Описание и характеристики ёмкости системы отопления: буферной, аккумулирующей, накопительной

Подключение профессиональные рекомендации

Чтобы правильно и максимально эффективно реализовать систему частного отопления на основе любого твердотопливного котла, можно подключать теплоаккумулятор несколькими методами. Они довольно распространены среди профессиональных мастеров, но этому можно обучиться и самостоятельно, так как в данных схемах нет ничего сложного и сверхъестественного.

Совет! Рассмотрите тот факт, что стоимость работ напрямую зависит от основного принципа построения системы постоянной циркуляции топлива в котле.

Схема подключения теплоаккумулятора

С подмешиванием жидкости

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу распространенного типа предельно понятна. Легко и доступно применяется в обвязках систем постоянного отопления, которые основываются на циркуляции простого гравитационного типа топлива в котле. В этой ситуации происходит такое:

• Во время нагревания установленного объема воды в самом теплообменнике устройства начинается ее циркуляция по всей системе установленного трубопровода, который проходит через клапан бойлера.
• Когда заданная пользователем температура достигается, встроенный клапан активно начинает работать и соответственно поддерживать установленный заранее показатель, понемногу подмешивая только холодную воду из самого бойлера.
• В этот момент в бак наливается горячая вода из установленного агрегата – так происходит зарядка теплоаккумулятора.
• За все время, которое может быть определено только баком бойлера, топливо полностью выгорает.
• Начинает обратный процесс, который состоит в подаче воды на небольшие радиаторы. Стабильность температуры сохраняется все время.
• Когда непосредственный источник нужного тепла не может поддержать стабильный нагрев воды в емкости теплоаккумулятора, установленный клапан оперативно и надежно перекрывается, а система моментально приобретает свое исходное состояние.

Если электропитание отсутствует или же циркулярный насос отказывает, бойлер сразу переходит в специальный буферный режим, который дает возможность всей системе работать только на обратном клапане.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Набранная вода, которая нагрелась до этого момента в самом котле, далее активно поступает в установленный бак. Затем она направляется к нескольким радиаторам отопления. За счет этого непрерывного процесса обеспечивается плавное нагревание воды и аккуратное падение высоких температур.

Совет! Чтобы функционирование схемы отопления было на высоте, теплоаккумулятор надо монтировать достаточно высоко, чтобы не было контакта с радиаторами отопления.

С гидрораспределением

Система такого типа продается практически для каждой модели котла. За счет них можно предусмотреть беспрерывную и стабильную подачу электроэнергии. Чтобы вся обдуманная система работала правильно и налажено, стоит правильно и четко предусмотреть источник стабильного и полноценного питания.

Возможно реализовать такой принцип: установленный бойлер послужит лишь специальной емкостью, которая по максимуму стабилизирует температуру достаточно большого и необходимого для комфорта в помещении объема воды. В этом есть смысл в том случае, когда надо сразу давать питание на несколько контуров частного отопления.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу такого типа также нашла широкое применение у современных пользователей и застройщиков.

Какую именно схему подключения теплоаккумулятора выбрать зависит исключительно от индивидуальных потребностей владельца дома и проживающих там. Тут надо взвесить все преимущества и недостатки, а также учесть множество факторов, которые могут значительно повлиять на окончательный выбор.

Достаточно многое зависит от площади, которая будет отапливаться с помощью твердотопливного котла; используемых элементов и агрегатов всей установки; рассчитанного количества контуров, которые будут сделаны в обвязке; наличия продуманной системы горячего стабильного водоснабжения всего помещения.

Правильно организовать схему подключения является непростой задачей, которая требует к себе повышенной концентрации и правильного подхода. Если нет уверенности в своих знаниях, лучше доверить процесс опытным и квалифицированным 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).

Сфера использования аккумулирующих емкостей

В принципе накопитель для отопления частного дома совместим с разным оборудованием, но чаще всего его используют в паре с электрическими или твердотопливными котлами, либо в комплексе с солнечными коллекторами.

В гелиосистемах

Солнечные батареи не могут полноценно функционировать без теплоаккумуляторов, поскольку поступление солнечной энергии неравномерное в течение суток. Объемы гелиоэнергии зависят от времени суток, сезона и погодных условий. Благодаря теплоаккумулятору можно накапливать тепловую энергию, получаемую в солнечные дни, и использовать ее в пасмурное время. Для хранения накопленной энергии и нужен теплоаккумулятор.

В комплексе с твердотопливными котлами

Твердотопливный котел работает с определенной цикличностью. Сразу после загрузки дров происходит его разогревание, а максимальная мощность работы обеспечивается на пике сгорания топлива. Именно поэтому теплоотдача оборудования постепенно уменьшается, в то время как дрова догорают.

Практически невозможно настроить работу твердотопливного котла в зависимости от условий потребления. Такая функция есть только в электрических и газовых агрегатах. Именно поэтому на начальном и конечном этапе горения дров тепловой мощности оборудования может не хватать для эффективного отопления дома. Зато в период пиковой активности энергии вырабатывается настолько много, что она не успевает расходоваться. В итоге энергоресурсы тратятся нерационально.

Для решения всех этих проблем устанавливается теплоаккумулятор. Нагретый теплоноситель накапливается в баке в период максимального горения дров. После сгорания одной порции топлива в отопительную систему поступает нагретый тепловой носитель из резервного бака. Благодаря этому можно сократить частоту загрузки дров, постоянно поддерживать в доме оптимальную температуру.

В паре с электрическими нагревателями

Если для отопления дома подходит только электрический котел, то его стараются использовать в паре с теплоаккумулятором и двухтарифным счетчиком, потому что этот энергоресурс самый дорогой.

В итоге электрический котел работает только по ночам, когда действует льготный тариф на электроэнергию. За это время не только отапливается дом, но и накапливается горячий теплоноситель в резервной емкости. В дневное время, когда тариф выше, котел не функционирует, а дом отапливается за счет поступления нагретого теплоносителя из аккумулирующего бака.

Изготовление цилиндрической емкости

Когда есть две бочки, нужно:

1. Срезать верх одной бочки.
2. Срезать дно другой. Если они вместе образуют емкость высотой 1,75 м, то можно приступать к срезанию верха второй бочки и сварке емкостей. Если же высота обеих слишком высокая, нужно одну из них надрезать.
3. Срезать верх второй бочки. Должен остаться только цилиндр.
4. Поставить бочку на бочку и сварить две емкости.
5. Приварить к внешней стороне верха цилиндра уголок. Его придется выгнуть так, чтобы он плотно прижался к бочке.
6. Вырезать из листового металла круг диаметром 1,07 см. Нужно, чтобы его край совпал с краем уголка.
7. В уголке и этом круге просверлить дырки. Это позволит закрепить верх буферной емкости на болты, что позже облегчит установку теплообменника и даст возможность проводить внутренний ремонт. Для герметизации на стык придется ставить резиновую прокладку.
8. Наварить на дно и верх ребра жесткости. Ими могут послужить уголки.
9. Разрезать профильную трубу на 4 отрезка  длиной 10-15 см. Они будут ножками емкости.
10. Приварить ножки к будущему теплоаккумулятору.

Что касается изготовления цилиндрической емкости из листа металла с толщиной, большей 2 мм, то выгнуть материал без прокатного станка почти невозможно. Поэтому ее изготовление лучше доверить специализированным компаниям.

Виды буферных емкостей

Функциональные способности емкостей одинаковы, но есть конструктивные различия.

Производители предлагают оборудование трех типов:

• пустотелые, без теплообменников внутри бака;
• с наличием 1-2-х змеевиков, которые повышают накопление тепла;
• с бойлерными баками для корректной работы автономной отопительной системы.

Выбирая бак аккумулятор, необходимо оценить особенности устройства более подробно.

Пустотелый

Это самый простой вид оборудования, который недорого стоит и монтируется к одному или более источникам подогрева через центральные коммуникации. Затем через патрубки разводится по приборам потребления. Можно установить дополнительный нагреватель электрического типа. Бак отличается безопасностью, не имеет риска перегрева и обеспечивает поддержание нормальной работы системы.

С одним или двумя змеевиками

Внутри такого бака расположены змеевики, верхний из которых отвечает за забор тепла, нижний – прогревает саму емкость. Такое устройство теплоаккумулятора для систем отопления позволяет получат горячую воду круглые сутки, подогревать резервуары от солнечных коллекторов, применять теплоноситель для обогрева дорожек или использовать тепло в любых других целях.

С внутренним бойлером

Модули относятся к оборудованию нового типа, которое не только накапливает избыток тепла, но и обеспечивает поставку ГВС в круглосуточном режиме. Емкость бойлера выполняется из нержавеющей легированной стали, дополняется магниевым анодом, что позволяет снизить жесткость теплоносителя и не допустить отложения накипи на стенках.

Бойлерный накопитель для отопления частного дома может подключаться к любым энергоресурсам, работает в открытых и закрытых схемах. К дополнительным плюсам относят контроль нагрева циркулирующего теплоносителя, защиту котла от перегревания, оптимизацию расхода топлива.

Как работает система отопления с теплоаккумулятором

Теплоаккумулятор для котлов отопления – это часть системы отопления, предназначенная для увеличения времени между загрузками твердого топлива в котел. Он представляет собой резервуар, в который нет доступа воздуха. Он утеплен и имеет достаточно большой объём. В тепловом аккумуляторе для отопления всегда есть вода, она же циркулирует по всему контуру. Конечно, в качестве теплоносителя может быть и незамерзающая жидкость, но все же из-за своей дороговизны в контурах с ТА ее не используют.

Помимо этого в заполнении системы отопления с теплоаккумулятором антифризом нет смысла, так как такие резервуары ставятся в жилых помещениях. И суть их применения заключается в том, чтобы температура в контуре всегда была стабильной, а соответственно вода в системе теплой. Применение большого теплового аккумулятора для отопления в загородных домах временного проживания нецелесообразно, а от маленького резервуара толку мало. Это связано с принципом работы аккумулятора тепла для системы отопления.

• ТА находится между котлом и системой отопления. Когда котел нагревает теплоноситель – он попадает в ТА;
• затем вода поступает по трубам в радиаторы;
• обратка возвращается в ТА, а затем сразу в котел.

Хоть аккумулятор тепла для системы отопления – это единый сосуд, из-за его больших размеров направление потоков вверху и в низу отличаются.

Чтобы ТА выполнял свою основную функцию аккумулирования тепла, эти потоки нужно перемешивать. Сложность заключается в том, что высокая температура всегда поднимается, а холод стремится опуститься. Нужно создать такие условия, чтобы часть тепла опускалась ко дну теплового аккумулятора в системе отопления и нагревала теплоноситель обратки. Если температура выровнялась во всём резервуаре, то он считается полностью заряженным.

После того как котел выпалил все что в него загрузили, он перестает работать и в дело вступает ТА. Циркуляция продолжается и он постепенно отдает свое тепло через радиаторы в помещение. Все это происходит до того момента, пока в котел опять не поступит очередная порция топлива.

Если накопитель тепла для отопления маленький, то его запаса хватит совсем ненадолго, при этом время нагрева батарей увеличивается, так как объём теплоносителя в контуре стал больше. Минусы использования для домов временного проживания:

• увеличивается время прогрева помещения;
• больший объём контура, что делает заполнение его антифризом дороже;
• более высокие расходы на монтаж.

Как вы понимаете заполнять систему и спускать воду каждый раз, когда вы приезжаете на свою дачу, по меньшей мере, хлопотно. Учитывая, что один только бак будет литров 300. Ради нескольких дней в неделю идти на такие меры бессмысленно.

В резервуар встраиваются дополнительные контуры – это металлические трубы-спирали. Жидкость в спирали, не имеет прямого контакта с теплоносителем в теплоаккумуляторе для отопления дома. Это могут быть контуры:

• ГВС;
• низкотемпературного отопления (теплый пол).

Таким образом, даже самый примитивный одноконтурный котел или даже печка может стать универсальным нагревателем. Он обеспечит весь дом необходимым теплом и горячей водой одновременно. Соответственно производительность нагревателя будет использована в полной мере.

В серийных моделях, изготовленных в производственных условиях, встраиваются дополнительные источники подогрева. Это тоже спирали, только они называются электрическими тэнами. Их зачастую несколько и они могут работать от разных источников:

Такой подогрев относится к дополнительным опциям и не является обязательным, учитывайте это, если решили сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками.

Виды и строение теплоаккумуляторов

Ёмкости различают по материалу, который применяется как термоаккумулирующий:

• твердотельные;
• паровые;
• а также термохимические;
• жидкостные;
• с добавочным нагревом.

Вверху бака расположены пара штуцеров (патрубков), предназначенные для совмещения с котлом и всей системой, а также клапаном-предохранителем для спуска лишнего воздуха, если давление в глубине повысится. Внизу есть кран, через который можно спустить воду. Также производитель иногда размещает тут фланцы для монтажа датчика давления и температуры.

Внимание! Ёмкость работает за счет разности давления воды, создаваемой насосом. Встроенный тепловой аккумулятор в разы увеличивает инерционность всей отопительной системы

Где теплоаккумулятор будет «лишним»

Иногда для отопительных систем наоборот желателен быстрый набор температуры и ее снижение, в этом случае увеличенное количество теплоносителя, которое накапливают аккумуляционные емкости, будет только мешать быстрому нагреву и остыванию и точной регулировке температуры. В частности:

1. Если отопление нужно только в короткие промежутки времени и нежелателен перерасход топлива. Например, котельная работает на обогрев сушилки, которая используется только периодически. В этом случае не имеет смысла греть накопленным теплом пустое помещение, из которого выгружен материал.
2. Если кроме отопления теплоустановка используется еще и для обеспечения теплом какого-то технологического оборудования и требуется быстрая и точная смена температурных режимов – повышенная инерция будет только мешать.

Скорость расхода накопленного ресурса

Точно определить, как быстро уйдет тепло из емкости нельзя, тут следует брать в расчет некоторые нюансы:

• объем воды в бочке;
• уровень потери тепла в помещении;
• показатели температуры воздуха снаружи;
• установленные нормы термодатчиков;
• жилую площадь дома, которую нужно отапливать;
• интенсивность и периодичность забора горячей воды для бытовых и прочих нужд.

Как правило, в автономных системах частного дома буферного тепла хватает на период от 4-5 часов до суток. Применение накопителя снижает регулярность нагрузки на греющий ресурс, экономит топливо и увеличивает длительность эксплуатации котла отопления.

Преимущества и недостатки ТА

Габариты ТА впечатляют

Начнем с преимуществ, которые дает использование бака аккумулятора для гвс и отопления:

• стабильность температуры в контуре;
• экономия топлива;
• сокращение количества загрузок топлива в котел;
• нагреватель полностью реализует свой потенциал мощности;
• возможность экономии, если в качестве нагревателя выступает электрический котел;
• одновременное нагревание теплоносителя в контуре обогрева и горячей воды.

Не бывает ничего, что не имело бы своих недостатков. Так и с теплоаккумуляторами:

• занимают много места;
• дорого стоят;
• нужен более мощный котел.

Все понимают, что каждое дело нужно делать хорошо и качественно, желательно придерживаясь всех правил. На практике, к сожалению, это не всегда возможно. Тут нужно считать деньги, ведь всё всегда упирается именно в них. Применение буферных емкостей действительно помогает сократить расходы на топливо и стабилизировать температуру в контуре. При этом изначально нужно будет купить в два раза мощнее котел, который, естественно, дороже, и купить сам теплоаккумулятор, что тоже недёшево. Можно совершать покупки постепенно, сначала сделать контур без накопительного резервуара, а потом со временем докупить его, если желание не пропадет. При этом нужно будет немного подкорректировать схему разводки труб отопления.

Принцип функционирования ТА

Основным назначением аккумуляторов тепла является подача дополнительной тепловой энергии в отопительный контур после того, как будет снижена или прекращена генерация тепла котлом.

В объёмной емкости содержится значительное количество кипятка под давлением, в пределах 3,0 атм.

К корпусу внутри бака, припаивается специальный теплообменник, при помощи которого происходит «закачивание» тепла в ТА, и обратный отбор в отопительную систему.

Устройство аккумулятора и принцип работы довольно просты. Даже изготовленные собственноручно резервуары могут повысить эффективность домашней системы отопления и сделать эксплуатацию намного удобнее.

Особенности устройства

Основа конструкции – это надежный резервуар могущий выдержать перепады давления. Для этой цели можно использовать старые газовые баллоны или иные емкости промышленного назначения. В системах без циркуляционного насоса установка должна производиться выше ниже радиаторов. Вода будет циркулировать естественным способом подчиняясь законам гравитации.

В домашних условиях нецелесообразно нарушать целостность бака для установки теплообменников. В большинстве случаев переоборудование сводится к просверливанию двух отверстий на верхней и нижней границах уровня, куда и подключаются подающий и отводящий патрубки.

Поток теплоносителя просто проходит через бак, который выступает в качестве буферной емкости. В случае перегрева котла он воспринимает на себя излишнюю тепловую энергию. По окончанию работы котла, вентили подающего и обратного трубопроводов перекрываются, таким образом, поток теплоносителя начинает идти исключительно через аккумулятор.

Если резервуар не оснастить собственным циркуляционным насосом, в случае монтажа вверху то движение теплоносителя остановится. Не лишним будет и монтаж электрического нагревателя, его установить достаточно просто в отличие от внутренних теплообменников.

Расчет объема и мощности

Выбор объема резервуара неразрывно связан с мощностью котла и объемом помещения где он будет находиться. Чем больше емкость тем больше вес, поэтому монтаж на перекрытиях производится исходя из их материала и веса наполненного бака.

Если помещение необходимого объема отсутствует, а меньшая мощность не удовлетворяет расчетным параметрам, то устанавливают два бака в разных помещениях здания. Не рекомендуется приобретать аккумулятор с емкостью большей чем расчетная поскольку мощность котла должна быть в два больше и система будет работать неэффективно.

За расчетное берется условие что при расходе 1 КВт тепловой энергии на нужды отопления, требуется от 25 до 50 литров теплоносителя. Предполагается, что аккумулирование составит 90 градусов, а после того как он включится в работу, разрядка будет продолжаться до 50 градусов. Выбор мощности производится по таблице учитывающей эту разницу.

Объем теплового аккумулятора, м3	0,35	0,5	0,8	1	1,5	2	3	3,5
Величина отдаваемого теплапри разности температур в 40 ⁰С, кВт/ч	20	30	45	58	85	115	170	210

Рекомендации по изготовлению

При самостоятельном изготовлении прямоугольного резервуара из листового металла, следует особое внимание уделить сварным швам. При отсутствии опыта лучше обратиться к квалифицированному сварщику который правильно подберет электроды и сделает соединение. При несоблюдении технологии даже выполненный из нержавеющей стали агрегат даст течь по швам

При несоблюдении технологии даже выполненный из нержавеющей стали агрегат даст течь по швам.

Необходимо оборудовать вентилями входящий и уходящий трубопроводы. Подключение насоса выполнять параллельно с обратным клапаном, а установку ТЭНа производить только на дне. При использовании нержавеющей стали, монтаж аккумулятора выполняется исключительно на нижнем этаже.

Чем утеплить?

Выбор утепляющего материала зависит от формы бака, в остальном они все показывают достаточно высокую эффективность:

• Цилиндрический бак — применяются рулонные фольгированные утеплители в комплексе с гибкими плитами из минеральной ваты.
• Прямоугольный бак — жесткие плиты применяемые в утеплении фасадов, пенопласт или гибкие утеплители.

Буферный накопитель своими руками

Как уже выяснили, буферная емкость, по сути, представляет собой бочку или бак, в котором могут быть устроены различное количество теплообменников, термодатчиков и спускной клапан для сброса излишнего давления. Заводские изделия снабжаются всем необходимым инструментарием и изготовляются из стали с различным покрытием и утеплителем.

Стоимость теплоаккумуляторов может достигать довольно внушительных сумм и зависит от емкости и количества теплообменников. Но можно ли изготовить буферную емкость для твердотопливного котла своими руками без потери функциональности, сэкономив при этом финансы? Вопрос непростой. В первую очередь возможность зависит от доступности инструментов, материалов и опыта работы мастера. Для самостоятельного изготовления необходимо:

• Подобрать уже готовый бак из подходящего материала, который будет соответствовать заданной емкости, или рассчитать количество материалов для изготовления емкости самостоятельно из листовой стали. Сложность в том, что желательно использовать материал, который не подвергается коррозии. Например, нержавеющую сталь, но она довольно дорогая. Теплоаккумулятор из обычной черной стали будет дешевле, но для него необходимо использовать теплообменники, чтобы вода из него не попадала в систему отопления. Так как там будет происходить коррозия.
• Качественно сварить емкость без допущения утечек. При использовании нержавеющей стали необходимо применять аргоновую сварку. Черная сталь в основном применяется толщиной от 4 мм, что также накладывает отпечаток на сложность работы и возникает необходимость привлечения высококлассного сварщика.
• Найти медную или нержавеющую гофрированную трубу подходящего диаметра для изготовления теплообменников. Из трубы сворачивается спираль, которая погружается в бак. По ней будет циркулировать вода от котла и по контуру отопления. Медь также довольно дорогой материал.
• Качественно устроить врезки и патрубки для подключения подводящих и отводящих трубопроводов.
• Грамотно утеплить емкость по всей поверхности.
• Установить спускной клапан и температурные датчики в верхней и нижней зонах.

Все эти процессы довольно трудоемкие и требуют знаний и опыта. А при любой ошибке возникает опасность выхода из строя всей системы. Если вы не уверены в своих силах, лучше приобрести емкость заводского изготовления. Тем более что в большинстве случаев разница в цене будет не так уж высока.

Как же подобрать объем бака для разных систем? Правильный выбор изделия необходим как для покупки заводского, так и для его изготовления самостоятельно.