Буферная емкость для отопления: принцип работы и критерии выбора

Что представляет собой буферная емкость для отопления, и зачем она необходима в котле? Если говорить коротко, то такая емкость представляет собой большую железную бочку для воды, имеющую теплоизоляционный слой и выполняющую функции термоса. Из-за своей способности накапливать тепло, а потом постепенно распределять его по всей отопительной системе, емкость помогает экономить финансовые средства, предназначенные для оплаты расходов, связанных с обогревом помещения.

Основное предназначение и принцип работы

Функционирует емкость в отопительной системе по определенной схеме. Котел нагревает тепловой носитель, которая собрана в буферной емкости. Насосная установка подает горячий носитель из верхней точки емкости к радиаторам. В таком же объеме вода возвращается через обратку в буферное устройство для системы оопления. На насосе можно смонтировать термостат, отвечающий за включение и отключение установки.

Как только температурный режим понизится, котел придется топить снова. Но как быстро произойдет подобное? Если в системе нет буферной емкости, это происходит сразу, и ощущается часа через три. А установленная в системе отопления буферная емкость увеличит объем теплового носителя в несколько раз, значит, и остывание его будет происходить медленней. Как говорится, реальность пользы и экономии денег вполне очевидна.

Главная польза от накопительного бака состоит в обеспечении дополнительной безопасности. Проще говоря, емкость защитит котел и отопительную систему от перегревания во время отключения электрической энергии. В связи с тем, что дрова прогорят не сразу, и циркулирование воды не прекратится, котел перейдет в режим аварийного ожидания. Если отключается электроэнергия, и насосы останавливаются, то в случае подключения буферной зоны с возможностью естественного движения теплоносителя, бак заберет излишки тепловой энергии и не допустит создания аварийной ситуации в системе обогрева.

Естественно, вариант установки буферной емкости для котла отопления – дело затратное по стоимости и расходным материалам. При этом площадь вашей котельной должна быть не менее восьми квадратных метров с потолками не ниже двух с половиной метров.

Как выглядит буферная емкость для отопления

Существуют разные методы расчетов рекомендуемых объемов, но практикой доказано, что на каждый киловатт мощности необходимо создавать запас объема в два – три десятка литров. Получается, что вместительность буферного бака полностью зависит от мощности вашего оборудования.

Но все расходы вам придется понести один раз – потом начнется сплошная экономия.

Варианты конструкций и схем их подключения

Буферные емкости для систем отопления могут быть прямоугольными либо плоскими. Но мера эта вынужденная, определяется условиями монтажа в конкретной котельной. В качестве теплового носителя могут использоваться обычная вода или антифриз.

Чтобы улучшить эффективность работы емкости, ее рекомендуется утеплять слоем на четыре – десять сантиметров. Кроме этого, буферная емкость для котла отопления может комплектоваться:

• встроенными электрическими нагревательными элементами (ТЭНами),
• медными или стальными змеевиками, изготовленными из нержавеющего материала или черного металла. Их основное предназначение – готовить ГВС, подключать дополнительные тепловые источники, гелиосистемы, «теплые полы»,
• резервуарами для подготовки ГВС вместимостью на сто – двести литров.

Теперь рассмотрим наиболее распространенные варианты подключения буферной емкости к системе отопления.

Основное предназначение смесительного узла – не пускать холодную воду из обратки в теплогенератор. Трехходовой клапан, отрегулированный на температурный режим не ниже сорока пяти градусов, направляет тепловой носитель по малому кругу, пока он не нагреется до заданного параметра. После этого через клапан начинает дозировано поступать холодная жидкость. Чтобы очищать систему от накипи, до клапана рекомендуется установить фильтр-грязевик. При этом необходимо помнить, что вертикальная схема монтажа – ошибочное действие.

Большинство изготовителей настоятельно советуют пользоваться теплоаккумуляторами (буферными емкостями). Обусловлено это определенными причинами:

• после закрытия заслонки в камере тлеет древесина с минимальным количество кислорода, от чего повышается количество угарного газа, растет уровень загрязнения окружающей среды. По этой причине котел должен функционировать на средних или максимальных показателях, излишки тепла сосредотачивая в емкости,
• как только дрова прогорят, тепловой энергии, накопившейся в буферной зоне, будет достаточно, чтобы какое-то время обогревать все помещения. Продолжительность такого варианта обогрева зависит от величины бака.

Вариант подключения, альтернативный предыдущему способу – обвязка котла, работающего на твердом топливе, с буферным баком. Способ подключения буферной емкости к системе отопления отличается тем, что бак не накапливает тепло, а разделяет котел от трубного контура отопительной системы, которых может быть несколько, с разными температурными режимами теплоносителей.

Зачастую твердотопливные котлы устанавливаются в качестве дополнительного элемента в домах, в которых уже имеются электрические установки. Чтобы совместная работа проходила корректно, потребуется выполнить правильную обвязку, в которой предусмотрена для агрегатов подстраховка друг друга. К примеру, в котле прогорает уголь. В это момент автоматически активируется электрический либо газовый котел.

Плюсы и минусы использования

Каждый тепловой источник, предназначенный для обогрева помещений, отличается своими особенностями, которые необходимо принимать во внимание во время проектирования и монтажа теплового источника.

Установка буферной емкости в систему отопления отличается неоспоримыми преимуществами:

• практически на пятьдесят процентов экономятся энергетические ресурсы,
• емкость дает возможность котлу работать на полную мощность. Это продлевает ресурс теплового источника, потому что конденсат образовывается в минимальных количествах. Кроме того, топливо сгорает в полном объеме, количество вредных выбросов в атмосферу снижается, котел реже нуждается в чистке,
• объем теплового носителя, содержащийся в буферной емкости, защищает отопительную систему от перегрева,
• работа теплоаккумуляторного бака лучше всего проявляется в межсезонье, когда отопительный котел задействуют периодически.

Буферная емкость для отопления экономит ресурсы

Теперь рассмотрим негативные моменты, которые присущи буферной емкости:

• придется нести дополнительные расходы на приобретение буферного резервуара и прочих комплектующих, необходимых для обвязки. Но практикой уже доказано, что все расходы окупятся в течение двух – трех лет,
• система отопления усложняется, для установки оборудования потребуется дополнительное пространство,
• отопительная система с буферным баком будет «разгоняться» в течение двух – четырех часов.

Критерии выбора

Решив выполнить установку емкости, придется учесть определенные нюансы:

• объем тепла емкости зависит от вместительности. Количество теплоносителя должно быть таким, чтобы энергия не расходовалась зря, и весь избыток тепла сосредотачивался в баке,
• уточняется предел допустимого давления. Оно должно быть не менее аналогичных показателей для любого отопительного контура,
• по значениям показателей, приведенных выше, определяют размеры и вес емкости. Не стоит забывать, что в баке будет вода, массу которой тоже придется учесть,
• выбор модели осуществляется с учетом схемы подсоединения и решаемых задач. По этой причине могут устанавливаться баки, имеющие необходимое количество теплообменников,
• немаловажное значение уделяется материалу, из которого изготовлен бак. Нержавеющая сталь прослужит долго, но и обойдется вам по деньгам значительно дороже.

При выборе буферной емкости для отопления обращайте внимание на материал изготовления

Нюансы подключения к системе отопления

Когда буферная емкость приобретается к существующей схеме, до подключения в общую систему отопления рекомендуется продумать вопрос, как вы внесете ее в котельную. Вероятно, придется снимать дверное полотно или даже расширять проем. Если площадки под бак, наполненный водой, по прочности окажется маловато, придется устраивать дополнительное фундаментное основание.

Обязательно ознакомьтесь с вариантами подключения выбранного вами буферного бака, монтажом нагревательных элементов, измерительных устройств, приборов для обеспечения безопасной эксплуатации. Здесь необходимо помнить, что соединения сварным способом запрещаются – только резьба или фланцы.

Эффективность работы вашего буферного устройства будет зависеть от толщины теплоизоляционного слоя и материала, из которого он будет устроен.

Рядом с баком необходимо установить предохранительный клапан и манометр.

На каждый используемый патрубок системы устанавливается запорный кран и прибор для визуального наблюдения за температурным режимом. Если в комплекте поставки такие элементы отсутствуют, их необходимо приобрести отдельно.

На некоторых моделях имеются воздухоотводчики, работающие в автоматическом режиме. В противном случае их докупают и устанавливают в специальное гнездо на верхней части бака или находящегося там же патрубка.

Не рекомендуется заниматься самостоятельным усовершенствованием буферных систем, чтобы не создать проблем для безопасного проживания.

Методы расчета параметров

Опытные специалисты, выбирающие буферную емкость для устройства системы отопления, при расчете емкости пользуются одним из известных способов.

Статистический

При таком варианте подразумевается определение нужного объема емкости с учетом количества загружаемого топлива. В основу закладывается принцип равновесия между показателями вырабатываемой и используемой энергии.

Чтобы тепловая энергия не отбиралась системой отопления, емкость должна поглощать все количество энергии, произведенной котлом при максимальной загрузке топки. Для такого расчета придется номинальную мощность котла умножить на время, за которое топливо прогорит полностью.

Динамический

Для проведения расчетов этим способом необходимо знать количество энергии, затрачиваемой на обогрев здания, и действующий в этот момент температурный режим. Максимальное время для работы котла в этом случае определяется пользователем, измерение его ведется в сутках.

Буферная емкость защитит ваш отопительный котел от гидравлических ударов, прогрев теплового носителя в системе будет происходить более равномерно. Аккумуляторный бак займет важное место в вашей системе обогрева помещений.

Буферная ёмкость в системе отопления — для чего она?

Буферная ёмкость, также называемая теплоаккумулятор – это часть системы обогрева, позволяющее сэкономить энергию и топливо, а заодно и сгладить режим работы. Однако что собой представляет это устройство, каков принцип его работы – и зачем оно вообще нужно?

Принцип действия

Тепловой аккумулятор (например, один из тех, что можно приобрести тут) – это ёмкость, в которой накапливается теплоноситель. По сути, это большой термос с водой, нагреваемая непосредственно от котла.

Цикл его работы выглядит так:

1. Твердотопливный котел нагревает воду до относительно высоких температур.
2. Вода поступает в бак аккумулятора.
3. Разогретый теплоноситель циркулирует по системе, постепенно отдавая тепло радиаторам и нагревая воздух.

Зачем это нужно?

• 

Отопление на твёрдом топливе может работать и без промежуточного элемента в виде теплоаккумулятора. Однако система с ним имеет важные преимущества:

• Этот элемент увеличивает инерционность нагрева. При использовании одного котла отапливаемые помещения довольно быстро остынут. Дополнительный же бак с горячей водой сохранит в себе тепло, и в результате даже к утру в комнатах по-прежнему будет стоять нормальная температура.
• Элемент запасает излишнюю тепловую энергию. Хорошо разгоревшийся котёл выдаёт больше жара, чем непосредственно нужно для обогрева помещения. В результате чтобы к утру помещение не остыло, вечером придётся чрезмерную терпеть жару в комнатах. Аккумулятор же сохранит излишки в своём объёме и будет отдавать их медленно и постепенно. Как известно из курса физики, вода обладает максимальной теплоёмкостью из всех веществ, которые можно использовать в быту: вряд ли кто-то станет монтировать отопительную систему на водороде или аммиаке.

Всегда ли это востребовано?

Буферная ёмкость нужна не всегда. Без неё можно обойтись в системах, где нагрев регулируется автоматически – например, при использовании газовых котлов, либо твердотопливных с автоматической подачей топлива из бункера. В них горение всегда идёт с заранее отрегулированной теплоотдачей, и в промежуточных накопительных узлах нет необходимости.

Также обычно они не используются для электрокотлов: даже если попытаться сыграть на разнице в тарифах на дневное и ночное потребление электроэнергии, выгода будет слишком мала: для того, чтобы обогревать днём за счёт дешёвого «ночного» электричества хотя бы коттедж площадью в 100 кв. м, потребуется буфер объёмом в 3-4 кубометра воды. Монтаж такой цистерны – занятие нетривиальное. Тем не менее, даже если объём намного меньше, накопитель позволяет существенно сэкономить на отоплении.

Для большинства же твердотопливных агрегатов теплоснабжения буфер – абсолютно необходимая часть отопительной системы.

Как устроен теплоаккумулятор?

• 

Теплонакопительная ёмкость в большинстве случаев представляет собой вертикальный бак, заполненный водой. В самом простом случае в него просто входят четыре трубы – две от котла (на подачу и возврат) и две на контур циркуляции по зданию. Такая конструкция самая дешёвая, но не слишком оптимальная для экономии тепла.

В чуть более сложном варианте в буферную ёмкость входят две раздельных системы циркуляции:

1. Малый контур – подача и возврат воды от котла.
2. Большой контур – подача и возврат теплоносителя по всей отопительной системе. Здесь может использоваться не вода, а другая теплопроводящая жидкость. Например, достаточно часто встречаются модели, предусматривающие нагрев помещений за счёт циркуляции антифриза.

Оба контура раздельны и между собой не пересекаются. Обмен энергией идёт за счёт теплоносителя в баке.

Когда котёл разгорается, циркуляционный насос прокачивает воду по малому контуру – от теплообменного блока котла до накопителя. Благодаря этому буфер равномерно заполняется горячей водой. По мере нагрева в отопительной системе начинает двигаться (с помощью насоса или естественной циркуляции) теплоноситель. Он получает тепловую энергию не от котла, а из буферной ёмкости, благодаря чему сглаживаются температурные перепады, а циркуляция продолжается дольше.

Достоинства систем с тепловым буфером

Отопительные системы, содержащие тепловой накопитель, позволяют своим владельцам:

• экономить до 50% топлива или электроэнергии;
• сглаживать дневные и ночные перепады температур;
• рационально осуществлять обогрев помещений, особенно при использовании систем с низкой температурой воды («тёплые полы» и др.);
• избегать закипания воды в контурах теплоснабжения и разрушения теплообменника;
• лучше контролировать котёл, поскольку нагрузка на него снижается.

Тепловой буфер для горячего водоснабжения

Дополнительной опцией теплоаккумулятора является то, что его можно использовать как бойлер косвенного нагрева. В этом случае помимо большого контура обогрева дополнительно встраивается теплообменник для ГВС в виде змеевика или отдельного бака, находящегося внутри буферной ёмкости. В результате часть тепла расходуется не только на то, чтобы согреть воздух в помещении, но и на подачу горячей воды для бытовых целей – купание, мытьё посуды и т. д.

Такая конструкция позволяет избежать установки отдельного водонагревателя для ГВС, экономя тем самым силы и средства на сантехническое оборудование дома. Однако нужно помнить: при наличии дополнительного змеевика или бака для ГВС бытовое использование горячей воды снижает температуру теплоаккумулятора и быстрее его «разряжает». Это неизбежно ведёт к тому, что эффект экономии от буферной ёмкости снижается. Тем не менее, если для отопительной системы используется достаточно мощный нагревательный котёл такие потери остаются умеренными.