Теплоаккумулятор своими руками: расчет основных параметров, изготовление и обвязка. Теплоаккумулятор для котла
Теплоаккумулятор своими руками - инструкция по изготовлению
Не многие знают, что в странах Западной Европы на законодательном уровне запрещается использовать твердотопливный котел без теплоаккумулятора (ТА).
У нас такого запрета пока не ввели, но и без него уже довольно многие обзавелись этим устройством.
Какая в нем есть необходимость, и из чего можно сделать теплоаккумулятор своими руками – об этом пойдет речь в нашем материале.
Использование теплоаккумуляторов
От того, как именно сгорает твердое топливо в топке котла, зависит очень многое. Распознать режим горения можно по цвету пламени:- Белый цвет означает, что в топку подается чересчур большой объем воздуха и значительная часть тепла, которое могло бы быть усвоено, вылетает вместе с ним в дымоход.
- Желтый цвет говорит о том, что топливо сгорает в оптимальном режиме: КПД котла в это время является максимальным, а выхлоп – наиболее экологичным. Котел проектируется так, чтобы на номинальной мощности он работал именно в таком режиме.
- Красный цвет говорит о недостатке кислорода: топливо горит дольше и с меньшей теплоотдачей, но КПД при этом сильно падает, а в выхлопе содержится много тяжелых углеводородных радикалов (недоокисленные части молекул топлива) и большое количество угарного газа.
Приобретая котел, мы подбираем его мощность в расчете на самую низкую температуру, которая может наблюдаться в нашем регионе. И в сильный мороз отопитель работает на номинальной мощности, при которой топливо сгорает в оптимальном режиме. Но экстремальные холода царствуют недолго, и в остальное время заслонку приходится перекрывать, уменьшая теплоотдачу. При этом режим горения превращается из оптимального в наименее выгодный.
Владельцам русских печей такая проблема не знакома: данный агрегат всегда протапливается в оптимальном режиме, а избыток тепла накапливается кирпичным массивом и затем в течение долгого времени постепенно отдается в помещение.
Хорошо бы такую тактику применить и для стального или чугунного котла, но стенки таких приборов не обладают достаточной теплоемкостью. Остается только одно: создать и подключить к котлу отдельное устройство, способное аккумулировать тепло.
Теплоаккумулятор для котла отопления
Попутно уменьшается объем угарного газа в выбросах, а подкладывать дрова или уголь нужно будет гораздо реже. При этом возможность перегрева и закипания теплоносителя в теплообменнике котла почти полностью исключается.
Не помешает теплоаккумулятор и владельцу электрического котла. Ночью, как известно, электроэнергия стоит в 3 раза дешевле, чем днем. При наличии теплоаккумулятора можно перейти на дифференцированный тариф и пользоваться электрокотлом только ночью.
Для организации экономичного отопления, особенно если обогрев помещения осуществляется от твердотопливного или электрического котла, целесообразно устанавливать теплоаккумулятор для котлов отопления. О плюсах и минусах данной системы расскажем в статье.
О том, как изготовить и собрать теплообменник своими руками, читайте далее.
Решили приобрести газовый котел отечественного производства? Здесь http://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/gazovyj-konord-otzyvy.html вы можете ознакомиться с отзывами пользователей газовых котлов Конорд.
Принцип работы
Проводя аналогию с русской печью, несложно догадаться, что под солидным термином «теплоаккумулятор» подразумевается просто большой объем какого-либо материала, имеющего значительную теплоемкость. В системах водяного отопления в этом качестве логичнее всего использовать сам теплоноситель – теплоемкость у воды достаточно велика.
Итак, накопитель тепла представляет собой большую емкость, заключенную в теплоизолирующую оболочку и заполненную водой. Применяются разные схемы подключения такого устройства, но принцип его работы остается неизменным: за счет избытка производимого котлом тепла вода в ТА нагревается до высокой температуры и впоследствии накопленное тепло постепенно отбирается в систему отопления.
Схема работы теплового аккумулятора
Помимо основной своей функции ТА может играть роль водонагревателя, для чего внутрь него достаточно встроить змеевик. Правда, получить горячую воду в больших объемах с его помощью не получится.
Зарядку ТА можно осуществлять не только при помощи котла, но и посредством солнечного коллектора – для этого в емкость также нужно встроить змеевик, через который будет протекать нагретый солнцем теплоноситель.
Простой тепловой аккумулятор своими руками
Теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками довольно просто, если следовать инструкции. Создание ТА следует начинать с расчета его объема. Можно воспользоваться следующей методикой:
Задаемся исходными данными
Максимальная температура воды: Tmax = 90 градусов.
Минимальная температура воды: Tmin = 50 градусов.
Время работы без участия котла: t = 8 часов.
Также для расчета понадобится требуемая тепловая производительность системы отопления (СО).
Следует брать средний показатель, а не тот, который соответствует самым экстремальным морозам. В противном случае ТА получится неоправданно большим и дорогим, а для его зарядки понадобится очень мощный теплогенератор.
Самый правильный способ определить мощность теплоотдачи – рассчитать теплопотери дома. Но для примера мы воспользуемся упрощенной методикой, согласно которой для обогрева площади в 10 кв. м в самый холодный период зимы требуется 1 кВт тепла. Тогда максимальная мощность СО для дома площадью 200 кв. м составит 20 кВт, а средний показатель примем равным W = 10 кВт.
Расчет объема
Исходя из полученных данных, определим количество энергии, которое должен запасти ТА:
Q = W x t x 3600 (переводим часы в секунды) = 10000 х 8 х 3600 = 288 МДж.
Теплоемкость воды составляет (возьмем значение для температуры в 70 градусов): с = 4190 Дж/кг*градус.
Тогда воды нам понадобится:
m = Q/c(Tmax — Tmin) = 288 000 000 / 4190 (90 — 50) = 1718 кг.
Принимая высоту емкости равной 2 м, определим площадь основания: S = 1,718 / 2 = 0.859 кв. м. Такую площадь будет иметь круг диаметром 1040 мм.
Для дальнейших расчетов понадобится площадь поверхности емкости без днища. Она будет равна S = 0.859 + 3.14х1,04х2 = 7,39 кв. м.
Расчет толщины теплоизоляции
Толщину теплоизоляции следует выбирать с учетом того, какая тепловая мощность требуется для отопления котельной. Теплопроводность современных теплоизоляционных материалов составляет Л = 0,040 Вт/м*градус. Следовательно, если взять теплоизолятор толщиной d = 100 мм (0,1 м), то из полностью заряженного ТА (температура воды – 90 градусов) в котельную будет проникать
q = S*(Tmax — 20) * Л / d = 7,39 * (90 — 20) * 0,040 / 0,1 = 206,9 Вт тепла (20 – температура воздуха в помещении).
Если такой показатель не устраивает, толщину теплоизоляции нужно уменьшить.
Изготовление
За неимением таковой емкость нужно будет сварить из стальных листов. Она должна выдерживать давление, на которое рассчитан теплообменник котла (обычно 3 атм).
Расположение штуцеров зависит от схемы подключения. Если ТА подключается в качестве гидравлического разделителя, то вверху и внизу в него нужно будет врезать по два штуцера, длина которых должна соответствовать толщине утеплителя.
Одна пара (верхний + нижний) врезается со стороны котла, другая – с противоположной (здесь будет подключаться отопительный контур). К нижним патрубкам нужно будет подсоединить тройники с термометрами.
Бочку оборачивают фольгой, а затем – утеплителем. В качестве последнего следует использовать материал, не выделяющий ядовитых испарений при контакте с горячими поверхностями.
Пенопласт этому условию не удовлетворяет – понадобится минеральная вата, причем такая, которая не содержит фенол-формальдегидных смол в качестве связующего. Такой утеплитель (базальтовая вата) выпускается для теплоизоляции дымоходов.
Остается обитую теплоизолятором емкость закрыть снаружи кожухом из жести или тонколистовой стали.
Теплоаккумулятор из бочки
Если ТА предполагается параллельно использовать для приготовления горячей воды, его нужно оборудовать змеевиком. Последний делается из медной трубы диаметром 20 мм.
В крышку емкости необходимо вмонтировать предохранительный клапан для сброса избыточного давления.
Чтобы гарантированно обезопасить СО от замерзания при долгом простое котла, установите в верхней части ТА электронагреватель (ТЭН) с термостатом, настроенным, к примеру, на температуру в 40 градусов.
Этапы установки теплоаккумулятора дома
Первым делом необходимо оценить несущую способность пола на месте установки. Она может оказаться недостаточной, поскольку вес ТА имеет довольно солидный. В таком случае необходимо соорудить бетонный фундамент. Поверх фундамента нужно уложить подсыпку из керамзита и уже на нее ставить бак.
Обвязка
В нашем примере применена схема обвязки с гидравлическим разделением, в которой ТА играет роль гидрострелки. Согласно ей, накопитель нужно подключать следующим образом:
- С одной стороны – к котлу: подающий трубопровод (от котла) – к верхнему патрубку, обратный – к нижнему. При этом в обвязке котла, как обычно, делается перемычка с узлом подмеса, предотвращающим попадание в теплообменник холодной воды.
- С другой стороны – к отопительному контуру, также снабженному перемычкой и узлом подмеса. Забор воды в контур должен осуществляться сверху, а возврат – снизу.
В каждый контур врезается по циркуляционному насосу. Тот, который установлен между ТА и котлом, прогоняет теплоноситель через теплогенератор, заряжая накопитель. Второй насос, установленный на стороне отопительного контура, гоняет теплоноситель через радиаторы.
Теплоаккумулятор — схема монтажа
Как только его температура опустится ниже определенной отметки, откроется клапан смесительного узла и в контур поступит из ТА новая порция горячей воды.
Настройка
Для правильного движения среды внутри теплоаккумулятора нужно добиться, чтобы насос между ТА и котлом прокачивал больше жидкости, чем второй агрегат.
Для того чтобы точно определить мощность каждого насоса, пришлось бы выполнить сложнейший гидравлический расчет, ведь сопротивления контуров значительно отличаются. На практике вместо этого предусматривают возможность регулировки производительности каждого нагнетателя, что дает возможность точно согласовать их работу.
Есть два пути:- Установить нагнетатели со ступенчато регулируемой скоростью вращения двигателя. Сегодня в продаже можно найти 3-скоростные циркуляционные насосы.
- В точке подключения обратки отопительного контура к тепловому аккумулятору можно установить регулирующий вентиль. Меняя его проходное сечение, мы добьемся изменения расхода через циркуляционный насос отопительного контура.
Настройку производительности насосов осуществляют при полностью открытом смесительном клапане отопительного контура. При правильной балансировке температура на термометре со стороны отопительного контура должна быть ниже, чем на термометре со стороны котла.
Владельцу автономной отопительной системы необходимо знать, как осуществить ремонт циркуляционного насоса своими руками в случае неожиданной поломки и невозможности обратиться к специалистам. Разберем методы определения и устранения неисправностей.
Для чего нужен предохранительный клапан для бойлера и как его правильно установить, вы узнаете в этом материале.
Видео на тему
microklimat.pro
чертежи, схема аккумулирующей емкость для отопления
В нынешние времена удорожания всех видов энергоносителей многих домовладельцев стал серьезно волновать вопрос их экономичного использования. Один из вариантов – это включение в схему отопления большой емкости с водой – теплового аккумулятора.Но емкости заводского изготовления отличаются немалой стоимостью. В то же время некоторые домашние мастера – умельцы разобрались, как можно сделать теплоаккумулятор своими руками, что выйдет гораздо дешевле. Об этом опыте и будет рассказано в данной статье.
Немного о назначении и конструкции
Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:
- при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
- накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;
Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.
Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.
Расчет объема накопительного бака
Данное решение заключается в том, что теплоаккумулятор, сделанный своими руками, представляет собой обычную утепленную емкость с двумя патрубками для присоединения к системе отопления. Суть заключается в том, что котел в процессе работы частично направляет тепловой носитель в накопительный бак, когда радиаторы в этом не нуждаются. После отключения источника тепла происходит обратный процесс: работа системы отопления поддерживается водой, поступающей из аккумулятора. Для этого нужно будет правильно выполнить обвязку накопительной емкости с теплогенератором.
Первым делом надо определить объем бака для аккумуляции тепловой энергии и произвести оценку возможности его размещения в котельной. Кроме того, изготовление теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов необязательно начинать с нуля, есть различные варианты подбора готовых сосудов подходящей вместительности.
Мы предлагаем ориентировочно определить объем бака самым простым способом, основанным на законах физики. Для этого надо иметь такие исходные данные:
- тепловая мощность, потребная на обогрев дома;
- время, в течение которого источник тепла будет отключен и его место займет аккумулирующая емкость для отопления.
Способ расчета покажем на примере. Есть здание площадью 100 м2, где теплогенератор простаивает 5 часов в сутки. Укрупненно принимаем необходимую тепловую мощность в размере 10 кВт. Это значит, что каждый час аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт энергии, а на весь промежуток времени ее надо накопить 50 кВт. При этом вода в баке нагревается минимум до 90 ºС, а температура на подаче в системах отопления частных домов при стандартном режиме принимается равной 60 ºС. То есть, разность температур составляет 30 ºС, все эти данные мы подставляем в хорошо знакомую из курса физики формулу:
Q = cmΔt
Поскольку мы хотим узнать количество воды, что должен содержать тепловой аккумулятор, то формула принимает такой вид:
m = Q / c Δt, где:
- Q – общий расход тепловой энергии, в примере равен 50 кВт;
- с – удельная теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж / кг ºС или 0.0012 кВт / кг ºС;
- Δt– разность температур воды в баке и подающем трубопроводе, для нашего примера это 30 ºС.
m= 50 / 0.0012 х 30 = 1388 кг, что занимает ориентировочный объем 1.4 м3. Итак, тепловая батарея для твердотопливного котла емкостью 1.4 м3, наполненная водой, нагретой до 90 ºС, будет обеспечивать дом площадью 100 м2 теплоносителем с температурой 60 ºС в течении 5 часов. Потом температура воды упадет ниже 60 ºС, но еще какое-то время (3—5 часов) понадобится на полную «разрядку» аккумулятора и остывание помещений.
Важно! Для того чтобы тепловой аккумулятор, изготовленный своими руками, успевал полностью «зарядиться» во время работы котла, последний должен иметь не менее чем полуторный запас по мощности. Ведь отопителю надо одновременно обогревать дом и загружать накопительный бак горячей водой.
Рекомендации по изготовлению
Если требуется сделать аккумулирующую емкость с нуля, то лучше всего для этой цели использовать обычный листовой металл толщиной 2 мм. Варить бак можно и из нержавейки, но вовсе не обязательно, так как подобный материал обойдется очень дорого. Для удобства последующего утепления и простоты изготовления емкость лучше делать прямоугольной формы. Зная объем бака, легко рассчитать его габариты в соответствии с условиями его монтажа в котельной.
Совет. Если вы хотите обеспечить совместное функционирование накопительного сосуда и самотечной системы отопления, то нужно смастерить теплоаккумулятор открытого типа, то есть, обеспечить его сообщение с атмосферой через трубку в верхней части бака. Ставить его надо выше уровня радиаторов, для чего придется дополнительно сварить подставку из стальных труб или уголков.
В некоторых случаях нет смысла варить емкость с нуля, можно сделать водяной теплоаккумулятор из бочки. Хорошо подойдет железная бочка большой вместительности, в нее потребуется врезать два патрубка для присоединения к системе. Пластмассовые бочки применять рискованно из-за высокой температуры воды, разве что на маркировке изделия будет указана максимальная температура содержимого до 100 ºС.
Такое же предостережение мы даем тем домашним умельцам, что мастерят теплоаккумуляторы из еврокуба. Конечно, это очень удобный способ, но данная пластмассовая емкость рассчитана на максимальную температуру не более 70 ºС. Поэтому еврокуб подойдет в качестве накопительного бака, работающего с теплыми полами, где температура теплоносителя редко превышает 50 ºС, для радиаторных систем он не годится.
Чем утеплить теплоаккумулятор
Даже когда бак находится в теплом помещении, то разность температур между воздушной средой и теплоносителем слишком велика – от 50 до 70 ºС. Чтобы не терять тепло и не обогревать им топочную, надо обязательно выполнять утепление теплоаккумулятора. Проще всего это сделать с помощью пенопласта толщиной 100 мм и плотностью 25 кг/м3. Его легко клеить к металлическим стенкам и вырезать отверстия под патрубки.
Сгодится для утепления и минеральная вата той же толщины, хотя крепить ее несколько сложнее. Плотность материала – 135—145 кг/м3. Для круглых баков из бочек придется использовать рулонные утеплители типа ISOVER, тут придется изрядно повозиться с крепежом, особенно в нижней части емкости.
Ниже на видео показана установка и схема теплоаккумулятора с подключением его к котлу и отопительной системе:
Статья в тему: Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство
Заключение
Использование накопительного бака позволяет экономить топливо при работе дровяных котлов и пользоваться выгодным ночным тарифом в случае с теплогенератором электрическим. В изготовлении бак не столь уж сложен, надо только иметь некоторые навыки.
cotlix.com
Теплоаккумулятор для твердотопливного котла: особенности расчета и использования
Отсутствие возможности подключения к газовому магистральному трубопроводу толкает потребителя на использование электрических и твердотопливных (ТТ) теплогенераторов. Несмотря на массу достоинств как электрические, так и твердотопливные котельные установки не лишены недостатков. В первом случае – это высокая стоимость электроэнергии.
При получении энергии из твердого топлива основным негативным фактором будет необходимость постоянного контроля за количеством топлива в камере сгорания. Частично решить данную проблему позволит подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу. О назначении и применении данного устройства в системе отопления (СО) и пойдет речь в этой публикации.
Применение теплоаккумуляторов в ТТ отопительных системах
Стандартный тепловой аккумулятор (или, как его еще называют, буферная емкость) – это утепленная емкость (бочка), заполненная теплоносителем, использующаяся для накапливания излишков тепла, возникающих при работе ТТ котлов. Конструкция его такова, что без особого труда можно самому сделать теплоаккумулятор из подручных средств. Главное – точный расчет и грамотная схема включения.
Основные достоинства данного элемента:
- Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором позволяет экономить топливо. При работе, котел нагревает теплоноситель не только в отопительном контуре, но и непосредственно в баке. При прогорании топлива в топочной камере температура теплоносителя в СО поддерживается накопленным теплом аккумулятора тепла. Грамотное утепление и правильно подобранная емкость устройства позволяет сохранять тепло в СО на протяжении суток, что значительно сокращает расход топлива.
- Бак-аккумулятор позволяет значительно увеличить срок службы ТТ котельного оборудования. Благодаря буферному баку, ТТ котел работает значительно меньше, в результате чего его срок службы увеличивается более чем вдвое.
Третьим, но не менее важным достоинством можно считать безопасность ТТ котлоагрегата которую обеспечивает теплоаккумулятор. Данная конструкция является наиболее эффективным механизмом поглощения избыточной тепловой энергии, которая часто приводит к аварийным ситуациям вследствие перегрева котла.
к оглавлению ↑Типы буферных емкостей
Сегодня, на российском рынке климатической техники представлены аккумуляторы тепла, которые различаются:
- Функционалом. Данное устройство может выполнять только аккумулирующую функцию или одновременно с этим, играть роль бойлера косвенного нагрева для создания ГВС в доме.
- Количеством патрубков, наличие которых зависит от сложности конфигурации СО.
- Наличием ТЭНов, которые делают возможным использование буферной емкости, как полноценного электрокотла.
- Наличием дополнительного теплообменника, предназначенного для нагрева теплоносителя от альтернативных источников тепла (солнечных коллекторов).
Теплоакумулятор для твердотопливных котлов может давать возможность разделения внутреннего объема бака горизонтальными перегородками для контроля за температурой воды в каждом отдельном сегменте устройства.
Важно! Исходя из назначения, все вышеперечисленные конструкции данного устройства могут исполняться в различных вариациях. Выбор бака-аккумулятора зависит от количества потребителей, конфигурации СО, количества теплогенераторов или других источников тепла.
Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:
к оглавлению ↑Стандартные схемы включения
Грамотный выбор схемы подключения теплового бака-аккумулятора зависит от множества факторов.
Данная схема применяется при одинаковой температуре и давлении воды СО как в котловом, так и в отопительном контуре.
На втором рисунке показана более рациональная схема включения теплоаккумулятора с регулировкой температуры теплоносителя посредством использования смесительных термостатических клапанов.
Данная схема применяется, если в отопительном и котловом контуре используется разный теплоноситель. Есть и второй вариант применения: когда давление в котловом контуре превышает допустимое в аккумулирующем тепло баке.
Показанные выше схемы применимы при организации ГВС, посредством проточного теплообменника или бака, интегрированного в аккумулятор тепла.
Схема предназначена при наличии двух котельных установок, одним из которых может быть солнечный водонагреватель.
Схема подключения при наличии трех теплогенераторов.
Совет: несмотря на кажущуюся простоту, схема обвязки твердотопливного котла отопления с теплоаккумулятором требует тщательного анализа и проектирования с большим количеством сложных теплотехнических расчетов, которые следует доверять исключительно профессионалам.
к оглавлению ↑Подбор бака-аккумулятора
Основным критерием при выборе данного элемента СО является его объем.
-
Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла зависит от мощности котельной установки. В точный расчет входят данные о максимальной загрузке топливной камеры конкретной модели котла; теплопотери в СО и прочие данные. Из-за специфики расчетов их необходимо заказывать в специализированной организации.
Совет: Можно воспользоваться упрощенной методикой, где на 1кВт мощности котельной установки требуется 25 литров объема бака-аккумулятора.
-
Следующее, на что следует обращать внимание при подборе данного устройства – это на давление в системе.
Совет: если давление в СО не превышает 3 Бара, то приобретайте аккумуляторы тепловой энергии стандартной конструкции. Если давление в системе колеблется в пределах 3-8 Бар, то необходимо обращать внимание на устройства, оснащенные сферическими (тороидальными) крышками.
- Всегда обращайте внимание на материал, из которого сделан бак. Чаще всего – это углеродистая сталь. Более дорогие (и коррозийно-устойчивые) делают из нержавеющей стали.
В качестве заключения: В сети масса материала, когда обычный человек сам сделал и установил теплоаккумулятор. Действительно, если в вашем распоряжении есть сварочный аппарат, необходимый материал, а также «прямые руки», то проблем нет. Единственное, что нужно понимать: разгерметизация аккумулирующего бака (вследствие коррозии или некачественных сварочных работ) приведет к выходу из строя всей системы отопления и к огромным финансовым затратам на восстановление внешнего вида помещения после протечки теплоносителя.
ventilationpro.ru
Теплоаккумуляторы для котла отопления своими руками: изготовление, схема, расчет
Содержание статьи:
Современная система отопления должна не только поддерживать комфортный уровень температуры во время работы котла, но и после этого. Снижение температуры теплоносителя в трубах происходит относительно быстро, поэтому необходимо установить дополнительные устройства. Лучше всего себя в этом плане зарекомендовала система отопления с теплоаккумулятором своими руками: схема, расчет, подключение которой можно сделать практически для любого автономного комплекса.
Принцип работы теплоаккумулятора
Теплоаккумулятор
Теплоаккумулятор представляет собой большую емкость, заполненную водой. Она нагревается от системы отопления прямым или косвенным образом. В результате этого температура воды повышается до максимального значения. Когда перестает работать котел происходит обратный процесс — энергия от нагретой воды передается теплоносителю.
Для выполнения этой задачи подключение к системе отопления теплоаккумулятора должно выполняться на максимально близком расстоянии от выходного патрубка котла. Кроме этого предъявляются следующие требования к конструкции:
- Правильно рассчитать объем. Он напрямую зависит от площади отапливаемого помещения;
- Теплоизоляция стенок. Это необходимо для уменьшения тепловых потерь, чтобы обеспечить максимальную теплоемкость;
- Возможность дополнительной функции горячего водоснабжения (ГВС).
Подобная система отопления с теплоаккумулятором может обеспечить уменьшение расхода топлива до 30%.
Значительно повышается уровень комфорта, выражающийся в поддержании оптимальной температуры долгое время даже при неработающем котле.
Однако перед планированием изготовления и установки теплоаккумулятора следует учитывать такие негативные факторы:
- Уменьшение КПД. Так как часть энергии от теплоносителя будет расходоваться на нагрев воды, то температура в радиаторах будет ниже, чем без теплоаккумулятора;
- Эффективный самодельный теплоаккумулятор отопления актуально устанавливать только для систем с высоким температурным режимом работы – от 80/60. В противном случае потери тепла за счет нагрева воды значительно уменьшат степень нагрева воздуха в комнатах;
- Большой объем емкости. Для аккумулирования достаточной энергии следует выбирать теплоаккумуляторы большой вместительности. Только так их работа будет по-настоящему эффективной.
Перед самостоятельным изготовлением необходимо сначала определиться с оптимальной конструкцией.
Обзор моделей
Заводской теплоаккумулятор
В качестве основы для самодельного теплоаккумулятора отопления можно рассмотреть стандартную заводскую модель. Она представляет собой емкость с несколькими патрубками для подключения. Внутри находится трубопровод в виде спирали, по которому протекает теплоноситель. Материал изготовления трубы — медь или оцинкованная сталь.
Для повышения эффективности работы в конструкции предусмотрен дополнительный нагревающий элемент – электрический ТЭН.
Он служит в качестве альтернативного источника тепловой энергии для поддержания температуры воды в емкости на нужном уровне. Особо следует обратить внимание на конструкцию, а в частности — на обеспечение максимальной теплоизоляции. Она состоит из двух стенок, между которыми располагается слой утеплителя. Чаще всего это базальтовая вата. В результате подобный теплоаккумулятор для котлов отопления имеет следующие положительные качества.
- Равномерный нагрев воды по общему объему;
- Возможность функционирования систем отопления с помощью ТЭНа даже при не работающем котле;
- Минимальные тепловые потери от стенок корпуса.
Однако стоимость такой конструкции высока, а ее самостоятельное изготовление проблематично из-за сложности. Поэтому чаще всего применяется другая схема отопления с теплоаккумулятором.
В данном случае конструкция представляет собой емкость, в которой устанавливается спиральная труба отопления. Она имеет четыре патрубка для прямой и обратной трубы — входящие и выходящие. Ее изготовление намного проще, чем для вышеописанной модели. Для этого достаточно сварить емкость и сделать в ней соответствующие патрубки.
Если у системы отопления с теплоаккумулятором своими руками по схеме и расчету не предусмотрено подключение дополнительных источников забора энергии – по этому вопросу нужно проконсультироваться у специалистов.
Одним из преимуществ этой конструкции является небольшая трудоемкость работ. Но она менее эффективна, что сказывается на времени остывания воды. Ее можно модернизировать — установить электрический ТЭН. Подобная система отопления с небольшим теплоаккумулятором будет работать даже без котла. Но в этом случае значительно повысятся затраты электроэнергии. Пользоваться системой ГВС не рекомендуется, так как снижение КПД установки будет велико.
Расчет мощности теплоаккумулятора
Главным техническим параметром теплоаккумулятора является его полезный объем. От этого зависит количество тепловой энергии, способной аккумулироваться в воде.
Правильный расчет теплоаккумулятора для отопления начинается с анализа помещения.
Сначала определяется его площадь, исходя из чего рассчитывается минимальное значение мощности, необходимое для обогрева всех комнат в течение одного часа. Делается это с помощью следующей формулы:
Q=S/10
где Q – это тепловые потери здания или количество энергии для их компенсации, S – площадь дома.
Для помещения площадью 90 м² необходимо в час вырабатывать 9 кВт энергии. Далее следует рассчитать количество запасенной энергии в теплоаккумуляторе для отопления на 1 м³ воды. Этот показатель зависит от ее температуры. Чтобы избежать долгих вычислений в таблице показаны данные для различных значений отдачи энергии от теплоносителя воде в емкости.
| Температура, °С | Энергия кВт/час |
| 90/70 | 23,26 |
| 80/50 | 34,89 |
| 70/55 | 17,45 |
| 80/30 | 58 |
Предположим, что применяется стандартный температурный режим отопления 80/30. В таком случае при расчете теплоаккумулятора для отопления, предназначенным для эффективной работы в течение 12 часов, общий полезный объем будет равен:
V=12*9/(58)=1,86 м³
Для заполнения такого объема необходимо будет изготовить конструкцию цилиндрической формы с радиусом 1 м и высотой 2,3 м.
Изготовление теплоаккумулятора своими руками
Самодельный теплоаккумулятор
Можно ли сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками? Для этого потребуется изготовить конструкцию с рассчитанным объемом. Лучше всего применять толстостенную оцинкованную сталь. Так как габариты будущего типа аккумулятора достаточно велики — работу по сварке следует доверить профессионалам. Любой дефект шва может привести к печальным последствиям — разгерметизации всей конструкции.
Для улучшения прочностных характеристик рекомендуется изготавливать двухслойную емкость. Материал внутренней прослойки не должен коррозировать под воздействием воды и высоких температур. Наружная оболочка должна выполнять функции механической защиты. Также нужно правильно выбрать диаметр патрубков, чтобы подключение теплоаккумулятора к системе отопления выполнялось без дополнительных переходников.
Работы можно разделить на следующие этапы:
- Изготовление внутреннего трубопровода. Лучше всего делать П-образным, при этом высота должна быть на 5-7 см меньше, чем у емкости;
- Сварка внутреннего цилиндра. В нем должны быть предусмотрены отверстия для патрубков;
- Изготовление наружного цилиндра.
После того как изготовление теплоаккумулятора для системы отопления своими руками было завершено — необходимо проверить его прочность. Для этого конструкцию заполняют водой и визуально наблюдают за отсутствием протечек или разгерметизацией.
Чтобы улучшить теплоизоляционные качества, наружная стенка утепляется базальтовой ватой. В таком случае эффективность работы системы отопления с теплоаккумулятором значительно повысится, так как тепловые потери будут минимальны. Толщина защитной прослойки должна быть минимум 50 мм.
Особенности установки и схема подключения аккумулирующей емкости
Схема подключения теплоаккумулятора
Для подключения к системе отопления теплоаккумулятора необходимо правильно выбрать его месторасположение. Лучше всего, если он будет стоять в непосредственной близости от котла. В таком случае температура теплоносителя будет высокой, что положительным образом скажется на скорости нагрева воды в емкости.
Также следует изготовить постамент для него, так как общая масса заполненного теплоаккумулятора будет довольно высока. В нашем случае она будет приблизительно равна 2,1 т. В частном доме для этого нужно подготовить отдельный фундамент. Если в системе отопления с теплоаккумулятором предусмотрено горячее водоснабжение — в помещении следует провести водопровод. Он подключается к баку через запорную арматуру. Увы, но не существует пока общих схем изготовления теплоаккумулятора для отопления. Чаще всего руководствуются личным опытом.
Практические советы
Опираясь на многочисленный опыт изготовления самодельных аккумуляторов для отопления, можно выделить несколько рекомендаций:
- Вместо заводского змеевика можно использовать стальной гофрированный шланг. Тогда общая площадь теплообмена возрастет;
- Чтобы не изготавливать стальную конструкцию можно применять пластиковые емкости соответствующего объема. Для сохранения своей формы они должны быть заключенным в решетчатый каркас;
- Небольшие теплоаккумуляторы для отопления можно использовать для подпитки системы водяной теплый пол.
Но для большой площади помещения все равно рекомендуется приобретать заводские модели, так как их прочность и функциональность были рассчитаны специалистами.
При выборе уже готовых теплоаккумуляторов для любого котла отопления обратите внимание на количество входных и выходных патрубков. От этого зависит возможность подключения устройства к системе горячего водоснабжения, теплый пол или использование альтернативного источника нагрева воды — солнечного коллектора.
В видео наглядна представлена работа теплоаккумулятора в паре с котлом отопления:
strojdvor.ru
