Почему теплоаккумулятор так необходим для работы твердотопливного котла?

Назад

Опубликовано: 20.06.2019

Время на чтение: 5 мин

0

993

Для того, чтобы правильно и экономично работала автономная обогревательная система, необходимо установить теплоаккумулятор для котлов. Это позволяет значительно сократить затраты не только на топливо, но и становится выгоднее содержать дом.

Перед тем, как выбрать необходимый теплонакопитель для своей отопительной системы необходимо изучить принцип работы, где его можно установить и какой именно подходит теплоаккумулятор, ведь они бывают разных видов.

Фото: stovesonline.co.uk

• 1 Что такое теплоаккумулятор
• 2 Принцип действия
• 3 Разновидности аккумулирующих моделей
• 4 Когда необходим теплоаккумулятор
• 5 Где установить в системе отопления
• 6 Можно ли сделать своими руками
• 7 Топ 5 лучших теплоаккумуляторов
• 8 Правила безопасной эксплуатации

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор – это буферное устройство, которое накапливает избыточный ресурс, снабжён патрубками для подключения контуров генерации тепла. То, что он сохранил, затем используется в системе отопления во время промежутка плановых загрузок основного топлива.

Если вы правильно подобрали и подключили устройство, то это даёт возможность значительно снизить затраты на приобретение топлива (вплоть до 50 процентов), поэтому можно переходить вместо 2-х загрузок в день на 1.

Буферное устройство кроме того, что имеет функцию аккумулирования тепла, ещё защищает чугунный котёл от возможного появления трещин при перепаде температур в системе водоснабжения.

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 (10x8) энергии.

Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды

:

m=Q/1,163x?t где: 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).

Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м3 (80000/1,163x50). 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 = mxcx?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/(cx?t) (2)

Поскольку КПД котла известен, уточняем формулу (1) и получаем W = mxcx?txk (3) откуда находим уточненную массу воды m = W/(cx?txk) (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 20x2,5 = 50 кВт

На отопление помещений будет израсходовано 8,5x2,5 = 21,5 кВт

Лишнее произведенное тепло 50 – 21,5 = 28,5 кВт сохраняется 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) получаем 28500/(0,8x1,163x35) = 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.

Совет. Для более точного расчета объема буферной емкости лучше обратиться к специалистам.

Принцип действия

Теплоакумулятор для котлов имеет простую схему функционирования. От агрегата любого типа топлива к верхней части устройства подводят трубу, по которой в накопительную ёмкость попадает горячая вода.

Когда вода остывает, то опускается к кольцевому насосу, который её подаёт назад в магистральную трубу, и вода возвращается к отопительному устройству для очередного цикла.

Если установить теплоаккумулятор, то это предупредит перегревание воды, когда агрегат работает на максимальную мощность, обеспечит теплообмен и экономичный расход топлива. Поэтому уменьшается нагрузка на систему отопления, и увеличивается срок её эксплуатации.

Котёл с любым видом топлива имеет ступенчатую работу, время от времени включается и выключается, достигая необходимой температуры. Работа останавливается, носитель тепла оказываясь в резервуаре, заменяется горячей жидкостью.

Она не охладилась потому, что есть теплоаккумулятор для котла отопления. Если случится так, что котёл отключится и станет неактивным до очередной загрузки топлива, то радиаторы некоторое время ещё будут горячими, и вода в кране тоже будет тёплой.

Расход тепловой энергии

Точно рассчитать расход тепла в теплоаккумуляторах невозможно. Проблема заключается в том, что тепловая энергия из подобных устройств расходуется неравномерно под воздействием ряда факторов, и учесть их с достаточной степенью точности не получается.

На расход тепла влияют следующие факторы:

• Габариты теплоаккумулирующего бака;
• Качество утепления дома и уровень теплопотерь;
• Климатические условия за пределами здания;
• Установленный режим отопления.

В зависимости от этих факторов расход энергии может варьироваться, причем в достаточно широких пределах – твердотопливный котел в пассивном режиме может проработать от нескольких часов до нескольких дней. Чтобы заранее иметь представление о том, насколько эффективной будет определенная модель теплоаккумулятора, стоит проконсультироваться со специалистами.

Разновидности аккумулирующих моделей

Накопители функционируют одинаково, но различаются своей конструкцией, поэтому выделяют следующие виды накопительного устройства:

• пустотелый (не имеет внутреннего теплообменника);
• с 1 или 2-мя теплообменниками (обеспечивает корректную работу агрегата);
• со встроенным бойлером небольшого диаметра.

Пустотелые теплоаккомуляторы – самые простые, имеют низкую стоимость. Их можно подсоединить к одному или нескольким агрегатам. Также можно установить дополнительный греющий элемент, который функционирует на электроэнергии. Теплоаккумулятор гарантирует хороший прогрев жилого помещения, уменьшает вероятность перегрева носителя тепла и осуществляет безопасное функционирование системы. Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками – это передовой тип устройства с широким спектром использования. Теплообменник, который находится вверху, отбирает тепловую энергию. Тот, который внизу, интенсивно прогревает буферную емкость.

Тепловой буферный агрегат стоит значительно дороже, чем пустотелый, но это вполне оправдано. Устройство значительно увеличивает функциональность и эффективность работы системы. Накопитель со встроенным баком накапливает вырабатываемое сверх нормы тепло и снабжает горячей водой.

Конструкция теплоаккумулятора

Тепловой аккумулятор для твердотопливного котла обычно выполняется в формате бака, изготовленного из листовой стали. Объем бака может варьироваться в довольно широких пределах, и особых ограничений в этом нет. Главное здесь то, что при увеличении объема аккумулятора прямо пропорционально возрастает сложность его установки – размеры устройства слишком велики, и смонтировать его удается далеко не везде.

На рынке можно найти варианты готовых теплоаккумуляторов, которые идут в комплекте с утеплителем. Толщина теплоизоляционного слоя должна превышать 10 см, причем как в самодельных, так и в заводских устройствах. Буферная емкость с утеплением закрывается кожухом, благодаря чему удается существенно снизить тепловые потери данного элемента.

В зависимости от конструкции выделяют следующие виды теплоаккумуляторов:

• Без предустановленного теплообменника;
• С встроенным змеевиком (или несколькими змеевиками);
• С встроенными бойлерами, которые обеспечивают горячее водоснабжение в доме.

Корпус устройства имеет необходимое количество патрубков, которые позволяют подключить аккумулятор к твердотопливному котлу и контуру отопительной системы здания.

Когда необходим теплоаккумулятор

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

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

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

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

Место теплоаккумулятора в системе отопления

Отопительная техника на твердом топливе удобна, практична и эффективна. Особенно возможности современных твердотопливных котлов оценили по достоинству жители загородных домов и коттеджей. Монтаж автономной системы отопления с использованием нагревательных приборов на угле или на дровах вполне осуществить своими силами. Тем более что на установку твердотопливных агрегатов не требуется разрешения. Все основные элементы отопительного комплекса, кроме самого нагревательного агрегата и ряда контролирующих механизмов, можно собрать и сделать самостоятельно. Главное знать, что и для чего монтируется, с какой целью!

К тому же возможность сделать некоторые приспособления и механизмы собственноручно, позволит вам сэкономить значительные средства. Теплоаккумулятор является как раз тем устройством, которое можно соорудить самостоятельно, учитывая тот факт, что заводские изделия достаточно дорогие.

Грамотные рекомендации специалистов, дополнительные источники технической информации подскажут вам, как изготовить теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками. Соблюдение определенных требований и условий при изготовлении обеспечит вам необходимую надежность и работоспособность механизмов. Перед тем как приступить к рабочему процессу, следует ознакомиться с устройством накопителя тепла.

Значение устройства

Понять конструкцию теплового накопителя можно только после того, как определимся со значением и местом этого агрегата в системе отопления. По своей конструкции теплоаккумулятор является термосом, т.е. специальной емкостью, куда поступает нагретый теплоноситель. В течение определенного времени котловая вода, накопленная в емкости, сохраняет заданные температурные параметры. При уменьшении интенсивности горения в котле, или в случае его остановки, теплоноситель из бака будет поступать в систему отопления, продолжая поддерживать температуру в радиаторах на определенном уровне.

Важно! Теплоаккумуляторы обеспечивают безопасность отопительной техники и систему домашнего отопления от чрезмерного охлаждения, но и от перегрева. Задача накопительной емкости заключается в снятии избыточного тепла, вырабатываемого отопительным агрегатом на пике своей работы.

За счет присутствия в системе теплового накопителя стало возможным не только добиться сбалансированного теплоснабжения отопительного контура, но и обеспечить существенную экономию топлива. Теплоаккумулятор, включающийся в работу при снижении мощности котла, увеличит промежуток времени между загрузками топлива. К тому же такой принцип работы предоставит вам больше свободы, освободив от необходимости частого подкидывания топлива в котел.

На заметку: участие буферной емкости (теплоаккумулятора) в работе системы отопления снижает расходы топлива на 30-50%, в зависимости от вида и типа нагревательной техники. Количество загрузок топлива в топку прямо пропорционально объему теплового аккумулятора.

Анализ конструкции теплового аккумулятора

Принцип работы устройства определяет и саму конструкцию. Обычно заводские приборы представляют собой цельную просторную металлическую емкость, внутри которой расположены дополнительные теплообменники. Как правило, такие изделия имеют спиральную, змеевидную форму, повторяя цилиндрическую конфигурацию основного устройства.

В каждом отдельном случае, в зависимости от мощности отопительного агрегата и от требований к системе отопления, количество дополнительных теплообменных контуров может быть разным. Нужный объем теплоаккумулятора определяется путем несложных расчетов, о которых поговорим позже.

Такое количество теплообменников объясняется не только одним желанием снять как можно больше тепла в момент пиковой нагрузке твердотопливного котла, но и технической целесообразностью. Один змеевик может использоваться для снятия избыточной тепловой энергии с котла, другой теплообменник используется для сохранения теплоносителя нужной температуры, идущего в отопительный контур. Третий змеевик, если таковой есть, предусмотрен для обеспечения жителей дома горячим водоснабжением.

Глядя на конструкцию агрегата, можно подытожить преимущества установки подобного приспособления. А они следующие:

• накопление тепловой энергии, расходуемой при сжигании топлива на другие цели и нужды;
• экономия топлива;
• экономия личного времени обитателей дома, расходуемого на обслуживание котельного оборудования;
• техническая возможность объединить в одну систему разные источники тепла;
• увеличение КПД твердотопливного агрегата до высоких значений;
• предохранительная функция, защита оборудования от перегрева;
• возможность регулировать температуру нагрева теплоносителя в отопительном контуре.

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).

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:

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.

Подключение теплоаккумулятора к системе отопления и твердотопливному котлу

Для того, чтобы произвести подключение буферной емкости к системе отопления, можно воспользоваться схемой.

Схема подключения буферной емкости

Этапы подключения к системе отопления:

• Необходимо транзитом по тепловому аккумулятору, через весь бак провести обратный трубопровод, на концах которого должны быть вход и выход, размером в полтора дюйма.
• На первом этапе соединяются бак и обратка котла, между ними размещается циркуляционный насос, который прогоняет воду из бочки в кран, бак и котел.
• С обратной стороны монтируются отсекающий кран и циркуляционный насос.
• Подающий трубопровод соединяется по такому же принципу, как и предыдущий, однако в этом случае отсутствует установка тепловых насосов.

Данная схема подходит для подключения буферной емкости к системе отопления, работающей на основе только одного котла. При увеличении количества котлов, схема подключения теплоаккумулятора усложнится.

Вариант обвязки твердотопливного котла и теплоаккумулятора

Этапы обвязки с твердотопливным котлом:

• С одной стороны – к котлу: подающий трубопровод проводится к верхнему патрубку, обратный, соответственно — к нижнему. При этом в обвязке котла, необходимо сделать перемычку с узлом подмеса, который не будет позволять попадать холодной воде в теплообменник.
• С другой стороны необходимо провести к отопительному контуру, который также снабжен узлом подмеса и перемычкой. Забор воды в контур будет происходить сверху, а возврат будет осуществляться снизу. В каждый контур необходимо врезать по одному циркуляционному насосу. Тот насос, который установлен между теплообменником и котлом, будет прогонять теплоноситель через теплогенератор, тем самым осуществляя процесс зарядки накопителя. Второй насос, установленный на стороне отопительного контура, предназначен для прогона теплоносителя через радиаторы.

В качестве теплоносителя может выступать антифриз.

Топ 5 лучших теплоаккумуляторов

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________ Теплоаккумуляторы для котлов отопления российского производства хорошо зарекомендовали себя на рынке. Они не проигрывают зарубежным аналогам, у них также высокое качество и длительный срок эксплуатации, а цена намного ниже. Известные модели защитных устройств выпускают бренды: «Прометей», «Водосистема», «БТС», «Горыня», ООО «РВС-инжиниринг», «Теплодар».