Теплоаккумулятор для котла

Подключение ТА к потребителям

С другой стороны теплоаккумулирующую емкость надо подключить к системе отопления. Если подключаем только радиаторы, все просто — с одного из верхних выходов идет труба в трубопровод подачи, в нижний подключаем обратку. Но, в этом случае, возможен перегрев радиаторов. Когда вода в баке нагрета до температуры выше 60°C, это может быть опасным, а температура может быть 90°C и даже выше. При касании к таким горячим радиаторам, высока вероятность получения нешуточного ожога. К тому же в помещении явно будет жарко.

Подключение радиаторов

Чтобы избежать подачи слишком горячего теплоносителя, ставят еще один трехходовой смесительный клапан. Схема работает также как описано выше. Выставляем на регуляторе требуемую температуру, например, 50°C. Как только теплоноситель в подаче будет горячее, клапан откроет подмес воды из обратки.

Одна из выгод установки теплоаккумулятора — возможность приготовления ГВС в той же емкости (средняя картинка на рисунке ниже). Для этого в бак встраивают теплообменник или емкость. Его выход подключают к гребенке горячего водоснабжения.

Схемы обвязки буферной емкости со стороны системы отопления

Так как и в этом случае тоже возможен перегрев, тут также необходим узел подмеса. Вот только добавлять надо холодную водопроводную воду. Реализуется этот узел при помощи еще одного трехходового смесительного клапана. Выход от холодного водопровода подключаем к смесительному трехходовому клапану ГВС. Чтобы при отсутствии разбора горячей воды она не попадала в гребенку холодной воды, на линии подачи от ХВС ставим обратный клапан.

Эта схема обвязки теплоаккумулятора имеет существенный недостаток: когда горячая вода не используется, вода в трубах остывает. Чтобы «добыть» теплую, приходится сливать остывшую просто в канализацию. Это неудобно, так как приходится ждать, и неэкономно. Для решения проблемы, от последней точки разбора тянут обратную линию, в которой устанавливают свой циркуляционный насос. Этот контур называется рециркуляционным. Пока кран нигде не открыли, вода бегает по кругу. Таким образом, из всех кранов постоянно идет теплая вода

Обратите внимание на установку обратных клапанов — они обязательны для работоспособности схемы

Обвязка теплоаккумулятора для индивидуального отопления со всеми функциональными элементами и арматурой

Для окончательной проработки схемы надо еще оговорить место установки арматуры. Это автоматические воздухоотводчики, которые ставят в самых высоких точках системы. Еще нужны запорные краны. Их устанавливают возле каждого крупного функционального узла так, чтобы при необходимости, можно было перекрыть краны и снять оборудование для ремонта или профилактики.

Как запитать теплый водяной пол

К теплоаккумулятору можно очень неплохо подключить и теплый пол. Обвязка в этом случае ничем не отличается от случая с радиаторами. Нужен тот же узел подмеса со смесительным трехходовым клапаном, но настроен он должен быть на более низкую температуру — не выше +40°C. В этом случае можно подключить теплый пол без смесительного узла — температура должна контролироваться при выходе из котла. Но можно и перестраховаться — поставить второй смесительный узел на распределительном коллекторе теплого пола.

Обвязка теплоаккумулятора с теплым водяным полом (в зеленом контуре)

Есть и второй вариант обвязки теплоаккумулятора с теплым полом — подавать той же температуры теплоноситель, что идет на радиаторы. Понижать ее будет смесительный узел. Хлопот и затрат меньше (нужны только тройники для отвода от основной магистрали), но и надежность такого решения ниже. Хотя, справляется же это оборудование с теплоносителем, который подает обычный котел.

Расчёт объема буферной емкости котла

По расчетам, теплоаккумулятор должен принять всю энергию от одной закладки топлива в котел

Объем буферной емкости обычно рассчитывают таким образом, чтобы за время горения одной закладки топлива теплоаккумулятор сохранил все выработанное котлом тепло. Самостоятельно можно произвести лишь приблизительные расчеты, не учитывающие теплопотери от радиаторов отопления и влияние температуры воздуха в помещении. Основная формула для расчетов объема теплоаккумулятора:

W = k × m × с × Δt, где

• W – избыточное количество тепла;
• m – масса жидкости;
• с – теплоемкость теплоносителя;
• Δt – количество градусов, на которые нужно нагреть теплоноситель;
• k – КПД котла.

Отсюда нужно вычислить массу теплоносителя: m = W / (k × с × Δt).

Так как W определяется как разница значений энергии, выработанной котлом и затраченной на обогрев дома, необходимо также уточнить их и время прогорания закладки топлива. Если мощность котла приводится в паспорте прибора, расход тепловой энергии на отопление нужно рассчитывать. Время прогорания топлива определяется опытным путем. Допустим, это 3 ч, а на отопление дома требуется 10 кВт/ч. Значит, за 3 ч будет потрачено: 10 × 3 = 30 кВт.

Выработка тепла котлом мощностью 22 кВт/ч составляет: 22 × 3 = 66 кВт.

По итогам расчета избыточное тепло составит: W = 66 – 30 = 36 кВт. Переводим в Вт, получаем 36000 Вт.

Используя формулу m = W / (k × с × Δt), определяем искомое значение массы воды. КПД указывается в паспорте в процентах. Это значение нужно перевести в десятичное, разделив на 100. Например, 80/100 = 0,8. Теплоемкость воды равна 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С.

Δt  определяют путем измерения температуры трубы подачи и обратки, вычитая из большего значения меньшее. Например: Δt = 88 – 58 = 30°С. Таким образом, m = 36000/(0,8 × 1,164 × 30) = 1 288,7 кг.

Для сохранения всей избыточной энергии, выработанной котлом, потребуется емкость объемом не менее 1 288,7 м3. Подойдет теплоаккумулятор Jaspi GTV Teknik на 1500 л. При более скромных значениях расчета можно ограничиться резервуаром, к примеру, на 750 л.

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.

Схема отопления с насосом

Контур с принудительной циркуляцией лишен недостатков гравитационной системы. Длина труб и их диаметр могут быть любыми, нужно только установить мощную помпу.

Инструменты и материалы

Дополнительно потребуются:

• индикатор фазы;
• кусачки;
• стриппер (приспособление для снятия оболочки с жил) или нож.

Из инструментов вам понадобится индикатор фазы.

Нужны такие материалы и изделия:

• медные провода с сечением, соответствующим потребляемому насосом току;
• клеммы типа WAGO или самоизолирующие зажимы;
• диэлектрическая клейкая лента;
• короб для кабеля.

Кроме труб, фитингов и радиаторов, для монтажа контура понадобятся:

1. Мембранный расширительный бак. Из-за создаваемого помпой избыточного давления систему делают закрытой, поэтому вариант для гравитационного отопления не подойдет. Нужен красный мембранный бак – для технической воды. Синий для питьевой стоит дороже.
2. Манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан. Вместе они называются группой безопасности.
3. Трехходовой вентиль с термоголовкой.
4. Фильтр.

Что делать с конденсатом

Чтобы избежать поступления в котловой бак теплоносителя с температурой ниже +50…+55°С, вызывающего образование кислоты на его стенках, вблизи отопителя монтируют смесительный узел.

«Подачу» и «обратку» соединяют перемычкой с 3-ходовым вентилем, управляемым сигналами от термодатчика. При остывании теплоносителя на впуске в агрегат ниже критической температуры клапан поменяет положение, и произойдет подмес горячего потока в холодный.

Инструкция

Систему отопления собирают по следующим правилам:

1. Используют трубы ДУ25, при большой протяженности контура – ДУ32.
2. Горизонтальные участки прокладывают с малым уклоном, необходимым только для дренирования трубопровода, – 2-3 мм/м.
3. Разгонного коллектора не делают.
4. Группу безопасности устанавливают со стороны подающего патрубка котла не далее 0,5 м от него. Между теплогенератором и приборами запрещено размещать запорную арматуру.
5. Насос с фильтром и мембранный расширительный бак подсоединяют к «обратке», чтобы они работали в щадящих условиях при относительно низкой температуре.
6. Помпу размещают между 3-ходовым вентилем и отопителем.

Схема отопления твердотопливным котлом с насосом.

Нужно предусмотреть возможность аварийного сброса избыточного тепла.

Для этого используют:

• ветку с радиаторами в неотапливаемых помещениях (например, в кладовой или на веранде);
• змеевик в котловом баке, подключаемый к водопроводу с одной стороны и канализации – с другой.

Схема отопления с буферным баком-аккумулятором тепла, и твердотопливным котлом

Рассмотрим еще одну схему отопления частного дома твердотопливным котлом, которую предлагает один из российских производителей буферных емкостей — аккумуляторов тепла. С подробным описанием конструкции буферного бака можно познакомиться здесь.

Схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла (чтобы увеличить, кликните по картинке). Система отопления открытая, работает под атмосферным давлением, но с принудительной циркуляцией теплоносителя в отопительных контурах.

На схеме: 1 — расширительный бак с поплавковым запорным клапаном; 2 — обратный клапан; 3 — запорный вентиль; 4 — ввод сети водопровода; 5 — котел твердотопливный; 6 — камин с водяной рубашкой; 7 — насос; 8 — фильтр; 9 — дифференциальный клапан (вертикально); 10 — буферная емкость; 11 — разбор горячей воды в доме;; 12 — предохранительный клапан; 13 — мембранный расширительный бак; 14 — редуктор давления; 15 — смесительный клапан 3-х ходовой; 16 — термостатический клапан; 17 — радиаторы отопительные; 18 — трубы теплого пола;

Эта схема отличается от первой, тем, что система отопления здесь открытая, работает под атмосферным давлением. Контур подогрева горячей воды находится под давлением сети водопровода.

Для зарядки аккумулятора теплом используются два источника — твердотопливный котел и камин с водяной рубашкой.

Недостаток схемы в том, что не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при растопке котла. В режиме растопки котла при температуре теплоносителя менее 55 град. на поверхности теплообменника в котле из дымовых газов выпадает конденсат. Конденсат смешивается с продуктами сгорания топлива и постепенно забивает теплообменник, что снижает КПД котла. Кроме того, отложения ускоряют коррозию металла, что сокращает срок службы котла.

Преимущества и недостатки установки в систему отопления теплового аккумулятора

При включении в систему отопления дополнительного прибора увеличивается и объем теплоносителя. При этом в отличие от конечных приборов – батарей и радиаторов тепловой аккумулятор не отдает тепло, а наоборот, старается его накопить. Сегодня имеется несколько схем включения этой установки в систему, каждая имеет свои специфические задачи и технические решения, но все эти схемы сводятся к одному — сгладить пиковые значения максимума и минимума температуры и обеспечить максимальный промежуток времени расходования тепла.

Из этого исходит то, что включение в схему тепловой установки дома дополнительно большого объема аккумулятора теплоты позволит:

• Увеличить эффективность работы твердотопливных котлов;
• Увеличить время обогрева помещений от одной закладки дров, угля или другого вида топлива;
• Экономить энергоресурсы путем смещения провалов температуры из-за охлаждения теплоносителя;
• Обеспечить использование дополнительных источников энергии, таких, как солнечные энергоустановки;
• Создать более высокие условия комфорта — применить схему нагрева воды для горячего водоснабжения;
• Обеспечить экономию электроэнергии посредством включения ТЭН в период самого экономного тарифа.

Как видно, включение всего одного устройства в схему отопления позволит сэкономить в зависимости от месяца года от 10 до 30% энергоресурсов. Вместе с тем эта установка имеет и свои негативные стороны. Прежде всего, эффективность теплоаккумулятора будет высокой в случае если здание будет иметь хорошую теплоизоляцию. Это важный фактор, влияющий на общий показатель эффективности. Второй момент заключается в том, что включение в схему этого прибора требует дополнительной площади помещений. Нужно учитывать тот факт, что емкости бака обычно равны 500, 800 и даже 1000 литрам, а это довольно большой объем сам по себе, не считая слоя теплоизоляционного материала. Третий момент заключается в том, что для нормального функционирования системы рекомендуется кроме накопителя оснастить систему еще и другими необходимыми устройствами – циркуляционными насосами, датчиками температуры, устройством управления, под чьим руководством и будет происходить большинство процессов.

Подключение профессиональные рекомендации

Чтобы правильно и максимально эффективно реализовать систему частного отопления на основе любого твердотопливного котла, можно подключать теплоаккумулятор несколькими методами. Они довольно распространены среди профессиональных мастеров, но этому можно обучиться и самостоятельно, так как в данных схемах нет ничего сложного и сверхъестественного.

Совет! Рассмотрите тот факт, что стоимость работ напрямую зависит от основного принципа построения системы постоянной циркуляции топлива в котле.

Схема подключения теплоаккумулятора

С подмешиванием жидкости

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу распространенного типа предельно понятна. Легко и доступно применяется в обвязках систем постоянного отопления, которые основываются на циркуляции простого гравитационного типа топлива в котле. В этой ситуации происходит такое:

• Во время нагревания установленного объема воды в самом теплообменнике устройства начинается ее циркуляция по всей системе установленного трубопровода, который проходит через клапан бойлера.
• Когда заданная пользователем температура достигается, встроенный клапан активно начинает работать и соответственно поддерживать установленный заранее показатель, понемногу подмешивая только холодную воду из самого бойлера.
• В этот момент в бак наливается горячая вода из установленного агрегата – так происходит зарядка теплоаккумулятора.
• За все время, которое может быть определено только баком бойлера, топливо полностью выгорает.
• Начинает обратный процесс, который состоит в подаче воды на небольшие радиаторы. Стабильность температуры сохраняется все время.
• Когда непосредственный источник нужного тепла не может поддержать стабильный нагрев воды в емкости теплоаккумулятора, установленный клапан оперативно и надежно перекрывается, а система моментально приобретает свое исходное состояние.

Если электропитание отсутствует или же циркулярный насос отказывает, бойлер сразу переходит в специальный буферный режим, который дает возможность всей системе работать только на обратном клапане.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Набранная вода, которая нагрелась до этого момента в самом котле, далее активно поступает в установленный бак. Затем она направляется к нескольким радиаторам отопления. За счет этого непрерывного процесса обеспечивается плавное нагревание воды и аккуратное падение высоких температур.

Совет! Чтобы функционирование схемы отопления было на высоте, теплоаккумулятор надо монтировать достаточно высоко, чтобы не было контакта с радиаторами отопления.

С гидрораспределением

Система такого типа продается практически для каждой модели котла. За счет них можно предусмотреть беспрерывную и стабильную подачу электроэнергии. Чтобы вся обдуманная система работала правильно и налажено, стоит правильно и четко предусмотреть источник стабильного и полноценного питания.

Возможно реализовать такой принцип: установленный бойлер послужит лишь специальной емкостью, которая по максимуму стабилизирует температуру достаточно большого и необходимого для комфорта в помещении объема воды. В этом есть смысл в том случае, когда надо сразу давать питание на несколько контуров частного отопления.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу такого типа также нашла широкое применение у современных пользователей и застройщиков.

Какую именно схему подключения теплоаккумулятора выбрать зависит исключительно от индивидуальных потребностей владельца дома и проживающих там. Тут надо взвесить все преимущества и недостатки, а также учесть множество факторов, которые могут значительно повлиять на окончательный выбор.

Достаточно многое зависит от площади, которая будет отапливаться с помощью твердотопливного котла; используемых элементов и агрегатов всей установки; рассчитанного количества контуров, которые будут сделаны в обвязке; наличия продуманной системы горячего стабильного водоснабжения всего помещения.

Правильно организовать схему подключения является непростой задачей, которая требует к себе повышенной концентрации и правильного подхода. Если нет уверенности в своих знаниях, лучше доверить процесс опытным и квалифицированным специалистам.

Распределит энергопотребление и сэкономит топливо

Выгоды от подключения теплоаккумулятора очевидны. В результате, котёл нужно растапливать гораздо реже, чем при обычной системе. А это экономия не только топлива, но также времени и физических сил.

Если речь идёт об отопительном приборе, который работает от электричества, то и здесь теплообменник с умной электроникой поможет сэкономить. Он распределит энергопотребление равномерно и целесообразно.

Ещё одно немаловажное преимущество: так как отопительная система с теплоаккумулятором будет работать стабильно, исключая резкие перепады температуры, срок эксплуатации всего оборудования значительно продлится.

Вложение средств в организацию такой системы экономии энергоресурсов оправдает себя уже в первый отопительный сезон. 

Стандартные теплоаккумуляторы для отопления и их устройство

В отличие от обычных систем отопления, в системе с аккумулятором тепла между котлом и трубами ставится бак с качественной теплоизоляцией. Его объем рассчитывается так, чтобы теплоносителя в нем было больше, чем в самой системе отопления.

Устройство обычного теплового аккумулятора:

• Теплообменники отопления и ГВС (кстати, их может и не быть или присутствовать один из них);
• Защитные и обратные клапаны;
• Патрубки для выхода воздуха;
• Манометр;
• Датчики давления и температуры;
• Резьбовые отверстия для подключения к системе.

Внутренний объем таких баков может составлять от 350 до 3500 литров, а высота устройства достигать 5 метров.

В некоторых моделях бывает еще встроенный бойлер, который обеспечивает автономную работу системы ГВС загородного дома или дачи.

Достоинства и недостатки теплоаккумуляторов для котлов отопления

Перед тем как выбрать себе буферный накопитель, нужно внимательно изучить преимущества и недостатки такого оборудования. Эта информация позволит узнать обо всех сильных сторонах теплобака и заранее подготовиться к возможным проблемам.

Основные преимущества:

• Увеличение КПД котла и всей отопительной системы;
• Экономия энергоресурсов;
• Снижение риска перегрева теплоносителя;
• Отсутствие необходимости частого вмешательства человека в работу системы отопления;
• Обеспечение равномерности прогрева всех комнат дома;
• Простота переоборудования с целью использования других источников энергии;
• Устранение проблемы с горячей водой;
• Уменьшение финансовых затрат.

Главные недостатки:

• Длительный период нагрева теплоносителя при стартовом запуске оборудования;
• Необходимость использования котла большей мощности;
• Увеличение размеров системы отопления;
• Сложности с монтажом;
• Долгий период окупаемости оборудования.