Теплоаккумулятор. -Запасаем тепло летом для зимы. Это вообще возможно?

Теплоаккумуляторы и их виды

Уловить и сконцентрировать солнечную тепловую энергию , дело не хитрое, ещё 280 млн. лет назад так выживали диметродоны . Сохранить её чтобы потом использовать для обогрева жилища, помогают теплоаккумуляторы. Но на постсоветском пространстве, технологии тепловых аккумуляторов практически не известны, лишь энтузиасты осваивают эту категорию автономного энергообеспечения.

Теплоаккумуляторы сохраняют тепловую энергию в сконцентрированном виде, получая её из альтернативного источника тепла. Солнечные коллекторы и солнечные концентраторы идеально интегрируются с тепловыми аккумуляторами для бесплатного отопления .

Место теплоаккумуляторов в сегменте альтернативной энергетики

Градацию аккумуляторов тепла удобнее всего проводить в трёх плоскостях:

• По продолжительности хранения.
• По используемым технологиям.
• По масштабу интеграции в имеющуюся инфраструктуру.

Изучать теоретически все аспекты хранения тепла необходимо, чтобы выбрать наиболее оптимальный вариант для практического применения. На Западе и в Америке, данные технологии по большей части получили распространение в крупных проектах. Например, в Германии, Бельгии и Дании, есть целые жилые кварталы частной застройки, которые подключены к локальной автономной системе аккумуляторов тепла. И зимой экономия на отоплении у них достигает 70-80% от обычных расходов.

В Канаде уже 14 лет успешно функционирует система хранения тепловой энергии, которая обеспечивает 97%(!) тепла для небольшого городка «Дрейк Лендинг».

Эффективность такого способа отопления доказана не теоретически, а на практике! Однако есть гигантское расхождение в способах реализации таких систем на постсоветском пространстве и в странах Западного мира. Но об этом будет в конце статьи.

Продолжительность хранения тепла

Периодичность инсоляции рассматривается в двух вариантах:

Соответственно и тепловые аккумуляторы будут иметь такую же цикличность. В первом случае, они накапливают энергию днём, а отдают её ночью. Во втором варианте, тепло аккумулируется на протяжении всего летнего периода, а зимой используется по назначению. Из такого деления сразу приходит представление о масштабах теплоаккумуляторов.

В проектах суточной цикличности, достаточно разместить на своём участке 1-3 солнечных коллектора и грамотно подключить их к системе водяного отопления.

Объём накопителя, количество коллекторов и аспекты реализации проекта детализируются исключительно с привязкой к конкретному объекту. Например, уровень инсоляции в Мукачево, Краснодаре, Актюбинске и Бурятии, достаточно сильно различается. Хотя все эти регионы находятся приблизительно на одной широте.

Теплоаккумуляторы с цикличностью «Лето-зима», имеют неизмеримо больший потенциал и в подавляющем большинстве реализованных проектов, именно такая система заложена в фундамент альтернативного энергообеспечения . Однако увеличение объёма теплоаккумулятора, на стоимость всей системы влияет не линейно!

Условно линейную зависимость можно представить в следующей схеме:

• Система суточной цикличности для конкретного дома обошлась в 1000 рублей;
• Условно в году 183 тёплых и столько же холодных суток;
• Значит, система суточной цикличности должна стоить в 183 раза дороже, т.е. 183 т.р.

Фактическое увеличение стоимости будет на порядок меньше!

Но грамотный проект предусматривает подзарядку теплоаккумулятора от солнечных коллекторов или солнечных концентраторов даже в короткие зимние дни.

Технологии теплоаккумуляторов

В этой категории более сложная структура градации, и она сопряжена с масштабностью решаемых задач. Прежде всего, теплоаккумуляторы делятся на:

Чёткой границы температур между этими двумя категориями нет. Но высокотемпературные схемы чрезвычайно сложны и в частном домостроении не используются. Температура рабочего тела в них поднимается до 1400˚C. Поэтому там используют расплавы металлов и даже кремния.

Более адаптированы к частному сектору низкотемпературные системы. Чаще всего низкотемпературные теплоаккумуляторы используют в качестве рабочего тела:

По способу размещения на участке, есть несколько схем, которые очень напоминают обычный тепловой насос .

Простейший вариант, это укладка трубопровода в грунт, на глубине 5-7 метров. Затем он засыпается смесью гравия и песка, сверху обязательно формируется слой теплоизоляции. Подобные системы строили в Дании ещё 25 лет назад. Но они были малоэффективны, хотя экономия достигала 20-25%.

Более сложные тепловые аккумуляторы формируются ещё до постройки дома. В глубоком котловане проводят тепло и гидроизоляцию, обустраивая «огромный короб». Его заполняют рабочим веществом, с одновременной укладкой труб.

Для этого даже был изобретён специальный модульный теплоаккумулирующий кирпич – Фиолит.

Сверху этот теплоаккумулятор замуровывается слоем изолятора, отсыпается слой грунта и уже потом строят дом.

Во всех вариантах, обязательна очень серьёзная теплоизоляция.

Есть менее распространённые, но крайне эффективные теплоаккумуляторы, принцип работы которых основан на экзотермической реакции растворения химических реактивов. В частности, швейцарские разработчики спроектировали теплоаккумулятор работающий на растворении гидроксида натрия (NaOH).

В бункере находится NaOH, при добавлении воды по капельной спирали, он разогревается до 60-70˚C и тепло используется для обогрева. В летние месяцы, горячий теплоноситель из солнечного концентратора выпаривает воду из раствора, и к зиме в бункере остаётся сухой реактив.

Вся система герметична, так как NaOH очень едкое вещество. Но зато швейцарские изобретатели уверяют, что тепло запасённое таким способом, можно даже перевозить частями!

Масштаб проекта

Важная категория, которая сказывается на стоимости. В простейшем виде её можно представить как систему для:

• Одного дома;
• 2-4 домов;
• Жилого квартала/посёлка.

Зависимость цены заметно на примере. В проекте Okotoks (Канада), участвуют 52 дома площадью около 130 м2 каждый. Теплоаккумулятор представляет собой 144 скважины по 35 метров глубины.

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.