Буферная емкость для твердотопливного котла и системы отопления: предназначение

Виды и строение теплоаккумуляторов

Ёмкости различают по материалу, который применяется как термоаккумулирующий:

твердотельные;
паровые;
а также термохимические;
жидкостные;
с добавочным нагревом.

Вверху бака расположены пара штуцеров (патрубков), предназначенные для совмещения с котлом и всей системой, а также клапаном-предохранителем для спуска лишнего воздуха, если давление в глубине повысится. Внизу есть кран, через который можно спустить воду. Также производитель иногда размещает тут фланцы для монтажа датчика давления и температуры.

Внимание! Ёмкость работает за счет разности давления воды, создаваемой насосом. Встроенный тепловой аккумулятор в разы увеличивает инерционность всей отопительной системы.

Для чего нужен теплоаккумулятор, и как рассчитывается

Не для всех систем отопления теплоаккумулятор является необходимостью. Но вот владельца домов с электрическими или дровяными котлами – есть о чем задуматься.

Давайте для начала глянем на работу дровяного котла. Сразу бросается в глаза выраженная цикличность выработки тепловой энергии с чередованием различных этапов. От полного отсутствия поступления тепла при регулярной обязательной чистке камер и загрузке топки дровами, до максимальной теплоотдачи при выходе на полную мощность. И так далее – по устоявшемуся режиму работы системы.

Получается, что при активном горении дров тепло вырабатывается, скорее всего, с избытком, а при прогорании закладки его явно недостаточно. Теплоаккумулятор в такой ситуации помогает «сгладить эти синусоиды» — избыточное тепло в период активности накапливается, и по необходимости дозировано отдается в контур отопления.

Один из простейших вариантов обвязки твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Электрические котлы относят к наиболее удобным и безопасным в эксплуатации, чрезвычайно простым и послушным в управлении. Но высокая стоимость электрической энергии «портит всю картину». Чтобы как-то снизить затраты, наверное, имеет смысл перенести работу электрического котельного оборудования на время действия льготных тарифов – на ночь. То есть в этот отрезок времени «накачивать теплом» теплоаккумулятор, а потом в течение дня постепенно расходовать созданный запас.

Кстати, наличие теплоаккумулятора – это большой плюс для тех, кто намеревается использовать альтернативные источники. Например, при желании к нему подключается и расположенный на крыше солнечный коллектор, который в погожий день может выдать очень существенный приток тепла.

Принцип устройства этого аккумулятора не столь сложен – по сути, это вместительный бак, заполненный водой. За счет высокой теплоёмкости воды он получает возможность накапливать тепло, которое потом рационально используется хорошо настроенной системой отопления.

Но какой объем такой буферной емкости необходим? Это необходимо знать хотя бы из тех соображений, чтобы предусмотреть свободное место в котельной для монтажа подобного крупногабаритного оборудования.

Для расчета имеется специальная формула, на основании которой был составлен онлайн-калькулятор, предлагаемый вниманию читателей.

Пояснения по проведению вычислений

Ля расчета пользователь должен указать в полях калькулятора несколько исходных величин.

Расчетное количество тепла, требуемое для полноценного отопления дома. По идее, хозяева должны располагать такой информацией, если живут в доме не первый год. Если нет, то придётся рассчитать, и с этим мы тоже поможем.

Следующий параметр – паспортная мощность имеющегося котла. Следует прочувствовать разницу между этой и предыдущей величинами, так как их частенько путают.
Период активности котла.

— Для твердотопливного – это известное владельцам по опыту обслуживания время прогорания дровяной закладки, то есть тот период, когда котел действительно поставляет тепло в общую «копилку».

— Для электрического – промежуток времени, на который запрограммирована работа котла в период действия льготного ночного тарифа.

Коэффициент полезного действия котла – придется поискать в техническом описании модели. Иногда пишется сокращенно КПД, иногда обозначается греческой буквой η.
Наконец, последние два поля калькулятора – это температурный режим работы системы отопления. То есть – температура в трубе подачи на выходе из котла, и в трубе «обратки» на входе в него.

Вот теперь осталось только нажать на клавишу «РАССЧИТАТЬ…» — и будет выдан результат в литрах и кубических метрах. От этого минимального значения и «пляшут» уже при выборе подходящей модели теплоаккумулятора. Такой прибор гарантированно обеспечит наиболее экономичную работу системы отопления.

7 Самостоятельное изготовление прямоугольной модели

Многие решают изготовить эту разновидность буферной установки своими руками. Такой подход позволяет существенно сэкономить финансовые сбережения.

Для реализации этой идеи необходимо выполнить следующие действия:

На начальном этапе рисуется схема будущей конструкции, а также определяются размеры каждой стенки. Мастер обязательно должен учитывать толщину сварочных швов. Чаще всего этот показатель варьируется в пределах от 1 до 3 мм (всё зависит от используемого аппарата и электродов).
Заранее подготовленный листовой металл нужно разрезать на куски.
Две стороны заготовки необходимо прижать друг к другу, чтобы они образовали прямой угол. Те предметы, которые имеют большой вес, должны быть надёжно зафиксированы.
В нескольких местах металла используют точечную сварку, после чего проверяют правильность размещения всех листов.
Мастер должен выполнить внутренний и внешний сварочный шов.
По аналогичной схеме привариваются все стенки, а также дно.
В верхней части аккуратно приваривают угол, сверлят все необходимые дырочки.
К каждой стороне крепят несколько рёбер жёсткости.
Остаётся только изготовить ножки и приварить их.

Основные виды систем отопления

Отопительные системы индивидуальных домов имеют множество видов. Условно их можно классифицировать:

По способу нагрева теплоносителя на электрические, газовые, твердотопливные, геотермальные, жидкостные (топочный мазут) и прочие.
По типу носителя тепла на паровые, жидкостные (в основном водяные), воздушные, а также на комбинированные.
По типу используемой аппаратуры на конвективные, лучистые и лучисто-конвективные.
По способу циркуляции носителя тепла делятся на принудительные (с помощью насоса) и естественные (самопроточные).

Электрические, жидкостные и газовые котлы комплектуются приборами группы безопасности, насосами циркуляционными, регулировочными устройствами и подробным руководством со схемой монтажа обвязки системы. Только котлы твердотопливные никогда не оснащаются комплектом такого оборудования. Поэтому каждый, кто решил ставить такой котёл, проблему обвязки решает самостоятельно. От правильно выполненного монтажа теплогенератора зависит его надёжная, беспроблемная работа.

Исходя из этого обязательно надо включать в схему обвязки твердотопливных котлов все устройства, обеспечивающие надёжность работы и защиту всей системы отопления. Не следует отказываться от устройств, которые создают комфорт и удобство при обслуживании. Так, к примеру, теплоаккумулятор решает проблему понижения температуры жидкости при временной остановке горения в топке, водоподогревательный бойлер обеспечивает горячей водой.

Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.

Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

Примечание. Здесь показаны 2 котла, работающих в каскаде. Но это не принципиально, котел может быть и один.

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.

Важно. Даже если паспортная производительность насосных агрегатов одинакова, то гидравлическое сопротивление ветвей всегда будет разным

Соответственно, реальный расход теплоносителя в каждом контуре все равно отличается, идеально выверить систему невозможно.

Зачем это нужно?

Ознакомьтесь также с этими статьями

Эксклюзивные ковры оптом
Преимущества макбуков от Эппл
Проектирование зданий: виды, особенности
Профессиональная охрана квартиры – верное решение

Отопление на твёрдом топливе может работать и без промежуточного элемента в виде теплоаккумулятора. Однако система с ним имеет важные преимущества:

Этот элемент увеличивает инерционность нагрева. При использовании одного котла отапливаемые помещения довольно быстро остынут. Дополнительный же бак с горячей водой сохранит в себе тепло, и в результате даже к утру в комнатах по-прежнему будет стоять нормальная температура.
Элемент запасает излишнюю тепловую энергию. Хорошо разгоревшийся котёл выдаёт больше жара, чем непосредственно нужно для обогрева помещения. В результате чтобы к утру помещение не остыло, вечером придётся чрезмерную терпеть жару в комнатах. Аккумулятор же сохранит излишки в своём объёме и будет отдавать их медленно и постепенно. Как известно из курса физики, вода обладает максимальной теплоёмкостью из всех веществ, которые можно использовать в быту: вряд ли кто-то станет монтировать отопительную систему на водороде или аммиаке.

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.

Схема обвязки ТТ котла с естественной циркуляцией

Перебои с электричеством в нашей стране нередки, причем обычно они случаются в самую плохую погоду. Поэтому во многих селах и деревнях предпочитают делать системы отопления с естественной циркуляцией — гравитационные. Они работают независимо от наличия электроэнергии, так что дом без тепла не останется.

Подключение котла на твердом топливе в гравитационную систему отопления

Приведенная на схеме обвязка твердотопливного котла для гравитационной системы — самый простой из возможных вариантов. В системе обязательно наличие расширительного бака. Он необходим для компенсации теплового расширения: во время нагрева объем теплоносителя увеличивается, и он вытесняется в расширительный бак. В системах с естественной циркуляцией расширительный бак ставят открытого типа. Это обычная емкость, в которой находится некоторое количество теплоносителя (около половины объема или меньше). Чтобы теплоноситель меньше испарялся, на бак ставят крышку. А чтобы одновременно еще и отводить воздух из системы, поднимают его в самую высокую точку системы.

Принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

В системах этого типа теплоноситель движется благодаря уклону труб. Для обеспечения циркуляции котел должен находиться в самой нижней точке, все отопительные приборы — выше него. Кроме этого, приходится использовать трубы большого сечения — чтобы снизить сопротивление при движении теплоносителя.

От котла труба поднимается вверх, затем, постепенно понижаясь, труба подачи обходит все отопительные приборы. Обратка подключается с обратным уклоном — к котлу. Работает схема так: нагретый теплоноситель за счет высокой температуры поднимается вверх по вертикальной трубе, с небольшим уклоном идет подача (немного выше уровня радиаторов). Эта часть называется разгонная петля. Далее по наклонной трубе подачи, за счет силы гравитации и набранной скорости, обходит все отопительные приборы.

Основной принцип работы естественной циркуляции — перепад высот и разница температур

Проходя по трубам и радиаторам теплоноситель остывает. Остывший теплоноситель имеет большую массу, чем горячий. Более холодный теплоноситель стремится вниз, создавая давление. За счет этого и происходит циркуляция — нагретый теплоноситель стремится вверх, холодный — вниз. Но система работает только при правильно подобранном диаметре труб и их уклоне.

Что еще необходимо

В приведенной выше схеме есть масса недостатков:

Нет предохранительного клапана — это устройство ставят на выходе котла. С его помощью происходит сброс лишнего теплоносителя при его закипании. Если этот клапан не установить, возможен разрыв труб, радиаторов, теплообменника, расширительного бака (если он закрытого типа).
Нет воздухоотводчика. Если система открытого типа (расширительный бак в этом случае просто емкость с крышкой), воздух может выходить через расширительный бак. Но при разветвленной системе необходимы дополнительные устройства для отведения воздуха на радиаторах.

Указанные два устройства обязательны, но еще желателен манометр и термометр. Они нужны для контроля за системой. Термометров желательно иметь два — на выходе и на входе котла. Чтобы можно было оценить эффективность работы системы, подстроить и отрегулировать теплоотдачу радиаторов.

Недостатки

Основное достоинство гравитационной схемы обвязки твердотопливного котла — независимость от наличия электроэнергии. Недостатков намного больше:

Невысокая эффективность и невозможность регулировки. Скорость движения теплоносителя в таких системах невысокая. Поэтому добиться высокой эффективности не получается. Регулировать ее тоже нет возможности. Так что подстроиться под погодные условия невозможно.
Каждый раз когда система разогревается ( утром, например), температура теплоносителя в обратке очень низкая. Из-за этого образуется конденсат, разъедающий теплообменник. И бороться с этим нет возможности.
Неэстетичность исполнения. Для обеспечения циркуляции трубы подачи должны располагаться выше радиаторов. Обвязка твердотопливного котла в гравитационной системе делается трубой 32 мм или более. Иногда подачу тянут над ними — на уровне метра (или чуть выше) от пола, иногда — пускают под потолком. А трубы имеют немалый диаметр, так что вид тот еще.

Все эти недостатки приводят к тому, что системы отопления с естественной циркуляцией делают все реже. Люди предпочитают сделать резервированное электропитание (поставить аккумуляторные батареи или/и генератор) и иметь более удобную и регулируемую систему отопления.

Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов

Для полноты картины, можно привести краткий обзор моделей теплоаккумуляторов известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции:

Наименование модели, производитель Иллюстрация Краткое описание модели Средний уровень цен (по состоянию на 10.2016)

«Tesy V 200 60 F40 P4», Болгария

Недорогой, компактный и лёгкий теплоаккумулятор без дополнительных теплообменников. Для котлов мощностью до 10 кВт. Давление – до 3 бар. Внутренний объем – 200 литров. Габариты: высота 1200 при диаметре 600 мм. Масса без воды – 43 кг. Модели этой линейки объемом до 500 литров оснащены несъёмной термоизоляцией. Более объёмные – термоизоляция поставляется опционно, по заказу потребителя. 35 тыс. руб.

«SunSystem P 500», Болгария

«Пустая», без внутренних теплообменников буферная емкость, но с предусмотренной возможностью подключения электрических нагревателей (ТЭН). Объем – 500 литров, давление – до 3 бар. Рекомендуется для твердотопливных котлов мощностью до 17 кВт. Габариты: высота 1660 при диаметре цилиндра 850 мм. Масса в пустом состоянии – 111 кг. 48 тыс. руб.

«S-Tank AT 1000», Белоруссия

Модель на 1000 литров относится к линейке недорогих буферных емкостей без встроенного теплообменника. Возможность подключения твердотопливных котлов и других альтернативных источников тепла. Рабочее давление – до 6 бар, толщина термоизоляции – 70 мм. Разнонаправленные, развернуты под углом 90º монтажные отверстия с внутренней резьбой 1 ½ дюйма – для контуров, и ½ – для контрольно-измерительных приборов. Размер модели – высота 2020 при диаметре 920 мм. Масса в незаполненном состоянии – 130 кг. В линейке продукции – теплоаккумуляторы объемом от 300 до 5000 литров. 50 – 60 тыс. руб.

«Hajdu PT 750 C», Венгрия

Буферная емкость с одним встроенным теплообменником и возможностью установки дополнительных ТЭНов. Объем – 750 литров, максимальное давление – до 6 бар, подходит для котлов мощностью до 25 кВт

Важно – изделия не комплектуются термоизоляцией – ее или выполняют самостоятельно, или заказывают в качестве дополнительной опции за отдельную плату. Высота – 1910 мм, диаметр цилиндра – 790 мм. Масса в пустом состоянии – 171 кг

78 тыс. руб

Масса в пустом состоянии – 171 кг. 78 тыс. руб.

«S-TANK АТ MONO 1000», Белоруссия

Сходная по строению и габаритам модель с показанной выше «S-Tank AT 1000», но со встроенным одним теплообменником, что расширяет возможности использования других источников тепла. Масса в пустом состоянии – 175 кг. 85 тыс. руб

Высококачественная эффективная модель с двумя встроенными теплообменниками. Объем теплообменников 7,9 и 11 литров при площади активного теплообмена 1.2 и 1.8 м² соответственно. Внутренний бак выполнен из высокосортной стали St 37-2. Предусмотрена надежная термоизоляция ECO SKIN 2.0, сводящая теплопотери к минимуму. Объем – 500 литров. Допустимое давление – до 3 бар. Подходит для котлов тепловой мощностью до 13 кВт. Габариты: высота 1275 при диаметре 850 мм.Масса без воды – 113 кг. Производитель предоставляет 7 лет гарантии. 105 тыс. руб.

«Heatleader MB215 500-0-0», Россия

Буферная емкость с проточным контуром горячего водоснабжения, с возможностью его организации по рециркуляционной схеме. Объем – 500 литров. Съемный кожух с термоизоляцией толщиной 50 мм. В комплекте – группа безопасности с клапаном, откалиброванным на максимальное давление в баке в 6 бар. Габариты – 2000×600×700 мм. Масса в пустом состоянии – 200 кг. 120 тыс. руб. – с баком из котельной стали. 150 тыс. руб. – с баком из нержавейки.

«Nibe BUZ 750/200.91», Швеция

Продукция известной шведской компании, специализирующейся на выпуске отопительного оборудования. Высококачественная модель со встроенным баком-бойлером для обеспечения горячего водоснабжения. Общий объем – 750 литров, из которых 200 литров занимает встроенный бак. Плюс к этому – встроенный теплообменник с площадью теплообмена 2,74 м² Максимальное давление теплоносителя: в емкости – до 3 бар, в змеевике – до 16 бар. Соответственно, температуры 95 и 110 градусов. Габариты: 1468 × 964 × 1042 мм. Масса в пустом состоянии – 330 кг. 208 тыс. руб.

В завершение – информативный видеосюжет с обоснованием необходимости буферной емкости в системах отопления с твердотопливным котлом:

Принцип работы бака-аккумулятора

Схема отопления с теплоаккумулятором

Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.

При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.

Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.

Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.

Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.

Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.

В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.

При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.

При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.

Необходимый объем тепла для обогрева помещений может автоматически регулироваться комнатным датчиком температуры, который управляет работой трехходового клапана, установленного на выходе ТА в подающей магистрали. При достижении в комнате заданной температуры датчик выдает управляющий сигнал на клапан, который срабатывает и ограничивает подачу горячего теплоносителя в систему, перенаправляя его обратно в ТА.

После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.

Схема ГВС с баком-аккумулятором

Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.

Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.

Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).

Встроенный в бак теплоноситель для ГВС обеспечивает нагрев холодной воды, подаваемой через него из водопроводной системы. Тем самым он играет роль проточного водонагревателя, обеспечивая потребности хозяев дома в горячей воде.

Виды буферных емкостей для котлов — преимущества и схемы обвязки

Виды и строение теплоаккумуляторов