что такое буферная емкость в системе отопления
Зачем нужна буферная емкость для системы отопления
Установка буферной ёмкости целесообразна при любом варианте отопления частного дома, за исключением системы с газовым котлом.
Для чего нужна буферная ёмкость в системе отопления
Буферная ёмкость – металлическая бочка с утеплением объемом от 200 литров, устанавливаемая между источником тепловой энергии и системой отопления дома в качестве разделителя тепловых контуров с разной температурой и накопителя тепла.
Аккумулирующий бак необходим, если в одну систему объединяются несколько различных источников тепловой энергии: газовый, твердотопливный, электрический котлы, тепловой насос и солнечный коллектор. Теплоаккумулятор собирает тепло в любое время работы каждого из источников. Например, днём – от солнечного коллектора, ночью – от теплонасоса или электрокотла, в любое время работы газового или твердотопливного котла.
Раздача тепла происходит в постоянном режиме. Подключение буферной ёмкости в контур передачи тепловой энергии повышает экономичность работы самого твердотопливного котла за счёт сбора и накопления тепла. Это позволяет исключить холостой расход тепловой энергии из системы.
Использование буферных емкостей
Схема отопления на основе твердотопливного котла без буферной емкости являет собой типичный контур подогрева и подачи воды к излучающим поверхностям (радиаторам, батареям, панелям, конвекторам). За счёт сгорания твёрдого горючего в камере котла, выделяется тепло, которое уходит на разогрев теплоносителя. Эта жидкость передается напрямую через трубную магистраль к теплоизлучателям. Негативным нюансом такой системы есть частая закладка котла: каждый раз необходимо подогревать полностью весь объем жидкости в системе. Происходит чрезмерный расход энергоресурса на нагрев. До 30% топлива уходит в данном случае на оборгев улицы, т.к. на максимальной мощности котел выдает избыточное тепло и хозяину дома приходится открывать форточки.
Распространённым решением этой проблемы является подключение буферной емкости. Между котлом и радиаторами вставляют теплоаккумулирующий бак, который функционирует на основании принципа термодинамического равновесия.
Как работает система с баком
Нагретый объём воды перемещается в накопитель, где и хранится. По сигналу термостата включается циркуляционный насос, который приводит в движение теплоноситель. Из бака буферной емкости вода направляется к радиаторам. Происходит излучение через источник тепла. После этого охлаждённая жидкость возвращается обратно в нижнюю часть емкости. В результате процесса конвекции, происходит смешивание с тёплой водой у поверхности. Эта вода опять идет в радиаторы и отдаёт тепло.
После нескольких подобных циклов работы имеем общее понижение температуры в буферной емкости для котла, труб и радиаторов.
Чтобы не потерять тепловую мощность системы в это время необходимо подогреть воду на 5-10 градусов. Получается, что система отопления дома эксплуатируется в двухконтурном режиме. За счёт естественной работы теплоаккумулятора можно уменьшить количество закладок котла.
Представленная схема подключения бака позволяет создать «подпитываемый» источник тепла. Подогреть теплоноситель на несколько градусов намного проще и дешевле, нежели на несколько десятков градусов.
Преимущества и недостатки применения
Любой источник тепла для отопления частного дома имеет свои особенности, которые учитываются при проектировании и монтаже тепловой установки.
Буферная емкость для твердотопливного котла имеет ряд неоспоримых достоинств:
Последний довод является весомым для помещений, которые расположены климатических зонах Украины.
Но буферная емкость для котла также имеет и свои недостатки и дополнительные условия:
Чтобы сократить время первоначального нагрева системы отопления мы устанавливаем дополнительный обводной контур с байпасом мимо бака. Емкость будет нагреваться уже после нагрева теплоносителя в радиаторах дома.
Другой вариант решения этой задачи можно исключить с помощью подогрева воды напрямую в резервуаре, например, через электрический ТЭН или газовый запал. Но этот способ мы считаем нецелесообразным по причине неэффективного использования энергии.
Расчёт объёма буферной емкости
Подбор буферной емкости для твердотопливного котла базируется на банальном расчёте полного объёма теплоносителя. Также из этого значения вычитаю объём воды в магистрали и радиаторах.
Норма расхода тепла в Украине на 1 м 2 площади помещения составляет 80 Вт × час.
Вычислим, например, Q1 – количество тепла, необходимое для нагрева 1 литра воды на 40 градусов для домика 150 м²:
Считаем необходимый размер буферной ёмкости m для самостоятельного обогрева дома в течение 5 часов:
Теплопотери Q дома за 5 часов составят 60 000 Вт.
Таким образом нам понадобится теплоаккумулятор ёмкостью 1300 л.
Здесь мы не учитывали остывание бака за эти же 5 часов. Этот параметр зависит от степени утепления самой бочки, а также, от температуры в помещении, где она установлена.
Срок окупаемости буферной емкости
Дополнительные расходы при установке теплоаккумулирующей емкости в приведенном выше примере составят:
Итого: от 340 до 750 евро. В среднем – 500 евро.
Вложения окупаются за счет экономии топлива, рационального использования выработанного тепла.
За 1 час отопления без сжигания топлива экономится около 3 кг дров (стоимостью около 0,12 евро/кг) или 1 кг угля (стоимостью 0,15 евро/кг).
За сезон время отопления без работающего котла составит: 10 часов в сутки * 180 дней = 1800 часов.
Таким образом, экономия за один отопительный сезон составит:
Теперь легко посчитать, что стоимость покупки и установки теплоаккумулирующего буферного бака окупится примерно за 2÷3 сезона (500 евро/216-270 евро). А в следующие годы сократит расходы на отопление на 30÷40%.
Выбор модели теплоаккумулятора
Буферная емкость в системе отопления для дома является оптимальным вариантом безопасного и экономичного использования твердотопливного котла для плавной регулировки и длительного поддержания заданного температурного режима в помещениях.
При выборе котла следует учитывать более 25 факторов, 10 из которых являются критически важными.
Следуя этим правилам вы купите выгодный и безопасный для вашего дома котел.
«Экосистем Инжиниринг» является официальной монтажной организацией, специалисты которой имеют необходимые допуски, соответствующее оборудование и квалификацию.
Если Вам нужен качественный монтаж с гарантией – это к нам.
У вас уже есть оборудование, которое нужно установить? Отправьте нам заявку – установим!
Буферная емкость для отопления: принцип работы и критерии выбора
Что представляет собой буферная емкость для отопления, и зачем она необходима в котле? Если говорить коротко, то такая емкость представляет собой большую железную бочку для воды, имеющую теплоизоляционный слой и выполняющую функции термоса. Из-за своей способности накапливать тепло, а потом постепенно распределять его по всей отопительной системе, емкость помогает экономить финансовые средства, предназначенные для оплаты расходов, связанных с обогревом помещения.
Основное предназначение и принцип работы
Функционирует емкость в отопительной системе по определенной схеме. Котел нагревает тепловой носитель, которая собрана в буферной емкости. Насосная установка подает горячий носитель из верхней точки емкости к радиаторам. В таком же объеме вода возвращается через обратку в буферное устройство для системы оопления. На насосе можно смонтировать термостат, отвечающий за включение и отключение установки.
Как только температурный режим понизится, котел придется топить снова. Но как быстро произойдет подобное? Если в системе нет буферной емкости, это происходит сразу, и ощущается часа через три. А установленная в системе отопления буферная емкость увеличит объем теплового носителя в несколько раз, значит, и остывание его будет происходить медленней. Как говорится, реальность пользы и экономии денег вполне очевидна.
Главная польза от накопительного бака состоит в обеспечении дополнительной безопасности. Проще говоря, емкость защитит котел и отопительную систему от перегревания во время отключения электрической энергии. В связи с тем, что дрова прогорят не сразу, и циркулирование воды не прекратится, котел перейдет в режим аварийного ожидания. Если отключается электроэнергия, и насосы останавливаются, то в случае подключения буферной зоны с возможностью естественного движения теплоносителя, бак заберет излишки тепловой энергии и не допустит создания аварийной ситуации в системе обогрева.
Естественно, вариант установки буферной емкости для котла отопления – дело затратное по стоимости и расходным материалам. При этом площадь вашей котельной должна быть не менее восьми квадратных метров с потолками не ниже двух с половиной метров.
Как выглядит буферная емкость для отопления
Существуют разные методы расчетов рекомендуемых объемов, но практикой доказано, что на каждый киловатт мощности необходимо создавать запас объема в два – три десятка литров. Получается, что вместительность буферного бака полностью зависит от мощности вашего оборудования.
Но все расходы вам придется понести один раз – потом начнется сплошная экономия.
Варианты конструкций и схем их подключения
Буферные емкости для систем отопления могут быть прямоугольными либо плоскими. Но мера эта вынужденная, определяется условиями монтажа в конкретной котельной. В качестве теплового носителя могут использоваться обычная вода или антифриз.
Чтобы улучшить эффективность работы емкости, ее рекомендуется утеплять слоем на четыре – десять сантиметров. Кроме этого, буферная емкость для котла отопления может комплектоваться:
Теперь рассмотрим наиболее распространенные варианты подключения буферной емкости к системе отопления.
Основное предназначение смесительного узла – не пускать холодную воду из обратки в теплогенератор. Трехходовой клапан, отрегулированный на температурный режим не ниже сорока пяти градусов, направляет тепловой носитель по малому кругу, пока он не нагреется до заданного параметра. После этого через клапан начинает дозировано поступать холодная жидкость. Чтобы очищать систему от накипи, до клапана рекомендуется установить фильтр-грязевик. При этом необходимо помнить, что вертикальная схема монтажа – ошибочное действие.
Большинство изготовителей настоятельно советуют пользоваться теплоаккумуляторами (буферными емкостями). Обусловлено это определенными причинами:
Вариант подключения, альтернативный предыдущему способу – обвязка котла, работающего на твердом топливе, с буферным баком. Способ подключения буферной емкости к системе отопления отличается тем, что бак не накапливает тепло, а разделяет котел от трубного контура отопительной системы, которых может быть несколько, с разными температурными режимами теплоносителей.
Зачастую твердотопливные котлы устанавливаются в качестве дополнительного элемента в домах, в которых уже имеются электрические установки. Чтобы совместная работа проходила корректно, потребуется выполнить правильную обвязку, в которой предусмотрена для агрегатов подстраховка друг друга. К примеру, в котле прогорает уголь. В это момент автоматически активируется электрический либо газовый котел.
Плюсы и минусы использования
Каждый тепловой источник, предназначенный для обогрева помещений, отличается своими особенностями, которые необходимо принимать во внимание во время проектирования и монтажа теплового источника.
Установка буферной емкости в систему отопления отличается неоспоримыми преимуществами:
Буферная емкость для отопления экономит ресурсы
Теперь рассмотрим негативные моменты, которые присущи буферной емкости:
Критерии выбора
Решив выполнить установку емкости, придется учесть определенные нюансы:
При выборе буферной емкости для отопления обращайте внимание на материал изготовления
Нюансы подключения к системе отопления
Когда буферная емкость приобретается к существующей схеме, до подключения в общую систему отопления рекомендуется продумать вопрос, как вы внесете ее в котельную. Вероятно, придется снимать дверное полотно или даже расширять проем. Если площадки под бак, наполненный водой, по прочности окажется маловато, придется устраивать дополнительное фундаментное основание.
Обязательно ознакомьтесь с вариантами подключения выбранного вами буферного бака, монтажом нагревательных элементов, измерительных устройств, приборов для обеспечения безопасной эксплуатации. Здесь необходимо помнить, что соединения сварным способом запрещаются – только резьба или фланцы.
Эффективность работы вашего буферного устройства будет зависеть от толщины теплоизоляционного слоя и материала, из которого он будет устроен.
Рядом с баком необходимо установить предохранительный клапан и манометр.
На каждый используемый патрубок системы устанавливается запорный кран и прибор для визуального наблюдения за температурным режимом. Если в комплекте поставки такие элементы отсутствуют, их необходимо приобрести отдельно.
На некоторых моделях имеются воздухоотводчики, работающие в автоматическом режиме. В противном случае их докупают и устанавливают в специальное гнездо на верхней части бака или находящегося там же патрубка.
Не рекомендуется заниматься самостоятельным усовершенствованием буферных систем, чтобы не создать проблем для безопасного проживания.
Методы расчета параметров
Опытные специалисты, выбирающие буферную емкость для устройства системы отопления, при расчете емкости пользуются одним из известных способов.
Статистический
При таком варианте подразумевается определение нужного объема емкости с учетом количества загружаемого топлива. В основу закладывается принцип равновесия между показателями вырабатываемой и используемой энергии.
Чтобы тепловая энергия не отбиралась системой отопления, емкость должна поглощать все количество энергии, произведенной котлом при максимальной загрузке топки. Для такого расчета придется номинальную мощность котла умножить на время, за которое топливо прогорит полностью.
Динамический
Для проведения расчетов этим способом необходимо знать количество энергии, затрачиваемой на обогрев здания, и действующий в этот момент температурный режим. Максимальное время для работы котла в этом случае определяется пользователем, измерение его ведется в сутках.
Буферная емкость защитит ваш отопительный котел от гидравлических ударов, прогрев теплового носителя в системе будет происходить более равномерно. Аккумуляторный бак займет важное место в вашей системе обогрева помещений.
Устройство буферной ёмкости для твердотопливного котла
Каждый владелец частного дома мечтает о том, чтобы установленная отопительная система работала максимально слаженно и не требовала особых условий ухода. Важную роль играет экономичная сторона используемого оборудования. Чтобы система не страдала от ярко выраженной неравномерности поступления энергии, а заложенное заранее топливо создавало необходимый запас тепла, необходимо использовать буферную ёмкость для твердотопливного котла.
В установленном теплоаккумуляторе расположена специальная буферная ёмкость, которая является мощным накопителем излишков тепла. Само устройство представлено в виде бака для воды с небольшим змеевиком, который полностью укрыт теплоизоляционным материалом.
Пока котёл сжигает загружённые в него дрова, ёмкость постепенно накапливает вырабатываемые системой избытки тепла. В тот момент, когда котёл перестает выдавать необходимую пользователю температуру, всё излишнее тепло из бака направляется в батареи. Огромное преимущество состоит в том, что вода в радиаторах совершенно не остывает.
Вне зависимости от площади дома отопительная система должна быть снабжена мощным электрическим насосом, который сможет обеспечить непрерывную циркуляцию теплоносителя. Но после отключения электроэнергии такая установка прекращает свою работу. Заложенные дрова горят, тепло выделяется, а вот вода неподвижно стоит в трубах, закипая в котле.
Если пользователь упустит момент, то система взорвется, что может угрожать жизни людей. Установленный теплоаккумулятор предотвращает возникновение таких последствий. Огромное преимущество буферной ёмкости для твердотопливного котла состоит ещё и в том, что она увеличивает время между закладками дров в несколько раз. Устраняется опасность размораживания системы из-за затухания котла.
Качественный буферный агрегат выполняет несколько полезных функций в автоматическом режиме:
Каждый специалист согласится, что у современных автономных твердотопливных котлов с буферными ёмкостями есть свои преимущества и недостатки.
Все нюансы обязательно должны быть учтены будущим владельцем, чтобы выбранная им отопительная система работа исправно.
Среди положительных сторон можно отметить:
Недостатков не так уж и много, но все они весьма своеобразны. Каждый пункт требует внимания со стороны владельцев отопительного оборудования.
К минусам относятся следующие факторы:
Буферная ёмкость для котла представлена в виде обычной металлической бочки, с наружной теплоизоляцией. Несмотря на весьма простую конструкцию, этот агрегат обладает высокой эффективностью и экономичностью, что очень важно в отопительной системе.
Чтобы такой аппарат функционировал правильно, нужно знать, из каких элементов он состоит и какую функцию все они выполняют:
Каждая модель оснащена специальным ревизионным окном, которое помогает обслуживать бак. Благодаря этому мастер может своевременно устранить мусор, а также провести ремонтные работы.
Когда с устройством буферной ёмкости для системы отопления всё понятно, можно приступать к расчётам требуемых параметров. Этот показатель напрямую зависит от мощности отопительного котла.
Если был установлен агрегат, который вырабатывает 35 кВт/час, тогда объем используемой ёмкости должен превышать эту цифру минимум в 30 раз. Помимо этого, важно учесть ряд дополнительных факторов:
Если же мастер обладает всеми необходимыми навыками, то изготовить ёмкость можно и своими руками. Лучшим вариантом считается цилиндрический агрегат, обладающий следующими параметрами:
Подобрать наиболее подходящий теплообменник всегда помогут опытные инженеры-теплотехники. Но если нет возможности обратиться к профессионалам за помощью, тогда выбор нужно делать самостоятельно.
Реализовать это вовсе не трудно, главное, тщательно изучить основные параметры:
Специалисты утверждают, что основным параметром является показатель давления в системе. Чем выше эта цифра, тем теплее будет в обогреваемом помещении.
При выборе наиболее подходящей модели обязательно нужно учитывать показатель максимального давления, так как от этого зависит его эксплуатационный срок. Отличными характеристиками обладает тот термоаккумулятор, который изготовлен из нержавеющей стали.
Опытные мастера используют несколько проверенных способов подключения теплообменника к твердотопливному котлу. Но вне зависимости от выбранного варианта специалист должен соблюдать ряд элементарных правил.
Чтобы отопительная система правильно функционировала, необходимо учесть следующие нюансы:
Тщательное соблюдение этих элементарных правил сможет обеспечить полную безопасность и работоспособность всей отопительной установки.
Качественная обвязка твердотопливного котла с буферным устройством может осуществляться по самым разным схемам. Среди специалистов существует самая упрощённая модель, с которой прекрасно справится даже начинающий мастер. Но приступить к самостоятельному монтажу можно только после ознакомления с принципом действия выбранной схемы.
Многие решают изготовить эту разновидность буферной установки своими руками. Такой подход позволяет существенно сэкономить финансовые сбережения.
Для реализации этой идеи необходимо выполнить следующие действия:
Многие мастера привыкли выполнять стандартную типовую обвязку твердотопливного котла полипропиленом, с малым контуром и узлом смешивания. Основная задача смесительного узла состоит в том, чтобы не пропустить холодную воду из обратного трубопровода в специальную водяную рубашку буферной ёмкости.
Когда используется трёхходовой клапан, который настроен на температуру +45˚С, то движение теплоносителя замыкается по малому кругу до тех пор, пока не будет достигнуто установленное значение. Только после этого агрегат подмешивает воду из системы в обратный трубопровод.
Чтобы очистить жидкость от накипи и другого мусора, перед трёхходовым краном необходимо установить очистительный фильтр, который опытные мастера называют грязевиком. Монтировать его нужно в горизонтальном положении.
В больших частных домах обвязка твердотопливного котла осуществляется при помощи гидрострелки. Основное отличие этой схемы состоит в том, что теплообменник не служит накопителем тепла, а выполняет функцию гидравлического разделения котлового контура с остальными ветвями отопления.
Преимущество такой системы неоспоримо, так как владелец может подключить тёплые полы, радиаторное отопление, а также бойлер косвенного нагрева воды. Для слаженной работы таких установок нужна разная температура основного теплоносителя в каждой ветви.
Буферная емкость для твердотопливного котла
Нередко котел, работающий на твердом топливе, становится единственным вариантом, который можно всерьез рассматривать в качестве основного источника тепловой энергии для отопления дома. Стандартная ситуация для многих небольших населенных пунктов и загородных поселков – газовые магистрали еще не дотянулись до каждого потребителя, или их прокладка непосредственно к дому сопряжена с неподъемными расходами. Электрическое отопление, ввиду высокой стоимости электроэнергии, видится нерентабельным. Но зато местные условия характеризуются широкой доступностью и невысокой ценой дров или угля. Решение напрашивается само собой…
Буферная емкость для твердотопливного котла
Но вот проблема: работа твердотопливного оборудования всегда сопряжена с определенной цикличностью – пиковой выработкой тепловой энергии, даже в избыточных количествах, во время основной фазы горения топливной закладки, с постепенным снижением практически до нуля в периоды простоя. Постоянно пополнять топливо в котле неудобно по целому ряду причин, невыгодно, а во многих моделях – и вовсе технологически невозможно. Можно ли сделать так, чтобы эффективность работы системы отопления не страдала от этой выраженной неравномерности поступления энергии, чтобы в период горения топливной закладки создавался запас избыточного тепла, который можно будет затем полезно применить, а не «выкидывать в трубу»? Да, это вполне возможно – подобную проблему успешно решает буферная емкость для твердотопливного котла.
Основное предназначение буферной емкости
Буферная емкость (которую также часто называют теплоаккумулятором), предназначена для накопления выработанной тепловой энергии для ее дальнейшего рационального использования в целях отопления и обеспечения жилья горячей водой. Она может применяться не только с твердотопливным оборудованием – рассмотрим три наиболее характерных разноплановых примера.
Работа бытового твердотопливного котельного оборудования всегда характеризуется выраженной цикличностью
Итак, первичная стадия – котел загружается дровами. С их розжигом максимальная мощность достигается не сразу, а постепенно. На пике горения топливной загрузки наблюдаются самые высокие температуры. Затем следует стадия постепенного снижения теплоотдачи, и при полном прогорании закладки процесс выработки тепловой энергии прекращается полностью. Это свойственно всем котлам, в том числе – и длительного горения, и разница лишь в длительности периодов (исключение составляют лишь приборы с автоматической подачей гранулированного топлива).
Столь точных настроек генерации тепловой энергии, как это реализовано в электрических и современных газовых котлах, с привязкой к необходимому текущему уровню ее потребления, достигнуть не получается. Значит, в период розжига, выхода на номинальную мощность, а затем —остывания, и тем более – вынужденного простоя котельного оборудования, тепловой энергии для нормальной работы системы отопления может недоставать. Но зато в пиковой фазе горения – она явно избыточна, и немалая ее часть в буквальном смысле слова «вылетает в трубу». В итоге – ненужный расход топлива, наряду с необходимостью проводить частые загрузки.
Теплоаккумулятор даст возможность по максимуму использовать для отопления ночные льготные тарифы на электроэнергию
Напрашивается решение – включать по максимуму электрооборудование в часы минимальной стоимости киловатта, а потом в течение дня использовать выработанную им энергию.
Применение солнечных коллекторов для отопления также будет эффективным только при наличии аккумулирующей емкости.
Излишне, наверное, говорить, что поступление солнечной энергии – крайне неравномерно, так как зависит и от времени суток, и от текущих погодных условий. Надеяться только на такой источник тепла – нельзя, но вот по максимуму использовать потенциал ясных солнечных дней – можно и нужно.
Цены на твердотопливные котлы разных производителей
Все рассмотренные выше примеры, очевидно, объединяет одно – необходимость накопления тепловой энергии в период ее максимальной выработки для последующего рационального использования в той фазе работы системы отопления, когда поступление тепла минимально или вовсе отсутствует. Именно эту роль и выполняют буферные емкости (теплооаккумуляторы).
Принцип их работы – несложен: в качестве исходного «пункта» взята высокая теплоемкость воды. Если сравнить теплотехнические характеристики веществ, то можно убедиться, что всего один литр воды, остывающий на один градус, отдает тепловой потенциал, достаточный для нагрева кубического метра воздуха на 4 градуса. Значит, если в период пиковой выработки энергии передавать ее определенному объему воды, заключённому в надежную термоизоляцию, то этого «заряда» может хватить для обогрева помещений в течение определённого времени, когда поступление энергии извне в силу тех или иных причин прекращается.
Рассмотрим на схеме:
Общая схема работы буферной емкости (теплоаккумулятора)
Итак, буферная ёмкость или теплоаккумулятор (на схеме – ТА) – это прочный, хорошо термоизолированный герметичный бак, вертикального исполнения, чаще всего – цилиндрической формы. В емкость врезано несколько пар патрубков: в простейшем, рассматриваемом для примера случае – две пары. Одна из них подключена к «малому контуру» – к твердотопливному котлу (КТ), вторая – к разведённому по помещениям здания отопительному контуру (ОК). Каждый из контуров – независим, и имеет собственную систему циркуляции теплоносителя.
Получается, что энергия топлива не расходуется понапрасну и не выбрасывается в атмосферу (если не считать неизбежных потерь, которые характеризуются паспортным КПД оборудования). Тепловая энергия, выработанная за счет сжигания топливной закладки перенесена накоплена, а за счет эффективной термоизоляции теплоаккумулятора – может сохраняться достаточно долго (счет нередко идет не на часы, а даже на дни).
Циклы в примере показаны разнесенными, но на деле, естественно, и в процессе топки котла идет обор энергии на радиаторы отопления. Буферная емкость, таким образом, накапливает именно избыточное, невостребованное в текущий момент количество тепла. Если подобран оптимальный теплоаккумулятор, правильно смонтирована и настроена вся система отопления, то потери тепловой энергии сводятся к минимуму, энергетический потенциал топлива расходуется в полной мере, и к моменту прогорания каждой закладки дров хозяева имеют в своем распоряжения полностью «заряженный» накопительный источник тепла.
В случае с электрическим котлом систему настраивают таким образом, чтобы по максимуму «загрузиться» теплом во время действия льготного тарифа, а затем пользоваться этим в течение дня.
Разнообразие конструкций буферных емкостей и схем их подключения
В этом разделе публикации рассмотрим конструктивные особенности основных типов буферных емкостей (они могут существенно различаться).
Основные конструктивные типы теплоаккумуляторов
| Иллюстрация | Характерные особенности конструкции теплоаккумулятора | Особенности применения |
|---|---|---|
 | Это – буферная емкость самой простой конструкции. В ней реализовано прямое подключение как контура котла, так и отопительных контуров, без использования дополнительных устройств теплообмена. | Вариант применяется в следующих случаях: — Когда уровни допустимого рабочего давления в контурах отопления и контуре котла, а также в самой буферной емкости, имеют равноценные показатели; — Когда во всех контурах используется один теплоноситель. (Если указанные выше требования невыполнимы, то использование буферной ёмкости такого типа тоже допускается, но уже с применением внешнего теплообменника – об этом будет рассказано ниже). — Когда температурный режим котла совпадает с максимально допустимыми значениями температуры в отопительных контурах. (Это условие тоже может быть нивелировано установкой на радиаторы отопления приборов качественной регулировки режима их работы – специальных смесительных узлов). |
 | В буферной емкости расположен дополнительный внутренний теплообменник. Обычно это – змеевик из гладкой или гофрированной трубы. Количество теплообменников может быть разным. На схеме дополнительно показан магниевый анодный стержень (по центру), служащий для защиты поверхностей стенок и теплообменников от зарастания твердыми солями. Более низкий потенциал анода притягивает к себе ионы растворенных солей, и время от времени этот элемент подлежит очистке или замене. | Типичные случаи использования схемы: — Когда для корректной работы котельного оборудования требуется давление, превосходящее рабочие параметры контуров отопления или самого теплоаккумулятора. – Когда используется схема с несколькими источниками поступления тепловой энергии. (Например, твердотопливный + электрический котел, котел + солнечный коллектор или тепловой геотермальный насос. При этом соблюдается порядок подключения – чем меньшим тепловым напором обладает источник, тем ниже должен располагаться его теплообменный контур). – Если по технологическим причинам в разных контурах требуется использование различных типов теплоносителя. Такая схема уже характеризуется активным вертикальным перемешиванием жидкости, так как теплообменники расположены снизу, и разогретый от них теплоноситель, находящийся в буферной емкости, стремиться подняться вверх. |
 | Схема, аналогичная первой, с прямым подключением контуров, но с дополнительно встроенным теплообменником для системы горячего водоснабжения. Подача холодной воды осуществляется снизу. Большая часть теплообменных витков, как правило, сконцентрирована в верхней части емкости. Теплообменник изготавливается из сплава, соответствующего санитарным нормам для пищевого применения воды. | Оптимальное использование подобной схемы – при установившемся в домашнем укладе жизни стабильном расходе горячей воды, без выраженных пиковых периодов потребления. |
 | Буферная емкость, в которой проблема горячего водоснабжения решена установкой накопительного бака – своеобразного встроенного бойлера косвенного нагрева. | Такой вариант будет предпочтительнее, когда потребление горячей воды в доме в основном происходит в большом объеме, но в течение непродолжительного отрезка времени. Подобная конструкция способна обеспечить пиковый расход, но требует достаточно много времени для обратного полного нагрева встроенного бака. |
 | В любой из ранее приведенных схем может практиковаться наличие множества пар патрубков, разнесенных по высоте буферного бака. | Эта особенность конструкции дает возможность подключения контуров, требующих различного температурного напора теплоносителя, что в конечном счете существенно облегчает проведение точных настроек режимов работы каждого из них, с минимальными нагрузками на регулирующие смесительные устройства. В любой вертикальной емкости возникает так называемый температурный градиент, то есть различие в уровне температурного напора по высоте. Остается лишь только правильно этим явлением воспользоваться. |
Принципиальные схемы подключения буферных емкостей
Теперь, в соответствии с рассмотренными особенностями устройства, можно ознакомиться с наиболее типичными схемами подключения буферных емкостей.
Наверное, всем понятно, что схемы приведены в очень упрощенном виде, только лишь для наглядной демонстрации принципа работы. На практике же система отопления, работающая от твердотопливного котла, с подключенными иными источниками энергии, имеющая в своем составе буферную емкость, может представлять собой очень сложный разветвлённый «организм» с автоматизированной системой контроля и регулировки режимов работы. Проектирование и монтаж таких систем – это удел высокопрофессиональных специалистов.
В качестве примера можно показать схему следующего аппаратного наполнения:
Мультивалентная схема отопления и горячего водоснабжения дома
1 – основной высокотемпературный источник тепла – твердотопливный котел отопления.
2 – дополнительный электрический котел для отопления, запускаемый в период действия льготных тарифов на электроэнергию по мере необходимости.
3 – в контуре основного котла установлен специальный блок подмешивания, обеспечивающий быстрый его нагрев, без негативного эффекта «холодной обратки».
4 – дополнительный источник тепла – гелиостанция с солнечным коллектором. При установившейся ясной погоде вполне может стать основным источником нагрева.
5 – буферная емкость (теплоаккумулятор), связывающая в единую систему все источники тепловой энергии и контуры отопления.
6 – традиционный контур отопления – высокотемпературный, с радиаторами или конвекторами, с количественной регулировкой уровня нагрева.
7 – низкотемпературный обогрев: водяной «теплый пол» с собственным смесительным узлом и качественной регулировкой уровня температуры теплоносителя.
8 – контур горячего водоснабжения, проточного типа, с принудительной циркуляцией и смесительным узлом — для поддержания в трубах ГВС заданной температуры воды.
Кстати, дополнительный источник тепловой энергии может находиться и непосредственно в самой буферной емкости. Практикуется установка в них электрических ТЭНов, которые, завязанные на аппаратуру термостатического регулирования, включаются только по мере необходимости. Иногда такая мера позволяет лишний раз обойтись без растапливания котла – ТЭНы восполнят текущий дефицит тепла.
Встраиваемый ТЭН фланцевого типа с собственным термостатом – отлично подойдет для дополнительной установки в буферный бак
Можно приобрести такой ТЭНы самостоятельно – в специально предназначенных для подобных целей моделях система фланцевого или муфтового крепления адаптирована к патрубкам теплоаккумуляторов. Кроме того, некоторые ТЭНы уже оснащены и собственным термостатическим регулятором, то есть не потребуют дополнительного подключения к внешним термодатчикам. Они включатся сами при падении температуры в буферной емкости ниже установленной минимальной границы.
Резюмируем: В чем достоинства и недостатки использования буферных емкостей?
К явным «плюсам» автономных твердотопливных систем отопления с теплоаккумулятором можно отнести следующее:
Недостатки весьма своеобразные, и о них тоже надо иметь представление:
А как рассчитать необходимую тепловую мощность для отопления дома?
А как рассчитать необходимую тепловую мощность для отопления дома?Такие теплотехнические расчёты должны обязательно проводиться и при покупке котла, и при планировании установки радиаторов отопления. Провести вычисления можно и самостоятельно – если воспользоваться алгоритмом, подробно расписанным в публикации нашего портала, посвящённой расчету отопления по площади помещений . Там же вы найдете и удобный калькулятор.
Как подходить к выбору буферной емкости?
Основные критерии выбора теплоаккумулятора
При выборе теплоаккумулятора необходимо учитывать ряд нюансов, касающихся как конструкции самого прибора, так и особенностей его монтажа.
При выборе буферной емкости приходится учитывать множество нюансов – от объёма и материала изготовления до габаритов и возможности размещения в планируемом помещении
Запомните правило: вносить какие–либо собственные «усовершенствования» в конструкцию буферной емкости – категорически запрещено, так как это напрямую связано с проблемами обеспечения общей безопасности проживания в доме.
Цены на теплоаккумуляторы для систем отопления
Как рассчитать требуемую емкость теплоаккумулятора?
В том случае, если система отопления создается «с нуля», проведение ее расчетов всегда целесообразнее доверить опытным специалистам. Однако, случаются ситуации, когда к некоторым вычислениям приходится прибегать и самостоятельно. Например, в здании уже эксплуатируется твердотопливный (или электрический) котел, но для более эффективной работы системы хозяева решились на приобретение буферной ёмкости. Какой минимальный объем для этого потребуется?
Q = m × с × Δt
Q – необходимое количество тепла;
m – масса вещества
с – его удельная теплоемкость
Δt – разница температур.
с =4,19 кДж/кг×°С = 1,164 Вт×ч/кг×°С и = 1,16 кВт/м³×°С.
Преобразуем выражение, чтобы получить значение массы:
m = Q / (с × Δt)
m = Q / (k × с × Δt).
Паспортная мощность котла хозяевам известна (считать необходимо, исходя из максимальной). Если котел уже эксплуатировался, то наверняка хозяевам знаком его «норов», то есть время, за которое происходит полное прогорание топливной закладки (это можно условно назвать периодом активности котла).
Про расчет потребного количества тепла для отопления дома – упоминалось выше: пройдя по рекомендуемой ссылке, читатель сможет выполнить его самостоятельно.
Значит, определение остаточного количества тепла, подлежащего накоплению в буферной емкости, превращается в простейшую арифметическую операцию.
С наличием всех исходных данных несложно провести окончательный расчет. Правда, значение будет получено в килограммах, но, наверное, для воды не станет большой ошибкой его перевести в объемные единицы, исходя из примерной плотности 1 кг = 1 дм³.
Методика расчета для электрического котла – такая же. Разница лишь в том, что период активности оборудования здесь, естественно, не время прогорания топливной закладки, а длительность действия ночного льготного тарифа, скажем, 6 часов, с 00.00 до 6.00.
Многих пугают физико-математические формулы, заставляя отказываться от самостоятельных вычислений. Не беда – ниже расположен удобный калькулятор, в котором уже заложены все упомянутые соотношения, и который проведет расчет быстро и точно.
Калькулятор расчета минимально необходимого объема буферной емкости для котла
Следует понимать, что полученный объем буферной ёмкости является минимальным. То есть при выборе подходящей модели он должен рассматриваться лишь в качестве ориентира, своеобразной границы, ниже которой переступать нельзя.
Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов
Для полноты картины, можно привести краткий обзор моделей теплоаккумуляторов известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции:
Итак, можно убедиться, что приобретение буферной емкости является весьма дорогостоящей покупкой. Тем больше причин подойти к обоснованию необходимости, а затем – и к выбору оптимальной модели с максимальной ответственностью. Электрообогреватели для дома энергосберегающие изучайте по ссылке.
В завершение – информативный видеосюжет с обоснованием необходимости буферной емкости в системах отопления с твердотопливным котлом: