Під час обігріву будинку часто трапляється, що вдень є можливість виробляти тепло з надлишком, а в нічний його не вистачає. Буває й прямо протилежна ситуація, коли вигідніше користуватися опаленням вночі. Подібні моменти допоможе згладити акумулятор для опалення. Але треба знати, як його правильно підібрати, встановити та підключити до системи. Детальну інформацію на цю тему ви зможете отримати з цієї статті.

Коли потрібний акумулятор тепла

Цей елемент опалювальної системи у вигляді утепленого резервуара з водою рекомендується встановлювати в таких випадках:

• для максимально ефективної роботи твердопаливного казана;
• спільно з електричним генератором тепла, що функціонує за зниженим нічним тарифом.

Для довідки.Також є водяні акумулятори тепла для теплиць, які застосовуються для збереження сонячної енергії, отриманої протягом дня.

Експлуатація котлів на твердому паливі має особливості. Теплогенератор діє з високим ККД тільки при роботі на максимальних режимах, якщо перекривати йому повітря для зниження температури в топці, то ефективність роботи теж знижується. Чимало турбот домовласнику завдає і періодичність топки, дрова прогоріли – треба завантажувати нові, робити це серед ночі вкрай незручно. Вихід простий: потрібен бак-акумулятор, що накопичує згенероване раніше тепло для використання його після прогоряння дров у паливнику.

Протилежна ситуація виникає з електричним котлом, підключеним до мережі через багатотарифний лічильник. Щоб заощадити, потрібно отримати максимум тепла вночі, коли тариф низький, а вдень не використовувати електроенергію. І тут тепловий акумулятор у системі опалення дозволить організувати оптимальний графік роботи джерела тепла, видаючи в систему гарячу воду, поки теплогенератор не діє.

Важливо.Для спільної роботи з тепловим акумулятором котел повинен мати не менш ніж півторний запас теплової потужності. Інакше він не зможе одночасно прогрівати воду в опалювальній системі та накопичувальній ємності.

Схожа ситуація з надлишками тепла виникає в теплицях, вдень їх навіть провітрюють. Для накопичення сонячної енергії для використання вночі можна використовувати найпростіший акумулятор тепла Лежебока для обігріву грунту. Це чорний полімерний рукав, наповнений водою і прокладений прямо по грядці, він не дає ґрунту остигати в нічний час. Для поглинання більшої кількості тепла всередині теплиці розміщують бочки з водою, забарвлені у темний колір.

Розрахунок теплового акумулятора

Місткість для накопичення теплової енергії можна як придбати в готовому вигляді, так і зробити самостійно. Але виникає закономірне питання: а якої місткості має бути резервуар? Адже маленький бак не дасть належного ефекту, а надто великий влетить у копійчину. Відповідь це питання допоможе знайти розрахунок теплового акумулятора, але спочатку треба визначити вихідні параметри для обчислень:

• теплові втрати будинку чи його квадратура;
• тривалість бездіяльності основного джерела тепла

Визначимо місткість ємності, що акумулює, на прикладі стандартного будинку площею 100 м2, для обігріву якого потрібна кількість тепла в розмірі 10 кВт. Припустимо, що чистий час простою котла становить 6 годин, середня температура теплоносія у системі – 60 °С. За логікою, в проміжок часу, поки опалювальний агрегат не діє, акумулятор повинен віддавати в систему 10 кВт щогодини, всього виходить 10 х 6 = 60 кВт. Це кількість енергії, яку слід накопичити.

Оскільки температура в баку повинна бути якомога вищою, для обчислень приймемо значення 90 °С, на більші побутові котли все одно нездатні. Потрібна ємність теплового акумулятора, виражена у масі води, розраховується так:

• m = Q/0.0012 Δt

У цій формулі:

• Q – кількість теплової енергії, що накопичується, у нас це 60 кВт;
• 0.0012 кВт/кг ºС – це питома теплоємність води, у звичних одиницях виміру — 4.187 кДж/кг ºС;
• Δt – різниця між максимальною температурою теплоносія в резервуарі та опалювальній системі, ºС.

Отже, водяний акумулятор повинен вміщувати 60/0.0012 (90 – 60) = 1667 кг води, за об'ємом приблизно 1.7 м3. Але тут є один момент: розрахунок проводиться за найнижчої температури на вулиці, що буває нечасто, крім північних регіонів. Крім того, через 6 годин вода в баку охолоне лише до 60 ºС, отже, за відсутності холодів акумулятор можна «розряджати» і далі, поки температура не впаде до 40 ºС. Звідси висновок: для будинку площею 100 м2 вистачить накопичувальної ємності об'ємом 1.5 м3, якщо котел не діятиме 6 годин.

З попереднього розділу випливає, що звичайною бочкою на 200 л позбутися не вдасться, хіба що її місткість - не менше півкуба. Цього вистачить для будиночка площею 30 м2, та й то ненадовго. Щоб не витрачати час і сили даремно, треба в

З погляду розміщення в котельні краще робити ємність прямокутної форми. Розміри – довільні, головне, щоб їхній добуток дорівнював розрахунковому обсягу. Ідеальний варіант - бак з нержавіючої сталі, але підійде і звичайний метал.

Вгорі та внизу тепловий акумулятор, зроблений своїми руками, потрібно забезпечити патрубками для приєднання до системи. Щоб тиском води сталеві стіни не випирало назовні, конструкцію необхідно посилити ребрами або перемичками.

Бак-акумулятор потрібно добре утеплити, в тому числі знизу. Для цього підійде пінопласт щільністю 15-25 кг/м3 або мінеральна вата в плитах не менше 105 кг/м3 щільності. Оптимальна товщина теплоізоляційного шару – 100 мм. Апарат, наповнений теплоносієм, матиме пристойну вагу, так що для його монтажу знадобиться фундамент.

Порада.Якщо потрібна ємність для самопливної опалювальної системи, її слід встановити своїми руками на металеву підставку, не забувши утеплити нижню частину. Мета – підняти резервуар вище за рівень батарей.

Схема підключення

Після встановлення резервуара на місце треба правильно його приєднати до мережі трубопроводів. Найбільш популярна стандартна схема підключення теплового акумулятора, показана на малюнку:

Для її реалізації знадобиться 2 циркуляційні насоси і стільки ж триходових клапанів. Насоси забезпечують циркуляцію в окремих контурах, а клапани – необхідну температуру. У котловому контурі вона повинна опускатися нижче 55 ºС, щоб уникнути появи конденсату в твердопаливному котлі, цим і займається клапан у лівій частині схеми.

Теплоносій у трубопроводах опалення нагрівається залежно від потреби в теплі, а тому підключення теплового акумулятора з іншого боку здійснюється через змішувальний вузол. Клапан може керувати температурою води в автоматичному режимі, орієнтуючись на датчик або терморегулятор. Одна із схем системи опалення із акумулятором тепла (буферною ємністю) представлена ​​на відео.

Висновок

Місткість, що акумулює тепло, може помітно полегшити життя власникам твердопаливних котлів. Їм не доведеться перейматися завантаженням палива в нічний час, а це великий плюс. Та й сам теплогенератор працюватиме в економічному режимі, розвиваючи максимальний ККД. Що стосується електричних котлів, то тут вигода при встановленні накопичувача очевидна.

У більшість сучасних систем опалення закладено початкову ваду, що унеможливлює ефективну організацію обігріву за допомогою котла опалення періодичної дії. Проблема полягає не в принципі спалювання палива, хоча там теж не все гладко, а в організації теплопередачі від джерела тепла – фронту горіння твердого палива у повітряний простір житлових кімнат будинку чи квартири. Теплоакумулятори мають компенсувати втрати, спричинені періодичною роботою котла. Якщо бути точним, теплоакумулятор необхідний для будь-якого опалювального котла періодичної дії.

Прилад, що гордо називається теплоакумулятором для котлів опалення, є бак значної ємності, що доходить часом до 10 тонн води, з системою внутрішніх теплообмінників. Що має давати застосування теплоакумулятора:

• Безпечне накопичення надлишкового тепла, що генерується котлом у водяний потік теплоносія;
• Збільшити тривалість циклу нагрівання - остигання котельної установки, тим самим спростити її обслуговування, звільнити від необхідності запускати її вночі або у незручний для себе час;
• Підвищити ефективність роботи та збільшити ресурс котлів опалення.

Цікаво! Примітивність конструкції теплоакумулятора для опалювальних котлів дозволяє виготовити його своїми руками, знадобиться тільки бак для води, труби для підключення, вентильна апаратура і зварювальний апарат.

Крім твердопаливного опалювального котла, потреба у використанні теплоакумулятора є також у систем на електричних опалювальних котлах. У цьому випадку застосування теплоакумулятора продиктоване штучним вибором на користь періодичного нагріву, причому тільки в нічний період, коли є можливість використовувати вигідніший пільговий тариф.

Конструкція сучасних котлів опалення для виробника максимально оптимізована з точки зору витрат і вартості виробництва. Сучасний котел опалення виготовлений із тонколистової сталі з мінімальними витратами на дефіцитні та дорогі мідь та нікель, та працює в режимі пічки «буржуйки».

У пристрої немає навіть натяку на теплоакумулятор. Такий опалювальний котел в принципі не здатний накопичувати теплову енергію. Порівняйте сучасний пелетний або вугільний котел зі старими важкими конструкціями опалювальних котлів з чавуну, а ще краще, з улаштуванням звичайної сільської кам'яної печі. В останньому випадку функції теплоакумулятора максимально ефективно виконує цегляна кладка, що безпосередньо поглинає тепло від полум'я і поступово передає в повітря приміщення протягом 10-12 годин.

Тому сучасний опалювальний котел неефективний без теплоакумулятора. Твердопаливний агрегат буде незамінним у роботі та обійдеться без багатотонних теплоакумуляторів, якщо в його пристрої з'явиться система автоматичного завантаження палива в топку та подальше очищення від золи.

Як працює теплоакумулятор

Призначення акумулятора тепла – видавати додаткову теплову енергію у контур водяного опалення після зниження або припинення генерації тепла опалювальним котлом. Для цього у великій ємності знаходиться велика кількість окропу при тиску близько 3атм. У корпус бака впаяно теплообмінник, за допомогою якого йде «закачування» тепла в акумулятор і зворотний відбір в систему опалення. Найчастіше в бак вбудовується додатковий теплообмінник з метою отримання гарячої води для потреб кухні та ванни.

Принцип змішування потоків різних температур

Для швидкого розігріву приміщення теплоакумулятор за допомогою триходового клапана вимикають із ланцюга руху розігрітого теплоносія. Тільки після розігріву потоку води в трубах понад 60 про З контур підключається вода із запасника теплоакумулятора. І, поки працює котел, тепло йде у двох напрямках: у накопичувач та в радіатори обігріву.

У подібному принципі існують певні позитивні сторони:

1. Швидке прогрівання житлового приміщення, і тільки після цього відбувається скидання надлишкового тепла в теплоакумулятор;
2. Принцип змішування дає ефективний теплообмін;
3. Запас води в теплоакумуляторі є стратегічним резервом для котла, що запобігає його можливому прогоранню при порушенні циркуляції води в теплоцентралі.

Важливо! У подібній схемі повинні бути виключені будь-які кольорові метали, що дають електрохімічну пару зі сталлю та алюмінієм.

В ідеалі вода, що циркулює в гарячому теплообміннику опалювального котла, не повинна змішуватися з теплоносієм, що протікає по всій системі опалення. Тому найчастіше в теплоакумуляторах використовують іншу схему - з гідравлічною розв'язкою та поділом потоків.

Система з гідравлічною розв'язкою теплових носіїв

У цій схемі теплоакумулятор грає роль одного з елементів контуру теплопостачання, його неможливо виключити з потоку. Фактично в теплоакумуляторі відбувається постійна передача тепла від виділеного гарячого контуру котла опалення та решти маси води або теплоносія, що циркулює в системі обігріву.

Що це дає:

• Високонавантажений теплообмінник опалювального котла вимагає використання спеціальної, очищеної від домішок і кисню повітря води. Тільки така вода гарантує тривалий термін служби трубок та ущільнень теплообмінника. Запас необхідної кількості підготовленої води зберігається у додатковому бойлері.
• Завдяки спеціальній схемі розігрітої води з бака теплоакумулятора можна легко регулювати температуру відібраної рідини, що спрощує систему керування опаленням.

До недоліків можна віднести потребу в додаткових пристроях – двох насосах: циркуляції теплоносія та системи забезпечення електропостачання. Іноді для резервування використовують пару пристроїв – перетворювач напруги та електричний акумулятор для опалювального котла. В іншому випадку відключення електроенергії може призвести до серйозної аварії у первинному контурі.

Більш складна та вдосконалена схема має на увазі використання двох самостійних теплообмінників, об'єднаних в одному корпусі теплоакумулятора. Це раціональніший спосіб організації роботи акумулятора тепла з високим ступенем резервування. Саме його можна рекомендувати для бажаючих виготовити теплоакумулятор для опалювального котла своїми руками.

Побудова теплоакумулятора власними силами

Для виготовлення накопичувача тепла слід визначитись із тепловою потужністю акумулятора. Існує певна методика побудови акумулюючої системи. Кількість води в акумуляторі приймають виходячи з 30-40л рідини на кожні 1000Вт теплової потужності котла. У такому випадку для будинку в 100м 2 опалювальної площі буде потрібно ємність 350-400 літрів. Найкращим варіантом буде використання готового бойлерного бака, з датчиками рівня води, тиску та температури.

Якщо в якості робочої схеми буде обрана система з підмішуванням, що справно працює навіть за відсутності спеціальних насосів, контур опалення доведеться додатково встановити трипозиційний блок-кран.

Простіші схеми вимагатимуть вмонтувати в бак один або два теплообмінники

Важливо! У Мережі часто рекомендують встановлювати мідні теплообмінники з крученої мідної труби довжиною 15-17м і діаметром «на просвіт» 15-20мм. Рекомендація має сумнівні перспективи, тому що мідь та залізо в контакті з гарячою водою інтенсивно корозують.

Краще використовувати теплообмінник із того ж матеріалу, що й ємність. Це гарантує нормальну якість зварювального шва під час встановлення теплообмінника. Крім того, в порожнині теплоакумулятора краще застосувати анодний захист магнієвими електродами, аналогічний електричним бойлерам гарячого водопостачання. Зовнішні стінки бака - теплоакумулятор обшивають теплоізоляційними матами або мінеральною ватою.

Перспективні варіанти теплоакумуляторів

Одним із цікавих рішень стали малогабаритні акумулятори, які використовують замість води легкоплавкі парафіни або силіконові олії. Завдяки значно вищій теплоємності з'явилася можливість використовувати безпечні малогабаритні системи, що акумулюють, для електричних котлів систем опалення квартир. Замість 300-літрової важкої ємності передбачається застосування двосекційного акумулятора загальним об'ємом 50л теплоносія, що має тепловий запас 15кВт/год.

До відома ! Найчастіше теплоакумулятори застосовуються як резервне джерело тепла при вирощуванні овочів у теплицях, для швидкого обігріву приміщення при різкому похолоданні або настанні заморозків.

При використанні газового котла ми не маємо необхідності самостійно підтримувати певну температуру в контурі опалення – цим займається автоматика. Але все змінюється, коли в будинку ставиться твердопаливний казан. Паливо в ньому горить нерівномірно, що призводить до остигання чи перегріву опалювальної системи. Компенсувати дані коливання та стабілізувати температуру в контурі допоможе теплоакумулятор для опалення. Місткий накопичувальний бак зможе утримати надлишок теплової енергії, поступово віддаючи його в систему опалення.

У цьому огляді ми розглянемо:

• Як працюють теплоакумулятори для систем опалення;
• Як розрахувати необхідний об'єм акумуляторного бака;
• Як підключаються накопичувальні ємності;
• Найпопулярніші моделі теплових накопичувачів.

Пройдемося цими пунктами докладніше.

Принцип дії теплоакумуляторів

Якщо встановити в будинку твердопаливний котел, виникне сувора необхідність регулярного підкладання нових порцій дров. Вся справа в обмеженому обсязі камери згоряння - вона не може вмістити безлімітну кількість полін. Та й систем їхньої автоматичної подачі ще не придумали, якщо не брати до уваги пелетні котли з автоматикою. Іншими словами, за роботою системи опалення доведеться стежити самостійно.

Максимальну потужність ці котли розвивають у той момент, коли в них весело палають дрова. У цей момент вони дають багато зайвої енергії, тому користувачі дозують акуратно дрова, підкладаючи їх по одному поліну. А якщо ні, то в будинку буде занадто спекотно. Нічого хорошого в цьому немає, тому що через це зростає кількість підходів і без того висока. Проблема вирішується за допомогою теплоакумулятора.

Тепловий акумулятор для опалення є акумулюючою ємністю, в якій накопичується гарячий теплоносій. Причому в контур опалення енергія надається строго дозовано, що забезпечує стабільність температури. За рахунок цього домочадці позбавляються температурних коливань та частих підходів для закладання дров. Баки, що акумулюють, здатні накопичувати надлишки теплової енергії і плавно віддавати їх в опалювальні контури.

Спробуємо пояснити принцип роботи на пальцях:

Простота конструкції термоакумулятора не тільки підвищує надійність агрегату, а й спрощує ремонт та планове обслуговування.

• Встановлений у системі опалення з теплоакумулятором опалювальний котел завантажується дровами та виробляє велику кількість теплової енергії;
• Отримана енергія прямує в теплову батарею та накопичується там;
• Водночас за допомогою теплообмінника відбувається забір тепла для системи опалення.

Буферний бак для опалення (він же теплоакумулятор) працює у двох режимах – накопичення та віддача. При цьому потужність котла може перевищувати потрібну теплову потужність для обігріву житла. Поки в топці горітимуть дрова, відбуватиметься накопичення тепла в термоакумуляторі. Після того як поліни згаснуть, енергія ще довго забиратиметься з акумулятора.

Приблизно так само влаштовані акумулятори тепла Лежебока для парників та теплиць – вдень вони накопичують тепло від сонця, а вночі віддають його, зігріваючи рослини та перешкоджаючи їхньому замерзанню. Тільки вони виглядають дещо по-іншому.

Теплоакумулятори для систем опалення необхідні і в тому випадку, якщо джерелом тепла використовуються сонячні батареї або теплові насоси. Ті ж батареї не можуть давати тепло цілодобово, тому що в темний час їх ефективність падає до нуля. У світлу пору дня вони не лише опалюватимуть будинок, а й накопичуватимуть теплову енергію у накопичувальному баку.

Теплоакумулятори можуть стати в нагоді при використанні електричних котлів . Така схема виправдовує себе двотарифної системі оплати.У цьому випадку система налаштовується так, щоб у нічний час відбувалося накопичення тепла, а вдень починалася її віддача. Завдяки цьому у споживачів з'являється можливість заощадити гроші на споживанні електроенергії.

Різновиди теплоакумуляторів

Акумулятор тепла для системи опалення є містким баком, оснащеним солідною теплоізоляцією - саме вона відповідає за мінімізування тепловтрат. За допомогою однієї пари патрубків акумулятор підключається до котла, а за допомогою іншої пари – системи опалення. Також тут можуть бути передбачені додаткові патрубки для підключення контуру ГВП або додаткових джерел теплової енергії. Давайте розберемо основні види теплоакумуляторів для систем опалення:

При наявності циркуляційного насоса з'являється можливість використовувати відразу кілька буферних баків, що дозволяє рівномірно прогрівати кілька приміщень.

• Буферна ємність - це найпростіший бак, позбавлений внутрішніх теплообмінників. Конструкція передбачає використання того самого теплоносія в котлі і батареях, при однаковому допустимому тиску. Якщо планується пропускати через котел один теплоносій, а по батареях інший, слід підключити зовнішній теплообмінник до теплоакумулятора;
• Теплові акумулятори для індивідуального опалення з нижнім, верхнім або відразу з кількома теплообмінниками – такі теплоакумулятори дозволяють організувати два самостійні контури. Перший контур - це бак, підключений до котла, а другий - контур опалення з батареями або конвекторами. Теплоносії тут не поєднуються, в обох контурах може бути різний тиск. Нагрів ведеться за допомогою теплообмінника;
• З проточним теплообмінником контуру ГВП або з баком для організації гарячого водопостачання. У першому випадку вода може споживатись весь день і рівномірно. Друга схема передбачає накопичення води з метою її швидкої віддачі у певний час (наприклад, увечері, коли всі приймають душ перед сном) – аналогічно влаштовані бойлери непрямі, що накопичують воду.

Конструкція теплоакумуляторів для опалення може бути різною, вибір відповідного варіанту залежить від складності опалювальної системи, її характеристик та кількості джерел гарячого теплоносія.

Деякі теплоакумулятори оснащуються ТЕНами з термостатами, що дозволяє забезпечити споживачів теплом у нічний час, коли теплоносій вже охолонув, а підкинути дрова в топку нема кому. Також вони стануть у нагоді при використанні теплових насосів і сонячних батарей.

Розрахунок обсягу теплоакумулятора

Ми впритул підійшли до найскладнішого питання – до розрахунку необхідного обсягу теплоакумулятора. Для цього ми скористаємось наступною формулою – m=W/(K*C*Δt). Літерою W позначається кількість надлишкового тепла, K – це ККД котла (вказуємо десятковим дробом), C – теплоємність води (теплоносія), а Δt – різниця температур, що визначається шляхом віднімання температури теплоносія на зворотній трубі з температури на трубі, що подає. Наприклад, вона може становити 80 градусів на виході і 45 на звороті – разом отримуємо Δt=35.

Для початку розрахуємо кількість надлишкового тепла. Припустимо, що на будинок площею 100 кв. м. нам потрібно 10 кВт тепла на годину. Час горіння на одній закладці дров становить 3:00, а потужність котла становить 25 кВт. Отже, за 3 години казан виробить 75 кВт тепла, з яких на опалення потрібно відправити всього 30 кВт. У нас залишаються 45 кВт надлишкового тепла - цього вистачить ще на 4,5 години обігріву. Щоб не втратити дане тепло і не знижувати кількість дров, що завантажуються (інакше ми банально перегріємо систему), слід скористатися теплоакумулятором.

Що стосується теплоємності води, то вона становить 1,164 Вт * год / кг * ° С - якщо не знаєтеся на фізиці, просто не вдавайтеся в подробиці. І пам'ятайте, що якщо ви використовуватимете інший теплоносій, то його теплоємність буде іншою.

Провівши необхідні обчислення, використовуючи наші поради, Ви легко зможете підібрати модель, що найбільш точно задовольняє всі Ваші запити.

У нас є всі чотири значення - це 45000 Вт тепла, ККД котла (припустимо, 85%, що в дробовому обчисленні буде 0,85), теплоємність води 1,164 і різниця температур 35 градусів. Проводимо обчислення – m=45000/(0,85*1,164*35). За даних цифр обсяг виходить рівним 1299,4 літра. Округлюємо та отримуємо ємність теплоакумулятора для нашої системи опалення рівну 1300 літрам.

Якщо не вдається провести розрахунки самостійно, скористайтеся спеціальними калькуляторами, допоміжними таблицями або спеціалістами.

Схеми підключення

Найпростіша схема підключення теплоакумулятора до твердопаливного котла передбачає використання одного і того ж теплоносія при рівному тиску в котлі та системі опалення. Для цих цілей підійде найпростіший накопичувальний бак без теплообмінників. На зворотних трубах ставляться два насоси – регулюючи їхню продуктивність, ми забезпечимо регулювання температури в системі опалення. Є і схожа схема із застосуванням триходового клапана – вона дозволяє регулювати температуру за рахунок змішування гарячого теплоносія та остиглого теплоносія із зворотної труби.

Теплоакумулятори з вбудованим теплообмінником призначені для роботи в системах опалення з високим тиском теплоносія. Для цього всередині них розташовуються теплообмінники, що підключаються через циркуляційний насос до котлів - так утворюється контур живлення. Внутрішня ємність накопичувача з другим циркуляційним насосом та батареями утворює контур опалення. В обох контурах можуть циркулювати різні теплоносія, наприклад, вода та гліколь.

Схема твердопаливного котла з теплоакумулятором та контуром ГВП дозволяє забезпечити подачу гарячої води без застосування двоконтурного обладнання. Для цього застосовуються внутрішні проточні теплообмінники або вбудовані баки. Якщо гаряча вода необхідна протягом усього дня, рекомендуємо купити та встановити теплоакумулятор із проточним обмінником. Для пікового споживання оптимальні акумулятори з баками ГВП.

Також розроблені бівалентні та мультивалентні схеми підключення – вони передбачають використання одразу кількох джерел тепла для роботи опалення. Для цього можуть використовуватись теплоакумулятори з кількома теплообмінниками.

Популярні моделі

Настав час розібратися із найпопулярнішими моделями теплоакумуляторів для систем опалення. Ми розглянемо продукцію вітчизняних та зарубіжних виробників.

Виробником теплоакумуляторів Прометей є новосибірська компанія «СибенергоТерм». Вона випускає моделі об'ємом 230, 300, 500, 750 та 1000 літрів. Гарантія на обладнання складає 5 років.Теплоакумулятори наділені чотирма відводами для підключення до опалення та джерел тепла. За збереження накопиченої енергії відповідає шар теплоізоляції з мінвати. Робочий тиск складає 2 атм., Максимальний – 6 атм. При покупці обладнання враховуйте його розміри – так, діаметр моделі на 1000 літрів становить 900 мм, через що її корпус може не поміститися у стандартні дверні отвори шириною 80 см.

Вартість представленого теплоакумулятора для систем опалення варіюється в діапазоні від 65 до 70 тис. рублів.

Ще один місткий теплоакумулятор на 1000 літрів води. Він оснащується одним або двома гладкотрубними теплообмінниками, але позбавлений теплоізоляції, що необхідно враховувати при його встановленні - її доведеться купувати окремо. Діаметр корпусу становить 790 мм, але якщо до нього додається теплоізоляція, діаметр виростає до 990 мм. Максимальна температура в системі опалення становить +110 градусів, у контурі ГВП – до +95 градусів.

Дані теплоакумулятори представлені модифікаціями із шістьма або десятьма підключеннями. Також на борту передбачено клеми температурних датчиків. Місткість баків складає 960 літрів, робочий тиск – до 3 бар. Товщина теплоізоляційного шару складає 80 мм. Використання інших рідин як теплоносія, крім води, не допускається – це стосується обох контурів, а не лише контуру опалення. При необхідності можливе послідовне підключення кількох теплоакумуляторів в єдиний каскад.

Саморобні теплові акумулятори

Ніщо не заважає зібрати теплоакумулятор для системи опалення своїми руками – для цього необхідно провести розрахунки та намалювати креслення, орієнтуючись на необхідну місткість. Баки споруджуються з листового металу товщиною 1-2 мм, що розкраюється плазморізом, різальним верстатом або зварювальним апаратом. Теплообмінники організуються із металевих прямих або гофрованих труб. А щоб уникнути швидкої корозії металу, необхідно придбати магнієвий анод. Як теплоізоляцію можна використовувати базальтову вату.

Як бонус наводимо докладний креслення теплоакумулятора ємністю 500 літрів - цього достатньо для підтримки роботи системи опалення в невеликому будинку.

Відео

Теплоакумулятор (ТА, буферна ємність) являє собою пристрій, що забезпечує накопичення та збереження тепла протягом тривалого часу для подальшого використання. Найпростішим прикладом накопичувача тепла є звичайний побутовий термос. Як ще один приклад можна назвати звичайну піч із цегли, яка нагрівається при спалюванні в ній палива, а після закінчення топки піч ще кілька годин продовжує віддавати тепло, обігріваючи приміщення.

Використання буферної ємності в системах опалення та гарячого водопостачання забезпечує безперебійну подачу нагрітого теплоносія до опалювальних приладівнезалежно від того, працює котел в даний момент чи ні.

Тепловий акумулятор дозволяє також підвищити ефективність роботи всієї системи, збільшити ресурс обладнання та значно знизити витрати енергоресурсів на обігрів приміщень та ГВП.

Найбільший ефект від застосування ТА помітний у системі, що працює на основі твердопаливного опалювального котла. Це дозволяє досягти значної економії палива (до 25-30%) та збільшити ККД котла до 85%.

Купити готовий бак-акумулятор можна в магазині або виготовити його самостійно. При цьому важливо правильно розрахувати ємність та інші технічні параметри, а також правильно підключити буферний накопичувач до системи опалення.

У цій статті:

Конструктивні особливості теплонакопичувача

Креслення бака-акумулятора

Основним елементом будь-якого ТА є термоакумулюючий матеріал, що має високу теплоємність.

Залежно від виду матеріалу, що застосовується, теплоакумулятори для котла можуть бути:

• твердотільні;
• рідинні;
• парові;
• термохімічні;
• з додатковим нагрівальним елементом тощо.

Для опалення та гарячого водопостачання приватних будинків застосовуються бак-акумулятори гарячої води, де як термоакумулюючий елемент виступає саме вода, що має високу питому теплоємність.

Замість води іноді використовують , призначений для систем опалення будинку.

Прикладом водяного ТА з додатковим електронагрівальним елементом для системи гарячого водопостачання може бути сучасний водонагрівач.

Звичайний акумулятор теплової енергії є герметичний металевий бак різного об'єму (від 200 до 5000 літрів і більше), як правило, циліндричної форми, укладений у зовнішню оболонку (корпус).

Між баком і зовнішньою оболонкою знаходиться шар, що утеплює, з теплоізолюючого матеріалу.

У верхній та нижній частині бака є по два патрубки для підключення до опалювального котла та до самої системи опалення.

У донній частині зазвичай знаходиться дренажний кран для зливу рідини, а зверху розташовується запобіжний клапан для автоматичного наповнення повітря при підвищенні тиску всередині буферного бака. Також можуть бути фланці для підключення датчиків тиску та температури (термометра).

Трубчасті електронагрівачі

Іноді всередині буферної ємності може бути встановлений один або кілька додаткових нагрівачіврізного типу:

• електронагрівач (ТЕН);
• та/або теплообмінник (змійовик), що підключається до додаткових джерел тепла (сонячні колектори, теплові насоси та ін.).

Основним завданням цих нагрівачів є підтримання необхідної температури нагрівання робочої рідини усередині ТА.

Також усередині бака може розташовуватись теплообмінник ГВП, що забезпечує подачу гарячої води за рахунок її нагрівання робочою рідиною системи опалення.

Принцип роботи бака-акумулятора

Схема опалення із теплоакумулятором

Принцип дії ТА для твердопаливного котла ґрунтується на високій питомій ємності робочої рідини (води або антифризу). За рахунок підключення бака об'єм рідини збільшується у кілька разів, унаслідок чого підвищується інерційність системи.

При цьому максимально нагрітий котлом теплоносій зберігає в ТА свою температуру протягом тривалого часу, поступаючи при необхідності до приладів обігріву.

Так забезпечується безперервна робота системи опалення навіть у разі припинення спалювання палива в котлі.

Розглянемо порядок роботи системиз твердопаливним котлом та примусовою подачею теплоносія.

Для запуску системи вмикається циркуляційний насос, встановлений у трубопроводі між котлом та теплоакумулятором.

Холодна робоча рідина з нижньої частини ТА подається в котел, нагрівається в ньому і надходить до його верхньої частини.

У зв'язку з тим, що питома вага гарячої води менша, вона практично не поєднується з холодною водою і залишається у верхній частині буферної ємності, поступово заповнюючи її внутрішній простір за рахунок відбору насосом холодної води в котел.

При включенні циркуляційного насоса, встановленого у зворотній магістралі системи між приладами опалення та акумуляторним баком, холодний теплоносій починає надходити в нижню частину ТА, витісняючи гарячу воду з верхньої його частини в магістраль, що подає.

При цьому гаряча робоча рідина надходить до всіх опалювальних приладів.

Необхідний об'єм тепла для обігріву приміщень може автоматично регулюватися кімнатним датчиком температури, який керує роботою триходового клапана, встановленого на виході ТА в магістралі, що подає. При досягненні в кімнаті заданої температури датчик видає керуючий сигнал клапан, який спрацьовує і обмежує подачу гарячого теплоносія в систему, перенаправляючи його назад в ТА.

Після згоряння палива в котлі гарячий теплоносій з ємності, що акумулює, продовжує надходити в систему в міру необхідності, поки робоча рідина, що охолола, зі зворотної магістралі повністю не заповнить його внутрішній об'єм.

Схема ГВП з баком-акумулятором

Час роботи ТАпри непрацюючому казані може становити досить тривалий час. Це залежить від температури зовнішнього повітря, обсягу буферної ємності та кількості обігрівальних приладів у системі опалення.

Для збереження тепла всередині теплоакумулятора бак піддається теплоізоляції.

Також для цього можуть використовуватися додаткові джерела тепла у вигляді вбудованих електронагрівачів (ТЕНів) та/або теплоносіїв (змійовиків), що підключаються до інших джерел тепла (електро- та газові котли, сонячний колектор та ін.).

Вбудований в бак теплоносій для ГВП забезпечує нагрівання холодної води, що подається через нього з водопровідної системи. Тим самим він відіграє роль проточного водонагрівача, забезпечуючи потреби господарів будинку у гарячій воді.

Підключення (обв'язування) теплоакумулятора до системи опалення

За загальним правилом буферна ємність підключається до системи опалення паралельно опалювальному котлу, тому така схема називається котла.

Наведемо звичайну схему підключення ТА до системи опалення з твердопаливним обігрівальним котлом (для спрощення схеми на ній не вказано запірну арматуру, прилади автоматики, контроль та інше обладнання).

Спрощена схема обв'язки теплоакумулятора

На цій схемі позначено такі елементи:

1. Обігрівальний котел.
2. Тепловий акумулятор.
3. Опалювальні прилади (радіатори).
4. Циркуляційний насос у зворотній магістралі між котлом та ТА.
5. Циркуляційний насос у зворотній магістралі системи між приладами опалення та ТА.
6. Теплообмінник (змійовик) для гарячого водопостачання.
7. Теплообмінник підключений до додаткового джерела тепла.

Один з верхніх патрубків бака (поз. 2) приєднується до виходу котла (поз. 1), а другий – безпосередньо до магістралі системи опалення.

Один із нижніх патрубків ТА підключається до входу котла, при цьому в трубопроводі між ними встановлюється насос (поз.4), що забезпечує циркуляцію робочої рідини по колу від котла до ТА і навпаки.

Другий нижній патрубок ТА підключається до зворотної магістралі системи опалення, де також встановлений насос (поз. 5), що забезпечує подачу нагрітого теплоносія до опалювальних приладів.

Щоб забезпечити функціонування опалювальної системи при раптовому відключенні електроенергії або виході циркуляційних насосів з ладу, вони зазвичай підключаються паралельно до основної магістралі.

У системах із природною циркуляцією теплоносія циркуляційні насоси (поз. 4 та 5) відсутні. Це значно збільшує інерційність системи і при цьому робить її повністю енергонезалежною.

Теплообмінник для ГВП(Поз. 6) розташовується у верхній частині ТА.

Місце розташування теплообмінника додаткового нагріву (поз. 7) залежить від типу джерела тепла:

• для високотемпературних джерел (ТЕН, газовий або електричний котел) він розміщується у верхній частині буферної ємності;
• для низькотемпературних (сонячний колектор, тепловий насос) – у нижній частині.

Зазначені на схемі теплообмінники не є обов'язковими (поз. 6 і 7).

Що враховувати при покупці

Вибір накопичувача тепла для опалення

При виборі теплового акумулятора для індивідуального опалення будинку необхідно враховувати обсяг бака та його технічні параметри, які повинні відповідати параметрам котла та всієї системи опалення.

До них, зокрема, належать:

1. Габаритні розміри та вагапристрої, які мають забезпечити можливість встановлення. У разі, коли неможливо знайти відповідне місце в будинку для бака з потрібною ємністю, допускається заміна одного бака на кілька буферних ємностей розміром менше.

2. Максимальний тискробочої рідини у системі опалення. Від цього значення залежить форма буферної ємності та товщина її стінок. При тиску в системі до 3 бар форма бака не має особливого значення, але при можливому підвищенні цього значення до 4-6 бар необхідно використовувати ємності тороїдальної форми (зі сферичними кришками).

3. Максимальна допустима температураробочої рідини, яку розрахований ТА.

4. Матеріалакумулюючого бака для системи опалення. Зазвичай їх роблять із вуглецевої м'якої сталі з вологостійким покриттям або з нержавіючої сталі. Ємності з нержавіючої сталі відрізняються найбільш високими антикорозійними властивостями і довговічністю в експлуатації, правда коштують дорожче.

5. Наявність або можливість встановлення:

• електронагрівачів (ТЕНів);
• вбудованого теплообмінника для підключення до ГВП, що забезпечує подачу в будинок гарячої води без додаткових водонагрівачів;
• додаткових вбудованих теплообмінників для підключення до інших джерел тепла.

Порівняння популярних моделей

Випуском бак-акумуляторів тепла займається безліч вітчизняних та зарубіжних виробників. Наведемо порівняльну таблицю деяких моделей російських та іноземних моделей ємністю 500 літрів.

Модель	NIBE BU-500.8	Reflex PFH-500	ACV AK 500	Meibes PSX-500	Сибенерго-терм	PROFBAK ТА-ВВ-500
Країна виробник	Швеція	Німеччина	Бельгія	Німеччина	Росія	Росія
Об'єм бака, л.	500	500	500	500	500	500
Висота, мм	1757	1946	1790	1590	2000	1500
Діаметр, мм	750	597	650	760	700	650
вага, кг	145	115	150	120	165	70
Мах робочий тиск, бар	6	3	5	3	6	3
Мах робоча температура, °C	95	95	90	95	90	90
Підключення до ГВП	опція	ні	ні	ні	ні	опція
Додаткове нагрівання	опція	ні	опція	ні	ні	ТЕН 1,5 кВт
Орієнтовна вартість, руб.	43 200	35 100	53 200	62 700	28 500	55 800

Ця таблиця наочно показує, що ціна накопичувального бака для опалення з приблизно однаковими параметрами може бути в досить широких межах.

Головним чином вартість залежить від матеріалу (вуглецева сталь або нержавіюча сталь), її форми (звичайна або тороїдальна), а також наявності додаткових опцій або можливості їх встановлення.

Розрахунок обсягу ємності

Основним параметром при покупці буферної ємності для твердопаливного котла, а також є ємність теплоакумулятора, що прямо залежить від потужності обігрівального котла.

Існують різні методики розрахунку, що ґрунтуються на визначенні здатності твердопаливного котла нагріти необхідний об'єм робочої рідини до температури не менше 40°C за час згоряння одного повного завантаження паливом (приблизно 2-3,5 години).

Дотримання цієї умови дозволяє одержати максимальний ККД котла з максимальною економією палива.

Найпростіший спосіб розрахункупередбачає, що одному кіловату потужності котла повинно відповідати не менше 25 літрів об'єму буферної ємності, що підключається до нього.

Таким чином, при потужності котла 15 кВт ємність бака-акумулятора повинна бути не меншою: 15*25=375 літрів. У цьому ємність краще вибирати із запасом, у разі – 400-500л.

Існує і така версія: чим більша ємність бака, тим ефективніше працюватиме система опалення і тим більше вдасться заощадити палива. Однак ця версія накладає обмеження: пошук вільного місця в будинку під установку теплового акумулятора великих розмірів, а також технічні можливості самого котла опалення.

Об'єми ємності теплоносія мають верхню межу: не більше 50 літрів на 1 кВт. Таким чином, максимальний об'єм накопичувального бака за потужності котла 15 кВт не повинен перевищувати: 15*50=750 літрів.

Очевидно, що використання ТА об'ємом 1000 літрів або більше для котла потужністю 10 кВт викличе додаткову витрату палива для нагрівання до потрібної температури такого об'єму робочої рідини.

Це спричинить значне збільшення інерційності всієї системи опалення.

Щоб забезпечити домашню котельню екологічно чистим паливом, рекомендуємо навчитися виготовляти.

Твердопаливні казани складніше перевести на автоматичний режим роботи. Такі «розумні» електричні пристрої, як модуль GSM, допомагають зробити систему опалення більш-менш саморегульованою. Перейти до .

Переваги та недоліки буферної ємності

Буферна ємність для котла

До основних переваг системи опалення з тепловим акумулятором належать:

• максимально можливе збільшення ККД твердопаливного котла та всієї системи за одночасної економії енергоресурсів;
• забезпечення захисту казана та іншого обладнання від перегріву;
• зручність користування котлом, що дозволяє здійснювати його завантаження у час;
• автоматизація роботи казана за рахунок застосування датчиків температури;
• можливість підключення до ТА декількох джерел тепла (наприклад, двох котлів різних типів), забезпечуючи їх об'єднання в один контур опалювальної системи;
• забезпечення стабільної температури у всіх кімнатах будинку;
• можливість забезпечення будинку ГВП без використання додаткових водогрійних пристроїв.

До недоліків акумуляторів тепла для системи опалення можна віднести:

• підвищену інерційність системи (з моменту розпалу котла до виходу системи на робочий режим проходить набагато більше часу);
• необхідність встановлення ТА поблизу опалювального котла, для чого в будинку потрібне окреме приміщення необхідної площі;
• великі габарити та вага, що зумовлюють складність його транспортування та монтажу;
• досить високу вартість ТА, що промислово випускаються (у деяких випадках його ціна, залежно від параметрів, може перевищувати вартість самого котла).

Цікаве рішення: теплоакумулятор в інтер'єрі будинку.

В інтер'єрі
Встановлення
1-ий поверх
Мансарда
Підвал
Перетин

Використання теплового акумулятора економічно вигідне не тільки для твердопаливних котлів, але і для електричних або газових систем обігріву.

У випадку з електрокотлом, ТА включається на повну потужність уночі, коли тарифи на електроенергію значно нижчі. Вдень, коли казан відключений, обігрів приміщень здійснюється за рахунок тепла, накопиченого за ніч.

для газових котлівекономія досягається за рахунок поперемінного використання самого казана та ТА. При цьому газовий пальник включається набагато рідше, що забезпечує менший .

Небажана установка теплонакопичувача в опалювальних системах, де потрібне швидке і або короткочасне нагрівання приміщення, оскільки цьому заважатиме підвищена інерційність системи.

Найчастіше домовласники не в змозі купити сучасне опалювальне обладнання, тому шукають альтернативних рішень. Взяти хоча б буферну ємність (інакше – тепловий акумулятор), незамінну річ для систем опалення із твердопаливним котлом. Накопичувальний бак об'ємом 500 л коштує приблизно 600-700 у. е., ціна тисячелітрової бочки досягає 1000 у. е. Якщо ж зробити теплоакумулятор своїми руками, а потім встановити резервуар у котельні самостійно, вдасться заощадити половину зазначеної суми. Наше завдання – розповісти про способи виготовлення.

Де застосовується акумулятор тепла і як він влаштований

Накопичувач теплової енергії - це не що інше, як залізний бак, що утеплює, з патрубками для підключення магістралей водяного опалення. Буферна ємність виконує дві функції: накопичує надлишки теплоти та обігріває будинок у періоди, коли котел не діє. Теплоакумулятор заміщає опалювальний агрегат у 2 випадках:

1. При обігріві будинку або котлом, що спалює тверде паливо. Накопичувальна ємність працює для опалення вночі, після прогорання дров чи вугілля. Завдяки цьому домовласник спокійно відпочиває, а не бігає до котельні. Це зручно.
2. Коли джерелом тепла є електрокотел, а облік споживання електрики ведеться багатотарифним лічильником. Енергія за нічним тарифом коштує вдвічі дешевше, тому вдень роботу системи опалення повністю забезпечує тепловий акумулятор. Це є економічно.

Зліва на фото – буферний резервуар 400 літрів фірми Drazice, праворуч – електрокотел Kospel у комплекті з накопичувачем гарячої води

Важливий момент.Бак – акумулятор гарячої води підвищує ефективність твердопаливного котла. Адже максимальний ККД теплогенератора досягається за інтенсивного горіння, яке неможливо постійно підтримувати без буферної ємності, що поглинає надлишки теплоти. Чим ефективніше спалюються дрова, тим менша їхня витрата. Це стосується і газового котла, ККД якого знижується в режимах слабкого горіння.

Акумуляторний бак, наповнений теплоносієм, діє за простим принципом. Поки обігрівом приміщень займається теплогенератор, вода в ємності нагрівається до максимальної температури 80-90 ° С (заряджається теплоакумулятор). Після відключення котла до радіаторів починає подаватися гарячий теплоносій із накопичувального бака, що забезпечує опалення будинку протягом певного часу (теплова батарея розряджається). Тривалість роботи залежить від обсягу резервуару та температури повітря на вулиці.

Як влаштовано акумулятор тепла заводського виготовлення

Найпростіша акумулююча ємність для води заводського виготовлення, показана на схемі, складається з таких елементів:

• основний резервуар циліндричної форми, виготовлений з вуглецевої або нержавіючої сталі;
• теплоізоляційний шар завтовшки 50-100 мм залежно від застосовуваного утеплювача;
• зовнішня обшивка – тонкий забарвлений метал або полімерний чохол;
• приєднувальні штуцери, врізані в основну ємність;
• занурювальні гільзи для встановлення термометра та манометра.

Примітка. Більш дорогі моделі акумуляторів тепла для систем опалення додатково постачаються змійовиками для ГВП та підігріву від сонячних колекторів. Інша корисна опція – вбудований у верхню зону бака блок електричних ТЕНів.

Виготовлення накопичувачів тепла у заводських умовах

Якщо ви всерйоз перейнялися встановленням теплоакумулятора і вирішили його зробити самотужки, то для початку варто ознайомитися із заводською технологією складання.

Різання на плазмовому апараті заготовок для кришки та дна

Повторити технологічний процес в умовах домашньої майстерні неможливо, але деякі прийоми вам знадобляться. На підприємстві бак-акумулятор гарячої води виробляється у вигляді циліндра з напівсферичним дном та кришкою в такому порядку:

1. Листовий метал товщиною 3 мм подається на апарат плазмового різання, де з нього одержують заготовки торцевих кришок, корпусу, люка та підставки.
2. На токарному верстаті виготовляються основні штуцери діаметром 40 або 50 мм (різьблення 1.5 та 2”) та занурювальні гільзи для приладів контролю. Там же виточується великий фланець для люка ревізійного розміром близько 20 см. До останнього приварюється патрубок для врізання в корпус.
3. Заготівля корпусу (так звана обічайка) у вигляді листа з отворами під штуцери прямує на вальці, що згинають її під певним радіусом. Щоб отримати циліндричну ємність для води, залишається лише зварити торці заготовки встик.
4. З металевих плоских кіл гідравлічний прес штампує напівсферичні кришки.
5. Наступна операція – зварювальні роботи. Порядок такий: спочатку на прихватках вариться корпус, потім до нього прихоплюються кришки, потім йде суцільне проварювання всіх швів. Наприкінці приєднуються штуцери та ревізійний люк.
6. Готовий накопичувальний бак зварюється з підставкою, після чого проходить дві перевірки на проникність – повітряну та гідравлічну. Остання проводиться тиском 8 бар, випробування триває 24 години.
7. Випробуваний резервуар фарбується та утеплюється базальтовим волокном завтовшки не менше 50 мм. Зверху ємність обшивається тонколистовою сталлю з кольоровим полімерним покриттям або закривається щільним чохлом.

Корпус накопичувача вигинається із листа заліза на вальцях.

Довідка. Для утеплення бака виробники використовують різні матеріали. Наприклад, теплоакумулятори "Прометей" російського виробництва ізольовані пінополіуретаном.

Замість облицювання виробники найчастіше застосовують спеціальний чохол (можна вибрати колір)

Більшість заводських акумуляторів тепла розраховані на максимальний тиск 6 бар при температурі теплоносія в системі опалення 90 °С. Це значення вдвічі перевищує поріг спрацьовування запобіжного клапана, що встановлюється на групу безпеки твердопаливних та газових котлів (межа - 3 бар). Детально виробничий процес показаний на відео:

Виготовляємо теплову батарею самостійно

Ви вирішили, що без буферної ємності обійтися не зможете і хочете зробити її своїми руками. Тоді готуйтеся пройти 5 етапів:

1. Розрахунок обсягу теплоакумулятора.
2. Вибір відповідної конструкції.
3. Підбір та заготівля матеріалів.
4. Складання та перевірка герметичності.
5. Монтаж резервуару та підключення до системи водяного опалення.

Порада. Перед тим як порахувати об'єм бочки, подумайте, скільки місця в котельні ви зможете виділити під неї (по площі і висоті). Чітко визначтеся, як довго водяний теплоакумулятор повинен заміщати котел, що не діє, а вже потім приступайте до виконання першого етапу.

Як розрахувати обсяг бака

Існує 2 способи розрахунку місткості накопичувального резервуара:

• спрощений, пропонований виробниками;
• точний, що виконується за формулою теплоємності води.

Тривалість обігріву будинку тепловим акумулятором залежить від його розміру.

Суть укрупненого розрахунку проста: під кожен кВт потужності котельної установки у баку виділяється об'єм, що дорівнює 25 л води. Приклад: якщо продуктивність теплогенератора становить 25 кВт, мінімальна місткість теплоакумулятора вийде 25 х 25 = 625 л або 0.625 м³. Тепер згадайте, скільки місця виділено в котельні та підганяйте отриманий обсяг під реальні розміри приміщення.

Довідка. Бажаючі зварити саморобний теплоакумулятор часто запитують, як порахувати обсяг круглої бочки. Тут слід нагадати формулу розрахунку площі кола: S = ¼πD². Підставте до неї діаметр циліндричного резервуара (D), а отриманий результат помножте на висоту ємності.

Ви отримаєте точніші розміри теплового акумулятора, якщо скористаєтеся другим способом. Адже спрощене обчислення не покаже, на скільки часу вистачить розрахованої кількості теплоносія за несприятливих погодних умов. Запропонована методика якраз і танцює від показників, які потрібні вам і ґрунтується на формулі:

m = Q/1.163 х Δt

• Q – кількість тепла, що потрібно накопичити в акумуляторі, кВт год;
• m – розрахункова маса теплоносія у баку, тонн;
• Δt – різниця температур води на початку та в кінці нагріву;
• 1.163 Вт ч/кг °С – це довідкова теплоємність води.

Далі пояснимо на прикладі. Візьмемо стандартний будинок 100 м² із середнім теплоспоживанням 10 кВт, де котел повинен простоювати 10 годин на добу. Тоді в діжці необхідно акумулювати 10 х 10 = 100 кВт год енергії. Початкова температура води в опалювальній мережі – 20 °С, нагрівання відбувається до 90 °С. Вважаємо масу теплоносія:

m = 100 / 1.163 х (90 - 20) = 1.22 тонни, що дорівнює 1.25м³.

Зверніть увагу, що теплове навантаження 10 кВт взяте приблизно, в утепленому будинку площею 100 м² втрати втрати будуть менше. Момент другий: стільки тепла потрібно в найбільш прохолодні дні, яких буває 5 на всю зиму. Тобто теплоакумулятора на 1000 л вистачить із великим запасом, а з урахуванням сезонного перепаду температур можна спокійно вкластися в 750 л.

Звідси висновок: у формулу потрібно підставляти середнє теплоспоживання за холодний період, що дорівнює половині максимального:

m = 50/1.163 х (90 - 20) = 0.61 тонни або 0.65 м³.

Примітка. Якщо ви порахуєте обсяг бочки за середньою витратою теплоти, за міцних морозів його не вистачить на розрахунковий проміжок часу (у нашому прикладі – 10 годин). Натомість заощадите гроші та місце у приміщенні топкової. Більше інформації щодо ведення розрахунків представлено в .

Про конструкцію ємності

Щоб самостійно виготовити акумулятор тепла, вам доведеться перемогти одного підступного ворога - тиск, що чиниться рідиною на стінки судини. Думаєте, чому заводські резервуари зроблені циліндричними, а дно з кришкою напівсферичними? Так тому що така ємність здатна протистояти тиску гарячої води без додаткового посилення.

З іншого боку, мало хто має знайдеться технічна можливість відформувати метал на вальцях, не кажучи вже про витяжку напівкруглих деталей. Пропонуємо такі способи вирішення питання:

1. Замовити круглий внутрішній бак на металообробному підприємстві, а роботи з утеплення та остаточного монтажу провести самостійно. Це все одно обійдеться дешевше, ніж купити теплоакумулятор заводського збирання.
2. Взяти готовий циліндричний бак і на його основі виконувати буферну ємність. Де брати подібні резервуари, ми підкажемо у наступному розділі.
3. Зварити акумулятор прямокутний тепла з листового заліза і посилити його стінки.

Креслення теплоакумулятора прямокутної форми об'ємом 500 л у розрізі

Порада. У закритій системі опалення з твердопаливним котлом, де надлишковий тиск може підскочити до 3 Бар і вище, рекомендується застосовувати теплоакумулятор циліндричної форми.

У відкритій системі опалення з нульовим тиском води можна використовувати прямокутний бак. Але не забувайте про гідростатичний тиск теплоносія на стіни, до нього додайте висоту стовпа води від ємності до розширювального бачка, встановленого у вищій точці. Ось чому слід посилювати плоскі стінки саморобного теплоакумулятора, як показано на кресленні ємності місткістю 500 л.

Прямокутна накопичувальна ємність, посилена належним чином, може застосовуватись і в закритій системі опалення. Але при аварійному стрибку тиску від перегріву ТТ-котла резервуар дасть текти з ймовірністю 90%, хоча під шаром утеплювача ви можете не помітити дрібну тріщину. Як випирає не укріплений метал судини під час заповнення водою, дивіться на відео:

Довідка. Безглуздо наварювати прямо на стінки жорсткості із куточків, швелерів та іншого металопрокату. Практика показує, що куточки малого перерізу сила тиску згинає разом із стінкою, а великі відриває з обох боків.

Робити зовні потужний каркас - недоцільно, занадто велика витрата матеріалів. Компромісний варіант – внутрішні розпірки, що зображені на кресленні саморобного теплоакумулятора.

Креслення акумулятора тепла на 500 л – вид зверху (поперечний розріз)

Підбір матеріалів для резервуару

Ви полегшите собі завдання, якщо знайдете готовий циліндричний бак, спочатку розрахований на тиск 3-6 Бар. Які ємності можна використовувати:

• балони з-під пропану різної місткості;
• списані технологічні резервуари, наприклад, ресивери від промислових компресорів;
• ресивери від залізничних вагонів;
• старі залізні бойлери;
• внутрішні баки ємностей для зберігання рідкого азоту, виготовлені з нержавіючої сталі.

З готових сталевих судин зробити надійний теплоакумулятор значно простіше

Примітка. У крайньому випадку згодиться сталева труба відповідного діаметра. До неї можна приварити пласкі кришки, які доведеться посилити внутрішніми розтяжками.

Для зварювання квадратного резервуара візьміть листовий метал завтовшки 3 мм, більше не треба. Жорсткості зробіть із круглих труб Ø15-20 мм або профілів 20 х 20 мм. Розмір штуцерів вибирайте діаметром вихідних патрубків котла, а для облицювання купіть тонку сталь (0.3-0.5 мм) з порошковим фарбуванням.

Окреме питання – чим утеплити теплоакумулятор, зварений власноруч. Найкращий варіант – базальтова вата в рулонах щільністю до 60 кг/м³ та товщиною 60-80 мм. Полімери типу пінопласту або екструдованого пінополістиролу застосовувати не варто. Причина – миші, які люблять тепло та восени можуть запросто оселитися під обшивкою вашої накопичувальної ємності. На відміну від полімерних утеплювачів, базальтове волокно вони не гризуть.

Не будуйте ілюзій щодо екструдованого пінополістиролу, гризуни його теж їдять

Тепер вкажемо інші варіанти готових судин, які застосовувати для акумуляторів тепла не рекомендується:

1. Імпровізований бак із єврокуба. Такі пластикові ємності розраховані на максимальну температуру вмісту 70 °С, а нам потрібно 90 °С.
2. Теплоакумулятор із залізної бочки. Протипоказання – тонкий метал та плоскі кришки резервуара. Чим посилювати таку діжку, простіше взяти хорошу сталеву трубу.

Складання прямокутного теплоакумулятора

Хочемо попередити відразу: якщо ви посередньо володієте зварюванням, то виготовлення бака краще замовте за вашими кресленнями. Якість і герметичність швів має велике значення, при найменшій нещільності ємність, що акумулює, потече.

Спочатку бак збирається на прихватках, а потім проварюється суцільним швом.

Для хорошого зварювальника тут проблем не буде, треба лише засвоїти порядок виконання операцій:

1. Виріжте з металу заготовки за розмірами та зваріть корпус без дна та кришки на прихватках. Для фіксації листів використовуйте струбцини та косинець.
2. Проріжте отвори в бічних стінках під жорсткості. Вставте всередину заготовлені труби і обваріть торці зовні.
3. Прихопіть до бака дно з кришкою. Виріжте в них отвори та повторіть операцію із встановленням внутрішніх розтяжок.
4. Коли всі протилежні стінки ємності надійно пов'язані одна з одною, починайте суцільне проварювання всіх швів.
5. Встановіть знизу резервуар опори з відрізків труби.
6. Вріжте штуцери, відступивши від дна і кришки менше 10 см, як показано на фото нижче.
7. Приваріть до стін металеві дужки, які послужать кронштейнами для кріплення теплоізоляційного матеріалу та обшивки.

На фото показана розтяжка із широкої смуги, але краще застосувати трубу

Порада щодо монтажу внутрішніх розпірок.Щоб стінки теплоакумулятора ефективно чинили опір згинання і не обірвалися по зварюванню, випустіть кінці розтяжок назовні на 50 мм. Потім додатково приваріть до них ребра жорсткості зі сталевого листа чи смуги. Про зовнішній вигляд не хвилюйтеся, торці труб потім сховаються під облицюванням.

Сталеві дужки (кліпси) приварюються до корпусу для кріплення утеплювача та обшивки

Декілька слів про те, як утеплити теплоакумулятор. Спочатку перевірте його на герметичність, наповнивши водою або змастивши всі шви гасом. Теплоізоляція виконується досить просто:

• зачистіть і знежиріть усі поверхні, нанесіть на них ґрунтовку та фарбу з метою захисту від корозії;
• оберніть бак утеплювачем, не стискаючи його, а потім закріпіть за допомогою шнура;
• наріжте облицювальний метал, зробіть у ньому отвори під патрубки;
• прикрутіть обшивку до кронштейнів шурупами.

Листи облицювання прикручуйте так, щоб вони були пов'язані між собою кріпленням. На цьому виготовлення саморобного теплоакумулятора для відкритої системи опалення закінчено.

Встановлення та підключення резервуара до опалення

Якщо об'єм теплоакумулятора перевищує 500 л, то ставити його на бетонну підлогу небажано, краще влаштувати окремий фундамент. Для цього демонтуйте стяжку та викопайте яму до щільного шару ґрунту. Потім засипте її битим каменем (бутом), ущільніть і заповніть рідкою глиною. Зверху залийте залізобетонну плиту завтовшки 150 мм у дерев'яній опалубці.

Схема влаштування фундаменту під акумуляторний бак

Правильна робота теплового акумулятора побудована на горизонтальному русі гарячого та охолодженого потоку всередині резервуара, коли батарея «заряджається», та вертикальній течії води під час «розряду». Щоб організувати таку роботу батареї, потрібно виконати такі заходи:

• контур твердопаливного або іншого котла підключається до накопичувального бака води через циркуляційний насос;
• опалювальна система забезпечується теплоносієм за допомогою окремого насоса та змішувального вузла з триходовим клапаном, що дозволяє відбирати з акумулятора необхідну кількість води;
• насос, встановлений у котловому контурі, за продуктивністю не повинен поступатися агрегату, що подає теплоносій до опалювальних приладів.

Схема обв'язування бака – акумулятора тепла

Стандартна схема підключення теплоакумулятора з ТТ-котлом представлена ​​на малюнку. Балансувальний вентиль на обернені служить для регулювання потоку теплоносія за температурою води на вході та виході ємності. Як правильно проводиться обв'язування та налаштування, розповість наш експерт Володимир Сухоруков у своєму відеоматеріалі:

Довідка. Якщо ви мешкаєте в столиці РФ або Підмосков'ї, то з питання підключення будь-яких теплоакумуляторів можете проконсультуватися особисто з Володимиром, скориставшись контактними даними на його офіційному сайті.

Бюджетний акумулюючий бак із балонів

Тим домовласникам, у кого площа котельні дуже обмежена, ми пропонуємо зробити циліндричний теплоакумулятор з балонів від пропану.

Саморобний накопичувач тепла у парі з ТТ-котлом

Конструкція на 100 л, розроблена іншим нашим майстром - покликана виконувати 3 функції:

• розвантажувати твердопаливний котел при перегріві, сприймаючи надлишки теплоти;
• нагрівати воду для господарських потреб;
• забезпечувати обігрів будинку протягом 1-2 годин у разі згасання ТТ-котла.

Примітка. Тривалість автономної роботи теплоакумулятора невелика через невеликий об'єм. Зате він поміститься в будь-яке приміщення топкової і зможе відводити тепло від котла після відключення електрики, оскільки приєднаний безпосередньо без насоса.

Так виглядає без облицювання резервуар, зроблений із балонів

Для складання накопичувального бака вам знадобиться:

• 2 стандартні балони з-під пропану;
• не менше 10 м мідної трубки Ø12 мм або нержавіючої гофри такого ж діаметра;
• штуцери та гільзи для термометрів;
• утеплювач – базальтова вата;
• фарбований метал для обшивки.

Від балонів потрібно відкрутити вентилі і відрізати кришки болгаркою, наповнивши їх водою, щоб уникнути вибуху залишків газу. Мідну трубку акуратно вигинаємо в змійовик навколо іншої труби відповідного діаметра. Далі діємо так:

1. Користуючись представленим кресленням, просвердліть отвори у майбутньому теплоакумуляторі під патрубки та гільзи для термометрів.
2. Закріпіть зварюванням усередині балонів кілька металевих скоб для монтажу теплообмінника ГВП.
3. Поставте балони один на інший і зваріть між собою.
4. Встановіть всередину бака, що вийшов, змійовик, випустивши кінці трубки через отвори. Для ущільнення цих місць використовуйте сальникове набивання.
5. Робіть дно та кришку.
6. У кришку вріжте штуцер для скидання повітря, на дно - патрубок зливного крана.
7. Приваріть кронштейни для кріплення обшивки. Зробіть їх різної довжини, щоб готовий виріб мав прямокутну форму. Згинати облицювання півколом буде незручно, та й вийде не естетично.
8. Зробіть утеплення резервуара та прикрутіть обшивку шурупами.

Стикування бака з ТТ-котлом без циркуляційного насосу

Особливість конструкції теплоакумулятора полягає в тому, що він з'єднується з твердопаливним котлом безпосередньо, без циркуляційного насоса. Тому для стикування застосовуються сталеві труби Ø50 мм, прокладені з ухилом, теплоносій циркулює самопливом. Для подачі води до радіаторів опалення після буферної ємності встановлюється насос + триходовий змішувальний клапан.

Висновок

На багатьох інтернет-ресурсах зустрічається твердження, що виготовити теплоакумулятор своїми руками – нікчемна справа. Якщо ви вивчите наш матеріал, то зрозумієте, що подібні висловлювання далекі від реальності, насправді питання є досить складним і серйозним. Не можна просто взяти бочку і приладнати її до твердопаливного котла. Звідси порада: добре продумайте всі нюанси, перш ніж приступати до роботи. А без кваліфікації зварювальника за буферну ємність не варто й братися, краще її замовити у спеціалізованій майстерні.