Виды буферных емкостей для котлов — преимущества и схемы обвязки

Наибольший недостаток твердотопливных котлов – их цикличность: при максимальной загрузке и горении достигается пиковая (часто избыточная) тепловая мощность, которая постоянно снижается до 0 (полное затухание) и возобновляется новой закладкой топлива. Такая цикличность не позволяет обеспечить стабильную, быстро и точно регулируемую систему отопления.

Сгладить неравномерную теплоотдачу ТТ котлов позволяет буферная емкость (она же теплоаккумулятор), накапливающая излишки тепла при пиковой работе котлоагрегата. Однако в выборе и расчете необходимого объема теплоаккумулятора есть немало нюансов.

Что из себя представляет буферная емкость для твердотопливного котла

Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это бак определенного объема наполненный теплоносителем, назначение которого – накапливать излишки тепловой мощности и в дальнейшем более рационально распределять их в целях отопления дома или обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).

Для чего нужна и насколько она эффективна

Чаще всего буферная емкость используется при твердотопливных котлах, которые обладают определенной цикличность, при чем это относится и к ТТ котлам длительного горения. После розжига теплоотдача топлива в камере сгорания быстро возрастает и достигает пиковых значений, после чего выработка тепловой энергии угасает, а при затухании, когда новая партия топлива не закладывается, и вовсе прекращается.

Исключением являются лишь бункерные котлоагрегаты с автоматической подачей, где за счет регулярной равномерной подачи топлива, горение происходит с одинаковой теплоотдачей.

При такой цикличности, в период остывания или затухания, тепловой энергии может быть недостаточно для поддержания комфортной температуры в доме. В то же время в период пиковой тепловой мощности температура в доме гораздо выше комфортной, а часть излишнего тепла из камеры сгорания просто вылетает в дымоход, что является не самым эффективным и экономным использованием топлива.

Наиболее понятна эффективность буферного бака на конкретном примере. Один м³ воды (1000 л) при охлаждении на 1°C выделяет 1-1,16 кВт тепла. Возьмем в пример среднестатистический дом с обычной кладкой в 2 кирпича площадью 100 м², теплопотери которого равны приблизительно 10 кВт. Теплоаккумулятор на 750 л, разогретый несколькими закладками до 80°C и остывший до 40°C, отдаст системе отопления около 30 кВт тепла. Для вышеупомянутого дома это равно 3-м дополнительным часам тепла батарей.

Иногда буферная емкость используется и в сочетании с электрическим котлом, оправдано это при отоплении ночью: по сниженным тарифам на электроэнергию. Однако такая схема редко оправдана, поскольку для накопления за ночь достаточного для дневного обогрева количества тепла необходим бак не на 2 и даже не на 3 тыс. литров.

Устройство и принцип работы

Теплоаккумулятор – герметичный, как правило, вертикальный бак цилиндрической формы, иногда дополнительно термоизолированный. Он является посредником между котлом и отопительными приборами. Стандартные модели оснащены врезкой из 2-х пар патрубков: первая пара – подача и обратка котла (малый контур); вторая пара – подача и обратка отопительного контура, разведенного по дому. Малый контур и контур отопления не пересекаются между собой.

Принцип работы теплоаккумулятора в связке с твердотопливным котлом прост:

1. После растопки котла циркуляционный насос постоянно прокачивает теплоноситель в малом контуре (между теплообменником котла и баком). Подача котла подключается в верхний патрубок теплоаккумулятора, а обратка в нижний. Благодаря этому происходит плавное заполнение подогретой водой всей буферной емкости, без выраженного вертикального движения теплой воды.
2. С другой стороны, сверху к буферной емкости подключена подача к радиаторам отопления, а снизу обратка. Теплоноситель может циркулировать как без насоса (если система отопления рассчитана на естественную циркуляцию), так и принудительно. Опять таки, подобная схема подключения минимизирует вертикальное перемешивание, поэтому буферная емкость отдает накопленное тепло батареям постепенно и более равномерно.

Если правильно подобрать объем и прочие характеристики буферной емкости для твердотопливного котла, потери тепла можно свести к минимуму, что отразится не только на экономии топлива, но и на комфорте топки. Накопленное тепло в хорошо термоизолированном теплоаккумуляторе сохраняется на протяжении 30-40 часов и более.

При чем за счет достаточного, значительно большего, чем в системе отопления, объеме, аккумулируется абсолютно все выделенное тепло (в соответствии с КПД котла). Уже спустя 1-3 часа топки, даже при полном затухании, в распоряжении имеется полностью «заряженный» теплоаккумулятор.

Типы конструкций

Фото	Устройство буферной емкости	Описание отличительных особенностей
	Стандартная, описанная ранее, буферная емкость с прямым подключением сверху и снизу.	Такие конструкции наиболее дешевые и наиболее часто применяемые. Подходят для стандартных систем отопления, где во всех контурах одинаковое максимально допустимое  рабочее давление, одинаковый теплоноситель, а температура подогреваемой котлом воды не превышает максимально допустимую для радиаторов.
	Буферная емкость с дополнительным внутренним теплообменником (обычно в виде змеевика).	Устройство с дополнительным теплообменником необходимо при более высоком давлении малого контура, которое недопустимо для радиаторов отопления. Если дополнительный теплообменник подключается отдельной парой патрубков, можно подключить дополнительный (второй) источник тепла, например, ТТ котел + электрокотел. Также можно разделить теплоноситель (например: в дополнительном контуре вода; в системе отопления антифриз)
	Накопительный бак с дополнительным контуром и еще одним контуром для ГВС. Теплообменник для горячего водоснабжения изготовлен из сплавов, не нарушающих санитарные нормы и требования к воде, применяемой для приготовления пищи.	Применяется как замена двухконтурному котлу. Кроме того, имеет преимущество в виде практически мгновенной подачи горячей воды, в то время как двухконтурному котлу требуется 15-20 секунд на ее подготовку и доставку до точки потребления.
	Аналогичная предыдущей конструкция, однако теплообменник ГВС выполнен не в виде змеевика, а в виде отдельного внутреннего бака.	Помимо вышеописанных преимуществ, внутренний бак устраняет ограничения в производительности горячей воды. Весь объем бака ГВС может быть использован за неогрниченное одновременное потребление, после чего необходимо время на подогрев. Обычно, объема внутреннего бака хватает как минимум на купание 2-4 человек подряд.

Любой из вышеописанных типов буферной емкости может иметь большее количество пар патрубков,  что позволяет разграничить параметры системы отопления по зонам, дополнительно подключить водяной теплый пол и т.д.

Отзывы о бытовых теплоаккумуляторах для котлов: преимущества и недостатки

Преимущества	Недостатки
Гораздо более эффективное использование твердого топлива, что увеличивает экономию	Система оправдана лишь при постоянном использовании. При непостоянном проживании в доме и растопке, например, лишь на выходные, системе требуется время для нагрева. В случае кратковременной работы эффективность будет сомнительной.
Продление цикла и снижение частоты закладок твердого топлива	Система требует принудительной циркуляции, которая обеспечивается циркуляционным насосом. Соответственно, такая система энергозависима.
Повышение комфорта за счет более стабильной и настраиваемой работы системы отопления	Для обустройства системы отопления с использованием бойлера косвенного нагрева требуются дополнительные средства. Стоимость недорогих буферных емкостей начинается от 25 тыс. рублей + расходы на обеспечение безопасности (генератор на случай отключения электроснабжения и стабилизатор напряжения, иначе при отсутствии циркуляции теплоносителя в лучшем случае может случиться перегрев и прогорание котла).
Возможность обеспечения горячего водоснабжения	Буферная емкость, особенно на 750 и более литров имеет немалые размеры и требует дополнительные 2-4 м2 пространства в котельной.
Возможность подключения нескольких источников тепла, возможность разграничения теплоносителя	Для обеспечения максимальной эффективности, котел должен иметь по крайней мере на 40-60% большую мощность, чем минимально необходимая для отопления дома.
Подключение буферной емкости – процесс несложный, его можно произвести без привлечения специалистов

Как выбрать буферную емкость

Расчет минимально необходимого объема

Наиболее важным параметром, с которым стоит определиться сразу – объем емкости. Он должен быть как можно большим для максимизации эффективности, но до определенного порога, чтобы мощности котла хватало для его «заряда».

Расчет объема буферной емкости для твердотопливного котла производится по формуле:

m = Q / (k*c*Δt)

• где, m – масса теплоносителя, после расчета ее не сложно перевести в литры (1 кг воды ~ 1 дм³);
• Q – необходимое к-во тепла, рассчитывается как: мощность котла * период его активности — теплопотери дома * период активности котла;
• k – КПД котла;
• c – удельная теплоемкость теплоносителя (для воды это известная величина – 4,19 кДж/кг*°C = 1,16 кВт/м³*°С);
• Δt – разница температур в трубах подачи и обратки котла, снимаются показатели при установившейся работе системы.

Например, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича площадью 100 м² теплопотери, грубо, составляют 10 кВт/час. Соответственно, необходимое количество тепла (Q) для поддержания баланса = 10 кВт. Дом отапливается котлом мощностью 14 кВт и КПД 88%, дрова в котором прогорают за 3 часа (период активности котла). Температура в трубе подачи – 85°C, а в обратке – 50°C.

Сначала нужно рассчитать необходимое к-во тепла.

Q = 14*3-10*3 = 12 кВт.

В итоге m = 12 / 0,88*1,16*(85-50) = 0,336 т = 0,336 кубометра или 336 литров. Это минимально необходимый объем буферной емкости. При такой вместимости, после прогорания закладки (3ч), теплоаккумулятор накопит и распределит далее 12 кВт тепла. Для дома из примера это более 1 дополнительного часа теплых батарей на одной закладке.

Соответственно, показатели зависят от качества топлива, чистоты теплоносителя, точности исходных данных, поэтому на практике результат может отличаться на 10-15%.

Калькулятор расчета минимально необходимой емкости теплоаккумулятора

Количество теплообменников

После подбора объема, второе, на что стоит обратить внимание – наличие теплообменников и их количество. Выбор зависит от желаний, требований к СО и схемы подключения бака. Для самой простой системы отопления достаточно пустой модели без теплообменников.

Однако если в контуре отопления планируется естественная циркуляция, нужен дополнительный теплообменник, поскольку малый контур котла может функционировать лишь при принудительной циркуляции. Давление в таком случае выше, чем в отопительном контуре с естественной циркуляцией. Для обеспечения ГВС или подключения теплых полов также потребуются дополнительные теплообменники.

Максимально допустимое давление

При выборе буферной емкости с дополнительным теплообменником, следует обратить на максимально допустимое рабочее давление, которое должно быть не ниже, чем в любом из контуров отопления. Бак моделей без теплообменников в большинстве случаев рассчитаны на внутреннее давление до 6 бар, чего более чем достаточно для среднестатистической СО.

Материал внутренней емкости

На данный момент существует 2 варианта изготовления внутреннего бака:

• мягкая углеродистая сталь – покрыта непромокаемым антикоррозийным покрытием, имеет более низкую себестоимость, используется в недорогих моделях;
• нержавеющая сталь – более дорогая, но более надежная и долговечная.

Некоторые производители также устанавливают в емкости дополнительные средства защиты стенок. Чаще всего это, например, магниевый аноидный стержень по центру бака, обеспечивающий защиту стенок бака и теплообменников от нарастания слоя твердых солей. Однако такие элементы нуждаются в периодической очистке.

Другие критерии выбора

После определения с основными техническими критериями, можно обратить внимание на дополнительные параметры, повышающие эффективность и комфорт от использования:

• возможность подключения ТЭН для дополнительного подогрева от электросети, а также дополнительных контрольно-измерительных приборов, которые монтируются резьбовым или муфтовым (но ни в коем случае не сварным) соединением;
• наличие слоя теплоизоляции – в более дорогих моделях теплоаккумуляторов между внутренним баком и наружной оболочкой имеется слой теплоизолирующего материала, способствующий еще более долгому сохранению тепла (вплоть до 4-5 дней);
• вес и габариты – все вышеперечисленные параметры влияют на вес и размеры буферной емкости, поэтому стоит за ранее определиться как она будет заноситься в котельную.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Sunsystem PS 200

Стандартный недорогой теплоаккумулятор, отлично подходящий для твердотопливного котла в небольшом частном доме площадью до 100-120 м². По устройству это обычный бак, без теплообменников. Объем емкости – 200 л при максимально допустимом давлении 3 бар. За небольшую стоимость модель имеет 50 мм слой полиуретановой теплоизоляции, возможность подключения ТЭН.

Цена: в среднем 30 000 рублей.

Hajdu AQ PT 500 C

Одна из лучших за свою цену моделей буферных емкостей, оснащена одним встроенным теплообменником. Объем – 500 л, допустимое давление – 3 бар. Отличный вариант для дома площадью 150-300 м² с большим запасом мощности твердотопливного котла. В линейке имеются модели разных объемов.

Начиная с объема 500 л модели (опционально) оснащаются слоем полиуретановой термоизоляции + кожухом из искусственной кожи. Возможна установка ТЭН. Модель известна исключительно положительными отзывами владельцев, надежностью и долговечностью. Страна-производитель: Венгрия.

Стоимость: 36 000 руб.

S-TANK AT PRESTIGE 300

Еще одна недорогая буферная емкость объемом 300 л. По конструкции представляет из себя накопительный бак без дополнительных теплообменников с максимально допустимым рабочим давлением 6 бар. Внутренние стенки, как и в предыдущих случаях, исполнены из углеродистой стали. Главным отличием является существенный, экологически чистый слой теплоизоляции из полиэфирного материала по технологии NOFIRE, т.е. высокого класса термо- и огнестойкости. Страна-производитель: Беларусь

Стоимость: 39 000 руб.

ACV (АЦВ) LCA 750 1 CO TP

Производительная дорогостоящая буферная емкость объемом 750 л с дополнительным трубчатым теплообменником для ГВС, предназначенная для котлов с большим запасом мощности.

Внутренние стенки покрыты защитной эмалью, имеется высококачественный 100 мм слой теплоизоляции. Внутри бака установлен магниевый анод, предотвращающий накопление слоя твердых солей (в комплекте имеется 3 запасных анода). Возможна установка ТЭН и дополнительных контрольно-измерительных приборов. Страна-производитель: Бельгия.

Стоимость: 168 000 руб.

Цены: итоговая таблица

Модель	Объем, л	Допустимое рабочее давление, бар	Стоимость, руб
Sunsystem PS 200, Болгария	200	3	30 000
Hajdu AQ PT 500 C, Венгрия	500	3	36 000
S-TANK AT PRESTIGE 300, Беларусь	300	6	39 000
ACV (АЦВ) LCA 750 1 CO TP, Бельгия	750	8	168 000

Схемы обвязки и подключения

Упрощенная наглядная схема (нажмите для увеличения)	Описание
	Стандартная схема подключения «пустых» буферных емкостей к твердотопливному котлу. Используется, когда в системе отопления (в обоих контурах: до бака и после) единый теплоноситель, единое допустимое рабочее давление.
	Схема аналогичная предыдущей, но предполагающая установку термостатического трехходового клапана. При таком обустройстве доступна регулировка температуры отопительных приборов, что позволяет еще более экономно расходовать накопленное в баке тепло.
	Схема подключения теплоаккумуляторов с дополнительным теплообменников. Как уже не раз упоминалось, используется в случае, когда в малом контуре предполагается использование иного теплоносителя или более высоких показателей рабочего давления.
	Схема организации горячего водоснабжения (при наличии в баке соответствующего теплообменника).
	Схема, предполагающая использование 2-х независимых друг от друга источников тепловой энергии. В примере это электрический котел. Источники подключаются в порядке убывания теплового напора (сверху-вниз). В примере сначала идет основной источник – твердотопливный котел, ниже – вспомогательный электрокотел.

В качестве дополнительного источника тепла, например, вместо электрокотла, может использоваться трубчатый электронагреватель (ТЭН). В большинстве современных моделей уже предусмотрена его установка посредством фланцевого или муфтового крепления. Установив в соответстсвующий патрубок ТЭН можно частично заменить электрический котел или лишний раз обойтись без растопки твердотопливного котла.

Важно понимать, что это упрощенные, не полные схемы подключения. Для обеспечения контроля, учета и безопасности системы, на подаче котла устанавливается группа безопасности. Кроме того, важно позаботиться о работе СО в случае отключения электроснабжения, т.к. для питания циркуляционного насоса недостаточно энергии вырабатываемой термопарой энергонезависимых котлов. Отсутствие циркуляции теплоносителя и скоплении тепла в теплообменнике котла с высокой вероятностью приведет к разрыву контура и аварийному опорожнению системы, не исключено прогорание котла.

Поэтому в целях безопасности, необходимо позаботиться об обеспечении работы системы по крайней мере до полного прогорания закладки. Для этого используется генератор, мощность которого подбирается в зависимости от характеристик котла и длительности горения 1 закладки топлива.

Где купить буферную емкость для твердотопливного котла

В Москве и МО

1. MirCli (https://mircli.ru/bufernye-nakopiteli/) – 8 (495) 666-2219.
2. Тепломатика (https://www.teplomatica.ru/vodonagrevateli-i-kolonki/bufernye-emkosti.html) – +7 (495) 369-62-54, г. Москва, ул. Дорожная 3 корпус 1.

В Санкт-Петербурге

1. Теплоторг (https://teplotorg.ru/baki/bufernye-emkosti/) – +7 (812) 612-40-02, г. Санкт-Петербург, ул. Якорная, д. 10.
2. Теплодвор СПб (http://spb.teplodvor.ru/baki/bufernye-emkosti/) – +7(812)628-13-33, г. Санкт-Петербург, ул. Витебский проспект, 3 196105.

Содержание

Равномерность работы системы отопления и минимальное время за ее присмотром – мечта каждого владельца собственного дома. Не на последнем месте стоит экономичность. Теплоаккумулятор для отопления (ТА) объединяет и выполняет вышеуказанные функции. Данное специальное устройство самостоятельно в нужный момент уменьшает или увеличивает температуру теплоносителя. В результате достигается тепловой комфорт в отапливаемых помещениях. Вмешательство человека в этом процессе исключается. О том, как подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу будет рассказано далее.

Назначение теплоаккумулятора

Установленный в системе отопления он в автоматическом режиме:

• накапливает излишнее тепло;
• отдает накопленное тепло теплоносителю в нужный момент;
• предотвращает закипание воды в котле при отсутствии электроэнергии;
• обеспечивает работу котла без вмешательства человека.

В теплоаккумуляторе накопителем излишков тепла является буферная емкость для воды. (На фото красная). Представляет собой ёмкость для воды со змеевиком, укрытую теплоизоляцией. Пока горят дрова, она накапливает избытки тепла. Как только котел перестает выдавать нужную температуру, излишнее тепло из этой емкости отдается в систему отопления. Вода в радиаторах не остывает. Система отопления в домах не устанавливается без электрических насосов, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя. Не трудно представить, что происходит в момент перебоев с электроэнергией. Дрова горят, тепло выделяется, а вода неподвижно стоит в трубах. Начинается ее закипание в котле.

Если этот момент упустить, то возможен взрыв со всеми вытекающими последствиями. Теплоаккумулятор для отопления препятствует этому. Пока горит топливо, его приходится периодически добавлять. Если не сделать это вовремя, котел потухнет. Чем это опасно в сильные морозы, знает каждый. Имея ТА процесс между закладками дров увеличивается в разы. При этом не создается опасность размораживания системы из-за затухания котла.

Выбираем теплоаккумулятор

ТА выбирают проектируя систему отопления. Правильно подобрать теплоаккумулятор помогут инженеры-теплотехники. Но, если невозможно воспользоваться их услугами, придется выбирать самостоятельно. Сделать это не трудно.

Главными критериями при подборе этого устройства принято считать следующие:

• давление в системе отопления;
• объем буферной емкости;
• наружные размеры и вес;
• оснащение дополнительными теплообменниками;
• возможность установки дополнительных устройств.

Напор воды (давление) в системе отопления — основной показатель. Чем он выше, тем теплее в обогреваемом помещении. Учитывая этот параметр, при выборе теплоаккумулятора для твердотопливных котлов обращается внимание на максимальное давление, которое он способен выдерживать. Теплоаккумулятор для твердотопливного котла, показанный на фото, изготовлен из нержавеющей стали, выдерживает высокое давление воды.

Объем буферной емкости. От него зависит способность накопления тепла для системы отопления при работе. Чем он больше, тем больше тепла накопится в емкости. Здесь нужно учитывать, что повышать предел до бесконечности бессмысленно. Но если воды будет меньше нормы, устройство просто не будет выполнять возложенную на него функцию накопления тепла. Поэтому для правильного выбора теплоаккумулятора придется сделать расчет его буферной емкости. Чуть позднее будет показано, как он выполняется.

Наружные размеры и вес. Это тоже важные показатели при выборе ТА. Особенно в уже построенном доме. Когда расчет теплоаккумулятора для отопления произведен, доставка к месту установки осуществлена, возможно возникновение проблемы с самой установкой. По габаритным размерам он может просто не вписаться в стандартный проем двери. Помимо этого, ТА большой емкости (от 500 л.) устанавливаются на отдельный фундамент. Массивное устройство, заполненное водой станет еще тяжелее. Эти нюансы нужно учитывать. Но выход найти легко. В этом случае приобретается два теплоаккумулятора для твердотопливных котлов с суммарным объемом буферных емкостей, равным расчетному для всей системы отопления.

Оснащение дополнительными теплообменниками. При отсутствии в доме системы ГВС, собственного контура подогрева воды в котле, лучше сразу приобрести ТА с дополнительными теплообменниками. Для проживающих в южных районах полезным будет подключение солнечного коллектора к ТА, что станет дополнительным бесплатным источником тепла в доме. Простой расчёт системы отопления покажет, сколько дополнительных теплообменников желательно иметь в теплоаккумуляторе.

Возможность установки дополнительных устройств. Здесь подразумевается установка ТЭНов (трубчатых электрических нагревателей), КИП (контрольно-измерительных приборов), предохранительных клапанов и других устройств, обеспечивающих бесперебойную и безопасную работу буферной емкости в устройстве. Например, в случае аварийного затухания котла, температуру в системе отопления будут поддерживать ТЭНы. В зависимости от объема обогрева помещений комфортной температуры они могут не создать, но размораживание системы предотвратят обязательно. Наличие КИП позволит своевременно обратить внимание на возможные неполадки, возникшие в системе отопления.

Важно. Выбирая теплоаккумулятор для отопления заостряйте внимание на его теплоизоляцию. От нее зависит сохранение полученного тепла.

Расчет объема буферной емкости котла

Самым оптимальным решением этой задачи станет поручение ее выполнения инженерам-теплотехникам. Расчет объема теплоаккумулятора для всей системы отопления частного дома требует учитывать различные факторы, известные только им. Несмотря на это, предварительные подсчеты можно сделать самостоятельно. Для этого кроме общих знаний физики и математики понадобятся калькулятор и чистый лист бумаги.

Находим следующие данные:

• мощность котла, кВт;
• время активного горения топлива;
• тепловая мощность обогрева дома, кВт;
• КПД котла;
• температуры в трубе подачи и «обратке».

Рассмотрим пример предварительного расчета. Обогреваемая площадь — 200 м², время активного горения котла – 8 часов, температура теплоносителя при нагреве — 90° С, в обратном контуре — 40° С. Расчетная тепловая мощность обогреваемых помещений – 10 кВт. При таких исходных данных тепловой прибор получит 80 кВт (10×8) энергии.

Делаем расчет буферной емкости твердотопливного котла по теплоемкости воды:

Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м³ (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м² надо установить ТА емкостью 1,4 м³. Зная эту цифру можно смело идти в магазин и смотреть, какой теплоаккумулятор приемлем.

Габариты, цена, комплектация, производитель уже легко определяемы. Сопоставляя известные факторы не трудно сделать предварительный выбор теплового аккумулятора для дома. Такой расчет актуален в случае, когда дом построен, система отопления уже смонтирована. Результат расчета покажет, нужно ли разбирать дверные проемы из-за габаритов ТА. Оценив возможность его установки на постоянное место, делается окончательный расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла, установленного в системе.

Собрав данные по системе отопления выполняем вычисления по формуле:

W = m×c×∆t (1)где:W – количество необходимого тепла для нагрева теплоносителя;m – масса воды;c – теплоемкость;∆t – температура подогрева воды;

Кроме этого понадобится значение k – КПД котла.

Из формулы (1) находим массу:m = W/(c×∆t) (2)

Поскольку КПД котла известен, уточняем формулу (1) и получаемW = m×c×∆t×k (3)откуда находим уточненную массу водыm = W/(c×∆t×k) (4)

Рассмотрим, как рассчитать теплоаккумулятор для дома. В системе отопления установлен котел мощностью 20 кВт (указана в паспортных данных). Топливная закладка прогорает за 2,5 часа. Для отопления дома нужно 8,5 кВт/1 час энергии. Значит, за время прогорания одной закладки будет получено 20×2,5 = 50 кВт

Эта цифра означает, что для сохранения тепла, выработанного котлом необходимо иметь 875 кг теплоносителя. Для этого понадобится буферная емкость для всей системы объемом 0,875 м³. Такие облегченные расчеты позволяют легко выбрать теплоаккумулятор для котлов отопления.

Совет. Для более точного расчета объема буферной емкости лучше обратиться к специалистам.

Способы подключения

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется различными способами.

Но в любом случае существует ряд правил, соблюдение которых обязательно:

• все соединения в системе должны быть резьбовыми или фланцевыми;
• рекомендуется установка запорной арматуры на магистрали ТА;
• оснащение КИП входов и выходов ТА;
• установка фильтров очистки на входах;
• установка манометра и предохранительного клапана на ТА;
• предусмотреть установку клапана воздухоотводчика.

Соблюдение этих требований обеспечивает работоспособность и безопасность всей системы отопления. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором осуществляется по различным схемам. На фото показана одна из них. По своей сути она является упрощенной базовой моделью системы отопления. Поняв принцип ее действия можно приступать к самостоятельному монтажу.

Как выполняется обвязка смотрите на видео:

Смесительный узел котлового контура предотвращает попадание холодной воды в котел. В то же время аналогичный узел контура отопления при необходимости подает часть горячего теплоносителя в систему для поддержания в ней заданной температуры.

Балансировочный вентиль позволяет обеспечить одинаковый нагрев всех приборов отопления, на каком бы удалении от котла они не находились. При наличии дополнительных змеевиков и солнечного коллектора на крыше ТА на определенное время превращается в термоаккумулятор. Это позволяет снизить расход топлива для котла. Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу практически не изменяется.

К сведению. Теплоаккумулятор для котлов отопления можно не только подключить, но и изготовить своими руками, что многими уже опробовано.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла позволяет сжигать топливо с максимальным КПД, и увеличивает время между заброской дров. Наряду с ощутимой экономией топлива и комфортной температурой отапливаемых помещений это устройство становится востребованным в каждой системе отопления. Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу своими силами больших трудностей не создает.

Видео по теме:

Потребность в модификации отопительной системы в частном доме вынуждает владельцев к поиску различных идей, дополнительного оборудования, которые бы помогли сэкономить как топливо, так и средства при равномерном распределении тепла и повышении отдачи от батарей. Особенно часто проблемы с неравномерным распределением тепла появляются в домах, которые обогревают твердотопливными приборами.

Такие устройства отличаются высокой инерционностью, поэтому невозможно мгновенно остудить воду и процесс преобразования топлива. Если же закрыть подающий кран, горячий теплоноситель может начать расширяться и повредить трубопровод.

Поэтому, чтобы решить проблему с неравномерностью обогрева приходится использовать дополнительную буферную емкость или теплоаккумулятор, обеспечивающий постоянное распределение тепловой энергии по дому без резких перепадов температуры. В домах, в которых устанавливается котел с буферной емкостью существенно снижается уровень теплопотерь.

Предназначение буферной емкости

Буферная емкость исполняет функцию накопления выработанной энергии с её дальнейшим использованием для обогрева здания и функционирования горячего водоснабжения. Использоваться она может с любым видом нагревательного элемента. Однако наиболее часто применяется в системах с твердотопливным котлом.

При работе твердотопливного нагревателя мощность набирается постепенно. При пиковой теплоотдаче топлива наблюдается максимальная температура теплоносителя. После чего тепловая энергия начинает постепенно снижаться.

Таким образом, нормальная температура теплоносителя будет наблюдаться только в момент пикового горения дров или угля. Однако, такие показатели избыточны для нормального функционирования отопительной системы, и часть энергии растрачивается впустую. Поэтому, расходуется больше топлива, а также требуется намного чаще топить котел.

Таким образом, буферная емкость решает две цели:

1. Она накапливает тепло вовремя его генерирования котлом.
2. После чего буферная емкость постепенно отдает нагретый теплоноситель в систему отопления пока котел бездействует или работает не на полную мощность.

Обратите внимание! Именно за счет использования такого принципа достигается равномерность обогрева помещения.

Кроме твердотопливных котлов, емкость может применяться и для электрических и газовых с той же целью.

Преимущества и недостатки использования котлов с буферной емкостью

К основным плюсам применения котлов с буферной емкостью можно отнести:

1. Из-за особенностей работы твердотопливных котлов максимальная эффективность работы достигается только в краткий период времени. Поэтому, установка аккумулирующей емкости, отдающей теплоноситель в автоматическом режиме существенно повышает коэффициент полезного действия оборудования.
2. За счет монтажа теплоаккумулятора достигается большая степень автоматизма. Требуется реже загружать нагревательный элемент топливом, а также возможно автоматизировать процесс управления различными частями отопительной системы.
3. За счет использования буферной емкости твердотопливный котел не так подвержен перегревам.
4. Температура теплоносителя в единицу времени становится более равномерной, система работает более плавно. Кроме того, возможно дифференциально распределить тепло по имеющимся комнатам.
5. При необходимости можно продолжить модификацию отопительной системы, например, добавив новый источник тепловой энергии, работающий наравне со старым.
6. Существует ряд теплоаккумуляторов, которые позволяют решить проблему ГВС.

Недостатки системы:

1. Отопительная система, к которой подключена буферная емкость отличается высоким временем до наступления обогрева. Поэтому использование теплоаккумуляторов будет неоправданным в домах, в которых не живут постоянно. При этом не выйдет обеспечить быстрый обогрев.
2. Теплоаккумуляторы отличаются большими габаритами и массой. Поэтому, требуется выделить им надежно укрепленное место рядом с котлом. И не всегда это возможно. Поэтому могут возникать некоторые сложности с установкой и доставкой прибора.
3. Такие емкости отличаются крайне высокой ценой. Однако, рентабельность у этих приборов также высока.
4. Буферная емкость может раскрыть максимальный потенциал только если мощность нагревательного элемента превышает необходимое количество тепла более чем на100%. Иначе, покупка теплоаккумулятора бессмысленна.

Принцип действия буферной емкости в системе отопления

Функционирование устройства основано на увеличении вместимости жидкости, передающей тепловую энергию (воды или антифриза). После монтажа такого бака можно сохранять теплым дополнительный объем жидкости. Это существенно повышает показатели инертности отопительной системы.

Обратите внимание! Во время нагревания теплоносителя любым из видов отопительных элементов внутри теплоаккумулятора накапливается теплая жидкость определенной температуры. И со временем она распределяется между радиаторами и батареями. Причем, движение жидкости осуществляется даже если нагревательный прибор отключен.

Если рассматривать принцип действия более подробно, то между нагревательным элементом и емкостью монтируется насос, который позволяет равномерно распределить тепловую энергию по всем помещениям. Охлажденная вода движется из нижней половины бака в теплообменник котла, где она быстро прогревается.

Затем, она попадает в верхнюю часть резервуара, откуда поступает в отопительную систему. Движение обуславливается её постепенным вытеснением из-за работы насоса.

После выключения отопительного элемента продолжается подача теплоносителя. Этот процесс проходит до окончания теплой воды в буфере. Длительность работы будет зависеть от объема резервуара, температурных показателей и количества нагревательных приборов.

Основные виды буферных емкостей для котлов

Существует несколько основных видов буферных резервуаров:

1. Наиболее простая емкость представляет собой бак из металла, покрытого утеплителем. Чаще всего как утепляющий материал используют ППУ. В зависимости от степени теплоизоляции емкости различается продолжительность сохранения тепла.
2. Тепловой аккумулятор сГВС. Если появляется потребность в постоянном горячем водоснабжении, внутри резервуара устанавливают специальный змеевик. Он может устанавливаться в разных частях. Обычно вода поступает снизу, и при прохождении через все отделы теплообменника нагревается. Поэтому, буферный резервуар начинает играть роль проточного нагревателя. А сам змеевик выполняет роль барьера для постоянно поступающей воды.
3. Альтернативный вариант предыдущего вида— если -змеевик применяется для передачи и теплоносителя от солнечных коллекторов к емкости, и обратно. При этом змеевик требуется чтобы не допустить смешивания теплоносителя в солнечных коллекторах.
4. Устройство с подключенным трубчатым электронагревателем. В таком случае емкость может использоваться в качестве замены электрического котла. Внутри емкости можно установить до 7 ТЭН. Это позволит полноценно обогревать здание, а при отсутствии других источников энергии резервуар не допустит остывания теплоносителя в случае отсутствия владельца.

Основные схемы обвязки буферных емкостей с котлами

Кроме всех основных приборов, которые используются в классической системе подключения потребуется дополнительный циркуляционный насос. При этом формируется практически завершенная двухконтурная система.

Обратите внимание! При этом в радиаторы поступает теплоноситель только из резервуара.

Эта схема функционирует следующим образом:

1. Генератор тепла постоянно работает на максимальную мощность, обладая высоким коэффициентом полезного действия.
2. До достижения пиковых температур теплоноситель движется по малому контуру, между котлом и резервуаром. При это бак накапливает энергию, практически не отдавая её в батареи.
3. Теплоноситель отопительной системы греется за счет обмена тепла в буфере, который способен поддерживать постоянные температурные параметры длительное время.
4. После прогорания заложенного топлива отопительная система будет работать только за счет накопленной энергии в резервуаре. Это дает возможность не проводить частые растопки.

Кроме того, существует несколько основных способов подключить буферную емкость для твердотопливного котла:

1. Простейший чертеж— котел через систему труб последовательно соединен с емкостью и радиаторами. При этом все показатели давления и температуры остаются на одном уровне. Сохраняется единый тип носителя тепла. Кроме того, устанавливаются краны на обратном трубопроводе для возможности контроля.
2. Если добавить к предыдущей схеме байпас, увеличится эффективность и рациональность работы системы. За счет установки крана перед радиатором, возможно в случае аварии проводить экстренный ремонт и отключать снабжение.

Отзывы пользователей о котлах с буферной емкостью

Евгений, 38 лет: «Мы купили буферную емкость для угольного котла недавно. Проживаем в большом доме. И использование емкости спасло от необходимости постоянно растапливать котел.»

Владислав, 41 год: «По рекомендациям друзей мы решили приобрести в дачный дом котел с буферной емкостью, и это было нашим верным решением. Дом быстро протапливается, особенно это ощутимо в лютые морозы».

Буферная емкость на несколько десятков литров позволяет существенно повысить эффективность работы отопительной системы в частном доме. Главным правилом подбора является достаточная мощность котла и возможность установить её в имеющейся котельной.

Каждый владелец частного дома мечтает о том, чтобы установленная отопительная система работала максимально слаженно и не требовала особых условий ухода. Важную роль играет экономичная сторона используемого оборудования. Чтобы система не страдала от ярко выраженной неравномерности поступления энергии, а заложенное заранее топливо создавало необходимый запас тепла, необходимо использовать буферную ёмкость для твердотопливного котла.

1 Функциональные возможности</span></h2>

В установленном теплоаккумуляторе расположена специальная буферная ёмкость, которая является мощным накопителем излишков тепла. Само устройство представлено в виде бака для воды с небольшим змеевиком, который полностью укрыт теплоизоляционным материалом.

Пока котёл сжигает загружённые в него дрова, ёмкость постепенно накапливает вырабатываемые системой избытки тепла. В тот момент, когда котёл перестает выдавать необходимую пользователю температуру, всё излишнее тепло из бака направляется в батареи. Огромное преимущество состоит в том, что вода в радиаторах совершенно не остывает.

Вне зависимости от площади дома отопительная система должна быть снабжена мощным электрическим насосом, который сможет обеспечить непрерывную циркуляцию теплоносителя. Но после отключения электроэнергии такая установка прекращает свою работу. Заложенные дрова горят, тепло выделяется, а вот вода неподвижно стоит в трубах, закипая в котле.

Если пользователь упустит момент, то система взорвется, что может угрожать жизни людей. Установленный теплоаккумулятор предотвращает возникновение таких последствий. Огромное преимущество буферной ёмкости для твердотопливного котла состоит ещё и в том, что она увеличивает время между закладками дров в несколько раз. Устраняется опасность размораживания системы из-за затухания котла.

Качественный буферный агрегат выполняет несколько полезных функций в автоматическом режиме:

• В нужный момент отдаёт накопленное тепло заправленному теплоносителю.
• Обеспечивает стабильную работу системы без вмешательства человека.
• Беспрерывно накапливает всё излишнее тепло.
• В случае отключения электроэнергии предотвращает закипание воды.

‘ >Буферная емкостьРекомендуемИзготовление буферной емкости для твердотопливного котла своими руками

2 Преимущества и недостатки</span></h2>

Каждый специалист согласится, что у современных автономных твердотопливных котлов с буферными ёмкостями есть свои преимущества и недостатки.

Все нюансы обязательно должны быть учтены будущим владельцем, чтобы выбранная им отопительная система работа исправно.

Среди положительных сторон можно отметить:

• Установленное оборудование надёжно защищено от перегрева.
• Энергетический потенциал котла используется в полном объёме. Благодаря этому существенно возрастает уровень КПД.
• Система работает более плавно, что гарантирует дифференцированный подход к обогреву различных помещений.
• Проблема горячего водоснабжения дома решается без особых трудностей.
• Работа котла требует гораздо меньше вмешательств человека.
• У пользователя есть множество вариантов модернизировать отопительную систему, сделав её более эффективной.

Недостатков не так уж и много, но все они весьма своеобразны. Каждый пункт требует внимания со стороны владельцев отопительного оборудования.

К минусам относятся следующие факторы:

• Буферные ёмкости — это довольно громоздкие и тяжёлые изделия. Для их монтажа нужно подготовить вместительное помещение, что не всегда удобно. Помимо этого, могут возникнуть определённые сложности с доставкой.
• Котёл с теплоаккумулятором отличается большой инерционностью. Именно поэтому от первичного розжига котла до выхода на стандартные показатели уйдёт достаточно много времени. Такая ситуация может доставлять особые трудности владельцам загородных домов.
• Довольно высокая цена оборудования, которая может превосходить стоимость самого котла.

‘ >Буферная ёмкость.Где нужна,а где нет.Как обойтись(ересь).РекомендуемСхема обвязки твердотопливного котла в системе отопления

3 Комплектующие элементы</span></h2>

Буферная ёмкость для котла представлена в виде обычной металлической бочки, с наружной теплоизоляцией. Несмотря на весьма простую конструкцию, этот агрегат обладает высокой эффективностью и экономичностью, что очень важно в отопительной системе.

Чтобы такой аппарат функционировал правильно, нужно знать, из каких элементов он состоит и какую функцию все они выполняют:

• Спиральный теплообменник. Этот элемент установлен только в тех моделях, которые подключаются к системе отопления сразу с несколькими типами теплоносителей (мощные солнечные коллекторы, тепловой насос). Для его изготовления используется исключительно нержавеющая сталь.
• Вместительный бак. Выпускается из листового металла с эмалированным покрытием либо из нержавеющей стали. От бака отходят специальные патрубки, которые предназначены для подключения к системе отопления и теплогенератору. Важно понимать, что от материала, из которого изготовлен бак, зависит продолжительность его эксплуатации.
• Встроенный змеевик для ГВС. Некоторые современные модели, помимо поддержания температуры нагрева заполненного теплоносителя, подогревают воду для бытовых целей.

Каждая модель оснащена специальным ревизионным окном, которое помогает обслуживать бак. Благодаря этому мастер может своевременно устранить мусор, а также провести ремонтные работы.

‘ >Твердотопливный котел и буферная ёмкостьРекомендуемСхема для сборки твердотопливного котла своими руками

4 Расчёт необходимой ёмкости</span></h2>

Когда с устройством буферной ёмкости для системы отопления всё понятно, можно приступать к расчётам требуемых параметров. Этот показатель напрямую зависит от мощности отопительного котла.

Если был установлен агрегат, который вырабатывает 35 кВт/час, тогда объем используемой ёмкости должен превышать эту цифру минимум в 30 раз. Помимо этого, важно учесть ряд дополнительных факторов:

1. 1. Не стоит делать никаких надбавок на то, что тепловой аккумулятор будет впитывать всё тепло, а сама система будет работать плохо. Когда на улице температура опускается ниже -30˚С, то котёл может спокойно работать в обход буферной установки. А вот когда становится теплее, то в действие входит теплоаккумулятор, а всё лишнее тепло в нем накапливается.
2. 2. Мощность должна быть рассчитана исключительно для погодных условий, когда дом теряет максимальное количество вырабатываемой тепловой энергии. К примеру, если котёл теряет 33 кВт/час при температуре окружающей среды от -29˚С, то и мощность всей системы должна быть такой же. Конечно, нужно учитывать и небольшой запас. Для качественного подогрева существующей схемы должно создаваться минимум 35 кВт/час.
3. 3. Обязательно учитывается размер помещения, где будет установлен сам агрегат вместе с теплообменником и другими элементами схемы. В некоторых случаях может возникнуть такая ситуация, когда установить большой теплоаккумулятор просто не получится.

Если же мастер обладает всеми необходимыми навыками, то изготовить ёмкость можно и своими руками. Лучшим вариантом считается цилиндрический агрегат, обладающий следующими параметрами:

• Диаметр — 1 метр. Стоит учесть, что если объём теплового аккумулятора равен 1750 л, то его диаметр должен составлять минимум 1,06 м.
• Высота — 2 метра.

5 Правила выбора качественного агрегата</span></h2>

Подобрать наиболее подходящий теплообменник всегда помогут опытные инженеры-теплотехники. Но если нет возможности обратиться к профессионалам за помощью, тогда выбор нужно делать самостоятельно.

Реализовать это вовсе не трудно, главное, тщательно изучить основные параметры:

• Объём ёмкости.
• Давление в отопительной системе.
• Оснащение вспомогательными теплообменниками.
• Вес и наружные размеры.
• Возможность установки дополнительных элементов.

Специалисты утверждают, что основным параметром является показатель давления в системе. Чем выше эта цифра, тем теплее будет в обогреваемом помещении.

При выборе наиболее подходящей модели обязательно нужно учитывать показатель максимального давления, так как от этого зависит его эксплуатационный срок. Отличными характеристиками обладает тот термоаккумулятор, который изготовлен из нержавеющей стали.

6 Варианты подключения</span></h2>

Опытные мастера используют несколько проверенных способов подключения теплообменника к твердотопливному котлу. Но вне зависимости от выбранного варианта специалист должен соблюдать ряд элементарных правил.

Чтобы отопительная система правильно функционировала, необходимо учесть следующие нюансы:

1. 1. На входах должны быть установлены качественные фильтры для очистки воды.
2. 2. На магистрали обязательно монтируется специальная запорная арматура.
3. 3. Абсолютно все соединения в отопительной системе должны быть фланцевыми или же резьбовыми.
4. 4. Система не сможет стабильно функционировать без клапана воздухоотводчика.
5. 5. На теплообменник должен быть установлен манометр и предохранительный клапан.

Тщательное соблюдение этих элементарных правил сможет обеспечить полную безопасность и работоспособность всей отопительной установки.

Качественная обвязка твердотопливного котла с буферным устройством может осуществляться по самым разным схемам. Среди специалистов существует самая упрощённая модель, с которой прекрасно справится даже начинающий мастер. Но приступить к самостоятельному монтажу можно только после ознакомления с принципом действия выбранной схемы.

‘ >Буферная ёмкость и твердотопливный котёл. Как Подключить.

7 Самостоятельное изготовление прямоугольной модели</span></h2>

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

Для реализации этой идеи необходимо выполнить следующие действия:

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

8 Традиционная схема монтажа</span></h2>

Многие мастера привыкли выполнять стандартную типовую обвязку твердотопливного котла полипропиленом, с малым контуром и узлом смешивания. Основная задача смесительного узла состоит в том, чтобы не пропустить холодную воду из обратного трубопровода в специальную водяную рубашку буферной ёмкости.

Когда используется трёхходовой клапан, который настроен на температуру +45˚С, то движение теплоносителя замыкается по малому кругу до тех пор, пока не будет достигнуто установленное значение. Только после этого агрегат подмешивает воду из системы в обратный трубопровод.

Чтобы очистить жидкость от накипи и другого мусора, перед трёхходовым краномнеобходимо установить очистительный фильтр, который опытные мастера называют грязевиком. Монтировать его нужно в горизонтальном положении.

В больших частных домах обвязка твердотопливного котла осуществляется при помощи гидрострелки. Основное отличие этой схемы состоит в том, что теплообменник не служит накопителем тепла, а выполняет функцию гидравлического разделения котлового контура с остальными ветвями отопления.

Преимущество такой системы неоспоримо, так как владелец может подключить тёплые полы, радиаторное отопление, а также бойлер косвенного нагрева воды. Для слаженной работы таких установок нужна разная температура основного теплоносителя в каждой ветви.

‘ >Твердотопливный котел и теплоакумулятор! Рекомендации Atmos?Фото Используемые источники:

• https://gradusplus.com/kotly/obustrojstvo-kotelnoj/bufernaya-emkost-dlya-tverdotoplivnogo-kotla/
• https://profiteplo.com/tverdotoplivnye/27-teploakkumulyator-dlya-kotlov-otopleniya.html
• https://www.tproekt.com/kotel-s-bufernoj-emkostu/
• https://oventilyacii.ru/otoplenie/ustrojstvo-bufernoj-yomkosti.html