Теплоаккумулятор для твердотопливных котлов: расчет, выбор, установка

Теплоаккумулятор для твердотопливных котлов: расчет, выбор, установка

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

Использование тепловых аккумуляторов в системе отопления позволяет оптимизировать сжигание твердого топлива в котлах. Проще говоря, при наличии буферной емкости – аккумулятора тепла хозяину дома не нужно часто посещать котельную, и дрова будут гореть в оптимальном режиме. Но для этого емкость следует правильно подобрать, а затем состыковать с нагревательными приборами, что непосвященному человеку непременно будет сложно. Поэтому стоит подробно разобраться, что такое аккумулятор тепла для твердотопливного котла, как его выбрать и подключить для отопления частного дома.

    1 Что такое буферный резервуар 2 Расчет буферной емкости 3 Выбор теплового аккумулятора 4 Схема подключения
      4.1 Альтернативная схема

    5 Следствие

Что такое буферная емкость

По сути, тепловой аккумулятор, предназначенный для системы отопления, представляет собой обыкновенный металлический бак расчетной емкости, покрытый слоем теплоизоляции. В простейших заводских моделях есть только патрубки для теплоносителя и гильзы для крепления термометров. В буферных хранилищах уже встроены более дорогие термометры, а самые дорогие изделия снабжены теплообменниками в виде змеевиков. Конструкция такого теплового аккумулятора представлена ​​на рисунке:

Как видите, конструкция буферной емкости не представляет особой сложности, поэтому разные мастера-умельцы приспособились сделать ее своими руками, о чем рассказывается в отдельной теме.

Назначение змеевиков – нагрев воды для обеспечения ГВС и подключения альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Очевидно, что эта функция нужна только при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом буферная емкость котла отопления предназначена для решения следующих задач:

Создание условий для работы котла ТТ с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу. Комфортная работа теплогенератора, когда не нужно каждые 4-6 часов подливать дрова в печь, в том числе в ночное время. Отопление и подача питьевой воды 1-2 реципиентам (по желанию).

Большинство производителей твердотопливных отопительных приборов указывают в сопроводительной документации, что подключение теплового аккумулятора к котлу ТТ крайне желательно. Причина в следующем: прибор достигает максимальной эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку выделяемое избыточное тепло необходимо где-то хранить перед подачей в систему отопления, необходим буферный резервуар для воды.

Без теплового аккумулятора мы стараемся всеми возможными способами «задушить» тепловой блок, ограничивая поток воздуха для горения. Он не только снижает его эффективность до 40% (как в буржуйце), но и вызывает выброс токсичного угарного газа в атмосферу. По этой причине некоторые европейские страны запретили сжигание дров и угля в отопительных котлах без буферной емкости.

Из более редких посещений топочного помещения ясно: тепло, накопленное в баке долгое время, будет использовано для обогрева дома при условии правильного расчета его объема. Более того, при взаимодействии с твердотопливным котлом в паре тепловых аккумуляторов вероятность перегрева и закипания воды в рубашке устройства снижается практически до нуля.

Тепловые аккумуляторы могут использоваться не только с дровяными теплогенераторами, но и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда потребление электроэнергии в ночное время рассчитывается в 2–3 раза ниже обычного. По этому тарифу электрическая система может полностью «заряжать» тепловой аккумулятор, и он будет обеспечивать эту энергию для обогрева дома в течение дня.

В этом варианте необходимо будет удвоить результаты предыдущих расчетов мощности электрокотла, чтобы его тепловой мощности хватило на обогрев дома и загрузку бака в ночном тарифе.

Расчет буферной емкости

Основным критерием выбора буферной емкости для твердотопливного котла является ее расчетный объем. Его величина зависит от следующих факторов:

    тепловая нагрузка на систему отопления частного дома; мощность отопительного котла; расчетное время работы без использования источника тепла.

Перед расчетом емкости теплового аккумулятора необходимо уточнить все вышеперечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, потребляемой системой за зимний период. Максимальную вместимость брать в расчетах не стоит, это приведет к увеличению размеров емкости и, соответственно, к удорожанию изделия. Лучше несколько дней в году терпеть неудобства и чаще заряжать печь, чем платить бешеную цену за большой тепловой аккумулятор, который будет необоснованно использоваться. К тому же он занимает слишком много места.

Мнение эксперта. Для обеспечения теплом дома площадью 200 квадратных метров буферной емкости достаточно для хранения 1 тонны теплоносителя, что составляет 1 м³. Это утверждение справедливо для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах ситуация будет иной.

Нормальная работа системы отопления с тепловым аккумулятором, когда источник тепла имеет небольшой запас мощности, невозможен. В этом случае никогда не удастся полностью «зарядить» аккумулятор, так как теплогенератор должен одновременно обогревать дом и заряжать накопительный бак. Следует помнить, что выбор твердотопливного котла для работы с тепловым аккумулятором предполагает двойной запас тепловой мощности.

Предлагается проанализировать алгоритм расчета на примере дома площадью 200 м² с простоем котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагревается до 90 ° C и охлаждается до 40 ° C в процессе нагрева. Для обогрева такой поверхности в самый холодный период потребуется 20 кВт тепла, а его средний расход составит около 10 кВтч. Таким образом, аккумулятор должен хранить 10 кВт · ч x 8 часов = 80 кВт энергии. Дальнейшие расчеты объема теплового аккумулятора для твердотопливного котла производятся по формуле теплоемкости воды:

m = Q / 1,163 x Δt, где:

    Q – расчетное количество тепловой энергии, которая должна быть аккумулирована, Вт; m – масса воды в баке, кг; Δt – разница между начальной и конечной температурой теплоносителя в баке, составляет 90-40 = 50 ° С; 163 Вт / кг ° С или 4 187 кДж / кг ° С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в тепловом резервуаре будет:

m = 80 000/1163 x 50 = 1375 кг или 1,4 м³.

Как видите, в результате проведенных расчетов размер буферной емкости оказывается больше, чем рекомендует специалист. Причина проста: для расчетов использовались неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо изолирован, среднее потребление тепла на площади 200 м² будет менее 10 кВтч. Отсюда вывод, что для того, чтобы правильно рассчитать размер теплового аккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные выходные данные по расходу тепла.

Для справки. Также существует коллективный метод расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 литров объема теплового аккумулятора.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора мощности не так важны и в основном касаются разных вариантов. Один из них – встроенный змеевик, который нагревает воду для хозяйственных нужд. Это может быть полезно, если нет другого способа обогрева, кроме больших затрат в сети горячего водоснабжения. этот метод точно не подходит. Кроме того, теплообменник будет собирать часть «заряда» теплового аккумулятора, сокращая время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бачка ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому обогреву система не размораживается в аварийных ситуациях и даже может некоторое время обогревать дом после того, как батарея «разрядится» и котел не будет запущен.

Вторая катушка для подключения солнечной системы пригодится только в южных регионах, где солнечная активность позволит нагружать аккумулятор тепла. На что следует обратить внимание при выборе, так это на рабочее давление бака. Следует учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитаны на давление в кожухе до 3 бар, а это значит, что буферный бак должен выдерживать такое же давление.

Схемы подключения

Есть много способов совместить твердотопливный котел с тепловым аккумулятором и системой отопления. Однако все они вытекают из базовой схемы, представленной ниже. С его помощью легко понять, как эти агрегаты работают в тандеме, а ведь монтировать своими руками.

Источник тепла, работающий на твердом топливе, имеет традиционный котловой цикл со смесительным узлом, задачей которого является предотвращение поступления холодного теплоносителя в котел. Затем подающий и обратный трубопроводы подсоединяются к буферному резервуару вверху и внизу соответственно. Таким же образом к буферной емкости подключается система отопления, также оснащенная смесительным узлом. Его задача – поддерживать в системе желаемую температуру воды, добавляя при необходимости горячую воду.

Важная заметка. Фактическая мощность насоса котлового контура должна быть немного выше, чем мощность насосного агрегата системы отопления. Соблюдение этого условия позволит потокам внутри теплового аккумулятора двигаться в нужном направлении (отмечено белыми стрелками на рисунке).

На самом деле сетевой насос будет иметь большую мощность, чем котловой, и вот почему. Сопротивление сети труб и радиаторов превышает 3-5 м трубы от твердотопливного котла до теплового аккумулятора. Для того, чтобы устройство могло преодолеть это сопротивление, ему нужна большая мощность и голова. Следовательно, более слабый насос котлового контура сможет обеспечить больший расход, нужно только правильно настроить оба устройства. Есть два возможных решения этой проблемы:

Если используются трехскоростные насосы, их производительность можно регулировать, изменяя скорость. Уравновешивающий клапан должен быть установлен на обратном потоке системы в буферный резервуар, который необходимо отрегулировать.

Возможен одновременный нагрев радиаторов и послойная загрузка гидроаккумулятора при горизонтальном движении потоков внутри бака с небольшим преимуществом со стороны твердотопливного котла. Возникает вопрос – как это проверить? Ответ заключается в том, чтобы установить термометры на обоих обратных входах в резервуар (как показано на схеме) и произвести регулировку, изменив скорость насосов или повернув балансировочный клапан. Важное условие: трехходовой вентиль в системе отопления должен быть полностью открыт вручную.

Регулирование должно гарантировать, что температура на входе аккумулятора (T1) ниже, чем температура на выходе (T2). Это означает, что некоторая часть горячей воды идет на «зарядку» аккумулятора. Подробнее обо всех моментах вы можете узнать у специалиста, посмотрев видео:

Альтернативная схема

Такую схему подключения буферной емкости к твердотопливному котлу предложил один из участников популярного форума. Его особенность в том, что при отключении электроэнергии сохраняется возможность эксплуатации системы, хотя платить за это нужно увеличением диаметра стальных труб. На рисунке ниже показано подключение теплового аккумулятора к закрытой системе отопления, но лучше, как говорит автор, чтобы при установке он был открыт.

Вкратце суть операции такова: благодаря Т-образному входу сверху бака одновременно нагреваются радиаторы и «заряжается» тепловой аккумулятор, сделанный своими руками. Циркуляционный насос котла управляет верхним датчиком на подающей линии, включая устройство при достижении температуры 60 ° C. Циркуляция в сети зависит от комнатного термостата, подключенного к сетевому насосу.

Осторожность. Предложенная схема трубопроводов апробирована автором на собственном опыте. Все подробности его установки и эксплуатации описаны автором на форуме.

Заключение

Нельзя отрицать, что тепловой аккумулятор улучшает условия работы обычного твердотопливного котла. Последний сжигает топливо с максимальной эффективностью, а при нагревании количество поездок в котельную сокращается до минимума. Другое дело, что это удовольствие недешевое, поэтому львиная доля аккумуляторов, работающих в частных домах, – это самодельные устройства.

Нужен ли теплоаккумулятор для твердотопливного котла

С каждым днем ​​все больше и больше людей переходят на автономную систему отопления. Его установка связана с большими затратами и усилиями, но эффект не будет ждать вас и окупится за несколько лет. Наибольшей популярностью пользуются твердотопливные котлы. Они экономичны, более эффективны и не требуют разрешения на установку. Однако сам процесс установки имеет ряд дополнительных нюансов, и один из них – необходимость установки буферной емкости. Многие пользователи задаются вопросом, нужен он или нет и какова функция теплового аккумулятора?

Что такое буферная емкость

Буферный бак идентичен тепловому аккумулятору или тепловому аккумулятору. Зачем это устройство нужно в системе отопления и каково его место в работе твердотопливного котла? Перед покупкой и установкой буферной емкости убедитесь, что вы понимаете ее назначение.

Назначение

Аккумулятор тепла – это резервуар большого размера, который выполняет ряд важных функций в системе отопления. Его основная задача – собрать избыточную энергию, преобразованную котлом, и использовать ее по мере необходимости, например, когда температура падает или твердотопливный котел вообще перестает работать. Роль аккумулятора намного шире, чем просто функция энергосбережения. Итак, ознакомьтесь со всеми его возможностями:

    Буферный бак позволяет использовать несколько источников тепла и подключать их к одной системе. Используя энергию, запасенную в котле, вы можете сэкономить до 50% топлива. Аккумулятор тепла действует как стабилизатор температурного режима и помогает избежать перегрева системы. Регулируя температуру с помощью теплового бака, вы можете избежать охлаждения помещения и ввести автоматический процесс нагрева. Наличие буферной емкости позволяет правильно настроить работу системы отопления и продлевает срок службы котла. Вам не придется постоянно добавлять в котел дрова или уголь, с помощью теплового аккумулятора вы можете надолго освободиться от этой задачи. Эксплуатация котла станет комфортной и безопасной.

Это далеко не все преимущества, которые вы получите, подключив к котлу буферную емкость. Поскольку с термостабилизатором топливо будет полностью сгорать в котле, в котле будет меньше загрязнений, а значит, его придется чистить гораздо реже. То же самое и с отложениями сажи в дымоходе. Правильная эксплуатация отопительной системы – залог ее безопасности и долговечности, не говоря уже о значительной экономии.

Использование твердотопливного котла

Твердотопливные котлы – это устройства, задачей которых является выработка энергии с использованием твердого топлива. Часто используется древесина любого вида или уголь. Этот тип котлов работает с большой инерцией. Они очень экономичны и позволяют длительное время хранить тепловую энергию. Чтобы поддерживать желаемую температуру в помещении, в печь нужно регулярно доливать твердое топливо. В этом случае имеет смысл установить буферный цилиндр. Например, если температура сгорания достигает критически высоких значений, которые слишком высоки для обогрева частного дома или собственности, тепловой аккумулятор берет разницу и сохраняет ее для своевременного использования, чтобы произведенная энергия не просто сжигалась или растрачивалась.

Энергия, накопленная в буферном баке, будет использована при падении температуры нагрева, например, когда вы забыли заправить топливо или когда котел работает менее эффективно. Это означает, что буферный резервуар не только получает часть тепловой энергии и позволяет котлу полностью сжечь топливо, но также поддерживает соответствующий уровень температуры в помещении при падении интенсивности. Обычно это происходит ночью, когда в топку не добавляют топливо. Благодаря вышеупомянутой функции теплового аккумулятора исключается риск перегрева котла, который может привести к взрыву, и есть возможность поддерживать желаемый режим отопления даже при отсутствии топлива в котле.

Твердотопливный котел в сочетании с буферной емкостью – правильное решение для бесперебойного отопления при сохранении надежного уровня безопасности.

Плюсы и минусы

В целом назначение буферной емкости понятно, но стоит рассмотреть все достоинства и недостатки отдельно, чтобы оценить целесообразность такой установки. Так в чем же преимущества добавления теплового аккумулятора в систему отопления?

    Твердотопливный котел будет работать в более экономичном режиме, а топливная нагрузка снизится до 50%. Это снижает регулярность загрузки топлива. Термобатарея может использоваться с другими типами источников и комбинироваться. Позволяет использовать буферный резервуар летом для нагрева ГВС. Это обеспечивает удобство и безопасность системы обогрева. Сохраняет и продлевает срок службы котла. Не требует особого обращения. Технически возможна установка котла большой мощности для небольших помещений. Он может работать в статическом режиме, что позволяет полностью автоматизировать процесс нагрева.

Однако, помимо всех вышеперечисленных преимуществ, основная задача теплосберегающего бака – защитить котел от перегрева. Твердотопливные котлы необходимо постоянно контролировать, так как высокий уровень вырабатываемой энергии может вызвать серьезный перегрев. Самое маленькое последствие – это просто выход из строя котла, а самое серьезное – взрыв. Аккумулятор тепла получает избыток вырабатываемой энергии и устраняет такие последствия.

Ну а что касается минусов, то они тоже есть. Они не так важны, как преимущества буферной емкости, но их также следует учитывать перед покупкой устройства.

    Нельзя не упомянуть стоимость теплового аккумулятора, который станет значительным финансовым вложением при установке системы отопления. Для монтажа системы отопления, в том числе и теплосберегающего накопительного бака, в некоторых нежилых помещениях требуется большая площадь. Если котел полностью остыл и система отопления долгое время не используется, то на запуск и обогрев дома уйдет до 4 часов, что не очень удобно.

На фоне огромного количества преимуществ недостатки не кажутся такими очевидными, а по некоторым позициям есть альтернативные способы их устранения. Например, если вы хотите, чтобы ваш дом быстрее нагревался, когда остывает, вы можете установить в систему дополнительный электрический нагревательный элемент, который имеет функцию быстрого, но кратковременного обогрева. А главное, благодаря использованию твердотопливного котла и теплового аккумулятора вы сможете сделать пребывание в доме комфортным и безопасным одновременно, а деньги, вложенные в систему отопления, быстро окупятся.

Как рассчитать нужный объем

Перед приобретением накопительного бака необходимо предварительно определить его объем в зависимости от площади помещения и расхода тепла. Расчет производится по стандартному алгоритму, основанному на следующей формуле.

Q = c × m × (T1-T2), где
Q – общее количество потребляемой энергии;

c – удельная теплоемкость жидкости

m – масса теплоносителя;

Т1-Т2 – разница температур в градусах.

На рынке представлено огромное количество тепловых аккумуляторов. Вы можете выбрать нужный вам объем – от 20 до 3000 литров. Также они различаются по форме и высоте.

Рассчитанное в конце значение необходимо скорректировать с учетом дополнительных факторов, влияющих на систему отопления, а именно наличия других источников тепла, степени теплоизоляции, климатической зоны и т. Д. Если обратиться к практике, то эксперименты показали, что Оптимальным значением при выборе объема теплового аккумулятора было соотношение: на площадь 200 квадратных метров емкость 1 тонна. Исходя из этого соотношения и площади помещения, можно правильно подобрать объем сосуда. В случае затруднений лучше обратиться к специалисту.

Способы подключения

Если вы рассчитали необходимую емкость и приобрели соответствующий термоаккумулятор, вам нужно только установить его. Лучше всего доверить это дело профессионалам, ведь любая неточность может привести к некорректной работе системы отопления, не говоря уже о поломке отдельных приборов или перегреве котла. Однако уже на предварительном этапе вы можете ознакомиться с несколькими способами подключения твердотопливного котла к накопительному баку, а также с дополнительными элементами, которые также будут обязательными в системе отопления и в обеспечении ее безопасности.

Итак, начнем с самой простой схемы. Он больше подходит для небольших помещений или домов с небольшой площадью, где нет необходимости устанавливать мощный котел. Этот способ не только самый простой, но и самый дешевый. Таким образом, система состоит из следующих элементов:

    Котел твердотопливный Промежуточный резервуар Трубопровод Циркуляционные насосы (для передачи тепла от источника к получателю).

Этот вариант уместен, если давление во всей системе одинаковое, иначе могут возникнуть неисправности. Если вам нужна более надежная система отопления, и при этом вы хотите быть уверены, что необходимого количества тепла хватит даже в самые холодные периоды или при расширении поверхности, лучше прибегнуть к более сложной схеме подключения на начало. Он содержит такой набор элементов:

    Котел твердотопливный. Средняя или большая буферная емкость. Теплообменник металлический, трубы из нержавеющей стали. Манометр – для стабилизации давления. Термометр – датчик температуры воды. Магниевый анод – предотвращает образование накипи в тепловом баке.

В последней схеме котел будет подключен к тепловому аккумулятору через верхнюю точку – для теплоснабжения, а через нижнюю – для подачи холодной воды. Чтобы лучше использовать накопленную тепловую энергию, в приведенную выше схему добавлен смесительный узел, который позволит вам контролировать уровень температуры и сохранять тепло, вырабатываемое твердотопливным котлом, в течение длительного времени. Смеситель подключается к обратной и подающей магистралям. А если ставится цель автоматизировать отопление в многоквартирном доме, то используются более сложные конструкции и к подключению привлекаются только ответственные службы.

Читайте также:  Утепление потолка в частном доме изнутри: чем утеплить внутри, варианты пенопластом, как выбрать утеплитель для бетонного потолка
Оцените статью
Добавить комментарий