной системы в целом и допускаемое снижение температуры теплоносителя устройство сможет работать в инерционном режиме дополнительно еще 2,0…3,0 часа.

При этом следует учитывать, что тепловая мощность обогревающего котла, для нормального функционирования системы теплоаккумулирования, должна превышать потребную для обогрева помещения тепловую мощность на 30,0%…50,0%.

Для изготовления теплоаккумулятора можно приобрести готовую металлическую емкость подходящего объема. Прекрасно подойдут баки для воды, предназначенные для полива садово-огородных участков. Некоторые рекомендуют использовать пластмассовые емкости (типа еврокуба или септика).

Однако при выборе пластиковых сосудов, даже рассчитанных на температуру эксплуатации до 80,0С…90,0С следует знать, что надежность всей системы резко падает, и вряд ли какому хозяину будет приятно оказаться зимой без отопления с разлитым в помещении кубометром воды.

Идеальным решением будет являться самостоятельное изготовление. При этом зная объем бака и площадь помещения, где он будет размещаться нетрудно самостоятельно определить габариты. Для изготовления подойдет листовая сталь толщиной не менее 2,0 миллиметров.

При этом никаких сложностей с монтажом (приваркой) входных и входных штуцеров не будет. Если изготовить бак в форме параллелепипеда или куба значительно облегчатся работы по его дальнейшей теплоизоляции.

Утепление корпуса устройства

Для повышения энергоэффетивности теплоаккумулирующего устройства и снижения тепловых потерь через стенки корпуса в атмосферу его необходимо утеплить. Идеальным теплоизолирующим материалом считается листовой пенопласт, толщина которого 100,0 миллиметров.

При этом плотность материала должна быть не ниже 25,0 килограммов на метр кубический (марки пенопласта «ПСБ-С 25» и выше). Он легко обрабатывается, режется по размерам и в нем без затруднений можно вырезать отверстия под штуцера. Крепят пенопласт () к наружным стенкам при помощи клея.

Можно использовать и рулонную минеральную вату (материал «ISOVER»), плотностью 135,0…145,0 килограммов на метр кубический. Однако этот материал несколько сложнее крепить к стенкам (особенно к днищу бака). Однако минераловатные рулоны более оптимальны при утеплении емкостей цилиндрической формы.

Недостатки теплоаккумулирующих устройств

К недостаткам теплоаккумуляторов следует отнести:

• значительное увеличение объема теплоносителя, что заставляет использовать в качестве его только воду;
• необходимость наличия значительного резервного объема воды, что делает выбор конструкций с дополнительным обогревом при помощи теплоэлектронагревателей более предпочтительным;
• емкость и габариты бака без дополнительного электроподогрева требуют значительной площади, что обычно решается путем обустройства мини котельной.

Основные выводы

Включение накопительного водяного теплоаккумулирующего устройства в отопительную систему позволяет:

• использовать все преимущества «ночного» тарифа при применении отопительных электрокотлов;
• экономить любые виды твердого топлива;
• повысить энергоэффетивность отопительной системы в целом.

Доброго всем дня! Если вы зашли на эту страницу моего блога, то значит вас интересует как минимум 2 вопроса:

• Что такое теплоаккумулятор?
• Как устроен теплоаккумулятор?

Начну отвечать на эти вопросы по порядку.

Что такое теплоаккумулятор?

Для ответа на этот вопрос нужно дать определение. Звучит оно следующим образом, теплоаккумулятор — это емкость, в которой накапливается большой объем горячего теплоносителя. Снаружи емкость покрывается теплоизоляцией из минеральной ваты или вспененного полиэтилена.

Зачем нужен теплоаккумулятор?

Вы спросите: «А зачем нужен этот термос-переросток?» Тут все очень просто, он позволяет оптимальнее использовать тепло, отданное котлом. В паре с теплоаккумулятором всегда работает мощный котел (чаще всего ). Котел быстро и без остановок отдает тепло от сжигаемого топлива в тепловой аккумулятор, а он в свою очередь медленно и в нужном режиме отдает это тепло в систему отопления. Объем системы гораздо меньше, чем объем емкости аккумулятора. Это позволяет «растянуть» тепло от топлива по времени. Получается по сути . При нагреве емкости аккумулятора, котел постоянно работает на полную мощность, а это позволяет избежать появления смолистого конденсата в и котле.

Как устроен теплоаккумулятор?

Как уже было сказано выше, ТА — емкость, в которой накапливается горячая вода (или другой ). Чтобы все было наглядно, посмотрите на следующий рисунок:

Емкость имеет несколько патрубков для подключения различного оборудования:

• Генератора тепловой энергии — котла, .
• Пластинчатого теплообменника для нагрева горячей воды.
• Различного котельного оборудования — группа безопасности, расширительный бак и так далее.

Материалы водосодержащей емкости.

• Углеродистая сталь различных марок с нанесением (или без него) защитной эмали или лака на внутреннюю поверхность — наиболее дешевый и поэтому распространенный материал.
• Нержавеющая сталь — самый долговечный материал, который не подвержен коррозии. Его главным недостатком является высокая цена.
• Стекловолокно — из этого «экзотического» материала изготавливают разборные теплоаккумуляторы, которые собирает непосредственно на месте. Такой метод позволяет пронести ТА по самой узкой лестнице и собрать его точно в нужном месте. Если интересно, посмотрите а видео как это выглядит

Схема подключения теплоаккумулятора.

Теперь давайте рассмотрим как аккумулятор включается в систему отопления:

Из этой схемы видно, что ТА включается в систему отопления как гидравлический разделитель (). Рекомендую прочитать отдельную статью посвященную этому полезному девайсу. Скажу вкратце, что такая схема включения исключает взаимное влияние разных и позволяет обеспечить котел нужным объемом теплоносителя, что положительно сказывается сроке жизни теплообменника.

Теплоаккумулятор и горячее водоснабжение.

Еще одним важным вопросом является устройство в доме горячего водоснабжения. Здесь ТА тоже может прийти на помощь. Конечно, использовать воду непосредственно из системы отопления для санитарных нужд нельзя. Но здесь есть как минимум два решения:

• Подключение к ТА пластинчатого теплообменника, в котором будет нагреваться санитарная вода — применяется на самых простых моделях ТА.
• Покупка теплоаккумулятора со встроенной системой ГВС — она может быть реализована при либо помощи отдельного теплообменника (змеевика), либо по схеме «бак в баке».

Можно, конечно, еще отдельно приобрести , но я считаю, что это можно сделать только при наличии необходимого места у вас в котельной.

Резюме.

Теплоаккумулятор — еще один способ увеличить время между закладками топлива в котел. Кроме этого ТА может применяться в системах с солнечными коллекторами и тепловыми насосами. Чаще всего ТА применяют как замену котлам длительного горения. Альтернатива, безусловно, интересная и достойная вашего внимания. На этом я завершаю свой рассказ. Жду ваших вопросов в комментариях.