Устройство и схемы подключения теплоаккумулятора в систему отопления

Что представляет собой теплоаккумулятор для котла отопления

Теплоаккумулятор представляет собой герметично закрытый бак, сделанный из черной стали. Она имеет четыре патрубки, к которым соединяются трубопроводы отопительной системы. Два патрубка находятся на верхней стороне, и еще два расположены на нижней стороне. Когда котел работает на полной мощности, он выделяет огромное количество энергии.

Но система не всегда нуждается в такой энергии. В этом случае буферная емкость просто забирает излишки тепла, затем возвращает его в систему, когда в ней не хватает тепла. Далее будет рассмотрен принцип работы теплоаккумулятора.

Как уже было сказано, устройство имеет два патрубка на верхней стороне, и еще два патрубка на нижней стороне. К одной из верхних патрубков подключается труба, по которой жидкость поступает в аккумулятор тепла. К одной из нижних патрубков подходит обратный трубопровод, по которому жидкость уже низкой температуры из бака поступает в котел. На этом трубопроводе устанавливается циркуляционный насос, который выкачивает всю холодную воду из бака, и направляет в котел. Так завершается первый контур.

Работает он следующим образом: когда котел приступит к действию, нагретая вода поступает в теплоаккумулятор, в которой имеется холодная вода. Из-за разницы температур они не смешиваются. Горячая вода будет оставаться сверху, а холодная вода — снизу. В это время включают насос, который начинает выкачивать холодную воду и направлять ее в сторону котла. Как только теплоаккумулятор наполняется горячей водой, циркуляционный насос прекращает свою работу.

Ко второму верхнему патрубку подходит труба, по которой вода выходит из бака и поступает в потребители, то есть в радиаторы. Ко второму нижнему патрубку подключается трубопровод, по которому вода из радиаторов поступает в аккумулятор тепла. На этом трубопроводе имеется циркуляционный насос. Так завершается второй контур.

В тот момент, когда котел прекращает свою работу, в теплоаккумуляторе уже имеется запас горячей воды. Насос направляет воду из системы отопления в сторону бака, которая, вследствие своей тяжести, остается в нижней части емкости, вытесняя горячую воду. Горячая вода выходит из бака через верхний патрубок, и поступает в радиаторы. Так, даже тогда, когда котел не работает, система снабжается горячей водой.

Это и есть весь принцип работы теплоаккумуляторов. Если говорить более коротко, то принцип работы заключается в следующем: бак накапливает лишнее тепло в себе, и отдает его системе, когда этого тепла не хватает.

Не во всех случаях рекомендуется использовать теплоаккумуляторы.

Далее будут представлены случаи, когда есть необходимость в установлении буферной емкости, и когда, все же, не рекомендуется устанавливать такую емкость.

Необходимо устанавливать:

1. Когда в отопительной системе используется твердотопливный котел. Не у всех есть возможность постоянно следить за горением топлива в топке. В этом случае бак может сгладить скачки, и держать температуру в помещении на постоянной отметке.
2. Если котел работает на электроэнергии, а тарифы на электричество различаются в разные времена суток. В этом случае бак может накопить тепло в те периоды, когда тарифы низкие.
3. Если источником энергии являются солнечные коллекторы. Бак накопит тепло в дневное время, и отдает его в ночное время, когда коллектор не работает.

В следующих случаях нет необходимости в использовании теплоаккумуляторов:

1. Когда тепло нужно лишь на короткое время. В этом случае нет необходимости греть помещение теплом, накопленным баком.
2. Если в системе источником тепла является газовый котел. Здесь теплоаккумулятор будет лишним.

Что такое накопительный бак для отопления

Накопительный бак – это утепленная емкость с выводами для подключения труб водяного отопления. Служит для обогрева жилья в период остановки работы источника тепла.

Стандартная, без лишних наворотов теплоаккумулирующая емкость состоит из:

• Бака в виде стального цилиндра;
• Теплоизоляции примерно в 50- 100 мм;
• Обшивки;
• Врезанных в емкость штуцеров;
• Погружных гильз для фиксации манометра и термометра.

Также подобный водяной накопитель увеличивает эффективность работы твердотопливного котла. Ведь максимальная тепловая отдача происходит при активном горении топлива, а это невозможно без буфера, забирающего все излишки тепла на себя. Чем эффективнее горят дрова, тем их меньше надо. То же самое касается газовых установок.

Пока помещение греет теплогенератор, аккумулирующий бак накапливает тепло, и вода в нем прогревается до максимальной температуры. После завершения работы котла в батареи начинает поступать горячая жидкость, обеспечивающая отопление жилья. Продолжительность обогрева зависит от литража бака и уличной температуры.

Разновидности теплоаккумуляторов

Аккумулятор тепла для системы отопления представляет собой вместительный бак, оснащенный солидной теплоизоляцией – именно она отвечает за минимизирование теплопотерь. С помощью одной пары патрубков аккумулятор подключается к котлу, а с помощью другой пары – к системе отопления. Также здесь могут быть предусмотрены дополнительные патрубки для подключения контура ГВС или дополнительных источников тепловой энергии. Давайте разберем основные виды теплоаккумуляторов для систем отопления:

При наличие циркуляционного насоса появляется возможность использовать сразу несколько буферных баков, что позволяет равномерно прогревать сразу несколько помещений.

• Буферная емкость – представляет собой простейший бак, лишенный внутренних теплообменников. Конструкция предусматривает использование одного и того же теплоносителя в котле и батареях, при одинаковом допустимом давлении. Если планируется пропускать через котел один теплоноситель, а по батареям другой, следует подключить к теплоаккумулятору внешний теплообменник;
• Тепловые аккумуляторы для индивидуального отопления с нижним, верхним или сразу с несколькими теплообменниками – такие теплоаккумуляторы позволяют организовать два самостоятельных контура. Первый контур представляет собой бак, подключенный к котлу, а второй – контур отопления с батареями или конвекторами. Теплоносители здесь не смешиваются, в обоих контурах может быть разное давление. Нагрев ведется с помощью теплообменника;
• С проточным теплообменником контура ГВС или с баком – для организации горячего водоснабжения. В первом случае вода может потребляться весь день и равномерно. Вторая схема предусматривает накопление воды с целью ее быстрой отдачи в определенное время (например, вечером, когда все принимают душ перед сном) – аналогичным образом устроены бойлеры косвенники, накапливающие воду.

Конструкция теплоаккумуляторов для отопления может быть самой разной, выбор подходящего варианта зависит от сложности отопительной системы, ее характеристик и количества источников горячего теплоносителя.

Некоторые теплоаккумуляторы оснащаются ТЭНами с термостатами, что позволяет обеспечить потребителей теплом в ночное время, когда теплоноситель уже остыл, а подкинуть дрова в топку некому. Также они пригодятся при использовании тепловых насосов и солнечных батарей.

ТОП-10: Nibe BU – 500.8

Применение

Применяют данный вид теплоаккумулятора для котла отопления с разными источниками тепла, будь то тепловой насос или котел, солнечный коллектор или иной, а также, в качестве альтернативного поставщика, эффективного при отключении централизованной подачи.

Важно: при функционировании с котлами, использующими твердое топливо, исключается перегрев теплоаккумуляторов, повышается из коэффициент полезного действия и продлевается период эксплуатации котельного оборудования. Дополнительно удается сократить периодичность загрузки его топливом

Особенности

Для данной модели теплоаккумулятора они следующие:

• привлекательный дизайн;
• эффективная пенополистирольная теплоизоляция толщиной до 140 мм. Ее легло снять, чтобы уменьшить размеры устройства при невозможности его прохождения через дверные проемы. Она по виду схож с формованными панелями, наружная сторона которых покрыта белым ПВХ;
• допускает подключение более одного электронагревателя;
• использование в качестве альтернативного источника, при отсутствии централизованного отопления;
• способность потреблять дешевую энергии (ночной тариф) при работе с двухтарифными счетчиками и электрокотлами;
• наличие дополнительных змеевиков у отдельных модификаций, установленных в нижней части. Благодаря им можно подключать дополнительные источники тепла;
• имеются фланцы для подключения ТЭНов и термометра;
• возможность распределять теплоноситель вдоль всей высоты устройства, благодаря вертикальной планке, имеющейся у теплонакопителя на входе (слева);
• пригодность для организации самых сложных отопительных систем, включая те, для которых значение тепловой нагрузки достаточно большое.

Технические показатели

• Тип – напольный;
• Емкость бака — 500 литров;
• Предельная величина давления во внешнем баке – 6 бар;
• Температура нагрева максимальная — 95 Сº;
• Масса устройства – 106 кг;
• Диаметр – 750 мм;
• Высота – 1757 мм.

Преимущества теплового аккумулятора

У традиционной русской печи перед современным твердотопливным котлом есть два существенных преимущества :

• если ее конструкция выполнена правильно, сгорание топлива в печи всегда идет в оптимальном температурном режиме, благодаря чему топливо отдает максимум тепловой энергии с образованием минимального количества продуктов горения;
• массивное кирпичное тело печи нагревается, а затем на протяжении длительного времени отдает тепло в помещение, то есть, выполняет функцию аккумулятора тепла, позволяя сократить количество топок в сутки.

Чтобы твердотопливный котел функционировал в оптимальном режиме, полноценно сжигая топливо, он должен работать на своей номинальной мощности. Но при покупке котельного агрегата для отопления дома мощность выбирают в расчете на самые морозные дни в регионе, но таких набирается не более двух недель за зиму. Таким образом, практически весь отопительный сезон котел работает в режиме ограниченной подачи кислорода, из-за чего снижается его КПД, топливо тратится неэффективно, так как при горении отдает меньше тепла.

Схема обвязки ТА

Чтобы избежать данной проблемы, к котельному агрегату подсоединяют теплонакопитель – резервуар с водой, аккумулирующий тепло во время работы котла, и подающий нагретую воду в систему отопления, когда котел выключен на ночь и температура теплоносителя снизилась.

Обратите внимание! Термоаккумулятор экономически выгодно включить в состав системы отопления с электрическим котельным агрегатом, если в регионе действует разделение на дневной и ночной тариф. В этом случае котел включается только на ночь, чтобы нагреть воду в теплоаккумуляторе и в системе отопления

Это позволяет существенно сократить расходы на энергоноситель.

Функционирование устройства

Производители выпускают тепловой аккумулятор для котла в виде емкости для воды цилиндрической формы, в которую погружены змеевики для циркуляции теплоносителя разных контуров отопления и котельного агрегата.

Вода в емкости поглощает избыток тепловой энергии в процессе работы котла, нагревающего теплоноситель и готовящего воду для системы ГВС. Твердотопливный котел (если речь идет не о котлах длительного горения или автоматическом пеллетном агрегата) требует достаточно частой закладки дров или угля, поэтому его останавливают на ночь.

Это приводит к постепенному остыванию теплоносителя, циркулирующего в системе. Автоматическая подача нагретой воды из теплоаккумулятора в радиаторы или систему теплого пола позволяет дольше поддерживать в отапливаемых помещениях дома комфортную температуру.

Особенности конструкции теплового аккумулятора

Модели, предлагаемые производителями, различаются по конструкции и функциональности.

К примеру, в целях удобства и экономии нагревать воду в емкости можно несколькими способами :

• подключив к котлу для отопления;
• установив в теплоаккумуляторе ТЭН;
• подсоединив емкость к солнечному коллектору.

Однако стоимость накопителей тепла в заводском исполнении достаточно высока, поэтому многие домовладельцы предпочитают теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками.

В случае самостоятельного изготовления устройство обычно не оснащают змеевиками, выбирая самый простой вариант – емкость, с установленными патрубками в верхней и нижней части. К первой паре патрубков подсоединяются трубы подачи и обратки от котла, к паре патрубков, установленной на противоположной стороне емкости – трубы подачи и обратки отопительной системы.

Конструкция и назначение ёмкостного бака

Но если есть желание, время, подходящие инструменты и финансовые возможности, можно сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками, скопировав модель фабричного производства или разработав собственную конструкцию. Для изготовления змеевиков используется медная труба, также необходимо позаботиться о герметизации мест, где концы змеевика выводятся наружу. Такой подход в первую очередь востребован при наличии солнечного коллектора.

Емкость требует качественной теплоизоляции, благодаря которой температура воды дольше остается высокой.

Внимание! Если в системе отопления не предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя, теплоаккумулятор устанавливают на подставку из труб или уголка, чтобы расположить выше уровня радиаторов – в этом случае нагретая вода сможет перемещаться самотеком. На верхней горизонтальной поверхности емкости требуется вмонтировать трубку для сообщения с атмосферой

Схема подключения теплового аккумулятора

Если человек знаком хотя бы поверхностно с тем, что такое отопительное оборудование, для чего предназначен тепловой аккумулятор и что он собою являет, проблем при монтаже не должно возникнуть. Проще всего купить готовый прибор, но следует учесть, что стоимость его не низкая. Само подключение выглядит следующим образом:

• накопительная ёмкость и обратный выход твердотопливного котла соединяются, между ними монтируется циркуляционный насос, обеспечивающие подачу горячей воды из системы отопления в тепловой аккумулятор;
• далее следует выполнить подключение трубопровода;

Как правильно подключить теплоаккумулятор

если предусматривается использование для организации системы отопления больше одного отопительного прибора, последовательно подключается каждый агрегат.

Тепловой аккумулятор нужно защитить от перегревания, иначе он может очень быстро выйти из строя без возможности устранения неполадки. Для регуляции температуры и предотвращения перегрева устанавливаются специальные клапаны, датчики.

Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками является неплохой альтернативой дорогостоящему покупному оборудованию. Если вы решили-таки купить тепловой аккумулятор, при выборе модели обязательно учитывайте мощность твёрдотопливного котла отопления. На рынке представлены разные виды оборудования, принадлежащего к этой категории. Чтобы выбрать наиболее подходящий прибор, следует воспользоваться рекомендациями профессионалов.

Тепловые аккумуляторы для котлов на твердом топливе

Устройства, повышающие эффективность использования того или иного оборудования, ценятся везде. Так и теплоаккумулятор для твердотопливного котла позволяет повысить КПД, увеличить работу на одной закладке дров и продлить срок эксплуатации за счет смягчения резких скачков температуры. С виду это большая бочка, хорошо утепленная снаружи. Притом, чем выше мощность – тем крупнее она должна быть.

Если нужно вывести на максимальную эффективность котел, отопительный твердотопливный аппарат необходимо снабдить аккумулирующей емкостью. Проблема в том, что процесс дровяного и угольного горения намного сложнее регулировать, чем газового или электрического нагрева, в результате возникает избыток «лишней» энергии, который можно сохранить. Именно для этой цели и помещают огромную, хорошо утепленную бочку рядом с котлом.

Схема отопления с твердотопливным котлом и аккумулятором выглядит следующим образом: во время сгорания дров в теплоаккумуляторе производится параллельный нагрев воды при помощи избыточного тепла до того момента, когда топливо заканчивается и сила огня начинает спадать. После этого забор горячей жидкости производится не из теплообменника котла, а из аккумулятора. Таким образом удается существенно продлить время работы оборудования на одной закладке.

В каких случаях используется

Термоаккумуляторы в системах отопления применяются преимущественно для котлов на твердом топливе. В котлах на других энергоресурсах их применение оправдано только в случае перебоев с поставками электричества и газа или при наличии суточных тарифов на электроэнергию (ночные/дневные).

Использование аккумулирующих емкостей позволяет:

• Работать котлу на полную мощность без ограничения тяги, благодаря чему хорошо выгорают дрова и достигается максимальный КПД.
• Накапливать избыточную тепловую энергию, сохранять ее практически без потерь длительное время и подавать по мере надобности в системы отопления и горячего водоснабжения.
• Защитить котел от закипания.
• Плавно регулировать температуру теплоносителя.
• Максимально уменьшить количество загрузок топлива.

На что обратить внимание при выборе

Перед тем, как выбрать подходящий теплоаккумулятор, советуем ознакомиться со следующими рекомендациями:

• Если планируется горячее водоснабжение, нужно подбирать устройства, имеющие в середине дополнительный теплообменный контур.
• Отзывы о теплоаккумуляторах указывают на то, что лучшими материалами для термоизоляции емкости являются пенополиуретан или экструдированный пенополистирол.
• Для систем, использующих несколько нагревательных приборов, выпускаются теплоаккумуляторы специальных моделей.

Также перед покупкой обязательно выполнениие расчета теплоаккумулятора для котла. Объем должен быть таким, чтобы при полном сгорании одной закладки жидкость в баке нагревалась до 40 градусов. В среднем на 1 кВт мощности котла нужно от 50 до 70 л воды.

Схема установки теплового аккумулятора на дровяной котел своими руками не отличается особой сложностью. Однако необходимо проследить за выполнением следующих условий:

• На всех входящих и выходящих контурах устанавливается термометр и запорная арматура.
• Подключение желательно выполнять на фланцевых или свинчиваемых соединениях.
• Возле теплоаккумулятора (или в нижней его части) нужно обустроить дренажный кран.
• Обязательно наличие воздухоотводчика на исходящем контуре.
• Рядом с емкостью должны быть установлены манометр и предохранительный клапан.

Стоимость оборудования и монтажа

В среднем услуги специалистов, которые устанавливают аккумуляторы тепла для котлов, колеблются в пределах от 3 500 до 10 000 рублей в зависимости от сложности работ. Цены на сами теплосберегающие устройства можно посмотреть в таблице ниже.

100% КПД не бывает. Законы физики просто не дают ни единого шанса на такой результат. А очень жаль, согласитесь. Ведь очень хочется, чтобы отопительный котел работал не с заявленным КПД, например, 75%, а 80% и даже больше. Как это сделать? Конечно существует множество вариантов, которые зависят и от типа топлива, от самой системы и прочего. Однако есть еще один беспроигрышный вариант – установка теплоаккумулятора. Зачем он нужен, как система работает вместе с ним, а также многие другие вопросы мы рассмотрим в этой статье.

Изготовление теплоаккумулятора своими руками

Можно ли сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками? Для этого потребуется изготовить конструкцию с рассчитанным объемом. Лучше всего применять толстостенную оцинкованную сталь. Так как габариты будущего типа аккумулятора достаточно велики — работу по сварке следует доверить профессионалам. Любой дефект шва может привести к печальным последствиям — разгерметизации всей конструкции.

Для улучшения прочностных характеристик рекомендуется изготавливать двухслойную емкость. Материал внутренней прослойки не должен коррозировать под воздействием воды и высоких температур. Наружная оболочка должна выполнять функции механической защиты. Также нужно правильно выбрать диаметр патрубков, чтобы подключение теплоаккумулятора к системе отопления выполнялось без дополнительных переходников.

Работы можно разделить на следующие этапы:

• Изготовление внутреннего трубопровода. Лучше всего делать П-образным, при этом высота должна быть на 5-7 см меньше, чем у емкости;
• Сварка внутреннего цилиндра. В нем должны быть предусмотрены отверстия для патрубков;
• Изготовление наружного цилиндра.

После того как изготовление теплоаккумулятора для системы отопления своими руками было завершено — необходимо проверить его прочность. Для этого конструкцию заполняют водой и визуально наблюдают за отсутствием протечек или разгерметизацией.

Чтобы улучшить теплоизоляционные качества, наружная стенка утепляется базальтовой ватой. В таком случае эффективность работы системы отопления с теплоаккумулятором значительно повысится, так как тепловые потери будут минимальны. Толщина защитной прослойки должна быть минимум 50 мм.

Подключение ТА к потребителям

С другой стороны теплоаккумулирующую емкость надо подключить к системе отопления. Если подключаем только радиаторы, все просто — с одного из верхних выходов идет труба в трубопровод подачи, в нижний подключаем обратку. Но, в этом случае, возможен перегрев радиаторов. Когда вода в баке нагрета до температуры выше 60°C, это может быть опасным, а температура может быть 90°C и даже выше. При касании к таким горячим радиаторам, высока вероятность получения нешуточного ожога. К тому же в помещении явно будет жарко.

Подключение радиаторов

Чтобы избежать подачи слишком горячего теплоносителя, ставят еще один трехходовой смесительный клапан. Схема работает также как описано выше. Выставляем на регуляторе требуемую температуру, например, 50°C. Как только теплоноситель в подаче будет горячее, клапан откроет подмес воды из обратки.

Одна из выгод установки теплоаккумулятора — возможность приготовления ГВС в той же емкости (средняя картинка на рисунке ниже). Для этого в бак встраивают теплообменник или емкость. Его выход подключают к гребенке горячего водоснабжения.

Схемы обвязки буферной емкости со стороны системы отопления

Так как и в этом случае тоже возможен перегрев, тут также необходим узел подмеса. Вот только добавлять надо холодную водопроводную воду. Реализуется этот узел при помощи еще одного трехходового смесительного клапана. Выход от холодного водопровода подключаем к смесительному трехходовому клапану ГВС. Чтобы при отсутствии разбора горячей воды она не попадала в гребенку холодной воды, на линии подачи от ХВС ставим обратный клапан.

Эта схема обвязки теплоаккумулятора имеет существенный недостаток: когда горячая вода не используется, вода в трубах остывает. Чтобы «добыть» теплую, приходится сливать остывшую просто в канализацию. Это неудобно, так как приходится ждать, и неэкономно. Для решения проблемы, от последней точки разбора тянут обратную линию, в которой устанавливают свой циркуляционный насос. Этот контур называется рециркуляционным. Пока кран нигде не открыли, вода бегает по кругу. Таким образом, из всех кранов постоянно идет теплая вода

Обратите внимание на установку обратных клапанов — они обязательны для работоспособности схемы

Обвязка теплоаккумулятора для индивидуального отопления со всеми функциональными элементами и арматурой

Для окончательной проработки схемы надо еще оговорить место установки арматуры. Это автоматические воздухоотводчики, которые ставят в самых высоких точках системы. Еще нужны запорные краны. Их устанавливают возле каждого крупного функционального узла так, чтобы при необходимости, можно было перекрыть краны и снять оборудование для ремонта или профилактики.

Как запитать теплый водяной пол

К теплоаккумулятору можно очень неплохо подключить и теплый пол. Обвязка в этом случае ничем не отличается от случая с радиаторами. Нужен тот же узел подмеса со смесительным трехходовым клапаном, но настроен он должен быть на более низкую температуру — не выше +40°C. В этом случае можно подключить теплый пол без смесительного узла — температура должна контролироваться при выходе из котла. Но можно и перестраховаться — поставить второй смесительный узел на распределительном коллекторе теплого пола.

Обвязка теплоаккумулятора с теплым водяным полом (в зеленом контуре)

Есть и второй вариант обвязки теплоаккумулятора с теплым полом — подавать той же температуры теплоноситель, что идет на радиаторы. Понижать ее будет смесительный узел. Хлопот и затрат меньше (нужны только тройники для отвода от основной магистрали), но и надежность такого решения ниже. Хотя, справляется же это оборудование с теплоносителем, который подает обычный котел.