<index>
Для хозяев загородных домов обеспечение теплом и горячей водой становится основной заботой. Чтобы запустить автономную сеть в экономном режиме, нужна аккумулирующая емкость для отопления. Запас горячей воды в баке снизит расходы на топливо и обслуживание сети в целом. Рассмотрим, что такое теплоаккумулятор, каким он бывает, где применяют и как сделать его своими руками.
Что такое теплоаккумулятор
Аккумуляторный бак для отопления представляет собой буферный резервуар для накопления избытков тепла при нагревании воды. После отключения котла ресурс применяют для прогрева дома. Система позволяет снизить расход топлива до 50%, сокращая количество загрузок.
На заметку! Конструкцию можно оснастить датчиками и регуляторами. При автоматизации раздачи воды из емкости количество загрузок топлива станет меньше, а теплоотдача сети увеличится.
Принцип работы буферного бака
Работа емкости выстроена на самом простом принципе накопления избыточной тепловой энергии:
- В верхнюю точку бака врезают трубу от котла. Контур нужен для подачи горячего теплоносителя.
- При остывании жидкость перемещается вниз – в зону расположения циркуляционного насоса. Потоки воды за счет насосного оборудования поступают в магистраль для прогрева.
- При остановке котла остывший теплоноситель поступит в буферный бак, в систему уйдет горячая вода.
Благодаря такой системе в доме наблюдается постоянный оптимальный температурный режим – батареи получают горячий теплоноситель из теплоаккумулятора.
Особенности конструкции накопителя тепла
Бак аккумулятор – простая вертикальная емкость из стали повышенной прочности. Для защиты внутреннего пространства стенки покрыты бакелитовым лаком. Внешнее покрытие порошковой краской снижает риски порчи буфера от нагрева, защищает от механических и химических воздействий.
Сверху конструкция закрыта теплоизоляционным слоем из вспененного пенополиуретана толщиной в 10 см. Материал со сложным плетением и ПВХ покрытием обеспечивает защиту от мусора, потери тепла; дополнительно герметизирует бак. Теплоизоляционный слой покрыт чехлом из кожзама или плотной ткани. Многослойное покрытие дольше сохраняет нагрев, увеличивает теплоэффективность системы.
Область использования теплоаккумуляторов
Интегрировать устройство можно в любую сеть, где необходимо снизить затраты на энергоноситель. К тому же аккумулятор позволяет рационально применять накопленную тепловую энергию для прогрева всех помещений, использовать горячую воду для бытовых нужд.
Чаще всего ставят в магистраль с солнечными коллекторами, нагревательными котлами электрического и твердотопливного типа.
Бак в гелиосистеме
Неравномерность поступления солнечной энергии снижает эффективность оборудования. Система отопления с теплоаккумулятором поможет избежать проблем с поставкой горячей воды в приборы отопления и ГВС. Принцип работы выстроен на применении теплоемкости воды – при остывании 1 литра жидкости на 1 градус выделяется потенциал для прогрева 1 м3 воздуха на 4 градуса.
В период высокой солнечной активности коллектор накапливает много тепла, часть которого поступит в буферную емкость. Как только пик солнечной активности снижен либо прекращен, бак отдает горячую воду, прогретую солнцем, в сеть отопления.
Схема с твердотопливным котлом
Нагреватели на твердом топливе работают в цикличном режиме. Дрова в топке сначала разгораются, потом начинают отдавать тепло. Максимальный пик выделения энергии – горение закладки, потом уровень отдачи понемногу падает. Как только дрова или уголь прогорели, тепло не вырабатывается. Но в период пикового выделения избыток энергии пропадает – для его сбора устанавливают буферный бак.
Точно настроить агрегат с привязкой к периодам нагрева/остывания невозможно. Функция доступна в котлах газовых, электрических. Ограничение существенно только для домов, где нет горячей воды, – надо ждать полноценного нагрева жидкости для применения в быту. В остальном теплоаккумулятор работает безупречно – накапливает избыточное тепло в пиковый период прогрева и отдает при остывании теплоносителя.
Рекомендуем к прочтению:Система воздушного отопления в частных домах и производственных помещениях
Плюсы – сниженный расход топлива, постоянный запас горячей воды, экономия на обслуживании.
Бак в системе с электрическим котлом
В данном случае накопитель для отопления частного дома – это насущная необходимость. Стоимость киловатта постоянно растет, что повышает затраты на обслуживание сети. Сэкономить поможет буферная емкость, причем экономия будет больше, если включать котел в работу ночью. Актуально предложение для домов с двухтарифными счетчиками – ночной тариф дешевле.
Принцип работы простой – ночью бак запасает избыточное количество тепла в виде горячей воды. Днем – при выключенном котле система работает на теплоносителе из емкости. Батареи горячие, в доме тепло, расход электричества нулевой.
Совет! Встраивая теплоаккумуляторы в систему отопления частного дома с электрокотлом, стоит подумать о большой емкости. Литраж выбирают с учетом объема теплоносителя в сети и потребления горячей воды для бытовых нужд.
Разновидности моделей для сбора и накопления тепловой энергии
Вне зависимости от конструктивного исполнения приборы работают по одному принципу.
Производители предлагают баки нескольких разновидностей:
- без внутренних теплообменников – пустотелые;
- с одним или двумя змеевиками;
- с бойлерным встроенным баком малого диаметра.
Самые простые пустотелые устройства стоят недорого, но и эффективность у них ниже. Бак со змеевиком позволяет подогревать воду, а бойлерный накопитель подойдет для домов с разводкой ГВС от котла.
Схема подключения теплоаккумулятора подразумевает присоединение к разводке системы отопления и котлу резьбовыми патрубками нужного диаметра. С одной стороны установлен патрубок подачи воды из котла, с другой – транспортировки в магистраль.
Принцип работы пустотелых баков
Пустотелые баки выпускают в любых объемах с возможностью подключения к центральной коммуникации (котлу). К источникам потребления котел присоединяют патрубками.
На заметку! При необходимости хозяин может поставить в буферную емкость нагревательный элемент.
Достоинство пустотелого бака одно – нет перегрева теплоносителя. Эксплуатация системы полностью безопасна.
Теплоаккумулятор со змеевиками
Теплообменные узлы позволяют получать горячую воду в течение всего дня. Если в баке два змеевика, то верхний забирает тепловую энергию, нижний прогревает емкость. При условии расположения одного нагревателя, функции отбора тепловой энергии и прогрева бака выполняет один змеевик.
Плюсы – постоянное наличие горячей воды. Минус – увеличение расхода на обслуживание. Сеть энергозависимая и без электричества не работает.
Буферный бак с бойлером
Новый вид оборудования, который обеспечивает подогретым теплоносителем систему отопления и разводку ГВС. Устройство теплоаккумулятора для систем отопления отличается от перечисленных моделей. Внутри бака расположен бойлер из нержавеющей легированной стали с магниевым анодом. Анод понижает уровень жесткости воды, устраняет риск образования накипи.
Рекомендуем к прочтению:Расширительные баки для отопления открытого и закрытого типа
Важно! Бак с бойлером работает в любых сетях, с котлами различного вида. Обеспечивает контроль температуры действующего теплоносителя, снижает угрозу перегрева сети от котла. Буферная емкость иногда используют как заменитель гидравлической стрелки.
Технология сооружения собственными руками
Сделать накопительный бак для отопления сможет домашний мастер без опыта. Подойдет готовая бочка или сваренная из листа стали толщиной в 2 мм. Емкость изготавливают в форме вертикального цилиндра.
Поэтапное изготовление бака
Кроме сварной емкости или готовой бочки мастеру нужны медные трубки диаметром до 30 мм и длиной от 8 до 15 м. Параметры длины зависят от размера бака, трубку надо согнуть в спираль и поместить внутри емкости.
Теперь так:
- Аккумулятором послужит верхняя часть тары. Поэтому из верхнего отдела выводят отводной патрубок для горячей воды, в нижнюю часть врезают патрубок для подачи холодной воды. Каждый патрубок оснастить перекрывающим вентилем.
- Проверить буферную тару на герметичность. Наполнить объем водой или смазать швы (в том числе стыки с патрубками) керосином.
При обнаружении протечки дефекты устраняют. Снова проверить герметичность.
Утепление бака
Чтобы утеплить накопитель для отопления частного дома, бочку сначала зачистить, затем прогрунтовать и окрасить порошковым составом. Порошковая краска обладает антикоррозийными качествами, но ее можно заменить любым подобным составом. Если под рукой ничего нет, подойдет автоэмаль из баллона.
Как только слой краски просох, резервуар обернуть листом минваты или стекловаты. Толщина листа до 8 мм. Фиксация панелей на скотч или шнур. Обмотку сделать вокруг бака несколько раз. Утеплитель защитить листовым металлом или плотной полиэтиленовой пленкой с фольгированным слоем.
Совет! Фольгу расположить внутрь, чтобы она отражала тепло обратно, а не наружу.
В слое утеплителя и защитного кожуха прорезать отверстия для патрубков. Буферный бак готов. При желании его дополняют термометрами, датчиками внутреннего давления, взрывным, спускным клапанами. Приборы помогут снизить риск перегрева емкости, обеспечат сброс накопившегося воздуха и давления. Осталось подключить гидроаккумулятор для системы отопления в сеть, запустить в эксплуатацию.
Скорость расхода тепла из бака
Стандартных расчетов по расходу тепла из буфера нет.
В расчет принимают нюансы:
- фактический объем бака;
- уровень теплопотерь в отапливаемом помещении;
- температуру воздуха за окном;
- режим нагрева теплоносителя в доме;
- площадь объекта.
При условии пассивного состояния системы в частном доме тепло сохраняется от 5 часов до суток. Если установлен теплоаккумулятор со змеевиками, подогрев теплоносителя организуют за счет включения ТЭНов. Котел в это время в работу не запускают.
Правила эксплуатации оборудования
Никаких сложностей в изготовлении теплоаккумулятора для дома нет. При соблюдении техники использования агрегат проработает очень долго.
Основные требования к эксплуатации:
- Убрать от стенок резервуара все воспламеняющиеся и горючие материалы. Это может вызвать загорание утеплителя и пожар в доме.
- Обеспечить свободный подход к емкости для сброса давления, обслуживания, ремонта.
- При встраивании бака в закрытую схему надо обеспечить полную герметичность емкости. В закрытых схемах вода циркулирует под давлением, наличие протечек снизит эффективность работы магистрали. Для усиления бак покрывают ребрами жесткости, крышку дополняют прочными резиновыми прокладками.
Совет! Выгоднее брать паронитовые прокладки – они переносят воздействие пара, горячей воды и инертны к маслам, химикатам.
ТЭНовые конструкции заземлить, контакты изолировать – в противном случае есть риск поражения электротоком. Установка теплоаккумулятора имеет множество выгод с экономической и эксплуатационной сторон. Это снижение затрат на энергоноситель и увеличение срока эксплуатации оборудования. Пока работает теплоаккумулятор, котел не функционирует, а значит, нет износа узлов и деталей.
</index><index>
Для повышения эффективности отопительной системы в нее встраивают теплоаккумулятор. Аккумулирующая емкость для отопления позволяет оптимизировать расходы, сократить затраты на покупку топлива. При этом вы можете обслуживать нагревательное оборудование в удобное время суток, не переживая, что в ночное время дом может остаться без отопления.
Назначение теплоаккумулятора
Теплоаккумулятор или аккумуляторный бак для отопления – это буферная емкость, которая предназначена для накопления нагретого теплоносителя. Эти запасы используются в отопительной системе в промежутках между плановыми загрузками топлива.
Важно! Если теплоаккумулятор правильно подобран, то расходы на энергоресурсы в некоторых случаях можно сократить в 2 раза, а топливо загружать 1 раз в день, а не два, как обычно приходится делать.
При оснащении котла датчиками температуры и различными регуляторами, можно автоматически подавать нагретый теплоноситель из резервной емкости в систему. Это способствует повышению теплоотдачи, сокращению частоты загрузки камеры сгорания.
Конструкция и принцип работы
Бак-аккумулятор – это цилиндрическая емкость из нержавеющей высокопрочной стали. На внутренней стороне бака есть защитный слой из бакелитового лака, который защищает резервуар от агрессивного воздействия кислот и солей, содержащихся в горячей воде. С внешней стороны бак имеет порошковую покраску.
Реклама
Для изготовления внешней теплоизоляции используется вторично вспененный полиуретан. Толщина этого слоя составляет 100 мм. Благодаря особому плетению между волокнами теплоизолятора не накапливается грязь, повышается его износостойкость. Сверху находится защитное поливинилхлоридное покрытие, которое закрывается чехлом из высококачественного кожзама.
Благодаря простому устройству теплоаккумулятора для системы отопления разобраться с принципом его работы не составит труда:
- Сверху к резервуару подключается труба, идущая от электрического, твердотопливного или газового котла. По этой трубе в бак поступает горячий теплоноситель.
- После остывания жидкость опускается к месту, где установлен циркуляционный насос, подается в магистральный трубопровод для возвращения в котел с целью дальнейшего подогрева.
- После прекращения работы нагревательного оборудования нагретая вода попадает в теплоаккумулятор. Причем в сети ее объем замещается не успевшей остыть жидкостью из аккумулирующей емкости.
В итоге даже при переходе нагревательного оборудования в пассивный режим в батареях продолжает циркулировать нагретый теплоноситель из резервного бака.
Разновидности теплоаккумуляторов
В системах отопления с теплоаккумулятором могут использоваться баки разного типа:
- пустотелые без внутренних теплообменников;
- емкости с одним или несколькими змеевиками работают более эффективно;
- баки со встроенными бойлерами предназначены для решения нужд отопления и горячего водоснабжения.
Пустотелая конструкция
Это самая простая и недорогая разновидность резервуаров подключается посредством коммуникаций к одному или нескольким источникам тепла. Для подключения к точкам потребления используются патрубки на полтора дюйма. В таких моделях предусмотрена возможность установки дополнительного электрического нагревателя. Эти баки отличаются безопасной эксплуатацией и исключают вероятность перегрева теплоносителя.
Рекомендуем к прочтению:Погодный терморегулятор для регулирования котла отопления
Емкость со змеевиками
Накопительный бак для отопления с одним или несколькими змеевиками имеет более широкую сферу использования. Верхний змеевик позволяет отбирать тепловую энергию из резервной емкости, а нижний змеевик отвечает за подогрев бака. Благодаря встроенным теплообменникам можно обеспечивать круглосуточное горячее водоснабжение дома, подключать резервуар к солнечным батареям, рационально использовать тепловую энергию в других целях, например, подогревать придомовые дорожки.
Агрегат с внутренним бойлером
Гидроаккумулятор для системы отопления с встроенным бойлером позволяет накопить теплоноситель для системы отопления и обеспечить дом горячей водой. Внутренняя емкость изготовлена из легированной нержавеющей стали. Она имеет магниевый анод, уменьшающий жесткость воды, защищающий от образования накипи.
Схема подключения теплоаккумулятора с вмонтированным бойлером позволяет использовать его в отопительных системах закрытого и открытого типа. Он подключается к любым источникам тепловой энергии, защищает нагревательное оборудование от перегрева и позволяет контролировать температуру теплоносителя.
Важно! Баки с бойлером могут подключаться к солнечному коллектору и заменять гидрострелку. Они уменьшают периодичность и объем загружаемого топлива, а также оптимизируют его расход.
Сфера использования аккумулирующих емкостей
В принципе накопитель для отопления частного дома совместим с разным оборудованием, но чаще всего его используют в паре с электрическими или твердотопливными котлами, либо в комплексе с солнечными коллекторами.
В гелиосистемах
Солнечные батареи не могут полноценно функционировать без теплоаккумуляторов, поскольку поступление солнечной энергии неравномерное в течение суток. Объемы гелиоэнергии зависят от времени суток, сезона и погодных условий. Благодаря теплоаккумулятору можно накапливать тепловую энергию, получаемую в солнечные дни, и использовать ее в пасмурное время. Для хранения накопленной энергии и нужен теплоаккумулятор.
Важно! При остывании 1 литра воды выделяется количество тепловой энергии, достаточное для повышения температуры 1 м³ воздуха на 4°С.
В комплексе с твердотопливными котлами
Твердотопливный котел работает с определенной цикличностью. Сразу после загрузки дров происходит его разогревание, а максимальная мощность работы обеспечивается на пике сгорания топлива. Именно поэтому теплоотдача оборудования постепенно уменьшается, в то время как дрова догорают.
Практически невозможно настроить работу твердотопливного котла в зависимости от условий потребления. Такая функция есть только в электрических и газовых агрегатах. Именно поэтому на начальном и конечном этапе горения дров тепловой мощности оборудования может не хватать для эффективного отопления дома. Зато в период пиковой активности энергии вырабатывается настолько много, что она не успевает расходоваться. В итоге энергоресурсы тратятся нерационально.
Для решения всех этих проблем устанавливается теплоаккумулятор. Нагретый теплоноситель накапливается в баке в период максимального горения дров. После сгорания одной порции топлива в отопительную систему поступает нагретый тепловой носитель из резервного бака. Благодаря этому можно сократить частоту загрузки дров, постоянно поддерживать в доме оптимальную температуру.
В паре с электрическими нагревателями
Если для отопления дома подходит только электрический котел, то его стараются использовать в паре с теплоаккумулятором и двухтарифным счетчиком, потому что этот энергоресурс самый дорогой.
Рекомендуем к прочтению:Виды и производство прессованных топливных брикетов из торфа
В итоге электрический котел работает только по ночам, когда действует льготный тариф на электроэнергию. За это время не только отапливается дом, но и накапливается горячий теплоноситель в резервной емкости. В дневное время, когда тариф выше, котел не функционирует, а дом отапливается за счет поступления нагретого теплоносителя из аккумулирующего бака.
Сборка теплоаккумулятора своими руками
Простой теплоаккумулятор можно самостоятельно сделать из стальной бочки. Вместо нее можно сварить емкость нужного размера из листа нержавеющей стали. Лучше использовать материал толщиной не меньше 2 мм.
Дальнейшие работы ведем в таком порядке:
- Для нагревания теплоносителя в буферной емкости понадобится медная трубка сечением 20-30 мм и протяженностью 8-15 м (длина зависит от габаритов бака). Из трубки делаем спираль и помещаем ее внутри емкости.
- В качестве аккумулирующего резервуара будет использоваться верхняя часть бака. Здесь устанавливаем патрубок для выведения горячей воды. Снизу монтируем входной патрубок для поступления холодной воды. Каждый патрубок оснащаем запорной арматурой.
- Обязательно проверяем герметичность емкости. Для этого смазываем швы керосином, а внутрь наливаем воду.
- Если течи нет, переходим к утеплению резервуара. Сначала внешнюю сторону зачищаем и обезжириваем, потом покрываем грунтовкой и красим порошковой термостойкой краской.
- Оборачиваем резервуар рулонным утеплителем (базальтовой ватой) толщиной 60-80 мм. Закрепляем материал скотчем. Сверху крепим фольгированный утеплитель.
- После этого подключаем емкость к системе отопления дома и нагревательному оборудованию.
- Самодельный теплоаккумулятор нужно укомплектовать предохранительным клапаном, манометром и температурным датчиком.
Скорость расхода запасов теплоносителя
Точно сказать, сколько времени понадобится отопительной системе на то, чтобы расходовать запас теплоносителя из буферного бака, невозможно.
Этот параметр зависит от следующих факторов:
- внутреннего объема теплоаккумулятора;
- времени года и температуры воздуха на улице;
- степени теплопотерь;
- параметров на термодатчиках;
- габаритов отапливаемого дома.
Запасов теплоносителя в резервной емкости при пассивном состоянии отопительной системы может хватить на несколько часов или суток.
Правила эксплуатации
Самодельные теплоаккумуляторы в системе отопления частного дома должны эксплуатироваться с соблюдением следующих правил:
- Горячая емкость не должна соприкасаться или располагаться вблизи от взрывоопасных материалов или легковоспламеняющихся поверхностей. Иначе в котельной может начаться пожар, который быстро захватит весь дом.
- В закрытых отопительных системах теплоноситель циркулирует под высоким давлением. Чтобы давление не падало, аккумулирующая емкость должна быть герметичной. Для повышения прочности бака его корпус усиливают ребрами жесткости. Крышку герметизируют резиновыми прокладками из износостойкого термопрочного материала.
- Если внутри емкости стоит электрический ТЭН, то его контакты тщательно изолируются, а бак заземляется.
Если точно следовать приведенным выше правилам, то даже самодельный теплоаккумулятор обеспечит эффективную и бесперебойную работу отопительной системы при должном уровне безопасности.
</index>
Одной из самых неприятных бытовых проблем является отсутствие воды в кране. Легко пережить отсутствие света или газа, однако вода – это обязательный компонент жизни человека, и когда ее нет или мало, начинаются проблемы. Можно держать постоянно в доме несколько емкостей с водой, например пластиковые бутыли, однако куда практичнее определить, какой нужен накопительный бак для водоснабжения и схема системы для частного дома, чтобы не терять в комфорте и продолжать пользоваться бытовыми приборами и раковиной с ванной, как ни в чем не бывало.
Содержание
Зачем нужен и как им пользоваться
Если по каким-то причинам не работает насос в системе автономного водоснабжения, или нет напора в централизованном городском водопроводе, то подавать ее в раковину или бачек унитаза можно из предварительно набранной резервной емкости. Проще говоря, лучше всегда иметь в доме запас питьевой воды и использовать ее в экстренных ситуациях.
Для удобства пользования резервным запасом воды накопительную емкость необходимо интегрировать в водопровод так, чтобы она или автоматически использовалась в отсутствии внешнего напора, или ее можно было задействовать простым поворотом вентиля.
Есть масса вариаций, как установить и подключить накопительную емкость, в зависимости от типа источника воды, возможного расположения емкости и даже планировки дома. Достаточно выбрать подходящий вариант и определиться с типом самого аккумулирующего бака.
Типы
Накопительной емкостью может выступать емкость с достаточным внутренним объемом, выполненная из материала стойкого к коррозии и безопасного для хранения питьевой воды. Используются такие материалы как:
- поливинилхлорид;
- сшитый полиэтилен высокого или низкого давления;
- полипропилен;
- нержавеющая сталь;
- сталь с покрытием водонепроницаемыми лаками и керамическими покрытиями.
Оцинкованная сталь хоть и обладает стойкостью к коррозии и водонепроницаема, однако со временем защитный слой цинка может истончиться, особенно в местах соединения и сварки.
По конструкции выделают:
- открытые емкости, у которых имеется горловина с крышкой или без, но с герметичными стенками и дном;
- закрытые полностью герметичные емкости мембранного типа.
В первом случает все просто, весь внутренний объем заполняется водой и при необходимости сливается через патрубок, закрепленный в самой нижней точке.
В случае с мембранными аккумулирующими баками полезный объем как минимум на треть меньше объема всей конструкции. Часть объема отводится под воздушную камеру, отделенную от воды с помощью прочной эластичной мембраны. По мере наполнения емкости водой мембрана давит на воздушную камеру, создавая избыточное давление. Когда требуется получить воду обратно, открывается вентиль, и она поступает в водопровод под действием накопленного давления.
С нижним или верхним расположением
Есть три варианта подключения накопительной емкости и использования запаса воды:
- Верхнее расположение емкости. В этом случае забор воды осуществляется под действием силы гравитации. Чем выше расположен гидроаккумулятор по отношению к потребителю, тем сильнее напор воды. Каждые 10 метров высоты добавляют 0,1 атмосферу, или примерно 1 бар.
- Нижнее расположение простой накопительной емкости. Гравитация уже не поможет, и для подачи в водопровод используется насос, поднимающий давление до оптимального уровня.
- Аккумулирующие емкости мембранного типа сами по себе создают требуемое давление для подачи воды. Нижнее расположение на уровне потребителя для них является оптимальным, так как от установки на чердаке или вышке никакого преимущества не будет.
Как определить оптимальный вариант?
Если дом с несколькими этажами и есть возможность расположить накопительный бак на чердаке, то это позволит обойтись без дополнительной установки насоса, и не нужно тратиться на дорогостоящий мембранный бак. Фактически это аналог водонапорной башни. Однако поднять емкость так высоко, чтобы обеспечить комфортный напор на уровне 2-2,5 атм. все равно сложно. Тем более что встает вопрос об утеплении бака, чтобы в зимний период вода в нем не замерзала.
В случае аварийного отключения воды имеющегося давления в 0,2-0,3 атм. будет вполне достаточно, чтобы воспользоваться смесителем в раковине, унитазом или даже душем, однако не получится задействовать часть бытовой техники, например стиральную машинку или посудомойку, которым требуется большее давление для срабатывания электромагнитных клапанов.
Установка емкости в уровень с потребителем подойдет в тех случаях, когда нет возможности поднять бак на чердак или хотя бы на этаж выше. Это же относится и установке накопительного бака в квартире. Потребуется небольшой насос для подачи воды в водопровод под давлением. Для обеспечения адекватного режима работы насосу потребуется расширительный мембранный бак.
Аккумулирующий бак с мембраной отлично подойдет для хранения запаса воды как при использовании централизованного водопровода, так и в автономной системе. При этом он не требует дополнительного оборудования или верхнего расположения. Однако его стоимость значительно выше, чем любой обычной накопительной емкости даже в сочетании с простым насосом.
Объем бака
В случае проблем на линии городского водопровода и отключения воды обычно ремонтные работы выполняются за день-два. Однако аварии случаются и на праздники, и в местах, где быстрый ремонт попросту невозможен, тогда придется ждать куда дольше. Оптимальным будет запас воды на 2-3 дня из расчета использования туалета, поддержания личной гигиены и приготовления пищи.
На семью из трех человек вполне достаточно 100 литров в день при использовании воды в эконом режиме. Для одной стирки требуется приблизительно 80 литров воды, точнее можно узнать в паспорте к стиральной машинке. Аналогично для посудомойки.
Получается, что на 2-3 дня при использовании бытовой техники надо искать накопительную емкость объемом не менее 500 литров, половина кубического метра.
Однако есть ряд ограничений:
- Чем больше объем воды и накопительной емкости открытого типа, тем быстрее она начнет зарастать осадком. Не рекомендуется использовать в быту емкости объемом больше 200-250 литров для долговременного хранения воды.
- Следует учитывать запас прочности перекрытия и несущих стен. Установку бака нужно закладывать еще на стадии проектирования дома.
- При использовании автономного водоснабжения объем накопительного бака, особенно мембранного типа, не должен превышать дебета скважины. Если это правило не получается соблюсти, то обязательно нужна защита насоса от холостого хода.
Накопительные баки мембранного типа ограничены в своем объеме и не способны отдать весь запас сохраненной жидкости. Для формирования запаса свыше 300 литров придется подключить несколько баков меньшей емкости параллельно друг другу.
Общие правила подключения
Устанавливается бак с водой на подготовленной площадке: бетонном основании, перевязанном с фундаментом, или усиленной металлической раме из профилированной трубы. Конструкция должна выдержать полуторный вес бака и воды в нем при полном заполнении.
Входной патрубок может быть любого подходящего диаметра, подача воды происходит под давлением. Выходной патрубок и трубу к водопроводу выбирают диаметром в полтора-два раза больше чем сечение основной линии. Оптимальный размер 32 мм.
Утепление даже самое качественное лишь замедляет снижение температуры в баке. Для предотвращения замерзания воды при установке емкости на неотапливаемом чердаке или на крыше следует использовать любую подходящую систему подогрева труб и самого накопителя.
С централизованным водоснабжением
Любой тип подключения накопительной емкости требует наличия обратного клапана на вводе в дом или квартиру. Именно клапан будет препятствовать вытеканию запасенной воды обратно в трубопровод, а не к потребителю.
Верхнее подключение
Бак устанавливается под потолком первого этажа, этажом выше санузла и кухни или на чердаке. У бака должен быть штуцер в верхней части для подачи воды, еще один чуть выше для сброса в канализацию при переполнении и штуцер в самой нижней части для забора воды.
Уже после ввода фильтра грубой очистки запорного вентиля, счетчика и обратного клапана устанавливается тройник, от которого труба идет к входному патрубку бака, перед штуцером устанавливается запорный вентиль или управляемый клапан.
К выходному штуцеру подсоединяется запорный вентиль и опускается труба обратно к водопроводу, с которым соединяется посредством тройника.
Шланг для сброса излишков опускается в канализацию или выводится за пределы дома в палисадник или дренажную систему.
Для контроля наполнения используется механический клапан с поплавком, аналогичный тем, что используются в бачке унитаза.
Чтобы воспользоваться запасенной водой, достаточно открыть выходной вентиль.
Нижнее подключение
Подключение выполняется идентично первому варианту. Однако на выходе необходимо установить насос для создания в водопроводе дополнительного давления. Перед каждым использованием воды придется включить предварительно насос.
Упростить жизнь поможет готовая насосная станция или дополнение насоса расширительным баком мембранного типа и реле давления.
Нижнее подключение накопительного бака с мембраной
Для подключения бака используется всего одна труба, подсоединенная к водопроводу через тройник с вентилем. Врезка осуществляется так же после фильтра, счетчика и обратного клапана.
Перед использованием необходимо настроить давление в воздушной камере. Делать это необходимо строго в соответствии с инструкцией к выбранной модели. Предварительно изучается нормальное давление в водопроводе, притом с учетом колебаний в течение суток. Берется в итоге среднее значение, которое используется для настройки бака. Только так получится использовать максимум полезного объема бака.
Для автономного водоснабжения
Как и в случае с централизованным водопроводом имеется несколько вариантов подключения.
Водонапорная башня
Накопительный бак устанавливается на уровне 15-20 метров над уровнем земли на укрепленной вышке или чердаке. Вода от скважинного насоса или насосной станции подается непосредственно в бак, а уже с него раздается в санузел и на кухню в доме. Давление в системе обеспечивается перепадом высот между уровнем воды в баке и краном смесителя в доме.
Недостатком является постоянный проход через бак воды, что вызовет со временем накопление осадка, даже если предварительно установить фильтрующую систему.
Преимущество в простоте конструкции и минимуме дорогостоящих элементов, за исключением самой конструкции башни и обязательного утепления бака для защиты от замерзания даже при его размещении на чердаке.
Нижнее подключение накопительного бака
Емкость устанавливается вровень с насосной станцией или на первом этаже в доме. Наполняется она во время обычной работы насоса за счет воды из скважины. Ограничителем является поплавковый выключатель.
Подобный вариант спасает при чрезмерном потреблении воды и снижении уровня воды в скважине или колодце. Однако бесполезен при выключении электричества, так как для подачи конечному потребителю воды из запаса требуется насос.
Мембранный аккумулирующий бак
Мембранный бак для хранения запаса воды устанавливается после насосной станции и обратного клапана, с нижним подключением. Если насосная станция по какой-то причине не работает и не поддерживает давление в системе, то вода поступает с аккумулирующего бака.
Немного о назначении и конструкции
Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:
- при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
- накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;
Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.
Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.
Расчет объема накопительного бака
Данное решение заключается в том, что теплоаккумулятор, сделанный своими руками, представляет собой обычную утепленную емкость с двумя патрубками для присоединения к системе отопления. Суть заключается в том, что котел в процессе работы частично направляет тепловой носитель в накопительный бак, когда радиаторы в этом не нуждаются. После отключения источника тепла происходит обратный процесс: работа системы отопления поддерживается водой, поступающей из аккумулятора. Для этого нужно будет правильно выполнить обвязку накопительной емкости с теплогенератором.
Первым делом надо определить объем бака для аккумуляции тепловой энергии и произвести оценку возможности его размещения в котельной. Кроме того, изготовление теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов необязательно начинать с нуля, есть различные варианты подбора готовых сосудов подходящей вместительности.
Мы предлагаем ориентировочно определить объем бака самым простым способом, основанным на законах физики. Для этого надо иметь такие исходные данные:
- тепловая мощность, потребная на обогрев дома;
- время, в течение которого источник тепла будет отключен и его место займет аккумулирующая емкость для отопления.
Способ расчета покажем на примере. Есть здание площадью 100 м2, где теплогенератор простаивает 5 часов в сутки. Укрупненно принимаем необходимую тепловую мощность в размере 10 кВт. Это значит, что каждый час аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт энергии, а на весь промежуток времени ее надо накопить 50 кВт. При этом вода в баке нагревается минимум до 90 ºС, а температура на подаче в системах отопления частных домов при стандартном режиме принимается равной 60 ºС. То есть, разность температур составляет 30 ºС, все эти данные мы подставляем в хорошо знакомую из курса физики формулу:
Q = cmΔt
Поскольку мы хотим узнать количество воды, что должен содержать тепловой аккумулятор, то формула принимает такой вид:
m = Q / c Δt, где:
- Q – общий расход тепловой энергии, в примере равен 50 кВт;
- с – удельная теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж / кг ºС или 0.0012 кВт / кг ºС;
- Δt– разность температур воды в баке и подающем трубопроводе, для нашего примера это 30 ºС.
m= 50 / 0.0012 х 30 = 1388 кг, что занимает ориентировочный объем 1.4 м3. Итак, тепловая батарея для твердотопливного котла емкостью 1.4 м3, наполненная водой, нагретой до 90 ºС, будет обеспечивать дом площадью 100 м2 теплоносителем с температурой 60 ºС в течении 5 часов. Потом температура воды упадет ниже 60 ºС, но еще какое-то время (3—5 часов) понадобится на полную «разрядку» аккумулятора и остывание помещений.
Важно! Для того чтобы тепловой аккумулятор, изготовленный своими руками, успевал полностью «зарядиться» во время работы котла, последний должен иметь не менее чем полуторный запас по мощности. Ведь отопителю надо одновременно обогревать дом и загружать накопительный бак горячей водой.
Рекомендации по изготовлению
Если требуется сделать аккумулирующую емкость с нуля, то лучше всего для этой цели использовать обычный листовой металл толщиной 2 мм. Варить бак можно и из нержавейки, но вовсе не обязательно, так как подобный материал обойдется очень дорого. Для удобства последующего утепления и простоты изготовления емкость лучше делать прямоугольной формы. Зная объем бака, легко рассчитать его габариты в соответствии с условиями его монтажа в котельной.
Совет. Если вы хотите обеспечить совместное функционирование накопительного сосуда и самотечной системы отопления, то нужно смастерить теплоаккумулятор открытого типа, то есть, обеспечить его сообщение с атмосферой через трубку в верхней части бака. Ставить его надо выше уровня радиаторов, для чего придется дополнительно сварить подставку из стальных труб или уголков.
В некоторых случаях нет смысла варить емкость с нуля, можно сделать водяной теплоаккумулятор из бочки. Хорошо подойдет железная бочка большой вместительности, в нее потребуется врезать два патрубка для присоединения к системе. Пластмассовые бочки применять рискованно из-за высокой температуры воды, разве что на маркировке изделия будет указана максимальная температура содержимого до 100 ºС.
Такое же предостережение мы даем тем домашним умельцам, что мастерят теплоаккумуляторы из еврокуба. Конечно, это очень удобный способ, но данная пластмассовая емкость рассчитана на максимальную температуру не более 70 ºС. Поэтому еврокуб подойдет в качестве накопительного бака, работающего с теплыми полами, где температура теплоносителя редко превышает 50 ºС, для радиаторных систем он не годится.
Чем утеплить теплоаккумулятор
Даже когда бак находится в теплом помещении, то разность температур между воздушной средой и теплоносителем слишком велика – от 50 до 70 ºС. Чтобы не терять тепло и не обогревать им топочную, надо обязательно выполнять утепление теплоаккумулятора. Проще всего это сделать с помощью пенопласта толщиной 100 мм и плотностью 25 кг/м3. Его легко клеить к металлическим стенкам и вырезать отверстия под патрубки.
Сгодится для утепления и минеральная вата той же толщины, хотя крепить ее несколько сложнее. Плотность материала – 135—145 кг/м3. Для круглых баков из бочек придется использовать рулонные утеплители типа ISOVER, тут придется изрядно повозиться с крепежом, особенно в нижней части емкости.
Ниже на видео показана установка и схема теплоаккумулятора с подключением его к котлу и отопительной системе:
Статья в тему: Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство
Заключение
Использование накопительного бака позволяет экономить топливо при работе дровяных котлов и пользоваться выгодным ночным тарифом в случае с теплогенератором электрическим. В изготовлении бак не столь уж сложен, надо только иметь некоторые навыки.
<index>
Наряду с газовыми отопительными котлами не менее популярными остаются твердотопливные печи, при помощи которых можно найти альтернативу популярному топливу в виде дров или угля. На современном рынке отопительных устройств существует множество моделей, отличающихся между собой мощностью и комплектацией. Но у них всех есть существенный недостаток – необходим постоянный контроль над наличием дров или торфа в топке.
Эту проблему поможет решить дополнительное устройство – буферная емкость для системы отопления. С момента ее установки можно не только сократить время на постоянную беготню к котлу, но и значительно улучшить эффективность его работы.
Цель установки
Чаше всего специалисты рекомендуют устанавливать такие устройства в системах, которые обеспечивают отопление при помощи солнечных батарей или электрических топок. Оба источника выработки тепла зависят от времени суток.
Активная работа солнечных аккумуляторов приходится на день, а электрический прибор более эффективен ночью, так как стоимость электроэнергии в ночное время рассчитывается по низкому тарифу, а значит, можно сэкономить.
Учитывая такие факторы, выясняется, что буферная емкость в одно время суток работает на накопление тепла, а во второе – на его отдачу.
КПД системы
Идеально сочетается аккумулирующий бак с газообразующим или твердотопливным котлом. В данном случае помимо экономии времени и топлива он выступает в роли системы безопасности. Наивысшую степень эффективности можно достичь при комбинации буферного устройства с газогенератором.
КПД достигает своего максимума при оптимальных условиях сжигания топлива. Дерево преобразуется в газ при температурном режиме в 400 градусов. При некотором изменении параметров (давление, температура, плотность топлива в камере сгорания котла) соотношение древесного газа и кислорода становится нерациональным, и топливо уходит в дымоход, заметно снижая КПД топки и приводя к увеличению расхода дров.
Чтобы улучшить показатели КПД, отходящий из топки газ должен удерживать температуру на уровне 90 – 120 градусов. В то же время при таком температурном режиме в трубе образуется конденсат, а это грозит попаданием воды в котел с последующим его выходом из строя. Следовательно, такой режим сгорания нельзя назвать оптимальным.
Чтобы улучшить эффективность нагревателя, необходимо обеспечить ему цикличный режим работы в виде нескольких закладок топлива в топку с максимальным режимом выработки энергии, которая будет поглощена буферным баком. Затем котел может простаивать в течение нескольких суток.
Преимущества
Срок спящего режима топки зависит от объема буферной емкости (объем необходимо подбирать с учетом мощности отопительного устройства), из которой поступает энергия в дни ее простоя. При таком режиме обогрева можно отметить следующие преимущества:
- высокий уровень КПД отопительного котла;
- минимизация топливных расходов;
- выработка комфортной стабильной температуры;
- уменьшение временных затрат на обслуживание системы.
Технические параметры
При очевидных положительных характеристиках буферный бак все же имеет недостаток – громоздкие габариты. Небольшая котельная вряд ли сможет вместить самую минимальную емкость, объемом 500 литров, габариты которой достигают 1,8 м в высоту с диаметром 0,6 м (с утеплителем размеры увеличиваются).
Такие конструкции сложно протиснуть в дверь, а значит, для их монтажа нужно немалое помещение. Как показывает практика, площадь котельной, в которой устанавливается буфер, должна быть не менее 12 м².
Возможные конструкции
Некоторые специалисты предлагают создавать такие емкости непосредственно на месте установки или при их производстве применять эластичные материалы. Стоит отметить, что аккумулирующий бак может быть различной формы (в виде прямоугольника, цилиндра, внутренней межстеновой перегородки, печной лежанки и т. д.).
Также можно использовать ее вместо радиаторов или теплых полов. Если укомплектовать резервуар змеевиком, то будет решена проблема с подогревом воды для хозяйственных нужд. Правда, стоимость таких устройств будет немаленькой.
Расчет объема
Перед тем как приступить к расчетам, нужно выяснить средние показатели интенсивности теплопотерь здания. В качестве примера возьмем дом площадью 200 м². При наружной температуре + 20 градусов теплопотери строения будут равны 0. Чем ниже температура на улице, тем большими становятся затраты тепла.
Если при температуре воздуха +15 градусов теплопотери составят 2 кВт/час, то с каждым ее снижением на 5 градусов они увеличатся на 2 кВт. Это усредненные данные, а для более точных профессиональных расчетов потребуется изучение нескольких характеристик здания (материалы, утепление, климатическая зона).
Чтобы восполнить потери тепловой энергии, необходимо устанавливать отопительный котел, способный их компенсировать и обеспечить некоторый запас энергии на случай падения температуры ниже обычного минимума. Так, для морозов — 35 градусов достаточно будет котла в 20 кВт.
Стоит помнить, что в случае с твердотопливными устройствами управлять их мощностью достаточно сложно (дрова либо горят, либо нет).
Значительного улучшения невозможно добиться и при уменьшении доступа кислорода путем перекрытия заслонки – эффект будет едва ли заметным.
Не лучше обстоит ситуация и с отоплением дома в осеннее-весенний период, когда наружная температура держится на уровне 0 градусов и потери тепла в доме не превышают 8 кВт, а рабочие показатели котла равны 15 кВт.
В данном случае расходуется большее количество топлива, чем необходимо, и впустую затрачивается 7 кВт энергии, которая уходит либо на перегрев радиаторов, либо на кипение в системе, что может привести к аварийной ситуации. Для этого и устанавливается аккумулирующая емкость, которая поглощает избыточную мощность.
Принцип работы
При помощи циркуляционного насоса горячая вода выходит из котла и попадает в буферный резервуар. Такой же объем остывшего теплоносителя возвращается обратно. Далее из верхней части аккумулирующей емкости при помощи второго насоса горячая вода уходит к радиаторам, из которых остывшая жидкость поступает в нижнюю часть бака.
Насос №1 функционирует во время работы топки, а насос №2 снабжен термостатом, который регулирует работу механизма в зависимости от температурного режима в помещении. Соответственно, насос в котле работает постоянно, а насос в буферном баке включается и выключается при необходимости (понижении-повышении температуры в комнатах).
К примеру, мощности насосов идентичны и у них одинаковая производительность. Это означает, что вся тепловая мощность (15 кВт) из буферной емкости уйдет к радиаторам.
Если теплопотери дома составляют 8 кВт, то мы придем к перегреву радиаторов, и температура в доме вырастет, достигнет выставленного максимума на термостате (к примеру, 22 градуса) и насос №2 отключится автоматически. Когда радиаторы остынут, температура в помещении тоже упадет ниже выставленной на термостате отметки, а насос №2 снова начнет функционировать.
Если учесть, что производительность насосов одинакова, то станет понятно – в буферный бак поступит больше горячего теплоносителя, чем израсходуется на циркуляцию по системе и его температура вырастет. Именно так и аккумулируется тепло.
Отдача тепла происходит в определенном порядке. Когда котел нагрелся и насос №1 отключился, тепло прекращает поступать в буферную емкость. Насос №2 продолжает функционировать в обычном режиме и выкачивает из бака горячий теплоноситель, возвращая на его место остывшую воду, при этом температура в резервуаре падает.
Польза устройства
Изучив все характеристики и рабочие моменты буферного бака можно с уверенностью сказать, что он положительно влияет на работу отопительной системы в целом.
В своем примере мы рассматривали котел с мощностью в 2 кВт, что соответствует примерно 120 секциям алюминиевых батарей, которые вмещают 60 л теплоносителя (не считая воды в трубах, нагревательном устройстве и расширительном баке). Общий же объем составит порядка 100 литров.
Если систему дополнить буфером (к примеру, на 500 л), то объем воды увеличится до 600 л. Естественно, остывать такое количество теплоносителя будет медленнее, а это значит, что после прекращения работы нагревателя температура в помещении начнет снижаться в шесть раз медленнее.
Чтобы увеличить время остывания воды до нескольких суток, возникнет необходимость установки более мощного котла и буферного бака с большей вместимостью.
Дополнительные расходы
Также появится возможность регулировки температуры на разных этажах или в отдельных помещениях. К такой системе легко монтировать солнечные коллекторы или тепловые насосы.
</index>
Похожие статьи
Отопление будущего с помощью энергосберегающих систем
Классификация отопительного оборудования
Разновидности отопительных приборов
Сборка солнечного коллектора для отопления своими руками
- 25 Март 2016Paroc представляет новое премиальное решение PAROC eXtra plus
- 24 Март 2016Новые водонагреватели Bosch с сухим тэном
- 11 Март 2016БИТП от АДЛ — современный продукт для надежных тепловых систем
- 10 Март 2016Новые современные решения от Danfoss
Пеллетные котлы «Пиролиз Мастер» — обзор обновленной линейки и отзывы
ТОП-5 твердотопливных котлов отопления
ТОП-5 комбинированных котлов отопления7 лучших моделей газовых котловКакой утеплитель не грызут мышиОсобенности утеплителя ТехноблокВалерий Залетин, генеральный директор ООО НПК «Мегадор», о перспективах развития российского климатического рынка и немного о себеГенеральный директор ООО «Эксперт Инжиниринг» (торговая марка ИНЕСИС) Т.Л. Саковцева отвечает на вопросы, интересующие читателей
- Калькулятор стоимости энергоносителя для отопления
- Калькулятор стоимости устройства системы отопления
- Расчет тепловой мощности котла
- Расчет стоимости ремонтных работ
- Задать вопрос эксперту
Используемые источники:
- https://build-experts.ru/akkumuliruyuschaya-emkost/
- https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/oborudovanie/komplektuyuschie/akkumuliruyuschaya-emkost.html
- https://udobnovdome.ru/nakopitelnyj-bak-dlya-vodosnabzheniya/
- https://cotlix.com/kak-sdelat-teploakuumulyator
- https://x-teplo.ru/otoplenie/oborudovanie/bufernaya-emkost.html