Буферная емкость для отопления: принцип работы и критерии выбора

Буферная емкость, неотъемлемая часть схемы подключения твердотопливного или электрического котла. При одновременном использовании двух типов теплогенераторов, установленных в единую систему отопления бак накопитель играет роль гидравлического разделителя.

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор – это буферное устройство, которое накапливает избыточный ресурс, снабжён патрубками для подключения контуров генерации тепла. То, что он сохранил, затем используется в системе отопления во время промежутка плановых загрузок основного топлива.

Если вы правильно подобрали и подключили устройство, то это даёт возможность значительно снизить затраты на приобретение топлива (вплоть до 50 процентов), поэтому можно переходить вместо 2-х загрузок в день на 1.

Буферное устройство кроме того, что имеет функцию аккумулирования тепла, ещё защищает чугунный котёл от возможного появления трещин при перепаде температур в системе водоснабжения.

Расчет буферной емкости

Главным критерием, которым необходимо руководствоваться при теплового аккумулятора для твердотопливного котла, выступает его емкость или объем. Чтобы сделать расчет буферной емкости, необходимо знать следующие факторы:

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

Пример расчёта

Исходные данные:

  • дом, площадь которого 200 м²;
  • длительность простоя котла 8 часов;
  • предположительно вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С.

Для того, чтобы обогреть дом такой площади в зимнее время 20 кВт теплоты, в среднем ее потребление составит около 10 кВт/ч. Таким образом, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии.

Далее расчет объема теплоаккумулятора производится через формулу теплоемкости воды.

m = Q / х Δt, где:

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, необходимое для накопления, Вт;
  • Δt – разница между температурой теплоносителя в баке, которая была в начале и той, что получилась в конечном результате, равна 90 – 40 = 50 °С;
  • 163 Вт/кг °С или кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Формула теплоёмкости воды

Как работает система отопления

В современном понимании энергоэффективности установок отопления, в том числе и отдельного дома или коттеджа, в последнее время акцент существенно сместился с показателя потребления топлива на обогрев помещения на показатель, характеризующий эффективность использования энергии для полного теплоснабжения дома. Такой обоснованный акцент на энергоэффективность позволяет по-новому посмотреть на проблему теплоснабжения жилища, включающую в себя две основные задачи:

  • отопление дома;
  • горячее водоснабжение.

Новым путем экономии энергоресурсов в системе теплоснабжения здания сегодня выступает установка в системе отопления дополнительного оборудования, в функции которого входит аккумулировать тепловую энергию и постепенно ее расходовать.

Применение теплового аккумулятора в схеме приборов системы отопления, где основным источником энергии выступает твердотопливный котел, позволяет без дополнительных затрат провести снижение потребления топлива до 50% в отопительный сезон. Но это в будущем, а пока достаточно наглядно следует рассмотреть принцип работы этого устройства.

Тип расширительного бака

Открытый – резервуар с крышкой, который подсоединяется к системе отопления посредством трубы. По этой трубе теплоноситель поступает в бак при перегреве и уходит в случае охлаждения. Также позволяет избавиться от воздуха в системе.

Достоинства открытого расширительного бака: сравнительно невысокая стоимость, простая конструкция, долговечность, независимость от электричества. Недостатки: установка в самой верхней точке отопительной сети, сложный монтаж, требуется тепловая изоляция (если находится на чердаке), коррозия стенок бака, работа только при низком давлении, испарение теплоносителя, а также вероятность его выливания.

Открытый расширительный бак считается устаревшим решением, но все еще используется. Такой вариант рекомендуют, если в помещении часто происходят перебои с электричеством или его нет вовсе.

Закрытый – герметичный резервуар, оснащенный мембраной. Эта деталь разделяет бак на две полости – жидкостную (с теплоносителем) и воздушную (с воздухом или азотом). При повышении объема теплоносителя понижается объем газа, что обеспечивает стабильное давление в сети. Такой бак устанавливается в системах, где движение теплоносителя обеспечивает насос.

Достоинства закрытого расширительного бака: возможность установки в любом месте отопительной сети, теплоноситель не испаряется и не выливается, гарантируется работа при высоком давлении, нет риска коррозии, меньшие габариты (в сравнении с открытым аналогом). Недостатки: высокая цена, зависимость от электричества (для работы насоса).

Закрытый расширительный бак – современное решение, которое приобретает все большую популярность. Оптимальный выбор для помещений с электричеством.

Критерии выбора

Решив выполнить установку емкости, придется учесть определенные нюансы:

  • объем тепла емкости зависит от вместительности. Количество теплоносителя должно быть таким, чтобы энергия не расходовалась зря, и весь избыток тепла сосредотачивался в баке,
  • уточняется предел допустимого давления. Оно должно быть не менее аналогичных показателей для любого отопительного контура,
  • по значениям показателей, приведенных выше, определяют размеры и вес емкости. Не стоит забывать, что в баке будет вода, массу которой тоже придется учесть,
  • выбор модели осуществляется с учетом схемы подсоединения и решаемых задач. По этой причине могут устанавливаться баки, имеющие необходимое количество теплообменников,
  • немаловажное значение уделяется материалу, из которого изготовлен бак. Нержавеющая сталь прослужит долго, но и обойдется вам по деньгам значительно дороже.
Критерии выбора

Какой теплоаккумулятор лучше

Буферная емкость должна занимать мало места, полностью соответствовать по своим техническим характеристикам параметрам котла. Оборудование не должно иметь сложную систему подключения. Теплоизоляция лучшего оборудования полностью соответствует требованиям пожарной безопасности и позитивно действует на КПД системы обогрева, не позволяет обжечь руку при случайном касании. Такая накопительная емкость поможет снизить ежегодные расходы на топливо на 30-50%.

Читайте также:  Как правильно заполнить водонагреватель?

Наши эксперты проанализировали предложения лучших мировых производителей и, в зависимости от особенностей эксплуатации, рекомендуют следующие модели термоаккумуляторов:

  • Hajdu AQ PT6 500 – компактная модель для небольшого загородного дома;
  • S-Tank Hfwt Duo -1000 – практичная емкость для системы отопления особняка;
  • Electricboiler Heat Tank – накопитель для небольшого производственного предприятия4
  • Oso Accu АS – компактный теплоаккумулятор для дачного домика.

Какой должна быть буферная емкость, способный ежедневно поддерживать тепло и комфорт в доме, оберегать котел от перегрева на протяжении долгой зимы? Только лучшие накопители с хорошей термоизоляцией могут справиться с поставленной задачей.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • экономит до 50% топлива
  • продление цикла работы котла, увеличение межзагрузочного интервала
  • возможность использования альтернативных, дешевых источников энергии
  • повышение безопасности работы твердотопливного котла за счет отбора горячего теплоносителя, уменьшение вероятности его закипания, продление срока службы системы
  • возможность устройства горячего водоснабжения

Недостатки:

  • удорожание системы отопления
  • отопительная система становится сложнее из-за большего количества циркуляционных насосов, смесительных клапанов, контрольно-регулировочных устройств
  • требуется дополнительное место на установку

Варианты подключения теплоаккумулятора

Схема подключения буферной ёмкости своими руками напрямую зависит от циркуляции теплоносителя в отоплении. При естественном движении воды оборудование монтируется в максимальной близости непосредственно возле твердотопливного котла. В ситуации, когда используется циркуляционный насос место размещения теплового аккумулятора большой роли не играет.

Аккумулирующий прибор должен размещаться в помещении с температурными показателями не ниже 10° С. Плюс ко всему необходимо обеспечить доступ к соединительным патрубкам в случае возникновения поломки или проведения профилактических работ. Буферная ёмкость размещается непосредственно в котельной на одном уровне с твердотопливным котлом, но ни в коем случае не выше.

Читайте также:  Коэффициент теплопроводности и теплопередачи стали, сплавов

Конструкция

Конструктивно тепловой аккумулятор представляет собой резервуар, утепленный со всех сторон, с несколькими входными и выходными трубами. Теплоизоляция защищается металлическим покрытием. По сути это термос. Предусмотрен и электрический подогрев аккумулятора. Несколько пар труб обусловлены тем, что аккумулятор может получать тепло от нескольких источников, например, от твердотопливного котла отопления или резервного, если такой имеется, от солнечных коллекторов. А отдавать тепло батареям отопления или в систему горячего водоснабжения.

Утепление аккумулятора сделано из специальных материалов с низкой теплопроводностью, позволяющей хранить накопленное тепло продолжительное время. По форме он обычно выполняется в виде вертикального цилиндра.

Конструкция

Объем резервуара колеблется от 350 до 3500 литров. Обычно выполняется из углеродистой стали, но бывает и из нержавеющей. В зависимости от давления в отопительной системе производят аккумуляторы, рассчитанные на 2-3 атмосферы и на 6-8 атмосфер.

Обвязка котла на твердом топливе полипропиленом

Пластиковые трубы имеют широкое распространение. Это обусловлено их приемлемой стоимостью, а также универсальностью. Благодаря полипропиленовым трубам можно избежать любых неприятностей и выполнить контур любой сложности. Скрепляются трубы посредством паяльника и фитингов.

Старайтесь сцепить их таким образом, чтобы соединений было как можно меньше.

Это обусловлено тем, что часто в участках пайки внутренний диаметр заужается, а из-за этого образуется ненужное гидростатическое напряжение и производительность котла падает. Если конструкция позволяет, то лучше применять отводы с плавным переходом, так вы исключите резкие перепады. Современный полипропилен спокойно выдержит температуру теплоносителя до 95°C, срок его эксплуатации достигает 50 лет без надобности производить какое-то серьезное обслуживание.

Подводя итог всего вышеописанного, стоит отметить, что описанные схемы обвязки твердотопливного котла очень популярны сегодня. Это обусловлено их простотой и надежностью. Для того, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант для конкретного случая, лучше воспользоваться помощью специалистов.