Устройство бака-аккумулятора в системе отопления

Бак-аккумулятор — емкость, предназначенная для накопления избыточного тепла и его дальнейшего использования во время остановки работы котлового оборудования. Агрегат используется в схемах с твердотопливным котлом. Реже его применяют с другими источниками энергии: тепловыми насосами, солнечными коллекторами и электрическими нагревателями. Это устройство также называют теплоаккумулятором, буферной емкостью или накопителем.

Аккумулирующие баки для отопления представляют собой цилиндрические или квадратные емкости с патрубками, врезанными в корпус. Их количество зависит от числа подключенных контуров и приборов отопления.

Объем емкости зависит от площади отапливаемого помещения и находится в диапазоне от 200 до 3 тыс. м³. Для сохранения тепла между баком и внешней обшивкой находится теплоизоляционный материал толщиной от 5 до 10 см. В зависимости от конструкции внутри бака находятся следующие элементы:

• один либо несколько теплообменников;
• трубчатый электрический нагреватель;
• магниевый анод.

Теплообменники применяются в двухконтурных системах. В устройстве бака-аккумулятора горячей воды эти элементы представляют собой змеевики из медных труб. Электрические нагреватели помогают поддерживать температуру теплоносителя, если котел кратковременно вышел из строя.

В обычной системе теплоноситель нагревается в твердотопливном котле и поступает по трубопроводам к радиаторам. В приборах он остывает и по обратной линии возвращается в обогреватель.

Когда котел прогорит, то теплоноситель тоже остынет, до следующей закладки топлива. Температура воздуха в этот период снизится. В системе отопления с аккумуляторной емкостью процесс проходит немного иначе. После розжига котла и выхода его на полную мощность, теплоноситель циркулирует по малому контуру между обогревателем и баком.

Буферный бак-аккумулятор для отопления постепенно наполняется горячей водой. Когда вся емкость будет заполнена, циркуляционный насос начнет перекачивать теплоноситель в систему отопления. В этот момент котел полностью прогорит, и пока будет осуществляться новая закладка топлива, система отопления будет обогреваться за счет аккумуляторной емкости. Такая схема позволяет поддерживать в помещении постоянную температуру воздуха.

Система отопления с таким устройством способна обогревать помещения более длительный срок, даже если полностью отключен источник тепла. Осуществляется эффективная защита водяного контура котла от закипания и разрушения. Объясняется это тем, что при резком повышении температуры теплоносителя аккумуляторный бак всю нагрузку возьмет на себя, тем самым осуществит защиту котла. Существует блокировка от поступления охлажденного теплоносителя по обратной линии трубопроводов в разогретый теплообменник, если циркуляционный насос выйдет из строя.

В отопительных системах с несколькими контурами аккумулирующее устройство выполняет задачи гидравлического распределителя тепловой энергии, что позволяет разводкам работать независимо друг от друга. Такое свойство помогает значительно снизить расход топлива и тепловой энергии. Существует и несколько недостатков у этой конструкции: высокая стоимость монтажных работ, повышенные требования к размещению оборудования.

Аккумуляторный бак для системы отопления выбирается по следующим параметрам: материал корпуса, вместимость, мощность агрегата, давление жидкости в контуре. Прежде чем выбрать подходящую модель, следует провести расчет накопительной емкости и узнать необходимый ее объем. К популярным относятся следующие модели:

1. 1. PROFBAK — бак и все соединяющие детали выполнены из нержавеющей стали AISI 304. Встроен никелированный нагревательный элемент мощностью до 45 кВт. По индивидуальному заказу производитель может установить змеевик для нагрева горячей воды. Емкость выполняет роль как температурного, так и гидравлического распределителя. Выпускаются емкости объемом от 120 до 500 л.
2. 2. SunSystem P 300 — буферная емкость на 300 л, выпускаемая производителями из Болгарии. Применяется с котловым оборудованием мощностью от 6 до 10 кВт. Конструкция не обладает теплообменником, но есть место для подключения трубчатого электрического нагревателя.
3. 3. Austria Email PSR 500 — аккумулирующая емкость на 500 л с одним теплообменником. Напольный агрегат рассчитан на давление в системе отопления не более 3 атм. Конструкция выпускается без теплоизоляции, которую приобретают и устанавливают самостоятельно.
4. 4. Reflex PFH-500 — представляет собой накопительный бак с заменяемой мембраной. Используется этот агрегат в закрытых системах отопления с горячим водоснабжением. Корпус изготовлен из высококачественного полимерного материала. Общий вес агрегата составляет всего 79 кг.
5. 5. DRAZICE NADO 750/160V1 — баки бывают двух видов: с фланцем или патрубком. Аккумуляторы выпускаются чешскими производителями и из-за небольшой стоимости пользуются большим спросом. Накопитель представляет собой емкость объемом на 305 л.

Стоит также обратить внимание на такие модели: Прометей 500, Hajdu AQ PT 750, NAD 1000 v2 и другие.

Бак-аккумулятор всегда подключается параллельно относительно котлового оборудования. Трубопроводами соответствующего диаметра проводят соединение его с источником тепла и отопительными приборами. В обвязке участвуют следующие элементы:

• трехходовый клапан;
• подкачивающий насос, который располагают на обратной линии между обогревателем и аккумулирующей емкостью;
• группа безопасности;
• теплообменник для горячего водоснабжения;
• трехходовый вентиль;
• циркуляционный насос, который устанавливают между баком и батареей.

Готовится ровное место для установки накопителя. Если это емкость большого объема, то лучше подготовить бетонную площадку. Когда все будет готово, с помощью строительного уровня выставляется аккумуляторный бак. Верхние патрубки должны быть выше уровня приборов отопления, что обеспечит естественную циркуляцию теплоносителя на случай выхода из строя насоса.

Подсоединяют подающий трубопровод от источника тепла к верхнему патрубку, с противоположной стороны емкости — к ближайшему радиатору. В подающий трубопровод от котла к накопителю устанавливается группа безопасности, в которую входят:

• манометр;
• предохранительный клапан;
• вентиль для сброса воздуха.

Устанавливается трехходовый клапан, который предохранит котловое оборудование от образования конденсата. Перед клапаном подсоединяется циркуляционный насос для подачи горячего теплоносителя в накопитель.

Нижний патрубок емкости соединяется с обратной линией системы отопления, а с другой стороны — с входом в котел. Если бак обладает лишними патрубками для соединения будущих контуров отопления, то на них устанавливаются временные заглушки. Последним действием подключается электрооборудование к электрической сети.

После установки проводится тестовая проверка работоспособности системы, при которой желательно присутствие специалистов. Они помогут правильно отрегулировать элементы конструкции и проверить их функциональность.

Теплоаккумулятор для системы отопления — устройство и принцип работы

Внутреннее устройство и принцип работы теплоаккумулятора для котлов отопления спроектировано так, чтобы обеспечить поддержание необходимой температуры теплоносителя в течение 5-10 часов после отключения основного источника энергии. Накопительный бак ставится в обвязке с твердотопливными и электрическими котлами. Возможно подключение к тепловому насосу и солнечным коллекторам.

Что такое буферная емкость

Фактически, это бак с встроенным змеевиком ГВС и теплоизоляционным кожухом. Предназначение емкости аккумулировать излишки тепловой энергии. После отключения основного источника нагрева теплоносителя, бак на определенное время заменяет его.

Правильно используемый принцип работы буферного накопителя в системе отопления сокращает расходы на отопление и делает обогрев здания более комфортным. Чтобы убедиться в целесообразности подключения бака, необходимо рассмотреть его устройство и принцип работы, а также учесть существующие преимущества и недостатки.

Устройство и принцип работы

Теплоаккумулирующая ёмкость представляет собой обычную металлическую бочку, с наружной теплоизоляцией. Простое устройство теплоаккумулятора тем не менее отличается высокой эффективностью и незаменимо для систем отопления. Буферная емкость в разрезе состоит из нескольких узлов:

Бак — изготовлен из листового металла (с эмалированным покрытием), нержавеющей стали. От ёмкости отходят патрубки для подключения к системе отопления и теплогенератору. Материал бака во многом определяет продолжительность службы теплоаккумулятора.

Спиральный теплообменник — устанавливается в моделях, подключаемых к системам отопления с несколькими типами теплоносителей (тепловой насос, солнечные коллекторы). Изготавливается из нержавеющей стали.

Встроенный змеевик для ГВС — некоторые буферные емкости, кроме поддержания температуры нагрева теплоносителя в системе отопления, подогревают воду для горячего водоснабжения.

В корпусе присутствует ревизионное окно для обслуживания бака, устранения накипи и мусора, проведения ремонтных работ в случае необходимости.

Назначение теплоаккумуляторов

Основа работы буферной емкости связана с тем, что излишек тепловой энергии накапливается, после чего используется для обогрева здания и ГВС. Теплоаккумулятор в системе отопления нужен для поддержания комфортной температуры в жилом здании, после отключения основного источника тепловой энергии.

Цели установки накопителя разнятся в зависимости от типа теплогенератора:

Электрические котлы — подключение целесообразно при установке двух тарифного счетчика. В ночное время суток здание будет отапливаться при помощи электрокотла по льготным расценкам. Днем, когда начнется более дорогой тариф, будет задействован накопитель. Электроотопление с аккумулирующим баком будет в 1,5-2 раза экономичнее.

Твердотопливные котлы: пеллетные, дровяные, на биомассе — при сжигании твёрдого топлива образуется излишек тепловой энергии. Недостаток всех ТТ котлов, зависимость работы от обслуживания потребителем (необходимость подкладывать новую порцию дров, регулировать интенсивность горения и т.д.).
Буферный накопитель нужен к твердотопливному котлу чтобы решить описанные проблемы. Избыток тепла, получаемый при горении, аккумулируется в ёмкости. После прогорания топлива, нагретый теплоноситель из бака продолжает поступать в систему отопления.
Если учесть, что накопитель на 2-3 м³ сможет без труда поддерживать комфортную температуру в доме в течение 10 часов, становится очевидной целесообразность применения теплоаккумулятора. Подобным образом могут работать печи и камины со встроенным водяным контуром.

Тепловые насосы — непременное условие эксплуатации, включение в обвязку буферной емкости с объемом 25 л. на 1 кВт мощности. Цель использования несколько отличается от той, что преследуют при подключении бака к электрическим и ТТ котлам. Для нормальной работы теплового насоса должно быть достаточное количество тепла во время включения режима разморозки испарителя.

Многовалентные системы отопления — бак применяется как гидравлический разделитель контуров систем обогрева, работающих от нескольких источников энергии: твердотопливных, газовых и электрических котлов, тепловых насосов подключенных друг к другу.

Задачи и цели использования теплоаккумуляторов разные. В некоторых случаях, монтаж бака непременное условие эксплуатации, в других всего лишь желаемое требование, обеспечивающее комфортное и экономичное отопление здания.

Плюсы и минусы буферной ёмкости

Первый и очевидный недостаток: высокая стоимость бака. Качественная продукция, изготовленная в ЕС или в России, обойдется от 25000 до 300000 руб. Еще один минус: большие габариты изделия. Нередко приходится устанавливать баки на 1000 и более литров, занимающие много места.

Теперь о преимуществах подключения. Их несколько:

Возможность бесперебойной работы твердотопливных котлов — если в системе отопления не установлена буферная емкость, теплоноситель начинает охлаждаться сразу после прогорания дров. Падение температуры ощущается человеком приблизительно через 3 часа.
При подключении теплоаккумулятора остывание произойдет медленнее. Вода в системе отопления останется горячей около 5-10 часов (зависит от объёма теплоаккумулятора).

Экономичность — излишки тепловой энергии аккумулируются и используются при остывании теплоносителя, что существенно снижает затраты на топливо.

Безопасность — облегчается эксплуатация котлов с чугунными теплообменниками. После бака вода в котел поступает теплой, что исключает повреждение сердцевины от быстрого охлаждения.

Дополнительные функции — в устройстве некоторых баков присутствует змеевик ГВС. Происходит одновременное аккумулирование нагретого теплоносителя и нагрев горячей воды. Установкой можно удовлетворить потребности в ГВС жильцов дома, использующих одноконтурные твердотопливные или электрические котлы, не предназначенные для обеспечения горячего водоснабжения.

Установка буферной емкости требует первоначальных вложений, но позже окупается за счет снижения затрат на обогрев помещения и комфорта эксплуатации.

Какой теплоаккумулятор выбрать

Подбор накопительной емкости лучше доверить специалистам. Потребуется выбрать бак, оптимально подходящий для типа используемого отопительного оборудования. Подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла и теплового насоса может отличаться. Ведущие производители в инструкции по эксплуатации прямо указывают для какого типа отопительной системы предназначен тот или иной буферный бак.

При выборе обращают внимание на несколько технических характеристик:

Материал накопительной емкости — бак из нержавейки стоит неоправданно дорого, особенно если учесть, что в аккумулятор поступает теплоноситель из системы отопления, менее агрессивный чем вода в ГВС. Эмалированное покрытие с использованием стеклополимеров, оптимальное решение.

Дополнительные функции — возможен подбор бака для различных водопотребителей, соединения систем обогрева с использованием в качестве теплоносителя воды и специальных составов (тепловой насос, солнечные коллекторы). Отдельного упоминания заслуживают баки, способные одновременно с аккумуляцией тепловой энергии подогревать воду.

Выбор теплоаккумуляторов начинают с расчета объема бака и определения технических характеристик. После подбора по параметрам, выбор осуществляют в согласии с маркой понравившегося производителя.

Как рассчитать буферную емкость

Чтобы подобрать необходимый объем теплоаккумулятора можно пойти тремя путями решения. Первый связан с использованием специальных онлайн калькуляторов. Потребуется ввести следующие параметры:

время автономного поддержания температуры в системе отопления, после выключения котла.

С помощью онлайн калькуляторов получится рассчитать приблизительный объем теплоаккумулятора для системы отопления. На выходе будет результат с погрешностью в 10-15%.

Чтобы получить точное значение используют второй метод, по формулам для расчета буферной емкости. Во время вычислений рассчитывают несколько значений:

время накопления аккумулятора или нагрева воды до температуры 80-90°С;

период автономной работы;

Методика расчёта буферной ёмкости включает применение нескольких формул:

Q = m × cp ×(T2-T1) — согласно вычислениям, удастся рассчитать какое время потребуется для накопления достаточной тепловой энергии и узнать возможные потери. Значения:
m — расход теплоносителя;

ср — удельная теплоемкость;

• Т2 и Т1 — начальная и конечная температура нагрева воды в баке.

С помощью формулы выполняется расчет теплоаккумулятора для твердотопливного или электрического котла.

Вычисления для солнечных коллекторов проводят несколько иначе. Используется формула Va=Sж × (Vн/Sн). Чтобы не вдаваться в технические подробности в расчетах можно использовать следующую таблицу:

Площадь солнечных коллекторов (м²)

Инсоляция 5 кВт/м²

Существует третий способ вычислений, при котором расчет воды в баке аккумуляторе определяется в зависимости от объема воды в системе, точнее от скорости ее нагрева. Обычно потребитель знает сколько раз приходится топить котел дровами, чтобы поддерживать комфортную температуру. При расчетах объем теплоносителя умножается на предполагаемое время автономной работы между закладкой топлива.

И последнее, вместимость буферных емкостей выбирается так, чтобы на 1 кВт энергии котла приходилось 30-50 л теплоносителя.

Для удобства при расчетах можно воспользоваться следующей таблицей:

Определение минимального количества продуцируемого тепла в кВт выполняется с помощью таблиц, приложенных ниже.

Расчеты для электрокотлов, при условии использования ночного тарифа:

Площадь / время независимой работы

Минимально необходимая мощность для поддержания в работоспособном состоянии буферной емкости, подключенной к твердотопливному котлу:

Площадь / время независимой работы

Какой фирмы купить буферный накопитель

После выполнения расчетов и определения желаемых технических характеристик, можно переходить к выбору теплоаккумуляторов по производителю. На рынке представлена не только европейская продукция. Присутствуют теплоаккумуляторы для котлов отопления российского производства, по качеству не уступающие именитому зарубежному оборудованию.

Чтобы облегчить выбор буферной емкости, ниже приводится описание наиболее популярных у отечественного потребителя моделей:

S-Tank (С-Танк) — выпускается совместным предприятием на заводских мощностях, расположенных в РФ. Преимущества баков:
наличие огнестойкой изоляции в базовой комплектации;

все сварочные работы осуществляются при помощи роботизированной установки;

используются змеевики из нержавеющей стали;

бак с эмалевым покрытием;

оборудование проходит обязательное тестирование.

На все баки S-Tank распространяется гарантия, длящаяся от 3-5 лет.

Hajdu — венгерская компания, специализирующая на выпуске бойлеров и накопительных емкостей. Популярностью пользуются следующие модели теплоаккумуляторов:

РТ — без теплообменника;

РТ С — с одним, РТ С2 с двумя теплообменниками;

РТ CF — с теплообменником и контуром ГВС.

В линейке Hajdu представлены баки с вместительностью от 500 до 1000 л.

Nibe (Нибе) — компания считается всемирным лидером в производстве энергосберегающей продукции. В линейке представлены буферные емкости с тщательно продуманной конструкцией, серии BU и BUZ.
В зависимости от выбранной модификации, потребителю предлагаются теплоаккумулирующие ёмкости с наличием основного и дополнительного теплообменника, объемом от 100 до 1000 л, выходными патрубками для подключения к одному или нескольким потребителям. Все баки Nibe имеют возможность доукомплектовываться электрическими ТЭНами.

Drazice (Дражице) — чешская компания выпускает накопители, предназначенные для подключения к солнечным коллекторам, твердотопливным, электрическим котлам и тепловым насосам. По желанию можно выбрать буферную емкость с 1 или 2 теплообменниками, либо вообще без змеевика. Некоторые теплоаккумуляторы Drazice выпускаются в комплекте с электроТЭНом, выступающим в роли дополнительного источника тепла.

TML — итальянская компания, специализирующаяся на изготовлении сантехнического и отопительного оборудования. Накопительные емкости представлены в разных типоразмерах, от 200 до 3000 л.
Главное достоинство теплоаккумуляторов TML, возможность одновременного подключения к бакам многовалентных систем отопления. На российском рынке продукция представлена с 2001 г.

Austria Email — буферные баки австрийского производителя для аккумуляции избыточного тепла в системе отопления. Отличие продукции: улучшенная изоляция накопительной емкости, изготавливаемая из полистирола или полиэстера, с толщиной 10 см. Результат изменений внутреннего устройства в Austria Email: рекордно уменьшились теплопотери и затраты на нагрев теплоносителя в баке.

Buderus (Будерус) — буферные емкости от германского лидера в производстве отопительного и сопутствующего оборудования. Продукция представлена в серии Logalux P, PR, PNR. Главный отличительный признак теплоаккумулирующих баков, окрас корпуса в современный синий цвет.
При доукомплектации возможна установка электроТЭНа. Buderus PNR предназначен для одновременного подключения к солнечным коллекторам и твердотопливному или электрическому котлу.

Tesy — болгарская компания, выпускающая накопительные баки в бюджетной версии. При относительной дешевизне продукции теплоаккумуляторы отличаются высоким качеством сборки. Буферные емкости Tesy выпускаются с объемом от 200 до 2000 л.

Из представленного списка теплоаккумуляторов можно подобрать оборудование, подходящее для жилья любой площади, отапливаемого электрическим или твердотопливным котлом, тепловым насосом, с возможностью подогрева ГВС и без него.

Сразу после подключения буферной емкости затраты на топливо уменьшатся на 15-30%. Что более важно, котел перестанет подвергаться гидравлическим ударам, а нагрев теплоносителя в системе отопления станет более равномерным. Аккумуляторный бак занимает неотъемлемое место в современных системах отопления.