Как сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками – конструкция, особенности устройства

Отопление загородных домов обычно осуществляется за счет твердотопливных котлов. Это обуславливается недоступностью или чрезмерной стоимостью любых других видов топлива. Характерной особенностью эксплуатации твердотопливных отопительных котлов является необходимость регулярной заготовки топлива, причем его объем порой очень велик – для отопления крупных домов требуется немало горючего.

Еще одна особенность отопительного оборудования, работающего на твердом топливе – его нужно протапливать не реже двух раз в сутки. Нарушение этого правила приводит к снижению температуры в доме, а значит, и снижению уровня комфорта. Впрочем, решение данной проблемы есть – на рынке присутствует масса моделей котлов длительного горения, которые могут работать на одной закладке топлива несколько дней подряд.

Если же в доме уже установлен обычный котел, то для увеличения срока его работы на одной партии топлива потребуется тепловой аккумулятор, который встраивается в конструкцию и накапливает в себе лишнее тепло. Впоследствии это тепло будет отдаваться зданию, тем самым обеспечивая поддержание комфортного температурного режима. В данной статье речь пойдет о том, как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками.

Преимущества использования теплоаккумуляторов

Установка теплоаккумулятора направлена на достижение следующих целей:

• Котел можно будет протапливать в любое удобное время;
• Закладку каждой следующей партии топлива можно будет отложить на некоторый срок;
• Количество топлива, затрачиваемое на обогрев здания, будет снижено.

Встроенная в котел буферная емкость (тепловой аккумулятор) позволяет поддерживать комфортный микроклимат в доме и при этом снизить расход топлива на отопление. Если же такую систему дополнить датчиками и терморегуляторами, то экономия будет максимальной – при достижении определенной температуры подача тепла в контур отопления попросту прекращается.

Генерируемая котлом энергия будет накапливаться в теплоаккумуляторе до тех пор, пока в ней не возникнет необходимость. Как только это произойдет, в отопление начнет напрямую, в обход котла, поступать тепло. Увеличение емкости аккумулятора позволит продлить срок автономной работы отопительной системы.

Конструкция теплоаккумулятора

Тепловой аккумулятор для твердотопливного котла обычно выполняется в формате бака, изготовленного из листовой стали. Объем бака может варьироваться в довольно широких пределах, и особых ограничений в этом нет. Главное здесь то, что при увеличении объема аккумулятора прямо пропорционально возрастает сложность его установки – размеры устройства слишком велики, и смонтировать его удается далеко не везде.

На рынке можно найти варианты готовых теплоаккумуляторов, которые идут в комплекте с утеплителем. Толщина теплоизоляционного слоя должна превышать 10 см, причем как в самодельных, так и в заводских устройствах. Буферная емкость с утеплением закрывается кожухом, благодаря чему удается существенно снизить тепловые потери данного элемента.

В зависимости от конструкции выделяют следующие виды теплоаккумуляторов:

• Без предустановленного теплообменника;
• С встроенным змеевиком (или несколькими змеевиками);
• С встроенными бойлерами, которые обеспечивают горячее водоснабжение в доме.

Корпус устройства имеет необходимое количество патрубков, которые позволяют подключить аккумулятор к твердотопливному котлу и контуру отопительной системы здания.

Расход тепловой энергии

Точно рассчитать расход тепла в теплоаккумуляторах невозможно. Проблема заключается в том, что тепловая энергия из подобных устройств расходуется неравномерно под воздействием ряда факторов, и учесть их с достаточной степенью точности не получается.

На расход тепла влияют следующие факторы:

• Габариты теплоаккумулирующего бака;
• Качество утепления дома и уровень теплопотерь;
• Климатические условия за пределами здания;
• Установленный режим отопления.

В зависимости от этих факторов расход энергии может варьироваться, причем в достаточно широких пределах – твердотопливный котел в пассивном режиме может проработать от нескольких часов до нескольких дней. Чтобы заранее иметь представление о том, насколько эффективной будет определенная модель теплоаккумулятора, стоит проконсультироваться со специалистами.

Сборка теплоаккумулятора своими руками

Начать процесс самостоятельной сборки теплового аккумулятора нужно с подготовки следующих инструментов и материалов:

• Электрическая сварка;
• Набор ключей, включая газовый;
• Силиконовые или паронитовые прокладки;
• Соединительные муфты;
• Необходимое количество листового металла;
• Взрывные клапаны.

Собирать своими руками теплоаккумулятор для котлов отопления нужно по технологии, которая включает в себя следующие операции:

1. Сначала при помощи сварки собирается герметичная емкость.
2. В готовый бак врезается четыре патрубка, из которых два будут использоваться для подачи, и еще два – для обратного движения теплоносителя.
3. Устанавливать патрубки нужно на противоположных краях бака. Подающие патрубки врезаются в верхнюю часть бака, а обратные – в нижнюю.
4. На верхней части конструкции устанавливаются муфты с термодатчиками и защитным клапаном.
5. После изготовления герметичный аккумулятор нужно закрыть слоем теплоизоляционного материала.
6. Все патрубки подключаются к необходимым выводам, а сам бак соединяется с отопительным котлом.

Перед тем, как сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками, нужно рассчитать его мощность и толщину стенок, чтобы готовое устройство могло в должной мере выполнять возложенные на него функции. Если самостоятельное проектирование кажется слишком сложным, то лучше будет поискать готовые схемы или же обратиться за помощью к профессионалам.

Способы подключения теплоаккумулятора

Подключение теплового аккумулятора зависит от того, как циркулирует теплоноситель в отопительном контуре:

1. Если вода в системе перемещается под воздействием гравитационных сил, то теплоаккумулятор нужно располагать как можно ближе к отопительному котлу.
2. При наличии циркуляционного насоса расположение буферной емкости не имеет никакого значения.

Температура в помещении, где будет устанавливаться теплоаккумулятор, должна превышать 10 градусов. Изготовленная своими руками буферная емкость для твердотопливного котла должна располагаться ниже его уровня или вровень, но не выше. Кроме того, при установке устройства нужно позаботиться о том, чтобы к нему был обеспечен свободный доступ, позволяющий выполнять ремонтные или профилактические работы.

Функционирование теплоаккумулятора в отоплении

Установленный между котлом и теплоаккумулятором циркуляционный насос обеспечивает подачу разогретого теплоносителя в верхнюю часть устройства. Через нижние патрубки остывшая вода со временем будет возвращаться к отопительному оборудованию. Если же дополнить систему вторым циркуляционным насосом и установить его в промежутке между аккумулятором и радиаторами, то система обеспечит равномерную теплоотдачу по всему зданию.

Когда теплоноситель остывает ниже заданного уровня, срабатывают установленные в отопительной системе термодатчики. Насосы снова начинают работать, обеспечивая подачу теплоносителя в контур. Тепловая энергия будет накапливаться в буферной емкости все время, пока установленный на выходе из нее насос не работает.

Отсутствие теплоаккумулятора приведет к чрезмерному перегреву помещений. Разумеется, жильцам станет жарко, поэтому придется открывать окна, через которые тепло будет выходить на улицу – а с нынешней стоимостью энергоносителей это совсем нецелесообразно. С другой стороны, в определенный момент очередная партия топлива прогорит, и наличие теплоаккумулятора позволит системе отопления продолжить работу в штатном режиме еще какое-то время.

Тонкости сборки теплоаккумулятора

Чтобы упростить себе задачу по сборке теплоаккумулятора своими руками и удешевить этот процесс, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:

• Вместо заводского змеевика вполне можно использовать гибкую металлическую гофротрубу;
• Металлическую емкость при желании можно заменить на огнеупорную пластиковую – но для сохранения формы такую конструкцию придется устанавливать в решетчатом каркасе;
• Теплоаккумуляторы небольших размеров неплохо вписываются в систему теплых полов;
• При необходимости обогрева большого помещения лучше будет воспользоваться заводским теплоаккумулятором, параметры которого были рассчитаны и протестированы специалистами на профессиональном оборудовании.

Выбирая тепловой аккумулятор для отопительной системы, нужно обязательно проверить, есть ли в нем достаточное количество патрубков, чтобы его можно было подключить. Это очень важный фактор – отсутствие выходов не позволит совместить бак с горячим водоснабжением или теплым полом, не говоря уже об альтернативном отопительном оборудовании, вроде солнечных коллекторов.

Заключение

Собрать теплоаккумулятор для отопления своими руками достаточно просто. Технология сборки не отличается сложностью, как в теории, так и на практике – все операции доступны даже не очень умелому хозяину. Впрочем, никакой необходимости в проверке собственных сил нет, поэтому при наличии бюджета будет проще приобрести готовый теплоаккумулятор и подключить его к имеющемуся отопительному оборудованию.

Как сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками

Теплоаккумулятор встраивается в систему отопления для того, чтобы температура во всей квартире или в доме была равномерной, а теплоноситель отдавал свое тепло постепенно. Это удается получить за счет того, что в теплоаккумуляторе очень быстро накапливается тепловая энергия, которая вырабатывается в процессе работы твердотопливного котла.

Данная энергия рассчитана на то, чтобы минимизировать теплопотери дома и, по возможности, компенсировать их за счет подачи определенного количества разогретого теплоносителя в радиаторы отопительной системы.

За счет подобной конструкции радиатор и котел работают независимо друг от друга и способны нормально функционировать в своем режиме. Стоит отметить, что радиаторы в данном случае будут работать примерно по такому же принципу, что и в централизованной системе отопления.

С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление

Теплоаккумулятор своими руками

Если владелец дома или квартиры собирается сделать подобную конструкцию самостоятельно, то ему поначалу следует точно выяснить, какие именно функции она выполняет.

С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление. За счет установки подобного оборудования можно сразу объединить несколько источников тепла, образовав один общий контур.

Выполняем расчеты

Прежде чем приступить к изготовлению теплового аккумулятора, необходимо произвести все необходимые расчеты, которые помогут правильно подобрать объем изделия. В первую очередь, следует принимать во внимание, что требуемое количество тепловой энергии должно совпадать с уровнем потерь тепла.

Можно попробовать воспользоваться достаточно простым принципом, который не принимает во внимание разного рода дополнительные факторы, так как для отопления частного дома этого будет вполне достаточно.

При расчетах следует учитывать, что на каждые десять квадратных метров отапливаемой площади понапрасну расходуется 1 кВт тепла. Эта величина весьма усредненная, однако лучше всего отталкиваться именно от этого показателя.

Для грамотного восполнения потерь тепла нужно учитывать и момент, связанный с объемом воды, циркулирующей по отопительной системе, а также ее температуру. Приблизительно будет расходоваться около 7 тысяч кВт ежемесячно только на теплопотери для дома, отапливаемая площадь которого составляет порядка ста квадратных метров. По этой причине следует подбирать объем аккумулятора таким образом, чтобы он мог выделять подобное количество теплоты в указанный период.

Теплоаккумулятор имеет в своей конструкции определенную теплоизоляцию, чтобы вода не отдавала тепло стенкам бака. Лучше всего изолировать его с помощью теплоизоляционных материалов современного типа, так как они способны удерживать тепло в течение длительного времени. В принципе, толщины теплоизоляции, равной 10 см, будет вполне достаточно. Если же конструкция будет получаться чересчур громоздкой, то толщину этого слоя можно сделать несколько меньше.

Необходимые материалы и инструменты

Перед началом работы следует запастись всем необходимым, чтобы все находилось под рукой:

• Листовой утеплитель (наиболее качественным изделием на сегодняшний день является минеральная вата) – будет вполне достаточно 20-ти квадратных метров;
• Патрубки подходящего диаметра, по которым теплоноситель будет заходить в бак;
• Медные трубки или ТЭН;
• Цементно-песчаный раствор или бетонная плита подходящей толщины;
• Фольгированный скотч;
• Листовой металл – можно взять оцинкованную жесть, так как она не ржавеет и не поддается коррозионным процессам.

Схема подключения теплоаккумулятора

Изготовление

Когда все необходимые расчеты произведены, удалось определиться с объемом теплового аккумулятора, а под рукой есть все необходимое для сборки, можно начинать собирать саму конструкцию.

Если роль теплового аккумулятора будет выполнять металлическая бочка, то ее сначала следует полностью очистить от мусора, ржавчины и прочих загрязнений. Желательно также обработать изделие антикоррозийными составами хотя бы изнутри, но лучше и снаружи покрыть ими, чтобы ржавчина не образовывалась в течение как можно большего времени.

Для этого лучше взять ортофосфорную кислоту, покрыть ей поверхность металла, а затем для лучшей гидроизоляции обработать бочку четырьмя или даже пятью слоями грунтовки.

На следующем этапе следует позаботиться о том, чтобы тепло не уходило из бочки. Это нужно для того, чтобы вода оставалась подходящей температуры в течение длительного периода времени. Кроме того, теплоизоляция предназначена для недопущения нагрева окружающего аккумулятор воздуха. Это позволит значительно сэкономить энергию.

В случае с минеральной ватой закреплять ее придется при помощи фольгированного скотча, плотность этого утеплителя значительно выше. При необходимости можно изготовить дополнительный внешний кожух из жести или другого листового металла.

В дальнейшем следует сделать змеевик, внутри которого будет перемещаться теплоноситель. Он изготавливается из медных трубок, диаметр которых должен быть не более 30 мм. Длина этого элемента конструкции напрямую зависит от того, насколько большого объема получился теплоаккумулятор. В среднем тратится порядка 15 метров этой трубы. Этот элемент должен быть подключен к котлу, так как по нему будет проходить горячая вода. Холодная вода, расположенная в баке, начнет разогреваться именно благодаря данному змеевику.

Конструкция практически полностью готова. Нужно проделать два отверстия, через которые будут подводиться подводящие и отводящие патрубки. На них в дальнейшем нужно будет установить запорную арматуру.

На место, где будет установлена данная бочка, следует положить бетонную плиту или же изготовить какое-нибудь иное жесткое основание, чтобы конструкция в процессе эксплуатации не сошла со своего места. Его можно выложить из кирпича или же залить пол бетоном самостоятельно.

Инструкция по изготовлению теплоаккумулятора

Модернизация теплоаккумулятора

Ранее была описана классическая конструкция теплоаккумулятора, однако есть несколько элементарных хитростей, с помощью которых можно сделать работу данного устройства более эффективной и экономичной:

• Снизу можно разместить еще один теплообменник, функционирование которого будет базироваться на использование солнечных коллекторов. Этот вариант подойдет для пользователей, которые предпочитают экологически чистую энергию;
• Если система отопления обладает несколькими контурами работы, то лучше всего разделить бочку внутри на несколько секций. Это позволит в дальнейшем сохранять температуру на весьма приемлемом уровне в течение максимально долгого времени;
• Если позволяют финансовые средства, то в качестве утеплителя можно взять пенополиуретан. Этот материал стоит намного дороже, однако он удерживает тепло значительно лучше. Вода будет сохранять температуру в течение очень долгого времени;
• Можно установить сразу несколько патрубков, которые позволят сделать систему отопления более сложной, оборудовать ее сразу несколькими контурами;
• Разрешается установить дополнительный теплообменник вместе с основным. Вода, разогревающаяся в нем, будет использоваться для разного рода бытовых нужд – это достаточно удобно.

Как подключить

На начальном этапе следует установить котел согласно схеме. На трубу, которая будет идти к накопителю, нужно будет поставить специальную группу безопасности и трехходовой клапан, чтобы не допустить возникновения конденсата. В дальнейшем к системе следует подключить теплоаккумулятор, а к трубе, выходящей из него, нужно будет присоединить трехходовой смесительный кран.

Теплоаккумулятор не обойдется без установки циркуляционного насоса, который должен быть оснащен релейным термостатом с погружной гильзой. Также следует устанавливать два обратных клапана.