Схема подключения теплоаккумулятора с твердотопливным котлом и электрокотлом

Буферная емкость, неотъемлемая часть схемы подключения твердотопливного или электрического котла. При одновременном использовании двух типов теплогенераторов, установленных в единую систему отопления бак накопитель играет роль гидравлического разделителя.

Обвязка теплоаккумулятора с твердотопливным котлом или электрокотлом преследует несколько важных задач: аккумулирует и отдает энергию, предотвращает гидравлические удары и перегрев теплоносителя, обеспечивает равномерный нагрев теплонесущей жидкости.

Зачем нужна буферная ёмкость для ТТ или электрокотла

Теплоаккумулятор работает как электроаккумулятор. При включенном котле бак собирает тепловую энергию. Внутри ёмкости (в зависимости от модели) вмещается от 200 до более чем 3000 л воды.

Нагретый теплоноситель из котла поступает в накопительный бак, покрытый теплоизоляционным слоем. Внутри емкости теплоаккумулятора горячая вода сохраняет температуру в течение 5-18 часов. Сразу после отключения котла, выступающего основным источником тепловой энергии, вода в системе отопления начинает остывать. Недостаток тепла компенсируется за счет нагретого и сохраненного в буферной ёмкости теплоносителя.

Описанный принцип работы используется по-разному. Так, теплоаккумулятор в системе отопления с твёрдотопливным котлом устанавливается по нескольким причинам:

после отключения ТТ котла по причине прогорания дров или угля, в ночное время суток, обогрев здания продолжается;

перегрев и закипание теплоносителя (частое явление при работе ТТ котла) исключается;

при установке накопителя с контуром ГВС, можно обеспечить горячее водоснабжение дома;

бак с двумя теплообменниками может одновременно подключаться к котлу, системе горячего водоснабжения и солнечным коллекторам или геотермальному насосу.

Подключение буферной емкости к электрокотлу используют с несколько другой целью — с двух тарифным счетчиком. Плата за электричество по «ночному тарифу» существенно снижается. Теплоаккумулятор устанавливают с таким расчетом, чтобы нагреть его в период льготного тарифа на электроэнергию. Экономия при грамотном расчете теплоаккумулятора составит не менее 30%, по сравнению с обвязкой электрокотла без буферной емкости.

Для простоты расчетов объём бака и определение расхода теплоносителя высчитывают по следующей таблице:

Жилая площадь / время автономной работы

Как подключить буферный накопитель к котлу

Чтобы выполнить правильную обвязку необходимо хорошо понимать, как устроен бак. Внутри накопитель — это пустая бочка. В верхней части присутствуют два патрубка для подключения к теплогенератору и системе отопления. Внизу присутствуют аналогичные отводы, для обратки.

Правильная обвязка котла с буферной емкостью должна обеспечить соблюдение нескольких условий:

нагретый теплоноситель в баке должен двигаться по направлению к системе отопления и вниз;

не допускается, чтобы охлажденную жидкость, находящуюся внизу ёмкости, выдавливало наверх.

Схема отопления с теплоаккумулятором в частном доме предназначена справиться с описанными выше задачами. Проектирование и изготовление обвязки — это сложный процесс, требующий определенных инженерных навыков.

Обвязка теплоаккумулятора с одним котлом

Существуют отличия в подключении буферной емкости в самотечной и с принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. Разница заключается в нескольких аспектах, влияющих на схему обвязки:

Принудительная циркуляция — типовая схема подключения буферной емкости к твердотопливному котлу. Обеспечивает необходимую скорость зарядки теплоаккумулятора. Особенность обвязки в том, что требуется монтаж двух циркуляционных насосов, устанавливаемых непосредственно перед и сразу после накопительного бака, на обратке.
При этом необходимо рассчитать мощность насосного оборудования, чтобы во время работы теплоноситель с обратки не поднимался в теплоаккумуляторе под давлением в верх, и не подмешивался к горячей жидкости. Для этого насос до накопителя должен иметь меньшую мощность, чем тот, что установлен сразу после него. Это рекомендуемая схема подключения теплового аккумулятора с твердотопливным котлом.
Так как точно отрегулировать циркуляцию и давление воды в системе перед и после бака сложно, непосредственно перед емкостью устанавливают балансировочный кран.

Гравитационная система — теплоноситель циркулирует естественным способом, соответственно проблема выдавливания в баке холодной воды наверх решена сама собой. Следуя законам физики горячая жидкость будет подниматься вверх. Холодная соответственно опускаться вниз.
Недостатки решения : теплоноситель, циркулирующий самотеком, будет сильнее нагревать точки отопления, расположенные ближе к котлу. Решить проблему можно следующим способом:

схема с использованием трехходового крана — узел ставят так, чтобы теплоноситель в первую очередь направлялся к радиаторам отопления и только после достаточного нагрева в бак.

подключение с одним насосом — узел размещают непосредственно перед котлом, после теплоаккумулятора. Такое решение позволяет сделать обвязку без трехходового клапана. Установка циркуляционного насоса в систему делает систему энергозависимой. Чтобы избежать остановки обогрева после отключения электричества, используют байпас.

Открытая система отопления с циркуляционным насосом уступает по своей теплоэффективности обвязке с принудительным движением теплоносителя.

Теплоаккумулятор в системе отопления с естественной циркуляцией необходимо расположить выше уровня радиаторов отопления. Компенсация давления осуществляется за счет мембранного или открытого расширительного бака.

Монтаж теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется с применением предохраняющей и регулирующей арматуры. Обязательно устанавливают сепаратор воздуха, расширительный бак мембранного или открытого типа, трехходовой клапан, узел безопасности (манометр, сбросовый клапан, воздухоотводчик).

Схема буферной ёмкости с двумя котлами

Принцип обвязки во многом напоминает рассмотренный выше. Используется параллельное подключение электрокотла и твердотопливного котла. Подача теплоносителя осуществляется следующим способом:

твердотопливный котел устанавливается как основной источник тепла;

на подачу через трехходовой клапан с электроприводом, подключенный к термостату, ставится электрокотел;

после устанавливаются сепаратор воздуха и циркуляционный насос;

выполняется монтаж буферной емкости на отопление;

на обратку монтируют узел подпитки, модуль защиты от холостого хода, мембранный бак.

Если планируется монтаж многовалентной системы отопления, следует использовать гидрострелку. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором и электрическим котлом работает следующим образом:

основным источником тепла остается котел на твёрдом топливе;

после прогорания дров и остывания теплоносителя, какое-то время нагрев поддерживается за счет буферной емкости;

как только температура нагрева падает до предельных значений, включается электрокотел.

Возможно подключение бойлера косвенного нагрева к теплоаккумулятору, с встроенным змеевиком ГВС. Для обеспечения достаточного количества тепла запас мощности котла должен составлять не менее 50%. Для дома с площадью 200 м², котел должен быть мощностью не менее 40 кВт. Такой производительности будет достаточной, чтобы прогреть систему отопления и зарядить теплоаккумулятор.

Подключение буферной емкости и ее использование

Буферная емкость позволяет накапливать много тепловой энергии, в большом объеме нагретого теплоносителя. Затем отдавать ее в систему отопления дома постепенно, с помощью особенной обвязки. Использовать твердотопливный котел с буферной емкостью значительно удобней, комфортно.
Можно топить редко и помногу.

Фактически, буферная емкость с обычным твердотопливным котлом сейчас конкурирует с пеллетным автоматизированным котлом, или с различными модификациями твердотопливного котла на большую загрузку (т.н. длительного горения).
Какие имеются плюсы и минусы, в чем недостатки вариантов – далее…

В чем же особенность применения теплоаккумулятора и как его подключить правильно, чтобы использование было комфортным и безаварийным?

Схема подключения (обвязки) буферной емкости с твердотопливным котлом

На схеме твердотопливный котел и буферная емкость.
Схема упрощенная, не указаны краны, термометры, манометры и др.

Применены два трехходовых клапана.

Первый клапан включен в контур котла. Он предохраняет котел от низкой температуры теплоносителя (от работы ниже точки росы и увлажнения…). Клапан обязателен, так как с буферной емкостью работа кола в неблагоприятном «холодном» режиме продолжительная.

В данной схеме применяется смесительный клапан (смешивает жидкости). Направление движения жидкости по байпасу указано стрелкой.
Клапан управляется термоголовкой, датчик которой расположен на обратке котла.

Клапаном поддерживается температура на обратке котла больше чем 60 градусов.

Второй клапан находится в контуре радиаторов. Он поддерживает температуру в радиаторах по желанию пользователя. Часть обратки от радиаторов через клапан может направляться на подачу.

Здесь применяется разделительный клапан (разделяет потоки). Направление движения жидкости через байпас указано стрелкой. Датчик термоголовки радиатора размещается на подаче на входе в радиаторную сеть.

Следует обратить внимание на расположение насосов. Только с таким расположением насосов относительно трехходовых клапанов обеспечивается их работа.

Но насосы могут располагаться и на подающей ветви, принципиальной разницы нет.

Твердотопливный котел не автоматизирован, его работа должна контролироваться человеком по показаниям термометров, которыми снабжается буферная емкость. А также желательно установить термометр на трубопроводе на подаче в радиаторную сеть (в месте расположения датчика термоголовки).

Используется температурное реле в контуре радиаторов. Оно защищает пластиковые трубопроводы радиаторной сети от слишком высокой температуры. Настраивается на 85 градусов. Отключает насос радиаторного контура и включает звуковой сигнал (звонок), который предупреждает пользователя о срочной необходимости потушить горение в котле.

В сеть параллельно радиаторам может быть включен контур теплого пола.
Какие схемы используются в теплом полу

Вода ГВС нагревается во встроенном в емкость теплообменнике.

Другие схемы обвязки

Схема включения (обвязки) буферной емкости с использованием автоматического управления трехходовым клапаном с помощью сервопривода. Здесь используются одинаковые смесительные клапаны, в контуре радиаторов клапан установлен на подаче.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу с использованием автоматики управления температурой радиаторов. Используется датчик температуры на подающей ветви на радиаторы и информация с комнатных термостатов. А также управление насосом радиаторов (отключение) в случае критического повышения температуры.

Режим топки и объем емкости

Кроме твердотопливного котла буферная емкость будет полезной с электрокотлом, если подключен дешевый ночной тариф электричества. Тогда заряжать теплоаккумулятор можно ночью.

Объем теплоносителя: специалисты рекомендуют примерно тонну воды на 200 м кв. утепленного дома. Если больше – неудобно, долго заряжать. Меньше – чаще топить. При таком объеме топка примерно раз в сутки в средние морозы или реже.

Количество энергии которое может накапливать теплоаккумулятор в зависимости от емкости

Продолжительность топки напрямую будет зависеть от мощности твердотопливного котла. Рекомендуется с буферной емкостью использовать более мощный котел, чем подобранный по теплопотерям. Возможно использование котла в 2 – 3 раза мощнее, что увеличивает комфортность использования, укорачивает топку.

Как правило, с режим топки выбирают по опыту, таким образом, чтобы разогревать теплоноситель до 80 градусов. При этом радиаторная сеть работает в низкотемпературном режиме 50 – 60 градусов. Общее остывание теплоносителя на 20 – 40 градусов в течении суток обеспечивает компенсацию потери тепловой энергии домом. Количество секций радиаторов подбирается на низкотемпературный режим обогрева.

Подбор насосов и балансировка

Чтобы емкость работала правильно, у нее вверху должна находиться более теплая вода. Она же сразу забирается в радиаторную сеть. После начала топки радиаторы нагреваются сразу.
Но для этого вода по емкости должна двигаться сверху вниз. Т.е. в контуре котла расход должен быть больше. Как правило, это достигается даже одинаковыми насосам и одинаковым режимом работы (в контуре котла сопротивление меньше). Или в контуре радиаторов ставится дросселирующий кран.

Давление в системе с буферной емкостью делается пониженное – 0,7 -1,5 атм. Гидроаккумулятор подбирается объемом – 12% от объема воды в системе.

Важно. Насос контура котла нужно отключать после того как котел прогорит. Иначе произойдет ускоренное охлаждение теплоносителя через теплообменник котла и дымоход. Удобно сделать автоматику на отключение после снижения температуры в котле. В любом случае, выключатели двух насосов нужно расположить удобно на стене в месте обслуживания отопления, так как пользоваться отключением насосов придется часто.

Преимущества применения тепловых аккумуляторов

Помимо всего прочего, буферная емкость позволяет эксплуатировать твердотопливный котел в оптимальном режиме. Сжигание дров (угля) производится с наибольшей подачей воздуха, максимально эффективно (с наибольшим КПД), с наибольшей температурой, при этом образуется меньше СО, смолы и недогоревшей золы (сгорает). Все режимы с ограничением подачи воздуха являются не оптимальными для горения.

В продаже можно встретить множество дорогих буферных емкостей от Европейских производителей. Но местного производства обойдутся в 2 – 3 раза дешевле. Заказывают часто из нержавейки. Делают теплоаккумуляторы и отдельные мастера, «гаражная» емкость из черного металла 3 – 4 мм будет дешевой, но сколько времени ее можно эксплуатировать под давлением…

• Система с твердотопливным котлом и буферной емкостью отличается значительными первоначальными затратами. Но в дальнейшем отопление дровами или (и) углем наиболее дешевое, а комфортность повышенная. В схему «просится» электрический котел, обеспеченный дешевым тарифом, что только повысит комфортность отопления.
• Пеллетный котел автоматизированный требует обслуживания, как правило, раз в неделю. Но он еще дороже сам по себе, чем первая схема, и топливо также дорогое.
  Чем выгоднее отапливать частный дом
• Так называемые «котлы длительного горения» с большим объемом загрузки, в целом, имеют массу недостатков, сложны и дороги (хоть и не настолько как первые схемы), рекомендованы быть не могут.
  Подробнее Какие встречаются котлы длительного горения