Теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками

Кроме системного отопления или электрического есть ряд альтернативных способов для частного дома. Ввиду высокой эффективности и экономичности очень популярными являются твердотопливные котлы или электрокотлы. Однако правильность их работы зависит от корректности установки, обязательным элементом которой служит теплоаккумулятор. Что это такое, зачем он нужен и как его подключить – это главные вопросы, на которые вы должны узнать ответы перед монтажом котла.

Подробный обзор

Теплоаккумулятор: назначение и принцип работы

С назначением теплоаккумулятора все более или менее понятно – он служит для подпитки системы отопления горячей водой в те моменты, когда котел не в состоянии по каким-либо причинам подогревать воду. Кроме того, одним из побочных эффектов в работе этого устройства является возможность экономии энергетических ресурсов – если своевременно давать теплоаккумулятору разряжаться, то можно добиться снижения энергопотребления процентов на двадцать. А это в наш век, поверьте, не так уж и мало. Кстати, при желании, установить такое устройство можно в систему отопления с любым котлом – есть, правда, один недостаток, с которым придется смириться – это его габариты (если нет специального помещения (топочной), то он займет достаточно много полезной площади).

Теплоаккумулятор: назначение и принцип работы

Работает теплоаккумулятор для твердотопливного котла элементарно просто – по сути, это большой, хорошо утепленный накопительный резервуар, в который во время работы котла поступает максимально нагретый теплоноситель. Благодаря тому, что он врезается в систему отопления первым от кола, вода в нем постоянно обновляется с большой скоростью и имеет самую высокую температуру. Когда котел из-за отсутствия топлива прекращает свою работу, остывшая в магистральных трубопроводах вода постепенно начинает выдавливать горячий теплоноситель из бака в систему, тем самым обеспечивая ее бесперебойную работу на ваше благо. Следует понимать, что ресурс этого устройства является ограниченным, и надолго его не хватит. Хотя при надлежащей настройке системы и качественном утеплении здания теплая ночь вам обеспечена будет!

Теплоаккумулятор: назначение и принцип работы

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор – это бак, который по-другому еще называется буферной емкостью и служит для накопления теплоэнергии в процесс работы котла. Избыточное тепло, накопленное в теплоаккумуляторе, можно в дальнейшем использовать, даже когда работа основного источника переработки энергии будет приостановлена. Внешне теплоаккумулятор выглядит в виде емкости разного объема – от 20 до 3000 литров. Наиболее популярным является бак в 200 литров. По форме он может быть представлен как в квадратной вариации, так и в цилиндрической. В зависимости от высоты бака размещаются патрубки для подключения.

Что такое теплоаккумулятор

Главная цель теплоаккумулятора – это не только сохранить избыточную энергию, вырабатываемую котлом, но и снизить нагрузку на систему отопления. Кроме того, если котел работает на максимальной мощности, то в теплое время года вы можете при помощи буферного бака экономить до 50% энергии, тем самым использовать меньше топлива. А если вы еще установите необходимые датчики температуры, то есть возможность и вовсе автоматизировать всю систему отопления.

Зачем нужен теплоаккумулятор для котлов отопления?

Грамотно подобранный агрегат способствует существенному уменьшению расходов, связанных с использованием энергоресурса (экономия может достигать 50%). Буферная емкость предотвращает растрескивание чугунных компонентов системы вследствие резкого скачка температуры среды. Если внедрить новейшие температурные датчики, интеллектуальные регуляторы и автоматизировать вывод тепла из накопителя в систему, теплоотдача значительно возрастет, обслуживание здания потребует меньше топлива.

Обычно теплоаккумулятор выглядит как вертикальный цилиндрический резервуар с внутренним покрытием из бакелитового лака, выполненный из высокопрочной стали. Внутренний слой защищает материал от контакта с агрессивной средой – горячей водой, концентрированными кислотами, солевыми растворами. Устойчивость внешних поверхностей подкрепляется слоем порошковой краски.

Зачем нужен теплоаккумулятор для котлов отопления?

В верхней части агрегат соединяется с трубой, ведущей от котла – твердотопливного, газового, электрического, работающего от солнечной энергии, через нее поступает горячая среда. По мере остывания вода опускается к циркулярному насосу, последний направляет ее в магистральный проход к котлу, где осуществляется следующий цикл подогрева. Котел работает ступенчато, и во время его простоев вода из теплоаккумулятора поступает в систему. Таким образом даже когда нагревательный элемент не активен, батареи остаются теплыми, жильцам доступна горячая вода.

Читайте также:  Выясняем, как рассчитать систему отопления

Как работает система отопления

В современном понимании энергоэффективности установок отопления, в том числе и отдельного дома или коттеджа, в последнее время акцент существенно сместился с показателя потребления топлива на обогрев помещения на показатель, характеризующий эффективность использования энергии для полного теплоснабжения дома.

Такой обоснованный акцент на энергоэффективность позволяет по-новому посмотреть на проблему теплоснабжения жилища, включающую в себя две основные задачи:

  • отопление дома;
  • горячее водоснабжение.

Новым путем экономии энергоресурсов в системе теплоснабжения здания сегодня выступает установка в системе отопления дополнительного оборудования, в функции которого входит аккумулировать тепловую энергию и постепенно ее расходовать.

Применение теплового аккумулятора в схеме приборов системы отопления, где основным источником энергии выступает твердотопливный котел, позволяет без дополнительных затрат провести снижение потребления топлива до 50% в отопительный сезон. Но это в будущем, а пока достаточно наглядно следует рассмотреть принцип работы этого устройства.

Теплоаккумулятор для твердотопливных котлов: значение и задачи

Теплоаккумулятор – это буферная емкость, которая предназначена для хранения избыточного тепла, производимого от твердотопливного котла. В теплоаккумуляторе находится жидкость (вода), которая нагревается в котле и сохраняет в себе это тепло еще очень долго.

Такие агрегаты впитывают избыток тепла, дабы он не пропадал впустую, и используют его в дальнейшем. Внутри большая емкость для воды, в комплекте к теплоаккумулятору идет водяной насос, который гоняет воду с нижней части бака в котел, после нагревания вода попадает в верхнюю часть емкости. Таким образом, бак полностью наполняется теплой водой, которая в дальнейшем может циркулировать по системе отопления.

КПД твердотопливного котла с теплоаккумулятором очень повышается. После перегорания топлива в системе остается очень много тепла, которого хватит для отопления жилища не на 2-3 часа, а на 1-2 дня!

Топливо приходится намного реже вкидывать в котел с установленным теплоаккумулятором. Даже в самые холодные дни года необходимо будет подкидывать дрова, уголь, пеллеты один раз в день максимум. Этого будет достаточно для поддержания тепла и уюта в доме.

Как рассчитать необходимый объем теплоаккумулятора в системе отопления?

Все достаточно просто, так как есть специальная формула подсчета:1 кВт – 30-50 л

Допустим стоит твердотопливный котел мощностью 30 кВт, на него необходимо теплоаккумулятор объемом минимум 900 л. Специалисты рекомендуют брать немного больше для лучшей работы, поэтому 1 тонны хватит. По такой простой формуле Вы легко сможете подсчитать объем, так как индустрия сегодня заполнена широким ассортиментом теплоаккумуляторов 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 5000 литров, и выбрать сложно.

Плюсы теплоаккумуляторов для систем отопления

  • Помогает повысить КПД системы отопления, твердотопливного котла;
  • Уменьшает необходимость подкидывать топливо в котел;
  • Увеличивается ресурс всей системы отопления;
  • Нет излишеств тепла, полностью вся энергия задействуется;
  • Огромная экономия топлива (до 40-50%).

Минусы теплоаккумулятора для твердотопливных котлов:

  • Сравнительно высокая стоимость;
  • Занимает достаточно много места;
  • Требует подключения систем безопасности и дополнительной автоматики.

Буферные емкости дают намного больше плюсов, и они очень влияют на весь процесс отопления. Сегодня многие владельцы котлов (не только твердотопливных) с уже существующей системой отопления желают дополнить ее таким агрегатом. Раз уж технологии позволяют нам так экономить, то почему не вложить средства в свое же будущее.

Нестабильность в стране заставляет задумываться практически каждого над тем, как стать независимым, как начать экономить, как быть уверенным, что в холода дома будет тепло и уютно. Улучшение системы отопления с помощью подключения теплоаккумулятора – это то, что доступно каждому и поможет сэкономить до 50% на отоплении дома.

Преимущества и недостатки установки в систему отопления теплового аккумулятора

При включении в систему отопления дополнительного прибора увеличивается и объем теплоносителя. При этом в отличие от конечных приборов – батарей и радиаторов тепловой аккумулятор не отдает тепло, а наоборот, старается его накопить. Сегодня имеется несколько схем включения этой установки в систему, каждая имеет свои специфические задачи и технические решения, но все эти схемы сводятся к одному — сгладить пиковые значения максимума и минимума температуры и обеспечить максимальный промежуток времени расходования тепла.

Читайте также:  Водяное отопление частного дома своими руками, схемы конструкций

Из этого исходит то, что включение в схему тепловой установки дома дополнительно большого объема аккумулятора теплоты позволит:

Как видно, включение всего одного устройства в схему отопления позволит сэкономить в зависимости от месяца года от 10 до 30% энергоресурсов. Вместе с тем эта установка имеет и свои негативные стороны. Прежде всего, эффективность теплоаккумулятора будет высокой в случае если здание будет иметь хорошую теплоизоляцию. Это важный фактор, влияющий на общий показатель эффективности. Второй момент заключается в том, что включение в схему этого прибора требует дополнительной площади помещений. Нужно учитывать тот факт, что емкости бака обычно равны 500, 800 и даже 1000 литрам, а это довольно большой объем сам по себе, не считая слоя теплоизоляционного материала. Третий момент заключается в том, что для нормального функционирования системы рекомендуется кроме накопителя оснастить систему еще и другими необходимыми устройствами – циркуляционными насосами, датчиками температуры, устройством управления, под чьим руководством и будет происходить большинство процессов.

Выбор качественного оборудования

Непосредственно аккумулятор выбирают под заранее приобретенный котел твердотопливного типа и подсчитывают параметры так, чтобы он запросто мог по максимуму аккумулировать тепловую энергию, которая была выработана непосредственным источником требуемого тепла.

Приоритетом и главным критерием выбора современного и продуманного теплоаккумулятора будет сам котел, если его рабочее время теплопоступления и мощность как-то лимитированы:

  • Для выработки тепла только единственной разовой загрузки любого топлива и дальнейшим его разбором установленной системой полного отопления в течение целых суток.
  • Накопителем солнечного типа определенной и требуемой для стабильной работы котла мощности, где собирается тепло исключительно в светлое время дня и стабильно равномерным или же исключительно пиковым использованием.

Основным показателем к выбору хорошего теплоаккумулятора становится сам потребитель, когда есть необходимость покрывать установленную нагрузку теплового характера за какой-то отрезок времени.

Приобрести данное устройство необходимо в соответствии с индивидуальными потребностями, а также характеристиками установленного твердотопливного котла.

Заранее спроектируйте, какой именно теплоаккумулятор вам необходим, чтобы он смог полностью выполнять возложенные на него функции и задачи по усилению и контролю вырабатываемой тепловой энергии котлом.

Как сделать теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками

Какого объема должен быть тепловой накопитель

Принцип работы теплоаккумулятора связан с накоплением тепловой энергии во время работы котла и ее отдачи после отключения отопительного оборудования. Фактически, буферная емкость работает по принципу обыкновенной объема резервуара зависит то, сколько времени будет поддерживаться обогрев здания в автономном режиме.

Прежде чем приступить к изготовлению системы отопления с самодельным тепловым аккумулятором, потребуется рассчитать объем два метода вычислений:

  1. упрощенный, выполняемый с помощью специальных онлайн калькуляторов;
  2. выполняемый с помощью математических расчетов, по формуле.

Предположительный расчет емкости теплового аккумулятора для дома с площадью 100 м²:

Площадь дома отапливаемая

S = 100 м²

Теплопотери дома

y = S/10* = 100 м² / 10 * кВт = 5.3 кВт

Суточная потребность возмещения теплопотерь

Q = y*24 = 5.3 кВт * 24 ч = 127.2 кВт-ч.

Удельная теплоемкость воды

Cуд = кВт-ч/кг°С

Разница температур воды

T = 90 — 40 = 50°С

Удельный вес воды

g = 1000 кг/м³

Объем аккумулятора

V = Q/(C*T*g) = 127.2 кВт-ч / ( кВт-ч/кг°С * 50°С * 1000 кг/м³) = м³

Согласно таблицы, эффективное водяное отопление с самодельной емкостью для дома, способное проработать в автономном режиме около 10 часов, 2,19 м³. Можно уменьшить объем до 1,4 м³ при этом тепловой аккумулятор будет способен отдавать тепло 5 часов. После проведения расчетов можно приступать к изготовлению бака аккумулятора своими руками.

Как и из чего сделать буферную емкость

Теплоаккумулятор изготавливают по чертежу заводского бака. Внутреннее устройство полностью идентично.

Бак состоит из следующих узлов:

  • внутренняя емкость;
  • слой теплоизоляции;
  • наружная защитная оболочка;
  • теплообменник для емкости, обычно медный змеевик;
  • регулирующая и запорная арматура: сливной кран, предохранительный клапан, воздушный клапан, термометр.

Чтобы изготовить буферную емкость самостоятельно достаточно собрать аккумулятор подобно заводскому модулю. Следует помнить, что для разных систем отопления (открытого и закрытого типа), требуются баки разной конструкции. Также будет необходимо подобрать материал для изготовления и утепления емкости.

Тип конструкции теплонакопителя

Существует несколько видов емкостей, классифицирующийся по форме и устройству. Самодельные баки теплоаккумуляторы бывают:

Для самотечной системы отопления подойдет только открытый буферный бак.

Отличие в конструкции: наличие патрубка в верхней части емкости, сообщающегося с атмосферой.

Материал для изготовления аккумуляторного бака

Вариантов для изготовления множество. Наиболее распространенные:

  • Бак из нержавейки — металл и сварные работы стоят дорого. По причине дороговизны нержавеющая сталь практически не используется, кроме случаев применения уже готовых емкостей.
  • Пластиковые бочки — важное условие эксплуатации, чтобы материал мог выдержать нагрев до 100°С.

    Для укрепления корпуса можно сделать окантовку из металлических полос.

  • Буферная емкость из «еврокуба» — применять не рекомендуется. Причина проста, максимальная температура нагрева резервуара всего 70°С. При перегреве теплоносителя стенки деформируются дадут течь. Но как видно из видео, делают теплоаккумуляторы и из «еврокубов».

  • Алюминиевая ёмкость — используют уже готовые резервуары с достаточным объемом. Изготовить бак из алюминия самостоятельно получится только при наличии должной квалификации сварщика. Не все профессиональные мастера берутся за обработку этого металла.
  • Теплоаккумулятор из бочек (металлических) — недостатки: тонкостенная сталь, плоские крышки.

    Хорошая альтернатива, взять заготовку стальной трубы и изготовить бак приварив дно и верхнюю часть.

  • Стальная емкость под теплоаккумулятор (цилиндрическая) — оптимальный вариант, требующий минимального количества материальных затрат. Делается из листового железа от 2 мм и толще.

Кроме изготовления сварной конструкции бака используют уже готовые емкости.

Подойдут: старые бойлеры, ресиверы, емкости для хранения жидкого азота, баллоны под сжиженный газ и т.п.

Как утеплить буферную емкость

В заводских накопителях изоляцию прокладывают между внутренним баком и внешним кожухом. В самодельных буферных емкостях для твердотопливного котла используется тот же метод подлежат стенки теплоаккумулятора. Рекомендуют использовать минеральную или базальтовую вату толщиной не менее 6-8 см. С ватой легко работать.

Минеральная теплоизоляция бака пропускает влагу и конденсат (дышит), не скапливая жидкость внутри один плюс. Как показывает практика, буферные емкости, утепленные ватой, не любят мыши. При изоляции пенопластом или пенополистиролом грызуны не редко селятся внутри теплоизолирующего слоя.

Появившиеся дырки приводят к быстрой потере тепла и снижению КПД накопителя.

Чертежи для изготовления теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор можно сделать своими руками. Достаточно рассчитать объем бака, подобрать подходящий материал и изоляцию.

Скорость расхода накопленного ресурса

Точно ответить на вопрос, как быстро расходуется накопленное в аккумуляторе тепло, невозможно.

Как долго проработает отопительная система на ресурсе, собранном в буферном резервуаре, напрямую зависит от таких позиций, как:

  • фактический объем накопительной емкости;
  • уровень теплопотерь в отапливаемом помещении;
  • температура воздуха на улице и текущее время года;
  • установленные значения термодатчиков;
  • полезная площадь дома, которую необходимо обогреть и снабдить горячей водой.

Отопление частного дома при пассивном состоянии греющей системы может осуществляться от нескольких часов до нескольких суток. В это время котел «отдохнет» от нагрузки и его рабочего ресурса хватит на большее количество времени.

Выбор теплоаккумулятора

Резервуар для подогрева теплоносителя можно изготовить самостоятельно или приобрести готовый. Самостоятельное изготовление связано со сложностями учета характеристик и особенностей будущего оборудования. От этого будет зависеть не только цена вопроса, но и производительность ТА, а также его долговечность.

Основными рабочими параметрами аккумуляторов тепла являются:

  • Вес, объем и габариты. Объем резервуара подбирается согласно мощности котла. Но чем больше его объем, тем более экономично будет работать система в целом. Большой ТА будет нагреваться дольше, но и время между топками котла тоже увеличится. Если бак по расчету получается слишком большой и не вписывается в отведенное помещение, то можно использовать несколько емкостей меньшего размера.
  • Давление в системе отопления. От этой величины зависит толщина стенок ТА, а также форма его донышка и крышки. Если величина давления в системе не более 3 бар, то можно использовать самые обычные теплоаккумуляторы. Если же рабочее давление находится в пределах 4-8 бар, то нужно выбирать резервуары с торосферическими крышками. Такое оборудование обойдется дороже.
  • Материал, из которого изготовлен бак. Чаще всего это стандартная углеродистая сталь с покрытием из водостойкой краски. Но если есть возможность, то лучше выбрать бак из нержавеющей стали. Он более стоек к добавкам, имеющимся в составе теплоносителя, и коррозии.
  • Максимальная температура жидкости.
  • Наличие возможности установки дополнительного оборудования: ТЭНов, встроенного теплообменника для подключения к системе ГВС, дополнительных теплообменников для организации подключения к другим источникам нагрева теплоносителя.