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

Буферная ёмкость в системе отопления — для чего она?

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

Принцип действия

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

Цикл его работы выглядит так:

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

Зачем это нужно?

• 

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

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

Всегда ли это востребовано?

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

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

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

Как устроен теплоаккумулятор?

• 

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

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

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

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

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

Достоинства систем с тепловым буфером

Отопительные системы, содержащие тепловой накопитель, позволяют своим владельцам:

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

Тепловой буфер для горячего водоснабжения

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

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