Тепловой аккумулятор для системы отопления

1

Назначение теплоаккумулятора

При работе котла образуется избыточное количество тепла. Чтобы оно не растрачивалось впустую, используется буферный бак-аккумулятор для отопления, который накапливает лишний ресурс.

Сохраненная энергия впоследствии применяется для обогрева в перерывах между загрузками топлива. Если аккумулятор подобран правильно, то можно осуществлять одну заправку котла в день вместо обычных двух. Это позволяет наполовину сократить затраты на топливо.

Датчики изменения температуры, «умные» регуляторы и автоматическая подача теплоэнергии из бака в систему отопления позволят снизить потери тепла, а также сократить число порций загружаемого топлива.

2

Строение внутри и снаружи

Энергоаккумулятор имеет вид вертикального резервуара цилиндрической формы. Для его производства используются листы нержавеющей или черной стали с высокой степенью прочности. Изнутри устройство покрыто бакелитовым лаком, защищающим емкость от разрушительного воздействия горячей воды, кислот высокой концентрации и разбавленных солей. Порошковая краска, нанесенная на внешнюю поверхность, хорошо переносит высокие температуры.

Минимальный объем резервуара составляет 100 л, максимальный — доходит до нескольких тысяч. Крупные резервуары сложно разместить в условиях персональной котельной. Пенополиуретан, созданный по технологии вторичного вспенивания, обеспечивает надежную теплоизоляцию наружного покрытия бака.

Защитный слой достигает 10 см в толщину. Он состоит из сложного сплетения волокон и внутреннего покрытия на основе поливинилхлорида. Такое строение препятствует накоплению мелких частиц мусора и грязи на материале, создает водонепроницаемый слой и увеличивает стойкость оборудования к износу.

Для сохранения высокой температуры жидкости устройство оборачивается чехлом из высококачественного кожзаменителя. Тепловые аккумуляторы для индивидуального отопления могут продаваться без теплоизолятора, его нужно будет приобрести отдельно и установить на прибор.

3

Принцип работы

Схема работы бака-аккумулятора в системе отопления довольно проста. Верхняя часть устройства соединяется трубой с котлом, работающим на основе электроэнергии, газа или твердого топлива. Резервуар постепенно наполняется горячей водой, которая остывает и опускается к циркулярному насосу. Последний отправляет ее обратно к котлу для подогрева.

Любой вид котла функционирует ступенчатым методом. При достижении нужного нагрева он отключается, а при остывании теплоносителя снова включается. В моменты простоя жидкость из котла заменяется горячей водой из теплоаккумулятора. Это позволяет поддерживать оптимальную температуру в системе до следующего включения устройства.

4

Виды устройств

Функция у всех буферных резервуаров одна, но конструкция может отличаться.

Накопители подразделяются на несколько видов:

• пустотелые — не содержащие внутри теплообменников;
• оборудованные 1−2 змеевиками, которые позволяют прибору работать эффективнее;
• устройства с небольшими бойлерами, установленными внутри, оптимизирующими функционирование индивидуальной системы подачи горячей воды в доме.

Резьбовые отверстия на корпусе бака служат точками подключения для разводки системы отопления и греющего котла.

4.1

Пустотелый агрегат

Самым дешевым и простым в устройстве является пустотелый аккумулятор тепла, не имеющий внутренних компонентов. Он может подключаться к нескольким источникам энергии и через патрубки 1 ½ распределяется по местам потребления.

Возможен также вариант установки нагревательного элемента, питающегося от электрической сети. Устройство хорошо прогревает помещение, защищает теплоноситель от перегрева и обеспечивает безопасность использования системы отопления. Если в дом не требуется проводить горячее водоснабжение и обеспечивать дополнительный обогрев комнат, то твердотельный аппарат может стать лучшим выбором. Этому способствует низкая цена устройства и простая конструкция накопителя.

4.2

Приборы с наполнением

Большая область применения доступна для баков-аккумуляторов с двумя теплообменниками. Нижний змеевик прогревает емкость, а верхний — отводит теплоэнергию. Обменные узлы обеспечивают постоянное поступление горячей воды для использования в быту.

С их помощью можно подогревать дорожки возле дома, бак от гелиоустановки, а также использовать сохраненное тепло в других целях. Этот вид устройств более дорогой, но его цена окупается широким набором функций и высокой эффективностью работы.

Модель с бойлером внутри также накапливает тепло от работы котла и обеспечивает подачу горячей воды в кран. Внутренняя емкость бака выполнена из нержавеющей стали и укомплектована анодом на основе магния, понижающим жесткость воды и защищающим стенки прибора от накипи. Этот агрегат совместим с любыми энергетическими источниками, одинаково хорошо функционирует с закрытыми и открытыми системами. Накопитель поддерживает правильную температуру воды и не допускает перегрева отопительного котла.

5

Сферы применения

Теплоаккумулятор накапливает энергию, выработанную системой, а затем оптимально ее распределяет для эффективного обогрева всего помещения и подачи горячей воды.

Он работает с различным оборудованием, среди которого наиболее часто применяются:

• электрические нагревательные резервуары;
• твердотопливные котлы;
• солнечные батареи.

5.1

Гелиосистемы с аккумулятором

Бесплатное получение гелиоэнергии для бытовых нужд обеспечивают современные устройства — солнечные коллекторы. Поступление энергии происходит неравномерно, поэтому оборудованию требуется тепловой аккумулятор для нормального функционирования. Работа конструкции зависит от времени суток, сезона и погоды.

Если солнечная энергия является единственным источником для систем водоснабжения и отопления, то солнечные коллекторы без накопителя не смогут обеспечить бесперебойную поставку ресурса.

Решить проблему позволяет теплоаккумулятор, применяемый совместно с установкой в солнечные и ясные дни для максимального сбора энергоресурса. В работе устройства используется повышенная теплоемкость жидкости. Остывание на градус 1 л воды выделяет энергию, достаточную для повышения температуры на 4 градуса 1 куб. м воздуха.

Во время максимальной солнечной активности расход ресурса становится меньше выработки. Тепловой аккумулятор собирает излишки и запускает их в систему отопления, когда поступление энергии из основного источника снижается или прекращается. Это актуально для ночи.

5.2

Твердотопливный котел с баком

Котел твердотопливного типа работает в цикличном режиме. Сначала в топку закладываются дрова, некоторое время система разогревается. На пике горения топлива вырабатывается полная мощность и достигаются максимальные температуры.

После этого отдача тепла снижается, а при догорании дров процесс полностью останавливается. Эта схема относится ко всем котлам и устройствам с функцией продолжительного горения. В таких приборах нет возможности точной регулировки поступающего тепла, что является их существенным недостатком в сравнении с электрическими и газовыми аналогами.

В период до и после пика горения выработка тепла заметно ниже, и ее может быть недостаточно для полноценного функционирования систем подачи горячей воды и отопления. Но в активной фазе ресурса выделяется слишком много, он просто тратится впустую. Нерациональный расход приводит к излишнему потреблению топлива и повышению затрат на его приобретение.

В момент пика выработки тепла теплоаккумулятор будет накапливать в резервуар излишки и использовать их для обогрева в моменты простоя и сниженной активности котла. Устройство повышает температуру водяной системы отопления, она начинает циркулировать в обход остывшего бака.

5.3

Электросистема с резервуаром

Греющая система, работающая от электросети, — дорогостоящий вариант, который обычно совмещают с твердотопливным котлом. Она обычно используется при отсутствии альтернативных источников питания оборудования.

Экономнее включать устройство в период, когда действуют сниженные тарифы на электроэнергию, например, в выходные дни и ночью. Теплоаккумулятор для электрических котлов отопления позволяет при этом накопить вырабатываемое тепло. Полученный ресурс можно будет использовать во время простоя или экономной работы прибора.

6

Самостоятельная сборка накопителя

Для изготовления простого теплового аккумулятора подойдет бочка из стали. При ее отсутствии можно сварить вертикальный бак в форме цилиндра из нержавеющих листов по 2 мм толщиной. Нагревательным элементом будет служить медная трубка. Ее длина должна быть 8−15 м, а диаметр 2−3 см. Трубку нужно согнуть в форме спирали и разместить внутри бака.

В верхней и нижней части бочки выводятся патрубки с кранами для входа и выхода теплоносителя. Теплоаккумулятором будет служить верхушка бака. Следующим шагом конструкция проверяется на герметичность. Для этого в нее набирается вода, а сварные швы обрабатываются керосином. При отсутствии утечек можно переходить к утеплению емкости.

6.1

Утепление конструкции

Перед созданием утеплительного слоя необходимо обезжирить и зачистить поверхность бочки. Затем материал нужно прогрунтовать и окрасить порошковой краской с термостойкими компонентами. Эта процедура защитит резервуар от коррозии.

Далее бак обматывается базальтовой ватой в рулонах толщиной от 6 до 8 мм или утеплителем. Конструкция стягивается шнурами или скотчем. Можно также накрыть бочку листовым металлом или обернуть фольгированной пленкой.

В утеплителе нужно подготовить отверстия для патрубков, а затем подключить аккумулятор к системе отопления и котлу. Для контроля нагрева нужно дополнительно установить в резервуар датчик давления, термометр и взрывной клапан.

6.2

Расход запасенного ресурса

Невозможно получить точные данные о скорости расхода ресурса, накопленного в резервуаре.

На длительность работы системы от буферного бака влияют следующие факторы:

• объем накопительного резервуара;
• время года и температура на улице;
• показатель теплопотери помещения;
• заданные настройки термодатчиков;
• полезная площадь здания, нуждающаяся в подаче горячего водоснабжения и обогреве.

Частный дом может обогреваться несколько часов или даже дней при пассивном режиме отопительной системы. В это время можно дать котлу отдохнуть от постоянной нагрузки, что продлит срок его эксплуатации.

Тепловой аккумулятор не дает воде перегреваться при максимальной выработке котла, экономит топливо и оптимизирует теплоотдачу. Благодаря этому нагрузка на систему обогрева значительно снижается, она может функционировать более длительный срок без сбоев и поломок.