Буферная ёмкость: принцип работы устройства, правила выбора, расчёт ёмкости для отопительной системы

Что такое буферная емкость

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для системы отопления, — это обычный металлический бак расчетной вместительности, укрытый теплоизоляционным слоем. В простейших моделях заводского изготовления есть только патрубки для подключения теплоносителя, да гильзы под установку термометров. В буферных емкостях подороже термометры уже встроены, а самые дорогие изделия оснащаются теплообменниками в виде змеевиков. Устройство такого теплоаккумулятора показано на рисунке:

Как видно, конструкция буферной емкости не отличается особой сложностью, оттого разные мастера — умельцы приспособились ее делать своими руками, о чем рассказано в отдельной теме.

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, понадобится буферная емкость с водой.

Не имея термоаккумулятора, мы стараемся всячески «придушить» тепловой агрегат, ограничивая подачу воздуха для горения. Мало того что это снижает его КПД до 40% (как у буржуйки), но и вызывает выброс в атмосферу токсичного угарного газа. Из-за этого часть европейских стран запретили сжигание древесины и угля в котлах отопления без буферной емкости.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

При таком варианте результаты предыдущего расчета мощности электрического котла придется удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило на обогрев дома и загрузку бака по ночному тарифу.

Watch this video on YouTube

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.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

• тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
• мощность котла отопления;
• предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м² достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м³. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
• m – масса воды в резервуаре, кг;
• Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
• 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Цель установки

Чаше всего специалисты рекомендуют устанавливать такие устройства в системах, которые обеспечивают отопление при помощи солнечных батарей или электрических топок. Оба источника выработки тепла зависят от времени суток.

Активная работа солнечных аккумуляторов приходится на день, а электрический прибор более эффективен ночью, так как стоимость электроэнергии в ночное время рассчитывается по низкому тарифу, а значит, можно сэкономить.

Учитывая такие факторы, выясняется, что буферная емкость в одно время суток работает на накопление тепла, а во второе – на его отдачу.

КПД системы

Идеально сочетается аккумулирующий бак с газообразующим или твердотопливным котлом. В данном случае помимо экономии времени и топлива он выступает в роли системы безопасности. Наивысшую степень эффективности можно достичь при комбинации буферного устройства с газогенератором.

КПД достигает своего максимума при оптимальных условиях сжигания топлива. Дерево преобразуется в газ при температурном режиме в 400 градусов. При некотором изменении параметров (давление, температура, плотность топлива в камере сгорания котла) соотношение древесного газа и кислорода становится нерациональным, и топливо уходит в дымоход, заметно снижая КПД топки и приводя к увеличению расхода дров.

Чтобы улучшить показатели КПД, отходящий из топки газ должен удерживать температуру на уровне 90 – 120 градусов. В то же время при таком температурном режиме в трубе образуется конденсат, а это грозит попаданием воды в котел с последующим его выходом из строя. Следовательно, такой режим сгорания нельзя назвать оптимальным.

Чтобы улучшить эффективность нагревателя, необходимо обеспечить ему цикличный режим работы в виде нескольких закладок топлива в топку с максимальным режимом выработки энергии, которая будет поглощена буферным баком. Затем котел может простаивать в течение нескольких суток.

Преимущества

Срок спящего режима топки зависит от объема буферной емкости (объем необходимо подбирать с учетом мощности отопительного устройства), из которой поступает энергия в дни ее простоя. При таком режиме обогрева можно отметить следующие преимущества:

• высокий уровень КПД отопительного котла;
• минимизация топливных расходов;
• выработка комфортной стабильной температуры;
• уменьшение временных затрат на обслуживание системы.

Схемы обвязки и подключения

Упрощенная наглядная схема (нажмите для увеличения)	Описание
	Стандартная схема подключения «пустых» буферных емкостей к твердотопливному котлу. Используется, когда в системе отопления (в обоих контурах: до бака и после) единый теплоноситель, единое допустимое рабочее давление.
	Схема аналогичная предыдущей, но предполагающая установку термостатического трехходового клапана. При таком обустройстве доступна регулировка температуры отопительных приборов, что позволяет еще более экономно расходовать накопленное в баке тепло.
	Схема подключения теплоаккумуляторов с дополнительным теплообменников. Как уже не раз упоминалось, используется в случае, когда в малом контуре предполагается использование иного теплоносителя или более высоких показателей рабочего давления.
	Схема организации горячего водоснабжения (при наличии в баке соответствующего теплообменника).
	Схема, предполагающая использование 2-х независимых друг от друга источников тепловой энергии. В примере это электрический котел. Источники подключаются в порядке убывания теплового напора (сверху-вниз). В примере сначала идет основной источник – твердотопливный котел, ниже – вспомогательный электрокотел.

В качестве дополнительного источника тепла, например, вместо электрокотла, может использоваться трубчатый электронагреватель (ТЭН). В большинстве современных моделей уже предусмотрена его установка посредством фланцевого или муфтового крепления. Установив в соответстсвующий патрубок ТЭН можно частично заменить электрический котел или лишний раз обойтись без растопки твердотопливного котла.

Важно понимать, что это упрощенные, не полные схемы подключения. Для обеспечения контроля, учета и безопасности системы, на подаче котла устанавливается группа безопасности . Кроме того, важно позаботиться о работе СО в случае отключения электроснабжения, т.к. для питания циркуляционного насоса недостаточно энергии вырабатываемой термопарой энергонезависимых котлов. Отсутствие циркуляции теплоносителя и скоплении тепла в теплообменнике котла с высокой вероятностью приведет к разрыву контура и аварийному опорожнению системы, не исключено прогорание котла.

Поэтому в целях безопасности, необходимо позаботиться об обеспечении работы системы по крайней мере до полного прогорания закладки. Для этого используется генератор, мощность которого подбирается в зависимости от характеристик котла и длительности горения 1 закладки топлива.

Способы подключения

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется различными способами.

Но в любом случае существует ряд правил, соблюдение которых обязательно:

• все соединения в системе должны быть резьбовыми или фланцевыми;
• рекомендуется установка запорной арматуры на магистрали ТА;
• оснащение КИП входов и выходов ТА;
• установка фильтров очистки на входах;
• установка манометра и предохранительного клапана на ТА;
• предусмотреть установку клапана воздухоотводчика.

План подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Соблюдение этих требований обеспечивает работоспособность и безопасность всей системы отопления. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором осуществляется по различным схемам. На фото показана одна из них. По своей сути она является упрощенной базовой моделью системы отопления. Поняв принцип ее действия можно приступать к самостоятельному монтажу.

Как выполняется обвязка смотрите на видео:

Смесительный узел котлового контура предотвращает попадание холодной воды в котел. В то же время аналогичный узел контура отопления при необходимости подает часть горячего теплоносителя в систему для поддержания в ней заданной температуры.

Балансировочный вентиль позволяет обеспечить одинаковый нагрев всех приборов отопления, на каком бы удалении от котла они не находились. При наличии дополнительных змеевиков и солнечного коллектора на крыше ТА на определенное время превращается в термоаккумулятор. Это позволяет снизить расход топлива для котла. Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу практически не изменяется.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

К сведению. Теплоаккумулятор для котлов отопления можно не только подключить, но и изготовить своими руками, что многими уже опробовано.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла позволяет сжигать топливо с максимальным КПД, и увеличивает время между заброской дров. Наряду с ощутимой экономией топлива и комфортной температурой отапливаемых помещений это устройство становится востребованным в каждой системе отопления. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу своими силами больших трудностей не создает.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора емкости не столь важны и в основном касаются разных опций. Одна из них – встроенный змеевик, нагревающий воду для хозяйственных нужд. Может оказаться полезной, если нет других средств подогрева, но для больших расходов в сети ГВС этот способ точно не подойдет. Кроме того, теплообменник отнимет часть «заряда» теплоаккумулятора, уменьшив время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Как подключить буферный накопитель к котлу

Поэтому стоит поподробнее рассмотреть, как при монтаже системы отопления подключить котел на твердом топливе, в том числе и своими руками. Особенности применения Это — буферная емкость самой простой конструкции.

Количеством патрубков, наличие которых зависит от сложности конфигурации СО.

Предпочтительнее, конечно, выбирать нержавейку — она надежнее и долговечнее, но с позиций стоимости более выгодными кажутся баки из углеродистой стали со специальным покрытием, предотвращающим коррозию. Обратите внимание — в приведенных схемах подробно разобрана только гидравлическая часть, без монтажа изоляции. Для этого электрокотел должен быть подключен к бойлеру, но контур будет строиться напрямую по другой схеме.

Как работает система с баком Нагретый объём воды перемещается в накопитель, где и хранится. При тщательном подборе рекомендуется максимально учитывать такие рекомендации: Чем значительнее показатель пикового теплопотребления отличается от установленного среднечасового, а также чем дольше оно длиться, тем и больше необходим объем бака для накопления в нем нужного тепла. Подбор бака-аккумулятора Основным критерием при выборе данного элемента СО является его объем.

К вопросу надо отнестись ответственно и перед выполнением работ по монтажу и подключению дополнительно проконсультироваться со специалистом, чья квалификация не вызывает сомнений. Основные конструктивные типы теплоаккумуляторов Как делается обвязка твердотопливного котла От того, насколько правильно сделана обвязка твердотопливного котла, зависит эффективность его дальнейшей работы и срок службы.

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

• циркуляционный насос;
• трехходовой термостатический клапан;
• обратный клапан;
• грязевик;
• шаровые краны;
• приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов

Этот конденсат — вовсе не божья роса, поскольку представляет собой агрессивную жидкость, от которой быстро корродируют стальные стенки камеры сжигания. Закрытый тип с естественной циркуляцией Также довольно простая схема обвязки с малым числом теплопотребителей.

Если монтаж трубопроводов отопления выполнить напрямую к отопительной установке и во время разогрева пропускать через водяную рубашку агрегата холодную воду, то на внутренних стенках топки начнет интенсивно выделяться конденсат. Индивидуальная обвязка твердотопливных котлов делается для того, чтобы создать оптимальный рабочий режим и тем самым продлить им срок эксплуатации.

Подразумевается, что в электрическом отопителе встроен собственный циркуляционный насос.

В системе отопления с использованием теплового аккумулятора выделяются следующие преимущества: защита котла от перегрева; работа с максимальной экономией энергоресурсов и увеличение КПД всей системы отопления; простота и удобство в пользовании котлом, возможность загружать его в любое время; обеспечение стабильной температуры на всей площади помещения; возможность обеспечивать дома горячим водоснабжением, не используя дополнительные водогрейные устройства. Эта жидкость передается напрямую через трубную магистраль к теплоизлучателям. Однако, случаются ситуации, когда к некоторым вычислениям приходится прибегать и самостоятельно. Подключение буферной ёмкости в контур передачи тепловой энергии повышает экономичность работы самого твердотопливного котла за счёт сбора и накопления тепла.

Топливом для них выступают уголь, дрова, пеллеты. При тщательном подборе рекомендуется максимально учитывать такие рекомендации: Чем значительнее показатель пикового теплопотребления отличается от установленного среднечасового, а также чем дольше оно длиться, тем и больше необходим объем бака для накопления в нем нужного тепла.

Первая стадия работы — котел загружен и запущен. Подсоединение пойдет на смесительный узел. По такой схеме допустимо подвести горячую воду без дополнительных вставок напрямую в санузлы. Если изолировать насосы со стороны котла, то можно слишком сильно их утеплить, а это недопустимо. Далее обеспечиваем слив и наполнение системы.

Выбор теплоаккумулятора: на что обратить внимание

Если речь идет о выборе теплоаккумулятора своими руками, то важно обязательно учитывать целый ряд особенностей и характеристики оборудования. Следует отметить, что от этого зависит не только цена, но еще и долговечность, производительность и безотказность работы оборудования.

Среди основных рабочих параметров аккумуляторов теплоты можно выделить:

• Габаритные размеры, вес, объем. Именно объему и весу следует уделять особое внимание в процессе подбора тепловых аккумуляторов. Как мы оговаривали ранее, объем бака подбирается в зависимости от мощности котла. Но, следует отметить, чем больше объем теплоаккумулятора, тем лучше, ведь удается добиться максимальной производительности и экономичности системы.

Нельзя не отметить, что если по каким-то причинам габариты баков аккумуляторов не позволяют установить их в доме (например, это касается объемных 2000-литровых емкостей), то можно заменить их на несколько, но уже меньшего объема;

Совет. Так как теплоаккумуляторы имеют довольно значимые габариты, то лучше всего заранее предусмотреть место под установку подобных агрегатов. Это может быть подвал жилого дома или специальная капитальная пристройка.

• Давление в отопительной системе. Очень важный и значимый фактор, от которого зависит толщина стенок бака, а также формы крыши и донышек. В том случае, если максимальное давление в системе обогрева здания не превышает 3 бара, то достаточно будет обычных теплоаккумуляторов.

Буферная емкость и ее тепловые характеристики

В том же случае, когда рабочее давление колеблется в пределах 4-8 бар, потребуется выбрать баки с торосферическими крышками. Конечно же, цена такой техники несколько выше, но и по своим характеристикам они более предпочтительны;

• Материалы. Практически каждый твердотопливный теплоаккумулятор, изготовленный в странах Европы, состоит из обычной углеродистой стали, покрытой влагостойкой краской. Но, следует отметить, выбирать лучше всего баки из нержавеющей стали, устойчивые к коррозии и воздействию различных добавок, которые содержат теплоносители.

Как и из чего сделать буферную емкость

• внутренняя емкость;
• слой теплоизоляции;
• наружная защитная оболочка;
• теплообменник для емкости, обычно медный змеевик;
• регулирующая и запорная арматура: сливной кран, предохранительный клапан, воздушный клапан, термометр.

Тип конструкции теплонакопителя

• Цилиндрические — классическая конструкция, используемая при изготовлении накопителей в заводских условиях. Форма имеет множество преимуществ: выдерживает тепловую нагрузку, гидроудары. Практична для закрытых систем отопления с высоким давлением в трубопроводе. Главный недостаток в том, что бак цилиндрической формы трудно изготовить.
• Прямоугольные — при производстве используют металл толщиной в 2 мм. Для упрочнения конструкции буферной ёмкости, приваривают уголки (рёбра жёсткости), стягивая противоположные стенки между собой. Прямоугольная форма теплоаккумулятора хуже справляется с давлением. Общее требование при установке: монтаж накопителя выше расположения радиаторов.Прямоугольная конструкция бака широко распространена благодаря простоте сборки. Чтобы снизить нагрузку на стенки аккумулятора, в систему отопления врезают воздухоотводчик и сбросовый клапан. При закипании теплоносителя (частое явление твердотопливных котлов), арматура предотвратит возникновение аварийного давления.

Материал для изготовления аккумуляторного бака

Бак из нержавейки — металл и сварные работы стоят дорого

По причине дороговизны нержавеющая сталь практически не используется, кроме случаев применения уже готовых емкостей.

Пластиковые бочки — важное условие эксплуатации, чтобы материал мог выдержать нагрев до 100°С. Для укрепления корпуса можно сделать окантовку из металлических полос.

Буферная емкость из «еврокуба» — применять не рекомендуется

Причина проста, максимальная температура нагрева резервуара всего 70°С. При перегреве теплоносителя стенки деформируются дадут течь. Но как видно из видео, делают теплоаккумуляторы и из «еврокубов».

Алюминиевая ёмкость — используют уже готовые резервуары с достаточным объемом. Изготовить бак из алюминия самостоятельно получится только при наличии должной квалификации сварщика. Не все профессиональные мастера берутся за обработку этого металла.

Теплоаккумулятор из бочек (металлических) — недостатки: тонкостенная сталь, плоские крышки. Хорошая альтернатива, взять заготовку стальной трубы и изготовить бак приварив дно и верхнюю часть.

Стальная емкость под теплоаккумулятор (цилиндрическая) — оптимальный вариант, требующий минимального количества материальных затрат. Делается из листового железа от 2 мм и толще.

Сборка простого теплоаккумулятора

Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.

Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:

• бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
• материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
• клейкая лента;
• медные трубки для изготовления змеевика;
• бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.

Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки. Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.

Первый шаг

Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.

Теплоаккумулятор, общий вид

Теплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анод

Теплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных систем

Второй шаг

Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.

Третий шаг

Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.

Четвертый шаг

Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.

Трубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезов

Пятый шаг

Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.

Шестой шаг

Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.

Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.

Важно! Бочку можно ставить только на плиту из бетона. Покупаем готовое изделие либо отливаем основание самостоятельно

По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.

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.

Рекомендации по изготовлению

Из предыдущего раздела следует, что обычной бочкой на 200 л отделаться не удастся, разве только ее вместительность — не менее полкуба. Этого хватит для домика площадью 30 м2, и то ненадолго. Чтобы не тратить время и силы впустую, надо в

С точки зрения размещения в котельной лучше делать емкость прямоугольной формы. Размеры – произвольные, главное, чтобы их произведение равнялось расчетному объему. Идеальный вариант – бак из нержавейки, но подойдет и обычный металл.

Вверху и внизу тепловой аккумулятор, сделанный своими руками, нужно снабдить патрубками для присоединения к системе. Чтобы давлением воды стальные стенки не выпирало наружу, конструкцию необходимо ужесточить ребрами или перемычками.

Бак–аккумулятор нужно хорошенько утеплить, в том числе снизу. Для этой цели подойдет пенопласт плотностью 15—25 кг/м3 либо минеральная вата в плитах не менее 105 кг/м3 плотности. Оптимальная толщина теплоизоляционного слоя – 100 мм. Получившийся аппарат, наполненный теплоносителем, будет иметь приличный вес, так что для его монтажа потребуется фундамент.

Совет. Если требуется емкость для самотечной отопительной системы, то ее следует установить своими руками на металлическую подставку, не забыв утеплить нижнюю часть. Цель – поднять резервуар выше уровня батарей.

Принцип работы теплоаккумулятора с внутренним бойлером

Эта модель не просто накапливает и рационально распределяет тепло, но и обеспечивает дом горячей водой в ванной и кухне.

Замечательно встраивается в открытую и закрытую системы отопления, без малейших потерь функциональности. Часто работает в паре с твердротоплевными и электрическими котлами, а также с солнечными коллекторами.

Солнечный коллектор работает от энергии солнца, которая бесплатна, экономя топливо. Единственное, на что придется потратиться, так это на оборудование.

Роль теплоаккумулятора для гелеосистемы очень важна, поскольку в вечернее время и ночью энергия практически не вырабатывается.

Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов

Для полноты картины, можно привести краткий обзор моделей теплоаккумуляторов известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции:

Наименование модели, производительИллюстрацияКраткое описание моделиСредний уровень цен (по состоянию на 10.2016)

«Tesy V 200 60 F40 P4», Болгария		Недорогой, компактный и лёгкий теплоаккумулятор без дополнительных теплообменников. Для котлов мощностью до 10 кВт. Давление – до 3 бар. Внутренний объем – 200 литров. Габариты: высота 1200 при диаметре 600 мм. Масса без воды – 43 кг. Модели этой линейки объемом до 500 литров оснащены несъёмной термоизоляцией. Более объёмные – термоизоляция поставляется опционно, по заказу потребителя.	35 тыс. руб.
«SunSystem P 500», Болгария		«Пустая», без внутренних теплообменников буферная емкость, но с предусмотренной возможностью подключения электрических нагревателей (ТЭН). Объем – 500 литров, давление – до 3 бар. Рекомендуется для твердотопливных котлов мощностью до 17 кВт. Габариты: высота 1660 при диаметре цилиндра 850 мм. Масса в пустом состоянии – 111 кг.	48 тыс. руб.
«S-Tank AT 1000», Белоруссия		Модель на 1000 литров относится к линейке недорогих буферных емкостей без встроенного теплообменника. Возможность подключения твердотопливных котлов и других альтернативных источников тепла. Рабочее давление – до 6 бар, толщина термоизоляции – 70 мм. Разнонаправленные, развернуты под углом 90º монтажные отверстия с внутренней резьбой 1 ½ дюйма – для контуров, и ½ — для контрольно-измерительных приборов. Размер модели – высота 2020 при диаметре 920 мм. Масса в незаполненном состоянии – 130 кг. В линейке продукции – теплоаккумуляторы объемом от 300 до 5000 литров.	50 – 60 тыс. руб.
«Hajdu PT 750 C», Венгрия		Буферная емкость с одним встроенным теплообменником и возможностью установки дополнительных ТЭНов. Объем – 750 литров, максимальное давление – до 6 бар, подходит для котлов мощностью до 25 кВт. Важно – изделия не комплектуются термоизоляцией – ее или выполняют самостоятельно, или заказывают в качестве дополнительной опции за отдельную плату. Высота – 1910 мм, диаметр цилиндра – 790 мм. Масса в пустом состоянии — 171 кг.	78 тыс. руб.
«S-TANK АТ MONO 1000», Белоруссия		Сходная по строению и габаритам модель с показанной выше «S-Tank AT 1000», но со встроенным одним теплообменником, что расширяет возможности использования других источников тепла. Масса в пустом состоянии – 175 кг.	85 тыс. руб
«Austria Email PSRR 500», Австрия		Высококачественная эффективная модель с двумя встроенными теплообменниками. Объем теплообменников 7,9 и 11 литров при площади активного теплообмена 1.2 и 1.8 м² соответственно. Внутренний бак выполнен из высокосортной стали St 37-2. Предусмотрена надежная термоизоляция ECO SKIN 2.0, сводящая теплопотери к минимуму. Объем – 500 литров. Допустимое давление – до 3 бар. Подходит для котлов тепловой мощностью до 13 кВт. Габариты: высота 1275 при диаметре 850 мм. Масса без воды – 113 кг. Производитель предоставляет 7 лет гарантии.	105 тыс. руб.
«Heatleader MB215 500-0-0», Россия		Буферная емкость с проточным контуром горячего водоснабжения, с возможностью его организации по рециркуляционной схеме. Объем – 500 литров. Съемный кожух с термоизоляцией толщиной 50 мм. В комплекте – группа безопасности с клапаном, откалиброванным на максимальное давление в баке в 6 бар. Габариты — 2000×600×700 мм. Масса в пустом состоянии – 200 кг.	120 тыс. руб. – с баком из котельной стали. 150 тыс. руб. – с баком из нержавейки.
«Nibe BUZ 750/200.91», Швеция		Продукция известной шведской компании, специализирующейся на выпуске отопительного оборудования. Высококачественная модель со встроенным баком-бойлером для обеспечения горячего водоснабжения. Общий объем – 750 литров, из которых 200 литров занимает встроенный бак. Плюс к этому – встроенный теплообменник с площадью теплообмена 2,74 м² Максимальное давление теплоносителя: в емкости — до 3 бар, в змеевике – до 16 бар. Соответственно, температуры 95 и 110 градусов. Габариты: 1468 × 964 × 1042 мм. Масса в пустом состоянии – 330 кг.	208 тыс. руб.

Итак, можно убедиться, что приобретение буферной емкости является весьма дорогостоящей покупкой. Тем больше причин подойти к обоснованию необходимости, а затем – и к выбору оптимальной модели с максимальной ответственностью. Электрообогреватели для дома энергосберегающие изучайте по ссылке.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как работают твердотопливные котлы длительного горения

В завершение – информативный видеосюжет с обоснованием необходимости буферной емкости в системах отопления с твердотопливным котлом:

Видео: Как работает теплоаккумулятор (буферная емкость) в системах отопления

Заключение

Правильный расчет тепловой емкости теплоносителя, аккумулируемого в накопители, позволит работать твердотопливному котлу в нормальном режиме. Буферная емкость в комплекте к другими предохранительными элементами не только обеспечивает бесперебойную работу отопительной системы, но и нормальное горячее водоснабжение. Буферная емкость, она же теплоаккумулятор, гарантирует не только безопасную работу нагревательных приборов, но и экономически целесообразна.

Единственный нюанс, на который придется обращать внимание при оборудовании системы отопления дома, заключается в выборе места под котельное помещение. Монтаж емкости большого объема потребует от вас технологического решения. В ряде случаев теплоаккумуляторы собираются прямо на месте.