Современные системы отопления представляют собой целую совокупность трубопроводов и агрегатов, предназначенных для получения и распространения тепловой энергии. Некоторые из этих устройств исполняют главенствующую роль, другие используются для повышения безопасности, экономичности и энергетической эффективности работающего оборудования. К последним относится и тепловой аккумулятор – прибор, который поможет поддерживать комфортную температуру и при этом даст возможность сэкономить деньги на обогреве помещений.
Зачем нужен тепловой аккумулятор
Тепловые аккумуляторы (буферные ёмкости) предназначены для накопления тепловой энергии во время работы отопительного оборудования и последующего её использования после отключения агрегатов. Рассмотрим несколько вариантов применения теплоаккумулирующей ёмкости как для обеспечения комфорта, так и с целью экономии.
В системах отопления, использующих дрова или уголь
Системы отопления, которые используют газ, дизельное топливо или электричество, позволяют изменять режим работы котла в широких пределах. Тепловой агрегат можно остановить или запустить в любой момент, таким образом регулируя температурный режим в помещениях.
Если в качестве источника энергии применяются дрова, уголь, то быстро прекратить горение без вреда для топлива невозможно вследствие высокой инерционности процесса. Поэтому приходится или принудительно вентилировать помещение или уменьшать количество дров (угля) в топке котла. При этом в первом случае драгоценное тепло попросту выходит наружу, а во втором приходится постоянно следить за работой агрегата.
Такая схема неэкономична и некомфортна. Решением этой проблемы является установка буферного накопителя, который позволит использовать теплоноситель из аккумулирующей ёмкости по мере надобности. Запасённое во время работы котла тепло будет подаваться в магистраль даже после полного прекращения горения.
В системе с тепловым котлом
Не секрет, что стоимость твёрдого, жидкого, газообразного топлива и электроэнергии различается и зависит как от региона проживания, так и других факторов.
Дешевле всего отапливать жилые помещения газом, но при отсутствии газопровода приходится искать другие альтернативные варианты. Например, комбинировать работу твердотопливного агрегата с электрокотлом. Все знают, что стоимость электроэнергии ночью в несколько раз ниже, чем днём. Поэтому если установить многотарифный счётчик и использовать электрокотёл в связке с теплоаккумулятором, то можно экономить деньги. Работа оборудования в ночные часы позволит поддерживать температуру в помещениях и запасать тепло, чтобы подавать его во время высокой стоимости энергии. При необходимости в работу можно включить твердотопливный агрегат, что позволит увеличить производительность системы.
В альтернативных источниках энергии
Этот вариант подразумевает использование альтернативных источников энергии. Буферная ёмкость «подзаряжается» теплом от Солнца (использование солнечного коллектора) или нашей планеты (применение теплового насоса).
Преимущества и недостатки агрегатов
К преимуществам теплоаккумулирующих ёмкостей можно отнести:
- возможность накопления тепла во время работы котла и последующей отдачи энергии при его отключении;
- защиту отопительной системы от перегрева;
- способность соединить в одну схему несколько тепловых агрегатов, работающих на различных видах энергии;
- значительное повышение КПД котлов за счёт возможности их эксплуатации при повышенных температурах (как известно, в таком режиме происходит минимум потерь от преобразования энергии из одного состояния в другое);
- уменьшение числа загрузок твердотопливного котла и равномерное временное распределение тепла при его работе;
- возможность подключения контура горячего водоснабжения.
К явным недостаткам буферного аккумулятора относится его громоздкая конструкция и увеличение стоимости отопительной системы, связанное с необходимостью покупки и монтажа дополнительного оборудования.
Устройство и принцип работы теплоаккумулятора
Самый простой тепловой аккумулятор представляет собой большой бак круглого или прямоугольного сечения с установленными на разной высоте патрубками. Объем ёмкости зависит от производительности оборудования и составляет от 200 литров до 3 кубических метров. Работа аккумуляторного бака возможна за счёт высокой теплоёмкости воды (или антифриза), нагрев которой обеспечивает котёл. Толстый слой утеплителя позволяет жидкости длительное время сохранять высокую температуру, обеспечивая работоспособность отопления в течение 1 – 2 суток после отключения отопительного агрегата.
Использование теплоизоляции необходимо даже в случае установки буферного аккумулятора в жилом здании, поскольку теплоотдача по площади всех стенок бака приведёт к чрезмерному повышению температуры в помещении.
Теплоаккумулирующая ёмкость состоит из следующих деталей:
- стальной или пластиковый бак;
- кожух;
- теплоизоляция;
- встроенный теплообменник;
- магниевый анод (при использовании металлической ёмкости);
- электрический нагреватель;
- патрубки для подключения отопительных агрегатов и контуров обогрева;
- теплоноситель.
Использование нержавеющей стали в качестве материала бака позволяет значительно увеличить срок его службы, что особо важно для отопительных систем открытого типа.
Простейший тепловой аккумулятор не имеет встроенных теплообменников. По сути, он является термосом с патрубками для подвода и отвода теплоносителя. Несложная конструкция позволяет сделать такой бак своими руками. Важно только обеспечить требуемые герметичность и теплоизоляцию.
При использовании буферной ёмкости простого типа её совместная работа с твердотопливным оборудованием и обогревающим контуром выглядит так:
- во время работы котла происходит забор охлаждённого теплоносителя из нижней части буферного аккумулятора и его подача к отопительному агрегату для нагрева;
- горячий теплоноситель подаётся к верхней части бака, при этом перемешивания жидкости не происходит по причине её разной плотности;
- горячая вода (или антифриз) по мере надобности отбирается через другой верхний патрубок благодаря использованию циркуляционного насоса, трёхходового крана и другой регулирующей аппаратуры;
- охлаждённый теплоноситель из контура обогрева возвращается в нижнюю часть ёмкости.
Время работы отопления на запасах тепла в буферном баке зависит от ёмкости последнего и мощности системы обогрева. Поэтому определение объёма прибора зависит от того, что приоритетнее: длительность работы на аккумулированной энергии или время накопления тепла в устройстве.
Послойное разделение жидкости в баке буферной ёмкости позволяет производить отбор теплоносителя нужной температуры.
Схема подключения и монтаж своими руками
Если вы сталкивались с монтажом или реконструкцией отопительной системы, то вам будет несложно изготовить и установить тепловой аккумулятор. Справиться с этой работой сможет и новичок при наличии необходимых слесарных навыков.
Схема подключения буферной ёмкости имеет следующие особенности:
- к нижним патрубкам прибора присоединяются вход котла и обратная ветка отопительной системы;
- движение теплоносителя в системе, равно как и его подачу в нагревающий агрегат, обеспечивает циркуляционный насос, установленный совместно с обратным клапаном и запирающим краном;
- к выходу котла подключён второй насос, предназначенный для транспортировки горячей жидкости к верхнему патрубку аккумулирующей ёмкости;
- второй верхний патрубок бака соединяется с напорной магистралью системы отопления. При этом возможно включение как с трёхходовым клапаном, так и без него.
Отметим, что подобный принцип используется для систем с одним отопительным агрегатом. Применение нескольких котлов требует дополнительной установки запирающих, балансировочных и отсекающих устройств, что значительно усложняет схему подключения и конструкцию теплового аккумулятора.
Накопительная ёмкость должна обязательно оснащаться предохранительным клапаном, а при необходимости ещё и датчиками давления и температуры.
Установка теплоаккумулирующей ёмкости
Вне зависимости от того, какой теплоаккумулятор используется (покупной или изготовленный своими руками), в процессе работы понадобятся:
- шаровые краны;
- циркуляционные насосы;
- отрезки труб необходимого диаметра;
- обратные клапаны;
- датчики температуры;
- предохранительный клапан;
- электрическая проводка;
- трехходовые краны или электрическая система управления работой циркуляционных насосов;
- тепловой аккумулятор.
Кроме этого, потребуются обычные наборы сантехника и электрика, которые включают нужные инструменты и необходимые изолирующие и герметизирующие материалы.
Прежде всего, определяют место установки прибора. Если есть возможность, то бак монтируют как можно ближе к отопительному котлу. Теплоаккумулирующую ёмкость подключают в следующем порядке:
- Из отопительной системы сливают теплоноситель.
- К одному из верхних выводов бака подключают предохранительный клапан.
- На патрубки бака устанавливают шаровые краны. Можно обойтись и без запорной арматуры, но в таком случае при необходимости ремонта или замены оборудования понадобится сливать теплоноситель.
- К нижнему выводу ёмкости подключают циркуляционный насос, посредством которого охлаждённая жидкость будет подаваться в котёл.
- Напорный патрубок отопительного агрегата присоединяют к верхнему выводу теплового аккумулятора.
- Монтируют датчик температуры и блок автоматики, которые будут управлять циркуляционным насосом в зависимости от степени нагрева теплоносителя.
- К парному выводу, расположенному в верхней части бака, подключают подающую магистраль отопительной системы.
- На обратном трубопроводе монтируют второй циркуляционный насос. Этот агрегат понадобится для транспортировки теплоносителя по контуру обогрева.
- Устанавливают автоматику для управления работой второго насоса в зависимости от температуры воздуха в помещениях.
- Если конструкцией теплоаккумулятора предусмотрен второй контур, то его присоединяют к системе горячего водоснабжения.
- При необходимости выполняют электрическое подключение ТЭНа буферной ёмкости к питающему напряжению.
- Устанавливают устройство защитного отключения и заземляющий контур.
Подключение лучше всего выполнять разъёмными соединениями. Для стальной системы используют сгонные муфты, а для полипропиленовых трубопроводов – фитинги «американки».
Места всех сопряжений должны быть тщательно герметизированы при помощи пакли и специальной пасты. Фум-ленту лучше не использовать, поскольку она не позволит «доворачивать» соединения для правильной установки циркуляционных насосов и удобного размещения шаровых кранов.
Как подключить тепловой аккумулятор в обвязке с твердотопливным и газовым котлами (видео)
Тепловой аккумулятор оптимизирует работу отопительного агрегата и позволяет экономить ресурсы. Буферную ёмкость несложно установить своими руками, для чего можно купить готовое изделие в торговой сети или же изготовить накопительный бак самостоятельно. В любом случае потраченные средства окупаются в короткий срок, что позволяет советовать установку теплоаккумуляторов как с целью энергосбережения, так и для защиты отопительных агрегатов от перегрева.
