Меню

Теплообменник или бак аккумулятор

Теплообменник или бак аккумулятор

Твердым топливом отапливают дома в регионах, где нет газопровода, а дрова и уголь обходятся дешевле затрат на электроэнергию. Но, возникает неудобство, которого лишены газовые и электрические котлы и заключено в необходимости постоянно находиться рядом с котлом и загружать очередную порцию топлива вручную. Чтобы делать это реже, котел нужно оборудовать теплоаккумулятором (далее ТА), который будет накапливать избыточное тепло и отдавать его когда дрова или уголь уже сгорели.

Что такое теплоаккумулятор и какую функцию он выполняет

При сильном горении происходит перегрев системы, при слабом она остывает. Сократить амплитуду и увеличить период колебаний можно за счет вместительного бака с теплоаккумулятором. Последний представляет собой теплообменник с большой емкостью, заполненой теплоностилем. Одна часть системы забирает излишки энергии с котла, вторая постепенно отдает тепло в отопительную систему, не давая температуре резко упасть. Весь это процесс происходит автоматически через змеевики под управлением трехходовых клапанов.

Другими словами. ТА позволит Вам загрузить полную топку дров и не переживать что вода в котле закипит. После догорания топлива система отопления еще некоторое время сможет работать за счет накопленного в емкости тепла.

Принцип действия

Теплоаккумулятор – это емкость, внутри которого циркулирует горячий жидкий теплоноситель. Температура поддерживается в нужном диапазоне благодаря дозированию энергии, передаваемой в контур. Разогретый бак отдает тепло в комнаты постепенно. В результате пропадает необходимость постоянно поддерживать горение в топке котла.

Видео обзор такой системы

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

  1. Снижение затрат на энергоносители.
  2. Увеличение КПД отопительной системы.
  3. Отсутствие перегрева.
  4. Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
  5. Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
  6. Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

  1. Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
  2. Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
  3. Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
  4. Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
  5. Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркулирует теплоноситель от источника. Энергия передается в накопительную емкость откуда и циркулирует далее к потребителю. Особенности такой системы является не смешивание различных теплоносителей. Это может быть важно если они имеют различные химические составы.

Система может работать и в обратном порядке, через змеевик может бить запитана система отопления или ГВС.

С двумя змеевиками. Дополнительный малый контур теплообменника запитан в систему, подключенную к альтернативному источнику энергии. Эта система позволяет использовать более широкий спект оборудования для нагрева теплоносителя.

С тремя спиралями. Предполагается, что в единый отопительный комплекс входит котел на твердом топливе и два альтернативных источника, например, солнечная и геотермальная батареи. Максимальная экономия твердого топлива. Котел может использоваться как дополнительный (резервный).

С дополнительным баком. Существуют системы, в которых включен еще один контур с теплообменником для того, чтобы горячая вода в кране появлялась сразу же после запуска котла, не дожидаясь выхода в оптимальный режим обогрева. Однако в таких системах, запас горячей води ограничен, по его истечению дальнейший прогрев будет проходить медленнее чем через змеевик.

Применение различных типов систем

Отопительные системы, в состав которых входят только твердотопливные котлы применяются, как правило, для обогрева частных домов. Необходимость сооружать угольный (дровяной) склад доставляет неудобство, но такой конфигурации достаточно для отопления в самые суровые морозы.

Системы отопления, в которые включен солнечные коллекторы позволяют экономить до 30% затрат на энергоносители, но не заменить твердотопливный котел. Поэтому ее используют как вспомогательную, тем более что солнце светит не всегда. А вот для того, чтобы дома всегда была вода, мощности достаточно (замещает на 50-90%).

Совмещенные конфигурации предполагают применение газового и твердотопливного котлов. Это удобно при запуске системы в промерзшем здании. Если газовый агрегат подключить к системе горячего водоснабжения, то вода будет всегда. При этом не нужно подбрасывать дрова, достаточно нажать пусковую кнопку газовой горелки. а основную задачу по нагреву води возьмет на себя твердотопливный котел.

Схемы подключения

Полная схема подключения ТА для системы отопления

Простейшая схема подключения предполагает наличие контурного кольца прогрева котла. Это даст возможность сократить время разогрева основного контура. Термостат не позволит прогонят через теплоаккумулятор холодный теплоноситель (воду или гликоль), пока температура не установится на требуемом уровне.

Как только это произойдет, теплоноситель распределяется в двух направлениях:

  1. Прогрев ТА.
  2. Прогрев основного бака.

В последнем случае предполагается перемешивание с теплоносителем и перенаправление в бак. Благодаря тому увеличивается КПД и сокращается время прогрева основного контура. Такое подключение дает возможность работать системе автономно (при выключенном насосе).

Отдельный контур сообщает ТА и радиаторы. Чтобы исключит необходимость контролировать работу отопительной системы, в ее состав вводится два байпаса:

  1. Содержит шаровый клапан, который перекрывается при выключенном насосе. В работу включается обратный клапан.
  2. Если насос остановлен, а шаровый клапан вышел из строя, прокачка теплоносителя производится по второму (резервному) байпасу.

Схему можно упростить, исключив обратный клапан. Это делают, мотивируя тем, что он характеризуется высоким сопротивлением потока. Прибегая к такому шагу нужно помнить, что в случае прекращения подачи электроэнергии придется вручную открывать шаровый клапан.

Более сложная система с использованием альтернативного источника энергии и контура горячего водоснабжения

Если отключения возможны, в систему включают альтернативный источник питания или бесперебойник. Это потребует дополнительных затрат. Целесообразность покупки данного оборудования проявляется после подсчета стоимости труб, фитингов, насоса и клапанов, которые могут прийти в негодность. В результате приобретение ИБП (источник бесперебойного питания) не кажется слишком дорогим удовольствием.

Подробный видео обзор системы

Расчет объема теплонакопителя

Слишком малый объем неэффективен, большой нецелесообразен с точки зрения затрат и потери полезной площади помещения. Точный расчет выполнить невозможно ввиду отсутствия информации о теплопотери здания, особенно, если оно находится в стадии проектирования.

Однако есть возможность рассчитать максимально приближенно. В качестве исходных данных служит мощность котла и суммарная площадь всех отапливаемых помещений. Расчеты производятся следующим образом:

  1. Мощность нагревателя в киловаттах находится в прямой зависимости с площадью. 1КВт способен обогреть 10 м 2 . Если дом 120 м 2 , то котел должен выдавать 12 КВт. Необходимо заложить запас, чтобы оборудование не работало на предельной нагрузке (средний коэффициент – 1,5). Получается, нужно устанавливать котел 18 КВт.
  2. Пренебрегая объемом жидкости в трубах и радиаторах, принимается, что каждый киловатт мощности расходуется на разогрев 25 л. теплоносителя в теплоакуумуляторе. Перемножив две величины, получаем 450 л. Эта величина не предельная, ведь на прошлом шаге был заложен запас мощности 50%.

Заложенного запаса хватит на самую холодную зиму. Оборудование будет работать не на пределе возможности, а значит, прослужит долго.

Расчет по формуле

Существует множество сложных математических формул, позволяющих произвести вычисления

Самая простая формула выглядит так: m = Q / 1.163 х Δt,

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, которую мы можем накопить. Это разница вырабатываемой мощности котла и необходимой нам для отопления;
  • m – масса воды в резервуаре, кг. Ее мы хотим вычислить;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя, °С;
  • 1.163 кВт/кг – удельная теплоемкость воды.

Онлайн калькулятор

*Если калькулятор показывает 0 (ноль), значить у вас нет излишков энергии, которые можно накопить.

Паспортная мощность котла, она указана производителем. Если документы на оборудование не сохранились, найти характеристики можно с сети интернет.

Мощность, необходимая для отопления вашего дома. Рассчитывается специалистами по сложной форме, которая включает: объем помещения, систему отопление, энергоэффективность всего дома.

Температура подачи и обратки. Если в системе не установлены термометры, ее можно снять любым теплосъемником.

Как сделать теплоаккумулятор своими руками

Такой вопрос возникает когда человек узнает цену на такое оборудование, в зависимости от количества змеевиков и материала изготовления, она колеблется в пределах 400-1500 уе. Что не всем по карману.

ТА представляет собой цилиндрическую емкость или прямоугольной формы, изготовленную из металла. Размеры определяет требуемый объем, полученный в результате расчетов, приведенных ранее. Толщина стенки 2-3 мм.

Лист раскраивается при помощи плазмореза, болгарки, гильотины или сварочного аппарата. Сшивается он также при помощи сварки. Максимальное качество шва обеспечивает газовая сварка, но и инверторной можно получить желаемый результат. В любом случаи качество сварных швов необходимо будет проверить под давлением до 4 атмосфер. Торцевые стенки цилиндра закрываются плоскими металлическими кругами той же толщины.

Сталь или нержавка

Сегодня на рынке можно приобрести такие емкости как с черной стали так и с нержавеющей. Производители же утверждают что стоит брать только последний вариант так как он не подвержен коррозии, но и стоит в 2-2.5 раза дороже. Что же выбрать? На самом деле, есть нет денег на нержавку смело берите черный металл. Толщины 3 мм хватит на многие годы, так как эта емкость постоянно заполнена водой, содержащегося в ней кислорода недостаточно для образования коррозии.

Читайте также:  Оригинальный аккумулятор для kia rio

Единственная проблема, это когда сливается вода, определенное время внутри сохраняется сырость. Но, запаса толщины металла достаточно чтобы это не было проблемой. Из моей практики: теплоаккумуляторы эксплуатируются уже около 10 лет, никаких проблем с коррозией при ревизии не обнаруживалось.

В качестве теплообменника выступает изогнутая гладкая или гофрированная труба. Покупка магниевого анода избавит от опасности быстрого покрытия конструкции коррозией.

Необходимо заблаговременно изготовить чертеж и отметить входное и выходное отверстия для врезки теплообменника и еще два подключения к главному контуру. Входное сверху, выходное внизу. В стенки врезаются штуцеры. Дополнительных два отверстия с патрубками нужно сделать в днище и верхней крышке. Одно для слива теплоносителя, второе для воздухоотводчика (избавит от переизбытка давления внутри бака).

Чтобы емкость, особенно если форма не цилиндрическая, после заполнения не раздуло, по периметру, на расстоянии 320-380 мм друг от друга устанавливаются ребра жесткости (снаружи бака). Их изготавливают из металлической полосы толщиной 3 мм. Внутри каждое кольцо стягивается двумя диаметральными усилителями стенок, перпендикулярными друг другу. То же самое делают с торцевыми стенками (усилитель соединяет центры окружностей).

Вся конструкция сваривается. Для установки потребуются опоры. Они будут прилажены к днищу. В этих местах снаружи бака прилаживают дополнительные ребра жесткости из такой же полосы, чтобы под массой ТА днище не деформировалось. На штуцеры нарезается резьба (если соединение с трубами планируется выполнить при помощи муфт). Это можно сделать до их установки на ТА.

Как альтернативу применяют сварное соединение контура. Это неудобно с точки зрения обслуживания. В случае выхода ТА из строя придется резать трубы. Муфту можно раскрутить, а после ремонта смонтировать все заново. Если в качестве змеевика используют сплавы цветных металлов, понадобится аргоновая сварка.

Когда система предполагает использование нескольких спиралей теплообменника, их устанавливают одна внутри другой. То есть диаметр первой меньше диаметра второй. Возможна конструкция с расположением друг над другом, если такое позволяет высота потолков в помещении.

Материалом для бака может служить углеродистая сталь с антикоррозийным покрытием, нанесенным гальваническим методом. Это дешевле, нежели сделать бак из нержавейки. Но последняя прослужит дольше. Единственное уязвимое место – сварочные швы. Их лучше обработать. Естественно, сварочный аппарат должен иметь возможность варить нержавеющую сталь.

В качестве дополнительного оборудования можно врезать электрический ТЭН. Включая его вы сократите время запуска и прогрева системы. Контрольно-измерительные приборы тоже не будут лишними (термометр, контроллер уровня теплоносителя и т.д.). В качестве устройств, обеспечивающих безопасность работы теплоаккумулятора, применяют предохранительный выпускной воздушный клапан. Такая система надежна, долговечна и неприхотлива.

Источник



Бак аккумулятор в системе отопления – преимущества и недостатки

баки аккумуляторные

Современные котлы отопления во многом превосходят старинные кирпичные печи, но кое в чем и проигрывают им: не имея массивных элементов, они не могут накапливать тепло.

Между тем, такая способность, как мы увидим далее, может быть весьма полезной и кое-кто из пользователей, понимая это, оснащает свой котел теплоаккумулятором.

Давайте посмотрим, какую роль играет бак аккумулятор в системе отопления и как можно изготовить его самостоятельно.

Принцип работы и назначение

Чтобы снабдить отопительный прибор теплоаккумулятором, ничего особенного изобретать не нужно. С этой ролью легко может справиться неотъемлемый компонент системы отопления — теплоноситель. Только нужно значительно увеличить его объем и несколько видоизменить схему подключения котла и потребителей.

Для этого берут большую оклеенную теплоизолятором емкость (ее и будем в дальнейшем называть теплоаккумулятором — ТА) и подключают ее к котлу так, как если бы это был отопительный контур. То есть от котла к емкости протягивают подающий и обратный трубопроводы, причем первый заводится в нее сверху, а второй — снизу. На «обратке» устанавливаются циркуляционный насос и мембранный расширительный бачок.

Получаем малый контур «котел – ТА». Перед отопителем в данном случае стоит следующая задача: нагреть имеющийся в ТА запас теплоносителя до максимально возможной температуры — порядка 90 – 95 С.

расширительный бачок в в системе отопления

Принцип работы расширительного бака

С другой стороны к ТА подключают один или несколько отопительных контуров так, как если бы вместо него стоял обычный котел. При этом подающий трубопровод подключается к ТА сверху, а обратный — подводится к нижней части. В каждом из контуров имеются свой циркуляционный насос и расширительный бачок, а кроме того смесительный узел.

Последний состоит из перемычки между «подачей» и «обраткой», установленных на ней 3-ходовых клапанов с термоголовками и выносного термодатчика. Пока теплоноситель в контуре имеет достаточно высокую температуру, насос гоняет его через перемычку по кругу. Когда среда остынет, сработает термодатчик, который заставит переключиться клапаны так, чтобы в контур поступила определенная порция горячего теплоносителя из ТА.

При этом часть холодного теплоносителя из контура будет сброшена в нижнюю часть бака. Так раз за разом автоматика будет подмешивать в отопительный контур ровно такое количество теплоносителя из аккумулятора, какое необходимо для поддержания в нем требуемой температуры.

Преимущества и недостатки аккумуляторного бака

Посмотрим теперь, что выигрывает пользователь, применяя ТА с отопителями различных типов:

С электрокотлом

электрический котел

Как известно, электрическое отопление по удобству эксплуатации не только превосходит любое другое, но и с полным правом может считаться идеальным. Судите сами:

  • выбросы отсутствуют, значит, дымоход не нужен;
  • абсолютно бесшумная работа;
  • мощность тепловыделения меняется от 0% до 100% при постоянно высоком КПД;
  • легко поддается автоматизации.

Но все эти достоинства перечеркиваются одним недостатком — высокой стоимостью электроэнергии. Тот же, у кого есть ТА, может существенно снизить затраты на электроотопление. Дело в том, что наряду с обычной формой оплаты электроснабжения существует так называемая многотарифная, которая предусматривает различную стоимость электричества днем и ночью.

Дневной тариф чуть выше обычного, но зато ночной — примерно в 3 раза ниже. Перейдя на такую форму оплаты, можно эксплуатировать электрокотел только ночью, отапливая дом в дневное время за счет накопленного в ТА тепла.

расширительный бачокВ отопительной системе бак расширительный для отопления – вещь неотъемлемая. Ведь без него систему бы попросту разорвало. Разберемся подробно в данном механизме.

Схема установки циркуляционного насоса в систему отопления описана тут.

Более подробную информацию о теплоаккумуляторах вы можете почитать в этой теме.

С твердотопливным котлом

Здесь смысл установки ТА очевиден: пользователю можно будет реже подкладывать топливо, что особенно ценно ночью. Но это только «первая выгода», которая лежит на поверхности. Дело в том, что твердотопливные котлы работают с максимальной эффективностью только в режиме номинальной мощности.

подключение ТА

Схема подключения теплоаккумулятора

Если же отопитель «прикрутить» при помощи воздушной заслонки, что приходится делать большую часть отопительного сезона, сразу появляется целая серия нежелательных явлений:

  • резко падает КПД (неполное сгорание топлива);
  • увеличивается образование сажи и токсичного конденсата;
  • выхлоп становится особенно ядовитым из-за повышенного содержания угарного газа и других неполных оксидов, а также тяжелых углеводородных радикалов.

С газовым котлом

В подавляющем большинстве газовые котлы работают в режиме «старт-стоп», то есть периодически включаются, чтобы подогреть теплоноситель, после чего снова выключаются. Без отключений работают только агрегаты с модулированными горелками (у них мощность регулируется), которые стоят сравнительно дорого.

Режим «старт-стоп» сопровождается температурными перепадами, которые сокращают срок службы элементов котла. Причем с уменьшением нагрузки на отопительную систему (оттепель или межсезонье) частота включений увеличивается. При наличии ТА газовый котел будет работать стабильно на номинальной мощности, а затем надолго отключаться.

котел газовый

Отопление частного дома газовым котлом

Следует, однако, признать, что и с кое-какими недостатками придется мириться:

  • понадобятся как минимум два циркуляционных насоса, клапаны и автоматика для смесительного узла;
  • для накопления более-менее приличного запаса тепла требуется большой объем теплоносителя,

ТА обычно занимает довольно много места и нуждается в фундаменте.

Расчет объема накопительного бака для отопления

Покажем расчет на примере со следующими исходными данными:

  1. Теплопотери в доме при наименьшей наружной температуре составляют 12 кВт.
  2. Время, в течение которого ТА должен обеспечивать теплом жилище в самый сильный холод — 5 часов.
  3. Температура теплоносителя, на которую рассчитана система отопления — +60С.
  4. Максимальная температура теплоносителя в ТА — +90С.

бак расширительный

Порядок расчета

Определяем общее количество тепла, которое должен запасти ТА для 5-часового «дежурства»:

Q = 12 * 5 = 60 кВт*ч.

Учитывая, что 1 кВт*ч = 3,6 МДж, получаем: Q = 60 * 3,6 = 216 МДж.

Вычисляем необходимый объем теплоносителя (вода) из формулы:

Q = m*c*(Tmax – Tmin),

  • M — масса воды;
  • С — теплоемкость воды, при t = +60C c = 4182 Дж/кг*С, при t = +90С с = 4208 Дж/кг*С, для расчета принимаем среднее значение: с = 4195 Дж/кг*С;
  • Tmax и Tmin — максимальная и минимальная температура теплоносителя в ТА, по условию Tmax = +90C, Tmin = +60C.

Из данной формулы находим требуемую массу воды:

M = T / (c*(Tmax – Tmin)) = 216 000 000 / (4195* (90 – 60)) = 1716.33 кг.

Поскольку 1 кг воды имеет объем в 1 л, нам понадобится бак емкостью 1717 л или 1,7 куб. м. Такой объем имеет куб с длиной ребра около 1,2 м.

Рекомендации по изготовлению своими руками

Как изготовить бак аккумулятор в системе отопления своими руками? Конструктивно ТА представляет собой емкость, в которой имеются:

  • крышка;
  • штуцеры для подключения трубопроводов;
  • гильзы для установки манометра и термометра;
  • предохранительный клапан.

ТА своими руками

Дополнительно бак-накопитель можно оснастить:

  • змеевиком для подогрева воды на хозяйственные нужды;
  • змеевиком для подключения солнечного коллектора;
  • трубчатыми электронагревателями (ТЭНами).

Важное обстоятельство: чтобы теплоноситель не насыщался кислородом, ТА должен быть закрытым. В таком случае он будет испытывать нагрузку от давления, развиваемого циркуляционным насосом.

Бак прямоугольной формы в таких условиях может раздуть, поэтому следует делать его в виде цилиндра со сферическими днищем и крышкой.

  • газовый баллон;
  • ресивер от компрессора промышленного назначения или от железнодорожного вагона;
  • старый бойлер;
  • емкость для хранения жидкого азота.
Читайте также:  Как пользоваться никель кадмиевыми аккумуляторами шуруповерта правильно

Можно применить и прямоугольный резервуар, но тогда его нужно будет усилить изнутри связями из трубы диаметром 20 мм.

теплоаккумулятор изнутриЗнаете ли вы, что странах Западной Европы запрещено использовать твердотопливный котел без теплоаккумулятора? В нашей стране многие пользуются данным оборудованием. Теплоаккумулятор своими руками – хороший способ сэкономить деньги и сделать отопительную систему безопасной.

Инструкция по изготовлению электрокотла для отопления своими руками приведена по ссылке.

Чем утеплить теплоаккумулятор?

Самым недорогим, а потому и наиболее популярным утеплителем является пенополистирол, который в обиходе мы привыкли называть пенопластом.

утепление минватой

Но в данном случае применять его не следует, поскольку материал этот, как и многие другие полимеры, при нагреве (начиная с температуры +80С) выделяет ощутимое количество вредных для здоровья летучих веществ (результат термического распада полимерных молекул).

Конечно, в теплоаккумуляторах заводского изготовления, как и в бойлерах, полимерная теплоизоляция используется (обычно пенополиуретан), но у этих приборов имеется герметичный кожух, сделать который в домашних условиях достаточно сложно.

Более подходящий вариант утеплителя для ТА — минеральная вата, волокна которой делаются из базальта или стекла. Причем желательно использовать такие марки, в которых роль связующего играет не фенолформальдегидная смола, а акрил. В качестве примера можно привести утеплители URSA PURE ONE и Knauf Insulation.

Видео на тему

Источник

Бак аккумулятор: что это такое, устройство, монтаж

Бак аккумулятор: что это такое, устройство, монтаж

Что такое бак аккумулятор для системы отопления

Бак аккумулятор в системе отопления представляет собой резервуар, чтобы накапливать избыточное тепло для применения его в случае, если остановится котловое оборудование. Устройство применяют в схеме с котлом твердотопливного типа.

В некоторых случаях его устанавливают совместно с другими энергетическим оборудованием, к примеру, ими оснащают солнечные коллекторы, тепловые насосы, электронагреватели. Иначе данные агрегаты называются теплоаккумуляторами, буферными емкостями, либо накопителями.

Общие сведения

Особенности устройства

Баки, накапливающие тепло, имеют форму цилиндра, либо квадрата. Устройство оснащено патрубками, выходящими из корпуса. На количество патрубков влияет число подведенных отопительных приборов, контуров.

Объем бака должен соответствовать размеру помещения для отопления, параметр лежит в пределах 200 – 3000 кубометров. Чтобы сохранять тепло, между емкостью и внешним материалом прокладывают слой теплоизоляции, имеющий толщину 5 – 10 сантиметров. Внутреннее устройство бака зависит от типа конструкции.

К основным деталям относят:

Объем бака должен соответствовать размеру помещения для отопления

1.теплообменник (один или два),

2.электронагреватель трубчатого типа.

3.анод магниевого типа.

Двухконтурные системы содержат теплообменники. Данные устройства в баке представлены змеевиками из медного материала. Электронагреватели способствуют сохранению температуры носителя в контурах при неполадках с котлом.

Как работает бак

В стандартной системе, то носитель тепла нагревают в специальном котле твердотопливном типе, который далее идет по трубам в направлении радиаторов. В отопительных приборах носитель охлаждается, по второй линии поступает назад в обогреватель.

После прогорания котла носитель остывает, пока снова не заложат топливо. При этом значение температуры воздуха падает. Если система отопления оснащена аккумуляторным баком, то работа имеет отличия. Как только котел начинает работать с полной мощностью, теплоноситель начинает циркуляцию между обогревающим устройством и аккумуляторной емкостью по малому кругу.

Буферный накопитель заполняется нагретой водой. При наполнении емкости с помощью насоса теплоноситель перекачивается в отопительную систему. В это время котел прогорает, на время закладки топлива отопительные устройства будут получать тепло из бака аккумулятора.

Внимание! Наличие в системе отоплении бака аккумулятора позволяет сохранять в помещении показатель температуры воздуха на одном уровне.

Плюсы бака накопителя

Если в системе отопления есть бак, то такая система может обогревать здание в течение длительного времени при полном отключении котла. Водяной контур в котле имеет хорошую защиту от закипания, поломок. Если резко повысится температура носителя, бак аккумулятор примет на себя избыток тепла, чем обеспечит защиту котельного оборудования. Система оснащается блокировкой от поступления холодного теплоносителя по линии обратного течения в горячий теплообменник во время поломки циркуляционного насоса.

Если отопление состоит из нескольких контуров, то бак распределяет тепловую энергию носителя, позволяя нескольким линиям функционировать самостоятельно. Данная возможность позволяет снижать затраты теплоэнергии, топлива.

Внимание! Установка бака имеет высокую стоимость, также повышаются требования к условиям размещения оборудования.

Подробности

Как подключить бак аккумулятор

По отношению к котельному оборудованию бак подключают параллельно. С помощью труб, имеющий нужный размер, соединяют бак с обогревателем и приборами отопления.

В обвязку входят такие детали, как:

1.клапан трехходового типа.

2.насос для подкачивания, расположенный на контуре между баком и обогревающим устройством.

3.приборы группы безопасности.

4.теплообменники для горячего водопровода.

5.вентиль трехходового типа.

6.насос для циркуляции между батареями и накопительной емкостью.

Для бака подготавливают ровный участок. При наличии емкости большого размера подойдет бетонная площадка. Бак устанавливают, применяя строительный уровень. Патрубки, устанавливаемые сверху, монтируются выше, чем приборы отопления для обеспечения естественного течения теплоносителя, если насос сломается.

От верхнего патрубка к источнику тепла подводят трубопровод для подачи, его устанавливают ближе к первому радиатору с обратной стороны бака. В подающую трубу, идущую от котла к баку, ставят приборы группы безопасности.

Они состоят из:

Чтобы сохранять тепло, между емкостью и внешним материалом прокладывают слой теплоизоляции

1.манометра.

3.вентиль, с помощью которого сбрасывают воздух.

Чтобы не образовывался конденсат, на котловое устройство ставится трехходовой клапан. До клапана подсоединяют насос для циркуляции, чтобы подавать теплоноситель в бак.

Снизу идущий патрубок бака соединяют с линией обратного течения теплоносителя в отоплении с одной стороны, с другой – подводят ко входу в котел. Если в баке остаются незадействованные патрубки, то их оснащают временными заглушками. Последним этапом следует подключить электрооборудование к электропитанию.

После окончания работ проводят тест на функционирование системы. В этот период рядом должны находиться специалисты. Они вовремя осуществят регулировку деталей, убедятся в правильности их работы.

Известные марки

Бак аккумулятор следует выбирать, придерживаясь следующих параметров: качество материала корпуса, объем, максимальная мощность, показатель максимального давления в системе. Перед выбором рассчитывают необходимые параметры бака, его объем. Существует множество моделей баков.

Среди популярных выделяют:

1.бак Profbak и детали внутри изготавливается из нержавейки маркировки AISI304. В основе устройства лежит нагревательная деталь из никеля, которая имеет мощность 45 киловатт. При желании можно заказать установку змеевика, чтобы нагревать горячую воду. Бак распределяет горячую воду и тепловую энергию одновременно. Баки имеют объем 120 – 500 литров.

2.бак SUNSystem Р300 имеет объем в триста литров, выпускается в Болгарии. Может работать в котловом оборудовании, имеющим мощность 6 – 10 киловатт. В устройство не входит теплообменник, но можно подсоединить трубчатый электронагреватель.

3.бак AUSTA EMAIL PSR500 представляет собой резервуар, вмещающий пятьсот литров, оснащенный теплообменником. Конструкция является напольной, может выдержать давление не выше трех атмосфер. Устройство не имеет теплоизоляцию, ее следует купить и установить самостоятельно.

4.бак REFLEX PFH500 оснащен мембраной, которую можно заменять. Применяют устройства в системе закрытого типа, имеющую горячее водоснабжение. Снаружи бак изготовлен из полимера высокого качества. Весит устройство 79 килограмм.

5.бак Drazice Nado 750 \ 160 V 1 выпускается в двух разновидностях, имеющий фланец, либо патрубок. Баки производят в Чехии, имеют относительно невысокую цену. Накопитель вмещает 305 литров.

Внимание! К рекомендуемым моделям относят марки Прометей — 500, HaJDu AQ РТ –750 и другие.

Источник

Теплоаккумулятор для котлов отопления, принцип работы

Твердым топливом отапливают дома в регионах, где нет газопровода, а дрова и уголь обходятся дешевле затрат на электроэнергию. Но, возникает неудобство, которого лишены газовые и электрические котлы и заключено в необходимости постоянно находиться рядом с котлом и загружать очередную порцию топлива вручную. Чтобы делать это реже, котел нужно оборудовать теплоаккумулятором (далее ТА), который будет накапливать избыточное тепло и отдавать его когда дрова или уголь уже сгорели.

Что такое теплоаккумулятор и какую функцию он выполняет

При сильном горении происходит перегрев системы, при слабом она остывает. Сократить амплитуду и увеличить период колебаний можно за счет вместительного бака с теплоаккумулятором. Последний представляет собой теплообменник с большой емкостью, заполненой теплоностилем. Одна часть системы забирает излишки энергии с котла, вторая постепенно отдает тепло в отопительную систему, не давая температуре резко упасть. Весь это процесс происходит автоматически через змеевики под управлением трехходовых клапанов.

Другими словами. ТА позволит Вам загрузить полную топку дров и не переживать что вода в котле закипит. После догорания топлива система отопления еще некоторое время сможет работать за счет накопленного в емкости тепла.

Принцип действия

Теплоаккумулятор – это емкость, внутри которого циркулирует горячий жидкий теплоноситель. Температура поддерживается в нужном диапазоне благодаря дозированию энергии, передаваемой в контур. Разогретый бак отдает тепло в комнаты постепенно. В результате пропадает необходимость постоянно поддерживать горение в топке котла.

Видео обзор такой системы

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

  1. Снижение затрат на энергоносители.
  2. Увеличение КПД отопительной системы.
  3. Отсутствие перегрева.
  4. Снижение количества (периодичности) загрузки твердого топлива в котел.
  5. Тонкая настройка температурного режима в помещениях.
  6. Возможность модернизации (совмещение с системой подачи горячей воды, использование альтернативных источников энергии вместо топлива).

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

  1. Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
  2. Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
  3. Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
  4. Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
  5. Стоимость оборудования и отсутствие быстрой окупаемости затрат, особенно при замене котла.

Последний недостаток успешно решается, если смонтировать теплоаккумулятор своими руками.

Типы отопительных систем с теплоаккумулятором и разным количеством змеевиков

Змеевик играет роль теплообменника, то есть жидкости различных систем не смешиваются между собой, а передача тепла происходит через стенки этой спирали. Изготавливается из меди или нержавеющей стали. Иногда используется черный металл что бы удешевить конструкцию.

Различают четыре основных типа систем:

Без змеевика. Вместо него может быть вмонтирован дополнительный бак меньшего диаметра, подключенный к малому контуру. Передача тепла происходит благодаря физическим свойствам, при котором она поднимается вверх, а холодный теплоноситель опускается в нижнюю часть емкости. Такая система является самой простой и работает только с одним потребителем, например системой отопления и одним источником. Это может быть как твердотопливный котел так и солнечный коллектор. Особенности – минимальная себестоимость, простота монтажа.

Читайте также:  Что такое уно аккумулятор

С одним змеевиком. Спираль находится внутри основного бака, по ней циркулирует теплоноситель от источника. Энергия передается в накопительную емкость откуда и циркулирует далее к потребителю. Особенности такой системы является не смешивание различных теплоносителей. Это может быть важно если они имеют различные химические составы.

Система может работать и в обратном порядке, через змеевик может бить запитана система отопления или ГВС.

С двумя змеевиками. Дополнительный малый контур теплообменника запитан в систему, подключенную к альтернативному источнику энергии. Эта система позволяет использовать более широкий спект оборудования для нагрева теплоносителя.

С тремя спиралями. Предполагается, что в единый отопительный комплекс входит котел на твердом топливе и два альтернативных источника, например, солнечная и геотермальная батареи. Максимальная экономия твердого топлива. Котел может использоваться как дополнительный (резервный).

С дополнительным баком. Существуют системы, в которых включен еще один контур с теплообменником для того, чтобы горячая вода в кране появлялась сразу же после запуска котла, не дожидаясь выхода в оптимальный режим обогрева. Однако в таких системах, запас горячей води ограничен, по его истечению дальнейший прогрев будет проходить медленнее чем через змеевик.

Применение различных типов систем

Отопительные системы, в состав которых входят только твердотопливные котлы применяются, как правило, для обогрева частных домов. Необходимость сооружать угольный (дровяной) склад доставляет неудобство, но такой конфигурации достаточно для отопления в самые суровые морозы.

Системы отопления, в которые включен солнечные коллекторы позволяют экономить до 30% затрат на энергоносители, но не заменить твердотопливный котел. Поэтому ее используют как вспомогательную, тем более что солнце светит не всегда. А вот для того, чтобы дома всегда была вода, мощности достаточно (замещает на 50-90%).

Совмещенные конфигурации предполагают применение газового и твердотопливного котлов. Это удобно при запуске системы в промерзшем здании. Если газовый агрегат подключить к системе горячего водоснабжения, то вода будет всегда. При этом не нужно подбрасывать дрова, достаточно нажать пусковую кнопку газовой горелки. а основную задачу по нагреву води возьмет на себя твердотопливный котел.

Схемы подключения

Полная схема подключения ТА для системы отопления

Простейшая схема подключения предполагает наличие контурного кольца прогрева котла. Это даст возможность сократить время разогрева основного контура. Термостат не позволит прогонят через теплоаккумулятор холодный теплоноситель (воду или гликоль), пока температура не установится на требуемом уровне.

Как только это произойдет, теплоноситель распределяется в двух направлениях:

  1. Прогрев ТА.
  2. Прогрев основного бака.

В последнем случае предполагается перемешивание с теплоносителем и перенаправление в бак. Благодаря тому увеличивается КПД и сокращается время прогрева основного контура. Такое подключение дает возможность работать системе автономно (при выключенном насосе).

Отдельный контур сообщает ТА и радиаторы. Чтобы исключит необходимость контролировать работу отопительной системы, в ее состав вводится два байпаса:

  1. Содержит шаровый клапан, который перекрывается при выключенном насосе. В работу включается обратный клапан.
  2. Если насос остановлен, а шаровый клапан вышел из строя, прокачка теплоносителя производится по второму (резервному) байпасу.

Схему можно упростить, исключив обратный клапан. Это делают, мотивируя тем, что он характеризуется высоким сопротивлением потока. Прибегая к такому шагу нужно помнить, что в случае прекращения подачи электроэнергии придется вручную открывать шаровый клапан.

Более сложная система с использованием альтернативного источника энергии и контура горячего водоснабжения

Если отключения возможны, в систему включают альтернативный источник питания или бесперебойник. Это потребует дополнительных затрат. Целесообразность покупки данного оборудования проявляется после подсчета стоимости труб, фитингов, насоса и клапанов, которые могут прийти в негодность. В результате приобретение ИБП (источник бесперебойного питания) не кажется слишком дорогим удовольствием.

Подробный видео обзор системы

Расчет объема теплонакопителя

Слишком малый объем неэффективен, большой нецелесообразен с точки зрения затрат и потери полезной площади помещения. Точный расчет выполнить невозможно ввиду отсутствия информации о теплопотери здания, особенно, если оно находится в стадии проектирования.

Однако есть возможность рассчитать максимально приближенно. В качестве исходных данных служит мощность котла и суммарная площадь всех отапливаемых помещений. Расчеты производятся следующим образом:

  1. Мощность нагревателя в киловаттах находится в прямой зависимости с площадью. 1КВт способен обогреть 10 м 2 . Если дом 120 м 2 , то котел должен выдавать 12 КВт. Необходимо заложить запас, чтобы оборудование не работало на предельной нагрузке (средний коэффициент – 1,5). Получается, нужно устанавливать котел 18 КВт.
  2. Пренебрегая объемом жидкости в трубах и радиаторах, принимается, что каждый киловатт мощности расходуется на разогрев 25 л. теплоносителя в теплоакуумуляторе. Перемножив две величины, получаем 450 л. Эта величина не предельная, ведь на прошлом шаге был заложен запас мощности 50%.

Заложенного запаса хватит на самую холодную зиму. Оборудование будет работать не на пределе возможности, а значит, прослужит долго.

Расчет по формуле

Существует множество сложных математических формул, позволяющих произвести вычисления

Самая простая формула выглядит так: m = Q / 1.163 х Δt,

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, которую мы можем накопить. Это разница вырабатываемой мощности котла и необходимой нам для отопления;
  • m – масса воды в резервуаре, кг. Ее мы хотим вычислить;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя, °С;
  • 1.163 кВт/кг – удельная теплоемкость воды.

Онлайн калькулятор

*Если калькулятор показывает 0 (ноль), значить у вас нет излишков энергии, которые можно накопить.

Паспортная мощность котла, она указана производителем. Если документы на оборудование не сохранились, найти характеристики можно с сети интернет.

Мощность, необходимая для отопления вашего дома. Рассчитывается специалистами по сложной форме, которая включает: объем помещения, систему отопление, энергоэффективность всего дома.

Температура подачи и обратки. Если в системе не установлены термометры, ее можно снять любым теплосъемником.

Как сделать теплоаккумулятор своими руками

Такой вопрос возникает когда человек узнает цену на такое оборудование, в зависимости от количества змеевиков и материала изготовления, она колеблется в пределах 400-1500 уе. Что не всем по карману.

ТА представляет собой цилиндрическую емкость или прямоугольной формы, изготовленную из металла. Размеры определяет требуемый объем, полученный в результате расчетов, приведенных ранее. Толщина стенки 2-3 мм.

Лист раскраивается при помощи плазмореза, болгарки, гильотины или сварочного аппарата. Сшивается он также при помощи сварки. Максимальное качество шва обеспечивает газовая сварка, но и инверторной можно получить желаемый результат. В любом случаи качество сварных швов необходимо будет проверить под давлением до 4 атмосфер. Торцевые стенки цилиндра закрываются плоскими металлическими кругами той же толщины.

Сталь или нержавка

Сегодня на рынке можно приобрести такие емкости как с черной стали так и с нержавеющей. Производители же утверждают что стоит брать только последний вариант так как он не подвержен коррозии, но и стоит в 2-2.5 раза дороже. Что же выбрать? На самом деле, есть нет денег на нержавку смело берите черный металл. Толщины 3 мм хватит на многие годы, так как эта емкость постоянно заполнена водой, содержащегося в ней кислорода недостаточно для образования коррозии.

Единственная проблема, это когда сливается вода, определенное время внутри сохраняется сырость. Но, запаса толщины металла достаточно чтобы это не было проблемой. Из моей практики: теплоаккумуляторы эксплуатируются уже около 10 лет, никаких проблем с коррозией при ревизии не обнаруживалось.

В качестве теплообменника выступает изогнутая гладкая или гофрированная труба. Покупка магниевого анода избавит от опасности быстрого покрытия конструкции коррозией.

Необходимо заблаговременно изготовить чертеж и отметить входное и выходное отверстия для врезки теплообменника и еще два подключения к главному контуру. Входное сверху, выходное внизу. В стенки врезаются штуцеры. Дополнительных два отверстия с патрубками нужно сделать в днище и верхней крышке. Одно для слива теплоносителя, второе для воздухоотводчика (избавит от переизбытка давления внутри бака).

Чтобы емкость, особенно если форма не цилиндрическая, после заполнения не раздуло, по периметру, на расстоянии 320-380 мм друг от друга устанавливаются ребра жесткости (снаружи бака). Их изготавливают из металлической полосы толщиной 3 мм. Внутри каждое кольцо стягивается двумя диаметральными усилителями стенок, перпендикулярными друг другу. То же самое делают с торцевыми стенками (усилитель соединяет центры окружностей).

Вся конструкция сваривается. Для установки потребуются опоры. Они будут прилажены к днищу. В этих местах снаружи бака прилаживают дополнительные ребра жесткости из такой же полосы, чтобы под массой ТА днище не деформировалось. На штуцеры нарезается резьба (если соединение с трубами планируется выполнить при помощи муфт). Это можно сделать до их установки на ТА.

Как альтернативу применяют сварное соединение контура. Это неудобно с точки зрения обслуживания. В случае выхода ТА из строя придется резать трубы. Муфту можно раскрутить, а после ремонта смонтировать все заново. Если в качестве змеевика используют сплавы цветных металлов, понадобится аргоновая сварка.

Когда система предполагает использование нескольких спиралей теплообменника, их устанавливают одна внутри другой. То есть диаметр первой меньше диаметра второй. Возможна конструкция с расположением друг над другом, если такое позволяет высота потолков в помещении.

Материалом для бака может служить углеродистая сталь с антикоррозийным покрытием, нанесенным гальваническим методом. Это дешевле, нежели сделать бак из нержавейки. Но последняя прослужит дольше. Единственное уязвимое место – сварочные швы. Их лучше обработать. Естественно, сварочный аппарат должен иметь возможность варить нержавеющую сталь.

В качестве дополнительного оборудования можно врезать электрический ТЭН. Включая его вы сократите время запуска и прогрева системы. Контрольно-измерительные приборы тоже не будут лишними (термометр, контроллер уровня теплоносителя и т.д.). В качестве устройств, обеспечивающих безопасность работы теплоаккумулятора, применяют предохранительный выпускной воздушный клапан. Такая система надежна, долговечна и неприхотлива.

Источник