Буферные емкости для котлов. Схема отопления котлом с открытой буферной емкостью

Правильная система отопления с твердотопливным котлом во главе должна включать в себя буферную емкость, которая позволяет использовать созданное котлом тепло очень эффективно. А это же сразу чувствуется на собственном кармане, который в случае отсутствия такого элемента в схеме отопительной системы опустошается быстрее.

Польза буферной емкости

Весьма сложен в управлении мощностью. Это означает, что если он выдает 25 кВт/ч, то заставить его работать так, чтобы создавались 5 кВт/ч, невозможно. Обычно его мощность можно снизить на 4-5 кВт/час, но не более.

Такая его особенность сказывается на том, что в обвязку постоянно подается вода с температурой, не меньшей определенной отметки, например, 90 °С. Далее эта вода поступает в радиаторы отопления, которые передают тепло в помещение. Количество этого тепла всегда одинаково и поэтому помещение дома прогревается одинаково.

Но, потери тепла дома в течение года различны. В некоторые месяцы они почти равны количеству тепла, которое приходит с отопительной системы. Тогда внутри комнат формируется наиболее благоприятная температура. Однако, когда эти потери очень маленькие (весной или осенью), в доме накапливается слишком много тепла и температура воздуха с привычных +20…+22 °С поднимается на 3-8 °С. То есть становится слишком жарко. После открываются форточки, и избыточное тепло выходит наружу.

Предотвратить такую ситуацию можно с помощью , которая накапливает лишнее тепло. После того, как сгорают дрова в котле, это накопленное тепло поступает в радиаторы отопления. А котел может простаивать некоторое время. Продолжительность простоя зависит от накопленных в емкости кВт и потерь тепла.

Это является главной целью использования буферной емкости в обвязке котла отопления. Некоторые люди отмечают, что ее стоит устанавливать для того, чтобы освободить себя от хлопот, связанных с подбрасыванием дров в котел отопления в ночное время. При этом проводят расчеты, сколько киловатт должен накопить тепловой аккумулятор и сколько времени он сможет обогревать дом. Идея хорошая, но не совсем работает на практике, ведь все зависит от потерь тепла, а на это влияет погода за окном, которая ну очень переменчивая. В итоге, получается так, что взятые для расчета условия наблюдаются не более месяца в год.

Расчет буферной емкости

Он напрямую зависит от мощности котла отопления. Если он должен иметь мощность 35 кВт/ч, то объем буферной емкости должен превышать эту цифру в 25-50 раз. При этом учитываются нюансы:

Мощность котла взята для погоды, при которой дом теряет максимальное количество тепла. Например, когда температура опускается до -30 °С. Если при таком климате потери тепла дома составляют 33 кВт/час, то мощность котла должна быть такой же. Конечно, учитывают некоторый запас. То есть для прогрева схемы отопления должно создаваться 35 кВт/час .
Никаких надбавок к мощности котла в расчете на то, что тепловой аккумулятор будет впитывать тепло, и система будет работать плохо, делать не стоит. Когда будет -30 °С, котел может работать в обход буферной емкости . Когда температура поднимется, тогда состоится подключение буфера к рабочей обвязке, и лишнее тепло будет накапливаться в нем.
Объем помещения, в котором должен быть котел вместе с буфером и другими частями схемы. Так, может возникнуть ситуация, когда очень большой теплоаккумулятор поставить не удастся. Например, для котла с мощностью 35 кВт/ч наиболее допустимым является аккумулятор с емкостью 35*50 = 1 750 л (это равно 1,75 м³), и поместить такой агрегат внутри помещения не получается. Тогда уже приходится рассчитывать минимальный его объем (35*25 = 875 л) и смотреть, хватает ли помещения. Если нет, то искать более подходящее.

Итак, самодельная буферная емкость для устройства с мощностью 35 кВт/ч должна иметь объем 875-1750 л . Для дальнейших расчетов будет взята большая цифра. Если планируется изготавливать цилиндрическую емкость (такой вариант является лучшим), то размеры могут быть такими:

Высота — 2 м.
Диаметр — 1 м (теплоаккумулятор с объемом, равным 1 750 л, должен иметь диаметр 1,06 м, однако значение 1 является более простым для будущих расчетов).

Если хочется изготовить основной цилиндр из одного листа металла, то его длина и ширина должны составлять 3,14 и 2 м соответственно.Если планируется сделать буферную емкость в виде параллелепипеда, то ее размерами могут быть 1х1х1,75 м (ШхГхВ).

Материалы

Для изготовления этого элемента обвязки нужно подготовить:

Металлический лист с толщиной, большей 2 мм. Альтернативой могут послужить 2 бочки с диаметром 1 м. Конечно, толщина стенок не должна быть меньше вышеуказанной цифры.
Медную или стальную трубку. Первый металл является лучшим, поскольку имеет большую теплопроводность. Диаметр трубы должен составлять 20 мм.
Патрубки с резьбой. Диаметр 7 из них должен составлять 20 мм. Еще востребованы 4 патрубка диаметром 10 мм.
Оцинкованный лист.
Термостойкую грунтовку.
Термостойкую краску.
Профильную трубу с размерами 4х4 или 5х5 см.
Уголок 3х3 см.
Резиновую прокладку с толщиной 5-10 мм.

Изготовление цилиндрической емкости

Самые малые хлопоты будут тогда, когда есть две бочки. В этой ситуации нужно:

Срезать верх одной бочки.
Срезать дно другой бочки. Если они вместе образуют емкость с высотой 1,75 м, то можно приступать к срезанию верха второй бочки и сварке емкостей. Если же высота обеих бочек слишком высокая, нужно одну из них надрезать.
Срезать верх второй бочки. Должен остаться только цилиндр.
Поставить бочку на бочку и сварить две емкости.
Приварить к внешней стороне верха цилиндра уголок . Его придется выгнуть так, чтобы он плотно прижался к бочке.
Вырезать из листового металла круг диаметром 1,07 см. Размер является таким, чтобы его край совпал с краем уголка.
В уголке и этом круге просверлить дырки. Такое решение позволит закрепить верх буферной емкости на болты, что позже облегчит установку теплообменника и даст возможность проводить внутренний ремонт. Конечно, для герметизации на стык придется ставить резиновую прокладку.
Наварить на дно и верх ребра жесткости. Ими могут послужить уголки.
Разрезать профильную трубу на 4 отрезка с длиной 10-15 см. Они будут ножками емкости.
Приварить ножки к будущему теплоаккумулятору.

Что касается изготовления цилиндрической емкости из листа металла с толщиной, большей 2 мм, то выгнуть материал без прокатного станка почти невозможно. Поэтому ее изготовление лучше доверить специализированным компаниям . Особенности емкости (размеры, крышка, ребра жесткости, ножки) должны быть такими как в вышеописанной конструкции.

Изготовление прямоугольной емкости

Буферную емкость для отопления изготовляют так:

Рисуют схему конструкции и определяют размеры каждой стенки. Для этого можно воспользоваться советами, представленными в различных видео. В них отмечается, что нужно учитывать толщину сварочных швов. Она же может составлять 1-3 мм (зависит от выбранных электродов и сварочного аппарата).
Разрезают листовой металл на куски.
Берут своими руками две стороны и прикладывают друг к другу так, чтобы они образовали прямой угол. Фиксируют предметами, которые имеют большой вес.
Выполняют в нескольких местах точечную сварку и проверяют правильность размещения металлических листов.
Делают внешний и внутренний сварочный шов.
По такой схеме приваривают все стенки и дно.
Вверху приваривают уголок, делают верх и сверлят дырки. Работают по такой же схеме, которая осуществляясь в случае с цилиндрической емкостью.
К каждой стороне приваривают по несколько ребер жесткости.
Изготавливают своими руками ножки и приваривают их.

Монтаж патрубков

Для их монтажа нужно просверлить отверстия. Схема размещения отверстий должна быть такой:

Два отверстия для одного теплообменника должны находиться возле дна. Их размещают на одной вертикальной линии. В этот теплообменник будет поступать вода от твердотопливного котла отопления .
Аналогичные два отверстия должны быть на другом конце.
Отверстие для подачи воды в аккумулятор может находиться на высоте 30-40 см от дна. Отверстие для отвода воды лучше делать в дне.
Три отверстия для термометров должны быть рассредоточенными по высоте емкости. Их устанавливают на одной вертикальной линии.
Отверстие для клапана спуска воздуха должно находиться на верхней стороне.

Все патрубки, кроме тех, к которым будет осуществляться подключение теплообменника можно приваривать только с внешней стороны. Остальные приваривают так, чтобы они выступали с обеих сторон стенок емкости.

Теплообменник и конечные действия

Теплообменник можно сделать своими руками в виде буквы «П» или в виде спирали. Причем согласно многим схемам пригодятся два таких теплообменника. Один из них будет занимать нижнюю половину емкости, другой — верхнюю.

Сейчас многие владельцы частных домов, которые живут вдалеке от центральной магистрали отопления, переходят на твердотопливные котлы. Но эти устройства имеют существенный недостаток – для поддержания в помещении нужной температуры их нужно растапливать дважды за сутки, иначе можно остаться без тепла. Чтобы этого не случилось, в домашнюю систему отопления вводят еще один узел – теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Его еще называют накопителем из-за способности удерживать тепло.

Особенности конструкции теплоаккумулятора

Устройство представляет собой цилиндрическую емкость, выполненную из нержавейки или черной стали. Габариты емкости зависят от его объема, который варьируется от нескольких сотен до десятков тысяч литров. Из-за больших объемов такое устройство сложно разместить в уже имеющейся котельной, поэтому нередко приходится ее достраивать. Существуют модели как с заводской теплоизоляцией, так емкости без неё.

При монтаже теплоаккумулятора нужно учитывать, что толщина утеплителя составляет 10 см. После него сверху на бак надевается кожаный кожух. Внутри емкости находится теплоноситель, который при сгорании топлива в котле быстро нагревается и долго сохраняет тепло за счет слоя утеплителя. После остановки работы котла накопитель отдает свое тепло в помещение, обогревая его. По этой причине растапливать котел будет необходимо не так часто, как раньше.

По своему устройству емкости теплоаккумулятора бывают:

с расположенным внутри бойлером. Такая конструкция создана для обеспечения жилья горячей водой из автономного источника;
с одним или двумя теплообменниками;
пустыми (без теплоносителя).

Для подключения накопителя к котлу и системе отопления дома предусмотрены резьбовые отверстия.

Принцип работы накопителя

Благодаря налаженной работе всей топливной системы, и в частности, теплоаккумулятора для твердотопливного котла, в жилье поддерживается постоянная температура за счет высокого КПД устройства и рационального использования тепла. Взаимодействие всей системы происходит в следующей последовательности:

Подача в котел холодной воды. После начала работы циркуляционного насоса, расположенного между котлом и накопителем, холодная жидкость из последнего устройства передается в верхнюю часть котла, и горячая вода начинает занимать освободившееся пространство.
Подача горячей воды в отопительную систему . После включения насоса, установленного между накопителем и радиатором, он нагнетает горячую воду в трубы отопления, а холодный теплоноситель начинает поступать вниз накопительного бака. После достижения в помещении нужной температуры термостат отключает работу накопителя.
Передача аккумулирующей энергии. Она осуществляется даже после сгорания в топке всех дров. Накопитель будет передавать тепло до тех пор, пока весь его бак не заполнится холодной водой.

Теплоаккумулятор для котлов отопления может отапливать помещение своими силами даже сутки. На продолжительность его работы будет влиять объем емкости, количество радиаторов, продолжительность труб между ними и температура на улице. Продлить его работу помогут встроенные в него змеевики – ТЭНы, подогревающие жидкость.

Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла

Это устройство имеет довольно внушительные размеры, поэтому его лучше вносить в первоначальный проект отопления. Существует несколько методик расчета его бака. Приведем самые простые из них:

1 способ

Буферная емкость выбирается из среднего соотношения 30–50 л воды на 1 кВт мощности котельной установки.

2 способ

Принять за исходную величину площадь отапливаемого помещения. Зная квадратуру отапливаемого помещения, следует умножить ее на 4 и получить объем бака. Например, нагреть домик в 50 м2 способен накопитель в 200 литров.

Не стоит брать бак слишком большого объема. В этом случае нужно нагреть много воды, а котел может не справиться с поставленной задачей. Его мощность первоначально выбиралась исходя из расчета, что она больше в два раза нужной, а в случае использования габаритной емкости потребуется приобрести котельную установку еще с большим запасом мощности.

При выборе накопительной емкости кроме расчетов следует учитывать еще один показатель: если теплопотребление в пиковые часы сильно отличается от среднечасового, и они занимают продолжительное время, то бак нужно покупать с большим объемом, чем получился при расчетах.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Подключение осуществляется в упрощенном виде, и может быть выполнено своими руками. Буферная емкость располагается параллельно отопительному устройству, а трубы закольцовывают ее, поэтому такая схема известна еще как обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

В подключении участвуют:

трехходовой клапан;
циркуляционный насос, расположенный на обратной магистрали между котлом и накопителем;
змеевик для нагрева воды;
теплоаккумулятор для котла отопления в виде большого бака, наполненного горячей и холодной водой;
трехходовой кран;
циркуляционный насос, находящийся между накопителем и радиатором;
котел;
отопительный прибор.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется через патрубки. Более точную информацию о завязке всех приборов отопительной системы можно понять, изучив пошаговую инструкцию.

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Пошаговая инструкция по подключению агрегата:

Вначале устанавливается котел по стандартной схеме. На трубах, идущих от него к накопителю, обязательно нужно установить группу безопасности и трехходовой клапан. Последний защищает котельную установку от конденсата. Если в котле ручная загрузка, то температура воды в обратной магистрали будет не ниже 55 0С, а для его аналога гидролизного типа она лежит в пределах от 65 до 75 0С. Под этот показатель подбирается соответствующий клапан. Перед ним устанавливается циркуляционный насос, нагнетающий горячий теплоноситель в буферный бак.
В систему подключается теплоаккумулятор.
На верхней трубе устанавливается трехходовой смесительный кран.
Подключается насос. Для его подсоединения в систему нужно дополнительно установить на верхней части накопителя обычный релейный термостат, который имеет погружную гильзу.
После него необходимо предусмотреть два обратных клапана: лепестковый вид будет расположен на горячей трубе, а пружинный на обратке. Они необходимы для введения в систему газового котла.

Установка, работающая на газу, признана выполнять две функции: она выступает альтернативным источником тепла, а также компенсирует долгий нагрев отопительной системы котлом, уменьшая его от 4 часов до получаса. Газовая установка дает в систему воду, нагретую до 40 0С, а котел нагнетает ее до 600С. Когда такая вода продвигается по системе, в газовом устройстве происходит автоматическое отключение. В случае если в системе температура станет меньше 400С, газовый котел снова включится и начнет обогревать жилье.

В предложенном ролике продемонстрировано, как правильно подсоединить накопитель с котлом на твердом топливе и его аналогом на газу.

Сегодня накопители для топливной системы очень популярны. Они эффективны и экономны. С ними можно оттянуть закладку топлива в котел на сутки, а при продумывании всех деталей системы и на более долгий срок. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу можно выполнить самому или обратившись за помощью к специалистам. Запуск отопления лучше производить в их присутствии, чтобы они правильно отреагировали при возникновении неполадок.

Владельцы загородных домов часто сталкиваются с трудностью, рационального отопления своего жилища. Хорошим вариантом, в решении этой проблемы, является использование буферной емкости. Такое устройство эффективно распределяет тепло по всему дому, а затраты на обслуживание сводит к минимуму.

Буферная емкость (теплоаккумулятор, аккумулирующая емкость) – это устройство, с помощью которого накапливается и сохраняется тепло. Он внешне похож на огромный термос, в виде цилиндрического бака с утепленными стенками. Его высота, в несколько раз превышает его объем. Изолирован бак термостойким поролоном, который помогает сохранять и удерживать тепло внутри емкости. Тепловой аккумулятор, является главным элементом в обогреве и распределении тепла во всем помещении. Его основной задачей, является получение и накопление тепловой энергии, от разных источников тепла (твердотопливный или электрический котел), а затем рациональное распределение по отопительной системе и водоснабжение.

Главным элементом буферной емкости, является термоаккумулирующий материал, который сохраняет и распределяет подачу тепла. В зависимости от материала, который используется, тепловой аккумулятор может делиться на несколько видов:

жидкостные;
твердотельные;
термохимические;
паровые;
с дополнительными элементами нагревания.

Для используют антифриз, а для нагрева воды применяют воду. Каждый бак, в верхней и нижней части, укомплектован патрубками, один для подключения к котлу, а другой для соединения с самой отопительной системой.

Верхняя часть емкости оснащена предохранительным клапаном, для автоматического стравливания ненужного воздуха, в случае повышения давления внутри емкости. В нижней части находится дренажный кран, с помощью которого спускается жидкость. Теплоаккумуляторы, могут быть дополнительно оборудованы фланцами, к которым можно подключить датчик температуры и давления.

Принцип работы буферного бака основывается на повышенной удельной вместимости рабочей жидкости (антифриз или вода) в системе отопления. Во время подсоединения бака, количество жидкости стает больше в несколько раз и повышается инерционность всей системы. При этом тепловой аккумулятор, максимально нагретый котлом, сберегает личную температуру на долгое время и распределяет тепло по мере необходимости. За счет, такой слаженной работы обеспечивается непрерывная подача тепла, даже в то время когда котел отключен.

Обратим внимание на работу теплоаккумулятора с использованием твердотопливного котла. В трубопроводе между котлом и аккумулятором тепла, находится циркуляционный насос, который запускается, так начинает работать система. С нижней половины бака, охлажденная вода перемещается в котел, где она и подогревается. Разогреваясь до нужной температуры, жидкость перемещается в верхнюю часть емкости. Горячая вода находится в верхней части бака, а с помощью насоса жидкость, которая находится внизу, перекачивается в котел. Во время включения циркуляционного насоса, который установлен в обратной магистрали системы, холодная вода потихоньку поступает в нижнюю половину буферной емкости. Впоследствии, вытесняется горячая вода из бака и направляется в отопительную систему. После остановки работы топливного котла, тепло из буферной емкости продолжает подаваться в систему, до тех пор, пока холодная жидкость из магистрали не заполнит внутренний объем бака. Время работы теплоаккумулятора, после остановки котла, зависит от температуры воздуха на улице, объема бака и количества приборов обогревания.

Буферная емкость, является уникальным изобретение, которое обеспечивает теплом дом и помогает экономить.

Существует достаточно много причин, по которым стоит использовать эту конструкцию:

График работы котла. Твердотопливные котлы необходимо регулярно оснащать топливом. Ночью такой процесс, совсем неудобен и в таком случае спасает теплоаккумулятор. Теплая вода сохраняется в буферной емкости. А затем распространяется по системе. Установка теплового аккумулятора позволяет увеличить интервалы между топкой котла и поможет значительно уменьшить расход топлива.
Если применяется , то экономия происходит ночью. Так как стоимость на электричество днем и ночью отличается в несколько раз. Монтаж буферного бака позволит запрограммировать работу котла только в ночной период работы.
Неравномерная подача тепла. Практически у всех котлов существует три фазы работы: разгорание, интенсивное горение и затухание. Из-за такого процесса происходят сильные перепады температуры. Буферная емкость поможет избежать такого явления. В период интенсивного горения бак забирает в себя лишнее тепло, а во время затухания постепенно отдает его в систему отопления.
Механическая регулировка работы котла, не позволяет сжигать все вредные вещества. В период работы твердотопливных котлов выделяются вредные вещества (кислоты, деготь). Стандартные котлы обустроены воздушным клапаном, который блокирует подачу кислорода к топливу и провоцирует выделение вредных веществ. Устанавливая буферную емкость можно не только обеспечить дом теплом, но и сохранить здоровье и уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу. Так, например, в странах Европы запрещено устанавливать твердотопливные котлы без буферной емкости.
Защита от перегрева. Интенсивно работая, котел может перегреться, что повлечет за собой плачевные последствия (выход системы из строя, взрыв). Тепловой аккумулятор надежно защищает котельную установку и систему отопления от перегрева.
Экономия. Устанавливая тепловой аккумулятор можно сэкономить до 30% топлива и электроэнергию.

Принцип работы всех котлов имеет одно важное сходство: вода в них греется за счет сжигания топлива. Есть отопительные системы, где подача топлива и сжигания равномерно распределена (газовый котел). А есть котлы, в которых такая система невозможна (твердотопливный котел). Также существуют котельные установки, в которых постоянное горение приводит к снижению подачи тепла (газогенераторный котел). Есть котлы, постоянный нагрев которых стоит очень дорого (электрический котел).

Все недостатки в котельных установках может решить буферная емкость. Чаще ее устанавливают вместе с твердотопливным котлом. Он дешевый в обслуживании и в установке. Такие котлы нуждаются в регулярной подаче топлива, так как вода в системе, при низкой температуре воздуха, может быстро остыть. Устанавливая тепловой аккумулятор, нагретая вода своевременно расходится по всей системе, своевременно обеспечивая дом теплом. Благодаря этому, увеличивается интервал между топками и значительно экономится расход топлива.

Буферную емкость целесообразно устанавливать и вместе с электрическим котлом, так как такая комбинация экономически выгодна. Ни для кого не секрет, что электрический котел расходует много электроэнергии. На потребление электроэнергии есть дневной и ночной тариф, стоимость которого отличается в несколько раз. Устанавливая теплоаккумулятор можно рассчитать время работы котельной установки так, чтобы он грел исключительно в ночное время (когда тариф ниже).

Как видно, использование буферного бака решает много проблем связанных с топливными котлами.

Поэтому использование теплового аккумулятора имеет много достоинств:

значительно повышает срок службы котла;
максимально увеличивает теплоотдачу котла;
защищает отопительное оборудование от перегрева;
выравнивает перепады температур в помещении, создавая комфортные условия;
регулярно обеспечивает наличие горячей воды;
возможность подключения буферной емкости к нескольким источникам тепла;
экономия топлива и средств.

Тепловой аккумулятор имеет также и некоторые недостатки, к ним можно отнести:

необходимость установки буферной емкости возле отопительного котла, а для этого нужно отдельное помещение необходимой площадью;
бак имеет большие размеры и вес, что усложняет его транспортировку и установку;
имеет достаточно высокую стоимость (полностью окупается через 2–5 лет).

Существует одно важное правило в установке теплового аккумулятора: бак подключается параллельно к котлу отопления, такой способ самый простой и, пожалуй, самый правильный. Ниже будет описано подключение буферной емкости к твердотопливному котлу.

Важные составляющие в подключении теплоаккумулятора:

котел обогревания;
буферный бак;
механизм отопления (радиатор);
циркуляционный насос в обратной магистрали, который расположен между котлом и тепловым аккумулятором;
насос циркуляционный в обратной магистрали, который расположен между отопительными приборами и теплоаккумулятором;
теплообменник для подачи горячей воды;
теплообменник, подключенный к дополнительным источникам тепла.

Для подключения, необходимо верхний патрубок присоединить к выходу котла, а второй подсоединить к основной магистрали.

Затем необходимо один патрубков, который находится внизу, присоединить к входу в котел. В это время, нужно не забыть установить насос, между трубопроводом и котлом. Он будет обеспечивать циркуляцию жидкости от котла в теплоаккумулятор. Второй патрубок необходимо присоединить к обратной магистрали отопительной системы, в которой также установлен циркуляционный насос. Основной задачей насоса, является обеспечить подачу нагретого теплоносителя к приборам отопления.

Теплообменник для подачи горячей воды находится в верхней части бака. Теплообменник для подключения к дополнительным источникам тепла, может располагаться как сверху, так и снизу, все зависит от источника поступающего тепла. Однако, наличие таких теплообменников необязательно.

Расчет буферной емкости необходим для более рационального использования тепла и экономии.

С чего начать:

необходимо определить площадь дома (например, 200м2);
примерно рассчитать потерю тепла при разных температурах воздуха (кВт в час);
рассчитывается количество воды, которая должна пройти по отопительной системе за один час, при самой низкой температуре воздуха;
полученную цифру необходимо умножить на часы между топками котла, так получается необходимая буферная емкость.

В том случае если отопительная система уже установлена, то выполнять расчет необходимой буферной емкости намного проще. Так хозяин дома, знает запас воды в системе и часы между основными топками котла. Для определения размера бака, необходимо объем теплоносителя умножить на время между главными топками котла.

Как показывает практика, что на дом в 200 м2 используется котел мощностью 25–32 кВт. В таком случае объем буферной емкости должен составлять 1000 л. Такого размера многовато для температуры в 0 °C, но в самый раз для мороза в 25 °C.

Можно ли сделать буферную емкость своими руками, вопрос спорный. Одни говорят, что реально соорудить теплоаккумулятор собственноручно. Однако, как рекомендуют специалисты, лучше не рисковать и все-таки приобрести тепловой аккумулятор в специализированных магазинах.

Есть несколько причин, по которым лучше отказаться от такой затеи:

форма бака будет выглядеть не эстетично;
необходимо использовать 5 мм металл, что усложняет сварочные работы;
верхние крышки емкости необходимо изготавливать сферическими, так как при нагревании увеличивается давление внутри бака;
нужны большие затраты на необходимый материал;
фирменные теплосберегающие емкости дополнительно оснащены змеевиками для подключения к водоснабжению и подачи горячей воды, собственными руками это не получится сделать.

Очевидно, что изготавливая буферный бак своими руками, не получится сэкономить, лучше приобрести новый. Покупая емкость можно не тратить время на покупку необходимых материалов, а также на проведение сварочных работ. Новый теплоаккумулятор будет более надежный и функциональный.

Приобретать буферную емкость необходимо только в специализированных магазинах и обязательно проверять наличие сертификатов.

При покупке теплового аккумулятора необходимо обращать внимание на следующие важные моменты, от которых будет зависеть функциональность бака:

на размер и вес, может так случиться, что для такой объемной конструкции не найдется места в доме, тогда эту проблему нужно будет решать;
разные по объему, производители выпускают емкости разного литража, чтобы удовлетворить потребности всех покупателей. Самые востребованные емкости от 300 до 5000 литров;
максимальное давление воды в отопительной системе. От этого зависит толщина стенок бака и его форма;
максимальная допустимая температура воды, на которую рассчитана буферная емкость;
материал, из которого изготовлен бак. Как правило, для его изготовления необходима, мягкая углеродистая сталь с непромокаемым покрытием или нержавеющая сталь (имеет более высокую цену, но показатели долговечности выше);
емкости бывают с использование изоляции и без нее;
конструкция может быть оснащена дополнительными перегородками, которые разделяют ее на отдельные секции с разной температурой, что позволяет увеличить эффективность подачи тепла;
наличие дополнительных функций (электронагреватель, встроенный теплообменник для подачи горячей воды и подключения к разным тепловым источникам). Если теплоакумулятор с нижним теплообменником, то его назначение нагревать горячую воду солнечным коллектором. В том случае если в емкости используется верхний теплообменник, то он способен подогревать горячую воду для питья. Если в баке теплообменник находится посредине, то его главная задача, нагревать аккумулирующую емкость с помощью твердотопливного, газового или электрического котла;
резиновые фланцы могут входить в комплектацию тепловой установки. Такое оборудование позволяет теплой воде собираться в верхнем отделе бака и использоваться для потребностей отопления. Вода с более низкой температурой остается в средней части бака и за счет патрубка направляется на отопление полов в помещении.

Используя тепловой аккумулятор в и в водоснабжении горячей водой, обеспечивается регулярная подача тепла к отопительным приборам, независимо от того работает котел в это время или он выключен. Тепловой аккумулятор урегулирует комфортную температуру в доме и позволит экономить затраты на топливный материал.

Наряду с газовыми отопительными котлами не менее популярными остаются твердотопливные печи, при помощи которых можно найти альтернативу популярному топливу в виде дров или угля. На современном рынке отопительных устройств существует множество моделей, отличающихся между собой мощностью и комплектацией. Но у них всех есть существенный недостаток – необходим постоянный контроль над наличием дров или торфа в топке.

Эту проблему поможет решить дополнительное устройство – буферная емкость для системы отопления. С момента ее установки можно не только сократить время на постоянную беготню к котлу, но и значительно улучшить эффективность его работы.

Цель установки

Активная работа солнечных аккумуляторов приходится на день, а электрический прибор более эффективен ночью, так как стоимость электроэнергии в ночное время рассчитывается по низкому тарифу, а значит, можно сэкономить.

Учитывая такие факторы, выясняется, что буферная емкость в одно время суток работает на накопление тепла, а во второе – на его отдачу.

КПД системы

Идеально сочетается аккумулирующий бак с газообразующим или твердотопливным котлом. В данном случае помимо экономии времени и топлива он выступает в роли системы безопасности. Наивысшую степень эффективности можно достичь при комбинации буферного устройства с газогенератором.

КПД достигает своего максимума при оптимальных условиях сжигания топлива. Дерево преобразуется в газ при температурном режиме в 400 градусов. При некотором изменении параметров (давление, температура, плотность топлива в камере сгорания котла) соотношение древесного газа и кислорода становится нерациональным, и топливо уходит в дымоход, заметно снижая КПД топки и приводя к увеличению расхода дров.

Чтобы улучшить показатели КПД, отходящий из топки газ должен удерживать температуру на уровне 90 – 120 градусов. В то же время при таком температурном режиме в трубе образуется конденсат, а это грозит попаданием воды в котел с последующим его выходом из строя. Следовательно, такой режим сгорания нельзя назвать оптимальным.

Чтобы улучшить эффективность нагревателя, необходимо обеспечить ему цикличный режим работы в виде нескольких закладок топлива в топку с максимальным режимом выработки энергии, которая будет поглощена буферным баком. Затем котел может простаивать в течение нескольких суток.

Преимущества

Срок спящего режима топки зависит от объема буферной емкости (объем необходимо подбирать с учетом мощности отопительного устройства), из которой поступает энергия в дни ее простоя. При таком режиме обогрева можно отметить следующие преимущества:

высокий уровень КПД отопительного котла;
минимизация топливных расходов;
выработка комфортной стабильной температуры;
уменьшение временных затрат на обслуживание системы.

Технические параметры

При очевидных положительных характеристиках буферный бак все же имеет недостаток – громоздкие габариты. Небольшая котельная вряд ли сможет вместить самую минимальную емкость, объемом 500 литров, габариты которой достигают 1,8 м в высоту с диаметром 0,6 м (с утеплителем размеры увеличиваются).

Такие конструкции сложно протиснуть в дверь, а значит, для их монтажа нужно немалое помещение. Как показывает практика, площадь котельной, в которой устанавливается буфер, должна быть не менее 12 м².

Возможные конструкции

Некоторые специалисты предлагают создавать такие емкости непосредственно на месте установки или при их производстве применять эластичные материалы. Стоит отметить, что аккумулирующий бак может быть различной формы (в виде прямоугольника, цилиндра, внутренней межстеновой перегородки, печной лежанки и т. д.).

Также можно использовать ее вместо радиаторов или теплых полов. Если укомплектовать резервуар змеевиком, то будет решена проблема с подогревом воды для хозяйственных нужд. Правда, стоимость таких устройств будет немаленькой.

Расчет объема

Перед тем как приступить к расчетам, нужно выяснить средние показатели интенсивности теплопотерь здания. В качестве примера возьмем дом площадью 200 м². При наружной температуре + 20 градусов теплопотери строения будут равны 0. Чем ниже температура на улице, тем большими становятся затраты тепла.

Если при температуре воздуха +15 градусов теплопотери составят 2 кВт/час, то с каждым ее снижением на 5 градусов они увеличатся на 2 кВт. Это усредненные данные, а для более точных профессиональных расчетов потребуется изучение нескольких характеристик здания (материалы, утепление, климатическая зона).

Чтобы восполнить потери тепловой энергии, необходимо устанавливать отопительный котел, способный их компенсировать и обеспечить некоторый запас энергии на случай падения температуры ниже обычного минимума. Так, для морозов - 35 градусов достаточно будет котла в 20 кВт.

Стоит помнить, что в случае с твердотопливными устройствами управлять их мощностью достаточно сложно (дрова либо горят, либо нет).

Значительного улучшения невозможно добиться и при уменьшении доступа кислорода путем перекрытия заслонки – эффект будет едва ли заметным.

Не лучше обстоит ситуация и с отоплением дома в осеннее-весенний период, когда наружная температура держится на уровне 0 градусов и потери тепла в доме не превышают 8 кВт, а рабочие показатели котла равны 15 кВт.

В данном случае расходуется большее количество топлива, чем необходимо, и впустую затрачивается 7 кВт энергии, которая уходит либо на перегрев радиаторов, либо на кипение в системе, что может привести к аварийной ситуации. Для этого и устанавливается аккумулирующая емкость, которая поглощает избыточную мощность.

При помощи циркуляционного насоса горячая вода выходит из котла и попадает в буферный резервуар. Такой же объем остывшего теплоносителя возвращается обратно. Далее из верхней части аккумулирующей емкости при помощи второго насоса горячая вода уходит к радиаторам, из которых остывшая жидкость поступает в нижнюю часть бака.

Насос №1 функционирует во время работы топки, а насос №2 снабжен термостатом, который регулирует работу механизма в зависимости от температурного режима в помещении. Соответственно, насос в котле работает постоянно, а насос в буферном баке включается и выключается при необходимости (понижении-повышении температуры в комнатах).

К примеру, мощности насосов идентичны и у них одинаковая производительность. Это означает, что вся тепловая мощность (15 кВт) из буферной емкости уйдет к радиаторам.

Если теплопотери дома составляют 8 кВт, то мы придем к перегреву радиаторов, и температура в доме вырастет, достигнет выставленного максимума на термостате (к примеру, 22 градуса) и насос №2 отключится автоматически. Когда радиаторы остынут, температура в помещении тоже упадет ниже выставленной на термостате отметки, а насос №2 снова начнет функционировать.

Если учесть, что производительность насосов одинакова, то станет понятно – в буферный бак поступит больше горячего теплоносителя, чем израсходуется на циркуляцию по системе и его температура вырастет. Именно так и аккумулируется тепло.

Отдача тепла происходит в определенном порядке. Когда котел нагрелся и насос №1 отключился, тепло прекращает поступать в буферную емкость. Насос №2 продолжает функционировать в обычном режиме и выкачивает из бака горячий теплоноситель, возвращая на его место остывшую воду, при этом температура в резервуаре падает.

Польза устройства

Изучив все характеристики и рабочие моменты буферного бака можно с уверенностью сказать, что он положительно влияет на работу отопительной системы в целом.

В своем примере мы рассматривали котел с мощностью в 2 кВт, что соответствует примерно 120 секциям алюминиевых батарей, которые вмещают 60 л теплоносителя (не считая воды в трубах, нагревательном устройстве и расширительном баке). Общий же объем составит порядка 100 литров.

Если систему дополнить буфером (к примеру, на 500 л), то объем воды увеличится до 600 л. Естественно, остывать такое количество теплоносителя будет медленнее, а это значит, что после прекращения работы нагревателя температура в помещении начнет снижаться в шесть раз медленнее.

Чтобы увеличить время остывания воды до нескольких суток, возникнет необходимость установки более мощного котла и буферного бака с большей вместимостью.

Дополнительные расходы

Установка аккумулирующего бака повлечет за собой дополнительные затраты в виде покупки самого резервуара, дополнительной насосной установки, термодатчика, расширительного бака, труб для обвязки.
Определенная сумма потребуется на оплату монтажных работ. Однако все расходы вполне оправданы, если учесть, что с установкой такого устройства повысится уровень безопасности отопительной системы и автоматизируется контроль над ее работой.

Также появится возможность регулировки температуры на разных этажах или в отдельных помещениях. К такой системе легко монтировать солнечные коллекторы или тепловые насосы.

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.

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:

Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4-6 часов, включая ночное время.
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, то тут и пригодится 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:

При использовании 3-скоростных насосов можно настроить их производительность переключением скоростей.
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:

Альтернативная схема

Данная схема обвязки буферной емкости и твердотопливного котла предложена одним из участников популярного форума. Ее особенность состоит в том, что при отключении электроэнергии работоспособность схемы сохраняется, хотя за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами стальных труб. Ниже на рисунке изображено подключение теплоаккумулятора к закрытой системе отопления, но при монтаже ее лучше сделать открытой, о чем говорит и сам автор.

Вкратце суть такова: благодаря Т-образному вводу сверху бака происходит одновременный нагрев радиаторов и «зарядка» термоаккумулятора, сделанного своими руками. Насосом котлового контура управляет накладной датчик на подающей магистрали, включая агрегат по достижении в нем температуры 60 °С. Циркуляция в сети зависит от комнатного термостата, с которым связан сетевой насос.

Примечание. Предложенная схема обвязки проверена ее создателем на собственном опыте. Все подробности ее монтажа и эксплуатации описаны автором на форуме

Заключение

Нельзя отрицать тот факт, что теплоаккумулятор улучшает условия эксплуатации обычного твердотопливного котла. Последний сжигает топливо с максимальным КПД, а после прогрева число походов в котельную сокращается до минимума. Другое дело, что данное удовольствие – не из дешевых, из-за чего львиная доля работающих в частных домах аккумуляторов – самодельные.