Тепловой аккумулятор своими руками, расчет аккумулятора тепла для системы отопления, подробно на фото и видео

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора – с необходимыми пояснениями

Чтобы работа системы отопления была максимально экономичной, но, естественно, без потери своей эффективности, имеет смысл аккумулировать выработанное ею тепло, не востребованное в текущий момент, с тем расчётом, чтобы использовать его в то время, когда котел «отдыхает». Эта проблема решается установкой теплоаккумулятора с соответствующей обвязкой.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

А как определить, какой объём воды потребуется, чтобы гарантированно сберечь весь выработанный котлом тепловой потенциал? Для этого имеется специальный алгоритм, и он воплощен в размещенный ниже калькулятор расчета объема теплоаккумулятора.

Необходимые пояснения будут приведены ниже.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

Перейти к расчётам

На чем строится и как проводится расчет?

Безусловно, монтаж, запуск и отладка сложной системы отопления должны проводиться специалистами, иак как существует множество нюансов, который может знать только опытный мастер. Тем не менее, минимально необходимый объем теплоаккумулятора можно рассчитать самостоятельно хотя бы с тех позиций, чтобы предусмотреть место, достаточное для его установки.

Особую важность теплоаккумулятор приобретает в системах отопления, в которых основными источниками тепла выступают твердотопливный или электрический котлы.

• Функционирование котла, работающего на твёрдом топливе, имеет особенность – своеобразную цикличность. Заправка его топливом проводится с определенной периодичность. В процессе активного горения выработанное тепло может быть избыточным, невостребованным в текущий момент, так как хорошо настроенные контура со своими термостатическими регуляторами возьмут ровно столько, сколько им требуется. А вот после прогорания топлива, до очередной загрузки, следует период простоя, и в этот промежуток времени как раз и пригодится тот тепловой потенциал, который был накоплен в аккумуляторе.
• С электрическим котлом – несколько другой «расклад». Имеет смысл основную его работу спланировать на время действия ночного льготного тарифа, а затем днем использовать накопленное за этот срок тепло.

Кроме того, теплоаккумулятор позволяет подключать к системе отопления и альтернативные источники тепловой энергии, например, солнечные коллекторы – в погожий день они способны дать весомую прибавку в общий энергетический потенциал.

Итак, что необходимо для расчета.

• Указать паспортную номинальную тепловую мощность котла отопления.
• Указать «период активности котла». Под этим условным термином понимается:

— для твердотопливного котла – известное хозяевам время прогорания топливной загрузки.

— для электрического котла – продолжительность действия ночного льготного тарифа на электроэнергию.

• Рассчитанная для конкретного дома необходимая тепловая мощность для качественного отопления. В период «активности» котла значительная часть энергии будет уходить по прямому предназначению – на обогрев помещений.

Как самостоятельно произвести расчет необходимой тепловой мощности? Можно перейти по ссылке к соответствующему калькулятору.

Необходимо сразу сделать важную ремарку – принято считать, что установка теплоаккумулятора тогда станет оправданной, когда мощность источника тепловой энергии хотя бы вдвое превышает потребное ее количество для качественного обогрева помещений.

• Желательно учесть и КПД котла – как ни крути, а потери тепловой энергии в этом плане неизбежны.
• Наконец, алгоритм расчета требует учета разницы температур в трубе подачи на входе из котла, и в «обратке». Необходимо указать соответствующие значения, которые, в принципе, несложно определить опытным путем.

Полученное значение (в литрах или в кубометрах) является минимальным.

Как самому изготовить теплоаккумулятор для котла отопления

Если в доме установлен твердотопливный котел, и речь идет об удобстве и эффективности его использования, следует приобрести или изготовить теплоаккумулятор своими руками.

В Западной Европе считается обязательным установка теплоаккумулятора, если дом отапливается котлом, работающим на твердом топливе.

У нас в стране пока не регламентировано обязательное наличие данного узла в системе, но домовладельцы, заботящиеся об экономии, успели оценить преимущества устройства.

Тепловой аккумулятор твердотопливного котла

Преимущества теплового аккумулятора

У традиционной русской печи перед современным твердотопливным котлом есть два существенных преимущества:

• если ее конструкция выполнена правильно, сгорание топлива в печи всегда идет в оптимальном температурном режиме, благодаря чему топливо отдает максимум тепловой энергии с образованием минимального количества продуктов горения;
• массивное кирпичное тело печи нагревается, а затем на протяжении длительного времени отдает тепло в помещение, то есть, выполняет функцию аккумулятора тепла, позволяя сократить количество топок в сутки.

Чтобы твердотопливный котел функционировал в оптимальном режиме, полноценно сжигая топливо, он должен работать на своей номинальной мощности.

Но при покупке котельного агрегата для отопления дома мощность выбирают в расчете на самые морозные дни в регионе, но таких набирается не более двух недель за зиму.

Таким образом, практически весь отопительный сезон котел работает в режиме ограниченной подачи кислорода, из-за чего снижается его КПД, топливо тратится неэффективно, так как при горении отдает меньше тепла.

Схема обвязки ТА

Чтобы избежать данной проблемы, к котельному агрегату подсоединяют теплонакопитель – резервуар с водой, аккумулирующий тепло во время работы котла, и подающий нагретую воду в систему отопления, когда котел выключен на ночь и температура теплоносителя снизилась.

Функционирование устройства

Производители выпускают тепловой аккумулятор для котла в виде емкости для воды цилиндрической формы, в которую погружены змеевики для циркуляции теплоносителя разных контуров отопления и котельного агрегата.

Вода в емкости поглощает избыток тепловой энергии в процессе работы котла, нагревающего теплоноситель и готовящего воду для системы ГВС. Твердотопливный котел (если речь идет не о котлах длительного горения или автоматическом пеллетном агрегата) требует достаточно частой закладки дров или угля, поэтому его останавливают на ночь.

Это приводит к постепенному остыванию теплоносителя, циркулирующего в системе. Автоматическая подача нагретой воды из теплоаккумулятора в радиаторы или систему теплого пола позволяет дольше поддерживать в отапливаемых помещениях дома комфортную температуру.

Особенности конструкции теплового аккумулятора

Модели, предлагаемые производителями, различаются по конструкции и функциональности.

К примеру, в целях удобства и экономии нагревать воду в емкости можно несколькими способами:

• подключив к котлу для отопления;
• установив в теплоаккумуляторе ТЭН;
• подсоединив емкость к солнечному коллектору.

Однако стоимость накопителей тепла в заводском исполнении достаточно высока, поэтому многие домовладельцы предпочитают теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками.

В случае самостоятельного изготовления устройство обычно не оснащают змеевиками, выбирая самый простой вариант – емкость, с установленными патрубками в верхней и нижней части. К первой паре патрубков подсоединяются трубы подачи и обратки от котла, к паре патрубков, установленной на противоположной стороне емкости – трубы подачи и обратки отопительной системы.

Конструкция и назначение ёмкостного бака

Но если есть желание, время, подходящие инструменты и финансовые возможности, можно сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками, скопировав модель фабричного производства или разработав собственную конструкцию. Для изготовления змеевиков используется медная труба, также необходимо позаботиться о герметизации мест, где концы змеевика выводятся наружу. Такой подход в первую очередь востребован при наличии солнечного коллектора.

Емкость требует качественной теплоизоляции, благодаря которой температура воды дольше остается высокой.

Материалы для изготовления емкости

В идеале резервуар изготавливается из нержавеющей стали, чтобы устройство могло функционировать долгие годы без риска коррозии. Но использование такого материала серьезно удорожает конструкцию.

Самодельный теплоаккумулятор можно выполнить из металлической бочки подходящего объема, если толщина стенок составляет не менее 3 мм. Торцы бочки завариваются герметичными крышками.

Самодельный теплоаккумулятор

Резервуар также можно сварить из листового металла толщиной от 3 мм, в этом случае его удобнее сделать прямоугольной формы. Тем более, такая конструкция упрощает расчеты требуемого объема.

Обратите внимание

Не стоит использовать бочки из полимерных материалов, так как вода в теплоаккумуляторе может нагреваться до 90 градусов. Исключением являются полимерные емкости, маркировка которых указывает, что материал выдерживает нагрев до 100 градусов.

Такая пластиковая емкость как еврокуб может применяться только в качестве теплоаккумулятора для системы теплого пола. Материал изготовления еврокуба рассчитан на максимальный нагрев до 70 градусов, а в контур теплых полов подается теплоноситель, нагретый до 45-50 градусов.

Тепловой аккумулятор из еврокуба

Утепление

Чем качественнее утеплен резервуар, тем меньше потребуется топлива, чтобы нагреть весь объем воды, и тем дольше теплоноситель будет сохранять высокую температуру.

Можно встретить совет утеплять баки прямоугольной формы листами пенопласта – он доступен по цене, не боится влаги и его легко приклеить к ровной поверхности термостойким составом. Однако это не самый лучший вариант, поскольку стальные стенки емкости сильно нагреваются, а пенополистирол при нагреве выделяет вредные вещества.

Надёжный вариант утепления теплоаккумулятора – базальтовая вата

Утепление лучше выполнить рулонным материалом из базальтовой ваты, предназначенным для термоизоляции дымоходов.

Если решено использовать обычный утеплитель из минеральной или каменной ваты, необходимо проследить, чтобы в его состав не входили фенол-формальдегидные смолы, которые также под воздействием высоких температур выделяют опасные для здоровья вещества.

Защитный кожух изготавливается из тонколистового металла. Он одновременно защищает теплоизолятор от влаги и внешних воздействий, служит отражателем для теплового излучения, прошедшего через утепляющий слой.

Место установки ТА

Об установке теплоаккумулятора стоит задуматься еще на этапе проектирования системы отопления.

Твердотопливные котлы рассчитаны на установку в специально отведенном помещении. Проектируя котельную, следует предусмотреть место, где будет установлен накопитель тепла. К нему должен быть обеспечен свободный доступ, чтобы осуществить подключение емкости к трубопроводу.

Если нет возможности разместить в непосредственной близости от котла резервуар требуемого объема, можно последовательно подключить два и более теплоаккумулятора небольшого размера.

Для твердотопливного котла необходимо предусмотреть специально отведённое место – котельную

Расчет конструкции

Прежде чем готовить чертежи и разрабатывать схемы подключения теплового аккумулятора к котлу и трубопроводам, требуется выполнить ряд расчетов.

В первую очередь необходимо вычислить тепловую производительность отопительной системы. Но показатель должен быть средним, а не с запасом на морозные дни, иначе объем резервуара будет чрезмерно большим и для его нагрева потребуется котел высокой мощности.

Рациональным решением является полный расчет теплопотерь дома, но здесь удобнее воспользоваться упрощенным принципом, согласно которому на 10 м2 площади дома требуется 1 кВт тепла, чтобы прогреть его в сильные морозы. Среднее значение будет меньше наполовину. Таким образом, чтобы отопить свой дом в 100 м2, требуется максимум 10 кВт, а в среднем – 5 кВт.

Исходить следует из того, что промежуток времени, в течение которого система должна функционировать при неработающем котле, составляет 8 часов. То есть, если в час требуется 5 кВт, то необходимый запас тепловой энергии на 8 часов составит 8×5=40 кВт.

Максимальная температура воды в баке составит 90 градусов, а оптимальная температура теплоносителя в локальной радиаторной системе приблизительно 60 градусов, таким образом, находим разницу температур, она будет равна 30 градусам.

Чтобы рассчитать объем теплоаккумулятора (ТА) для котла отопления, используем формулу Q = cmΔt, причем нам требуется найти значение m, то есть, формула будет выглядеть следующим образом:

• m = Q / c Δt
• Q – расход тепловой энергии (у нас – 40 кВт);
• Δt – разность температур (у нас – 30°С);
• с – значение удельной теплоемкости воды, равная 0.0012 кВт / кг ºС (4.187 кДж / кг ºС);

Проводим вычисления: m = 40 / 0.0012 х 30 = 1111 кг, то есть, если округлить в большую сторону, объем резервуара должен составлять около 1,2 м3. Зная требуемый объем и используя простые геометрические формулы, можно вычислить габариты цилиндрического или прямоугольного резервуара.

Такое устройство способно поддерживать температуру теплоносителя в радиаторах на уровне 60 градусов в течение 8 часов, дальше температура станет постепенно снижаться, но до полного остывания помещений пройдет еще около 3-4 часов.

Этапы изготовления

Рассматривая, как сделать теплоаккумулятор самостоятельно, необходимо обратить внимание на требования к емкости – она должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать рабочее давление в системе, этот параметр обычно составляет 3 атмосферы.

Если в качестве резервуара используется бывшая в употреблении металлическая бочка, следует тщательно зачистить ее внутреннюю поверхность от следов коррозии.

Прежде чем изготавливать накопитель тепловой энергии, определитесь, каким образом он будет задействован в схеме. Обычно тепловой накопитель устанавливают в качестве гидравлического разделителя. В этом случае в него врезаются четыре штуцера. Для удобства подключения длина штуцеров должна быть больше толщины утеплителя.

ТА со врезанными штуцерами

Пару штуцеров врезают в верхней и нижней части со стороны котла, вторую пару – симметрично на противоположной стороне, к ним будет подключен отопительный контур. К патрубкам, установленным в нижней части емкости, подсоединяются тройники с термометрами.

Важно

Емкость с установленными штуцерами следует обмотать фольгой, создав отражающий слой. Поверх крепится термоизолятор. Рулонный материал можно закрепить при помощи проволоки, затягивая петли путем скручивания свободных концов.

Сделанный теплоизоляционный слой желательно закрыть кожухом, для изготовления которого подойдет тонкая жесть.

Вывод

Даже простейший теплоаккумулятор для котлов отопления способен значительно усовершенствовать отопительную систему с твердотопливным котлом. Его установка дает возможность несколько часов поддерживать комфортный уровень температуры в доме, затушив огонь в котле. Отапливать дом приходится реже, за счет чего снижаются расходы на энергоноситель.

Теплоаккумулятор своими руками – как сделать своими руками для отопления

Теплоаккумулятор встраивается в систему отопления для того, чтобы температура во всей квартире или в доме была равномерной, а теплоноситель отдавал свое тепло постепенно. Это удается получить за счет того, что в теплоаккумуляторе очень быстро накапливается тепловая энергия, которая вырабатывается в процессе работы твердотопливного котла.

Данная энергия рассчитана на то, чтобы минимизировать теплопотери дома и, по возможности, компенсировать их за счет подачи определенного количества разогретого теплоносителя в радиаторы отопительной системы.

Итак, принцип работы данного устройства заключается в следующем: теплоноситель направляется в аккумулятор в верхнюю часть, а снизу отводится остывший теплоноситель. За счет подобного подключения не происходит перемешивания.

С течением времени и циркуляции теплоносителя из аккумулятора постепенно уходит холодная вода.

За счет подобной конструкции радиатор и котел работают независимо друг от друга и способны нормально функционировать в своем режиме.

Стоит отметить, что радиаторы в данном случае будут работать примерно по такому же принципу, что и в централизованной системе отопления.

С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление

Теплоаккумулятор своими руками

Если владелец дома или квартиры собирается сделать подобную конструкцию самостоятельно, то ему поначалу следует точно выяснить, какие именно функции она выполняет.

С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление. За счет установки подобного оборудования можно сразу объединить несколько источников тепла, образовав один общий контур.

Выполняем расчеты

Прежде чем приступить к изготовлению теплового аккумулятора, необходимо произвести все необходимые расчеты, которые помогут правильно подобрать объем изделия. В первую очередь, следует принимать во внимание, что требуемое количество тепловой энергии должно совпадать с уровнем потерь тепла.

Можно попробовать воспользоваться достаточно простым принципом, который не принимает во внимание разного рода дополнительные факторы, так как для отопления частного дома этого будет вполне достаточно.

При расчетах следует учитывать, что на каждые десять квадратных метров отапливаемой площади понапрасну расходуется 1 кВт тепла. Эта величина весьма усредненная, однако лучше всего отталкиваться именно от этого показателя.

Для грамотного восполнения потерь тепла нужно учитывать и момент, связанный с объемом воды, циркулирующей по отопительной системе, а также ее температуру.

Совет

Приблизительно будет расходоваться около 7 тысяч кВт ежемесячно только на теплопотери для дома, отапливаемая площадь которого составляет порядка ста квадратных метров.

По этой причине следует подбирать объем аккумулятора таким образом, чтобы он мог выделять подобное количество теплоты в указанный период.

Также надлежит помнить, что диапазон температуры в данном аккумуляторе будет равен 40 градусам – от 50 до 90. Более того, данные конструкции способны нормально функционировать даже при погашенном котле – их запаса энергии хватает на восемь часов беспрерывной работы.

Теплоаккумулятор имеет в своей конструкции определенную теплоизоляцию, чтобы вода не отдавала тепло стенкам бака. Лучше всего изолировать его с помощью теплоизоляционных материалов современного типа, так как они способны удерживать тепло в течение длительного времени. В принципе, толщины теплоизоляции, равной 10 см, будет вполне достаточно.

Если же конструкция будет получаться чересчур громоздкой, то толщину этого слоя можно сделать несколько меньше.

Необходимые материалы и инструменты

Перед началом работы следует запастись всем необходимым, чтобы все находилось под рукой:

• Листовой утеплитель (наиболее качественным изделием на сегодняшний день является минеральная вата) – будет вполне достаточно 20-ти квадратных метров;
• Патрубки подходящего диаметра, по которым теплоноситель будет заходить в бак;
• Медные трубки или ТЭН;
• Цементно-песчаный раствор или бетонная плита подходящей толщины;
• Фольгированный скотч;
• Листовой металл – можно взять оцинкованную жесть, так как она не ржавеет и не поддается коррозионным процессам.

Схема подключения теплоаккумулятора

Изготовление

Когда все необходимые расчеты произведены, удалось определиться с объемом теплового аккумулятора, а под рукой есть все необходимое для сборки, можно начинать собирать саму конструкцию.

Если роль теплового аккумулятора будет выполнять металлическая бочка, то ее сначала следует полностью очистить от мусора, ржавчины и прочих загрязнений. Желательно также обработать изделие антикоррозийными составами хотя бы изнутри, но лучше и снаружи покрыть ими, чтобы ржавчина не образовывалась в течение как можно большего времени.

Для этого лучше взять ортофосфорную кислоту, покрыть ей поверхность металла, а затем для лучшей гидроизоляции обработать бочку четырьмя или даже пятью слоями грунтовки.

На следующем этапе следует позаботиться о том, чтобы тепло не уходило из бочки. Это нужно для того, чтобы вода оставалась подходящей температуры в течение длительного периода времени. Кроме того, теплоизоляция предназначена для недопущения нагрева окружающего аккумулятор воздуха. Это позволит значительно сэкономить энергию.

Если минеральную вату достать не удалось, то вместо нее можно взять пенопласт, толщина которого должна составлять не более 10 см. С этим материалом довольно легко работать – резать и крепить. Более того, он достаточно легкий.

В случае с минеральной ватой закреплять ее придется при помощи фольгированного скотча, плотность этого утеплителя значительно выше.

При необходимости можно изготовить дополнительный внешний кожух из жести или другого листового металла.

В дальнейшем следует сделать змеевик, внутри которого будет перемещаться теплоноситель. Он изготавливается из медных трубок, диаметр которых должен быть не более 30 мм.

Длина этого элемента конструкции напрямую зависит от того, насколько большого объема получился теплоаккумулятор. В среднем тратится порядка 15 метров этой трубы. Этот элемент должен быть подключен к котлу, так как по нему будет проходить горячая вода.

Холодная вода, расположенная в баке, начнет разогреваться именно благодаря данному змеевику.

Конструкция практически полностью готова. Нужно проделать два отверстия, через которые будут подводиться подводящие и отводящие патрубки. На них в дальнейшем нужно будет установить запорную арматуру.

На место, где будет установлена данная бочка, следует положить бетонную плиту или же изготовить какое-нибудь иное жесткое основание, чтобы конструкция в процессе эксплуатации не сошла со своего места. Его можно выложить из кирпича или же залить пол бетоном самостоятельно.

Инструкция по изготовлению теплоаккумулятора

Модернизация теплоаккумулятора

Ранее была описана классическая конструкция теплоаккумулятора, однако есть несколько элементарных хитростей, с помощью которых можно сделать работу данного устройства более эффективной и экономичной:

• Снизу можно разместить еще один теплообменник, функционирование которого будет базироваться на использование солнечных коллекторов. Этот вариант подойдет для пользователей, которые предпочитают экологически чистую энергию;
• Если система отопления обладает несколькими контурами работы, то лучше всего разделить бочку внутри на несколько секций. Это позволит в дальнейшем сохранять температуру на весьма приемлемом уровне в течение максимально долгого времени;
• Если позволяют финансовые средства, то в качестве утеплителя можно взять пенополиуретан. Этот материал стоит намного дороже, однако он удерживает тепло значительно лучше. Вода будет сохранять температуру в течение очень долгого времени;
• Можно установить сразу несколько патрубков, которые позволят сделать систему отопления более сложной, оборудовать ее сразу несколькими контурами;
• Разрешается установить дополнительный теплообменник вместе с основным. Вода, разогревающаяся в нем, будет использоваться для разного рода бытовых нужд – это достаточно удобно.

Как подключить

На начальном этапе следует установить котел согласно схеме. На трубу, которая будет идти к накопителю, нужно будет поставить специальную группу безопасности и трехходовой клапан, чтобы не допустить возникновения конденсата. В дальнейшем к системе следует подключить теплоаккумулятор, а к трубе, выходящей из него, нужно будет присоединить трехходовой смесительный кран.

Теплоаккумулятор не обойдется без установки циркуляционного насоса, который должен быть оснащен релейным термостатом с погружной гильзой. Также следует устанавливать два обратных клапана.

Блиц-советы

• Теплоаккумуляторы на сегодняшний день набирают все большую и большую популярность во многом благодаря таким своим характеристикам, как эффективность и экономность.
• Загружать топливо в котел, подключенный к системе отопления с интегрированным теплоаккумулятором, можно раз в сутки, а если конструкция будет более совершенной, то топливо придется добавлять один раз в несколько дней.
• Первый запуск котла следует проводить в присутствии соответствующих специалистов. Они должны будут проконтролировать, насколько правильно работает вся система, есть ли циркуляция воды в отоплении, нет ли протечек, достаточно ли хорошо утеплен тепловой аккумулятор и так далее.
• Теплоаккумулятор может прекрасно сочетаться с котлами, работающими на газе или на электричестве.

Теплоаккумулятор для отопления своими руками – Система отопления

» Теплоаккумуляторы

На этой вкладке сайта мы попбробуем выбрать для дачи определенные компоненты системы. Сборка отопления дачи насчитывает определенные устройства.

Монтаж обогрева включает котел отопления, расширительный бачок терморегуляторы, фиттинги, провода или трубы, механизм управления тепла, радиаторы, циркуляционные насосы, крепежную систему, автоматические развоздушиватели. Каждый узел роль.

Исходя из этого подбор каждой части системы важно делать обдуманно.

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Для большинства любая отопительная система состоит из трех основных частей:

Однако современные системы могут оснащаться множеством других полезных устройств, одним из которых является тепловой аккумулятор. С его помощью удается накапливать тот избыток энергии, который вырабатывается в котле и расходуется совершенно напрасно.

Большинство моделей представляют собой не что иное, как стальной бак. оснащенный несколькими нижними и верхними патрубками. К первым подключаются источники тепла, ко вторым – потребители.

Внутри него располагается жидкость, которую можно использовать в желаемых целях.

Изготовить теплоаккумулятор своими руками не составит труда – достаточно времени, рабочих материалов с инструментом и желания.

Вводное видео по установке

В основе принципа работы теплового аккумулятора лежит высокая теплоемкость воды. Описать его можно следующим образом:

• Трубопровод котла подключается к верхней части бака, в которую поступает горячая вода – максимально нагретый теплоноситель
• Внизу располагается циркулирующий насос, который выбирает холодную воду и пускает по системе отопления обратно в котел
• Очень быстро остывшая ранее жидкость сменяется вновь нагретой

Когда котел прекращает работать, вода в трубопроводных магистралях системы отопления начинает постепенно остывать. Циркулируя, она попадает в бак, в котором начинает выдавливать горячий теплоноситель в трубы. Таким образом, обогрев помещений будет продолжаться определенный временной промежуток.

Функции, которые выполняет теплоаккумулятор

Современные тепло накопительные устройства – сложные аппараты, которые выполняют не одну полезную функцию:

Несмотря на все положительные функции, которые выполняет тепловой аккумулятор в системе отопления, он имеет два существенных недостатка:

• Ресурс воды напрямую зависит от вместимости установленного бака, тем не менее он остается ограниченным и имеет быстрое свойство заканчиваться. Будет не лишним дополнительная система подогрева из вне
• Из первого недостатка плавно появляется второй: более ресурсоемкие установки требуют большой свободной площади для их размещения, например, отдельного помещения в виде котельной

В дополнение советуем прочитать наше руководство по сборке солнечного коллектора своими руками

Самый простейший теплоаккумулятор своими руками можно изготовить, основываясь на принципе работы термоса – он за счет своих непроводящих тепло стенок не позволяет жидкости остывать на протяжении продолжительного временного периода.

Для работы необходимо подготовить:

• Бак желаемой емкости (от 150 л)
• Теплоизоляционный материал
• Скотч
• Тэны или медные трубки
• Бетонную плиту

Вначале очередь следует подумать над тем, что будет представлять собой непосредственно бак. Как правило, используют любую имеющуюся под руками металлическую бочку. Объем ее каждый определяет индивидуально, но брать емкость менее 150 л не имеет практического смысла.

Выбранную бочку необходимо привести в порядок. Ее следует почистить, удалить изнутри пыль и прочий мусор, обработать участки, на которых начала образовываться коррозия.

Затем готовится утеплитель, которым будет оборачиваться бочка. Он будет отвечать за то, чтоб тепло как можно дольше сохранялось внутри. Для самодельной конструкции прекрасно подойдет вата минеральная. Окутав с внешней стороны емкость, необходимо ее хорошенько обмотать скотчем. Дополнительно поверхность накрывают листовым металлом или окутывают фольгированной пленкой.

Для того, чтобы вода внутри подогревалась, необходимо выбрать один из вариантов:

Первый вариант достаточно сложен и не безопасен, поэтому от него отказываются. Змеевик же можно соорудить самостоятельно из медной трубки диаметром 2-3 см и длиной около 8-15 м. Из нее сгибается спираль и помещается в внутрь.

В изготавливаемой модели тепловым аккумулятором является верхняя часть бочки – из нее необходимо пустить отводной патрубок. Снизу устанавливается еще один патрубок – вводной, через который будет поступать холодная вода. Следует их оснастить кранами.

Простое устройство готово к использованию, но перед этим предстоит решить вопрос, связанный с пожарной безопасностью. Располагать такую установку рекомендуется исключительно на бетонной плите, по возможности отгородив стенками.

Обратите внимание

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:

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.

Важно

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

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.

Теплоаккумулятор для отопления своими руками

Содержание

Начнем с главного, что может аккумулировать тепло? Да практически все: стены, потолок, пол, мебель, одежда и т. д. Весь вопрос насколько эффективно. Здесь действуют законы термодинамики, показывающие насколько каждое из физических тел может накапливать тепло. Аккумулируемое количество тепла определяется формулой:

W = m c (ϑ 2 – ϑ 1)

• W аккумулируемое тепло J
• m масса аккумулирующего вещества kg
• c удельная теплоемкость
• аккумулирующего вещества J / (kg K)
• ϑ 2 конечная температура нагрева C
• ϑ 1 начальная температура нагрева или
• конечная температура охлаждения C
• Удельная аккумулирующая способность равна, следовательно,

w = W / m = c (ϑ 2 –ϑ 1) .

Из приведенной формулы видно, что оптимально максимально повышать температуру вещества ϑ 2, увеличивая теплоемкость. Что мы можем реально применить в качестве накопителя тепла.

Сравним теплоемкость ( кДж/(м3*K)) популярных в строительстве материалов на основе равных объемов:

• Вода – 4187,
• Бетон – 2375,
• Кирпич – 1750,
• Магнетит – 3312,
• Мрамор – 2375.

Из приведенных показателей видно, что лидером по способности накапливать тепло является обыкновенная вода.

К ее преимуществам следует отнести доступность, дешевизну, способность растворять и смешиваться с добавками, улучшающие теплофизические свойства.

Есть материалы с более высоким показатели теплоемкости, например на основе сульфата натрия (глауберовая соль). Однако они стоит денег, эффективная работа не в нашем диапазоне температур 60-90С.

Итак, мы определились с материалом аккумуляции тепла – это вода.

Куда поместить воду для теплоотдачи? Здесь возможно два пути способа построения конструктива корпуса. Как наиболее эффективный вид корпуса для сохранения тепла – это шар. Как наиболее удобное размещение емкости – где найдем место. Совместить их вряд ли получится, нужно придерживаться главного принципа – форма емкости должна быть как можно ближе к шару, в крайнем случае, к кубу.

Где найти готовые, подобные формы. Лучше поискать в сфере общепита нержавеющие емкости, лучше с наружным кожухом для горячей воды или пара, нагревающим основную емкость. Это идеальный вариант, который попадается редко, но рассмотрим и его.

«Общепитовская» емкость лучше всего подходит для открытой системы отопления, при работе без повышения давления. Пространство между двумя стенками заполняем любым утеплителем – от монтажной пены до минеральной ваты.

В комплекте такого котла есть крышка, которую легко утеплить. Здесь есть свои тонкости, обусловленные необходимостью периодического осмотра емкости. Крышку необходимо не только утеплить, но и периодически подымать.

Нужно предусмотреть механизм подымания крышки с утеплителем, которая будет весить около 50кг.

Совет

Для самодельной емкости лучше выбрать форму куба, открывающей доступ к осмотру створчатой формой половиной верхней крышки. Для продления срока эксплуатации металлической емкости предохраняем ее от коррозии.

Механически зачищаем металл от ржавчины, обрабатывает ортофосфорной кислотой, наносим 3-5 слоев грунтовки с просушиванием на солнце или в сушильной камере. Или наносим краски Хаммерайт или Зинг.

Указанные мероприятия задержат окисление металла, но не исключат его.

Емкость из 4мм металла наполненная водой гарантированно прослужит 30 лет, но для желающих подстраховаться сообщим, что есть пластиковые емкости с рабочей максимальной температурой в 80С. Эти емкости одеты в металлический каркас, удерживающий форму при повышенной температуре. В сформированных местах удобно устанавливать врезки для подачи и обратки, устанавливать теплообменники.

Удобно использовать трубы большого диаметра, заглушенные с торцов металлом такой же толщины. Такие емкости удобно использовать в закрытых системах отопления с циркуляционным насосом, подразумевая работу с повышенным давлением.

Толщина стенок таких труб- 6-10мм, позволяющих гарантировать работу в водной среде без антикоррозийного покрытия не менее 35 лет.

Такая жесткая и прочная конструкция нашла неожиданное применение не только в качестве теплоаккумулятора, но и в качестве опорных конструкций, колонн – декоративных и функциональных.

Применение накопителей тепла в качестве конструктива здания широко не освещалось, требует более детального изучения. Не бойтесь применять нововведения – хуже не будет.

Теплоаккумуляторы можно устанавливать везде, где имеется место. Есть опыт установки в ванных комнатах после выхода с котла, служит не только теплоаккумулятором, но и обогревателем, исключая необходимость установки отопительных приборов. Можно установить в чердачном пространстве, утеплив потолок спальни.

Обратите внимание

Интересен опыт установки на входе в помещение с улицы, когда наружные грани утепляются пенопластом или минватой не менее 100мм, грани в сторону помещения с двух сторон от двери имеют меньший слой утеплителя, обогревая помещение. Достигается эффект тепловой завесы холодного воздуха с улицы.

В качестве соединяющего элемента используют клеящую смесь «церезит», можно нанести монтажной пеной равномерные точки на поверхность листа и прижать к емкости на 5 минут. Можно просто примотать пенопласт к емкости скотчем – эффект почти одинаков. Главное – пенопласт должен плотно прилегать к поверхности теплоаккумулятора, не образовывать щелей между листами утеплителя.

Устанавливать теплоемкости лучше по центу разбора тепла, как правило – по центру жилища. Большая емкость с теплом позволяет реализовать функцию гребенки, подключая через соответствующие термодатчики: теплые полы, подключение радиаторов, теплая вода для бытовых нужд.

Применение теплоаккумулятора в сочетании с твердотопливным котлом позволит значительно улучшить показатели качества отопления, снизить количество топок до 2-3шт в сутки. Лучше применять в качестве накопительной емкости трубы большого диаметра с толщиной стенок от 5мм.

При определении емкости теплоаккумулятора нужно исходить из максимальных расчетных показателей наполнения – 50л жидкости на 1 кВт мощности котла. Для экономии места и функционального использования конструктива емкости аккумулятор тепла можно использовать в качестве декоративных, опорных конструкций.

Насколько сложно устанавливать аккумуляторы тепла? Давайте рассмотрим на практическом примере, достойном повторения. При ремонте дома демонтировали старую печь, на ее место по дымоходу установили твердотопливный котел. В качестве теплоаккумулятора использовали стальную трубу диаметром 0,8м, заваренную с торцов.

Аккумулятор установили в непосредственной близости к котлу, используя его еще и как демпфер возможных скачков температуры. С тыльной стороны стен, снизу и сверху утеплили цилиндр минватой. С лицевой стороны на профили закрепили изразцы, получилась очень красивая печь – голландка. Никто не догадывается, что это просто бочка с горячей водой.

Так же интересуются

28 февраля 2019 года

Теплоаккумуляторы для автономных систем отопления

При использовании газового котла у нас нет необходимости самостоятельно поддерживать определенную температуру в контуре отопления – этим занимается автоматика. Но все меняется, когда в доме ставится твердотопливный котел.

Топливо в нем горит неравномерно, что приводит к остыванию или перегреву отопительной системы. Компенсировать данные колебания и стабилизировать температуру в контуре поможет теплоаккумулятор для отопления.

Вместительный накопительный бак сможет удержать в себе избыток тепловой энергии, постепенно отдавая его в систему отопления.

В этом обзоре мы рассмотрим:

• Как работают теплоаккумуляторы для систем отопления;
• Как рассчитать необходимый объем аккумуляторного бака;
• Как подключаются накопительные емкости;
• Самые популярные модели тепловых накопителей.

Пройдемся по этим пунктам более подробно.

Если установить в доме твердотопливный котел, возникнет суровая необходимость в регулярном подкладывании все новых порций дров.

Все дело в ограниченном объеме камеры сгорания – она не может вместить в себя безлимитное количество поленьев.

Да и систем их автоматической подачи еще не придумали, если не брать в расчет пеллетные котлы с автоматикой. Иными словами, за работой системы отопления придется следить самостоятельно.

Важно

Максимальную мощность данные котлы развивают в тот момент, когда в них весело полыхают дрова.

В этот момент они дают много лишней энергии, поэтому пользователи дозируют дрова аккуратно, подкладывая их по одному полену. В противном случае в доме будет слишком жарко.

Ничего хорошего в этом нет, так как из-за этого возрастает количество подходов, и без того высокое. Проблема решается с помощью теплоаккумулятора.

Тепловой аккумулятор для отопления представляет собой аккумулирующую емкость, в которой накапливается горячий теплоноситель.

Причем в контур отопления энергия отдается строго дозировано, что обеспечивает стабильность температуры. За счет этого домочадцы избавляются от температурных колебаний и частых подходов для закладки дров.

Аккумулирующие баки способны накапливать излишки тепловой энергии и плавно отдавать их в отопительные контуры.

Попробуем объяснить принцип работы на пальцах:

Простота конструкции термоаккумулятора не только повышает надежность агрегата, но и упрощает ремонт и плановое обслуживание.

• Установленный в системе отопления с теплоаккумулятором отопительный котел загружается дровами и производит большое количество тепловой энергии;
• Полученная энергия направляется в тепловую батарею и накапливается там;
• Одновременно с этим, с помощью теплообменника, происходит забор тепла для системы отопления.

Буферный бак для отопления (он же теплоаккумулятор) работает в двух режимах – накопление и отдача. При этом мощность котла может превышать необходимую тепловую мощность для обогрева жилища. Пока в топке будут гореть дрова, будет происходить накопление тепла в термоаккумуляторе. После того как поленья потухнут, энергия еще долго будет забираться из аккумулятора.

Примерно так же устроены аккумуляторы тепла Лежебока для парников и теплиц – днем они накапливают тепло от солнца, а ночью отдают его, согревая растения и препятствуя их замерзанию. Только выглядят они несколько по-другому.

Теплоаккумуляторы для систем отопления необходимы и в том случае, если в качестве источника тепла используются солнечные батареи или тепловые насосы. Те же батареи не могут давать тепло круглосуточно, так как в темное время суток их эффективность падает до нуля. В светлое время дня они будут не только отапливать дом, но и накапливать тепловую энергию в накопительном баке.

Теплоаккумуляторы могут пригодиться при использовании электрических котлов. Такая схема оправдывает себя на двухтарифной системе оплаты. В этом случае система настраивается так, чтобы в ночное время происходило накопление тепла, а в дневное начиналась ее отдача. Благодаря этому у потребителей появляется возможность сэкономить деньги на потреблении электроэнергии.

Совет

Аккумулятор тепла для системы отопления представляет собой вместительный бак, оснащенный солидной теплоизоляцией – именно она отвечает за минимизирование теплопотерь.

С помощью одной пары патрубков аккумулятор подключается к котлу, а с помощью другой пары – к системе отопления.

Также здесь могут быть предусмотрены дополнительные патрубки для подключения контура ГВС или дополнительных источников тепловой энергии. Давайте разберем основные виды теплоаккумуляторов для систем отопления:

При наличие циркуляционного насоса появляется возможность использовать сразу несколько буферных баков, что позволяет равномерно прогревать сразу несколько помещений.

• Буферная емкость – представляет собой простейший бак, лишенный внутренних теплообменников. Конструкция предусматривает использование одного и того же теплоносителя в котле и батареях, при одинаковом допустимом давлении. Если планируется пропускать через котел один теплоноситель, а по батареям другой, следует подключить к теплоаккумулятору внешний теплообменник;
• Тепловые аккумуляторы для индивидуального отопления с нижним, верхним или сразу с несколькими теплообменниками – такие теплоаккумуляторы позволяют организовать два самостоятельных контура. Первый контур представляет собой бак, подключенный к котлу, а второй – контур отопления с батареями или конвекторами. Теплоносители здесь не смешиваются, в обоих контурах может быть разное давление. Нагрев ведется с помощью теплообменника;
• С проточным теплообменником контура ГВС или с баком – для организации горячего водоснабжения. В первом случае вода может потребляться весь день и равномерно. Вторая схема предусматривает накопление воды с целью ее быстрой отдачи в определенное время (например, вечером, когда все принимают душ перед сном) – аналогичным образом устроены бойлеры косвенники, накапливающие воду.

Конструкция теплоаккумуляторов для отопления может быть самой разной, выбор подходящего варианта зависит от сложности отопительной системы, ее характеристик и количества источников горячего теплоносителя.

Некоторые теплоаккумуляторы оснащаются ТЭНами с термостатами, что позволяет обеспечить потребителей теплом в ночное время, когда теплоноситель уже остыл, а подкинуть дрова в топку некому. Также они пригодятся при использовании тепловых насосов и солнечных батарей.

Мы вплотную подошли к самому сложному вопросу – к расчету необходимого объема теплоаккумулятора. Для этого мы воспользуемся следующей формулой – m=W/(K*C*Δt).

Буквой W обозначается количество избыточного тепла, K – это КПД котла (указываем десятичной дробью), C – теплоемкость воды (теплоносителя), а Δt – разница температур, определяемая путем вычитания температуры теплоносителя на обратной трубе из температуры на подающей трубе.

Например, она может составить 80 градусов на выходе и 45 на обратке – итого получаем Δt=35.

Для начала рассчитаем количество избыточного тепла. Предположим, что на дом площадью 100 кв. м. нам необходимо 10 кВт тепла в час. Время горения на одной закладке дров составляет 3 часа, а мощность котла составляет 25 кВт.

Следовательно, за 3 часа котел выработает 75 кВт тепла, из которых на отопление необходимо отправить всего 30 кВт. Итого у нас остаются 45 кВт избыточного тепла – этого хватит еще на 4,5 часа обогрева.

Чтобы не потерять данное тепло и не снижать количество загружаемых дров (иначе мы банально перегреем систему), следует воспользоваться теплоаккумулятором.

Что касается теплоемкости воды, то она составляет 1,164 Вт*час/кг*°С – если не разбираетесь в физике, просто не вдавайтесь в подробности. И помните, что если вы будете использовать другой теплоноситель, то его теплоемкость будет другой.

Обратите внимание

Проведя необходимые вычисления, используя наши советы, Вы без труда сможете подобрать модель, наиболее точно удовлетворяющую все Ваши запросы.

Итого у нас есть все четыре значения – это 45000 Вт тепла, КПД котла (предположим, 85%, что в дробном исчислении будет 0,85), теплоемкость воды 1,164 и разница температур в 35 градусов. Проводим вычисления – m=45000/(0,85*1,164*35). При данных цифрах объем получается равным 1299,4 литра. Округляем и получаем емкость теплоаккумулятора для нашей системы отопления равную 1300 литрам.

Если не получается провести расчеты самостоятельно, воспользуйтесь специальными калькуляторами, вспомогательными таблицами или помощью специалистов.

Самая простая схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу предусматривает использование одного и того же теплоносителя при равном давлении в котле и системе отопления. Для этих целей подойдет самый простой накопительный бак без теплообменников.

На обратных трубах ставятся два насоса – регулируя их производительность, мы обеспечим регулировку температуры в системе отопления.

Есть и схожая схема с применением трехходового клапана – она позволяет регулировать температуру за счет смешивания горячего теплоносителя и остывшего теплоносителя из обратной трубы.

Теплоаккумуляторы со встроенным теплообменником созданы для работы в системах отопления с высоким давлением теплоносителя.

Для этого внутри них располагаются теплообменники, подключаемые через циркуляционный насос к котлам – так образуется питающий контур.

Внутренняя емкость накопителя со вторым циркуляционным насосом и батареями образует контур отопления. В обоих контурах могут циркулировать разные теплоносители, например, вода и гликоль.

Важно

Схема твердотопливного котла с теплоаккумулятором и контуром ГВС позволяет обеспечить подачу горячей воды без применения двухконтурного оборудования.

Для этого задействуются внутренние проточные теплообменники или встроенные баки. Если горячая вода необходима на протяжении всего дня, рекомендуем купить и установить теплоаккумулятор с проточным обменником.

Для пикового единомоментного потребления оптимальны аккумуляторы с баками ГВС.

Также разработаны бивалентные и мультивалентные схемы подключения – они предусматривают использование сразу нескольких источников тепла для работы отопления. Для этого могут использоваться теплоаккумуляторы с несколькими теплообменниками.

Настало время разобраться с самыми популярными моделями теплоаккумуляторов для систем отопления. Мы рассмотрим продукцию отечественных и зарубежных производителей.

Производителем теплоаккумуляторов Прометей является новосибирская компания «СибЭнергоТерм». Она выпускает модели объемом 230, 300, 500, 750 и 1000 литров. Гарантия на оборудование составляет 5 лет. Теплоаккумуляторы наделены четырьмя отводами для подключения к отоплению и источникам тепла.

За сохранение накопленной энергии отвечает слой теплоизоляции из минваты. Рабочее давление составляет 2 атм., максимальное – 6 атм.

При покупке оборудования учитывайте его размеры – так, диаметр модели на 1000 литров составляет 900 мм, из-за чего ее корпус может не вместиться в стандартные дверные проемы шириной 80 см.

Цена представленного теплоаккумулятора для систем отопления варьируется в диапазоне от 65 до 70 тыс. рублей.

Еще один вместительный теплоаккумулятор на 1000 литров воды.

Он оснащается одним или двумя гладкотрубными теплообменниками, но лишен теплоизоляции, что необходимо учитывать при его установке – ее придется приобретать отдельно.

Диаметр корпуса составляет 790 мм, но если к нему прибавляется теплоизоляция, то диаметр вырастает до 990 мм. Максимальная температура в системе отопления составляет +110 градусов, в контуре ГВС – до +95 градусов.

Совет

Данные теплоаккумуляторы представлены модификациями с шестью или десятью подключениями. Также на борту предусмотрена клеммы температурных датчиков. Емкость баков составляет 960 литров, рабочее давление – до 3 бар. Толщина теплоизоляционного слоя составляет 80 мм.

Использование других жидкостей в качестве теплоносителя, кроме воды, не допускается – это касается обоих контуров, а не только контура отопления. При необходимости, возможно последовательное подключение нескольких теплоаккумуляторов в единый каскад.

Ничто не мешает собрать теплоаккумулятор для системы отопления своими руками – для этого необходимо провести расчеты и нарисовать чертеж, ориентируясь на требуемую вместительность.

Баки сооружаются из листового металла толщиной 1-2 мм, раскраиваемого плазморезом, режущим станком или сварочным аппаратом. Теплообменники организуются из металлических прямых или гофрированных труб.

А для того чтобы избежать быстрой коррозии металла, необходимо приобрести магниевый анод. В качестве теплоизоляции можно использовать базальтовую вату.

В качестве бонуса приводим подробный чертеж теплоаккумулятора емкостью 500 литров – этого достаточно для поддержания работы системы отопления в небольшом доме.