Теплоаккумулятор для котла

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.

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
PROFBAK ТА-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

Лучшие теплоаккумуляторы

Самой затратной статьей в коммунальных услугах является отопление. В частных домах владельцы не торопятся с подключением к теплоцентралям и отдают предпочтение автономным системам. При этом основное внимание уделяется выбору доступного топлива, экономичной и эффективной модели котла. Несмотря на все усилия, затраты на автономное отопление значительны, что заставляет задуматься о поиске метода или технологии, которая поможет сократить расходы.

Уменьшить затраты на топливо поможет установка теплового аккумулятора. Лучшие теплоаккумуляторы могут снизить расход горючего для котлов на 50%. Выбрать и купить такое оборудование поможет рейтинг, составленный нашими экспертами.

Рейтинг теплоаккумуляторов

Производители выпускают буферные емкости разных типов. На рынке представлены простые модели с пустотелой конструкцией, устройства с одним или двумя теплообменниками, встроенными бойлерами. Наша команда VyborExperta.ru проанализировала теплоаккумуляторы для системы отопления ведущих производителей.

Изучались надежность, ремонтопригодность, устойчивость к внешним воздействиям. Эксперты проверяли функциональность, эффективность теплоизоляции, соответствие технических характеристик паспортным данным. Учитывались отзывы владельцев, мнения теплотехников, доступность сервисного обслуживания.

Особое внимание мы уделили следующим параметрам оборудования:

• Объем емкости – чем больше теплопотери в доме и ниже КПД котла, тем больше потребуется теплоносителя;
• Максимальная и рабочая температура нагрева – от этих показателей зависит экономичность работы котла;
• Максимально допустимое давление в системе – рекомендуемое давление в системе отопления небольшого загородного дома и роскошного особняка в 2-3 уровня имеет разные значение. Характеристики аккумулятора должны соответствовать этим показателям;
• Габариты оборудования – от параметров емкости зависит возможность установки тепловой техники в домашней котельной;
• Наличие теплообменника – улучшает общее КПД системы;
• Используемые материалы – зависит вес буферной емкости, устойчивость к коррозии и перепадам температур.

Не все теплоаккумуляторы соответствовали требованиям, которые предъявляются к надежной тепловой технике. Отсутствие защиты от перегрева, высокий коэффициент теплопотерь, слабая теплоизоляция, непродолжительный срок гарантии – оборудование с такими характеристиками исключалось из рейтинга.

Лучшие теплоаккумуляторы для котлов

В процессе работы бак теплоаккумулятор для котла получает избыток энергии, поставляя ее в систему отопления в моменты холостой работы топливного оборудования. Это позволяет избавить котел от перегрева, увеличить интервалы между двумя ступенями работы, поддержать комфортную температуру во время отключения основного источника тепла. Наши эксперты проанализировали 12 моделей и выбрали 7 буферных емкостей, которые займут достойное место в системе отопления частного дома. Все выбранные тепловые аккумуляторы имеют высокий КПД и отличаются хорошим функционалом.

Hajdu AQ PT6 500

Накопитель венгерского производства предназначен для подачи теплоносителя в систему отопления. Подключить к теплоаккумулятору можно котел, работающий на твердом топливе, мазуте, природном газе или твердом топливе. Буферная емкость может работать в паре с солнечными батареями и топливными насосами. Объем модели рассчитан на 500 литров воды.

Особенностью конструкции является отсутствие на внутренней поверхности антикоррозионного покрытия. Это позволяет использовать оборудование только для отопительной системы. Поставляется накопитель без теплоизоляции – кожух приобретается отдельно. Такое решение позволяет выбрать оптимальную толщину утеплителя с учетом теплопотерь дома.

Достоинства:

• Удобное расположение входных отверстий упрощает подключение обвязки;
• Возможно подключение ТЭНа;
• Размеры позволяют без труда занести накопитель в дверной проем;
• Низкая цена;
• Универсальность.

Недостатки:

Теплоизоляционный кожух имеет толщину 100-120 мм. В качестве материала теплоизоляции выбрана искусственная кожа с низким коэффициентом теплопроводности. Кожух позволяет сохранить тепло и увеличить КПД работы котла.

S-Tank Hfwt DUO -1000

Накопитель емкостью 1000 литров укомплектован двумя спиральными теплообменниками, изготовленными из нержавейки. Это надежный и эффективный теплоаккумулятор для отопления дома, небольшого магазина или ресторана. Буферная емкость может работать в паре с солнечными коллекторами, котлами на природном газе и твердом топливе, тепловыми насосами.

Нижний змеевик подключается к источнику тепла, вода, проходящая по верхнему змеевику, нагревается до температуры, которая на 2 градуса ниже, чем у воды, накопленной в баке. В распоряжении пользователя постоянно находится 1000 литров горячей воды.

Модель поставляется с теплоизоляционным кожухом из эластичного пенополиуретана и полиэфира. Теплообменник рассчитан на рабочее давление 6 атмосфер, максимальное давление в баке – 3 атмосферы. Суточные потери тепла не превышают 0,81 кВт.

Достоинства:

• Максимальная температура в баке – 95 градусов;
• Высокая устойчивость к коррозии;
• Допускается использование в качестве теплоносителя водногликолевых растворов;
• Гарантия производителя 5 лет;
• Кольцевая опора обеспечивает хорошую устойчивость.

Недостатки:

Drazice Nado 300/20 v6

Накопитель с двумя теплообменниками: один нагревает техническую воду и имеет емкость 20 литров, другой – предназначен для подключения к солнечному коллектору. Объем бака 300 литров, с внутренней стороны емкость покрыта эмалью.

Максимальная температура в теплообменниках 110 градусов, давление – 1 атмосфера. Температура воды в баке 90 градусов, давление 0,3 атмосфер.

Модель комплектуется двумя патрубками для ввинчиваемых водонагревателей, работающих от электричества. Допустимая мощность ТЭНов 2х6 кВт. Низкий уровень теплопотерь обеспечивает за счет слоя полиуретановой теплоизоляции и съемного защитного кожуха. Корпус окрашен жаростойкой краской, которая обеспечивает высокий уровень защиты от коррозии.

Достоинства:

• Изоляция поставляется в отдельной упаковке;
• Удобное расположение патрубков;
• Компактные размеры;
• Змеевик размещен по всей высоте бака, что улучшает теплоотдачу;
• Габариты удобные для монтажа в небольшом помещении.

Недостатки:

Electric boiler Heat Tank

Промышленный накопитель, вмещающий 1500 литров воды. Предназначен для поддержания температуры в диапазоне от +35 до +85 градусов. Работает в паре с отопительными твердотопливными и газовыми котлами. Предустановленный ТЭН мощностью 30 кВт позволяет пользоваться электроэнергией в качестве резервного источника питания. Емкость изготовлена из нержавеющей стали. Толщина теплоизоляции 25 мм, дополнительная защита корпуса от коррозии с помощью нейлонового чехла.

Модель имеет диаметр 1 метр и высоту 2 метра, что позволяет легко найти место для монтажа термоаккумулятора. Удобное расположение патрубков облегчает подключение. При желании заказчика встраивается трубчатый теплообменник, а мощность ТЭНа увеличивается до 150 кВт.

Достоинства:

• Рабочее давление в баке 0,6 атмосфер;
• Время нагрева воды меньше 3 часов;
• Высокая точность настройки термостата;
• Плавная регулировка температуры;
• Автоматический термовыключатель ТЭНа;
• Предохранительный клапан.

Недостатки:

• Не предназначен для технической воды.

Sunsystem P 1000

Теплоаккумулятор на 1000 литров воды предназначена для работы с котлами любого типа. Вертикальная компоновка позволяет использовать минимум полезной площади в бойлерной. Резервуар изготовлен из конструкционной низколегированной стали с наружной стороны покрыт грунтовкой и защищен мягкой теплоизоляцией из полиуретана, толщиной 100 мм. От коррозии бак предохраняет полимерное покрытие на основе ПВХ.

Удобное расположение патрубков упрощает схему подключения, а внутренняя резьба делает ее максимально надежной. В качестве резервного источника питания можно использовать ТЭН. Рабочее давление в системе не должно превышать 3 атмосфер. Температура в накопителе варьируется в широком диапазоне от 3 до 95 градусов. Установка теплоакумулятора снижает расход топлива на 30-40%.

Достоинства:

• Эффективно поддерживает температуру на заданном уровне;
• Увеличивает время между чистками котла;
• Боковая подводка коммуникаций;
• Гарантия производителя 3 года;
• Подключается до 3 источников внешнего тепла.

Недостатки:

De Dietrich PSB

Теплоаккумулятор французского производства на 1500 литров. Бак изготовлен из толстолистовой стали и способен выдерживать высокое давление до 7 атмосфер. Внутреннее покрытие – грунтовка, эффективно защищающая от коррозии. Буферную емкость можно подключить к нескольким источникам теплоснабжения и нескольким контурам отопления. Модель комплектуется гибкой обшивкой из минеральной ваты толщиной 100 мм или жестким кожухом из полистирола. Наружная поверхность защищена от коррозии полимерным декоративным покрытием на основе ПВХ.

Достоинства:

• Вертикальная компоновка;
• Удобная боковая подводка;
• Стильный дизайн;
• Высокое качество сборки.

Недостатки:

• Отсутствуют теплообменники;
• Нет встроенных ТЭНов.

Oso Accu АS

Компактный накопитель на 100 литров предназначен для работы в паре с солнечным коллектором или небольшим тепловым насосом. Внутренний бак изготовлен из нержавеющей стали. Конструкция выдерживает высокое давление в 9 атмосфер. Полная нагрузка на наконечник обеспечивает максимальную безопасность при выходе источника тепла из строя или при плохой погоде.

Широкий выбор вариантов подключения делает простой стыковку с обвязкой. Оборудование имеет габариты 45х45 см, что позволяет установить накопитель в любой точке дома. Поставляется без теплоизоляции, что позволяет самостоятельно выбрать оптимальный уровень защиты от теплопотерь.

Достоинства:

• Высокая устойчивость к коррозии;
• Современный дизайн;
• Боковая подводка;
• Энергетическая эффективность;
• Встроенный ТЭН;
• Двойной набор соединений.

Недостатки:

• Отсутствуют теплообменники;
• Высокая цена.

Как выбрать теплоаккумулятор

Производители предлагают широкий выбор буферных емкостей, работающих на разных принципах. Какой купить теплоаккумулятор для твердотопливного котла в частном доме? От эффективности оборудования зависит, будет ли тепло в комнатах утром, когда прогорит закладка дров или угля. При выборе необходимо уделить основным техническим характеристикам, влияющим на работу системы отопления.

Объем

Теплоаккумулятор для частного дома должен иметь объем, который позволит аккумулировать тепло от одной закладки котла, используемого для обогрева. Приблизительно рассчитать эту характеристику не сложно: на 1 кВт мощности требуется 30-50 литров теплоносителя. Более точный расчет учитывает калорийность используемого топлива, объем камеры сгорания, КПД теплового оборудования и теплопотери дома. Если объем недостаточный, то система отопления будет работать неэффективно.

Для расчета объема буферной емкости можно воспользоваться калькуляторами на специализированных сайтах, но лучше всего – обратиться за помощью к теплотехнику. Специалист учтет специфику установленного котла, теплопроводность внешних ограждающих конструкций и предложит модель накопителя с оптимальным объемом и функционалом.

Материал бака

Выпускаются модели из нержавейки, конструкционной и низкоуглеродистой стали. Состав металла и его толщина влияют на такие факторы, как устойчивость к коррозии и высокому давлению. Если вода, поступающая из буферной емкости, будет использоваться в системе горячего водоснабжения, то необходима улучшенная защита от коррозии. Ее обеспечат баки из нержавеющей стали или из металла, покрытого эмалью.

Дополнительные функции

Положительные отзывы на теплоаккумуляторы для котла часто связаны с функционалом оборудования. Возможность подключения нескольких контуров позволит использовать накопители для подключения не только к обвязке с радиаторами отопления, но и к системе ГВС, теплому полу. Буферную емкость можно подключать к нескольким источникам тепла, что поможет снизить затраты на коммунальные услуги и избежать аварийных ситуаций.

Поклонникам «зеленой» энергетики необходимо отдать предпочтение моделям, которые имеют возможность подключения к солнечным панелям или тепловым насосам. Для контроля над основными рабочими параметрами оборудование должно комплектоваться термометрами, манометрами. Наличие встроенного ТЭНа – улучшает функционал и защищает от падения температуры при остановке котла. Возможность нарастить мощность электрических нагревателей – удобное решение для владельцев больших домов или производственных предприятий.

Какой теплоаккумулятор лучше

Буферная емкость должна занимать мало места, полностью соответствовать по своим техническим характеристикам параметрам котла. Оборудование не должно иметь сложную систему подключения. Теплоизоляция лучшего оборудования полностью соответствует требованиям пожарной безопасности и позитивно действует на КПД системы обогрева, не позволяет обжечь руку при случайном касании. Такая накопительная емкость поможет снизить ежегодные расходы на топливо на 30-50%.

Наши эксперты проанализировали предложения лучших мировых производителей и, в зависимости от особенностей эксплуатации, рекомендуют следующие модели термоаккумуляторов:

• Hajdu AQ PT6 500 – компактная модель для небольшого загородного дома;
• S-Tank Hfwt Duo -1000 – практичная емкость для системы отопления особняка;
• Electricboiler Heat Tank – накопитель для небольшого производственного предприятия4
• Oso Accu АS – компактный теплоаккумулятор для дачного домика.

Какой должна быть буферная емкость, способный ежедневно поддерживать тепло и комфорт в доме, оберегать котел от перегрева на протяжении долгой зимы? Только лучшие накопители с хорошей термоизоляцией могут справиться с поставленной задачей.