Бак аккумулятор в системе отопления – преимущества и недостатки

Современные котлы отопления во многом превосходят старинные кирпичные печи, но кое в чем и проигрывают им: не имея массивных элементов, они не могут накапливать тепло.

Между тем, такая способность, как мы увидим далее, может быть весьма полезной и кое-кто из пользователей, понимая это, оснащает свой котел теплоаккумулятором.

Давайте посмотрим, какую роль играет бак аккумулятор в системе отопления и как можно изготовить его самостоятельно.

Принцип работы и назначение

Чтобы снабдить отопительный прибор теплоаккумулятором, ничего особенного изобретать не нужно. С этой ролью легко может справиться неотъемлемый компонент системы отопления — теплоноситель. Только нужно значительно увеличить его объем и несколько видоизменить схему подключения котла и потребителей.

Для этого берут большую оклеенную теплоизолятором емкость (ее и будем в дальнейшем называть теплоаккумулятором — ТА) и подключают ее к котлу так, как если бы это был отопительный контур. То есть от котла к емкости протягивают подающий и обратный трубопроводы, причем первый заводится в нее сверху, а второй — снизу. На «обратке» устанавливаются циркуляционный насос и мембранный расширительный бачок.

Получаем малый контур «котел – ТА». Перед отопителем в данном случае стоит следующая задача: нагреть имеющийся в ТА запас теплоносителя до максимально возможной температуры — порядка 90 – 95 С.

Принцип работы расширительного бака

С другой стороны к ТА подключают один или несколько отопительных контуров так, как если бы вместо него стоял обычный котел. При этом подающий трубопровод подключается к ТА сверху, а обратный — подводится к нижней части. В каждом из контуров имеются свой циркуляционный насос и расширительный бачок, а кроме того смесительный узел.

Последний состоит из перемычки между «подачей» и «обраткой», установленных на ней 3-ходовых клапанов с термоголовками и выносного термодатчика. Пока теплоноситель в контуре имеет достаточно высокую температуру, насос гоняет его через перемычку по кругу. Когда среда остынет, сработает термодатчик, который заставит переключиться клапаны так, чтобы в контур поступила определенная порция горячего теплоносителя из ТА.

При этом часть холодного теплоносителя из контура будет сброшена в нижнюю часть бака. Так раз за разом автоматика будет подмешивать в отопительный контур ровно такое количество теплоносителя из аккумулятора, какое необходимо для поддержания в нем требуемой температуры.

Преимущества и недостатки аккумуляторного бака

Посмотрим теперь, что выигрывает пользователь, применяя ТА с отопителями различных типов:

С электрокотлом

Как известно, электрическое отопление по удобству эксплуатации не только превосходит любое другое, но и с полным правом может считаться идеальным. Судите сами:

• выбросы отсутствуют, значит, дымоход не нужен;
• абсолютно бесшумная работа;
• мощность тепловыделения меняется от 0% до 100% при постоянно высоком КПД;
• легко поддается автоматизации.

Но все эти достоинства перечеркиваются одним недостатком — высокой стоимостью электроэнергии. Тот же, у кого есть ТА, может существенно снизить затраты на электроотопление. Дело в том, что наряду с обычной формой оплаты электроснабжения существует так называемая многотарифная, которая предусматривает различную стоимость электричества днем и ночью.

Дневной тариф чуть выше обычного, но зато ночной — примерно в 3 раза ниже. Перейдя на такую форму оплаты, можно эксплуатировать электрокотел только ночью, отапливая дом в дневное время за счет накопленного в ТА тепла.

В отопительной системе бак расширительный для отопления – вещь неотъемлемая. Ведь без него систему бы попросту разорвало. Разберемся подробно в данном механизме.

Схема установки циркуляционного насоса в систему отопления описана тут.

Более подробную информацию о теплоаккумуляторах вы можете почитать в этой теме.

С твердотопливным котлом

Здесь смысл установки ТА очевиден: пользователю можно будет реже подкладывать топливо, что особенно ценно ночью. Но это только «первая выгода», которая лежит на поверхности. Дело в том, что твердотопливные котлы работают с максимальной эффективностью только в режиме номинальной мощности.

Схема подключения теплоаккумулятора

Если же отопитель «прикрутить» при помощи воздушной заслонки, что приходится делать большую часть отопительного сезона, сразу появляется целая серия нежелательных явлений:

• резко падает КПД (неполное сгорание топлива);
• увеличивается образование сажи и токсичного конденсата;
• выхлоп становится особенно ядовитым из-за повышенного содержания угарного газа и других неполных оксидов, а также тяжелых углеводородных радикалов.

С газовым котлом

В подавляющем большинстве газовые котлы работают в режиме «старт-стоп», то есть периодически включаются, чтобы подогреть теплоноситель, после чего снова выключаются. Без отключений работают только агрегаты с модулированными горелками (у них мощность регулируется), которые стоят сравнительно дорого.

Режим «старт-стоп» сопровождается температурными перепадами, которые сокращают срок службы элементов котла. Причем с уменьшением нагрузки на отопительную систему (оттепель или межсезонье) частота включений увеличивается. При наличии ТА газовый котел будет работать стабильно на номинальной мощности, а затем надолго отключаться.

Отопление частного дома газовым котлом

Следует, однако, признать, что и с кое-какими недостатками придется мириться:

• понадобятся как минимум два циркуляционных насоса, клапаны и автоматика для смесительного узла;
• для накопления более-менее приличного запаса тепла требуется большой объем теплоносителя,

ТА обычно занимает довольно много места и нуждается в фундаменте.

Расчет объема накопительного бака для отопления

Покажем расчет на примере со следующими исходными данными:

1. Теплопотери в доме при наименьшей наружной температуре составляют 12 кВт.
2. Время, в течение которого ТА должен обеспечивать теплом жилище в самый сильный холод — 5 часов.
3. Температура теплоносителя, на которую рассчитана система отопления — +60С.
4. Максимальная температура теплоносителя в ТА — +90С.

Порядок расчета

Определяем общее количество тепла, которое должен запасти ТА для 5-часового «дежурства»:

Q = 12 * 5 = 60 кВт*ч.

Учитывая, что 1 кВт*ч = 3,6 МДж, получаем: Q = 60 * 3,6 = 216 МДж.

Вычисляем необходимый объем теплоносителя (вода) из формулы:

Q = m*c*(Tmax – Tmin),

• M — масса воды;
• С — теплоемкость воды, при t = +60C c = 4182 Дж/кг*С, при t = +90С с = 4208 Дж/кг*С, для расчета принимаем среднее значение: с = 4195 Дж/кг*С;
• Tmax и Tmin — максимальная и минимальная температура теплоносителя в ТА, по условию Tmax = +90C, Tmin = +60C.

Из данной формулы находим требуемую массу воды:

M = T / (c*(Tmax – Tmin)) = 216 000 000 / (4195* (90 – 60)) = 1716.33 кг.

Поскольку 1 кг воды имеет объем в 1 л, нам понадобится бак емкостью 1717 л или 1,7 куб. м. Такой объем имеет куб с длиной ребра около 1,2 м.

Рекомендации по изготовлению своими руками

Как изготовить бак аккумулятор в системе отопления своими руками? Конструктивно ТА представляет собой емкость, в которой имеются:

• крышка;
• штуцеры для подключения трубопроводов;
• гильзы для установки манометра и термометра;
• предохранительный клапан.

Дополнительно бак-накопитель можно оснастить:

• змеевиком для подогрева воды на хозяйственные нужды;
• змеевиком для подключения солнечного коллектора;
• трубчатыми электронагревателями (ТЭНами).

Важное обстоятельство: чтобы теплоноситель не насыщался кислородом, ТА должен быть закрытым. В таком случае он будет испытывать нагрузку от давления, развиваемого циркуляционным насосом.

Бак прямоугольной формы в таких условиях может раздуть, поэтому следует делать его в виде цилиндра со сферическими днищем и крышкой.

• газовый баллон;
• ресивер от компрессора промышленного назначения или от железнодорожного вагона;
• старый бойлер;
• емкость для хранения жидкого азота.

Можно применить и прямоугольный резервуар, но тогда его нужно будет усилить изнутри связями из трубы диаметром 20 мм.

Знаете ли вы, что странах Западной Европы запрещено использовать твердотопливный котел без теплоаккумулятора? В нашей стране многие пользуются данным оборудованием. Теплоаккумулятор своими руками – хороший способ сэкономить деньги и сделать отопительную систему безопасной.

Инструкция по изготовлению электрокотла для отопления своими руками приведена по ссылке.

Чем утеплить теплоаккумулятор?

Самым недорогим, а потому и наиболее популярным утеплителем является пенополистирол, который в обиходе мы привыкли называть пенопластом.

Но в данном случае применять его не следует, поскольку материал этот, как и многие другие полимеры, при нагреве (начиная с температуры +80С) выделяет ощутимое количество вредных для здоровья летучих веществ (результат термического распада полимерных молекул).

Конечно, в теплоаккумуляторах заводского изготовления, как и в бойлерах, полимерная теплоизоляция используется (обычно пенополиуретан), но у этих приборов имеется герметичный кожух, сделать который в домашних условиях достаточно сложно.

Более подходящий вариант утеплителя для ТА — минеральная вата, волокна которой делаются из базальта или стекла. Причем желательно использовать такие марки, в которых роль связующего играет не фенолформальдегидная смола, а акрил. В качестве примера можно привести утеплители URSA PURE ONE и Knauf Insulation.

Видео на тему

Бак аккумулятор: что это такое, устройство, монтаж

Что такое бак аккумулятор для системы отопления

Бак аккумулятор в системе отопления представляет собой резервуар, чтобы накапливать избыточное тепло для применения его в случае, если остановится котловое оборудование. Устройство применяют в схеме с котлом твердотопливного типа.

В некоторых случаях его устанавливают совместно с другими энергетическим оборудованием, к примеру, ими оснащают солнечные коллекторы, тепловые насосы, электронагреватели. Иначе данные агрегаты называются теплоаккумуляторами, буферными емкостями, либо накопителями.

Общие сведения

Особенности устройства

Баки, накапливающие тепло, имеют форму цилиндра, либо квадрата. Устройство оснащено патрубками, выходящими из корпуса. На количество патрубков влияет число подведенных отопительных приборов, контуров.

Объем бака должен соответствовать размеру помещения для отопления, параметр лежит в пределах 200 – 3000 кубометров. Чтобы сохранять тепло, между емкостью и внешним материалом прокладывают слой теплоизоляции, имеющий толщину 5 – 10 сантиметров. Внутреннее устройство бака зависит от типа конструкции.

К основным деталям относят:

1.теплообменник (один или два),

2.электронагреватель трубчатого типа.

3.анод магниевого типа.

Двухконтурные системы содержат теплообменники. Данные устройства в баке представлены змеевиками из медного материала. Электронагреватели способствуют сохранению температуры носителя в контурах при неполадках с котлом.

Как работает бак

В стандартной системе, то носитель тепла нагревают в специальном котле твердотопливном типе, который далее идет по трубам в направлении радиаторов. В отопительных приборах носитель охлаждается, по второй линии поступает назад в обогреватель.

После прогорания котла носитель остывает, пока снова не заложат топливо. При этом значение температуры воздуха падает. Если система отопления оснащена аккумуляторным баком, то работа имеет отличия. Как только котел начинает работать с полной мощностью, теплоноситель начинает циркуляцию между обогревающим устройством и аккумуляторной емкостью по малому кругу.

Буферный накопитель заполняется нагретой водой. При наполнении емкости с помощью насоса теплоноситель перекачивается в отопительную систему. В это время котел прогорает, на время закладки топлива отопительные устройства будут получать тепло из бака аккумулятора.

Внимание! Наличие в системе отоплении бака аккумулятора позволяет сохранять в помещении показатель температуры воздуха на одном уровне.

Плюсы бака накопителя

Если в системе отопления есть бак, то такая система может обогревать здание в течение длительного времени при полном отключении котла. Водяной контур в котле имеет хорошую защиту от закипания, поломок. Если резко повысится температура носителя, бак аккумулятор примет на себя избыток тепла, чем обеспечит защиту котельного оборудования. Система оснащается блокировкой от поступления холодного теплоносителя по линии обратного течения в горячий теплообменник во время поломки циркуляционного насоса.

Если отопление состоит из нескольких контуров, то бак распределяет тепловую энергию носителя, позволяя нескольким линиям функционировать самостоятельно. Данная возможность позволяет снижать затраты теплоэнергии, топлива.

Внимание! Установка бака имеет высокую стоимость, также повышаются требования к условиям размещения оборудования.

Подробности

Как подключить бак аккумулятор

По отношению к котельному оборудованию бак подключают параллельно. С помощью труб, имеющий нужный размер, соединяют бак с обогревателем и приборами отопления.

В обвязку входят такие детали, как:

1.клапан трехходового типа.

2.насос для подкачивания, расположенный на контуре между баком и обогревающим устройством.

3.приборы группы безопасности.

4.теплообменники для горячего водопровода.

5.вентиль трехходового типа.

6.насос для циркуляции между батареями и накопительной емкостью.

Для бака подготавливают ровный участок. При наличии емкости большого размера подойдет бетонная площадка. Бак устанавливают, применяя строительный уровень. Патрубки, устанавливаемые сверху, монтируются выше, чем приборы отопления для обеспечения естественного течения теплоносителя, если насос сломается.

От верхнего патрубка к источнику тепла подводят трубопровод для подачи, его устанавливают ближе к первому радиатору с обратной стороны бака. В подающую трубу, идущую от котла к баку, ставят приборы группы безопасности.

Они состоят из:

1.манометра.

3.вентиль, с помощью которого сбрасывают воздух.

Чтобы не образовывался конденсат, на котловое устройство ставится трехходовой клапан. До клапана подсоединяют насос для циркуляции, чтобы подавать теплоноситель в бак.

Снизу идущий патрубок бака соединяют с линией обратного течения теплоносителя в отоплении с одной стороны, с другой – подводят ко входу в котел. Если в баке остаются незадействованные патрубки, то их оснащают временными заглушками. Последним этапом следует подключить электрооборудование к электропитанию.

После окончания работ проводят тест на функционирование системы. В этот период рядом должны находиться специалисты. Они вовремя осуществят регулировку деталей, убедятся в правильности их работы.

Известные марки

Бак аккумулятор следует выбирать, придерживаясь следующих параметров: качество материала корпуса, объем, максимальная мощность, показатель максимального давления в системе. Перед выбором рассчитывают необходимые параметры бака, его объем. Существует множество моделей баков.

Среди популярных выделяют:

1.бак Profbak и детали внутри изготавливается из нержавейки маркировки AISI304. В основе устройства лежит нагревательная деталь из никеля, которая имеет мощность 45 киловатт. При желании можно заказать установку змеевика, чтобы нагревать горячую воду. Бак распределяет горячую воду и тепловую энергию одновременно. Баки имеют объем 120 – 500 литров.

2.бак SUNSystem Р300 имеет объем в триста литров, выпускается в Болгарии. Может работать в котловом оборудовании, имеющим мощность 6 – 10 киловатт. В устройство не входит теплообменник, но можно подсоединить трубчатый электронагреватель.

3.бак AUSTA EMAIL PSR500 представляет собой резервуар, вмещающий пятьсот литров, оснащенный теплообменником. Конструкция является напольной, может выдержать давление не выше трех атмосфер. Устройство не имеет теплоизоляцию, ее следует купить и установить самостоятельно.

4.бак REFLEX PFH500 оснащен мембраной, которую можно заменять. Применяют устройства в системе закрытого типа, имеющую горячее водоснабжение. Снаружи бак изготовлен из полимера высокого качества. Весит устройство 79 килограмм.

5.бак Drazice Nado 750 \ 160 V 1 выпускается в двух разновидностях, имеющий фланец, либо патрубок. Баки производят в Чехии, имеют относительно невысокую цену. Накопитель вмещает 305 литров.

Внимание! К рекомендуемым моделям относят марки Прометей — 500, HaJDu AQ РТ –750 и другие.