Теплоаккумулятор для отопления частного дома

Теплоаккумулятор для отопления частного дома

Отопление частных домов часто организуется от твердотопливного котла, установленного в отдельном помещении – котельной. Такой вид оправдывает себя, если отсутствует централизованное газоснабжение. Серьезный недостаток твердотопливного котла – необходимость производить частую закладку топлива. При сильных холодах приходится это делать даже ночью, что делает эксплуатацию неудобной. Избавить владельцев домов от этой проблемы может теплоаккумулятор для отопления.

Функции, преимущества и недостатки использования теплового аккумулятора

Теплоаккумулятор служит для того, чтобы запасать тепло. Благодаря ему система отопления с твердотопливным котлом становится более выгодной, практичной и производительной.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Подключаемые системы к буферной ёмкости

Теплоаккумулятор выполняет ряд функций:

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

1. Аккумуляция тепла от котла и последующий его расход по требованию отопительной системы. Это стало возможным благодаря применению трехходового клапана либо специальной автоматики.
2. Предохранение обогревательной системы от перегрева.
3. Максимальный показатель КПД в работе котлов.
4. Возможность в одной схеме увязать различные источники тепла.

Объем аккумулирующего бака может составлять от ста до нескольких тысяч литров. Чем больше буферная емкость для котла по объему, тем больше и ее размеры.

В системе отопления с использованием теплового аккумулятора выделяются следующие преимущества:

p, blockquote 8,0,1,0,0 —>

• защита котла от перегрева;
• работа с максимальной экономией энергоресурсов и увеличение КПД всей системы отопления;
• простота и удобство в пользовании котлом, возможность загружать его в любое время;
• обеспечение стабильной температуры на всей площади помещения;
• возможность обеспечивать дома горячим водоснабжением, не используя дополнительные водогрейные устройства.

Недостатки аккумуляторов тепловой энергии:

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

• большой вес и большие размеры;
• устанавливать его необходимо рядом с отопительным котлом, поэтому в доме должно быть отдельное помещение соответствующей площади;
• высокая цена.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Что такое накопительный бак для отопления

Накопительный бак – это утепленная емкость с выводами для подключения труб водяного отопления. Служит для обогрева жилья в период остановки работы источника тепла.

Стандартная, без лишних наворотов теплоаккумулирующая емкость состоит из:

• Бака в виде стального цилиндра;
• Теплоизоляции примерно в 50- 100 мм;
• Обшивки;
• Врезанных в емкость штуцеров;
• Погружных гильз для фиксации манометра и термометра.

Также подобный водяной накопитель увеличивает эффективность работы твердотопливного котла. Ведь максимальная тепловая отдача происходит при активном горении топлива, а это невозможно без буфера, забирающего все излишки тепла на себя. Чем эффективнее горят дрова, тем их меньше надо. То же самое касается газовых установок.

Пока помещение греет теплогенератор, аккумулирующий бак накапливает тепло, и вода в нем прогревается до максимальной температуры. После завершения работы котла в батареи начинает поступать горячая жидкость, обеспечивающая отопление жилья. Продолжительность обогрева зависит от литража бака и уличной температуры.

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.

Тепловой аккумулятор своими руками

Сложность изготовления буферных емкостей для отопления заключается в создании надежной теплоизоляции. Для этого нельзя использовать обычную бочку или аналогичную ей емкость. Помимо этого параметра ёмкость радиатора отопления должна выдержать нагрузку воды на стенки и возможные гидравлические удары.

Самая простая конструкция представляет собой куб, внутри которого располагается П-образный трубопровод или змеевик из медной трубы. Последний предпочтительнее, так как он имеет большую площадь теплообменной поверхности, а медь обладает оптимальным значением теплопроводности. Эта конструкция подключается к общей магистрали. Для изготовления емкости системы отопления понадобятся стальные листы, толщиной не менее 1,5 мм и металлическая труба. Ее диаметр должен быть равен сечению трубопровода на этом участке отопления.

Минимальный набор инструментов включает в себя следующее:

• Сварочный аппарат;
• Угловая шлифовальная машина (болгарка);
• Дрель со сверлами по металлу;
• Измерительный инструмент.

Проще всего изготовить ёмкость для радиаторов отопления кубической формы. Предварительно составляется чертеж, по которому будут выполняться все дальнейшие работы. Наличие ТЭНа не обязательно, но предпочтительно. Он сможет поддерживать уровень нагрева воды на должном уровне.

Порядок изготовления теплового аккумулятора

Сначала вырезаются листы прямоугольной формы, из которых будет состоять корпус емкости системы отопления. На этом этапе нужно учитывать зазор для сварки – он может составлять от 1 до 3 мм в зависимости от аппарата и выбранных электродов. Затем в заготовках вырезают отверстия для крепления трубопровода, ТЭНа и патрубков для наполнения емкости. Чугунные батареи отопления не могут крепиться непосредственно к ней. Поэтому нужно рассчитать тепловые потери от емкости к радиатору.

После сборки конструкции нужно сделать теплоизоляцию корпуса. Для накопительной емкости отопления лучше всего использовать базальтовый утеплитель. Он имеет следующие важные качества:

• Не горюч. Плавление происходит при температуре свыше 700°С;
• Легко устанавливается. Базальтовая вата достаточно упруга;
• Имеет пароизоляционные свойства. Это важно для вывода конденсата, который будет неизбежно скапливаться на корпусе аккумулирующей емкости во время работы отопления.

В качестве ёмкости можно использовать старый стальной резервуар. Но толщина его стенки не должна быть менее 1,5 мм.

Принцип работы

Аккумулирующий бак начинает накапливать избыточное тепло в верхней части емкости после полного обогрева помещения. По мере охлаждения гидроаккумулятор постепенно выделяет тепло в системы отопления.

От емкости гидроаккумулятора зависит, сколько раз в течение суток будет загружаться твердотопливный котел.

В основе работы аккумулирующего бака лежит использование высокой теплоемкости воды, которая при остывании на 1 °C выделяет в несколько раз большее количество тепла на обогрев 1 м 2 помещения.

Для расчета объема аккумулирующей емкости используют соотношение — 25 – 30 л емкости на 1 кВт мощности твердотопливного котла.

Например, для котла мощностью 20 кВт объем бака будет составлять от 500 до 600 л.

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.

Устройство и принцип работы

В простейшей конструкции буферная емкость (теплоаккумулятор, бак-аккумулятор) представляет собой теплоизолированный металлический бак с четырьмя патрубками: два для котлового контура и два, для контура отопительной системы.

В верхней части устройства, расположен подрывной клапан, который, в случае необходимости, стравливает избыток давления. В днище данного устройства устанавливается дренажный кран, благодаря которому можно сливать теплоноситель. В некоторых моделях теплогенератора предусматривается наличие электрического ТЭНа и (или) змеевика, для подогрева теплоносителя от других источников тепла. Достаточно часто в верхней части конструкции располагается теплообменник, благодаря которому производится подогрев воды для ГВС дома.

Принцип действия данного устройства следующий: бак заполнен теплоносителем. При запуске котла циркуляционный насос котлового контура подает из нижней части теплоаккумулятора охлажденный теплоноситель, который после нагрева поступает в верхнюю часть буферной емкости. Горячий теплоноситель легче холодного, поэтому он всегда находится в верхней части бака. Пока твердотопливный котел работает по малому кругу (только через буферную емкость) происходит постепенное замещение холодного теплоносителя горячим.

После того, как весь теплоноситель прогрелся, включается циркуляционный насос отопительного контура, нагретый теплоноситель из верхней части бака начинает поступать в систему отопления. Остывшая обратка поступает в нижнюю часть бака-аккумулятора, а оттуда – в котлоагрегат.

Из-за разницы в плотности, горячий и холодный теплоноситель в буферной емкости практически не смешивается.

Основные достоинства такой схемы отопления в том, что при остановке котла данная система еще некоторое время будет снабжать радиаторы горячим теплоносителем. Правильный подбор буферной емкости для твердотопливного котла позволяет значительно увеличить время между топками котла, уменьшить расход топлива и сэкономить средства. Кроме этого, использование этого устройства позволит сгладить температурные колебания в котловом и отопительном контуре.

Недостатком отопления с теплоаккумулятором является то, что между запуском котла и прогреванием радиаторов проходит достаточно большой период. В зависимости от температуры в помещении и емкости бака, такое время может составлять 2-4 часа.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

Заключение

После того, как вы сделали накопительную емкость, сумели сделать правильную обвязку, надо заняться теплоизоляцией агрегата. Изготовленный из металла теплоаккумулятор, без должной изоляции будет раздавить драгоценное тепло направо и налево. Здесь можно использовать любые подручные материалы, начиная с минеральной ваты, заканчивая пенополистиролом.

Свой тепловой аккумулятор вы можете утеплить, как вам угодно. Главное, что бы емкость выполняла задачу термоса, теплообмен между стенками накопителя и атмосферным воздухом отсутствовал. Когда у вас стоит одноконтурный котел с естественной циркуляцией, утепление накопительной емкости должно быть усиленным. В противном случае (чердак одно из самых холодных мест в доме), ваш котел будет постоянно работать с повышенной нагрузкой, а система отопления будет пополняться уже остывшим теплоносителем.