Как рассчитать и подключить теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор в системе отопления
Теплоаккумулятор для котлов отопления представляет собой буферную металлическую емкость, которая устанавливается в рассечку между котлом и элементами, куда поступает горячая вода. Как правило, бак имеет цилиндрическую форму, но встречаются и прямоугольные. Снаружи теплоаккумулятор (ТА) покрыт слоем пенополиуретановой теплоизоляции. Внутреннее пространство емкости заполнено теплообменниками в виде змеевиков или спиралей. «Хвосты» этих поверхностей выведены наружу, а к ним подводится теплоноситель. Количество штуцеров, их диаметр и привязка по высоте зависит от схемы, по которой будет подключаться буферный бак.

Теплоаккумулятор, автоматика, трубы, фитинги — все это стоит немало денег и, естественно, люди хотят понимать, целесообразность установки дополнительного оборудования. Понять, поможет наглядный пример.

У человека дома стоит котел на твердом топливе мощностью 20 кВт. При сильных морозах дом будет терять 18-20 кВт тепла в час, то есть КПД котла будет максимальным. Совсем иначе обстоит дело осенью и весной. При 0 °C тепловые потери составят приблизительно 8 кВт. Попытки потребителя снизить мощность котла будут безуспешными, так как регулирование твердотопливных теплогенераторов ограничено диапазоном ± 2 кВт. Для таких случаев и ставится ТА. Он накапливает «лишнее» тепло, а после того, как топливо прогорает и котел прекращает свою работу, начинает это тепло отдавать на обогрев помещения и на работу ГВС и теплого пола.

Есть множество схем подключения ТА в систему отопления дома. Он комбинируется с газовым и электрическим котлом, солнечными коллекторами и грунтовыми насосами. Самая распространенная и быстроокупаемая из всех схем — схема с твердотопливным котлом и ТА.

Схема с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором

Схема отопления с теплоаккумулятором
В этой схеме ТА является промежуточным звеном между котельным и отопительным контуром. Теплоноситель нагревается в твердотопливном котле, проходит группу безопасности, которая стоит сразу на подаче. Предусматривается защита от низкотемпературной коррозии: циркуляционный насос будет прокачивать теплоноситель по замкнутому контуру через байпас, пока его температура на подаче в котел не достигнет 65 °C.

Если температура воды на входе в котел будет ниже 65 °C, то на стенках труб, проходящих внутри котла, начнет выступать конденсат. Это приведет к усиленной коррозии, и устройство быстро выйдет из строя.

После этого клапан на байпасе перекрывается и теплоноситель начинает греть воду в накопительном баке. После выгорания топлива котельный контур перекрывается. Начинается забор теплоносителя в отопительный контур из верхней части бака. Его температура регулируется термостатическим трехходовым клапаном, который разбавляет горячую воду холодной из обратки. Пройдя все радиаторы отопления, вода возвращается в нижнюю часть теплоаккумулятора. Система является замкнутой, перемещение среды осуществляется с помощью циркуляционных насосов.

Важно! Любая схема, работающая под давлением, включает в себя расширительный мембранный бак. Он нужен для компенсации объема теплоносителя при нагревании. При повышении температуры до 100 °C объем увеличивается на 4%. Расчет показывает, что в системе отопления со встроенным теплоаккумулятором  емкость расширительного бачка может достигать 70 — 80 л.

Расчет объема теплоаккумулятора

Система отопления с аккумулятором тепла
Рассчитать объем ТА для дома, можно двумя способами. Сделать расчет объема бака по формуле:

Vбака = 13,5* Qкотла*T, где

Qкотла — тепловая мощность котла, кВт

Т — время, за которое прогорает одна закладка топлива (расчет ведется в часах).

Например, если котел мощностью 20 кВт, а топливо в нем выгорает за 5 часов, то:

Vбака = 13,5* 20*5 = 1350 л.

Расчет показывает, что нам нужна буферная емкость объемом 1350 литров.

Второй способ более точный:

Vбака = Qmax / С (T2-T1), где

С — теплоемкость воды, const = 4.18 Дж/(кг*К);

Qmax — общее количество тепла, накопленное в баке. Расчет его производится за то время, которое понадобится для полного выгорания одной закладки топлива, кДж (кВт*ч);

Т2 — максимальная температура в теплоаккумуляторе, принимается около 85 — 90 °C;

Т1 — температура в обратке, для котлов на твердом топливе принимается 55 — 65 °C;

Также можно при предварительном расчете принять следующие приблизительные цифры — на каждый кВт мощности котла приходится 30 – 50 литров объема ТА.

Выбор материала корпуса

Аккумуляторный бак для отопления
Материал корпуса — «нержавейка» или низкоуглеродистая сталь. Нержавейка не корродирует и срок ее эксплуатации — десятки лет. Черная сталь в несколько раз дешевле, но тогда в системе желательно поставить устройство для улавливания ржавчины.

Если схема подключения предусматривает несколько контуров: отопление, теплый пол, солнечный коллектор и т. д., то соотношение диаметра и высоты должно быть не менее 1: 3.

Преимущества и недостатки схемы с теплоаккумулятором:

  • Там, где местность не газифицирована, применение аккумуляторного бака в комплексе с твердотопливным котлом дает существенную экономию топлива — до 30%. Теплоаккумулятор для отопления сглаживает температурные скачки, сокращает общее время обслуживания системы.
  • Если стандартная схема «твердотопливный котел — буферная емкость» дополняется резервной линией с газовым котлом, то устраняется один из главных недостатков в ее работе. Дело в том, что бак начнет раздачу горячей воды только после того, как нагреется сам, а на такой большой объем понадобится не менее 5-6 ч. В этой же схеме, газовый котел может работать автономно от основной линии, нагревая воду для отопления и ГВС. Когда начнется подача горячей воды из бака, газовый котел автоматически отключится.
  • Любая схема с теплоаккумулятором имеет один большой недостаток — высокая стоимость аккумуляторного бака и автоматики. Расчет прост: больше бак — выше цена. Можно сделать схему без дорогостоящих контроллеров, но все равно придется сильно потратиться на бак и смесительно-насосные блоки. Конечно, со временем оборудование окупится.
  • Термоаккумулятор — оптимальное решение для владельцев солнечных коллекторов и тепловых насосов. Потребитель «сливает» в буферную емкость все нерегулярно получаемое тепло от этих источников плюс избыточную теплоту котла, получая взамен горячую воду для своих нужд.

Установка и подключение теплоаккумулятора

Как сделать тепловой аккумулятор в системе отопления
Аккумулирующий бак для системы отопления, котел и обвязка нуждаются в большой площади под установку — желательно в отдельном утепленном помещении. Кстати, нужно учесть, что стандартная ширина дверных проемов около 800 мм. Покупая бак большего диаметра, придется снимать дверную коробку. Габарит емкости необходимо считать не по диаметру цилиндрической части, а по крайним точкам патрубков.

На второй этаж теплоаккумулятор объемом более 1 000 л лучше не ставить, так как перекрытие может не выдержать. Если бак будет монтироваться на первом этаже или в подвале дома, то под его установку желательно залить бетонную плиту толщиной 40 — 50 мм.

Буферный бак, как и любая емкость под давлением, должен оборудоваться автоматическим воздушником, предохранительным клапаном и манометром. В нижней точке емкости к баку подключается дренажная линия для слива воды при ремонте. По высоте бак комплектуется температурными датчиками. Устройство бака включает в себя лаз для внутреннего ремонта.

Диаметр патрубков бака должен совпадать с диаметром подводящих и отводящих трубопроводов котельного, отопительного или любого другого контура. Подсоединение, как правило, резьбовое, но баки с давлением выше 6 атм соединяются с системой через фланцы.

Чтобы обеспечить естественную циркуляцию в контуре при отключении электроэнергии, патрубок обратки бака нужно сделать выше патрубка обратки котла, а высота между трубами подачи и обратки в котельном контуре должна составлять не менее 2,5 — 3 метров.

Нюансы использования теплоаккумуляторов и советы по эксплуатации

  • Если в планах надолго уехать из дома, то нужно выставить термостат трехходового клапана на минимальную температуру. При таком «экономном» режиме работы отопительный контур может работать несколько дней;
  • Блок погодозависимой автоматики, встроенный в систему с ТА, будет регулировать температуру теплоносителя в радиаторах по мере изменения погодных условий;
  • Если сделать в верхней части буферного бака релейный термостат с погружной гильзой и выставить на нем, например, температуру 35 °C, а на термостате клапана 60 °C, то когда термостат покажет 25 °C (60-35=25°С), насос циркуляции автоматически выключится;
  • Если расчет показал большой объем ТА, который не вписывается в габариты помещения, то его можно заменить двумя емкостями поменьше, соединив их трубами в верхней и нижней части;
  • Чтобы предотвратить электрохимическую коррозию ТА, нужно подключить к нему заземление;
  • Если схема включает в себя электрический котел, то для нагревания водяного объема накопительной емкости лучше воспользоваться тарифом ночного времени, если такой предусмотрен в условиях обслуживания.

Источник

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: