Теплоаккумулятор своими руками - описание и изготовление!

Основные типы конструкций теплоаккумуляторов

Принципиально различия между основными схемами компоновки устройств заключаются во внутреннем строении бака. В остальном это большой объемный бак вертикальной ориентации. Чаще всего используется именно вертикальная цилиндрическая схема, такое расположение позволяет проще организовывать подключение потребителей и дифференцировать объем по температуре теплоносителя.

Самым простым считается накопитель с прямым подключением контуров. В цилиндр бака на разной высоте подключены контур нагрева теплоносителя и контур конечных приборов отопления.

Эта схема применяется в системах, где используется один тип теплоносителя и нет необходимости разделять контуры котла и приборов отопления. Такие буферные емкости рассчитаны на рабочее давление системы и чаще всего имеют в качестве группы безопасности простой механический клапан. Температура в таком бае может достигать 95 градусов.

Модель со встроенным теплообменником значительно расширяет возможности системы. Чаще всего применяется нижнее расположение теплообменника, выполненного в виде спирали из нержавейки. Для увеличения площади нагрева может использоваться вместо обычной гладкой трубы гофрированная труба. В зависимости от объема системы может быть несколько теплообменников, переключение потока между ними осуществляется при помощи клапанной группы, расположенной за пределами бака.

Эта схема обеспечивает функционирование системы отопления, в которой давление в контуре котла намного выше, чем в контуре емкости и радиаторах отопления. Кроме этого, она обеспечивает использование дополнительных источников энергии, например, солнечной установки. Еще одним вариантом применения накопителя с теплообменником выступает использование разных по типу теплоносителей в котле и контурах батарей.

Буферная емкость, дополненная теплообменником во всю высоту или вторым теплообменником в верхней части нашла свое применение в системе, обеспечивающей горячее теплоснабжение дома. Холодная вода через нижнее подключение поднимается и таким образом нагревается до приемлемой температуры. Этот вариант подходит для помещений со стабильным показателем потребления горячей воды. Температура нагрева составляет 60 градусов, что соответствует нормам горячего водоснабжения.

Самым сложным вариантом накопителя выступает модель со встроенным резервуаром для горячей воды. Такие схемы чаще всего используются в накопителях большого размера, поскольку емкость для горячего водоснабжения выбирается объемом 80-100 литров, а для поддержания температуры на уровне 50-60 градусов дополнительный объем должен быть не меньше 800 литров.

Однако такая схема имеет и большой минус – для нормального функционирования пользование горячей водой и пик выработки тепловой энергии должны быть разнесены по времени, или же забор горячей воды должен быть минимальным.

Зачем нужен теплоаккумулятор для котлов отопления?

Грамотно подобранный агрегат способствует существенному уменьшению расходов, связанных с использованием энергоресурса (экономия может достигать 50%). Буферная емкость предотвращает растрескивание чугунных компонентов системы вследствие резкого скачка температуры среды. Если внедрить новейшие температурные датчики, интеллектуальные регуляторы и автоматизировать вывод тепла из накопителя в систему, теплоотдача значительно возрастет, обслуживание здания потребует меньше топлива.

Обычно теплоаккумулятор выглядит как вертикальный цилиндрический резервуар с внутренним покрытием из бакелитового лака, выполненный из высокопрочной стали. Внутренний слой защищает материал от контакта с агрессивной средой – горячей водой, концентрированными кислотами, солевыми растворами. Устойчивость внешних поверхностей подкрепляется слоем порошковой краски.

Теплоаккумулятор для котлов отопления позволяет существенно уменьшить расход ресурсов

В верхней части агрегат соединяется с трубой, ведущей от котла – твердотопливного, газового, электрического, работающего от солнечной энергии, через нее поступает горячая среда. По мере остывания вода опускается к циркулярному насосу, последний направляет ее в магистральный проход к котлу, где осуществляется следующий цикл подогрева. Котел работает ступенчато, и во время его простоев вода из теплоаккумулятора поступает в систему. Таким образом даже когда нагревательный элемент не активен, батареи остаются теплыми, жильцам доступна горячая вода.

Виды котлов на дровах

Такие агрегаты бывают с автоматической и ручной загрузкой топлива. Второй тип оборудования работает на пеллетах. Их помещают в специальный бункер, дальше они подаются в топку. Котел способен работать в автоматическом режиме продолжительный период.

К устройству при желании подключают электрическое оборудование, что позволяет минимизировать участие людей в отопительном процессе. Приборы функционируют параллельно, при этом электрокотел поддерживает определенную температуру воды.

Существует альтернативный вариант – применение теплоаккумулятора. Он предполагает работу системы теплоснабжения в автоматическом режиме, при котором в течение дня в специальной емкости накапливается тепло, расходуемое в ночное время.

Дровяные агрегаты с ручной загрузкой бывают трех видов:

Традиционными, со стандартной конструкцией, имеющей внизу топочную камеру. Подобные котлы отличаются трудоемкостью обслуживания.
Пиролизными. Функционирует данное оборудование на основании принципа разделения дров на газообразные и твердые вещества. У пиролизных приборов масса преимуществ: достаточно высокий КПД, небольшое количество сажи и золы. Они работают на древесине, у которой влажность не превышает 20%.
Длительного горения. В таких котлах у дров сгорает верхняя часть, а оставшееся топливо начинает медленно тлеть. Самодельные котлы длительного горения на дровах отличаются высоким уровнем КПД и возможностью регулировать потребляемую мощность. Прибор требует одноразового обслуживания в сутки.

ТОП-4: S-TANK АТ AT-1000

Занимающий в ТОП-10 4 место накопитель служит тем же задачам, что описанные выше – аккумулирование подогретой воды.

Описание

Материал, применяемый для корпуса, — углеродистая сталь;
Страна-производитель – Беларусь;
Масса – 131 кг;
Высота – 2035 мм;
Диаметр – 92 см;
Объем – 1000 л;
Давление в баке и наибольшая температура- 6 бар и 95 градусов.

Буферный теплонакопитель не имеет теплообменник. Объем его 1000 литров, что позволяет использовать устройство с котлами 6-10 кВт, предназначенных для помещений небольшой площади. Наиболее подходит для указанного объема теплоносителя маломощный твердотопливный котел.

Сверху конструкция защищена 70-миллиметровой теплоизоляцией, которая закрыта пластиковым кожухом с алюминиевой защелкой для простоты транспортировки, установки и демонтажа. Для подачи и отвода котловой воды имеется 8 отверстий с внутренней резьбой полтора дюйма.

Помимо них есть еще 4 полудюймовых отверстия, предназначены которые для термоманометров и датчиков терморегулирующих. Давление внутри рабочей зоны – 6 бар. Его достаточно для нормального функционирования накопителя.

Принципы работы

В котле на твёрдом топливе одной закладки может хватить на семь часов горения. Если вовремя не подкинуть дрова, то температура в комнате начнёт быстро снижаться. Это происходит из-за принципа свободного движения газа: горячие потоки воздуха поднимаются и затем выходят наружу. Устройство длительного горения может поддерживать тепло в помещении один-два дня, самые дорогие модели выдерживают до семи суток.

По чертежам твердотопливного котла своими руками можно понять то, что эффективность его работы заключается в правильном строении. В обычном агрегате внизу располагается топливо, пламя от него поднимается к распределителям воздуха. Затем горячий кислород попадает в камеру подогрева, из которой выходит по трубам к радиаторам отопления. Вентилятор обеспечивает своевременную подачу воздуха к пламени.

В этом видео вы узнаете, как сделать котел отопления своими руками:

В твердотопливном котле находятся сразу две камеры сгорания, а сама топка расположена в верхней части. В неё закладывают дрова или уголь, а воздух поступает с помощью специальных вентиляторов. Когда прогорает верхний слой топлива, подаются новые потоки кислорода. Это позволяет дровам гореть очень медленно, отдавая большее количество тепла помещению.

Это интересно: дрова для камина какие лучше.

Приобрести можно несколько моделей такого оборудования. К бюджетным агрегатам относятся дровяные котлы — в них нельзя закладывать ничего, кроме поленьев. Остальные устройства топят углем, опилками, бытовым мусором, брикетами.

На инженерных чертежах твердотопливные котлы своими руками изображают с месторасположением основных элементов:

дверца топки находится сверху;
в этой же части дымовой патрубок соединяется с дымоходом;
внизу встраивают зольник, через который очищают котёл;
с помощью заслонки в верхнюю часть воздушной камеры поступает кислород.

Читать подробнее: дымоход своими руками.

Достоинства и недостатки отопления с теплоаккумулятором

Плюсами таких систем являются:

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

При всех достоинствах отопительное оборудование такого типа имеет и недостатки:

Мощность установленного котла позволяет отапливать площадь, вдвое больше, чем требуется (запас мощности).
Система долго запускается из холодного состояния до вхождения в нормальный рабочий режим.
Ввиду громоздкости оборудования и большого числа комплектующих усложняется транспортировка, размещение и монтаж.
Сохраняется необходимость топливного склада в непосредственной близости от котельной.
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.

Простая схема включения с подмешиванием

Аккумулирующее устройство может включаться в систему по разным схемам. Простейшая обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором пригодна для работы с гравитационными системами подачи теплоносителя и будет действовать при отключении электричества. Для этого бак надо установить выше радиаторов отопления. Схема включает в себя циркуляционный насос, термостатический трехходовой клапан и обратный клапан. В начале цикла разогрева вода, побуждаемая насосом, проходит по подающему трубопроводу от источника тепла через трехходовой клапан на отопительные приборы. Это продолжается до тех пор, пока температура подачи не достигнет определенного значения, например, 60 ⁰С.

При этой температуре клапан начинает подмешивать в систему холодную воду из нижнего патрубка бака, соблюдая на выходе установленную температуру 60 ⁰С. Через верхний патрубок, напрямую соединенный с котлом, в бак начнет поступать нагретая вода, аккумулятор начнет заряжаться. При полном сгорании дров в топке температура в подающей трубе начнет понижаться. Когда она станет меньше 60 ⁰С, термостат будет постепенно перекрывать подачу от источника тепла и открывать поток воды из бака. Тот, в свою очередь, будет постепенно наполняться холодной водой из котла и в конце цикла трехходовой клапан вернется в первоначальное положение.

Обратный клапан, включенный параллельно трехходовому термостату, включается в работу при остановке циркуляционного насоса. Тогда котел с теплоаккумулятором станут работать напрямую, теплоноситель пойдет к приборам отопления напрямую из емкости, которая будет пополняться водой от источника тепла. Термостат в этом случае не принимает участия в работе схемы.

Решение 5. Интерьер кухни: как спрятать коммуникации

Решить вопрос с маскировкой корпуса — это полдела. Коммуникации, отходящие от прибора, портят интерьер кухни не меньше, чем сам котёл. Газовые трубы, шланги для воды, громоздкий дымоход являются неотъемлемой частью агрегата и остаются на виду.

Задекорировать коммуникации можно коробом. Для этого приобретается нужного размера пластиковый или делается самостоятельно из гипсокартона. Второй способ имеет более основательную конструкцию, которую в дальнейшем можно поклеить декоративной плёнкой или обложить кафелем.

Короб из ДСП для труб и шлангов

Газовая труба обычно скрыта мебелью и видна лишь небольшая часть между полкой и рабочим столом. Это место покрывается хромированной краской или декорируется любым, выше описанным, способом.

Угловые элементы коммуникаций удачно маскируются разными способами:

искусственными цветами;
муляжами фруктов;
навесными панелями;
закрашиваются в тон интерьера.

Как подключить

Человек, который много раз сталкивался с устройством систем отопления, без труда должен изготовить тепловой аккумулятор своими руками и произвести дальнейшее подключение. Не должна составить особой сложности подобная работа и для новичка.

Словами схему подключения можно описать следующим образом:

Транзитом сквозь весь бак должен проходить по тепловому аккумулятору обратный трубопровод, на его концах должны быть предусмотрены полуторадюймовый вход и выход
Вначале между собой соединяются обратка котла и бак. Между ними должен размещаться циркуляционный насос, гонящий воду из бочки в отсекающий кран, расширительный бак и отопительный прибор
Циркуляционный насос и отсекающий кран также монтируют со второй стороны
Соединять подающий трубопровод необходимо по аналогии с предыдущим, однако теперь тепловые насосы не устанавливаются

Стоит отметить, что подобным образом подключается теплоаккумулятор к отопительной системе, работающей на базе всего одного котла. Если их количество увеличивается, схема значительно усложнится.

Емкость должна дополнительно оснащаться термометром, датчиками давления внутри и взрывным клапаном. Накапливая постоянно тепло, бочка может со временем перегреться. Чтобы не допустить взрыва, необходимо сбрасывать периодически избыточное давление.

Теплоаккумулятор и разные виды отопительных систем

Устанавливать тепловой аккумулятор можно совместно с различными отопительными системами. Взаимодействуя с каждой из них, он предоставляет ряд преимуществ и быстро окупается.

Наиболее распространены теплоаккумуляторы, установленные совместно отопительным оборудованием, работающем на твердом топливе, у которых количество остатков минимально. Доведя КПД до максимально-возможного, они очень быстро разогревают отопительные радиаторы, которые вскоре изнашиваются. Часть вырабатываемой энергии лучше копить и воспользоваться, когда в ней действительно возникнет потребность.

Двукратный ночной тариф за электроэнергию – проблема для владельцев электрических отопительных котлов. Таким образом в дневное время теплоаккумулятор будет накапливать в себе тепло по более выгодной стоимости, а в ночное – отдавать его отопительной системе.

Применяются подобные установки в многоконтурных системах, распределяя воду между контурами. Если установить патрубки на разных высотах, можно осуществить отбор воды с разной температурой.

Варианты модернизации

Глядя на простейший теплоаккумулятор своими руками, человек с инженерным образованием наверняка задумается о вариантах его модернизации. Сделать это можно следующими способами:

Внизу устанавливают еще один теплообменник, посредством которого может происходить аккумуляция энергии, полученной солнечным коллектором
Можно разделить внутреннее пространство бака на несколько секций, сообщающихся между собой, чтобы расслоение жидкости по температурам было более выраженным
Тратиться на теплоизоляцию или нет – каждый решает сам для себя. Но несколько сантиметров пенополиуретана существенно снизят тепловые потери
Увеличив количество патрубков, можно будет монтировать установку к более сложным отопительным системам с несколькими контурами, работающими независимо
Можно сделать дополнительный теплообменник, в котором будет накапливаться питьевая вода

Видео — Тепловой аккумулятор в доме с периодической топкой

https://youtube.com/watch?v=rgMQG7RLCew

Подводим итоги

Собирать теплоаккумуляторы своими руками может абсолютно каждый. Для него нет необходимости покупать дорогостоящее оборудование, а самая простая модель состоит из комплектующих, которые у хорошего человека всегда в гараже или кладовой.

Все те, кто не доверяет самодельным устройствам, могут ознакомиться с богатым выбором моделей на рынках. Их стоимость более чем приемлемая, а вложенные средства быстро окупаются.

Схема отопления с двумя котлами

Часто с твердотопливной установкой используют маломощный прибор, работающий на ином виде горючего, – электрокотел или газовый, запитанный от баллона.

Это дает такие преимущества:

Если пользователь забудет подложить дрова, второй агрегат запустится автоматически и не даст системе остыть.
Основной отопитель работает с максимальным КПД.

Основное оборудование подбирают не по наименее низкой, а по среднезимней температуре. Это дает возможность эксплуатировать его большую часть времени в режиме номинальной производительности, а значит, с максимальным КПД.

Схема отопления с двумя твердотопливными котлами.

Второй котел используют:

в экстремальные холода;
во время простоя основного отопителя из-за отсутствия горючего или в период обслуживания;
в межсезонье (в одиночку).

Применяют разные схемы подключения:

параллельную;
последовательную;
каскадную.

Предохранительный клапан

В современных автоматических моделях твердотопливных котлов присутствуют контроль розжига, система розжига и даже непрерывная подача топлива.

Для самостоятельного розжига предусмотрен специальный электрический элемент накаливания, который включается после подачи паллет в шнековый контейнер, горелку. Сигналом для отключения электророзжига является устойчивое пламя, которое фиксирует фотодатчик и передаёт на контроллер в виде импульса.

Во время работы в шнек подаются гранулы из бункера. Объём последнего позволяет обеспечивать теплом всё помещение в течении нескольких дней без дополнительного участия человека.

Новые модели твердотопливных котлов оснащаются приборами для управления системой отопления, а также и более новыми приборами безопасности, одним из которых является предохранительный клапан.

Данный прибор нужен для сброса воды из котлового бака, если теплоноситель перегреется. Это делается для защиты обшивки от разрушения и стабилизации давления.

Дополнительно в комплекте агрегата может присутствовать датчик перегрева, который будет сигнализировать о превышении температуры на начальном этапе.

Подытожим. Современные твердотопливные котлы оснащаются лучшей автоматикой: датчиком контроля тяги, регистраторами давления, вентилятором, дымососом, датчиками уровня воды в рубашке, датчиками уровня пеллет или угля в ёмкости, циркулярным насосом. Все эти приборы связаны с контроллером, благодаря которому производится управление и уведомление об экстренных ситуациях. Наиболее навороченные модели могут иметь функцию удалённого управления – посредством мобильных приложений и интернета производится управление автоматикой твердотопливного котла.

Схема подключения и монтаж своими руками

Схема подключения теплового аккумулятора

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.

Установка теплоаккумулирующей ёмкости

Монтаж теплового аккумулятора предусматривает установку регулирующей автоматики, запорных устройств и центробежных насосов

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.

При монтаже буферной ёмкости учитывают способность нагретой жидкости подниматься в верхнюю часть бака

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.

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.

Теплоаккумулятор для отопления своими руками: пошаговая инструкция