Расчет буферной емкости

Расчет и подключение теплоаккумулятора для твердотопливного котла

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.

Теплоаккумулятор для домашней системы отопления

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.

Буферная емкость предназначена для работы в автоматическом режиме

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.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла

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 м 2 , 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:

где:
m – масса воды в емкости (кг);
Q – количество тепла (Вт);
∆t – разность температуры воды в трубе подачи и «обратке» (°С);
1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт/кг °С).

Расчет буферной емкости твердотопливного котла

Подставив цифры в формулу получим 1375 кг воды или 1,4 м 3 (80000/1,163×50). Таким образом для системы отопления дома площадью 200 м 2 надо установить ТА емкостью 1,4 м 3 . 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:

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 получаем
W = m×c×∆t×k ( 3 )
откуда находим уточненную массу воды
m = 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

На отопление помещений будет израсходовано
8,5×2,5 = 21,5 кВт

Лишнее произведенное тепло
50 – 21,5 = 28,5 кВт
сохраняется в ТА.

Температура, на которую нагревается теплоноситель составляет 35° С. (Разность температур в трубе подачи и «обратки». Определяется замером во время работы системы отопления). Подставляя искомые значения в формулу (4) получаем
28500/(0,8×1,163×35) = 874,5 кг

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 м 3 . 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.

План подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

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.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

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.

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

Использование аккумуляторов тепла для системы отопления позволяет оптимизировать сжигание твердых видов топлива в котлах. Простыми словами, при наличии буферной емкости – теплоаккумулятора домовладельцу не нужно часто посещать котельную, а дрова будут сгорать в оптимальном режиме. Но для этого емкость нужно правильно подобрать, а потом и состыковать с отопительным оборудованием, что обязательно вызовет затруднения у несведущего человека. Поэтому стоит подробно разобраться, что собой представляет теплоаккумулятор для твердотопливного котла, как его подобрать и подключить к отоплению частного дома.

Что такое буферная емкость

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для системы отопления, — это обычный металлический бак расчетной вместительности, укрытый теплоизоляционным слоем. В простейших моделях заводского изготовления есть только патрубки для подключения теплоносителя, да гильзы под установку термометров. В буферных емкостях подороже термометры уже встроены, а самые дорогие изделия оснащаются теплообменниками в виде змеевиков. Устройство такого теплоаккумулятора показано на рисунке:

Как видно, конструкция буферной емкости не отличается особой сложностью, оттого разные мастера — умельцы приспособились ее делать своими руками, о чем рассказано в отдельной теме.

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

  1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
  2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
  3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, понадобится буферная емкость с водой.

Не имея термоаккумулятора, мы стараемся всячески «придушить» тепловой агрегат, ограничивая подачу воздуха для горения. Мало того что это снижает его КПД до 40% (как у буржуйки), но и вызывает выброс в атмосферу токсичного угарного газа. Из-за этого часть европейских стран запретили сжигание древесины и угля в котлах отопления без буферной емкости.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

При таком варианте результаты предыдущего расчета мощности электрического котла придется удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило на обогрев дома и загрузку бака по ночному тарифу.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

  • тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
  • мощность котла отопления;
  • предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.
Читайте также:  Отопление в ангаре

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м² достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м³. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

  • Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
  • m – масса воды в резервуаре, кг;
  • Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
  • 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора емкости не столь важны и в основном касаются разных опций. Одна из них – встроенный змеевик, нагревающий воду для хозяйственных нужд. Может оказаться полезной, если нет других средств подогрева, но для больших расходов в сети ГВС этот способ точно не подойдет. Кроме того, теплообменник отнимет часть «заряда» теплоаккумулятора, уменьшив время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Схемы подключения

Способов обвязки котла твердотопливного с теплоаккумулятором и системой отопления существует немало. Но все они производные от базовой схемы, изображенной ниже. С ее помощью легко разобраться, как эти агрегаты работают в паре, а после все смонтировать своими руками.

Источник тепла, работающий на твердом топливе, имеет традиционный котловой контур со смесительным узлом, чья задача – не допустить подачу холодного теплоносителя в котел. Затем подающий и обратный трубопроводы подключены к буферной емкости, соответственно, сверху и снизу. Таким же образом к теплоаккумулятору присоединяется система отопления, тоже оснащенная узлом смешивания. Его цель – поддерживать в системе требуемую температуру воды, подмешивая часть горячего теплоносителя при необходимости.

Важный момент. Фактическая производительность циркуляционного насоса котлового контура должна быть немного выше, чем у насосного агрегата отопительной сети. Соблюдение этого условия позволит потокам внутри теплоаккумулятора двигаться в правильном направлении (показаны на схеме белыми стрелками).

На самом деле сетевой насос будет мощнее котлового и вот почему. Сопротивление сети трубопроводов и радиаторов выше, нежели 3—5 м трубы от твердотопливного котла до теплоаккумулятора. Более высокая мощность и напор нужны агрегату, чтобы преодолеть это сопротивление. Поэтому более слабый насос котлового контура сможет обеспечить больший расход, надо только верно настроить оба агрегата. Есть 2 варианта решения вопроса:

  1. При использовании 3-скоростных насосов можно настроить их производительность переключением скоростей.
  2. Поставить на входе обратки из системы в буферную емкость балансировочный вентиль, которым и производить регулировку.

Одновременный прогрев отопительных приборов и послойная загрузка теплоаккумулятора возможна, когда потоки внутри бака движутся по горизонтали с небольшим преобладанием со стороны твердотопливного котла. Возникает вопрос – как это проверить? Возникает ответ: на обеих вводах обратки в бак надо поставить термометры (как на схеме) и выполнять регулировку, переключая скорости насосов или вращая балансировочный вентиль. Важное условие: трехходовой клапан отопительной сети нужно полностью открыть вручную.

Регулировкой необходимо добиться, чтобы температура на входе в теплоаккумулятор (Т1) была меньше, чем на его выходе (Т2). Это означает, что часть горячей воды идет на «зарядку» батареи. Подробнее обо всех моментах вы сможете узнать от эксперта, просмотрев видео:

Альтернативная схема

Данная схема обвязки буферной емкости и твердотопливного котла предложена одним из участников популярного форума. Ее особенность состоит в том, что при отключении электроэнергии работоспособность схемы сохраняется, хотя за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами стальных труб. Ниже на рисунке изображено подключение теплоаккумулятора к закрытой системе отопления, но при монтаже ее лучше сделать открытой, о чем говорит и сам автор.

Вкратце суть такова: благодаря Т-образному вводу сверху бака происходит одновременный нагрев радиаторов и «зарядка» термоаккумулятора, сделанного своими руками. Насосом котлового контура управляет накладной датчик на подающей магистрали, включая агрегат по достижении в нем температуры 60 °С. Циркуляция в сети зависит от комнатного термостата, с которым связан сетевой насос.

Примечание. Предложенная схема обвязки проверена ее создателем на собственном опыте. Все подробности ее монтажа и эксплуатации описаны автором на форуме

Заключение

Нельзя отрицать тот факт, что теплоаккумулятор улучшает условия эксплуатации обычного твердотопливного котла. Последний сжигает топливо с максимальным КПД, а после прогрева число походов в котельную сокращается до минимума. Другое дело, что данное удовольствие – не из дешевых, из-за чего львиная доля работающих в частных домах аккумуляторов – самодельные.

ТеремОК

«Март 2020
Пн.Вт.Ср.Чт.Пт.Сб.Вс.
1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031

Дом в Испании

Недалеко от Барселоны можно увидеть стильный дом, в который интегрированы современные технологии для снижения потребления энергии

Лазерный дальномер Maka

Лазерные измерительные приборы все более популярны и востребованы при производстве строительно-ремонтных работ. Во-первых, значительно возрастает точность.

Система контроля протечек

Утечка воды в квартире – довольно неприятное событие. Причем не только для Вашего помещения, но и для соседей снизу. Хотя случается и наоборот.

Трубы для водяного теплого пола

Водяные системы “Теплый пол” очень популярны у владельцев частных домов и коттеджей. Это обусловлено тем, что такое тепло обходиться.

New PVC profile KBE

As has been repeatedly pointed out, modern PVC windows are a complex and reliable design. And what would this «reliability» You did.

Кровля ICOPAL 3D

Все течет и все меняется.… Эта фраза вполне применима и для кровельных материалов. На сегодняшний день кровля на любой вкус, цвет и.

Пластиковые окна VEKA

Решили купить пластиковые окна? Идея отличная и теперь остается определиться с выбором. И как показывает практика, покупатель в первую очередь выбирает.

Дом из клееного бруса

Клееный брус – популярный строительный материал, который отличается экологичностью и высокими технологическими показателями. Дома возведенные.

Строительство коттеджей

Построить свой дом – мечта многих наших граждан. Но, строительство коттеджа или загородного дома сопряжено не только с большими материальными расходами.

Деревянный дом под ключ

Строительство деревянных домов “под ключ” с каждым годом становится все популярнее. И тому есть объективные причины. Самая.

Блок-хаус

Блок-хаус – это популярный отделочный материал, довольно привлекательный внешне, практичный и универсальный. Поверхность, облицованная блок-хаусом.

Русский дом из бруса

Загородные дома из бруса в традиционно русском стиле – отличная альтернатива современным коттеджам из блоков и кирпича. А если внутренние удобства.

Легкие фундаментные блоки

Легкие фундаментные блоки – отличный вариант основания при строительстве таких объектов, как каркасно-щитовые дома, дома из бруса.

Финские деревянные дома

Деревянные дома из бруса предлагает компания POLAR LIFE HAUS. Она имеет 100-летний опыт в деревообработке и в настоящее время занимается строительством.

Фиброцементный сайдинг CEDRAL

Большинство из нас понятие сайдинг отождествляет с винилом. Однако с развитием строительных технологий, появляются новые отделочные.

Champion replacement windows

It’s time to think about replacing them with modern windows. Champion replacement windows – just those windows that give a number of advantages over.

Полотенцесушитель MARGAROLI

MARGAROLI – качество и элегантность Полотенцесушитель в ванной выполняет две функции: во-первых, сушит полотенца и одежду, а во-вторых, он играет.

Мягкая черепица IKO

Мягкая черепица IKO Гибкая черепица IKO отождествляется с гарантией качества, проверенного временем и практикой. Давно стало аксиомой &ndash.

Мягкая кровля GAF

Мягкая кровля GAF Битумная черепица американской корпорации GAF Materials Corporation является флагманом кровельной продукции.

Гибкая черепица SHINGLAS

Гибкая черепица SHINGLAS – гармония цены и функциональности Гибкая черепица SHINGLAS — это как раз тот кровельный материал.

Статьи » Отопление и ГВС

Буферная емкость – от теории к практике

Расчет мощности котла и буферной емкости.

Твердотопливные котлы на сегодняшний день ничуть не потеряли своей популярности, но все же, как производители не стараются, но от необходимости регулярно подбрасывать в топку “дровишки” никуда не уйти. Но что бы бегать к котлу реже можно смонтировать в котельной буферную емкость. Что это такое, как она устроена и схема включения, рассказано в статье “ буферная емкость в системе отопления” . Но если читать лень, то начнем с повторения:

Буферная емкость – это очень большой “термос” для аккумуляции тепловых запасов, которые по мере необходимости отдаются в радиаторы системы отопления.

Ощутимый эффект от буферной емкости в домах отапливаемых при помощи электрических котлов и солнечных батарей. Хотя с не меньшим успехом ее применяют и с твердотопливными либо газогенераторными котлами. В таком сочетании не только экономиться топливо, но и емкость работает как система безопасности. С газогенераторным котлом и буферной емкостью можно получить максимальный эффект, причем, чем больше буферная емкость, тем реже надо топить котел. Во время простоя котла, тепло в радиаторах сохраняется за счет теплоносителя буферной емкости. Максимальный объем емкости ограничивается мощностью котла. Правильным подбором котла и емкости можно достичь максимального КПД (до 96%) и минимального расхода топлива. Кроме того минимум времени на обслуживание и максимум комфорта!

Если рассмотреть котел мощностью 20 кВт, то примерно такую же мощность при температуре воды 80 градусов отдают 120 ребер алюминиевых радиаторов. Объем воды в них составит порядка 60 литров, а учитывая воду в котле, трубопроводе, расширительном баке получиться около 100 литров. А если установить 500 литровую буферную емкость, то общее количество воды составит 600 литров. Естественно, что 600 литров будет остывать медленнее, чем 100 литров, где то в 6 раз. В таком случае, после остановки котла снижение температуры Вы ощутите не через 3 часа, а через 18-ть. При более мощном котле (25 кВт) и буферной емкости до 2000 литров это время можно увеличить от суток и более.

Расчет мощности котла и объема буферной емкости.

Что бы оптимально рассчитать необходимые мощность и объемы, следует разобраться с таким понятием, как интенсивность теплопотерь. Для этого рассмотрим среднестатистическое отапливаемое строение площадью 200 квадратных метров. Сразу уточним, что приведенные данные – примерные, а для точного расчета необходимо присутствие специалиста и данные о материалах, из которых построен дом, используемые утеплители, количество и размер окон и др. Исходим из того, что при температуре 20 градусов, теплопотери будут нулевые. При понижении температуры, потери можно выстроить следующим образом :

Читайте также:  Твердое топливо для частного дома

При + 15 теряем 2 кВт/ч

При + 10 – 4 кВт/ч

При 0 – 8 кВт/ч ….. и так далее со снижением на 2 кВт на каждые 5 градусов.

Исходя из этого нетрудно подсчитать, что при температуре -25 градусов, теплопотери дома составят около 18 кВт/ч. Что бы эти потери восстановить, нужен котел такой же мощности, а в идеале несколько большей. Тем более, что морозы могут достигать и -35 градусов. Так что как минимум необходим котел мощностью 20 кВт.

Стоит отметить, что управлять мощностью твердотопливного котла можно только в очень узких пределах. Тут топливо или горит (20 кВт) или не горит (0кВт). Правда, можно в некоторой степени управлять горением при помощи заслонки уменьшая подачу кислорода, но это незначительно. Будет 15 кВт, но вряд ли меньше. Предположим, что на дворе ранняя осень и котел горит на этом минимуме, то есть выдает минимальные 15 кВт. Температура на улице 0 градусов и дом теряет только 8 кВт. Но топлива Вы все равно сжигаете на 15 кВт! Мало того, что это в два раза больше необходимого, другой вопрос – куда деваются остальные 7 кВт? Тут вариантов не много – это перегретые радиаторы и жара в доме или закипевший котел, что уже не безопасно. Как раз буферная емкость и избавит Вас от лишних киловатт, забрав их “в себя”. Нагретая в котле вода с помощью циркуляционного насоса №1 подается в емкость. Такой же объем воды, только остывшей, поступает обратно в котел. Из верхней части буферной емкости насос №2 подает воду в радиаторы, и точно такой же объем воды, но уже остывшей, возвращается в ее нижнюю часть. Первый насос работает только когда горит котел, а ко второму подключен комнатный термостат, который включает и выключает насос №2 в зависимости от заданной температуры. Так что происходит? Насос №1 передает тепло (нагретую воду) в буферную емкость, а в нашем случае – это 15 кВт. Насос №2 отдает мощность и тепло в радиаторы, тем самым возмещает теплопотери. Допустим, что производительность обеих насосов одинакова. Соответственно, сколько тепла придет в буферную емкость, столько же и уйдет в радиаторы, то есть 15 кВт. Но в нашем примере на дворе температура 0 градусов и теплопотери составляют 8 кВт. Значит, в радиатор поступает слишком много горячей воды и температура в доме растет. Но достигнув заданной термостатом температуры, например 22 градуса, насос № 2 отключится и температура в доме начнет снижаться. Как только она опустится ниже заданного на термостате порога, насос №2 снова включиться и радиаторы опять начнут нагреваться. Так что насос №2 работает с перерывами, но насос №1 – постоянно пока горит котел. Так как производительность насосов одинаковая, то горячей воды в буферную емкость будет поступать больше, чем уходить из нее и температура в ней будет повышаться. Таким образом и происходит аккумулирование тепла. Когда топливо в котле полностью сгорит, то насос №1 тоже выключиться и в буферную емкость уже не будет поступать горячая вода. Но насос №2 будет работать в прежнем режиме, запрограммированном термостатом. Он будет забирать в радиаторы горячую воду, и возвращать остывшую. Естественно, температура в емкости будет падать, но чем больше емкость, тем медленнее и что самое главное, в это время котел можно не топить

А теперь о практике. На практике Вас может постичь разочарование – необходимые объемы и размеры буферной емкости могут несколько шокировать. Особенно, если у Вас маленькая котельная. В статье “ буферная емкость в системе отопления ” сказано, что идеальный вариант объема буферной емкости высчитывается из соотношения: 50 литров на 1 кВт мощности котла. Так подсчитайте объем емкости для котла, приведенного в примере – 20 кВт? А теперь прикиньте его размеры. Например, самая маленькая фирменная буферная емкость объемом 500 литров, имеет диаметр 0.6 метров (с утеплителем 0.8 м) и высоту 1.8 м. Емкость для 1 тонны воды без утеплителя имеет диаметр 0.8 м и высоту 2 м. Так что если площадь котельной менее 5-ти квадратных метров, то это не для Вас. Для нормального размещения такого оборудования желательно иметь котельную 12 – 15 метров квадратных. Стоимость тоже недетская. Например, заводская буферная емкость зарубежного производителя на 1000 литров обойдется около 1300 долларов. А если учесть материальные затраты на монтажные работы и дополнительное оборудование, то придется раскошелиться на 1500 – 2000 евро. Но, при желании можно найти выход. Использовать емкости отечественных производителей. К тому же многие фирмы могут сварить эту емкость прямо в Вашей котельной. Что самое удобное, – есть возможность изготовить емкость различной формы (цилиндр, прямоугольник) и даже со сложным сечением в виде внутренней перегородки дома, русской печки, лежанки и тд. Кстати некоторые варианты исполнения буферной емкости вполне могут заменить теплые полы и радиаторы. Изготовление на заказ обходиться дешевле, а положительный эффект – не хуже.

Как выбрать и подключить теплоаккумулятор для котла

Котельные установки на твердом топливе не могут работать долгое время без вмешательства человека, который должен периодически загружать в топку дрова. Если этого не сделать, система начнет остывать, температура в доме будет понижаться. В случае отключения электроэнергии при полностью разгоревшейся топке появляется опасность вскипания теплоносителя в рубашке агрегата и последующее ее разрушение. Все эти проблемы можно решить, установив теплоаккумулятор для котлов отопления. Он также сможет выполнять функцию защиты чугунных установок от растрескивания при резком перепаде температур сетевой воды.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Расчет буферной емкости для котла

Роль аккумулятора тепла в общей схеме отопления следующая: в процессе работы котла в штатном режиме накапливать тепловую энергию, а после затухания топки отдавать ее радиаторам в течение определенного промежутка времени. Конструктивно теплоаккумулятор для твердотопливного котла представляет собой утепленную емкость для воды расчетной вместительности. Она может устанавливаться как в помещении топочной, так и в отдельной комнате дома. Ставить такой бак на улице не имеет смысла, так как вода в нем будет остывать гораздо быстрее, чем внутри здания.

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Учитывая наличие свободного места в доме, расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла на практике производится так: вместительность бака принимается из соотношения 25—50 л воды на 1 кВт мощности, необходимой для обогрева дома. Для более точного расчета буферной емкости для котла предполагается, что вода в баке нагреется во время работы котельной установки до 90 ⁰С, а после отключения последней отдаст тепло и остынет до 50 ⁰С. Для разницы температур в 40 ⁰С значения отдаваемого тепла при различных объемах бака представлены в таблице.

Таблица значений отдаваемого тепла при различных объемах бака

Объем тепловогоаккумулятора, м 30.350.50.811.5233.5
Величина отдаваемого теплапри разности температур в 40 ⁰С, кВт/ч2030455885115170210

Даже если в здании есть место для установки большой емкости, это не всегда имеет смысл. Следует помнить, что большое количество воды потребуется нагреть, тогда мощность самого котла должна быть изначально в 2 раза больше, чем нужно для обогрева жилища. Слишком маленький бак не будет выполнять своих функций, так как не сможет накопить достаточное количество тепла.

Рекомендации по выбору

На подбор теплоаккумулятора для твердотопливного котла влияет наличие свободного пространства в помещении. При покупке большой аккумулирующей емкости нужно будет предусмотреть устройство фундамента, поскольку на обычные полы оборудование со значительной массой ставить нельзя. Если по расчету требуется бак объемом 1 м 3 , а пространства для его установки недостаточно, то можно приобрести 2 изделия по 0.5 м 3 , расположив их в разных местах.

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Еще один момент – наличие в доме системы ГВС. В том случае, когда котел не имеет собственного контура подогрева воды, есть возможность приобрести тепловой аккумулятор с таким контуром. Немаловажное значение имеет и величина рабочего давления в системе отопления, которая в жилых домах традиционно не должна превышать 3 Бар. В отдельных случаях давление достигает 4 Бар, если в качестве источника тепла используется мощный самодельный агрегат. Тогда теплоаккумулятор для системы отопления придется выбирать специального исполнения, — с торосферической крышкой.

Некоторые заводские аккумуляторы горячей воды укомплектованы электрическим ТЭНом, устанавливаемым в верхней части бака. Такое техническое решение не позволит теплоносителю окончательно остыть после остановки котла, верхняя зона емкости будет подогреваться. Будет действовать подача ГВС на хозяйственные нужды.

Простая схема включения с подмешиванием

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

Теплоаккумулятор для котлов отопления

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

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

Схема с гидравлическим разделением

Другая, более сложная схема подключения, подразумевает бесперебойную подачу электроэнергии. Если это обеспечить невозможно, то надо предусмотреть присоединение к сети через бесперебойный источник питания. Другой вариант – использование дизельных или бензиновых электростанций. В предыдущем случае подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу было независимым, то есть, система могла работать отдельно от бака. В данной схеме аккумулятор выполняет роль буферной емкости (гидравлического разделителя). В первичный контур, по которому циркулирует вода при розжиге котла, встроен специальный блок подмешивания (LADDOMAT).

Подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

  • циркуляционный насос;
  • трехходовой термостатический клапан;
  • обратный клапан;
  • грязевик;
  • шаровые краны;
  • приборы контроля температуры.

Отличия от предыдущей схемы – все устройства собраны в один блок, и теплоноситель идет в бак, а не в систему отопления. Принцип работы помешивающего узла остается неизменным. Такая обвязка котла твердотопливного с теплоаккумулятором позволяет подключить на выходе из емкости сколько угодно ветвей отопления. Например, для питания радиаторов и напольной или воздушной системы отопления. При этом каждая ветвь имеет собственный циркуляционный насос. Все контуры разделены гидравлически, излишнее тепло от источника аккумулируется в баке и используется при необходимости.

Преимущества и недостатки

Система отопления с теплоаккумулятором, в которой источником тепла служит твердотопливная установка, имеет массу достоинств:

  • Повышение комфортных условий в доме, поскольку после сгорания топлива система отопления продолжает обогревать дом горячей водой из бака. Не нужно вставать среди ночи и загружать порцию дров в топку.
  • Наличие емкости защищает от закипания и разрушения водяную рубашку котла. Если внезапно отключили электричество или термостатические головки, установленные на радиаторах, перекрыли теплоноситель по причине достижения нужной температуры, то источник тепла будет нагревать воду в баке. За это время может возобновиться подача электричества или будет запущен дизель-генератор.
  • Исключена подача холодной воды из обратного трубопровода в раскаленный чугунный теплообменник после внезапного включения циркуляционного насоса.
  • Теплоаккумуляторы могут использоваться как гидравлические разделители в системе отопления (гидрострелки). Это делает работу всех ветвей схемы независимыми, что дает дополнительную экономию тепловой энергии.

Более высокая стоимость монтажа всей системы и требования к размещению оборудования – это единственные недостатки применения аккумулирующих емкостей. Однако за этими вложениями и неудобствами последуют минимальные эксплуатационные затраты в долгосрочной перспективе.

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла?

Теплоаккумулятор и Laddomat рекомендуется устанавливать в систему отопления с твердотопливным котлом потому что он дает возможность:

  • котлу – работать в оптимальном тепловом режиме, что существенно продлевает срок службы котла;
  • экономить до 50% топлива;
  • реже растапливать котел;
  • оптимизировать график растопки котла: например, запасать тепло днем и расходоваьб его ночью.

Расчет теплоаккумулятора

Рассчитать мощность теплоаккумулятора можно по формуле:

Q = (C x M x ΔT),

где
Q – мощность теплоаккумулятора, кВт·час
С – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/кг·К
ΔT – разница температур в верхней и нижней частях теплоаккумулятора.

Например, возьмем теплоаккумулятор объемом 2000 л, теплоноситель – вода (С = 4200 Дж/кг·К), ΔT возьмем равным 35 о С, тогда:

Читайте также:  Отопление в двухэтажном частном доме

Разделив мощность теплоаккумулятора на теплопотери дома, получим время нагрева теплоаккумулятора котлом: 81,7 / 20 = 4 часа 5 мин.

Для подбора теплоаккумклятора можно ориентироваться на данные в таблицах ниже.

Таблица 1. Время работы теплоаккумулятора в зависимости от его объема и площади дома.
Теплоноситель – вода, ΔT=35 о С.

Площадь дома, м 2
Объем ТА50100150200250300350400
500 л4 ч 05 мин2 ч 02 мин1 ч 21 мин1 ч 01 мин0 ч 49 мин0 ч 40 мин0 ч 35 мин0 ч 30 мин
750 л6 ч 07 мин3 ч 03 мин2 ч 02 мин1 ч 31 мин1 ч 13 мин1 ч 01 мин0 ч 52 мин0 ч 45 мин
1000 л8 ч 10 мин4 ч 05 мин2 ч 43 мин2 ч 02 мин1 ч 38 мин1 ч 21 мин1 ч 10 мин1 ч 01 мин
1500 л12 ч 15 мин6 ч 07 мин4 ч 05 мин3 ч 03 мин2 ч 27 мин2 ч 02 мин1 ч 45 мин1 ч 31 мин
2000 л16 ч 20 мин8 ч 10 мин5 ч 26 мин4 ч 05 мин3 ч 16 мин2 ч 43 мин2 ч 20 мин2 ч 02 мин

Таблица 2. Время работы теплоаккумулятора в зависимости от его объема и площади дома.
Теплоноситель – антифриз, ΔT=35 о С.

Площадь дома, м 2
Объем ТА50100150200250300350400
500 л3 ч 41 мин1 ч 50 мин1 ч 13 мин0 ч 55 мин0 ч 44 мин0 ч 36 мин0 ч 31 мин0 ч 27 мин
750 л5 ч 32 мин2 ч 46 мин1 ч 50 мин1 ч 23 мин1 ч 06 мин0 ч 55 мин0 ч 47 мин0 ч 41 мин
1000 л7 ч 23 мин3 ч 41 мин2 ч 27 мин1 ч 50 мин1 ч 28 мин1 ч 13 мин1 ч 03 мин0 ч 55 мин
1500 л11 ч 05 мин5 ч 32 мин3 ч 41 мин2 ч 46 мин2 ч 13 мин1 ч 50 мин1 ч 35 мин1 ч 23 мин
2000 л14 ч 47 мин7 ч 23 мин4 ч 55 мин3 ч 41 мин2 ч 57 мин2 ч 27 мин2 ч 06 мин1 ч 50 мин

Таблица 3. Время зарядки теплоаккумулятора в зависимости от его объема и мощности котла.
Теплоноситель – вода.

Мощность котла, кВт
Объем ТА1020304050607080100
500 л2 ч 02 мин1 ч 01 мин0 ч 40 мин0 ч 30 мин0 ч 24 мин0 ч 20 мин0 ч 17 мин0 ч 15 мин0 ч 12 мин
750 л3 ч 03 мин1 ч 31 мин1 ч 01 мин0 ч 45 мин0 ч 36 мин0 ч 30 мин0 ч 26 мин0 ч 22 мин0 ч 18 мин
1000 л4 ч 05 мин2 ч 02 мин1 ч 21 мин1 ч 01 мин0 ч 49 мин0 ч 40 мин0 ч 35 мин0 ч 30 мин0 ч 24 мин
1500 л6 ч 07 мин3 ч 03 мин2 ч 02 мин1 ч 31 мин1 ч 13 мин1 ч 01 мин0 ч 52 мин0 ч 45 мин0 ч 36 мин
2000 л8 ч 10 мин4 ч 05 мин2 ч 43 мин2 ч 02 мин1 ч 38 мин1 ч 21 мин1 ч 10 мин1 ч 01 мин0 ч 49 мин

Таблица 4. Время зарядки теплоаккумулятора в зависимости от его объема и мощности котла.
Теплоноситель – антифриз.

Теплоаккумулятор

Несмотря на простоту устройства, и очевидность пользы от использования теплоаккумуляторов, данный вид оборудования пока не очень распространен. В этой статье мы постараемся рассказать о том, что такое аккумулятор тепла и преимущества, которые приносит его использование в системах отопления.

Что такое теплоаккумулятор (буферная емкость) и его назначение.

Назначение теплоаккумулятора (ТА) будет легче описать на нескольких примерах-задачах.

Задача первая . Система отопления построена на основе твердотопливного котла. Постоянно отслеживать температуру теплоносителя на подаче и вовремя подбрасывать дрова нет возможности, в результате чего температура подачи то превышает нужную нам, то снижается ниже нормы. Как обеспечить поддержание требуемой температуры теплоносителя?

Задача вторая . Дом отапливается электрокотлом. Электроснабжение – двухтарифное. Как снизить затраты на электроэнергию, уменьшив энергопотребление днем и увеличив ночью?

Задача третья . Имеется система отопления, в которой тепло вырабатывается теплогенераторами, работающими на различных видах топлива и энергии – напр. газе, электричестве, солнечной энергии (гелиоколлекторы), энергии земли (тепловой насос). Как обеспечить их эффективную работу без потерь выработанного тепла, когда в нем нет потребности, при этом обеспечить дом теплом в период пикового энергопотребления?

Не особо вдаваясь в теорию теплотехники, для всех задач напрашивается решение в виде установки в систему буферной емкости, которая служила бы резервуаром для теплоносителя и в которой его температура поддерживалась бы на заданном уровне. Именно такой буферной емкостью и является теплоаккумулятор. Для решения этих задач, теплоаккумулятор обычно включается “в разрыв” системы с образованием котлового и отопительного контуров. Условная схема включения теплоакумулятора в систему отопления изображена ниже на рисунке.

Рис. Принципиальная схема включения буферной емкости (теплоакумулятора)

С различными способами включения буферной емкости в систему отопления можно ознакомиться в статье “Схемы подключения теплоаккумулятора”.

В настоящее время тепловые аккумуляторы чаще всего используются в системых отопления с твердотопливными котлами. В этих системах использование теплоаккумулятора позволяет реже загружать топливо, обеспечить комфортное обеспечение теплом независимо от колебаний температуры теплоносителя на выходе из котла. Часто буферные емкости устанавливаются с электрокотлами для экономии средств за счет пониженного ночного тарифа и в комбинированных системах с одновременным использованием твердотопливных и электрических котлов.
Теплоаккумулятор (ТА) бывает полезным в системах и с газовыми котлами, особенно, когда минимальная тепловая мощность котла превышает тепловую нагрузку объекта. За счет более продолжительных периодов «загрузки» ТА (нагрева теплоносителя) удаётся избежать «тактования» котла.

Кроме использования в качестве буферной емкости, ТА выполняет функцию гидравлического разделителя. Особенно это свойство теплоаккумулятора востребовано в системах с генераторами тепла, работающих на различающихся видах энергии (в т.ч. альтернативной). Как правило, эти источники тепла работают на специальных теплоносителях, которые не допускают смешения с другими типами, требуют уникального температурного и гидравлического режима, часто несовместимого с режимами контура отопления (радиаторного, теплого пола). Так, например, диапазон температур теплового насоса составляет обычно

5°C, а в контуре распределения тепла диапазон температур может быть значительно больше (10-20°С). Для разделения контуров, теплоаккумулятор может быть оборудован дополнительными встроенными теплообменниками.

Основные функции буферной емкости (теплоаккумулятора):
– накопление и поддержание запаса тепловой энергии в виде определенного объема теплоносителя заданной температуры с возможностью ее использования в нужный период времени или при прекращении генерации тепла основными его источниками;
– организация системы отопления на нескольких генераторах тепла разного типа, которые работают с различными температурными и гидравлическими режимами и с использованием разных теплоносителей, а также в различные временные периоды;
– гидравлическое разделение контуров генераторов тепла и отопительного контура, согласование температурных режимов в различных контурах и создание благоприятных условий для работы оборудования, в частности котлов отопления, с максимальной эффективностью.

Устройство и объем теплоаккумулятора

Типовая конструкция буферной ёмкости.

В базовом исполнении, теплоаккумулятор представляет собой теплоизолированный бак с патрубками подачи и обратки для котлового контура и патрубками для отопительного контура. В самом простом варианте, буферная емкость может иметь всего по одному патрубку – для подачи и обратки.
Если система отопления имеет теплогенераторы на альтернативных источниках энергии, то используются тепловые аккумуляторы более сложной конструкции. Как правило в них имеется один или несколько змеевиков-теплообменников для организации автономных контуров. Емкости для таких систем могут быть укомплектованы насосно-смесительными узлами для различных контуров в заводском исполнении. Дополнительный теплообменник может быть установлен, если теплоаккумулятор используется также для приготовления горячей воды для бытовых нужд.

Рис. Буферная емкость базовой конструкции

Рис. ТА с дополнительным теплообменником

В некоторых случаях в ТА требуется обеспечить качественное разделение слоёв с различной температурой. Для этой цели внутри бака может предусмотрена специальная мембрана. В ряде случаев, в конструкции предусматривается возможность установки электронагревательного элемента.
На видео, которое приведено ниже можно ознакомиться с конструкцией многофункциональной буферной емкости компании Buderus.

Видео. Многофункциональная буферная емкость – теплоаккумулятор Buderus Logalux.

Расчёт ёмкости теплового аккумулятора

Имеется несколько методик расчета объема буферной емкости. Например в одних источниках рекомендуется подбирать ТА из расчета не менее 40 литров на каждый киловатт мощности теплогенераторыа. По другим источникам минимум снижен до 20-ти литров/кВт. Поэтому имеющиеся рекомендации могут не в полной мере отвечать требованиям конкретной системы отопления. Оптимальный объем бака ТА зависит от множества факторов – мощности источника тепла, периодичности выработки тепла, температурного режима отопительного контура, требуемого периода автомномности работы и т.п. На первый взгляд, было бы логично руководствоваться принципом – чем больще ТА, тем лучше, но это правило работает далеко не всегда, так как объем теплоаккумулятора должен быть согласован с возможностью теплогенератора по его наполнению, с учетом экономических факторов (стоимости топлива, электроэнергии и т.п.).
В расчетах, для упрощения, плотность теплоносителя будем принимать равной единице.

Расчет объема ТА по EN 303-5

В качестве примера, приведем формулу подбора теплоаккумулятора для работы совместно с твердотопливным котлом в соответствии с европейскими нормами.

Расчет объема буферной ёмкости по EN 303-5

Vта – Объем теплоаккумулятора, л.;
Тг – Продолжительность горения загрузки топлива при номинальной мощности, час;
Qн – Номинальная тепловая мощность, кВт;
Qп – Потребность объекта в тепле, кВт;
Qmin – Минимальная тепловая мощность котла, кВт.
1,163 – удельная теплоемкость воды (Вт*ч/(кг*К))

Как правило, в расчетах при подборе ТА к твердотопливному котлу, номинальная и минимальная мощность равны.

Пример расчета объема теплоаккумулятора для работы с твердотопливным котлом.

Итого, рекомендуемый объем буферной ёмкости составит Vта=15*3*25*(1-0,3*20/25)=855 л.

Расчет ТА по мощности имеющегося котла

Данный способ расчета напоминает предыдущий и основан на том, что теплоаккумулятор должен вместить все тепло, которое вырабатывает котел за время горения топлива при полной загрузке, при одновременном расходовании его на нужды отопления. Как уже упоминалась в статье “Схема твердотопливного котла”, рекомендуется, чтобы мощность котла превышала максимальную нагрузку системы отопления на

30%. Формула для такого расчета приобретет следующий вид:

Где:
Qн – Номинальная тепловая мощность котла, кВт;
Qп – Потребность объекта в тепле, кВт;
Тг – Продолжительность горения загрузки топлива при номинальной мощности, час;
tmax – максимальная температура теплоносителя в буферной емкости;
tн – расчетная температура подачи в системе отопления.

Пример расчета

Итого, рекомендуемый объем буферной ёмкости составит: V = (39-30) *3/1,163(90-55)= 663 л.

Оценочный расчет емкости теплового аккумулятора

Иногда используется, так называемый, “оценочный” метод расчета объема ТА. Он применяется тогда, когда нужно определить, на какое время хватит накопленного в буферной емкости тепла, например, для отопления дома без использования котла отопления. Принцип расчета такой же, как и при определении объема бойлера, который мы рассматривали в статье о подборе водонагревателя. В расчете мы сначала вычисляем количество тепла, которое накоплено в баке, затем расчитываем на какое время нам этого тепла хватит. Поясним на примере.

Исходные данные:
Потребность объекта в тепле, Qп – 10 кВт;
Ёмкость теплоаккумулятора, Vта – 800 л;
Температура теплоносителя в ТА, Ттн – 80°С;
Расчетная температура подачи в отопительном контуре, Тп – 50°С
Расчетная температура температура обратки, То – 40 °С

1. Сначала определим полезное количество тепла, накопленного в теплоаккумуляторе. К сожалению, мы не можем использовать всю имеющуюся тепловую энергию. Реально (при небольшом приближении) будет использоваться энергия, высвобождаемая при остывании теплоносителя с максимальной температуры (в нашем случае – 80°С) до рабочей температуры в системе отопления (у нас – 50°С). После этого будет запущен котел отопления. Количество тепла (в квт*час) считаем по следующей формуле (для упрощения расчетов плотность теплоносителя примем за единицу):

где: Q- количество тепла, Вт*час, m – масса теплоносителя.

До снижения температуры в баке до температуры подачи(Тп), ТА работает в автономном режиме без запуска котла. Посчитаем, какое время это займёт:

Q= 1,163 * (80 – 50) * 800 = 18608 Вт*час

18608 Вт*час/10000 Вт = 1,86 часа. Таким образом, в автономном режиме теплоаккумулятор будет обеспечивать дом теплом в течение почти 2-х часов.

Если котел отопления (например электрокотел) в этом режиме настроен на температуру, равной температуре подачи; то вместе с работой котла будет продолжаться полезно использоваться и тепловая энергия теплоаккумулятора, пока не сравняется с температурой обратки, а это еще дополнительно съэкономленных 9,3 кВт*часа.

Ссылка на основную публикацию