Зачем нужна буферная ёмкость для системы отопления дома

Конструкция теплоаккумулятора

Согласно этой схеме происходит взаимодействие теплоаккумулятора, котла и системы отопления Как вы сами понимаете, довольно трудно изготовить какое-либо устройство, не зная точно весь его «состав». Поэтому сперва мы тщательно рассмотрим основные его узлы, а уже потом приступим к разбору полетов.
Итак, теплоаккумулятор, по сути, является огромным термосом, способным поддерживать температуру горячей воды длительное время (до нескольких суток). Основу его составляет большая железная бочка с хорошей теплоизоляцией, ну и нужные отводы конечно.

Основные узлы теплоаккумулятора:

• Бак – непосредственно сама емкость, где будет находиться горячая вода.
• Теплоизоляция – слой утеплителя, который не даст воде остыть.
• Внешний кожух – одевается поверх теплоизоляции, чтобы ее более надежно зафиксировать и придать вашеу самодельному устройству презентабельный вид.
• Запорная арматура
• Воздухоотводчик
• Предохранительный клапан
• Термостат или трехходовой клапан
• Резьба на змеевике
• Термометр – монтируется в гильзу для дачи максимально точных показаний температуры внутри емкости.
• ТЭН электрический – конечно будет лучше, если эта деталь будет присутствовать в вашем теплоаккумуляторе. Он будет играть роль запасного источника энергии на тот случай, если котел по каким-либо причинам не сможет функционировать. Тогда в сильные морозы система не разморозится полностью, пока вы чините отопительный агрегат. Кстати вам понадобится ТЭН всего лишь мощностью около 1,5-2 кВт. Согласитесь, очень нужная вещь!
• Змеевик (теплообменник) – это главная деталь всего устройства, так как нагрев происходит именно с его помощью. Идеальным вариантом станет медный змеевик большого диаметра (около 20 мм), так как медь не будет ржаветь, в отличие от стальной или оцинкованной трубы.
• Сливной кран – для технического обслуживания бака.

Бак теплоаккумулятора

Об этом стоит поговорить отдельно, так как от верно выбранного материала, объема и формы емкости зависит эффективность работы вашего будущего творения.

Не надо быть семи пядей во лбу, чтобы понять: «нержавейка » — наилучший материал для бака теплоаккумулятора. Мало того, что она не подвержена коррозии, она еще и отличается высокой прочностью. Емкость из этого материала прослужит вам верой и правдой более 50 лет. Конечно стоимость бака из «нержавейки» весьма высока.

Есть еще один вариант бочки для теплоаккумулятора – это пластиковая бочка в металлическом каркасе. Максимальная температура воды, которую она сможет выдержать, – 80˚С.

Вполне возможно, что вы просто не сможете позволить себе потратить такую сумму на емкость. Поэтому предлагаем вам несколько возможных вариантов, где и как вы можете достать нужный бак:

— заказать изготовление у опытных сварщиков

— сделать бак самостоятельно из бочки диаметром 1 метр или изготовить элементарный куб из подручных материалов.

Бочка является более оптимальной формой для теплоаккумулятора, нежели куб. В сферической емкости вода будет прогреваться равномерно. Объем бака должен быть около 200-300 литров, но не меньше. Бак на 100 литров просто не справится с возложенными обязанностями.

Теплоаккумулятор (буферная емкость) в системе отопления

Буферная емкость — полезнейший элемент в системе отопление с твердотопливным котлом и с электрическим котлом. Но если теплоаккумулятор подключить не правильно, то он не будет выполнять свои функции как положено.

Аккумулятор тепла для системы отопления (Буферная емкость) представляет из себя большую емкость наполненную теплоносителем и подключенную в схеме между котлом и радиаторами.

Разберемся, зачем нужен теплоаккумулятор в системе отопления, в чем заключается особенность подключения буферной емкости, и какое объем потребуется.

Назначение теплоаккумулятора

Назначение теплоаккумулятора понятно из его названия – хранить в себе запас тепловой энергии. У твердотопливного котла действие периодическое. Температура теплоносителя на его выходе изменяется в зависимости от интенсивности горения и количества одновременно горящего топлива.

Удобно топить котел не чаще раза в сутки. За одну топку он может выделить, к примеру, 100 кВт (30 кг дров или 13 кг угля при КПД 80%). Но такая энергия выделится за 3 – 4 часа, а нам нужно, чтобы она подпитывала систему отопления равномерно в течении 24 часов. Получается по 4 – 5 кВт. Сделать это поможет только буферная емкость.

Аккумулятором тепла в доме выступают сама система отопления, так как в ней немало жидкости – может быть 100 литров и больше. Также тепло хорошо аккумулируют тяжелые строительные материалы – цементнопесчаная стяжка, перегородки и стены из кирпича, бетона, шлакобетона.

В доме, где много тяжелых строительных материалов, где большая внутренняя теплоемкость, сохраняется особый комфорт из-за отсутствия резки скачков температуры и влажности. В каркасных домах сгладить дискомфорт призвана система вентиляции управляемая электроникой.

Чтобы поддерживать стабильную температуру на протяжении суток в холодное время при неработающем котле, одной внутренней теплоемкости дома будет мало, необходима буферная емкость.

Как применяется буферная емкость с электрическим котлом

С твердотопливным котлом все понятно, — буферная емкость нужна чтобы топить котел пореже. Но зачем нужен теплоаккумулятор с электрическим котлом, который можно запрограммировать как угодно? Ответ на вопрос заключается в ночном маленьком тарифе на электричество.

Если есть возможность подключить ночной тариф и достаточную электрическую мощность (трехфазное подключение), то отопление электрическим котлом будет оптимальным. Несмотря на повышенную стоимость электричества (даже ночной тариф! — 1,7 руб/кВт, для дров примерно 1,0– 1,3 руб /кВт) выбор в пользу электрокотла побеждает из-за самого комфортного пользования.

Буферная емкость накапливает энергию выработанную за ночь электрокотлом, а днем будет ее отдавать.

Можно ознакомится с выбором вида отопления для дома – что дешевле?

Как подключается буферная емкость

Лучше применить простую и надежную схему подключения буферной емкости.

На емкость подключаются два контура – с одной стороны котел с насосом. С другой стороны система отопления со своим насосом.

Правильное направление движения жидкости в буферной емкости сверху вниз (указано на схеме стрелкой). Тогда теплоаккумулятор будет нагреваться от котла, или, как говорят специалисты, — будет заряжаться. После выключения котла емкость будет остывать и отдавать разогретый теплоноситель на радиаторы и тепло на ГВС.

Но как этого добиться? Достигается путем подбора производительности насосов. Как правило, контур котла короткий, поэтому при одинаковых насосах жидкость будет двигаться в емкости сверху вниз. Чтобы обеспечить в любом случае превосходство контура котла по производительности в систему всешжда вводят дроссельный кран, которым запирают контур отопления при необходимости.

Термометры и трехходовой клапан

Также в подключении радиаторов может быть применен трехходовой клапан с термоголовкой (на схеме не показан) который позволит забирать тепло из емкости понемногу в соответствии с настройками термоголовки.

Проверить же в каком направлении движется жидкость по емкости – снизу вверх или сверху вниз, можно с помощь термометров, установленных с двух сторон емкости на обратке. Некоторые теплоаккумуляторы снабжены градусниками. Температура на обратке котла должна быть несколько больше, чем на обратке отопления. Тогда буферная емкость будет заряжаться.

Змеевик внутри буферной емкости обеспечит нагрев воды для горячего водоснабжения. Отдельный бойлер для ГВС не нужен.

Крайне важно, оградить твердотопливный котел от холодной обратки, ведь остывшую емкость не быстро разогреть, а также необходимо прекращать циркуляцию, когда котел погаснет. В противном случае он быстро охладит жидкость через свой теплообменник, ведь продувка на дымоход идет постоянно. Как подключить котел, чтобы он работал в оптимальном режиме – читайте на данном ресурсе.

Какой объем аккумулятора тепла выбрать

В подборе объема теплоаккумулятора для системы отопления важны не столько расчеты, сколько опыт эксплуатации и здравый смысл.

Весь нюанс выбора объема буферной емкости в том, что она стоит не мало, а дней с пиковыми холодами совсем не много. Поэтому разумней не устанавливать емкость на 3 тонны, которая весьма дорогая, а в сильные морозы протопить несколько раз. Да к тому же и нагревать 3 тонны весьма долго, отопление получится не комфортным.

Практика показала, что оптимальным объемом, обеспечивающий достаточный комфорт, является одна тонна на 200 м кв. площади дома, если дом, конечно, утеплен как положено. Из этого расчета можно приблизительно принять: 100 м кв — 0,7 тонны, 300 м кв – 1,3 тонны.

Кстати, об утеплении – как утеплить дом, чтобы отопление было минимальным, читайте ЗДЕСЬ.

С буферной емкостью удобней использовать твердотопливный котел повышенной мощности, по принципу, — «Протопил один раз». Подбирается котел как минимум в 2 раза мощнее, чем по расчету теплопотерь. Если нужен на 15 кВт, — берем на 40 и не ошибаемся. Мощный твердотопливный котел, в отличие от других типов котлов всегда удобнее в эксплуатации.

Остается заметить, что сделать буферную емкость самостоятельно или пользоваться «самопалом» чаще не практичнее и не дешевле. Устройство сложное, требует защиты от коррозии, высокой теплоизоляции, правильного змеевика, лучшей циркуляции воды, и к тому же особой прочности. Так что думайте сами…

Завершающий этап

Последними действиями перед началом эксплуатации будут:

1. Зачистка, грунтовка и покраска внутренней стороны бака. Грунтовать и красить следует несколько раз.
2. После подключаются заранее подготовленные змеевики (теплообменники).
3. Проверяется герметичность и надёжность конструкции. Это делается при помощи подачи воды под давлением.
4. Красится бак с наружной стороны.
5. Устанавливается теплоизоляционный материал. На заранее подготовленные крепления монтируется наружная обшивка из листовой оцинкованной стали.

Если есть возможность доверить это дело профессионалам или купить заводскую буферную ёмкость – лучше так и сделать. Так как самостоятельное её производство требует большого опыта работы со сваркой и навыков в тепло- и гидротехнике. К тому же на это потребуется немало ресурсов, сил и времени.

Расчет объема бака

Прежде чем приступить к изготовлению теплонакопителя для отопления своими руками, необходимо рассчитать примерный объем будущего агрегата. Сначала следует узнать приблизительную мощность теплоотдачи емкости, учитывая, что для обогрева в зимний период 10 м² помещения расходуется 1 кВт мощности.

То есть для отопления большого загородного дома площадью 200 м² потребуется 20 кВт тепловой энергии, но для расчета принимают средний показатель — 10 кВт. При этом максимальная температура теплоносителя берется равной 90° C, а минимальная — 50° C.

Время действия буферного бака без участия котла составляет 8 часов. В дальнейшем, проведя расчет по формуле m=Q/c (tmax-tmin), можно узнать количество воды, поступающее в бак. В формуле следующие обозначения:

• Q — расход тепловой энергии;
• c — удельная теплоемкость воды;
• (tmax-tmin) — разница между максимальной и минимальной температурами.

После расчета получится 1718 кг воды, то есть примерный объем будет равен 1,8 м³. Объем резервуара можно определить и по каталогу заводских видов теплоаккумуляторов, сравнив их технические характеристики, которые могут подойти к требуемой площади помещения.

Буферные емкости, цены, продажа, доставка

Буферные емкости (теплоаккумуляторы)

Буферные ёмкости используются совместно с твёрдотопливными котлами, накапливая подогретый теплоноситель и равномерно отдавая тепло в отопительные системы. Они представлены множеством моделей, отличающихся следующими характеристиками:

• Ёмкость резервуаров;
• Минимальной и максимальной температурой;
• Допустимым давлением в резервуарах.

Объём резервуаров в буферных ёмкостях варьируется от 150 до 1000 литров.

Принцип действия

Твёрдотопливные котлы не могут обеспечить стабильную температуру теплоносителя. Его температура зависит от качества топлива, количества содержащейся в нём влаги, количества самого топлива и интенсивности его горения. Также топливо имеет свойство заканчиваться – время горения в большинстве котлов составляет 3-4 часа. Из-за колебаний температуры теплоносителя наблюдается колебание температуры воздуха в помещениях. Теплоаккумуляторы позволят справиться с данной проблемой за счёт накопления горячего теплоносителя.

Котёл нагревает теплоноситель, который накапливается в буферной ёмкости. Отсюда он поступает через смесительный клапан в отопительную систему. Стабильная температура теплоносителя обеспечивает стабильную температуру воздуха в помещениях. Буферные ёмкости могут использоваться не только с твёрдотопливными, но и с электрическими отопительными котлами. Их использование оправдано при наличии многотарифных приборов учёта электроэнергии. Ночью, когда электроэнергия стоит дешевле, теплоаккумулятор накапливает тепло, чтобы отдавать его днём, когда электроэнергия дорогая. В этом случае ёмкость резервуара рассчитывается так, чтобы обеспечить стабильную температуру воздуха течение всего дня.

Конструкционные особенности

Внутри буферной ёмкости располагается резервуар с теплоносителем. В резервуаре смонтированы змеевики для подключения отопительной системы. Также существуют модели без змеевиков – они оснащаются патрубками для подключения нескольких контуров, располагающиеся на разной высоте. В отдельных моделях предусмотрены змеевики для подключения контура ГВС и ТЭНы для поддержки температуры. Ёмкость резервуара рассчитывается исходя из типа теплоносителя, площади домовладения и количества требуемого тепла для поддержания устойчивой температуры в течение определённого времени. Для снижения тепловых потерь внутренний резервуар облачён в теплоизоляцию.

Буферные ёмкости в магазине Теплодвор

Купить буферные ёмкости для систем отопления вы сможете в интернет-магазине Теплодвор. В продаже представлены модели ёмкостью от 150 до 2000 литров от ведущих мировых брендов. Доставим теплоаккумуляторы по указанному адресу, предложим самовывоз. Цены на буферные ёмкости приятно порадуют каждого покупателя. Также мы предусмотрели скидки, делающие покупки более выгодными.

Чем утеплить теплоаккумулятор

Даже когда бак находится в теплом помещении, то разность температур между воздушной средой и теплоносителем слишком велика – от 50 до 70 ºС. Чтобы не терять тепло и не обогревать им топочную, надо обязательно выполнять утепление теплоаккумулятора. Проще всего это сделать с помощью пенопласта толщиной 100 мм и плотностью 25 кг/м3. Его легко клеить к металлическим стенкам и вырезать отверстия под патрубки.

Сгодится для утепления и минеральная вата той же толщины, хотя крепить ее несколько сложнее. Плотность материала – 135—145 кг/м3. Для круглых баков из бочек придется использовать рулонные утеплители типа ISOVER, тут придется изрядно повозиться с крепежом, особенно в нижней части емкости.

Ниже на видео показана установка и схема теплоаккумулятора с подключением его к котлу и отопительной системе:

Немного о назначении и конструкции

Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:

• при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
• накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;

Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.

Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов

Процесс горения древесины или угля несколько сложнее, чем сжигание того же метана (природного газа). Метан – простое неорганическое соединение, разлагающееся при высокой температуре на углекислый газ и воду с некоторой примесью угарного газа. Дерево и уголь – это сложные органические вещества, которые при сжигании образуют несколько веществ и газов, часть из них агрессивны. Это накладывает свой отпечаток на долговечность работы теплогенератора. Индивидуальная обвязка твердотопливных котлов делается для того, чтобы создать оптимальный рабочий режим и тем самым продлить им срок эксплуатации.

Одна из особенностей работы водогрейных агрегатов, сжигающих твердое топливо, проявляется после розжига топки и выхода на рабочий режим. Если монтаж трубопроводов отопления выполнить напрямую к отопительной установке и во время разогрева пропускать через водяную рубашку агрегата холодную воду, то на внутренних стенках топки начнет интенсивно выделяться конденсат. Он вступает в реакцию с продуктами горения, смешивается с золой и намертво пристает к металлической или чугунной поверхности. Результаты следующие:

1. Стальные стенки камеры сгорания разъедаются коррозией.
2. Чугунная топка не так подвержена коррозии, но ее шероховатая поверхность способствует прилипанию налета, который удалить очень трудно. Такой же налет появится и на стенках камеры из стали.

Для успешной борьбы с конденсатом надо выполнить малый контур циркуляции с трехходовым клапаном, подключение твердотопливного котла к системе отопления не рекомендуется осуществлять напрямую.

Из правила есть одно исключение-при подключении теплогенератора к самотечной системе отопления, функционирующей без циркуляционного насоса, монтаж допускается осуществлять напрямую. Теплоноситель здесь течет по принципу конвекции, по мере разогрева увеличивая скорость движения, конденсат при этом не появляется. Правда, это возможно лишь при малой мощности отопительного оборудования и в небольших домах.

Еще одна особенность работы отопительных установок на дровах – инерционность. Когда температура воды в системе достаточна, автоматика закрывает доступ воздуха в топку и останавливает процесс. Тем не менее еще какое-то время горение продолжается, температура теплоносителя превышает заданную. Такое же явление наблюдается при остановке циркуляционного насоса в результате отключения электроэнергии. Вода в рубашке может вскипеть, образуя пар, и разрушить оболочку либо порвать трубы. Чтобы этого избежать, на подающий трубопровод или прямо в бак котловой воды устанавливается группа безопасности со сбросным клапаном, настроенным на определенное критическое давление.

Выбор буферного накопителя

Буферные накопители (теплоаккумуляторы) – это устройства, которые обеспечивают накопление тепла для дальнейшего использования. Основное применение эти устройства находят в системах горячего водоснабжения и отопления, их главное назначение – обеспечение бесперебойной подачи теплоносителя независимо от того, функционирует котел в конкретный момент времени или нет. За счет использования буферного накопителя удается существенно снизить расход ресурсов и повысить эффективность работы систем отопления и горячего водоснабжения.

При выборе устройства необходимо пристальное внимание уделить:

• Материалу бака. Лучший вариант – бак из нержавеющей стали, именно такой бак будет максимально защищен от коррозии и прослужит долго.
• Габаритным размерам оборудования. Перед приобретением накопителя следует определиться с местом его установки, и в зависимости от доступной площади подбирать накопитель.
• Максимальное давление жидкости в системе. От показателя давления во многом зависят толщина стенок накопителя и его форма. Так, при невысоком давлении в системе форма бака практически не имеет значения, в то время как при высоком бак должен иметь сферическую крышку.
• Наличие электронагревателя и встроенного теплообменника или возможность их установки.

Если вы затрудняетесь с выбором оптимальной модификации буферного накопителя, обращайтесь к нашим консультантам. Они расскажут об особенностях оборудования и правилах его эксплуатации.

Схема обвязки

Теплогенератор не может правильно функционировать без обвязки.

Теплогенератор устанавливается параллельно котлоагрегату и отопительному контуру в разрыв между ними. Обвязка твердотопливного котла с буферной емкостью включает в себя два циркуляционных насоса для котлового и отопительного контура, трехходовой клапан (на котловой контур) и балансировочный кран (на отопительный контур), расширительный бак, подрывной и дренажный клапан, манометр.

1. Трехходовой термостатический клапан на котловом контуре создает движение теплоносителя по малому контуру, до тех пор, пока его температура не достигнет установленного значения. После нагрева теплоносителя, клапан перекрывает движение горячего теплоносителя, и открывает путь для движения обратки из теплоаккумулятора. Устанавливается между подачей и обраткой на котловом контуре.
2. Балансировочный кран позволит регулировать температуру обратки путем подмешивания к ней горячего теплоносителя, дабы исключить образование на теплообменнике котла конденсата. Балансировочный кран на отопительном контуре защищает радиаторы от перегрева путем уменьшения подачи теплоносителя (в обход отопительной системы) на обратку.
3. Расширительный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя.
4. Подрывной и дренажный клапан – это группа безопасности, которая работает в случае чрезмерного давления теплоносителя. Манометр – элемент группы безопасности, который показывает давление в системе.
5. Фильтр грубой очистки обратки ставится для защиты трехходового крана
6. Схема обвязки твердотопливного котла с буферной емкостью, как правило, включает в себя циркуляционные насосы, которые перемещают теплоноситель по контурам.

   Совет: Для правильной работы системы необходимо чтобы производительность насоса отопительного контура была несколько выше, чем производительность котлового насоса. Для дома, площадью до 300м2, необходимые параметры котлового насоса 25/40; (25 мм диаметр подключения, 40 – напор 4 м.); параметры насоса на отопительный контур 25/60 (25 мм диаметр подключения, 40 – напор 6 м.).Точная регулировка производится после первичного запуска системы.

7. Не стоит забывать и об установке на подающий патрубок клапана охлаждения, который при превышении температуры теплоносителя выше 90°С, подмешивает в него водопроводную воду.

Грубый расчет буферной емкости твердотопливного котла производится по алгоритму: на 1 кВт мощности котельной установки необходим бак, объемом от 20 до 40 литров. Именно такие показатели позволяют системе работать наиболее эффективно. Можно рассчитать объем бака более точно (до литра), но тогда вам придется учитывать: отапливаемую площадь, рассчитать теплопотери жилища при различных погодных условиях, выяснить количество теплоносителя, которое необходимо системе на час работы в условиях наиболее низкой температуры в вашем регионе. Время между топками котельной установки нужно умножить на расчетное значение. Полученный результат и будет необходимым для вашей системы объемом теплоаккумулятора.

Схемы обвязки и подключения

В качестве дополнительного источника тепла, например, вместо электрокотла, может использоваться трубчатый электронагреватель (ТЭН). В большинстве современных моделей уже предусмотрена его установка посредством фланцевого или муфтового крепления. Установив в соответстсвующий патрубок ТЭН можно частично заменить электрический котел или лишний раз обойтись без растопки твердотопливного котла.

Важно понимать, что это упрощенные, не полные схемы подключения. Для обеспечения контроля, учета и безопасности системы, на подаче котла устанавливается группа безопасности. Кроме того, важно позаботиться о работе СО в случае отключения электроснабжения, т.к. для питания циркуляционного насоса недостаточно энергии вырабатываемой термопарой энергонезависимых котлов. Отсутствие циркуляции теплоносителя и скоплении тепла в теплообменнике котла с высокой вероятностью приведет к разрыву контура и аварийному опорожнению системы, не исключено прогорание котла.

Поэтому в целях безопасности, необходимо позаботиться об обеспечении работы системы по крайней мере до полного прогорания закладки. Для этого используется генератор, мощность которого подбирается в зависимости от характеристик котла и длительности горения 1 закладки топлива.

Расчёт буферной ёмкости

Для максимальной эффективности важно правильно подобрать объём буферной ёмкости. При этом в первую очередь следует учесть мощность котла

Также важным фактором является климат в данном регионе. Рассчитывая объём будущего тепло аккумулятора следует руководствоваться такими нюансами:

Температура теплоносителя в баке при полном сгорании одной закладки не должна подниматься выше сорока градусов

Для этого ёмкость должна быть приблизительно от 20 до 55 литров на 1 кВт мощности котла. Нужно учесть поместится ли ёмкость в помещении рядом с котлом Если нет, то придётся её делать меньше, но желательно больше 25 л на киловатт мощности. Важно уделить внимание простою системы без источника тепла. Определить необходимый запас накопленной горячей воды в баке, чтобы её хватило на это время.

Точный расчёт ёмкости без специальных программ самостоятельно сделать невозможно. В идеале для этого хорошо бы привлечь специалиста. Но если такой возможности нет, то приблизительно высчитать её, можно зная теплоёмкость воды – 4,187 кДж/кг*С, время простоя системы – в большинстве случаев до 8 часов и мощность котла – чаще всего это 25 киловатт в час. В таком случае расчёт будет следующим: при разнице температур в бачке и системе в 25 градусов (25*3600) / (4,187*25) ≈ 0,86 м³ (860 литров). При цилиндрической форме бак приблизительно должен быть 100 см в высоту и 104 см в диаметре.

Расчёт объёма буферной емкости

Подбор буферной емкости для твердотопливного котла базируется на банальном расчёте полного объёма теплоносителя. Также из этого значения вычитаю объём воды в магистрали и радиаторах.

Типичный расчет буферной емкости теплоаккумулятора сводится к обычной формуле из школьной термодинамики: Q = c × m × ∆t, где Q — затраченное количество энергии,

c — удельная теплоёмкость жидкости,

m — масса теплоносителя,

∆t — разница температур в градусах.

Норма расхода тепла в Украине на 1 м2 площади помещения составляет 80 Вт × час.

С — табличная величина для воды 4,2 кДж/кг × К;

Как выбрать буферную емкость

Расчет минимально необходимого объема

Наиболее важным параметром, с которым стоит определиться сразу – объем емкости. Он должен быть как можно большим для максимизации эффективности, но до определенного порога, чтобы мощности котла хватало для его «заряда».

Расчет объема буферной емкости для твердотопливного котла производится по формуле:

m = Q / (k*c*Δt)

• где, m – масса теплоносителя, после расчета ее не сложно перевести в литры (1 кг воды ~ 1 дм3);
• Q – необходимое к-во тепла, рассчитывается как: мощность котла * период его активности — теплопотери дома * период активности котла;
• k – КПД котла;
• c – удельная теплоемкость теплоносителя (для воды это известная величина – 4,19 кДж/кг*°C = 1,16 кВт/м3*°С);
• Δt – разница температур в трубах подачи и обратки котла, снимаются показатели при установившейся работе системы.

Например, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича площадью 100 м2 теплопотери, грубо, составляют 10 кВт/час. Соответственно, необходимое количество тепла (Q) для поддержания баланса = 10 кВт. Дом отапливается котлом мощностью 14 кВт и КПД 88%, дрова в котором прогорают за 3 часа (период активности котла). Температура в трубе подачи – 85°C, а в обратке – 50°C.

Сначала нужно рассчитать необходимое к-во тепла.

Q = 14*3-10*3 = 12 кВт.

В итоге m = 12 / 0,88*1,16*(85-50) = 0,336 т = 0,336 кубометра или 336 литров. Это минимально необходимый объем буферной емкости. При такой вместимости, после прогорания закладки (3ч), теплоаккумулятор накопит и распределит далее 12 кВт тепла. Для дома из примера это более 1 дополнительного часа теплых батарей на одной закладке.

Калькулятор расчета минимально необходимой емкости теплоаккумулятора

Количество теплообменников

Медные внутренние теплообменники накопительного бака.
После подбора объема, второе, на что стоит обратить внимание – наличие теплообменников и их количество. Выбор зависит от желаний, требований к СО и схемы подключения бака

Для самой простой системы отопления достаточно пустой модели без теплообменников.

Однако если в контуре отопления планируется естественная циркуляция, нужен дополнительный теплообменник, поскольку малый контур котла может функционировать лишь при принудительной циркуляции. Давление в таком случае выше, чем в отопительном контуре с естественной циркуляцией. Для обеспечения ГВС или подключения теплых полов также потребуются дополнительные теплообменники.

Максимально допустимое давление

При выборе буферной емкости с дополнительным теплообменником, следует обратить на максимально допустимое рабочее давление, которое должно быть не ниже, чем в любом из контуров отопления. Бак моделей без теплообменников в большинстве случаев рассчитаны на внутреннее давление до 6 бар, чего более чем достаточно для среднестатистической СО.

Материал внутренней емкости

На данный момент существует 2 варианта изготовления внутреннего бака:

• мягкая углеродистая сталь – покрыта непромокаемым антикоррозийным покрытием, имеет более низкую себестоимость, используется в недорогих моделях;
• нержавеющая сталь – более дорогая, но более надежная и долговечная.

Другие критерии выбора

После определения с основными техническими критериями, можно обратить внимание на дополнительные параметры, повышающие эффективность и комфорт от использования:

• возможность подключения ТЭН для дополнительного подогрева от электросети, а также дополнительных контрольно-измерительных приборов, которые монтируются резьбовым или муфтовым (но ни в коем случае не сварным) соединением;
• наличие слоя теплоизоляции – в более дорогих моделях теплоаккумуляторов между внутренним баком и наружной оболочкой имеется слой теплоизолирующего материала, способствующий еще более долгому сохранению тепла (вплоть до 4-5 дней);
• вес и габариты – все вышеперечисленные параметры влияют на вес и размеры буферной емкости, поэтому стоит за ранее определиться как она будет заноситься в котельную.

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×∆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).

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 получаем W = m×c×∆t×k (3) откуда находим уточненную массу воды m = 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 израсходовано 8,5×2,5 = 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/(0,8×1,163×35) = 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.

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

Принцип работы

Работа рассматриваемого устройства основана на повышении вместимости теплоносителя (воды или незамерзающей жидкости — антифриза). После закрепления бачка появляется дополнительный объём для жидкости, в результате чего повышаются показатели инертности конструкции.

Обратите внимание! При нагревании буферного бачка любым из отопительных приборов в ёмкости накапливается теплоноситель определённой температуры. Распределение тепла по зданию происходит по мере остывания жидкости, причём тепловая энергия может передаваться даже во время прекращения процессов горения в отопительных приборах. Теплоаккумулятор, подключенный к твердотопливному котлу. Рассмотрим принцип действия теплоаккумулятора на примере твёрдотопливного котла

В данном случае между этими двумя приборами устанавливается насос, который служит для равномерного распределения тепла во всех комнатах здания. Холодная вода перемещается из нижней части бака в котёл, где происходит её прогрев

Рассмотрим принцип действия теплоаккумулятора на примере твёрдотопливного котла. В данном случае между этими двумя приборами устанавливается насос, который служит для равномерного распределения тепла во всех комнатах здания. Холодная вода перемещается из нижней части бака в котёл, где происходит её прогрев.

После нагрева теплоноситель попадает в верхнюю накопительную часть резервуара. При работе насоса, который закрепляют в обратном трубопроводе, холодная вода из системы небольшими порциями поступает в нижнюю часть ёмкости, вытесняя горячую жидкость, которая направляется в систему отопления.

После отключения котла происходит беспрерывная подача тепла. Заметим, что этот процесс идет до тех пор, пока холодный теплоноситель не вытеснит полностью горячую воду из бака. Продолжительность работы буферной ёмкости после остановки отопительного прибора (котла) будет зависеть от таких факторов как объём бачка, температуры воздуха за окном дома, а также количества источников нагревания.

Принцип функционирования буферной емкости

Основными преимуществами буферной ёмкости является:

• Равномерная подача тепла по системе. Большинство котлов неравномерно обогревают помещение, и это связано с интенсивностью горения или возможным затуханием паллетов, газа, дров. Использование буферной ёмкости позволит избежать подобного явления. Во время интенсивного горения в резервуаре накапливается лишнее тепло, которое будет подано в систему после затухания котла;
• Независимость от графика работы отопительных приборов. Дело в том, что в твёрдотопливные котлы нужно постоянно подбрасывать дрова или другие виды топлива, делать это ночью неудобно. Использование буферной ёмкости позволит подавать теплоноситель в ночное время суток за счёт накопленных ресурсов. В данном случае увеличивается интервал между растопками котла. При использовании электрических отопительных приборов и наличии двух тарифного счётчика можно запрограммировать работу котла на ночное время суток;
• Защита от возможного перегрева;
• Экономия топлива (до 30% по сравнению со стандартной отопительной системой).

Что такое буферная емкость

Буферная емкость – это тот же теплобак или теплоаккумулятор. Зачем данный прибор нужен в системе отопления, и какое место занимает в работе твердотопливного котла? Перед тем купить и установить буферную емкость, ознакомьтесь с ее назначением.

Назначение

Теплоаккумулирующей емкостью называют бак большого размера, который выполняет ряд важных функций в отопительной системе. Главная его цель – это накапливать избыток перерабатываемой энергии котлом и использовать при необходимости, например, когда снизится температура или твердотопливный котел и вовсе приостановит свою работу. Роль теплоаккумулятора намного шире энергосберегающей функции. Поэтому ознакомьтесь со всеми его возможностями:

• Буферная емкость позволяет использовать несколько источников тепла и подключать их к единой системе.
• Используя энергозапасы котла, вы сможете экономить на топливе до 50%.
• Теплоаккумулятор выступает стабилизатором температурного режима и помогает избежать перегрева системы.
• Благодаря контролю температуры с помощью теплобака можно избежать остывания помещения и наладить автоматизированный процесс обогрева.
• Наличие буферной емкости позволяет правильно наладить работу отопительной системы и продлить срок службы котла.
• Вам не нужно постоянно подкидывать дрова или уголь в котел, с помощью теплоаккумулятора вы сможете освободить себя от подобной задачи на более длительное время.
• Эксплуатация котла станет удобной и безопасной.

Это далеко не все преимущества, которые вы получите, если подключите к котлу буферный бак. Так как при работе с тепловым стабилизатором топливо будет сгорать в котле до конца, то в нем будет меньше грязи, а значит, его придется намного реже чистить. То же самое касается и отложения сажи в дымоходе. Правильное использование отопительной системы является залогом ее безопасности и долговечности, не говоря уже о существенной экономии.

Использование твердотопливного котла

Твердотопливные котлы – это агрегаты, направленные на выработку энергии при использовании твердого топлива. Зачастую используется древесина любой породы или уголь. Такой вид котлов работает с высокой инерционностью. Они очень экономичны и позволяют длительное время сохранять тепловую энергию. Однако чтобы постоянно поддерживать нужную температуру в помещении, требуется регулярно подкидывать в топку твердое топливо. Вот здесь как раз-таки и имеет смысл установка буферной емкости. Например, в процессе сгорания топлива температура достигает критически высоких значений, которые слишком велики для отопления частного дома или помещения, теплоаккумулятор забирает на себя разницу и сохраняет ее, чтобы использовать в подходящий момент, соответственно вся вырабатываемая энергия не будет просто сгорать или тратиться впустую.
Накопленная энергия за счет теплоаккумулятора будет тратиться в моменты, когда температура отопления будет падать, например, когда вы забудете подкинуть очередную порцию топлива или в то время, когда котел работает с меньшей эффективностью. То есть буферный бак не только забирает на себя часть тепловой энергии и позволяет сжигать топливо в котле до конца, но и сохраняет нужный уровень температуры в помещении при снижении интенсивности. Обычно это происходит в ночное время, когда топливо никто не подкидывает в топку. За счет вышеописанного функционала теплоаккумулятора исключается риск перегрева котла, что может привести к взрыву, а также есть возможность поддерживать нужный режим отопления даже в момент нехватки топлива в котле.

Работа в комплексе твердотопливного котла с аккумулирующей емкостью – это правильное решение, которое позволит бесперебойно отапливать помещение с надежным уровнем безопасности.

Плюсы и минусы

В целом предназначение буферной емкости понятно, однако стоит отдельно рассмотреть все преимущества и недостатки, чтобы оценить целесообразность данной установки. Итак, какие плюсы добавит теплоаккумулятор в системе отопления?

• Твердотопливный котел будет работать в более экономичном режиме, а загрузка топлива сократится до 50%
• Уменьшает регулярность загрузки топлива.
• Теплоаккумулятор можно использовать с другими видами источников и совмещать.
• Позволяет летом применять буферную емкость для системы ГВС.
• Добавляет удобство и обеспечивает безопасность системе отопления.
• Сохраняет и продлевает срок службы котла.
• Не требует специального обслуживания.
• Технически можно установить котел высокой мощности для небольших помещений.
• Может работать в статичном режиме, позволяя полностью автоматизировать процесс отопления.

Но, помимо всех приведенных преимуществ, главная цель теплосберегающей емкости – это обезопасить котел от перегрева. Твердотопливные котлы постоянно нуждаются в контроле, так как вырабатываемый высокий уровень энергии может стать причиной сильного перегрева. Из наименьших последствий – просто выход из строя котла, а из серьезных – это взрыв. Теплоаккумулятор забирает на себя избыток вырабатываемой энергии и исключает подобные последствия.

Ну а что касается недостатков, то они тоже присутствуют. Они не настолько существенны, как достоинства буферной емкости, однако их также необходимо рассмотреть перед покупкой агрегата.

• Нельзя не сказать о дороговизне теплоаккумулятора, который добавит существенных финансовых вложений при монтаже отопительной системы.
• Установка отопительной системы, в том числе и с емкостью для сбережения тепловой энергии, требует большой площади в части нежилого помещения.
• При полном остывании котла и длительном неиспользовании системы отопления, чтобы запустить ее в работу и прогреть дом, потребуется до 4 часов, что не совсем комфортно.

По сравнению с огромным количеством преимуществ, недостатки кажутся не такими явными, да и для некоторых пунктов имеется альтернативные пути решения. Например, если вы хотите, чтобы в момент остывания ваш дом быстрее прогрелся, то можно установить в систему дополнительный электрический ТЭН, на который возложена функция быстрого, однако кратковременного подогрева. А что самое важное, при помощи твердотопливного котла и теплоаккумулятора вы сможете сделать пребывание в помещении комфортным и при этом безопасным, а вложенные средства в отопительную систему быстро себя оправдывают.

Монтаж теплоаккумулятора

Усовершенствование работы отопления дополнительными устройствами своими руками сделает необходимым проведение следующих работ:
1 Сделать подробную схему

Разрабатывая чертеж, нужно принимать во внимание, где находится аккумулятор отопления, изоляционный слой, высоту аккумуляторной емкости, наличие дренажа для водоотведения – факторы уменьшения теплопотери; 2 Встроить в систему коллектор-распределитель, проследив правильность подсоединения различных систем; 3 Соединив детали трубопровода, проверить герметичность соединений; 4 Подключить аккумулирующий бак; 5 Подключить циркуляционный насос; 6 После завершения сборочных работ своими руками, провести тест-контроль герметичности и правильности соединений.. (Пока оценок нет)

Буферная ёмкость для твердотопливного котла своими руками

Ввиду дороговизны заводских аналогов, многие рассматривают вариант создания её самостоятельно. Эта задача весьма нетривиальна и потребует хорошего знания тепло- и гидротехники, а также высокого уровня навыков сварщика. Из инструментов, не обойтись без сварочного оборудования, болгарки, измерительных приборов и дрели. Также потребуется большое количество материалов.

Материалы

Так как проект сложный и размеры будущего бака-аккумулятора немалые, он выйдет довольно затратным. Не получится обойтись без следующего:

В случае если решите его делать в форме цилиндра – потребуются металлические бочки (2 штуки). Для прямоугольного нужен будет лист, желательно из нержавеющей стали

Важно обратить на толщину данного материала, которая не должна быть меньше 1.5 (в случае с нерж. сталью) или 2 миллиметров (с обычной). Уголок, профильная труба (5 на 5 сантиметров)

Они будут использованы для ножек и рёбер жёсткости конструкции. Медная трубка или из нержавеющей стали диаметром 12 мм. Потребуется не менее 10 метров. Гильзы и штуцеры. Термостойкий утеплитель. Лучшим выбором будет базальтовая вата, так как она легко монтируется и не выделяет при нагреве ядовитых веществ. Металл для обшивки, лучше оцинкованный.

Также потребуется краска, устойчивая к высоким температурам.

Изготовление цилиндрической ёмкости

Для создания конструкции в форме цилиндра подойдут 2 газовых баллона. Их легко раздобыть, они имеют достаточную толщину и качество металла.

Основные этапы изготовления:

1. Разрезать бочки или баллоны. Срезать крышки.
2. Приварить внутри скобы, на которые будет крепиться трубка (теплообменник).
3. Установить бочки друг на друга и соединить их между собой сваркой.
4. Через отверстия пропустить и установить змеевик, сделанный из медной или гофрированной стальной трубки.
5. Приварить дно и крышку. В которые врезаны патрубки для присоединения клапана сброса воздуха (верх), сливного крана (низ).
6. Приделать с помощью сварки крепления для наружной обшивки. Желательно разной длины (чтобы она получилась в форме прямоугольника – так будет удобней и вид получиться более эстетичный).

Из листовой стали большой толщины сделать цилиндрический бак без специального оборудования не получится.

Создание прямоугольной ёмкости

Производится в такие этапы:

1. Листы стали размечаются, согласно выбранному объёму и заранее созданным чертежам. Сварочные швы тоже имеют свою толщину, которую следует учитывать.
2. Производится резка при помощи болгарки.
3. Листы устанавливаются и прихватываются сваркой. Для правильного угла в 90 градусов нужно воспользоваться измерительными приборами и зафиксировать детали.
4. Проводиться сварка всех листов. Для надёжности с обеих (внутренней и наружной) сторон.
5. По той же схеме, что и с цилиндрической ёмкостью делаются крышка и дно.
6. Привариваются крепления для обшивки, ножки, дополнительные рёбра жёсткости.