Устройство буферной ёмкости для твердотопливного котла

Каждый владелец частного дома мечтает о том, чтобы установленная отопительная система работала максимально слаженно и не требовала особых условий ухода. Важную роль играет экономичная сторона используемого оборудования. Чтобы система не страдала от ярко выраженной неравномерности поступления энергии, а заложенное заранее топливо создавало необходимый запас тепла, необходимо использовать буферную ёмкость для твердотопливного котла.

В установленном теплоаккумуляторе расположена специальная буферная ёмкость, которая является мощным накопителем излишков тепла. Само устройство представлено в виде бака для воды с небольшим змеевиком, который полностью укрыт теплоизоляционным материалом.

Пока котёл сжигает загружённые в него дрова, ёмкость постепенно накапливает вырабатываемые системой избытки тепла. В тот момент, когда котёл перестает выдавать необходимую пользователю температуру, всё излишнее тепло из бака направляется в батареи. Огромное преимущество состоит в том, что вода в радиаторах совершенно не остывает.

Вне зависимости от площади дома отопительная система должна быть снабжена мощным электрическим насосом, который сможет обеспечить непрерывную циркуляцию теплоносителя. Но после отключения электроэнергии такая установка прекращает свою работу. Заложенные дрова горят, тепло выделяется, а вот вода неподвижно стоит в трубах, закипая в котле.

Если пользователь упустит момент, то система взорвется, что может угрожать жизни людей. Установленный теплоаккумулятор предотвращает возникновение таких последствий. Огромное преимущество буферной ёмкости для твердотопливного котла состоит ещё и в том, что она увеличивает время между закладками дров в несколько раз. Устраняется опасность размораживания системы из-за затухания котла.

Качественный буферный агрегат выполняет несколько полезных функций в автоматическом режиме:

• В нужный момент отдаёт накопленное тепло заправленному теплоносителю.
• Обеспечивает стабильную работу системы без вмешательства человека.
• Беспрерывно накапливает всё излишнее тепло.
• В случае отключения электроэнергии предотвращает закипание воды.

Каждый специалист согласится, что у современных автономных твердотопливных котлов с буферными ёмкостями есть свои преимущества и недостатки.

Все нюансы обязательно должны быть учтены будущим владельцем, чтобы выбранная им отопительная система работа исправно.

Среди положительных сторон можно отметить:

• Установленное оборудование надёжно защищено от перегрева.
• Энергетический потенциал котла используется в полном объёме. Благодаря этому существенно возрастает уровень КПД.
• Система работает более плавно, что гарантирует дифференцированный подход к обогреву различных помещений.
• Проблема горячего водоснабжения дома решается без особых трудностей.
• Работа котла требует гораздо меньше вмешательств человека.
• У пользователя есть множество вариантов модернизировать отопительную систему, сделав её более эффективной.

Недостатков не так уж и много, но все они весьма своеобразны. Каждый пункт требует внимания со стороны владельцев отопительного оборудования.

К минусам относятся следующие факторы:

• Буферные ёмкости — это довольно громоздкие и тяжёлые изделия. Для их монтажа нужно подготовить вместительное помещение, что не всегда удобно. Помимо этого, могут возникнуть определённые сложности с доставкой.
• Котёл с теплоаккумулятором отличается большой инерционностью. Именно поэтому от первичного розжига котла до выхода на стандартные показатели уйдёт достаточно много времени. Такая ситуация может доставлять особые трудности владельцам загородных домов.
• Довольно высокая цена оборудования, которая может превосходить стоимость самого котла.

Буферная ёмкость для котла представлена в виде обычной металлической бочки, с наружной теплоизоляцией. Несмотря на весьма простую конструкцию, этот агрегат обладает высокой эффективностью и экономичностью, что очень важно в отопительной системе.

Чтобы такой аппарат функционировал правильно, нужно знать, из каких элементов он состоит и какую функцию все они выполняют:

• Спиральный теплообменник. Этот элемент установлен только в тех моделях, которые подключаются к системе отопления сразу с несколькими типами теплоносителей (мощные солнечные коллекторы, тепловой насос). Для его изготовления используется исключительно нержавеющая сталь.
• Вместительный бак. Выпускается из листового металла с эмалированным покрытием либо из нержавеющей стали. От бака отходят специальные патрубки, которые предназначены для подключения к системе отопления и теплогенератору. Важно понимать, что от материала, из которого изготовлен бак, зависит продолжительность его эксплуатации.
• Встроенный змеевик для ГВС. Некоторые современные модели, помимо поддержания температуры нагрева заполненного теплоносителя, подогревают воду для бытовых целей.

Каждая модель оснащена специальным ревизионным окном, которое помогает обслуживать бак. Благодаря этому мастер может своевременно устранить мусор, а также провести ремонтные работы.

Когда с устройством буферной ёмкости для системы отопления всё понятно, можно приступать к расчётам требуемых параметров. Этот показатель напрямую зависит от мощности отопительного котла.

Если был установлен агрегат, который вырабатывает 35 кВт/час, тогда объем используемой ёмкости должен превышать эту цифру минимум в 30 раз. Помимо этого, важно учесть ряд дополнительных факторов:

1. 1. Не стоит делать никаких надбавок на то, что тепловой аккумулятор будет впитывать всё тепло, а сама система будет работать плохо. Когда на улице температура опускается ниже -30˚С, то котёл может спокойно работать в обход буферной установки. А вот когда становится теплее, то в действие входит теплоаккумулятор, а всё лишнее тепло в нем накапливается.
2. 2. Мощность должна быть рассчитана исключительно для погодных условий, когда дом теряет максимальное количество вырабатываемой тепловой энергии. К примеру, если котёл теряет 33 кВт/час при температуре окружающей среды от -29˚С, то и мощность всей системы должна быть такой же. Конечно, нужно учитывать и небольшой запас. Для качественного подогрева существующей схемы должно создаваться минимум 35 кВт/час.
3. 3. Обязательно учитывается размер помещения, где будет установлен сам агрегат вместе с теплообменником и другими элементами схемы. В некоторых случаях может возникнуть такая ситуация, когда установить большой теплоаккумулятор просто не получится.

Если же мастер обладает всеми необходимыми навыками, то изготовить ёмкость можно и своими руками. Лучшим вариантом считается цилиндрический агрегат, обладающий следующими параметрами:

• Диаметр — 1 метр. Стоит учесть, что если объём теплового аккумулятора равен 1750 л, то его диаметр должен составлять минимум 1,06 м.
• Высота — 2 метра.

Подобрать наиболее подходящий теплообменник всегда помогут опытные инженеры-теплотехники. Но если нет возможности обратиться к профессионалам за помощью, тогда выбор нужно делать самостоятельно.

Реализовать это вовсе не трудно, главное, тщательно изучить основные параметры:

• Объём ёмкости.
• Давление в отопительной системе.
• Оснащение вспомогательными теплообменниками.
• Вес и наружные размеры.
• Возможность установки дополнительных элементов.

Специалисты утверждают, что основным параметром является показатель давления в системе. Чем выше эта цифра, тем теплее будет в обогреваемом помещении.

При выборе наиболее подходящей модели обязательно нужно учитывать показатель максимального давления, так как от этого зависит его эксплуатационный срок. Отличными характеристиками обладает тот термоаккумулятор, который изготовлен из нержавеющей стали.

Опытные мастера используют несколько проверенных способов подключения теплообменника к твердотопливному котлу. Но вне зависимости от выбранного варианта специалист должен соблюдать ряд элементарных правил.

Чтобы отопительная система правильно функционировала, необходимо учесть следующие нюансы:

1. 1. На входах должны быть установлены качественные фильтры для очистки воды.
2. 2. На магистрали обязательно монтируется специальная запорная арматура.
3. 3. Абсолютно все соединения в отопительной системе должны быть фланцевыми или же резьбовыми.
4. 4. Система не сможет стабильно функционировать без клапана воздухоотводчика.
5. 5. На теплообменник должен быть установлен манометр и предохранительный клапан.

Тщательное соблюдение этих элементарных правил сможет обеспечить полную безопасность и работоспособность всей отопительной установки.

Качественная обвязка твердотопливного котла с буферным устройством может осуществляться по самым разным схемам. Среди специалистов существует самая упрощённая модель, с которой прекрасно справится даже начинающий мастер. Но приступить к самостоятельному монтажу можно только после ознакомления с принципом действия выбранной схемы.

Многие решают изготовить эту разновидность буферной установки своими руками. Такой подход позволяет существенно сэкономить финансовые сбережения.

Для реализации этой идеи необходимо выполнить следующие действия:

• На начальном этапе рисуется схема будущей конструкции, а также определяются размеры каждой стенки. Мастер обязательно должен учитывать толщину сварочных швов. Чаще всего этот показатель варьируется в пределах от 1 до 3 мм (всё зависит от используемого аппарата и электродов).
• Заранее подготовленный листовой металл нужно разрезать на куски.
• Две стороны заготовки необходимо прижать друг к другу, чтобы они образовали прямой угол. Те предметы, которые имеют большой вес, должны быть надёжно зафиксированы.
• В нескольких местах металла используют точечную сварку, после чего проверяют правильность размещения всех листов.
• Мастер должен выполнить внутренний и внешний сварочный шов.
• По аналогичной схеме привариваются все стенки, а также дно.
• В верхней части аккуратно приваривают угол, сверлят все необходимые дырочки.
• К каждой стороне крепят несколько рёбер жёсткости.
• Остаётся только изготовить ножки и приварить их.

Многие мастера привыкли выполнять стандартную типовую обвязку твердотопливного котла полипропиленом, с малым контуром и узлом смешивания. Основная задача смесительного узла состоит в том, чтобы не пропустить холодную воду из обратного трубопровода в специальную водяную рубашку буферной ёмкости.

Когда используется трёхходовой клапан, который настроен на температуру +45˚С, то движение теплоносителя замыкается по малому кругу до тех пор, пока не будет достигнуто установленное значение. Только после этого агрегат подмешивает воду из системы в обратный трубопровод.

Чтобы очистить жидкость от накипи и другого мусора, перед трёхходовым краном необходимо установить очистительный фильтр, который опытные мастера называют грязевиком. Монтировать его нужно в горизонтальном положении.

В больших частных домах обвязка твердотопливного котла осуществляется при помощи гидрострелки. Основное отличие этой схемы состоит в том, что теплообменник не служит накопителем тепла, а выполняет функцию гидравлического разделения котлового контура с остальными ветвями отопления.

Преимущество такой системы неоспоримо, так как владелец может подключить тёплые полы, радиаторное отопление, а также бойлер косвенного нагрева воды. Для слаженной работы таких установок нужна разная температура основного теплоносителя в каждой ветви.

Устройство и схемы подключения теплоаккумулятора в систему отопления

Теплоаккумулятор — агрегат для собирания и увеличения тепла с целью его дальнейшего применения. Устройство используется в частных домах, квартирах, на предприятиях, а также для предпускового прогрева двигателей. Аккумулятор тепла для системы отопления позволяет уменьшить энергетические затраты на обогрев помещений и горячее водоснабжение. Агрегаты устанавливаются в обвязку твердотопливного котла либо подключаются в гелиосистему.

Работа твердотопливного котла в системе отопления представляет собой некоторую цикличность. Сначала в него закладывают топливо, разжигают, а затем котел постепенно выходит на максимальную мощность и передает тепловую энергию через теплоноситель в систему отопления.

Закладка дров постепенно прогорает, теплоотдача уменьшается, и теплоноситель остывает. В период пиковой мощности часть тепловой энергии остается невостребованной, а во время догорания топлива ее, наоборот, будет недостаточно. Для повторения цикла следует опять осуществить закладку твердого топлива.

Частично эту проблему может решить пиролизный котел длительного горения, но во время его работы часто не совпадают пики выработки и потребления тепловой энергии. Для разрешения такой ситуации устанавливается энергоаккумулятор для системы отопления, который известен как буферная емкость или тепловой накопитель.

В основу действия этого агрегата заложена высокая теплоемкость воды. Если в период максимальной мощности котла нагреть некоторое количество воды, тогда впоследствии ее энергетический потенциал можно будет использовать для нужд отопления.

Например, вода при остывании на 1° C может нагреть 1 м³ воздуха на 4° C. Самый простой теплоаккумулятор для котлов отопления представляет собой вертикальную емкость с четырьмя врезанными в разные стороны патрубками. Существуют теплонакопители с разнообразными аккумулирующими материалами:

• твердотельные;
• паровые;
• жидкостные;
• термохимические;
• с нагревательным элементом (ТЭНом).

С одной стороны корпуса два патрубка подсоединяются к трубопроводам котла, а с другой — к системе отопления. После запуска нагревателя циркуляционный насос начинает прокачивать теплоноситель через буферный бак.

В нижнюю часть накопителя поступает холодный теплоноситель, а в верхнюю — горячий. Из-за существенной разницы в плотности вода перемешиваться не будет, а горячий теплоноситель постепенно заполнит всю емкость.

Обычно объем термоаккумулятора для отопления рассчитывается таким образом, чтобы одной закладки топлива хватило для полного заполнения емкости горячей водой. То есть вся энергия котла, исключая потери, преобразуется в тепловую, которая будет накоплена в аккумуляторной емкости.

Теплоизоляция позволяет сохранять высокую температуру воды в течение длительного времени. Когда котел перестает работать, система обогрева продолжает функционировать. Благодаря насосу горячая вода из аккумулятора поступает в трубопроводы и приборы отопления дома.

На место горячего теплоносителя в буферную емкость через нижний патрубок из обратной линии трубопровода снова поступает остывшая вода. При использовании электрического котла схему отопления с теплоаккумулятором можно использовать в ночное время, когда действует льготный тариф.

Все накопители представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары. Отличаются они друг от друга только элементами, расположенными внутри конструкции. Существует несколько типов термоаккумуляторов:

1. 1. Простая конструкция. Подключение емкости проводится непосредственно к контурам котла и системы отопления. Такие накопители применяются для использования одного типа теплоносителя, если его давление в контурах не превышает показателей котла и теплоаккумулятора. При различных значениях давления необходимо подключить в схему дополнительный внешний теплообменник.
2. 2. Емкость с внутренним теплообменником. Внизу нее находится трубчатая спираль из нержавеющей стали. В зависимости от конструкции возможна установка нескольких теплообменников. Применяются такие аккумуляторы, когда давление и температура теплоносителя в контуре обогревателя значительно превышают допустимые показания на линиях потребителей при подключении нескольких источников тепла. Например, котловое оборудование применяется совместно с солнечным коллектором. При использовании в контурах разных видов теплоносителей устанавливают накопительные емкости с теплообменниками. В таких термоаккумуляторах происходит активное смешивание горячего теплоносителя с остывшим.
3. 3. Наличие в баке проточного контура ГВС. В такой конструкции теплообменник обычно устанавливается в верхней части накопителя. Такая схема используется при равномерном водоразборе горячей воды. Теплообменник выполнен из нержавеющей пищевой стали.
4. 4. Термоаккумулятор с баком для запаса ГВС. Схема напоминает устройство бойлера косвенного нагрева. Используется накопитель такой конструкции в условиях частого пикового разбора горячей воды для хозяйственных нужд.

Все подобные конструкции могут выпускаться в различных вариациях в зависимости от сложности схемы отопления, количества и видов используемых нагревателей и водяных контуров. Сложные устройства легко определить по многочисленным патрубкам, выходящим из емкости.

В зависимости от котлового оборудования и количества потребителей тепловой энергии выбирают подходящую модель буферной емкости. Аккумулятор можно приобрести с перспективой будущих подключений дополнительных приборов, а подключенные патрубки временно заглушить. В десятку популярных устройств входят следующие модели:

1. 1. Nibe BU 500.8 применяется в системах отопления с разными источниками тепла. Отличается пенополистирольной изоляцией толщиной 14 см. Емкость бака составляет 500 л, предельное давление — 6 бар, а максимально допустимая температура — 95° C.
2. 2. ETS 200 представляет собой ряд блоков из композитного материала, размещенных внутри стального корпуса. Их нагрев осуществляется электрическими ТЭНами мощностью 2 кВт. Внутри установлен вентилятор для ускорения процесса нагрева.
3. 3. HAJDU AQ PT 500 — буферный накопитель, предназначенный для работы в закрытой системе отопления. Подключается в схему отопления с разными типами нагревателей. Бак рассчитан на максимальное давление 3 бар. К недостаткам можно отнести отсутствие внутреннего антикоррозийного покрытия и теплоизоляции. Их устанавливают отдельно.

Стоит также отметить такие виды теплоаккумуляторов, как S-Tank AT 300, Electrotherm ETS, Buderus Logalux P 500−1000/5 и т. д.

Существует несколько схем подключения теплоаккумулятора. Подающий трубопровод от котлового оборудования подсоединяется в верхней области корпуса емкости. С противоположной стороны на таком же уровне подключается подача, идущая на приборы отопления.

Линия обратного трубопровода входит в нижнюю часть бака, на таком же уровне выходит с противоположной стороны и подключается в нагреватель. Это самая простая схема, которая позволяет осуществлять только регулировку количества теплоносителя. Другие способы:

1. 1. С трехходовым клапаном. Подающий и обратный трубопровод системы соединяются байпасом через клапан. Такое подключение позволяет проводить качественную регулировку теплоносителя и изменять его температуру. Накопленной баком энергии хватает на длительный срок.
2. 2. Подключение через внутренний теплообменник. Внутри в нижнем пространстве емкости проходит витой трубопровод, который соединяют с котлом. Выход на радиаторы отопления находится вверху емкости, а обратный трубопровод подключают к нижней части бака. Такая схема дает возможность применять разного рода теплоносители. Давление в котловом контуре выше, чем в трубопроводах батарей.
3. 3. Установка дополнительного теплообменника. Котел соединяют с буферной емкостью последовательно через внешнее теплообменное устройство. Обычно такой способ применяют, если не хватает мощности внутреннего змеевика для нагрева теплоносителя.

Кроме такого оборудования в схемы устанавливают циркуляционные насосы, температурные датчики и элементы группы безопасности. Это позволяет более эффективно использовать теплоаккумулятор для отопления.