Теплоаккумулятор, что это?

Теплоаккумулятор – это стальной герметичный изолированный бак из черной стали, который имеет патрубки (два верхних и два нижних (рис.1)) для подключения источника и потребителя тепла. Теплоаккумулятор, или как его еще называют буферная емкость, служит для аккумулирования избыточной энергии, которую выделяет источник тепла, то есть котел в системе отопления.

Рассмотрим работу теплоаккумулятора в системе отопления с использованием твердотопливного котла. Если ваш котел работает в режиме оптимального горения, то есть – на полную мощность от момента загрузки топлива до момента полного сгорания, то это дает максимальный эффект. Полученное тепло попадает в систему отопления. Но, что делать, если система отопления «не нуждается» в таком количестве тепла? Для этого и существуют баки-аккумуляторы. Они накапливают избыточное тепло и при необходимости подают его в систему отопления. За счет этого экономится топливо, увеличивается время работы котла, без вмешательства человека и уменьшаются расходы на отопление.

Принцип работы теплоаккумулятора основан на использовании высокой теплоемкости воды. К верхнему патрубку бака подключается подающий горячую воду трубопровод котла (1 на рис.1), к нижнему патрубку — отводящий холодную воду из бака (3 на рис.1), с помощью циркуляционного насоса (5 на рис.1). То, есть горячая вода из котла подается в бак, а холодная из бака возвращается в котел. Насос будет отбирать из нижней части бака холодную воду до тех пор, пока весь бак не будет заполнен горячей водой. А за счет теплоизоляции самого бака пенополиуританом, горячая вода долго не остывает в баке, что продлевает время работы системы отопления на аккумулированном тепле. Чем больше объем бака и мощность системы отопления, тем это время дольше. Объем бака нужно подобрать так, чтобы его хватило для аккумуляции тепла, выделяемого при сгорании разовой загрузки топлива.

Ко второму нижнему патрубку бака подключается обратный трубопровод уже системы отопления (4 на рис.1), опять-таки, с помощью насоса (6 на рис.1) холодная вода из системы отопления подается в бак. Так, как холодная вода тяжелее горячей, то она остается внизу и при большем наполнении ею бака – вытесняет горячую воду наверх в подающий трубопровод системы отопления (подключен ко второму верхнему патрубку – 2 на рис.1). Поэтому пока холодная вода не заполнит весь объём бака, в систему отопления будет поступать горячая вода.

Теплоаккумуляторы выпускаются с термоизоляцией и без нее. В зависимости от модели, баки комплектуются одним или несколькими встроенными змеевиками-теплообменниками из черной стали. Также выпускаются теплоаккумуляторы с вмонтированным резервуаром для воды (внутренним бойлером из нержавеющей хром-никелевой стали) для обеспечения горячего водоснабжения. Возможны разные варианты размещения патрубков бака. Если не спускать воду и не допускать проникновения воздуха в систему, то срок службы практически неограничен. Все буферные емкости испытаны на крепость и герметичность методом пневматического испытания при давлении 0,45 МПА – 4,5 атм.

Буферная и емкость, и электрический котел отопления.

Можно ли сэкономить свои деньги на потреблении электроэнергии, при условии отопления электрическим котлом. Да, такая возможность есть, но только в том случае. если к вашему дому подведено надежное энергоснабжение, с возможностью ночной терификации. Не будем говорить о том, что сам электрический котел может отапливать дом напрямую, в ночное время, что снизит общие затраты на отопления. Буферная емкость также может существенно способствовать экономии денег на энергопотреблении.
Что такое теплоаккумулятор. Это прибор системы отопления, который принимает на себя тепловую энергию, накапливает ее, с целью последующей отдачей в систему отопления. В случае с твердотопливными котлами, буферные емкости (теплоаккумуляторы) собирают тепло от твердотопливного котла, который уже прогрел дом, но процесс горения угля в топке еще продолжается. До установки теплоаккумулятора, это невостребованное тепло попросту уходило бы на улицу через форточку, систему вентиляции, или просто в дымоход. С установкой буферной емкости, эта тепловая энергия вначале собирается в емкость, а затем отдается в отопительную систему без дополнительного запуска угольного котла.
Как работает теплоаккумулятор с электрическим котлом. Здесь основная идея загрузки буфера кроется в мощности электрокотла, подключении его по ночному тарифу. Ночью, электрокотел, обладающий повышенной мощностью может не только прогревать теплоноситель для системы отопления, но и при превышении тепловой энергии запитывать ночью буферную емкость. Прогретый ночью теплоноситель, впоследствии, будет отдаваться в отопительную систему днем, когда стоимость электроэнергии уже будет тарифицироваться по более дорогому тарифу. При этом, сам электрокотел не будет включаться. Таким образом, можно сэкономить свои деньги, искусственно увеличив интервал энергопотребления в ночном, дешевом тарифе.
При большой мощности электрического котла, весь потенциал генератора тепла будет довольно быстро прогревать буфер.

Как рассчитать объем теплоаккумулятора для электрокотла.

Расчет объема буферной емкости можно производить по специальным теплотехническим формулам со многими неизвестными, или можно воспользоваться обычным народным расчетом. Упрощенный вид определения объема теплоакумулятора следующий: на 1 кВт мощности отопительного котла необходимо 30 литров объема буферной емкости. Другими словами, при мощности электрокотла около 15 кВт, объем буферной емкости (теплоаккумулятора) должен составлять около 500 литров.
Конечно, стоит внести поправки при подборе объема буфера на возможности выдачи электрокотлом дополнительного, невостребованного тепла. Очевидно, что что если электрический котел еле-еле справляется только с отопительной системой напрямую, то для для прогрева буфера у него попросту не останется необходимой мощности загрузки. В таклем случае, объем теплоаккумулятора стоит высчитывать по принципу остаточной мощности.

Теплоаккумулятор с электрическими ТЭНами.

Есть техническое решение, которое позволяет загружать буферную емкость недорогим теплом по ночному тарифу, без использования электрокотла. Дело в том, что многие производители теплоаккумуляторов оснащают свою продукцию специальными погружными гильзами для установки электрических ТЭНов сразу в тело теплоаккумулятора. И данное техническое решение, может быть даже технически более правильное, чем загрузка буфера от электрокотла.
Во-первых, вы не перегружаете основной источник отопления — электрокотел.
Во-вторых, нет теплопотерь по температуре теплоносителя, при передаче тепла от электрокотла теплоаккумулятору.
В-третьих, Вы сами регулируете энергопотребление буферной емкости, набирая оптимальную электрическую мощность ТЭНами. Выбор нагревательных элементов по мощности зависит исключительно от остаточных возможностей потребления электроэнергии с учетом работающего электрокотла.
В-четвертых. Вы не привязаны к мощности электрокотла при выборе объема бочки теплоаккумулятора. Объем выбираете сами, именно по суммарной мощности электрических ТЭНов.
Возможности набора электрических ТЭНов для тепоаккумулятора, как правило, следующий: 2 кВТ, 3 кВТ, 6 кВТ, 9 кВТ. Таким образом, у вас существенно увеличивается оперативный технический простор для сбора тепла в буферную емкость в ночном режиме электропотребления.

Какой купить электрокотел для буферной емкости.

Выбор электрокотла, практически ничем не ограничен. Вам не требуется особая встроенная система автоматики или управления электрокотлом, кроме обычного комнатного термостата. Все основные узлы, регулирующие направление потока теплоносителя находятся вне корпуса электрокотла. Как правило, это обычный трехходовой кран с сервоприводом, управляемый комнатным температурным программатором.
Но мы все же рекомендуем для установки в системах отопления электрокотлы ЭВАН. На сегодняшний день, это одни из самых надежных, долговечных, и проверенных отопительных электрических котлов.

Теплоаккумулятор Украинского производства.

Еще десять лет назад никто даже не знал, что такое теплоаккумулятор. Понимание этого слов пришло с Западной Европы. Там уже давно пользовались таким оборудованием. Даже скажем по другому, там нет ни одного дома, где установлен твердотопливный котел без теплоаккумулятора. Там люди с совсем другим типом мышления. У них цены на газ были всегда высокими, даже, если сравнивать с их доходами, поэтому они гораздо раньше нас начали искать альтернативные источники отопления. Они нашли их в твердотопливных котлах, которые без этих емкостей работают гораздо хуже и загрязняют внешнюю среду. А там с проблемой экологий борются очень серьезно. Таким образом производство теплоаккумуляторов там развито очень хорошо. У нас же эта отрасль начала развиваться гораздо позже. Но, и у нас есть свои достижения.

С ростом потребительского спроса на твердотопливные котлы, начался небольшой рост спроса и на теплоаккумуляторы. И чем больше людей начинали их использовать, тем больше людей видели преимущества такого решения. Производство теплоаккумуляторов началась в городах Западной Украины и уже потом начало распространятся на всю территорию нашей страны. Здесь все закономерно, на словах очень сложно убедить, что бочка за немаленькую сумму способна улучшить вашу систему отопления и сделать ее более экономной. Там люди чаще других ездили за границу на работу или отдых. И они видели как это работает.

Наше производство теплоаккумуляторов гораздо менее затратное, чем европейское. А когда наша валюта сильно подешевела, тогда на наши аккумулирующие емкости спрос стал очень огромным. За эти года наши заводы научились делать очень качественную продукцию. Для этого наши работники постоянно ездят в Европу, чтобы перенимать опыт и передовые технологии. Чтобы вы не сомневались в качестве такой продукции, мы приведем вам такой факт. Основные составляющие таких баков, ведущие украинские производители закупают в европейских странах. В основном это полусферические днища. И только самые простые элементы и работа проводятся у нас.

В итоге мы имеем производство теплоаккумуляторов высокого европейского качества по доступной цене. Нашим потребителям уже не нужно переплачивать огромные суммы за импортную продукцию. Ведь только представьте себе, какая разница в цене между нашими баками и европейскими. В их стоимость заложены высокие зарплаты рабочих, доставка в нашу страну, реклама бренда и прочее.

Есть еще один плюс продукции нашего производства – это то, что производство теплоаккумулятора у нас занимает минимальный промежуток времени. И если прямо сейчас нет в наличии нужной вам модели, ее сделают специально для вас за несколько дней. В противном случае вам бы пришлось ждать несколько недель или даже месяцев.

Хотим также вас предостеречь, чтобы вы выбирали проверенных поставщиков. Ведь производством теплоаккумуляторов сейчас может заниматься кто угодно. Но, лишь некоторые из них предоставляют качественную продукцию, которая стоит своих денег. Интересуйтесь, как давно они производятся, какая предоставляется гарантия и только потом покупайте нужную вам емкость.

Для чего нужна буферная ёмкость в системе отопления

Буферная ёмкость – металлическая бочка с утеплением объемом от 200 литров, устанавливаемая между источником тепловой энергии и системой отопления дома в качестве разделителя тепловых контуров с разной температурой и накопителя тепла.

Аккумулирующий бак необходим, если в одну систему объединяются несколько различных источников тепловой энергии: газовый, твердотопливный, электрический котлы, тепловой насос и солнечный коллектор. Теплоаккумулятор собирает тепло в любое время работы каждого из источников. Например, днём ­– от солнечного коллектора, ночью – от теплонасоса или электрокотла, в любое время работы газового или твердотопливного котла.

Раздача тепла происходит в постоянном режиме. Подключение буферной ёмкости в контур передачи тепловой энергии повышает экономичность работы самого твердотопливного котла за счёт сбора и накопления тепла. Это позволяет исключить холостой расход тепловой энергии из системы.

Использование буферных емкостей

Схема отопления на основе твердотопливного котла без буферной емкости являет собой типичный контур подогрева и подачи воды к излучающим поверхностям (радиаторам, батареям, панелям, конвекторам). За счёт сгорания твёрдого горючего в камере котла, выделяется тепло, которое уходит на разогрев теплоносителя. Эта жидкость передается напрямую через трубную магистраль к теплоизлучателям. Негативным нюансом такой системы есть частая закладка котла: каждый раз необходимо подогревать полностью весь объем жидкости в системе. Происходит чрезмерный расход энергоресурса на нагрев. До 30% топлива уходит в данном случае на оборгев улицы, т.к. на максимальной мощности котел выдает избыточное тепло и хозяину дома приходится открывать форточки.

Распространённым решением этой проблемы является подключение буферной емкости. Между котлом и радиаторами вставляют теплоаккумулирующий бак, который функционирует на основании принципа термодинамического равновесия.

Как работает система с баком

Нагретый объём воды перемещается в накопитель, где и хранится. По сигналу термостата включается циркуляционный насос, который приводит в движение теплоноситель. Из бака буферной емкости вода направляется к радиаторам. Происходит излучение через источник тепла. После этого охлаждённая жидкость возвращается обратно в нижнюю часть емкости. В результате процесса конвекции, происходит смешивание с тёплой водой у поверхности. Эта вода опять идет в радиаторы и отдаёт тепло.

После нескольких подобных циклов работы имеем общее понижение температуры в буферной емкости для котла, труб и радиаторов.

Чтобы не потерять тепловую мощность системы в это время необходимо подогреть воду на 5-10 градусов. Получается, что система отопления дома эксплуатируется в двухконтурном режиме. За счёт естественной работы теплоаккумулятора можно уменьшить количество закладок котла.

Представленная схема подключения бака позволяет создать «подпитываемый» источник тепла. Подогреть теплоноситель на несколько градусов намного проще и дешевле, нежели на несколько десятков градусов.

Преимущества и недостатки применения

Любой источник тепла для отопления частного дома имеет свои особенности, которые учитываются при проектировании и монтаже тепловой установки.

Буферная емкость для твердотопливного котла имеет ряд неоспоримых достоинств:

  1. Экономия энергоресурсов до 50% (за счет использования ночного тарифа и сохранения всего выработанного тепла);
  2. Бак позволяет работать котлу на твердом топливе на максимальной мощности постоянно – это увеличивает ресурс котла, т.к. снижается образование конденсата; работа на максимальной мощности способствует полному сгоранию топлива, что снижает количество вредных выбросов в виде угарного газа и сажи – чистить котел нужно реже;
  3. Защита от перегрева системы за счёт буферного объема теплоносителя;
  4. Работа теплоаккумулятора максимально эффективно проявляется в периоды межсезонья (температуры окружающей среды от -5 до +10°С).

Последний довод является весомым для помещений, которые расположены климатических зонах Украины.

Но буферная емкость для котла также имеет и свои недостатки и дополнительные условия:

  1. Дополнительные вложения на покупку самого резервуара и сопутствующее оборудование для его обвязки. Однако, расчеты показывают, что за счет экономии в дальнейшем, средства вернуться за 2-3 сезона отопления.
  2. Усложнение системы отопления и дополнительное пространство для оборудования. Но обслуживание отопления станет более комфортным: твердотопливный котел и дымоход нужно реже чистить. Загружать топливо реже.
  3. Начальный «разгон» системы в пределах 2-4 часов.

Чтобы сократить время первоначального нагрева системы отопления мы устанавливаем дополнительный обводной контур с байпасом мимо бака. Емкость будет нагреваться уже после нагрева теплоносителя в радиаторах дома.

Другой вариант решения этой задачи можно исключить с помощью подогрева воды напрямую в резервуаре, например, через электрический ТЭН или газовый запал. Но этот способ мы считаем нецелесообразным по причине неэффективного использования энергии.

Расчёт объёма буферной емкости

Подбор буферной емкости для твердотопливного котла базируется на банальном расчёте полного объёма теплоносителя. Также из этого значения вычитаю объём воды в магистрали и радиаторах.

Типичный расчет буферной емкости теплоаккумулятора сводится к обычной формуле из школьной термодинамики:
Q = c × m × ∆t,
где Q — затраченное количество энергии,

c — удельная теплоёмкость жидкости,

m — масса теплоносителя,

∆t — разница температур в градусах.

Норма расхода тепла в Украине на 1 м2 площади помещения составляет 80 Вт × час.

С — табличная величина для воды 4,2 кДж/кг × К;

Вычислим, например, Q1 – количество тепла, необходимое для нагрева 1 литра воды на 40 градусов для домика 150 м²:

Считаем необходимый размер буферной ёмкости m для самостоятельного обогрева дома в течение 5 часов:

Теплопотери Q дома за 5 часов составят 60 000 Вт.

Таким образом нам понадобится теплоаккумулятор ёмкостью 1300 л.

Здесь мы не учитывали остывание бака за эти же 5 часов. Этот параметр зависит от степени утепления самой бочки, а также, от температуры в помещении, где она установлена.

Срок окупаемости буферной емкости

Дополнительные расходы при установке теплоаккумулирующей емкости в приведенном выше примере составят:

  1. Стоимость буферного бака с утеплением емкостью 1200 л – от €240 до €750.
  2. Монтажные работы €100.

Итого: от 340 до 750 евро. В среднем – 500 евро.

Вложения окупаются за счет экономии топлива, рационального использования выработанного тепла.

За 1 час отопления без сжигания топлива экономится около 3 кг дров (стоимостью около 0,12 евро/кг) или 1 кг угля (стоимостью 0,15 евро/кг).

За сезон время отопления без работающего котла составит: 10 часов в сутки * 180 дней = 1800 часов.

Таким образом, экономия за один отопительный сезон составит:

  • на дровах – 1800 часов * 0,12 евро/кг = 216 евро.
  • на угле – 1800 часов * 0,15 евро/кг = 270 евро.

Теперь легко посчитать, что стоимость покупки и установки теплоаккумулирующего буферного бака окупится примерно за 2÷3 сезона (500 евро/216-270 евро). А в следующие годы сократит расходы на отопление на 30÷40%.

Выбор модели теплоаккумулятора

Буферная емкость в системе отопления для дома является оптимальным вариантом безопасного и экономичного использования твердотопливного котла для плавной регулировки и длительного поддержания заданного температурного режима в помещениях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *