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 твердотопливного котла

С каждым днем все больше людей переходит на автономную систему отопления. Ее установка связана с большими затратами и силами, однако результат не заставит себя ждать и окупится за несколько лет. Наибольшим спросом пользуются твердотопливные котлы. Они экономичны, более эффективны и не требуют разрешения на установку. Однако сам процесс монтажа связан с множеством дополнительных нюансов, одним из которых является необходимость установки буферной емкости. Многие пользователи задаются вопросом – нужна она или нет, и какая функция возложена на теплоаккумулирующий бак?

Что такое буферная емкость

Буферная емкость – это тот же теплобак или теплоаккумулятор. Зачем данный прибор нужен в системе отопления, и какое место занимает в работе твердотопливного котла? Перед тем купить и установить буферную емкость, ознакомьтесь с ее назначением.

Назначение

Теплоаккумулирующей емкостью называют бак большого размера, который выполняет ряд важных функций в отопительной системе. Главная его цель – это накапливать избыток перерабатываемой энергии котлом и использовать при необходимости, например, когда снизится температура или твердотопливный котел и вовсе приостановит свою работу. Роль теплоаккумулятора намного шире энергосберегающей функции. Поэтому ознакомьтесь со всеми его возможностями:

• Буферная емкость позволяет использовать несколько источников тепла и подключать их к единой системе.
• Используя энергозапасы котла, вы сможете экономить на топливе до 50%.
• Теплоаккумулятор выступает стабилизатором температурного режима и помогает избежать перегрева системы.
• Благодаря контролю температуры с помощью теплобака можно избежать остывания помещения и наладить автоматизированный процесс обогрева.
• Наличие буферной емкости позволяет правильно наладить работу отопительной системы и продлить срок службы котла.
• Вам не нужно постоянно подкидывать дрова или уголь в котел, с помощью теплоаккумулятора вы сможете освободить себя от подобной задачи на более длительное время.
• Эксплуатация котла станет удобной и безопасной.

Это далеко не все преимущества, которые вы получите, если подключите к котлу буферный бак. Так как при работе с тепловым стабилизатором топливо будет сгорать в котле до конца, то в нем будет меньше грязи, а значит, его придется намного реже чистить. То же самое касается и отложения сажи в дымоходе. Правильное использование отопительной системы является залогом ее безопасности и долговечности, не говоря уже о существенной экономии.

Использование твердотопливного котла

Твердотопливные котлы – это агрегаты, направленные на выработку энергии при использовании твердого топлива. Зачастую используется древесина любой породы или уголь. Такой вид котлов работает с высокой инерционностью. Они очень экономичны и позволяют длительное время сохранять тепловую энергию. Однако чтобы постоянно поддерживать нужную температуру в помещении, требуется регулярно подкидывать в топку твердое топливо. Вот здесь как раз-таки и имеет смысл установка буферной емкости. Например, в процессе сгорания топлива температура достигает критически высоких значений, которые слишком велики для отопления частного дома или помещения, теплоаккумулятор забирает на себя разницу и сохраняет ее, чтобы использовать в подходящий момент, соответственно вся вырабатываемая энергия не будет просто сгорать или тратиться впустую.

Накопленная энергия за счет теплоаккумулятора будет тратиться в моменты, когда температура отопления будет падать, например, когда вы забудете подкинуть очередную порцию топлива или в то время, когда котел работает с меньшей эффективностью. То есть буферный бак не только забирает на себя часть тепловой энергии и позволяет сжигать топливо в котле до конца, но и сохраняет нужный уровень температуры в помещении при снижении интенсивности. Обычно это происходит в ночное время, когда топливо никто не подкидывает в топку. За счет вышеописанного функционала теплоаккумулятора исключается риск перегрева котла, что может привести к взрыву, а также есть возможность поддерживать нужный режим отопления даже в момент нехватки топлива в котле.

Работа в комплексе твердотопливного котла с аккумулирующей емкостью – это правильное решение, которое позволит бесперебойно отапливать помещение с надежным уровнем безопасности.

Плюсы и минусы

В целом предназначение буферной емкости понятно, однако стоит отдельно рассмотреть все преимущества и недостатки, чтобы оценить целесообразность данной установки. Итак, какие плюсы добавит теплоаккумулятор в системе отопления?

• Твердотопливный котел будет работать в более экономичном режиме, а загрузка топлива сократится до 50%
• Уменьшает регулярность загрузки топлива.
• Теплоаккумулятор можно использовать с другими видами источников и совмещать.
• Позволяет летом применять буферную емкость для системы ГВС.
• Добавляет удобство и обеспечивает безопасность системе отопления.
• Сохраняет и продлевает срок службы котла.
• Не требует специального обслуживания.
• Технически можно установить котел высокой мощности для небольших помещений.
• Может работать в статичном режиме, позволяя полностью автоматизировать процесс отопления.

Но, помимо всех приведенных преимуществ, главная цель теплосберегающей емкости – это обезопасить котел от перегрева. Твердотопливные котлы постоянно нуждаются в контроле, так как вырабатываемый высокий уровень энергии может стать причиной сильного перегрева. Из наименьших последствий – просто выход из строя котла, а из серьезных – это взрыв. Теплоаккумулятор забирает на себя избыток вырабатываемой энергии и исключает подобные последствия.

Ну а что касается недостатков, то они тоже присутствуют. Они не настолько существенны, как достоинства буферной емкости, однако их также необходимо рассмотреть перед покупкой агрегата.

• Нельзя не сказать о дороговизне теплоаккумулятора, который добавит существенных финансовых вложений при монтаже отопительной системы.
• Установка отопительной системы, в том числе и с емкостью для сбережения тепловой энергии, требует большой площади в части нежилого помещения.
• При полном остывании котла и длительном неиспользовании системы отопления, чтобы запустить ее в работу и прогреть дом, потребуется до 4 часов, что не совсем комфортно.

По сравнению с огромным количеством преимуществ, недостатки кажутся не такими явными, да и для некоторых пунктов имеется альтернативные пути решения. Например, если вы хотите, чтобы в момент остывания ваш дом быстрее прогрелся, то можно установить в систему дополнительный электрический ТЭН, на который возложена функция быстрого, однако кратковременного подогрева. А что самое важное, при помощи твердотопливного котла и теплоаккумулятора вы сможете сделать пребывание в помещении комфортным и при этом безопасным, а вложенные средства в отопительную систему быстро себя оправдывают.

Как рассчитать нужный объем

Перед покупкой сберегающей емкости сначала необходимо определить ее объем в зависимости от площади помещения и потребляемого тепла. Расчет производится по стандартному алгоритму на основе нижеприведенной формулы.

Q = c × m × (T1-T2), где
Q — общее количество затратной энергии;

c — удельная теплоемкость жидкости;

m — масса теплоносителя;

T1-T2 — разница температур, в градусах.

На рынке представлено огромное многообразие теплоаккумуляторов. Вы сможете выбрать для себя нужный объем – от 20 до 3000 литров. Также они отличается формой и высотой.

Рассчитанное значение в конце должно быть скорректировано с учетом дополнительных факторов, которые влияют на систему отопления, а именно: наличие других источников тепла, степень утепления, климатический пояс и прочее. Если обратиться к практике, то опыты показали, что оптимальным значением при выборе объема теплоаккумулятора стало соотношение: для площади в 200 кв. метров емкость 1 тонна. Исходя из подобного соотношения и площади помещения вы сможете правильно подобрать объем емкости. В случае возникновения трудностей лучше обратиться к специалисту.

Способы подключения

Если вы рассчитали необходимый объем емкости и приобрели подходящий теплоаккумулятор, тогда остается только его установить. Лучше всего доверить это дело профессионалам, так как любая неточность может привести к неправильной работе системы отопления, не говоря уже о повреждении отдельных агрегатов или перегреве котла. Но на предварительном этапе вы можете ознакомиться с несколькими способами подключения твердотопливного котла к аккумулирующей емкости, а также дополнительными элементами, которые также будут обязательными в отопительной системе и в сохранении ее безопасности.

Итак, начнем с самой простой схемы. Она больше подходит для небольших помещений или домов с маленькой площадью, где не требуется установка мощного котла. Данный способ является не только самым простым, но и самым дешевым. Итак, система состоит из следующих элементов:

• Твердотопливный котел
• Буферная емкость
• Трубопровод
• Циркуляционные насосы (для перемещения тепла от источника к потребителю).

При этом подобный вариант является уместным, если давление по всей системе одинаковое, иначе могут происходить сбои в работе. Если вы хотите более надежную отопительную систему и при этом быть уверенным, что необходимого количества тепла хватит даже в самое холодное время или при расширении площади, тогда лучше изначально прибегнуть к более сложной схеме подключения. Она включает в себя такой набор элементов:

• Твердотопливный котел.
• Буферная емкость среднего или большого объема.
• Теплообменник из металлических нержавеющих трубочек.
• Манометр – для стабилизации давления.
• Термометр – датчик температуры воды.
• Магниевый анод – для предотвращения накипи в теплобаке.

В последней схеме к теплоаккумулятору котел будет подключаться через верхнюю точку – для подачи тепла, а через нижнюю – для входа холодной воды. Для более корректного использования накопленной тепловой энергии в вышеприведенную схему добавляется смесительный блок, он позволит контролировать уровень температуры и сохранить на долгое время тепло, выработанное твердотопливным котлом. Смесительный блок подключается к возвратному и подающему трубопроводу. А если у вас стоит цель автоматизировать отопление в жилом доме, тогда здесь используются более сложные конструкции и подключением занимаются только ответственные службы.