Теплоаккумулятор для твердотопливного котла, расчет теплового аккумулятора своими руками: инструкция, фото и видео-уроки, цена

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла?

Теплоаккумулятор и Laddomat рекомендуется устанавливать в систему отопления с твердотопливным котлом потому что он дает возможность:

  • котлу – работать в оптимальном тепловом режиме, что существенно продлевает срок службы котла;
  • экономить до 50% топлива;
  • реже растапливать котел;
  • оптимизировать график растопки котла: например, запасать тепло днем и расходовать его ночью.

Расчет теплоаккумулятора

Рассчитать мощность теплоаккумулятора можно по формуле:

Q = (C x M x ΔT),

где
Q – мощность теплоаккумулятора, кВт·час
С – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг·К
M – масса теплоносителя, кг
ΔT – разница температур в верхней и нижней частях теплоаккумулятора.

Например, возьмем теплоаккумулятор объемом 2000 л, теплоноситель – вода (С = 4200 Дж/кг·К), ΔT возьмем равным 35 о С, тогда:

Разделив мощность теплоаккумулятора Q на теплопотери дома, получим время нагрева теплоаккумулятора котлом: 81,7 / 20 = 4 часа 5 мин.

Для подбора теплоаккумклятора можно ориентироваться на данные в таблицах ниже.

Таблица 1. Время работы теплоаккумулятора в зависимости от его объема и площади дома.
Теплоноситель – вода, ΔT=35 о С.

Площадь дома, м 2
Объем ТА50100150200250300350400
500 л4 ч 05 мин2 ч 02 мин1 ч 21 мин1 ч 01 мин0 ч 49 мин0 ч 40 мин0 ч 35 мин0 ч 30 мин
750 л6 ч 07 мин3 ч 03 мин2 ч 02 мин1 ч 31 мин1 ч 13 мин1 ч 01 мин0 ч 52 мин0 ч 45 мин
1000 л8 ч 10 мин4 ч 05 мин2 ч 43 мин2 ч 02 мин1 ч 38 мин1 ч 21 мин1 ч 10 мин1 ч 01 мин
1500 л12 ч 15 мин6 ч 07 мин4 ч 05 мин3 ч 03 мин2 ч 27 мин2 ч 02 мин1 ч 45 мин1 ч 31 мин
2000 л16 ч 20 мин8 ч 10 мин5 ч 26 мин4 ч 05 мин3 ч 16 мин2 ч 43 мин2 ч 20 мин2 ч 02 мин

Таблица 2. Время работы теплоаккумулятора в зависимости от его объема и площади дома.
Теплоноситель – антифриз, ΔT=35 о С.

Площадь дома, м 2
Объем ТА50100150200250300350400
500 л3 ч 41 мин1 ч 50 мин1 ч 13 мин0 ч 55 мин0 ч 44 мин0 ч 36 мин0 ч 31 мин0 ч 27 мин
750 л5 ч 32 мин2 ч 46 мин1 ч 50 мин1 ч 23 мин1 ч 06 мин0 ч 55 мин0 ч 47 мин0 ч 41 мин
1000 л7 ч 23 мин3 ч 41 мин2 ч 27 мин1 ч 50 мин1 ч 28 мин1 ч 13 мин1 ч 03 мин0 ч 55 мин
1500 л11 ч 05 мин5 ч 32 мин3 ч 41 мин2 ч 46 мин2 ч 13 мин1 ч 50 мин1 ч 35 мин1 ч 23 мин
2000 л14 ч 47 мин7 ч 23 мин4 ч 55 мин3 ч 41 мин2 ч 57 мин2 ч 27 мин2 ч 06 мин1 ч 50 мин

Таблица 3. Время зарядки теплоаккумулятора в зависимости от его объема и мощности котла.
Теплоноситель – вода.

Мощность котла, кВт
Объем ТА1020304050607080100
500 л2 ч 02 мин1 ч 01 мин0 ч 40 мин0 ч 30 мин0 ч 24 мин0 ч 20 мин0 ч 17 мин0 ч 15 мин0 ч 12 мин
750 л3 ч 03 мин1 ч 31 мин1 ч 01 мин0 ч 45 мин0 ч 36 мин0 ч 30 мин0 ч 26 мин0 ч 22 мин0 ч 18 мин
1000 л4 ч 05 мин2 ч 02 мин1 ч 21 мин1 ч 01 мин0 ч 49 мин0 ч 40 мин0 ч 35 мин0 ч 30 мин0 ч 24 мин
1500 л6 ч 07 мин3 ч 03 мин2 ч 02 мин1 ч 31 мин1 ч 13 мин1 ч 01 мин0 ч 52 мин0 ч 45 мин0 ч 36 мин
2000 л8 ч 10 мин4 ч 05 мин2 ч 43 мин2 ч 02 мин1 ч 38 мин1 ч 21 мин1 ч 10 мин1 ч 01 мин0 ч 49 мин

Таблица 4. Время зарядки теплоаккумулятора в зависимости от его объема и мощности котла.
Теплоноситель – антифриз.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла: особенности

Твердотопливные котлы способны обеспечить комфортные условия в жилье в тех случаях, когда нет возможности использовать в качестве энергоносителя газ. Зачастую, для достижения максимальной эффективности отопления, в таких твердотопливных системах используют тепловые аккумуляторы. В данной статье мы рассмотрим, что представляют собой эти устройства и для каких целей их используют.

Общие сведения

Что такое теплоаккумулятор

Твердотопливный теплоаккумулятор конструктивно представляет собой емкость с теплоносителем, которая разогревается в процессе сгорания топлива в камере сгорания котла. После того как в котле все топливо прогорает, теплоаккумулятор отдает системе свое тепло, в результате чего в здании еще некоторое время может поддерживаться оптимальная температура воздуха.

Работая в паре с современным котлом, аккумулятор способен значительно повысить КПД. Кроме того, сокращается количество закладок топлива, что делает эксплуатацию котла более удобной.

Конструкция и назначение устройства

Назначение теплоаккумулятора

Помимо вышеописанной функции, тепловой котел выполняет и ряд других задач:

  • Предотвращает возможность закипания котла, так как поглощает перегретую воду и смешивает ее с остывшей. Данная функция очень важна, так как в твердотопливных котлах невозможно резко прекратить процесс подогрева, как в случае с газовыми и электрическими аппаратами.
  • Предоставляет возможность регулировать распределение теплоносителя по контурам, включая и выключая его подачу по сигналам датчиков. Последние могут располагаться как внутри помещения, так и на улице. Это позволяет создать в жилье комфортный температурный режим с минимальным вмешательством человека.
  • Обеспечивает стабильность микроклимата в помещении за счет включения подачи воды из аккумулятора. Поэтому устройство еще называют буферной емкостью.
  • Обеспечивает связь с другим отопительным оборудованием, если такое имеется, к примеру, газовым или электрическим котлом.
  • Позволяет обеспечить жилье горячим водоснабжением. Правда, для этого емкость должна быть оборудована теплообменником для ГВС.
  • Обеспечивает полное выгорание топлива за счет того, что отпадает необходимость ограничивать тягу. Этим обусловлено увеличение КПД отопления.

Отсюда можно сделать вывод, что использовать твердотопливный котел с теплоаккумулятором достаточно выгодно.

Твердотопливный котел с теплоаккумулятором

Достоинства использования

Среди достоинств использования данного устройства в отопительной системе, помимо вышеупомянутых, можно выделить следующие моменты:

  • Увеличение срока эксплуатации оборудование и системы отопления.
  • Производительность системы при работе в разных режимах.
  • До 30 процентов экономии топлива.
  • Возможность обогрева помещения даже при полном сгорании топлива.
  • Простая инструкция по эксплуатации.

Габариты небольшого теплоаккумулятора

Недостатки

Среди недостатков эксплуатации системы с аккумулятором можно выделить следующие моменты:

  • Высокая цена устройства.
  • Громоздкость, так как объем емкости должен быть не менее 500 литров. В результате требуется отдельное помещение с надежным и прочным полом.

По этим причинам не всегда имеется возможность задействовать данное устройство в системе отопления.

Обратите внимание!
Если в помещении нет условия для установки одной большой емкости, ее можно заменить несколькими емкостями меньшего размера.

Схема работы теплоаккумулятора

Принцип работы теплоаккумулятора

Тепловой аккумулятор устанавливается между котлом и системой отопления, которая может включать в себя как стандартные батареи отопления с трубопроводом, так и теплый пол.

При этом процесс работы устройства выглядит следующим образом:

  • При помощи циркуляционного насоса вода из котла попадает в буферную емкость и смешивается с остывшей жидкостью.
  • При этом аналогичное количество находившегося в емкости остывшего теплоносителя через возвратную трубу отправляется в котел.
  • При остывании воды в системе отопления, срабатывает второй насос. В результате теплоноситель из буферной емкости по трубопроводу попадает в батареи. Второй насос располагается между аккумулятором и системой отопления, и приводится в действие по сигналу температурного датчика.

Обратите внимание!
В закрытой отопительной системе обязательно нужно использовать расширительный бак для отопления и предохранительный клапан.

При этом отопительное оборудование имеет два цикла работы:

  • Осуществляется своими руками две закладки топлива, которые прогорают на максимальной мощности. При этом избыточное тепло скапливается в аккумуляторе, а не уходит в окружающее пространство, как при стандартной схеме.
  • Котел прекращает нагрев теплоносителя, при этом заданный температурный режим в системе поддерживается путем отдачи тепла от аккумулятора.

Надо сказать, что при использовании современных буферных емкостей, простой теплогенератора может длиться до двух дней. Этот параметр зависит от наружной температуры воздуха и теплопотерь отапливаемых помещений. (См. также статью Конвекторы отопления: особенности.)

Когда необходима буферная емкость

Как уже было сказано выше, стоимость рассматриваемого оборудования довольно высокая.

Поэтому целесообразно его использовать, когда в этом действительно имеется необходимость, а именно, в следующих случаях:

  • Необходимость обеспечения эффективного горячего водоснабжения в больших объемах.
  • В случаях использования топлива с разным коэффициентом горения. Аппарат в этом случае позволяет сгладить пики горения, а также сократить количество закладок.
  • Если помимо традиционного отопления в доме используется тепловой насос. В этом случае прибор может оптимизировать время работы компрессора.

Обратите внимание!
При выборе бака необходимо обращать внимание на максимальное давление в системе, на которое он рассчитан.
От этого зависит толщина стенок устройства.
Если, к примеру, давление в системе будет высоким (4-8 бар), то необходимо приобретать устройство с торосферической крышкой.

На фото – теплоаккумулятор WOLF емкостью 3000 литров

Расчет теплоаккумулятора

Чтобы использование рассматриваемого устройства действительно дало положительный результат, необходимо правильно выполнить расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла. Надо сказать, что существует множество способов решения этой задачи, однако, если необходимо выполнить расчеты быстро, то лучше воспользоваться хорошо проверенным на практике методом – на один киловатт мощности котла требуется 25 литров объема аккумулятора.

Соответственно, чем выше мощность отопительного оборудования, тем потребуется больший объем емкости. Однако, так же необходимо учитывать, что для эффективной работы системы, мощность котла должна быть на 30 процентов выше, чем при стандартном расчете – на каждый 10 метров квадратных 1 киловатт.

Совет!
Выбирая модели котлов, лучше отдать предпочтение устройствам, стенки которых выполнены из нержавеющей стали.
Это отразится на долговечности аккумулятора, так как он не будет подвержен коррозии.

Вот, пожалуй, и все основные особенности тепловых аккумуляторов, ознакомившись с которыми, можно принять правильное решение об их использовании.

Читайте также:  Боринские газовые котлы отопления: видео-инструкция по монтажу своими руками, цена, фото

Вывод

Тепловые аккумуляторы делают твердотопливные системы отопления не только более эффективными и экономичными, но и удобными в эксплуатации. Однако, следует учитывать, что оборудование это достаточно дорогостоящее, к тому же тяжелое и габаритное. Поэтому вряд ли имеет смысл его приобретать, к примеру, для дачного тома, в котором вы прибываете время от времени.

Из видео в данной статье можно подчерпнуть некоторую дополнительную информацию по этой теме.

Изготавливаем теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками

Твердотопливные котлы сегодня представляют повышенный интерес для потребителей. Популярность нагревательной техники, работающей на твердом топливе, вызвана рядом факторов, которые оказывают влияние на выбор покупателей. Ввиду сложности оборудования системы газового отопления и удорожания природного газа, основной акцент в плане организации обогрева жилых помещений смещается на нагревательные приборы, работающие на твердом топливе. Однако работа твердотопливных котлов не так проста, как кажется на первый взгляд.

Основная причина в том, что подобная отопительная техника нуждается в дополнительных приспособлениях и устройствах, регулирующих ее работу. Важная связка для всего отопительного комплекса – это твердотопливный котел, подключенный вместе с теплоаккумулятором в одну систему. Рассмотрим детальнее, насколько нужен тепловой аккумулятор для автономной системы отопления, можно ли его сделать своими руками.

Место теплоаккумулятора в системе отопления

Отопительная техника на твердом топливе удобна, практична и эффективна. Особенно возможности современных твердотопливных котлов оценили по достоинству жители загородных домов и коттеджей. Монтаж автономной системы отопления с использованием нагревательных приборов на угле или на дровах вполне осуществить своими силами. Тем более что на установку твердотопливных агрегатов не требуется разрешения. Все основные элементы отопительного комплекса, кроме самого нагревательного агрегата и ряда контролирующих механизмов, можно собрать и сделать самостоятельно. Главное знать, что и для чего монтируется, с какой целью!

К тому же возможность сделать некоторые приспособления и механизмы собственноручно, позволит вам сэкономить значительные средства. Теплоаккумулятор является как раз тем устройством, которое можно соорудить самостоятельно, учитывая тот факт, что заводские изделия достаточно дорогие.

Грамотные рекомендации специалистов, дополнительные источники технической информации подскажут вам, как изготовить теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками. Соблюдение определенных требований и условий при изготовлении обеспечит вам необходимую надежность и работоспособность механизмов. Перед тем как приступить к рабочему процессу, следует ознакомиться с устройством накопителя тепла.

Значение устройства

Понять конструкцию теплового накопителя можно только после того, как определимся со значением и местом этого агрегата в системе отопления. По своей конструкции теплоаккумулятор является термосом, т.е. специальной емкостью, куда поступает нагретый теплоноситель. В течение определенного времени котловая вода, накопленная в емкости, сохраняет заданные температурные параметры. При уменьшении интенсивности горения в котле, или в случае его остановки, теплоноситель из бака будет поступать в систему отопления, продолжая поддерживать температуру в радиаторах на определенном уровне.

Важно! Теплоаккумуляторы обеспечивают безопасность отопительной техники и систему домашнего отопления от чрезмерного охлаждения, но и от перегрева. Задача накопительной емкости заключается в снятии избыточного тепла, вырабатываемого отопительным агрегатом на пике своей работы.

За счет присутствия в системе теплового накопителя стало возможным не только добиться сбалансированного теплоснабжения отопительного контура, но и обеспечить существенную экономию топлива. Теплоаккумулятор, включающийся в работу при снижении мощности котла, увеличит промежуток времени между загрузками топлива. К тому же такой принцип работы предоставит вам больше свободы, освободив от необходимости частого подкидывания топлива в котел.

На заметку: участие буферной емкости (теплоаккумулятора) в работе системы отопления снижает расходы топлива на 30-50%, в зависимости от вида и типа нагревательной техники. Количество загрузок топлива в топку прямо пропорционально объему теплового аккумулятора.

Анализ конструкции теплового аккумулятора

Принцип работы устройства определяет и саму конструкцию. Обычно заводские приборы представляют собой цельную просторную металлическую емкость, внутри которой расположены дополнительные теплообменники. Как правило, такие изделия имеют спиральную, змеевидную форму, повторяя цилиндрическую конфигурацию основного устройства.

В каждом отдельном случае, в зависимости от мощности отопительного агрегата и от требований к системе отопления, количество дополнительных теплообменных контуров может быть разным. Нужный объем теплоаккумулятора определяется путем несложных расчетов, о которых поговорим позже.

Такое количество теплообменников объясняется не только одним желанием снять как можно больше тепла в момент пиковой нагрузке твердотопливного котла, но и технической целесообразностью. Один змеевик может использоваться для снятия избыточной тепловой энергии с котла, другой теплообменник используется для сохранения теплоносителя нужной температуры, идущего в отопительный контур. Третий змеевик, если таковой есть, предусмотрен для обеспечения жителей дома горячим водоснабжением.

Глядя на конструкцию агрегата, можно подытожить преимущества установки подобного приспособления. А они следующие:

  • накопление тепловой энергии, расходуемой при сжигании топлива на другие цели и нужды;
  • экономия топлива;
  • экономия личного времени обитателей дома, расходуемого на обслуживание котельного оборудования;
  • техническая возможность объединить в одну систему разные источники тепла;
  • увеличение КПД твердотопливного агрегата до высоких значений;
  • предохранительная функция, защита оборудования от перегрева;
  • возможность регулировать температуру нагрева теплоносителя в отопительном контуре.

Создаем теплоаккумулятор своими руками

На рисунке-схеме показан самый распространенный вариант подключения теплового аккумулятора в систему автономного отопления.

На первый взгляд сложно в конструкции накопительного бака ничего нет. Большая стальная емкость, в которую помещены змеевики. Однако сложность работы в домашних условиях кроется именно в тонкостях и в нюансах.

Этап первый — теоретический

Начинать работу следует с поиска необходимой емкости. Потребуется резервуар достаточно большой вместимости и объема. Чем больше, тем лучше. Конечно, не стоит вдаваться в крайности и гнаться за огромными размерами вашего будущего детища. В противном случае, вы встанете перед проблемой, как втиснуть громоздкое устройство внутрь котельного помещения.

Важно! Следует сразу сказать – если вы решили сделать прибор самостоятельно, сразу настраивайтесь на большой объем работы, как с технической точки зрения, так и с теоретической. Сэкономив на покупке, вы рискуете потерять во времени и в технологичности готового изделия.

На данном этапе помимо поиска и подбора, соответствующих комплектующих и деталей конструкции, придется заняться теоретическими расчетами для определения оптимального в данном случае объема бака. Расчёт емкости теплоаккумулятора для домашнего твердотопливного котла поможет вам в дальнейшем разобраться с размещением агрегата в котельной, подскажет каким образом осуществить обвязку оборудования. Для начала определим объем емкости самым простым способом, в котором ключевое место занимают физические законы.

Располагая исходными данными:

  • тепловая мощность, необходимая для обогрева жилых помещений дома;
  • промежуток времени, в течение которого твердотопливный котел будет остановлен и его место в снабжении системы отопления горячей водой займет теплоаккумулятор.

Дальнейшие действия рассмотрим на примере:

Площадь дома примерно 100 м 2 , твердотопливный котел простаивает в ночное время 5 часов. Берем среднюю тепловую мощность для обогрева дома в 10 кВт.

Исходя из этого, ясно, что тепловой аккумулятор должен выдавать в систему до 10кВт тепловой энергии. За все время простоя нагревательного агрегата это значение составит 50 кВт. Эти расчеты проводятся с учетом того, что вода в накопительной емкости нагрета до температуры 90 0 С. а в отопительном контуре не более 60 0 С. Разница температур составляет 30 градусов. Исходные данные подставляем в формулу:

Q = cmΔt Если нам интересно количество воды, которая должна поступать в бак, то формула примет иной вид m = Q / c Δt, где:

Q — расход тепловой энергии, требуемый для обогрева дома плоащадью 100 м 2 (в нашем случае 50 кВт);

c — удельная теплоемкость воды 4.187 кДж/кг. (0,0012 кВт/кг)

Δt – разность между температурой котловой воды в емкости и в радиаторах отопления (30 0 С)

Получаем 50 /0,0012 х 30 = 1,388 кг, что означает, ориентировочный объем бака для теплоаккумулятора должен составлять 1,4 м 3 . Соответственно тепловой накопитель для вашего твердотопливного агрегата должен быть не меньше 1,4 куб. метров.

Важно! Для того, что бы твердотопливный котел полностью зарядил тепловой энергией ваш накопитель, нагревательному прибору потребуется больший запас мощности. Такая необходимость возникает ввиду того, что котел будет работать на два, если не три фронта: одновременно заниматься обогревом жилых помещений, обеспечивать работу системы ГВС и заполнять горячей водой теплоаккумулятор.

Этап второй — технологический

Сделав необходимый расчет, занимайтесь подбором соответствующей емкости. В качестве основного корпуса можно использовать баки для подогрева воды, используемые в столовых и предприятиях общественного питания. Обычно такие приспособления изготавливаются из нержавеющей стали. Если вам не удалось найти подобные предметы, используйте для своих целей любые стальные емкости, желательно с крышкой. При одном условии: стенка резервуара не должна быть тонкой (минимум 4-5 мм).

Более перспективный вариант — металлическая бочка. Для установки в загородном доме оптимальный объем емкости – 1000 литров. Большие резервуары, более 5 м 3 необходимо оснастить ребрами жесткости. Грамотная установка и расположение бака позволят в дальнейшем, при возросшей металлоемкости, занять агрегату необходимую устойчивость. Для простоты изготовления бака с нуля, выбирайте прямоугольную форму.

Для справки: при отопительной системе с естественной циркуляцией делается накопитель открытого типа, давая возможность емкости иметь сообщение с атмосферным воздухом. Ставится такого агрегат всегда в самом высоком месте дома, желательно на чердаке.

В случае работы с бочкой, нужно врезать в корпус патрубки, по количеству змеевиков. Змеевики делаются из стальных водопроводных труб. В данном случае необходимо создать как можно большую поверхностную площадь, через которую будет происходить отъем тепловой энергии. Готовые теплообменники изнутри привариваются к патрубкам. Сколько теплообменников, соответственно и столько пар патрубков, на вход и на выход.

Заключение

После того, как вы сделали накопительную емкость, сумели сделать правильную обвязку, надо заняться теплоизоляцией агрегата. Изготовленный из металла теплоаккумулятор, без должной изоляции будет раздавить драгоценное тепло направо и налево. Здесь можно использовать любые подручные материалы, начиная с минеральной ваты, заканчивая пенополистиролом.

Читайте также:  Газовый, электрический или твердотопливный — котел какого типа лучше выбрать для частного дома

Свой тепловой аккумулятор вы можете утеплить, как вам угодно. Главное, что бы емкость выполняла задачу термоса, теплообмен между стенками накопителя и атмосферным воздухом отсутствовал. Когда у вас стоит одноконтурный котел с естественной циркуляцией, утепление накопительной емкости должно быть усиленным. В противном случае (чердак одно из самых холодных мест в доме), ваш котел будет постоянно работать с повышенной нагрузкой, а система отопления будет пополняться уже остывшим теплоносителем.

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

Использование аккумуляторов тепла для системы отопления позволяет оптимизировать сжигание твердых видов топлива в котлах. Простыми словами, при наличии буферной емкости – теплоаккумулятора домовладельцу не нужно часто посещать котельную, а дрова будут сгорать в оптимальном режиме. Но для этого емкость нужно правильно подобрать, а потом и состыковать с отопительным оборудованием, что обязательно вызовет затруднения у несведущего человека. Поэтому стоит подробно разобраться, что собой представляет теплоаккумулятор для твердотопливного котла, как его подобрать и подключить к отоплению частного дома.

Что такое буферная емкость

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для системы отопления, — это обычный металлический бак расчетной вместительности, укрытый теплоизоляционным слоем. В простейших моделях заводского изготовления есть только патрубки для подключения теплоносителя, да гильзы под установку термометров. В буферных емкостях подороже термометры уже встроены, а самые дорогие изделия оснащаются теплообменниками в виде змеевиков. Устройство такого теплоаккумулятора показано на рисунке:

Как видно, конструкция буферной емкости не отличается особой сложностью, оттого разные мастера — умельцы приспособились ее делать своими руками, о чем рассказано в отдельной теме.

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

  1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
  2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
  3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, понадобится буферная емкость с водой.

Не имея термоаккумулятора, мы стараемся всячески «придушить» тепловой агрегат, ограничивая подачу воздуха для горения. Мало того что это снижает его КПД до 40% (как у буржуйки), но и вызывает выброс в атмосферу токсичного угарного газа. Из-за этого часть европейских стран запретили сжигание древесины и угля в котлах отопления без буферной емкости.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

При таком варианте результаты предыдущего расчета мощности электрического котла придется удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило на обогрев дома и загрузку бака по ночному тарифу.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

  • тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
  • мощность котла отопления;
  • предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м² достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м³. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
  • m – масса воды в резервуаре, кг;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
  • 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора емкости не столь важны и в основном касаются разных опций. Одна из них – встроенный змеевик, нагревающий воду для хозяйственных нужд. Может оказаться полезной, если нет других средств подогрева, но для больших расходов в сети ГВС этот способ точно не подойдет. Кроме того, теплообменник отнимет часть «заряда» теплоаккумулятора, уменьшив время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Схемы подключения

Способов обвязки котла твердотопливного с теплоаккумулятором и системой отопления существует немало. Но все они производные от базовой схемы, изображенной ниже. С ее помощью легко разобраться, как эти агрегаты работают в паре, а после все смонтировать своими руками.

Источник тепла, работающий на твердом топливе, имеет традиционный котловой контур со смесительным узлом, чья задача – не допустить подачу холодного теплоносителя в котел. Затем подающий и обратный трубопроводы подключены к буферной емкости, соответственно, сверху и снизу. Таким же образом к теплоаккумулятору присоединяется система отопления, тоже оснащенная узлом смешивания. Его цель – поддерживать в системе требуемую температуру воды, подмешивая часть горячего теплоносителя при необходимости.

Важный момент. Фактическая производительность циркуляционного насоса котлового контура должна быть немного выше, чем у насосного агрегата отопительной сети. Соблюдение этого условия позволит потокам внутри теплоаккумулятора двигаться в правильном направлении (показаны на схеме белыми стрелками).

На самом деле сетевой насос будет мощнее котлового и вот почему. Сопротивление сети трубопроводов и радиаторов выше, нежели 3—5 м трубы от твердотопливного котла до теплоаккумулятора. Более высокая мощность и напор нужны агрегату, чтобы преодолеть это сопротивление. Поэтому более слабый насос котлового контура сможет обеспечить больший расход, надо только верно настроить оба агрегата. Есть 2 варианта решения вопроса:

  1. При использовании 3-скоростных насосов можно настроить их производительность переключением скоростей.
  2. Поставить на входе обратки из системы в буферную емкость балансировочный вентиль, которым и производить регулировку.

Одновременный прогрев отопительных приборов и послойная загрузка теплоаккумулятора возможна, когда потоки внутри бака движутся по горизонтали с небольшим преобладанием со стороны твердотопливного котла. Возникает вопрос – как это проверить? Возникает ответ: на обеих вводах обратки в бак надо поставить термометры (как на схеме) и выполнять регулировку, переключая скорости насосов или вращая балансировочный вентиль. Важное условие: трехходовой клапан отопительной сети нужно полностью открыть вручную.

Регулировкой необходимо добиться, чтобы температура на входе в теплоаккумулятор (Т1) была меньше, чем на его выходе (Т2). Это означает, что часть горячей воды идет на «зарядку» батареи. Подробнее обо всех моментах вы сможете узнать от эксперта, просмотрев видео:

Как сделать теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками

    Содержимое:
  1. Какого объема должен быть тепловой накопитель
  2. Как и из чего сделать буферную емкость
    1. Тип конструкции теплонакопителя
    2. Материал для изготовления аккумуляторного бака
    3. Как утеплить буферную емкость
  3. Чертежи для изготовления теплоаккумулятора
Читайте также:  Электрические котлы отопления для дачи: инструкция по монтажу своими руками, цена, видео, фото

Буферная емкость ведущих производителей, изготовленная в заводских условиях, на 500 л. обойдется приблизительно в 30000-38000 руб. Изготовление теплоаккумулятора для котла отопления своими руками будет стоить приблизительно вдвое дешевле. Цена будет еще меньше если самостоятельно установить емкость и выполнить обвязку.

Какого объема должен быть тепловой накопитель

От объема резервуара зависит то, сколько времени будет поддерживаться обогрев здания в автономном режиме. Прежде чем приступить к изготовлению системы отопления с самодельным тепловым аккумулятором, потребуется рассчитать объем бака.

Существует два метода вычислений:

  1. упрощенный, выполняемый с помощью специальных онлайн калькуляторов;
  2. выполняемый с помощью математических расчетов, по формуле.

Предположительный расчет емкости теплового аккумулятора для дома с площадью 100 м²:

Площадь дома отапливаемая

y = S/10*0.53 = 100 м² / 10 * 0.53 кВт = 5.3 кВт

Суточная потребность возмещения теплопотерь

Q = y*24 = 5.3 кВт * 24 ч = 127.2 кВт-ч.

Удельная теплоемкость воды

Cуд = 0.00116 кВт-ч/кг•°С

Разница температур воды

Удельный вес воды

V = Q/(C*T*g) = 127.2 кВт-ч / (0.00116 кВт-ч/кг•°С * 50°С * 1000 кг/м³) = 2.19 м³

Согласно таблицы, эффективное водяное отопление с самодельной емкостью для дома, способное проработать в автономном режиме около 10 часов, 2,19 м³. Можно уменьшить объем до 1,4 м³ при этом тепловой аккумулятор будет способен отдавать тепло 5 часов. После проведения расчетов можно приступать к изготовлению бака аккумулятора своими руками.

Как и из чего сделать буферную емкость

Теплоаккумулятор изготавливают по чертежу заводского бака. Внутреннее устройство полностью идентично. Бак состоит из следующих узлов:

  • внутренняя емкость;
  • слой теплоизоляции;
  • наружная защитная оболочка;
  • теплообменник для емкости, обычно медный змеевик;
  • регулирующая и запорная арматура: сливной кран, предохранительный клапан, воздушный клапан, термометр.

Чтобы изготовить буферную емкость самостоятельно достаточно собрать аккумулятор подобно заводскому модулю. Следует помнить, что для разных систем отопления (открытого и закрытого типа), требуются баки разной конструкции. Также будет необходимо подобрать материал для изготовления и утепления емкости.

Тип конструкции теплонакопителя

Для самотечной системы отопления подойдет только открытый буферный бак. Отличие в конструкции: наличие патрубка в верхней части емкости, сообщающегося с атмосферой.

Материал для изготовления аккумуляторного бака


  • Алюминиевая ёмкость — используют уже готовые резервуары с достаточным объемом. Изготовить бак из алюминия самостоятельно получится только при наличии должной квалификации сварщика. Не все профессиональные мастера берутся за обработку этого металла.
  • Теплоаккумулятор из бочек (металлических) — недостатки: тонкостенная сталь, плоские крышки. Хорошая альтернатива, взять заготовку стальной трубы и изготовить бак приварив дно и верхнюю часть.
  • Стальная емкость под теплоаккумулятор (цилиндрическая) — оптимальный вариант, требующий минимального количества материальных затрат. Делается из листового железа от 2 мм и толще.

    Кроме изготовления сварной конструкции бака используют уже готовые емкости. Подойдут: старые бойлеры, ресиверы, емкости для хранения жидкого азота, баллоны под сжиженный газ и т.п.

    Как утеплить буферную емкость

    Утеплению подлежат стенки теплоаккумулятора. Рекомендуют использовать минеральную или базальтовую вату толщиной не менее 6-8 см. С ватой легко работать. Минеральная теплоизоляция бака пропускает влагу и конденсат (дышит), не скапливая жидкость внутри волокон.

    Еще один плюс. Как показывает практика, буферные емкости, утепленные ватой, не любят мыши. При изоляции пенопластом или пенополистиролом грызуны не редко селятся внутри теплоизолирующего слоя. Появившиеся дырки приводят к быстрой потере тепла и снижению КПД накопителя.

    Чертежи для изготовления теплоаккумулятора

    Теплоаккумулятор можно сделать своими руками. Достаточно рассчитать объем бака, подобрать подходящий материал и изоляцию.


    Самодельный теплоаккумулятор

    Твердотопливные котлы используются при отоплении дома, поскольку они хороши в качестве альтернативы газовым, когда нет газопровода. Но эффективность твердотопливной системы отопления невелика. Положение можно исправить, смонтировав теплоаккумулятор для котла.

    Что такое теплоаккумулятор?

    О том, как смонтировать теплоаккумулятор, мы и расскажем в следующих строках. Однако поначалу давайте разберёмся, что представляет собой описываемый агрегат, предназначенный для твердотопливного котла. Всё просто: это ёмкость, сберегающая тепловую энергию котла за счёт сбора определённого количества теплоносителя. Установка такого элемента системы решает сразу несколько задач:

    • повышает эффективность отопления — при полной остановке котельного оборудования эта ёмкость пополняет контур обогрева новыми дозами горячей воды,
    • помогает сэкономить твёрдое топливо — за счёт наличия в системе теплоаккумулятора котёл можно не топить ночью,
    • продлевает жизнь всей системы,
    • предотвращает перегрев отопительного контура, принимая излишки тепла на себя,
    • допускает возможность объединения внутри себя альтернативных источников энергии, таких, как тэны от солнечных батарей.

    Схема с теплоаккумулятором

    По сути, устройство описываемой ёмкости несложное, при желании легко изготовить теплоаккумулятор исключительно своими руками. Его конструкция, собственно, включает такие элементы:

    • сама ёмкость,
    • утеплитель всего корпуса,
    • входной патрубок-ввод,
    • выходной патрубок-вывод,
    • внутренние змеевики.

    Последний элемент — змеевик — имеется, в основном, у покупных тепловых аккумуляторов, изготавливаемых на производстве. То есть, у такого оборудования теплоноситель курсирует по многочисленным трубчатым змеевикам внутри сухой ёмкости. А теплоаккумулятор, который легко сделать своими руками — это просто пустотелый бак без змеевиков. Именно внутри этой ёмкости и хранится собранный теплоноситель. Из данных строк ясно, что существует два вида описываемых агрегатов:

    • ёмкость со змеевиками внутри, предназначенными для сбережения теплового агента,
    • простейший теплоаккумулятор в виде бочки для сбережения теплоносителя.

    Теперь должен быть понятен принцип работы аккумулирующего агрегата для твердотопливного котла. При работе оборудования на жёстком горючем теплоаккумулятор пополняется горячей водой. При отключении котла, эта вода подпитывает систему отопления.

    Также легко выявить преимущества и недостатки двух указанных нами видов сберегающих устройств. Если тепловой аккумулятор выполнен со змеевиками, то

    • увеличивается период сохранности тепла,
    • увеличивается общая эффективность системы,
    • однако, такой агрегат невозможно сделать в домашних условиях.

    Если же тепловой аккумулятор выполнен без змеевиков, по принципу хранения теплоносителя в бочке, то

    • он очень легко изготавливается своими руками, достаточно иметь минимум средств и подходящую ёмкость,
    • но у него небольшой КПД.

    Далее рассмотрим, как сделать такой теплоаккумулятор для твердотопливного котла из простого металлического цилиндра.

    Как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла из бочки

    Предварительно необходимо рассчитать объем требуемой ёмкости и сделать чертёж. На чертеже нужно изобразить стандартную бочку, в которую входит два трубопровода. Один из них транспортирует теплоноситель от теплообменника котла, а второй переправляет горячую воду к радиаторам отопления. Остаётся лишь посчитать габариты бочки, точнее, её объём. Зная объём, легко определить диаметр и высоту по справочным данным.

    Если вам необходимо вычислить объём ёмкости, зная высоту и один из следующих параметров: радиус, диаметр или площадь основания, то удобнее всего воспользоваться калькулятором, производящим расчёт в режиме онлайн. Найти его можно здесь: https://calcsoft.ru/obyom-cilindra

    Начнём расчёт. Предположим, наш тепловой генератор на твёрдом топливе полностью бездействует ночью на протяжении 4 часов (после остывания), а площадь нашего небольшого дачного дома 30 кв. м. Следовательно, бочка должна отдавать в час примерно одну десятую площади — 3 кВт. Итого, 12 кВт за ночь. При этом разницу температур бочки и отопления примем максимум 40 градусов (скажем, если в ёмкости вода нагрета до 90, то в радиаторах — хотя бы до 50).

    Согласно школьному курсу физики, m=Q/Ct, где

    • Q — вся тепловая энергия, у нас это 12 кВт,
    • С — удельная теплоёмкость агента, то есть воды, равная 0,0012 кВт/кг х гр. Цельсия,
    • t — разница температур.

    Получаем по этой формуле: m = 12/0,0012х40 = 250 кг. Таким образом, можно принять объем воды равный 250 литров. Выходит, в качестве теплоаккумулятора для твердотопливного котла при заданных условиях нам подойдёт металлическая бочка на 250 литров. Примерные размеры такой бочки — 600х900 мм. То есть диаметр равен 0,6 м., а высота (длина) — 0,9 м.

    Что нужно взять

    Для процесса изготовления нашего теплоаккумулятора необходимо заготовить следующие материалы и инструменты.

    • Обычная металлическая бочка, её можно купить в магазине,
    • сварочный аппарат с маской и электродами,
    • электроинструмент типа «болгарки» и диски шлифовальные и отрезные, дрель и свёрла, коронка по металлу.
    • два стандартных стальных патрубка для отопления, каждый с резьбой на конце, обычно на 3/4 дюйма,
    • минвата.

    Начать процедуру лучше при участии помощника. Кроме того, должен быть уже готов чертёж.

    Пошаговое изготовление своими руками

    1. Предварительно бочку тщательно зачищают изнутри. Это нужно для исключения постоянного загрязнения теплоносителя ржавчиной и окалиной. Зачистку можно сделать с помощью болгарки и шлифовальных кругов.

    Зачищенные изнутри бочки

    Это важно знать! Нельзя использовать пластиковую бочку. Она не способна выдержать рабочую температуру теплового агента, достигающую 90 градусов Цельсия. Стенки такой бочки во время работы в системе просто начнут плавиться. Исключение могут составить пластиковые ёмкости, на которых указана производителем максимальная температура содержимого выше 90 градусов. Но в этом случае ещё нужно решить, как приделать патрубки.

    Ещё несколько замечаний

    Вот мы и сделали простой теплоаккумулятор для небольшой системы отопления. Как итог — ещё несколько важных замечаний. Для нашего примера необходимый объём бочки получился 250 литров. Однако когда дом большой, может понадобиться накопитель гораздо большего размера. В таком случае лучше будет сварить кубический короб. К тому же, его легче утеплить специальными материалами.

    Некоторые умельцы используют для такого варианта стандартный, так называемый европейский, куб объёмом 1000 литров. Он продаётся во многих магазинах. Но здесь нужно помнить, что он пластиковый. Как правило, максимальная температура воды, которую выдерживает «еврокуб», равна 70 градусам по Цельсию, если в маркировке не указано иное. Так что использовать данную ёмкость в системе отопления просто опасно.

    И ещё об утеплителе. Пенопласт — это идеальный вариант для кубического короба из металла. Дело в том, что данный утеплитель легко клеить к стенкам. Минвата больше подойдёт для обычной бочки, но нужно будет придумывать, как её закреплять, ведь описанный нами метод с металлическими кольцами не обязателен к применению.

    Видео: полезная информация об агрегате

    Итак, мы описали простой способ создания аккумулирующей ёмкости для отопления. В процессе самостоятельного изготовления такого агрегата возможны самостоятельные коррективы в описанной технологии.

  • Добавить комментарий