Изготовление буферной емкости для твердотопливного котла своими руками

Многие владельцы частных домов сталкиваются с проблемой эффективности обогрева помещений. Одним из методов их решения является установка буферной емкости (теплового аккумулятора). Благодаря использованию этого устройства появляется возможность равномерно распределять тепловую энергию по всем помещениям дома. Чтобы сэкономить на приобретении заводского изделия, можно изготовить буферную емкость для твердотопливного котла своими руками.

Принцип действия и устройство

Самая простая конструкция теплового аккумулятора представляет собой железный резервуар, оснащенный теплоизоляцией. Также бак имеет четыре патрубка – по 2 для подключения к котлу и контуру отопления. В верхней части агрегата установлен предохранительный клапан, с помощью которого стравливается избыточное давление. В дно теплоаккумулятора вмонтирован дренажный клапан для слива теплоносителя.

Некоторые модели буферных резервуаров оснащены змеевиком либо ТЭНами, задачей которых является подогрев теплоносителя от сторонних источников тепловой энергии. Также часто в верхней части теплоаккумулятора расположен теплообменник для подогрева воды. Принцип действия буферного резервуара довольно прост.

После запуска отопительного котла насос котлового контура подает из нижней части теплового аккумулятора охлажденную воду. После нагрева теплоноситель из котла поступает в верхнюю часть буферной емкости. Так как горячая вода легче холодной, то она всегда находится сверху. Сразу после запуска котел работает через теплоаккумулятор (малый круг) до того момента, пока теплоноситель полностью не прогреется.

После этого включается насос отопительного контура, и вода из верхней части резервуара попадает в систему обогрева дома. Остывший теплоноситель возвращается в нижнюю часть теплового аккумулятора, а оттуда поступает в котел. Главное преимущество такой системы обогрева заключается в том, что после остановки котла система еще некоторое время получает нагретую воду.

Если подбор буферного резервуара был выполнен правильно, то время между топками котла существенно увеличивается. Кроме этого, теплоаккумулятор позволяет минимизировать разницу между температурами отопительного и котлового контура. Однако система обогрева с буферной емкостью имеет и один недостаток: для нагрева радиаторов требуется много времени.

Рекомендации по изготовлению

Перед началом работ необходимо определиться, как долго теплоаккумулятор должен замещать выключенный котел. Также стоит уточнить, сколько свободного места может быть выделено под установку этого агрегата. Затем можно приступать к изготовлению буферной емкости для отопления своими руками. Для этого предстоит пройти несколько этапов:

• Выполняется расчет объема резервуара.
• Подбирается оптимальная конструкция.
• Проводится заготовка материалов.
• Агрегат собирается и проверяется на герметичность.
• Емкость монтируется и подключается к системе обогрева.

Расчет объема

Для решения поставленной задачи можно воспользоваться простым методом либо провести вычисления с помощью формулы теплоемкости воды. Суть первого способа крайне проста: на каждый 1 кВт теплоэнергии, вырабатываемой котлом, необходимо использовать резервуар объемом в 25 литров. Например, если показатель мощности теплогенератора составляет 20 кВт, то емкость теплового аккумулятора будет равна 25х20= 500 л либо 0.5 м³.

Если требуется получить максимально точный результат, то стоит использовать второй способ. С его помощью можно определить, сколько времени буферный резервуар сможет поддерживать комфортную температуру при выключенном теплогенераторе. Для проведения расчетов используется следующая формула:

В качестве примера расчета можно взять дом площадью в 100 м², потребляющий 15 кВт/ч тепловой энергии. Если котел будет простаивать 11 часов, то резервуар должен аккумулировать 15х11 = 165 кВт теплоэнергии. Начальная температура теплоносителя в отопительной системе составляет 18 градусов, а нагрев проходит до 90 градусов.

Сначала необходимо рассчитать массу воды – 165 / 1,163 х (90-18) = 1,97 т или около 2 м³. Здесь нужно обратить внимание на два важных момента. Во-первых, тепловая нагрузка на систему отопления взята с большим запасом, так как в хорошо утепленном строении тепловые потери будут значительно ниже. Во-вторых, нужно учитывать количество теплоэнергии, необходимой для обогрева строения в самые холодные дни.

Выбор конструкции

Чтобы изготовить буферную емкость своими руками, необходимо решить вопрос с давлением жидкости на стенки сосуда. Если изучить заводские изделия, реализуемые в торговых сетях, то все они имеют цилиндрическую форму, а их дно и крышка – полусферические. Дело в том, что именно такие резервуары могут противостоять давлению нагретой воды без дополнительного усиления конструкции.

Однако в домашних условиях отформовать металл и тем более изготовить детали сферической формы невозможно. Из сложившейся ситуации есть три выхода:

• Заказать на любом металлообрабатывающем заводе резервуар, а монтаж теплоаккумулятора выполнить самостоятельно.
• Использовать готовую емкость цилиндрической формы.
• Сварить бак прямоугольной формы и усилить его конструкцию.

Последний способ решения проблемы является не самым лучшим. Прямоугольный резервуар можно использовать в открытых системах обогрева, в которой нет избыточного напора. При установке такого агрегата в закрытую систему риск появления протечек при аварийном скачке давления составляет 90%. Под слоем теплоизоляции небольшие протечки увидеть очень сложно. Таким образом, предпочтение стоит отдать емкости цилиндрической формы.

Процесс создания агрегата

Крайне желательно подобрать емкость нужной формы. Это позволит значительно упростить работы по изготовлению теплогенератора, а также минимизировать стоимость готового изделия. Для решения поставленной задачи можно использовать следующие емкости:

• Баллоны из-под пропана различной емкости.
• Списанные технологические резервуары, например, промышленные ресиверы.
• Старые бойлеры.
• Ресиверы от железнодорожных вагонов.

Если подобрать емкость нужной емкости не удается, можно использовать отрезок трубы подходящего размера. Однако плоские крышки придется усилить с помощью внутренних растяжек. Если было принято решение изготовить прямоугольную буферную емкость, то стоит использовать листовой металл толщиной в 3 мм. Для усиления конструкции можно применить профиль 20х20 мм либо трубы диаметром в 15-20 мм.

Лучшим вариантом материала для создания теплоизоляционного слоя является базальтовая вата толщиной не менее 60 мм и плотностью 60 кг/м³. Пенопласт и полиэстерол применять не рекомендуется, так как под обшивкой из этих материалов могут поселиться мыши.

https://youtube.com/watch?v=_SZELPAkRUk

Алгоритм изготовления прямоугольного теплоаккумулятора следующий:

• Из листового металла вырезаются заготовки нужных размеров. После этого из них сваривается каркас агрегата без дна и крынки. Чтобы во время работы зафиксировать листы, нужно использовать струбцины.
• В боковых стенках следует сделать отверстия для растяжек.
• К каркасу прихватываются дно с крышкой, после чего в них прорезаются отверстия.
• Заготовленные трубы для увеличения жесткости конструкции устанавливаются в бак и обвариваются снаружи.
• Когда все противоположные стенки резервуара будут укреплены, все швы конструкции надежно провариваются.
• На расстоянии минимум 10 см от крынки и дна врезаются штуцера.

После выполнения всех этих действий остается прикрепить к стенкам кронштейны для теплоизоляционного материала.

Подключение к системе обогрева

Если объем резервуара составил более 500 л, то его следует устанавливать на специальный фундамент. Для этого нужно убрать стяжку и вырыть яму до плотного грунта. После этого она заполняется бутом, трамбуется и заливается жидкой глиной. Сверху изготавливается опалубка для заливки бетона толщиной в 150 мм.

Перед подключением буферной емкости к системе отопления необходимо выполнить ряд мероприятий, чтобы теплоаккумулятор мог нормально работать:

• Контур теплогенератора должен подключаться к резервуару через насос.
• Для подачи теплоносителя в систему обогрева используется отдельный насос и смесительный узел с 3-ходовым клапаном.
• Установленный в контуре теплогенератора насос не должен уступать по производительности подающему в систему воду агрегату.

Сама схема подключения емкости буферной довольно проста и представлена на рисунке:

Балансировочный вентиль, установленный на линии подачи обратки, необходим для регулирования потока воды в зависимости от разницы температур теплоносителя на входе и выходе. Изготовление теплогенератора не самый простой процесс. Чаще всего проблемы возникают на стадии проведения сварочных работ. Если пригласить квалифицированного специалиста для их выполнения не получается, лучше заказать емкость на предприятии. Даже в этом случае стоимость готового изделия будет меньше в сравнении с заводскими агрегатами.