Москва
Ваш город Москва?
Бесплатно по всей России
Каталог

Автоматические пеллетные котлы
Автоматические пеллетные котлы

Автоматические угольно-пеллетные котлы
Автоматические угольно-пеллетные котлы

Твердотопливные котлы длительного горения
Твердотопливные котлы длительного горения

Автоматические котлы на опилках и щепе
Автоматические котлы на опилках и щепе

0Избранное0Сравнить
0 Корзина

Корзина

Ваша корзина пуста

Бесплатно по всей России
Каталог
Alt текст изображения для seo

Принцип работы теплоаккумулятора (буферной ёмкости)

Принцип работы теплоаккумулятора (буферной ёмкости) основан на использовании высокой теплоёмкости воды. Так, например 1 литр воды, остыв на 1°C, может нагреть 1м³ воздуха на 4°C.

Рассмотрим принцип работы аккумулятора тепла на примере простейшей конструкции буферной ёмкости без встроенного теплообменника, дополнительного бака нагрева воды и прочих принадлежностей. Такой теплоаккумулятор представляет собой ёмкость с четырьмя патрубками, два из которых находятся в верхней, а другие два в нижней части бака. Источником тепла будет твердотопливный котёл, а потребителем система отопления.

Подающий трубопровод от твердотопливного котла подключается к верхнему патрубку, а обратный к нижнему патрубку бака накопителя. В обратном трубопроводе устанавливаем циркуляционный насос, выкачивающий воду из бака. После, включаем циркуляционный насос и разжигаем котёл. Насос отбирает из нижней части теплоаккумулятора холодную воду и подаёт в котёл, горячая вода выходящая из котла попадает в верхнюю часть бака. Горячая вода легче холодной, поэтому интенсивного перемешивания воды в аккумуляторе тепла не происходит и насос будет отбирать из нижней части бака холодную воду до тех пор, пока весь бак не будет заполнен горячей водой. В случае с твердотопливным котлом объём теплоаккумулятора рассчитывают таким образом, чтобы его хватило для аккумулирования тепла, выделенного при сгорании разовой загрузки топлива.

Топливо прогорело, а бак аккумулятор заполнен горячей водой. Тепловая изоляция бака позволяет сохранить воду горячей на протяжении нескольких часов, или даже суток, поэтому тепло полученное вечером, можно использовать всю ночь или только утром. К моменту разбора тепла мы имеем полный бак горячей воды.

Ко второму верхнему патрубку присоединён подающий трубопровод, а ко второму нижнему обратный трубопровод системы отопления. Циркуляционный насос, установленный на обратном трубопроводе, подаёт воду в бак. В результате получился второй циркуляционный контур. После включения, циркуляционный насос системы отопления подаёт холодную воду в нижнюю часть бака, вытесняя в подающий трубопровод системы отопления из верхней части теплового аккумулятора горячую воду. Так как холодная вода тяжелее горячей интенсивного перемешивания в баке не происходит, и холодная вода остаётся в нижней части бака. Поэтому пока холодная вода не заполнит весь объём аккумулятора тепла, в систему отопления будет поступать горячая вода.

Время работы системы отопления на аккумулированном тепле зависит от мощности системы и объёма буферной ёмкости. Поэтому при подборе объёма теплоаккумулятора следует определить, какое из условий более приоритетно: обеспечить теплом систему заданной мощности на протяжении заданного времени или обеспечить аккумулирование тепла от источника определённой мощности на протяжении определённого времени.

 

 

 

Установку теплоаккумулятора выполняют в соответствии с проектом и инструкцией по монтажу, кроме того следует учесть следующие особенности:

  • Поверхность бака накопителя обязательно должна быть теплоизолирована.

  • На всех подводящих и отводящих трубопроводах следует установить термометры.

  • Баки теплоаккумуляторы ёмкостью более 500 литров могут не пройти в дверной проём.

  • Вблизи буферной ёмкости или в нижней её точке следует установить дренажный кран.

  • На трубопроводах загрузки теплового аккумулятора следует установить сетчатые фильтры.

  • Если в верхней части теплоаккумулятора не предусмотрено патрубка для отвода воздуха - воздухосборник с автоматическим воздухоотводчиком следует установить на выходящем патрубке из верхней части бака.

  • Вблизи бака аккумулятора устанавливают предохранительный клапан и манометр, а в случае использования теплоаккумулятора с теплообменными аппаратами, предохранительный клапан рекомендуется установить и в контуре подключённому к теплообменному аппарату.

 

Когда полезен теплоаккумулятор?

Твердотопливный котел — в схемах обвязки твердотопливных котлов буферная ёмкость позволяет регулировать теплопотребление, уменьшить частоту загрузок топлива и повысить эффективность работы котла за счёт полной загрузки даже летом.

Электрический котел — в схемах с электрическими котлами нагрев бака накопителя ночью по сниженному тарифу позволяет минимально потреблять электрическую энергию на отопление в дневное время используя аккумулированное тепло, что существенно снизит расходы на отопление.

Солнечный коллектор — в схемах подключения солнечных коллекторов баки теплоаккумуляторы применяются для максимального накопления тепловой энергии во время пика поступления солнечной энергии и последующего её разбора во время недостаточного солнечного излучения. Баки аккумуляторы горячей воды, установленные непосредственно на солнечных коллекторах называют термосифонами.

 

По большему счёту, буферная ёмкость – это термос. Металлическая бочка в утеплителе от 500 до 1000 литров (можно больше, но обычно указанного объема достаточно). Чтобы понять, зачем она нужна, представьте себе такую ситуацию: Вы на даче решили попить чаю. Разожгли костёр, поставили на огонь чайник, вскипятили, сделали себе стаканчик и выпили. Замечательно. Через 2 часа Вам снова захотелось чая... Но вода уже остыла. И Вам опять необходимо разжигать костёр, ставить чайник и т.д. А теперь представьте, что у Вас есть термос… Закипятили один раз целый чайник воды, залили в термос и пьете чай целый день. Разжигать костёр и кипятить воду в этом случае Вам придётся только один раз. И отвлекаться будете меньше, и дрова сэкономите :)

В случае с системой отопления ситуация аналогичная. Буферная ёмкость способна накопить определённое количество тепла, а потом отдавать его постепенно.

Предположим, что Ваш дом имеет отапливаемую площадь 200 м2. Когда летом на улице температура такая же, как и в доме (+20°С), теплопотери равны 0, дом тепло не теряет. С уменьшением температуры на улице дом начинает терять тепло:

  • при +15°С дом теряет 2 кВт в час;
  • при +10°С - 4 кВт в час;
  • при +5°С - 6 кВт в час;
  • при 0°С - 8 кВт в час;

и так далее...
при температуре на улице -25°С теплопотери составят примерно 18кВт/час (цифры взяты для примера, точные теплопотери дома может рассчитать только специалист на основании предоставленных Вами данных о материалах, из которых построен дом, его утеплении и т.п.).

Для восполнения этих потерь тепла мы должны поставить котёл такой же мощности как и максимальные теплопотери дома, а лучше – даже чуть больше (а вдруг -35°С мороз стукнет :)). То есть мы ставим котёл 20 кВт.

Нужно отметить, что мощностью твердотопливного котла можно управлять в очень узких пределах. Или дрова горят (20 кВт), или – не горят (0 кВт). Можно, конечно, уменьшить доступ кислорода, прикрыв заслонку и снизить интенсивность горения, но эффект – незначительный. Будет киловатт 15, не меньше.

А теперь представим, что дело происходит ранней осенью. Котёл горит на минимуме и выдаёт 15 кВт мощности. Температура на улице - 0°С и дом теряет только 8 кВт. Не очень хорошо. Дров-то вы сжигаете на 15 кВт, т.е. почти в два раза больше чем нужно. Мало того, встаёт вопрос: куда деваются остальные 7 кВт? Есть два варианта:

  1. перегретые радиаторы, в доме жарко;

  2. закипевший котёл, что чревато повреждениями самого котла и всей системы отопления.

Котёл греет воду и при помощи циркуляционного Насоса 1 эта вода подаётся в буферную ёмкость. Соответственно, такой же объём воды, но остывшей, возвращается в котёл. Насос 2 подаёт горячую воду из верхней части буферной ёмкости к радиаторам. Такой же объём воды (остывшей) возвращается в нижнюю часть буферной ёмкости. Насос 1 работает тогда, когда горит котёл. К Насосу 2 подключён комнатный термостат, который может включать-выключать насос в зависимости от температуры в доме.

Посмотрим как «лишняя» мощность аккумулируется в буферной ёмкости. С помощью Насоса 1 тепловая мощность (нагретая котлом вода) передаётся буферной ёмкости. Пусть это будет 15 кВт из примера выше. Насос 2 отдаёт мощность радиаторам (возмещает теплопотери). Предположим, что производительности насосов равны. Соответственно, сколько тепловой мощности придёт в буферную ёмкость, столько же уйдёт на радиаторы (те же 15 кВт). Но у нас на дворе – осень :) (см. пример выше), температура 0°С, теплопотери дома 8 кВт. Мы подаём в радиаторы слишком много горячей воды. Что произойдёт? Температура в доме станет расти. Достигнет заданной на термостате комфортной (например 20°С) и Насос 2 выключится. Радиаторы через некоторое время начинают остывать, падает и температура в доме. Когда температура в доме упадёт ниже заданной на термостате, Насос 2 включится и снова будет греть радиаторы. То есть, Насос 1 работает постоянно, Насос 2 – с перерывами.

Так как их производительность одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла. Теперь посмотрим, как мы отдаём набранное тепло. Котёл прогорел и Насос 1выключился. В буферную ёмкость тепло больше не поступает. Но Насос 2 продолжает работать в прежнем режиме, забирает из буферной ёмкости горячую воду и возвращает холодную. Температура в буферной ёмкости падает.

Так в чём же польза буферной ёмкости?

«Так в чём же польза?» - спросите Вы. «Температура в буферной ёмкости упадёт, и значит нужно снова топить котёл». Да, но как быстро она упадёт? В случае системы без буферной ёмкости температура начинает падать сразу и это падение начинает ощущаться человеком через 0,5 – 3 часа (в зависимости от температуры на улице, утеплённости дома и т.п.). Давайте посчитаем, насколько медленнее остывает система с буферной ёмкостью.

А расчёт прост. Мы говорили, что мощность котла – 20 кВт. Такую мощность при температуре отопительной воды 80°С отдают примерно 120 рёбер алюминиевых радиаторов. Объём воды в них составит 60 литров. Плюс вода в трубопроводах, котле, расширительном баке. Общий объём воды в системе отопления составит примерно литров 100. А с буферной ёмкостью (например, 500 литров) – 600 л. То есть в шесть раз больше. Соответственно и остынет этот объём воды в шесть раз медленнее. Вот и получится, что похолодание после остановки котла вы почувствуете не через 0,5-3 часа, а через 3 – 18 часов. Вот польза. То самое время, которое Вы можете не топить котёл. Плюс во время горения котла Вы не жаритесь на перегретых радиаторах, а имеете комфортные 20°С.

Экономический эффект можете прикинуть сами.

Дополнительные затраты в данном случае – это стоимость ёмкости, насоса, комнатного датчика, дополнительного расширительного бака, трубопровода обвязки и стоимость монтажа. 

Экономия - в зависимости от того, чем будете топить: дровами, брикетом, углём. Ту часть отопительного сезона, когда температура за окном выше -15°С Вы будете тратить примерно в 2 раза меньше топлива. В те дни, когда температура "за окном" будет ниже -15°С, то эффект от буферной ёмкости не будет наблюдаться, т.к. сколько тепла будет "отдавать" котёл, столько же и будет уходить как теплопотери. Но таких дней в году не много, 20-30. Кстати, эти цифры подтверждаются практикой, т.е. теми людьми, которые такие системы эксплуатируют не менее одного сезона.

К дополнительным плюсам такой системы можно отнести:

  • Автоматизация контроля за безопасностью;

  • Возможность поэтажного регулирования температуры (или на несколько строений, например дом и баня);
  • Возможность подключения газового (или любого другого) котла с минимальными затратами.
  • Так же легко подключатся тепловой насос или солнечные коллектора.

Купить теплоаккумулятор