Устройство и монтаж теплоаккумуляторов для котлов отопления

При организации обогрева частных домов хозяева применяют теплоаккумулятор для котлов отопления (он же буферная емкость), призванный оптимизировать использование постоянно дорожающих энергоносителей. Одна из главных задач, которые выполняют тепловые аккумуляторы, — повышение эффективности и комфорта при эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. При желании агрегат можно изготовить самостоятельно, но особой выгоды это не принесет из-за причин, изложенных ниже.

Функциональное назначение агрегата

Теплоаккумуляторы используются совместно с источниками тепла, функционирующими на любом виде топлива, и призваны решать следующие задачи:

буферные емкости для твердотопливных котлов аккумулируют избыток тепловой энергии, вырабатываемой теплогенератором;
накапливают теплоту от электрического котла, работающего по ночному тарифу, отдавая ее днем отопительной системе;
используются для подогрева воды на хозяйственные нужды;
теплоаккумуляторы для отопления параллельно играют роль гидравлического разделителя, если это предусматривает их обвязка.

Твердотопливный котел работает наиболее эффективно в режиме интенсивного горения. В режиме тления его КПД существенно снижается. Но потребителям далеко не всегда нужна вода с температурой 80-90°С, поэтому избыток тепла передается в теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Когда топливо сгорает и теплоноситель начинает остывать, в работу включается буферная емкость и возвращает полученную энергию системе отопления. Домовладельцу не нужно вставать среди ночи, чтобы подкинуть в топку поленьев.

При электрическом обогреве хозяева зачастую пользуются системой оплаты, когда ночью энергия стоит в 2-3 раза дешевле, чем днем. За ночь аккумулирующий бак для системы отопления полностью «зарядится» теплом и отдаст его в течение дня. То есть в дневное время, когда тариф на электроэнергию наиболее высокий, электрокотел можно не включать, а это значительная экономия средств.

Агрегат, оснащенный греющим контуром в виде змеевика, может не только действовать как аккумулятор тепла для системы отопления, но и подогревать воду для ГВС. Большинство заводских моделей имеет такой теплообменник, а некоторые снабжаются ТЭНами, обеспечивающими подогрев теплоносителя при его остывании.

Устройство и присоединение к отопительной сети

Простейший тепловой аккумулятор представляет собой утепленную стальную емкость. Устойчивость корпуса к давлению воды обеспечивается за счет круглой формы с полусферическими крышками. Более продвинутые теплоаккумуляторы для отопления комплектуются спиралевидным теплообменником для ГВС, электрическими нагревателями и змеевиком, нагревающим воду от солнечных коллекторов.

Чтобы подключить теплоаккумулятор к источнику тепла и отопительной сети, чаще всего используется стандартная схема с первичным (котловым) и вторичным (система отопления) контуром, в состав которой входят:

циркуляционный насос котлового контура;
насос, обслуживающий тепловую сеть;
смесительный трехходовой клапан с термоголовкой либо сервоприводом;
вентиль балансировочный;
расширительный бак мембранного типа;
группа безопасности;
запорная арматура.

Когда нужно подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу, в первичный контур необходимо добавить второй трехходовой клапан, задача которого — не допускать в теплогенератор холодную воду и таким путем защищать его от выпадения конденсата.

Система отопления с теплоаккумулятором, собранная по стандартной схеме, работает следующим образом:

Отопительный агрегат греет теплоноситель, поступающий в верхнюю зону буферной емкости.

Схема отрегулирована таким образом, что теплоноситель, попавший в бак для отопления, идет через его верхнюю зону сразу на выход, к радиаторной системе или теплым полам. Регулировка осуществляется балансировочным вентилем, установленным на входе в аккумулятор тепла со стороны отопительной сети.

Достигнув трехходового клапана, часть воды проходит дальше, к радиаторам. Клапан пропускает ровно столько теплоносителя, сколько требуется для поддержки температуры в батареях. Поскольку котел в это время продолжает работать, а тепло уходит в систему не полностью, то аккумулятор начинает «заряжаться» послойно, сверху вниз.

Остывшая вода из тепловой сети проходит циркуляционный насос, балансировочный вентиль и снова попадает в буферную емкость, только в нижнюю зону бака.

Пройдя ее напрямую, теплоноситель очищается в грязевике, минует насос котлового контура и снова подается на подогрев в котел. Перед насосом установлен расширительный бак, воспринимающий лишний объем воды.

Для компенсации теплового расширения воды в тепловом аккумуляторе для отопления к нему подключается собственный расширительный бачок вместительностью 1/10 от объема резервуара.

Подбор объема резервуара

Чтобы приобрести тепловой аккумулятор, удовлетворяющий индивидуальным требованиям по обогреву конкретного дома, и не переплатить при этом лишних денег, следует рассчитать оптимальную емкость бака. Слишком большой резервуар потребует много места для установки внутри коттеджа, так как вынести его на улицу нельзя. Маленький бак — это зря потраченные средства, ведь он не сможет накопить необходимое количество тепла.

Упрощенный расчет теплоаккумулятора производится по такому принципу: на каждый кВт тепловой мощности, необходимой для обогрева здания, приходится объем в 35-45 л буферной емкости. Здесь важно не перепутать понятия «тепловая мощность на обогрев дома» и «мощность котла». Объяснение простое: теплогенератор, работающий совместно с теплоаккумулятором для отопления, должен иметь запас мощности, вдвое превышающий потребность здания в тепле.

Если предположить, что теплоноситель, поступающий в бак, нагревается до температуры в 90°С, а в отопительной системе охлаждается до 50°С, то уточнить расчеты поможет таблица:

Вместительность буферной емкости, м3	0,35	0,5	0,8	1	1,5	2	3	3,5
Количество тепла, отдаваемого аккумулятором при разнице температур в 40 ?С, кВт за 1 час	19	29	44	59	84	114	168	211

Самостоятельное изготовление резервуара

Заводские теплоаккумуляторы отличаются цилиндрической формой корпуса с полукруглыми боковинами. Это сделано с целью противостоять внутреннему давлению, создаваемому нагретой водой. Повторить подобную форму в домашних условиях очень сложно, разве что взять в качестве корпуса готовую трубу. Хотя трубы больших диаметров имеют большую толщину стенок и значительный вес.

Изготовить полусферическую крышку практически невозможно, поэтому домашние умельцы обычно сваривают прямоугольный теплоаккумулятор своими руками. Чтобы его не раздуло от давления, надо использовать металл толщиной не менее 3 мм, усиленный по плоскости стальными уголками либо швеллерами. После этого бак покрывается теплоизоляционным слоем из пенопласта или минваты толщиной 80-100 мм. При этом расход металла, материалов и трудозатрат настолько велик, что стоимость изделия приближается к заводским теплоаккумуляторам.