Зачем нужна буферная емкость для системы отопления

Нужно ли устанавливать буферную ёмкость в систему отопления — экономическая целесообразность или лишние затраты на оборудование?

Установка буферной ёмкости целесообразна при любом варианте отопления частного дома, за исключением системы с газовым котлом.

Для чего нужна буферная ёмкость в системе отопления

Буферная ёмкость – металлическая бочка с утеплением объемом от 200 литров, устанавливаемая между источником тепловой энергии и системой отопления дома в качестве разделителя тепловых контуров с разной температурой и накопителя тепла.

Аккумулирующий бак необходим, если в одну систему объединяются несколько различных источников тепловой энергии: газовый, твердотопливный, электрический котлы, тепловой насос и солнечный коллектор. Теплоаккумулятор собирает тепло в любое время работы каждого из источников. Например, днём ­– от солнечного коллектора, ночью – от теплонасоса или электрокотла, в любое время работы газового или твердотопливного котла.

Раздача тепла происходит в постоянном режиме. Подключение буферной ёмкости в контур передачи тепловой энергии повышает экономичность работы самого твердотопливного котла за счёт сбора и накопления тепла. Это позволяет исключить холостой расход тепловой энергии из системы.

Использование буферных емкостей

Схема отопления на основе твердотопливного котла без буферной емкости являет собой типичный контур подогрева и подачи воды к излучающим поверхностям (радиаторам, батареям, панелям, конвекторам). За счёт сгорания твёрдого горючего в камере котла, выделяется тепло, которое уходит на разогрев теплоносителя. Эта жидкость передается напрямую через трубную магистраль к теплоизлучателям. Негативным нюансом такой системы есть частая закладка котла: каждый раз необходимо подогревать полностью весь объем жидкости в системе. Происходит чрезмерный расход энергоресурса на нагрев. До 30% топлива уходит в данном случае на оборгев улицы, т.к. на максимальной мощности котел выдает избыточное тепло и хозяину дома приходится открывать форточки.

Распространённым решением этой проблемы является подключение буферной емкости. Между котлом и радиаторами вставляют теплоаккумулирующий бак, который функционирует на основании принципа термодинамического равновесия.

Как работает система с баком

Нагретый объём воды перемещается в накопитель, где и хранится. По сигналу термостата включается циркуляционный насос, который приводит в движение теплоноситель. Из бака буферной емкости вода направляется к радиаторам. Происходит излучение через источник тепла. После этого охлаждённая жидкость возвращается обратно в нижнюю часть емкости. В результате процесса конвекции, происходит смешивание с тёплой водой у поверхности. Эта вода опять идет в радиаторы и отдаёт тепло.

После нескольких подобных циклов работы имеем общее понижение температуры в буферной емкости для котла, труб и радиаторов.

Чтобы не потерять тепловую мощность системы в это время необходимо подогреть воду на 5-10 градусов. Получается, что система отопления дома эксплуатируется в двухконтурном режиме. За счёт естественной работы теплоаккумулятора можно уменьшить количество закладок котла.

Представленная схема подключения бака позволяет создать «подпитываемый» источник тепла. Подогреть теплоноситель на несколько градусов намного проще и дешевле, нежели на несколько десятков градусов.

Преимущества и недостатки применения

Любой источник тепла для отопления частного дома имеет свои особенности, которые учитываются при проектировании и монтаже тепловой установки.

Буферная емкость для твердотопливного котла имеет ряд неоспоримых достоинств:

1. Экономия энергоресурсов до 50% (за счет использования ночного тарифа и сохранения всего выработанного тепла);
2. Бак позволяет работать котлу на твердом топливе на максимальной мощности постоянно – это увеличивает ресурс котла, т.к. снижается образование конденсата; работа на максимальной мощности способствует полному сгоранию топлива, что снижает количество вредных выбросов в виде угарного газа и сажи – чистить котел нужно реже;
3. Защита от перегрева системы за счёт буферного объема теплоносителя;
4. Работа теплоаккумулятора максимально эффективно проявляется в периоды межсезонья (температуры окружающей среды от -5 до +10°С).

Последний довод является весомым для помещений, которые расположены климатических зонах Украины.

Но буферная емкость для котла также имеет и свои недостатки и дополнительные условия:

1. Дополнительные вложения на покупку самого резервуара и сопутствующее оборудование для его обвязки. Однако, расчеты показывают, что за счет экономии в дальнейшем, средства вернуться за 2-3 сезона отопления.
2. Усложнение системы отопления и дополнительное пространство для оборудования. Но обслуживание отопления станет более комфортным: твердотопливный котел и дымоход нужно реже чистить. Загружать топливо реже.
3. Начальный «разгон» системы в пределах 2-4 часов.

Чтобы сократить время первоначального нагрева системы отопления мы устанавливаем дополнительный обводной контур с байпасом мимо бака. Емкость будет нагреваться уже после нагрева теплоносителя в радиаторах дома.

Другой вариант решения этой задачи можно исключить с помощью подогрева воды напрямую в резервуаре, например, через электрический ТЭН или газовый запал. Но этот способ мы считаем нецелесообразным по причине неэффективного использования энергии.

Расчёт объёма буферной емкости

Подбор буферной емкости для твердотопливного котла базируется на банальном расчёте полного объёма теплоносителя. Также из этого значения вычитаю объём воды в магистрали и радиаторах.

Типичный расчет буферной емкости теплоаккумулятора сводится к обычной формуле из школьной термодинамики:
Q = c × m × ∆t,
где Q — затраченное количество энергии,

c — удельная теплоёмкость жидкости,

m — масса теплоносителя,

∆t — разница температур в градусах.

Норма расхода тепла в Украине на 1 м 2 площади помещения составляет 80 Вт × час.

С — табличная величина для воды 4,2 кДж/кг × К;

Вычислим, например, Q₁ – количество тепла, необходимое для нагрева 1 литра воды на 40 градусов для домика 150 м²:

Считаем необходимый размер буферной ёмкости m для самостоятельного обогрева дома в течение 5 часов:

Теплопотери Q дома за 5 часов составят 60 000 Вт.

Таким образом нам понадобится теплоаккумулятор ёмкостью 1300 л.

Здесь мы не учитывали остывание бака за эти же 5 часов. Этот параметр зависит от степени утепления самой бочки, а также, от температуры в помещении, где она установлена.

Срок окупаемости буферной емкости

Дополнительные расходы при установке теплоаккумулирующей емкости в приведенном выше примере составят:

1. Стоимость буферного бака с утеплением емкостью 1200 л – от €240 до €750.
2. Монтажные работы €100.

Итого: от 340 до 750 евро. В среднем – 500 евро.

Вложения окупаются за счет экономии топлива, рационального использования выработанного тепла.

За 1 час отопления без сжигания топлива экономится около 3 кг дров (стоимостью около 0,12 евро/кг) или 1 кг угля (стоимостью 0,15 евро/кг).

За сезон время отопления без работающего котла составит: 10 часов в сутки * 180 дней = 1800 часов.

Таким образом, экономия за один отопительный сезон составит:

• на дровах – 1800 часов * 0,12 евро/кг = 216 евро.
• на угле – 1800 часов * 0,15 евро/кг = 270 евро.

Теперь легко посчитать, что стоимость покупки и установки теплоаккумулирующего буферного бака окупится примерно за 2÷3 сезона (500 евро/216-270 евро). А в следующие годы сократит расходы на отопление на 30÷40%.

Выбор модели теплоаккумулятора

Буферная емкость в системе отопления для дома является оптимальным вариантом безопасного и экономичного использования твердотопливного котла для плавной регулировки и длительного поддержания заданного температурного режима в помещениях.

При выборе котла следует учитывать более 25 факторов, 10 из которых являются критически важными.

Следуя этим правилам вы купите выгодный и безопасный для вашего дома котел.

«Экосистем Инжиниринг» является официальной монтажной организацией, специалисты которой имеют необходимые допуски, соответствующее оборудование и квалификацию.

Если Вам нужен качественный монтаж с гарантией – это к нам.

У вас уже есть оборудование, которое нужно установить? Отправьте нам заявку – установим!

Нужен ли теплоаккумулятор для газового котла?

Теплоаккумулятор

Несмотря на простоту устройства, и очевидность пользы от использования теплоаккумуляторов, данный вид оборудования пока не очень распространен. В этой статье мы постараемся рассказать о том, что такое аккумулятор тепла и преимущества, которые приносит его использование в системах отопления.

Что такое теплоаккумулятор (буферная емкость) и его назначение

Назначение теплоаккумулятора (ТА) будет легче описать на нескольких примерах-задачах.

Задача первая. Система отопления построена на основе твердотопливного котла. Постоянно отслеживать температуру теплоносителя на подаче и вовремя подбрасывать дрова нет возможности, в результате чего температура подачи то превышает нужную нам, то снижается ниже нормы. Как обеспечить поддержание требуемой температуры теплоносителя?

Задача вторая. Дом отапливается электрокотлом. Электроснабжение – двухтарифное. Как снизить затраты на электроэнергию, уменьшив энергопотребление днем и увеличив ночью?

Задача третья. Имеется система отопления, в которой тепло вырабатывается теплогенераторами, работающими на различных видах топлива и энергии – напр. газе, электричестве, солнечной энергии (гелиоколлекторы), энергии земли (тепловой насос). Как обеспечить их эффективную работу без потерь выработанного тепла, когда в нем нет потребности, при этом обеспечить дом теплом в период пикового энергопотребления?

Не особо вдаваясь в теорию теплотехники, для всех задач напрашивается решение в виде установки в систему буферной емкости, которая служила бы резервуаром для теплоносителя и в которой его температура поддерживалась бы на заданном уровне. Именно такой буферной емкостью и является теплоаккумулятор. Для решения этих задач, теплоаккумулятор обычно включается «в разрыв» системы с образованием котлового и отопительного контуров. Условная схема включения теплоакумулятора в систему отопления изображена ниже на рисунке.

Рис. Принципиальная схема включения буферной емкости (теплоакумулятора)

С различными способами включения буферной емкости в систему отопления можно ознакомиться в статье «Схемы подключения теплоаккумулятора».

В настоящее время тепловые аккумуляторы чаще всего используются в системых отопления с твердотопливными котлами. В этих системах использование теплоаккумулятора позволяет реже загружать топливо, обеспечить комфортное обеспечение теплом независимо от колебаний температуры теплоносителя на выходе из котла.

Часто буферные емкости устанавливаются с электрокотлами для экономии средств за счет пониженного ночного тарифа и в комбинированных системах с одновременным использованием твердотопливных и электрических котлов.
Теплоаккумулятор (ТА) бывает полезным в системах и с газовыми котлами, особенно, когда минимальная тепловая мощность котла превышает тепловую нагрузку объекта.

За счет более продолжительных периодов «загрузки» ТА (нагрева теплоносителя) удаётся избежать «тактования» котла.

Кроме использования в качестве буферной емкости, ТА выполняет функцию гидравлического разделителя. Особенно это свойство теплоаккумулятора востребовано в системах с генераторами тепла, работающих на различающихся видах энергии (в т.ч. альтернативной).

Как правило, эти источники тепла работают на специальных теплоносителях, которые не допускают смешения с другими типами, требуют уникального температурного и гидравлического режима, часто несовместимого с режимами контура отопления (радиаторного, теплого пола).

Так, например, диапазон температур теплового насоса составляет обычно

5°C, а в контуре распределения тепла диапазон температур может быть значительно больше (10-20°С). Для разделения контуров, теплоаккумулятор может быть оборудован дополнительными встроенными теплообменниками.

Основные функции буферной емкости (теплоаккумулятора):- накопление и поддержание запаса тепловой энергии в виде определенного объема теплоносителя заданной температуры с возможностью ее использования в нужный период времени или при прекращении генерации тепла основными его источниками; — организация системы отопления на нескольких генераторах тепла разного типа, которые работают с различными температурными и гидравлическими режимами и с использованием разных теплоносителей, а также в различные временные периоды;

— гидравлическое разделение контуров генераторов тепла и отопительного контура, согласование температурных режимов в различных контурах и создание благоприятных условий для работы оборудования, в частности котлов отопления, с максимальной эффективностью.

Типовая конструкция буферной ёмкости

В базовом исполнении, теплоаккумулятор представляет собой теплоизолированный бак с патрубками подачи и обратки для котлового контура и патрубками для отопительного контура. В самом простом варианте, буферная емкость может иметь всего по одному патрубку – для подачи и обратки.

Если система отопления имеет теплогенераторы на альтернативных источниках энергии, то используются тепловые аккумуляторы более сложной конструкции. Как правило в них имеется один или несколько змеевиков-теплообменников для организации автономных контуров. Емкости для таких систем могут быть укомплектованы насосно-смесительными узлами для различных контуров в заводском исполнении.

Дополнительный теплообменник может быть установлен, если теплоаккумулятор используется также для приготовления горячей воды для бытовых нужд.

Рис. Буферная емкость базовой конструкции

Рис. ТА с дополнительным теплообменником

В некоторых случаях в ТА требуется обеспечить качественное разделение слоёв с различной температурой. Для этой цели внутри бака может предусмотрена специальная мембрана. В ряде случаев, в конструкции предусматривается возможность установки электронагревательного элемента.
На видео, которое приведено ниже можно ознакомиться с конструкцией многофункциональной буферной емкости компании Buderus.

. Многофункциональная буферная емкость — теплоаккумулятор Buderus Logalux.

Расчёт ёмкости теплового аккумулятора

Имеется несколько методик расчета объема буферной емкости. Например в одних источниках рекомендуется подбирать ТА из расчета не менее 40 литров на каждый киловатт мощности теплогенераторыа. По другим источникам минимум снижен до 20-ти литров/кВт. Поэтому имеющиеся рекомендации могут не в полной мере отвечать требованиям конкретной системы отопления.

Оптимальный объем бака ТА зависит от множества факторов — мощности источника тепла, периодичности выработки тепла, температурного режима отопительного контура, требуемого периода автомномности работы и т.п.

На первый взгляд, было бы логично руководствоваться принципом — чем больще ТА, тем лучше, но это правило работает далеко не всегда, так как объем теплоаккумулятора должен быть согласован с возможностью теплогенератора по его наполнению, с учетом экономических факторов (стоимости топлива, электроэнергии и т.п.).
В расчетах, для упрощения, плотность теплоносителя будем принимать равной единице.

Расчет объема ТА поEN 303-5

В качестве примера, приведем формулу подбора теплоаккумулятора для работы совместно с твердотопливным котлом в соответствии с европейскими нормами.

Расчет объема буферной ёмкости по EN 303-5

Vта — Объем теплоаккумулятора, л.;
Тг — Продолжительность горения загрузки топлива при номинальной мощности, час;
Qн — Номинальная тепловая мощность, кВт;
Qп — Потребность объекта в тепле, кВт;
Qmin — Минимальная тепловая мощность котла, кВт.
1,163 — удельная теплоемкость воды (Вт*ч/(кг*К))

Как правило, в расчетах при подборе ТА к твердотопливному котлу, номинальная и минимальная мощность равны.

Пример расчета объема теплоаккумулятора для работы с твердотопливным котлом.

Тг — 3 час;
Qн — 25 кВт;
Qп — 20 кВт;
Qmin — 25 кВт

Итого, рекомендуемый объем буферной ёмкости составит Vта=15*3*25*(1-0,3*20/25)=855 л.

Расчет ТА по мощности имеющегося котла

Данный способ расчета напоминает предыдущий и основан на том, что теплоаккумулятор должен вместить все тепло, которое вырабатывает котел за время горения топлива при полной загрузке, при одновременном расходовании его на нужды отопления. Как уже упоминалась в статье «Схема твердотопливного котла», рекомендуется, чтобы мощность котла превышала максимальную нагрузку системы отопления на

30%. Формула для такого расчета приобретет следующий вид:

V = (Qн-Qп) *Тг/1,163*(tmax-tн)

Где:
Qн — Номинальная тепловая мощность котла, кВт;
Qп — Потребность объекта в тепле, кВт;
Тг — Продолжительность горения загрузки топлива при номинальной мощности, час;
tmax — максимальная температура теплоносителя в буферной емкости;
tн — расчетная температура подачи в системе отопления.

Пример расчета

Исходные данные:
Тг — 3 час;
Qн — 39 кВт;
Qп — 30 кВт;
tmax — 90°;
tн — 55°С.

Итого, рекомендуемый объем буферной ёмкости составит: V = (39-30) *3/1,163(90-55)= 663 л.

Оценочный расчет емкости теплового аккумулятора

Иногда используется, так называемый, «оценочный» метод расчета объема ТА. Он применяется тогда, когда нужно определить, на какое время хватит накопленного в буферной емкости тепла, например, для отопления дома без использования котла отопления. Принцип расчета такой же, как и при определении объема бойлера, который мы рассматривали в статье о подборе водонагревателя. В расчете мы сначала вычисляем количество тепла, которое накоплено в баке, затем расчитываем на какое время нам этого тепла хватит. Поясним на примере.

Исходные данные:
Потребность объекта в тепле, Qп — 10 кВт;
Ёмкость теплоаккумулятора, Vта — 800 л;
Температура теплоносителя в ТА, Ттн — 80°С;
Расчетная температура подачи в отопительном контуре, Тп — 50°С
Расчетная температура температура обратки, То — 40 °С

1. Сначала определим полезное количество тепла, накопленного в теплоаккумуляторе. К сожалению, мы не можем использовать всю имеющуюся тепловую энергию. Реально (при небольшом приближении) будет использоваться энергия, высвобождаемая при остывании теплоносителя с максимальной температуры (в нашем случае — 80°С) до рабочей температуры в системе отопления (у нас — 50°С). После этого будет запущен котел отопления. Количество тепла (в квт*час) считаем по следующей формуле (для упрощения расчетов плотность теплоносителя примем за единицу):

где: Q- количество тепла, Вт*час, m — масса теплоносителя.

До снижения температуры в баке до температуры подачи(Тп), ТА работает в автономном режиме без запуска котла. Посчитаем, какое время это займёт:

Q= 1,163 * (80 — 50) * 800 = 18608 Вт*час

18608 Вт*час/10000 Вт = 1,86 часа. Таким образом, в автономном режиме теплоаккумулятор будет обеспечивать дом теплом в течение почти 2-х часов.

Если котел отопления (например электрокотел) в этом режиме настроен на температуру, равной температуре подачи; то вместе с работой котла будет продолжаться полезно использоваться и тепловая энергия теплоаккумулятора, пока не сравняется с температурой обратки, а это еще дополнительно съэкономленных 9,3 кВт*часа.

Теплоаккумулятор для котлов отопления: зачем нужен, расчёт и подключение

При проектировании системы отопления основные цели – это комфорт и безотказность. В доме должно быть тепло и уютно, а для этого в радиаторы всегда должен поступать горячий теплоноситель без задержек и скачков температуры.

С твердотопливным котлом это сложно реализовать, ведь не всегда удается вовремя заправить новую порцию дров или угля, а процесс горения сам по себе неравномерен. Исправить ситуацию поможет теплоаккумулятор для котлов отопления.

С простой конструкцией и принципом действия он способен избавить от целого ряда неудобств и недостатков классической схемы отопления.

Зачем нужен

Теплоаккумулятор представляет собой хорошо утепленный резервуар большой емкости, наполненный теплоносителем, водой. За счет высокой теплоемкости воды при нагреве всего объема в емкости аккумулируется значительный запас тепловой мощности, которую можно использовать по назначению в то время, когда котел не справляется или вовсе бездействует.

Теплоаккумулятор фактически повышает объем теплоносителя в контуре отопления, теплоемкость и соответственно инертность всей системы. Для нагрева всего объема потребуется больше энергии и времени при ограниченной мощности отопления, но и остывать аккумулятор будет очень долго. По необходимости горячая вода из аккумулятора может подаваться в контур отопления и поддерживать комфортную температуру в доме.

Чтобы оценить преимущества теплоаккумулятора, проще всего рассмотреть для начала несколько ситуаций:

• Твердотопливный котел лишь периодически подогревает воду. В момент розжига мощность минимальна, во время активного горения мощность возрастает до максимума, после прогорания закладки она вновь спадает и так цикл повторяется. В итоге температура воды в контуре постоянно колеблется в достаточно большом диапазоне;
• Для получения горячей воды требуется установка дополнительного теплообменника или внешнего бойлера с косвенным нагревом, что существенно сказывается на работе контура отопления;
• К системе отопления, построенной вокруг твердотопливного котла, подключить дополнительные источники тепла предельно сложно. Потребуется сложная развязка, желательно с автоматическим управлением;
• Твердотопливный котел, даже длительного горения, постоянно требует внимания пользователя. Стоит пропустить время закладки новой порции топлива, как теплоноситель в контуре отопления уже начинает остывать, как и весь дом;
• Часто максимальная мощность котла бывает избыточной, особенно весной и летом, когда не требуется максимальная отдача.

Решением для всех вышеперечисленных ситуаций становится теплоаккумулятор, притом бескомпромиссным и самым доступным в плане реализации и стоимости. Он выступает в роли узла развязки между твердотопливным котлом и контуром (-ами) отопления и отличной базовой площадкой для включения дополнительных функций.

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

• «пустым» – простая утепленная емкость с прямым подключением;
• со змеевиком или регистром труб в качестве теплообменника;
• со встроенным бойлерным баком.

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

• Накапливать и сохранять значительный объем тепловой энергии, в первую очередь избыточную, с последующей отдачей его в контур отопления. Даже если пропустить одну или две заправки дров, и котел остановится, температура в доме опустится всего на пару градусов. Для электрокотлов есть возможность установить расписание, по которому трата электроэнергии будет происходить только ночью по сниженному тарифу, тогда как днем тепло будет поступать от теплоаккумулятора;
• При наличии нижнего теплообменника – подключать дополнительные источники тепла, солнечный коллектор, запасной котел, работающий на газу или дизтопливе, геотермальный тепловой насос;
• С вмонтированными ТЭНами использоваться в качестве запасного источника тепла на случай, если твердотопливный котел не работает или отключен для профилактики и ремонта;
• При наличии верхнего теплообменника – для подключения контура ГВС или бойлера косвенного нагрева. Некоторые модели теплоаккумуляторов вместо теплообменника снабжаются готовым бойлером, размещенным внутри основной емкости;
• Реализовать дополнительную защиту в системах с принудительной циркуляцией на случай отключения электроэнергии, не допуская перегрева воды в котле. Рассматривая емкость как узел гидроразвязки, его можно подключить по смешанной схеме с котлом, выше него и трубами большего диаметра для поддержания естественной циркуляции. В это же время раздача по радиаторам будет осуществляться насосом в принудительном порядке. Принцип действия теплоаккумулятора

Расчет

Мощность ,накапливаемая теплоаккумулятором (ТА), рассчитывается исходя из объема емкости, точнее массы жидкости в ней, удельной теплоемкости жидкости, используемой для его наполнения, и разницы температур, максимальной, до которой может нагреваться жидкость, и минимальной целевой, при которой еще может осуществляться забор тепла от теплоаккумулятора к контуру отопления.

• Q = m*С*(T2-T1);
• m – масса, кг;
• С – удельная теплоемкость Вт/кг*К;
• (Т2-Т1) – дельта температур, конечной и начальной.

Если вода в котле и соответственно в ТА нагревается до 90ºС, а нижний порог берется равным 50ºС, то дельта равняется 40ºС. Если брать в качестве наполнения ТА воду, то одна тонна воды при остывании на 40ºС выделяет примерно 46 кВт*часов тепла.

Объем	0,5	1	1,5	2	3	5
Аккумулируемое тепло при ΔT = 40ºC, кВт/ч	23	46	69	92	138	230

Запасаемой энергии должно хватать для целевого использования теплоаккумулятора.

Для выбора требуемого объема теплоаккумулятора необходимо определить:

• Время, в течение которого должно хватать накопленной энергии в ТА для покрытия теплопотерь дома;
• Время, за которое должен нагреваться теплоноситель в ТА;
• Мощность основного источника тепла.

Для периодической работы котла в течение суток

Если он нужен для перевода работы котла только на ночной или дневной режим, когда тепло поступает в течение ограниченного времени, то мощности ТА должно хватать для перекрытия теплопотерь дома за оставшееся время. В то же время мощности котла должно хватать для нагрева ТА в установленный срок и опять-таки для обогрева дома.

Допустим, что используется твердотопливный котел с закладкой дров только днем в течение 10 часов, расчетные теплопотери дома для самого холодного периода года составляют 5 кВт. В сутки требуется 120 кВт*часов для полного отопления.

Аккумулятор при этом используется в течение 14 часов, это означает, что в нем необходимо аккумулировать 5кВт*14часов =70 кВт*часов тепла. Если брать в качестве теплоносителя воду, то потребуется 1,75 тонны или же объем ТА 1,75 м3. Важно, что и котел при этом должен выдать в течение всего 10 часов всю необходимое тепло, то есть его мощность должна составлять более 120/10 = 12кВт.

Если теплоаккумулятор используется в качестве запасного варианта на случай выхода из строя котла, то запасенной энергии должно хватить хотя бы на сутки или двое для покрытия всех теплопотерь в доме. Если в качестве примера взять все тот же дом на 100 м2, то для его обогрева потребуется 240 кВт*часов за двое суток, а теплоаккумулятор, наполненный водой, должен иметь объем не менее 5,3 м3.

Зато в этом случае не обязательно ТА должен нагреваться в короткий промежуток времени. Достаточно полуторного запаса по мощности котла, чтобы накопить нужный объем тепла за неделю или две.

Расчет приблизительный, без учета снижения тепловой мощности радиаторов в зависимости от температуры теплоносителя и воздуха в помещении.

Схема подключения

В самом простом случае теплоаккумулятор включается последовательно между котлом и контуром отопления. Между ТА и котлом устанавливается циркуляционный насос, чтобы горячая вода поступала в верхнюю часть ТА, выталкивая холодную воду с нижней части в котел. Между ТА и контуром отопления устанавливается циркуляционный насос для забора горячей воды из верхней части и транспортировки к радиаторам.

Однако при этом существенно поднимается общая теплоемкость системы, и при начальном запуске отопления придется ждать, пока не нагреется весь объем ТА, прежде чем тепло дойдет до радиаторов.

Еще один вариант включения – параллельно котлу отопления. Данный вариант хорошо показывает себя в сочетании с гравитационной системой отопления. Верхний отвод теплоаккумулятора подсоединяется к самой верхней точке раздатки, а в нижнем точк – к котлу.

Из преимуществ только простота подключения и минимум используемых элементов.

Схема включения с подмешиванием

Лучше всего использовать схему включения с подмешиванием или гидроразвязкой. Используются трехходовые клапаны с термостатом. Теплоаккумулятор при этом устанавливается как отдельный элемент системы, параллельно контуру отопления.

Основная часть автоматики устанавливается на подающем трубопроводе: трехходовой клапан, термостаты, группа безопасности и т.д. По умолчанию трехходовой клапан направляет теплоноситель от котла к радиаторам, пока температура в помещении не достигнет требуемой отметки.

Схема подключения с подмешиванием

Как только необходимости в активном обогреве нет, клапан переводит часть теплоносителя от котла к теплоаккумулятору, сбрасывая лишнее тепло.

При достижении максимальной температуры воды в ТА и целевой температуры в радиаторах, срабатывает датчик, установленный в котле по перегреву, и он отключается. Пока же требуется обогрев или не прогрет теплоаккумулятор, работа котла продолжается.

Если по каким-то причинам котел перестал выдавать номинальную мощность или полностью выключился при снижении температуры на подающей линии, вода из теплоаккумулятора подмешивается в контур отопления, восполняя теплопотери системы.

Использовать можно несколько трехходовых клапанов на раздаче и на обратке и группу термостатов. Как вариант, в продаже имеются готовые сборки для подключения теплоаккумуляторов – блок автоматического подмешивания, например LADDOMAT.

Своими руками

При большом желании можно соорудить аккумулирующую емкость своими руками. В идеале она должна:

• с запасом выдерживать номинальное давление в системе;
• иметь расчетный объем;
• быть защищенной от воздействия коррозии и высоких температур;
• быть полностью герметичной.

Стандартная форма ТА – высокий цилиндр с полукруглым основанием и крышкой. Соотношение диаметра и высоты подбирается примерно 1 к 3-4, чтобы способствовать лучшему разделению тепла внутри емкости.

В этом случае с самой верхней точки идет забор горячей воды к радиаторам. Чуть выше центра вода отводится к контуру теплого пола, а в самой нижней точке ТА подключается обратная линия к котлу отопления.

Самостоятельно сварить цилиндрическую емкость практически невозможно. Проще возвести параллелепипед со схожей конфигурацией и соотношением сторон. Все углы следует дополнительно усилить.

Емкость обязательно утепляется. Использовать для этого лучше базальтовую или минеральную вату толщиной не менее 150 мм, для снижения теплопотерь через стенки.

Для установки теплоаккумулятора следует подготовить специальную опорную площадку, фундамент, способную выдержать огромный вес оборудования. Даже сам по себе аккумулятор может весить до 400-500 кг. Если же его объем, например 3 кубометра, то в наполненном виде его вес будет превышать 3,5 тонны.

Российского производства

На российском рынке представлено не так много теплоаккумуляторов отечественного производства, так как лишь недавно они стали активно внедряться в системы автономного отопления.

Модель	Дополнительные опции	Объем, м3	Рабюочее давление, бар	Максимальная температура, ºС	Примерная стоимость, руб
Сибэнерго-терм	—	0.5	6	90	28500
PROAKТА-ВВ-500	Контур ГВС	0.5	3	90	56000
GidroNova-HA750	Электрический ТЭН	0.75	3	95	58000
ELECTROTHERM ET 1000 A	Контур ГВС, дополнительный теплообменник	1.0	6	95	225000

Для чего нужен теплоаккумулятор в системе отопления

admin Дата: 07.06.2017

При переходе с газового отопления на систему с твердотопливным котлом стоит задача сделать новую отопительную систему более эффективной, чем предыдущая. Планируя бюджет необходимо учитывать не только начальные вложения, но и расходы, которые будут сопровождать эксплуатацию. Возможно, что вложив больше средств на этапе установки, можно получить по итогу большую экономию, сохранив комфорт при обслуживании системы. Все нужно считать.

Установка теплоаккумулятора в систему отопления – один из примеров выгодного вложения средств на этапе закупки оборудования.

Теплоаккумулятор обеспечивает повышение эффективности работы комплекса отопления за счет сбора и перераспределения во времени тепла, полученного от разных источников. Емкость принимает излишки тепла во время горения твердотопливного котла на полную мощность с максимальным КПД.

Что дает установка теплоаккумулирующего бака в частном доме:

1. Собирать временные излишки тепла и использовать их тогда, когда они нужны.
2. Защитить систему отопления от перегрева в пиковый период горения топлива.
3. Увеличить цикл сжигания топлива – уменьшить общий расход топлива.
4. Обеспечить дом горячей водой через контур, подключенный к верхнему теплообменнику.

На этапе нагрева контуров отопления

Подключить теплоаккумулятор в системе отопления необходимо между котлом и потребителями тепла. Образуются два контура: котловой и радиаторный (теплого пола).

В первую очередь нагревается бак. Затем тепло начинает поступать в контур радиаторного отопления. Настроив трехходовой распределительный клапан на большом кольце, обеспечиваем постоянную температуру в подаче (например +40 0С) независимо от температуры в аккумулирующей емкости, которая выше, чем в подаче, и может быть от +40 0С до +90 0С. В этом случае, буферная емкость и термостат защищают пластиковые трубы от перегрева.

На этапе максимального горения

Одинаковый объем топлива даст одно и то же количество тепла при любой интенсивности сжигания. Будет отличаться время горения закладки.

Максимальную мощность и КПД твердотопливный котел выдает при пламенном горении топлива. Чем активнее огонь в топке, тем быстрее перегорит закладка. При этом очень важно сохранить полученное тепло. Вот эту задачу и выполняет теплоаккумулирующий бак. Он сохраняет в себе временные излишки тепла и отдает их тогда, когда котел уже не работает и контур отопления остывает.

Без теплоаккумулятора увеличить время горения котла можно, если перевести работу в тлеющий режим. Однако, время, в течение которого теплоаккумулятор будет отапливать помещение без сжигания топлива, покроет эту разницу с запасом. Выходит, что регулировка мощности не даст преимущества по времени. А вот побочных негативных эффектов не избежать.

Нужно учитывать, что для того, чтобы обеспечить работу твердотопливного котла не на полную мощность, мы ограничиваем подачу кислорода в камеру сжигания топлива. В этом случае топливо сгорает не полностью. Увеличиваются выбросы в окружающую среду оксида углерода СО и сажи С. Угарный газ является ядом для организма. А сажа, кроме загрязнения воздуха, которым дышит человек, засоряет коммуникации самого котла и дымохода. Чистить котел и дымоход придется чаще.

Кроме того, сажа перемешиваясь на стенках топочной камеры и теплообменника с конденсатом образуют агрессивную кислотную среду, которая съедает металлические поверхности котла. Это приводит к преждевременному износу и прогоранию конструкции. Получается, что установка буферного бака продлевает срок эксплуатации котельной установки вдвое.

Дополнительные возможности теплоаккумулирующих емкостей

Помимо аккумулирования тепла от твердотопливного котла, накопительные емкости могут выполнять и множество других важных функций, которые делают систему универсальной. Для этого служат встроенные теплообменники: верхние, нижние, комбинированные.

Теплоаккумуляторы могут работать в связке:

1. С контуром нагрева (ГВС для бытовых нужд). Для этого служит верхний теплообменник из цветного металла. Нержавеющая сталь обеспечивает чистоту горячей воды, соответствующую санитарным требованиям.
2. С электрическим котлом. При наличии многотарифного счетчика электроэнергии, бак нагревается в ночное время, когда действует дешевый тариф с понижающим коэффициентом. Днем, электрокотел отключается.
3. С тепловым насосом гидроаккумулятор отбирает тепла в постоянном режиме.

С гелиоколлектором – подогрева воды в баке происходит в дневное время, когда солнечная активность максимальная.

С теплыми полами через нижний теплообменник из черного металла буферная емкость работает в качестве гидрострелки, обеспечивая отдельный контур с низкой температурой подачи.

Нагрев воды может происходить непосредственно и в самом баке.

Для этого служит фланцевый теплообменник или электрический тэн, которые устанавливаются на специальный фланец на корпусе емкости.

Нужен ли теплоаккумулятор в системе отопления вашего дома – решать вам. Мы устанавливаем отопление с 1999 года. По нашему опыту, установка бака имеет лишь один недостаток – дополнительные расходы на его приобретение и установку. Проведя расчеты, можно точно сказать о сроке окупаемости затрат. Но кроме возврата денег, уже с первых дней эксплуатации вы получите приятный бонус в виде комфорта и безопасности, которые обеспечивает теплоаккумулятор. А к хорошему быстро привыкаешь!

Заказать теплоаккумулятор с установкой в Днепре.

До покупки мы поможем определиться с оптимальными для вас параметрами буферного бака и подобрать нужную модель.

Буферная ёмкость. Преимущества использования

Высокая эффективность буферной ёмкости обусловлена тем, что она способна накапливать и сохранять тепло (определенное количество), а затем постепенно отдавать его. В двух словах буферная ёмкость – это своего рода термос, изготовленная из металла бочка (зачастую в утеплителе) объемом от 200 до 10000 литров.

Сегодня это наиболее эффективная технология сохранения и распределения тепловой энергии, не требующая больших денежных затрат.

Это также удобно как термопосуда для еды или обычный давно знакомый нам термос, обеспечивающие горячим обедом и чаем в любой момент, избавляя от необходимости несколько раз тратить топливо (и время!) на разогревание пищи.

Чаще всего буферную емкость используют в паре с твердотопливным котлом, хотя она эффективна абсолютно с любым отопительным оборудованием (упомянутый тт котел, солнечный коллектор, тепловой насос), кроме газового. А еще есть достаточно интересный вариант ее взаимодействия с электрическим котлом. Поскольку можно установить «ночной тариф» на электроэнергию (который значительно ниже обычного), то имеет смысл «заряжать» теплоаккумулятор в ночное время, а утром выключать электрический котел, используя для отопления при этом накопленное тепло из буферной емкости.

Однако в нашей статье мы рассмотрим вариант тандема «твердотопливный котел — теплоаккумулятор» и ответим на вопрос — что такое буферная емкость?

«Лишнее» тепло. Откуда оно берётся?

Рассмотрим варианты, позволяющие получить содержательный ответ на поставленный вопрос.

Например, отапливаемая площадь Вашего жилья составляет 200 м2. Дом не теряет тепло тогда, когда за окном лето – температура на улице и в доме одинаковая (+20°С) – показатель теплопотери равен нулю. С понижением уличной температуры и дом начинает терять тепло. Потери примерно таковы:

— при +15°С 2 кВт/час;

— при +10°С — 4 кВт/час;

— при +5°С — 6 кВт/час;

— при 0°С — 8 кВт/час и т. д.

Естественно, точные показатели теплопотери жилья может рассчитать лишь специалист, основываясь на данных о материалах, из которых сделан дом, утеплении помещения и еще многих других факторах. Но приблизительно можно сказать, что, к примеру, если на улице температура составляет — 25°С, то теплопотери равны 18 кВт/час. Для восполнения потерь тепла нужно установить котёл.

Обязательно обратите внимание на тот нюанс, что управлять мощностью котла на твёрдом топливе можно в очень узких пределах: дрова или горят (20 кВт), или не горят (0 кВт). Конечно, можно доступ кислорода уменьшить, прикрыв заслонку (для снижения интенсивности горения), но этот метод не 100% эффективен (как не крути, дрова будут тлеть).

А если же за окном, к примеру, прохладный сентябрь: котел горит на минимуме и выдает мощность в 15 кВт, на улице температура 0°С – жилье теряет 8 кВт. Это не хорошо, ведь топлива сжигается почти в два раза больше необходимого – на 15 кВт. Более того, возникает естественный вопрос: ;а куда деваются остальные 7 кВт?

Здесь возможно два ответа:

— либо перегреты радиаторы (батареи) и в доме жарко;

— либо котел закипевший (а это может повлечь за собой поломку самого котла и, как следствие, всей системы отопления).

Безусловно, такие перспективы не радуют, а значит нужно что-то предпринять и избавиться от 7 киловатт «лишней» мощности. Вот именно такую мощность («лишнюю») и аккумулирует буферная ёмкость.

О специфике работы буферной ёмкости на практике:

Рассмотрим схему:

В буферную ёмкость при помощи циркулярного насоса 1 подаётся вода, нагретая котлом. Столько же воды (но уже остывшей) соответственно возвращается в котёл. Из верхнего отдела буферной ёмкости насос 2 подаёт горячую воду к радиаторам. А в нижнюю часть буферной ёмкости возвращается соответствующее количество остывшей воды. Насос 1 функционирует во время горения котла. А работа насоса 2 регулируется при помощи комнатного термостата: в зависимости от того, какая температура в помещении, он может выключить или включить насос.

Рассмотрим подробнее механизм аккумуляции невостребованной мощности в буферной ёмкости. Котлом нагретая вода, иными словами тепловая мощность, передаётся в буферную ёмкость. Для примера возьмем показатель в 15 кВт из ситуации, описанной выше. Эта мощность с помощью насоса 2 передаётся в радиаторы (возмещаются теплопотери). Представим, что уровень производительности обоих насосов одинаковый.

В таком случае объем тепловой мощности, который поступит в буферную ёмкость, будет равен объему, который поступит в радиаторы (то есть, обозначенные 15 кВт). Но напомним, что во дворе ранняя осень, температура 0°С, а теплопотери дома составляют 8 кВт. Мы транспортируем в радиаторы слишком много нагретой воды. Что будет происходить? В доме температура станет увеличиваться, дойдет до комфортной (указанной на термостате – к примеру, 20°С) и выключится насос 2.

Спустя время остывают радиаторы, снижается и температура в помещении. Когда температура в доме станет меньше указанной на термостате, включится насос 2 и начнет снова подогревать радиаторы.

То есть, как мы уже отмечали, насос 1 функционирует постоянно, а насос 2 попеременно. Исходя из того, что производительность одинакова, а работают они разное количество времени, в буферную ёмкость поступает больший объем горячей воды, чем убывает. А значит, температура в ней будет увеличиваться, и именно так аккумулируется тепло.

Далее рассмотрим, как буферная ёмкость отдаёт накопленное тепло. Итак, котел отработал, и насос 1 отключен – в буферную ёмкость больше не поступает тепло. Но ведь насос 2 еще функционирует, как и ранее: откачивает горячую воду из буферной ёмкости и возвращает холодную. Вследствие этого температура в буферной ёмкости понижается.

Примерный расчет необходимого объема теплоаккумулятора

В идеале мысли о буферной емкости должны возникать при первичном монтаже системы отопления, поскольку габариты ее достаточно внушительны и впоследствии не всегда есть место для установки. Да и не так это дорого, если сразу в проект котельной включить данный агрегат. Поэтому расчет объема теплоаккумулятора лучше всего проводить опытному монтажнику или человеку сведущему в данной теме. Однако, всегда есть возможность приблизительного просчета вместительности емкости. Итак, в основном специалисты исходят из такого соотношения: 25-50 литров на 1 кВт мощности, необходимой для отопления помещения.

Это самый оптимальный диапазон литража. Минимум 25 — для сбора «лишнего» тепла, и максимум 50 — для аккумуляции тепла, чтобы, например, не бегать ночью к котлу. Если приобрести накопитель меньшего объема, то его не будет хватать для достаточного запаса тепла, а, следовательно, он не выполнит своих функций. Если же взять бак намного большего нужного объема, то его «заряд» может занять много времени, и вместо схемы «нужное тепло в дом, излишек в емкость», получится всё тепло в емкость. Так что уделите внимание правильному подбору оборудования.

Помните — правильный расчёт системы отопления должен делать человек который в этом разбирается!

В чем же преимущества буферной ёмкости?

Итак, давайте конкретизируем, в чем же преимущества использования буферной ёмкости. Ведь возникает естественный вопрос: если температура в ней падает, значит вновь нужно топить котёл? Но дело в том, что система с буферной ёмкостью остывает намного медленнее, чем без неё (в первую очередь за счет утеплителя). К слову, когда нет буферной ёмкости, снижение температуры мы чувствуем уже через полчаса, ну максимум часа через 3 (зависит от того, утеплен ли дом, какая на улице температура и т. д.).

Насколько медленно остывает система, работающая с буферной ёмкостью? Давайте посчитаем: если мощность котла составляет 20 кВт – такой показатель при t отопительной воды 80̊С вырабатывают 120 сегментов радиаторов из алюминия. В них содержится вода объемом 60 л, но есть также вода в котле, трубопроводах, расширительном баке – в общей сложности в системе отопления около 100 литров. Но есть же ещё вода в буферной ёмкости.

Например, если она вмещает 500 л, то в сумме получается 600! В 6 раз больше, то есть, и температура понизится минимум в 6 раз медленнее! Всё еще держим в уме, что рассчеты приблизительные. Так, например, мы не можем точно высчитать теплопотери, ведь для этого нужно знать толщину утеплителя буферной емкости, а также теплопотери самой котельной.

Но даже само понимание того, что Ваш «запас» тепла хранится не в батареях, а в утепленном термосе, дает приблизительное понимаение насколько более длительное время можно не подходить к котлу с новой порцией дров. Более того, в доме поддерживается удобные 22-23 градуса, а не жара от перегретых батарей.

Также, многим пользователям твердотопливных котлов может понравится такой вариант работы теплоаккумулятора — на ночь закинули дров, легли спать, а когда потухнут дрова, включится в работу буферная емкость и будет поддерживать нужную температуру до утра.

В общем, теплоаккумулятор позволяет сгладить все углы в отоплении твердым топливо, ведь это не газовый котел, где плавная модуляция и большой набор электроники позволяет настроить каждый градус в каждой комнате. А вот с этой емкостью легко делать отбор и распределять теплоноситель туда куда надо, тогда когда надо и в том количестве, в котором надо.

Дополнительные плюсы отопительной системы с буферной ёмкостью:

• Всегда комфортная температура в доме;
• Экономия твердого топлива минимум на 20%;
• Много точек разбора воды;
• Возможность использовать для различных нужд (отопление, ГВС, теплые полы);
• Обезопасит систему отопления от закипания котла при отключении электричества;
• Эффективное использование с низкотемпературными системами отопления (теплые полы например);
• Появление возможности поэтажного регулирования и контроля температуры (или же на несколько помещений, к примеру, дом и гараж);
• Наличие теплоаккумулятора позволяет использовать дешевые котлы, не гонясь за «пиролизом» или «длительным горением»;
• Возможность подключения электро ТЭНов (в том числе и использовать вместо электрокотла);
• Продлевает срок службы твердотопливного котла;
• Простота подключения теплового насоса или солнечного коллектора.

Для полноты картины напишем и о минусах.

1) Размер буферной ёмкости, самая компактная из которых на 350 л без утеплителя имеет 600 мм диаметр (+100\200 мм утеплителя), и высоту в 1000 мм. То есть, требуется больше пространства для монтажа такого оборудования. Хотя и здесь есть варианты, например, изготовление буферной емкости под заказ, с нужными размерами.

2) Стоимость. С одной стороны – гарантированная экономия твердого топлива, плюс удобство. С другой стороны – котел и без теплоаккумулятора может работать, а значит можно сэкономить.

Больше недостатков не обнаружено.

Денежный вопрос

Давайте поговорим и об экономической стороне вопроса. Буферная ёмкость – это дополнительные расходы собственно на саму ёмкость и его монтаж, на покупку комнатного датчика, насоса, трубопровода обвязки.

Но очевидны и факторы, свидетельствующие о значительной экономии средств: во первых Вы обезопасите себя от закипания котла, который зачастую вместе с его монтажом и обвязкой стоит раза в 3-4 дороже теплоаккумулятора.

Во вторых есть постоянная экономия твердого топлива (помимо сбереженных кВт), так как позволяет сжигать его при максимальном КПД, то есть в нормальном режиме, а не добиваться тления, при котором КПД падает на 15-30% (в зависимости от топлива).

Отсюда вытекает и в третьих, так как тление оставляет много продуктов сгорания, что в котле, что в дымоходе, которые вредны для метала. Забитый сажей дымоход вообще пожароопасен, а стенки котла покрытые даже 2-3 мм сажи уменьшают его теплосъем.

: «Буферная емкость» от специалиста

На самом деле тема эта обширна и здесь можно еще привести много аргументов как за, так и против, но всё же подводя итоги, скажем, что по большому счёту система отопления на основе твердотопливного котла без буферной ёмкости не может считаться полноценной и энергоэффективной. Надеемся мы помогли ответить Вам на вопрос, что такое теплоаккумулятор.

Возможно Вам будет интересна статья: Виды теплоаккумуляторов и их модификации

Также в нашем магазине можно посмотреть цены, описание, фото, отзывы или купить буферную емкость здесь