Как самому изготовить теплоаккумулятор для котла отопления

Чтобы работа системы отопления была максимально экономичной, но, естественно, без потери своей эффективности, имеет смысл аккумулировать выработанное ею тепло, не востребованное в текущий момент, с тем расчётом, чтобы использовать его в то время, когда котел «отдыхает». Эта проблема решается установкой теплоаккумулятора с соответствующей обвязкой.

Что такое теплоаккумулятор

Теплоаккумулятор – это бак, который по-другому еще называется буферной емкостью и служит для накопления теплоэнергии в процесс работы котла. Избыточное тепло, накопленное в теплоаккумуляторе, можно в дальнейшем использовать, даже когда работа основного источника переработки энергии будет приостановлена. Внешне теплоаккумулятор выглядит в виде емкости разного объема – от 20 до 3000 литров. Наиболее популярным является бак в 200 литров. По форме он может быть представлен как в квадратной вариации, так и в цилиндрической. В зависимости от высоты бака размещаются патрубки для подключения.

Что такое теплоаккумулятор

Главная цель теплоаккумулятора – это не только сохранить избыточную энергию, вырабатываемую котлом, но и снизить нагрузку на систему отопления. Кроме того, если котел работает на максимальной мощности, то в теплое время года вы можете при помощи буферного бака экономить до 50% энергии, тем самым использовать меньше топлива. А если вы еще установите необходимые датчики температуры, то есть возможность и вовсе автоматизировать всю систему отопления.

Что это

Из фильмов о войне все помнят, как выглядит печка-буржуйка. У некоторых, возможно, они сохранились где-то на даче. Пока горит огонь в печи – в комнате тепло, но стоит ему погаснуть и через полчаса уже становится холодно.

То ли дело русская печь, ее тепла хватает надолго. За счет накопленного тепла в теле печи, она может в течение нескольких часов обогревать весь дом без вмешательства хозяев. В этом ее секрет. Ее кирпичи – это и есть теплоаккумулятор.

Нынешнее время очень рациональное. А русская печь такая огромная. И весь дом надо строить вокруг нее. Вот и придумали замену ей, компактный, экономичный тепловой аккумулятор с использованием современных материалов.

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов

Процесс горения древесины или угля несколько сложнее, чем сжигание того же метана (природного газа). Метан – простое неорганическое соединение, разлагающееся при высокой температуре на углекислый газ и воду с некоторой примесью угарного газа. Дерево и уголь – это сложные органические вещества, которые при сжигании образуют несколько веществ и газов, часть из них агрессивны. Это накладывает свой отпечаток на долговечность работы теплогенератора. Индивидуальная обвязка твердотопливных котлов делается для того, чтобы создать оптимальный рабочий режим и тем самым продлить им срок эксплуатации.

Одна из особенностей работы водогрейных агрегатов, сжигающих твердое топливо, проявляется после розжига топки и выхода на рабочий режим. Если монтаж трубопроводов отопления выполнить напрямую к отопительной установке и во время разогрева пропускать через водяную рубашку агрегата холодную воду, то на внутренних стенках топки начнет интенсивно выделяться конденсат. Он вступает в реакцию с продуктами горения, смешивается с золой и намертво пристает к металлической или чугунной поверхности. Результаты следующие:

  1. Стальные стенки камеры сгорания разъедаются коррозией.
  2. Чугунная топка не так подвержена коррозии, но ее шероховатая поверхность способствует прилипанию налета, который удалить очень трудно. Такой же налет появится и на стенках камеры из стали.

Для успешной борьбы с конденсатом надо выполнить малый контур циркуляции с трехходовым клапаном, подключение твердотопливного котла к системе отопления не рекомендуется осуществлять напрямую.

Из правила есть одно исключение-при подключении теплогенератора к самотечной системе отопления, функционирующей без циркуляционного насоса, монтаж допускается осуществлять напрямую. Теплоноситель здесь течет по принципу конвекции, по мере разогрева увеличивая скорость движения, конденсат при этом не появляется. Правда, это возможно лишь при малой мощности отопительного оборудования и в небольших домах.

Еще одна особенность работы отопительных установок на дровах – инерционность. Когда температура воды в системе достаточна, автоматика закрывает доступ воздуха в топку и останавливает процесс. Тем не менее еще какое-то время горение продолжается, температура теплоносителя превышает заданную. Такое же явление наблюдается при остановке циркуляционного насоса в результате отключения электроэнергии. Вода в рубашке может вскипеть, образуя пар, и разрушить оболочку либо порвать трубы. Чтобы этого избежать, на подающий трубопровод или прямо в бак котловой воды устанавливается группа безопасности со сбросным клапаном, настроенным на определенное критическое давление.

Читайте также:  Дровяная печь длительного горения с водяным контуром

Устройство накопителя

Простейший теплоаккумулятор представляет собой накопительную емкость объемом от нескольких сотен до нескольких тысяч литров.

В конструкции предусмотрены патрубки (прямой и обратный) для подключения теплогенератора или для присоединения трубопроводов систем отопления, например, теплый пол (электрический под плитку, монтаж, видео) и горячего водоснабжения.

Для эффективной работы такого устройства необходимо снизить его теплоотдачу в окружающую среду.

Поэтому для теплоаккумуляторов применяются различные системы теплоизоляции:

  • от покрытия поверхности материалами с низкой теплопроводностью,
  • до применения конструкций с двойными стенками, использующих принцип термоса.

  Для создания потока теплоносителя между емкостью и источником тепла, емкостью и потребителем — используются циркуляционные насосы для систем отопления.

На трубопроводах, обязательно, устанавливается запорная арматура.

Практическое замечание! Для повышения эффективности работы в системы включают клапаны с термостатами (для батарей отопления), которые отсекают подачу холодного теплоносителя при снижении температуры на выходе котла (после окончания активной фазы работы, например, полного прогорания топлива).

Аналогичные устройства, рационально, использовать и для питания отопительных приборов, чтобы снизить потребление энергии от теплоаккумулятора и обеспечить регулирование климатических параметров в помещениях.

При использовании теплоаккумуляторов простейшей конструкции, нагретая вода от теплогенератора поступает в верхнюю часть бака, а из нижней части по обратной трубе отбирается охлаждённый теплоноситель.

Эта же нагретая вода из емкости подается, непосредственно, в систему отопления.

Более сложные варианты предусматривают наличие внутри бака теплообменников для нагрева воды потоком теплоносителя, циркулирующего в замкнутом контуре нагревательного устройства, и создания замкнутого контура циркуляции теплоносителя в системе отопления.

Могут предусматриваться и отдельные бойлерные емкости для автономной системы горячего водоснабжения.

Нередко, пространство бака разделяют на несколько зон с различными уровнями температуры воды, обеспечивая отбор из каждой, для определенных целей.

Практическое замечание! Конструкции с теплообменниками имеют преимущество, поскольку, позволяют создать несколько автономных контуров для подключения различных теплогенераторов и независимые, для нескольких потребителей.

Преимущества теплового аккумулятора

У традиционной русской печи перед современным твердотопливным котлом есть два существенных преимущества:

  • если ее конструкция выполнена правильно, сгорание топлива в печи всегда идет в оптимальном температурном режиме, благодаря чему топливо отдает максимум тепловой энергии с образованием минимального количества продуктов горения;
  • массивное кирпичное тело печи нагревается, а затем на протяжении длительного времени отдает тепло в помещение, то есть, выполняет функцию аккумулятора тепла, позволяя сократить количество топок в сутки.

Чтобы твердотопливный котел функционировал в оптимальном режиме, полноценно сжигая топливо, он должен работать на своей номинальной мощности. Но при покупке котельного агрегата для отопления дома мощность выбирают в расчете на самые морозные дни в регионе, но таких набирается не более двух недель за зиму. Таким образом, практически весь отопительный сезон котел работает в режиме ограниченной подачи кислорода, из-за чего снижается его КПД, топливо тратится неэффективно, так как при горении отдает меньше тепла.

Схема обвязки ТА

Чтобы избежать данной проблемы, к котельному агрегату подсоединяют теплонакопитель – резервуар с водой, аккумулирующий тепло во время работы котла, и подающий нагретую воду в систему отопления, когда котел выключен на ночь и температура теплоносителя снизилась.

Преимущества теплового аккумулятора

Обратите внимание! Термоаккумулятор экономически выгодно включить в состав системы отопления с электрическим котельным агрегатом, если в регионе действует разделение на дневной и ночной тариф. В этом случае котел включается только на ночь, чтобы нагреть воду в теплоаккумуляторе и в системе отопления. Это позволяет существенно сократить расходы на энергоноситель.

Функционирование устройства

Производители выпускают тепловой аккумулятор для котла в виде емкости для воды цилиндрической формы, в которую погружены змеевики для циркуляции теплоносителя разных контуров отопления и котельного агрегата.

Это приводит к постепенному остыванию теплоносителя, циркулирующего в системе. Автоматическая подача нагретой воды из теплоаккумулятора в радиаторы или систему теплого пола позволяет дольше поддерживать в отапливаемых помещениях дома комфортную температуру.

Особенности конструкции теплового аккумулятора

Модели, предлагаемые производителями, различаются по конструкции и функциональности.

Читайте также:  Как установить твердотопливный котел отопления своими руками

К примеру, в целях удобства и экономии нагревать воду в емкости можно несколькими способами:

  • подключив к котлу для отопления;
  • установив в теплоаккумуляторе ТЭН;
  • подсоединив емкость к солнечному коллектору.

Однако стоимость накопителей тепла в заводском исполнении достаточно высока, поэтому многие домовладельцы предпочитают теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками.

В случае самостоятельного изготовления устройство обычно не оснащают змеевиками, выбирая самый простой вариант – емкость, с установленными патрубками в верхней и нижней части. К первой паре патрубков подсоединяются трубы подачи и обратки от котла, к паре патрубков, установленной на противоположной стороне емкости – трубы подачи и обратки отопительной системы.

Преимущества теплового аккумулятора

Конструкция и назначение ёмкостного бака

Но если есть желание, время, подходящие инструменты и финансовые возможности, можно сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками, скопировав модель фабричного производства или разработав собственную конструкцию. Для изготовления змеевиков используется медная труба, также необходимо позаботиться о герметизации мест, где концы змеевика выводятся наружу. Такой подход в первую очередь востребован при наличии солнечного коллектора.

Емкость требует качественной теплоизоляции, благодаря которой температура воды дольше остается высокой.

Внимание! Если в системе отопления не предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя, теплоаккумулятор устанавливают на подставку из труб или уголка, чтобы расположить выше уровня радиаторов – в этом случае нагретая вода сможет перемещаться самотеком. На верхней горизонтальной поверхности емкости требуется вмонтировать трубку для сообщения с атмосферой.

Сборка простого теплоаккумулятора

Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.

Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:

  • бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
  • материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
  • клейкая лента;
  • медные трубки для изготовления змеевика;
  • бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.

Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки. Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.

Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.

Теплоаккумулятор, общий вид

Теплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анод

Теплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных систем

Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.

Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.

Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.

Теплоаккумулятор

Змеевик — теплообменник

Трубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезов

Подключение теплообменника

Подключение теплообменника

Подключение теплообменника

Утепление теплоаккумулятора

Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.

Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.

Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.

Важно! Бочку можно ставить только на плиту из бетона. Покупаем готовое изделие либо отливаем основание самостоятельно.

По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.

Расход тепловой энергии

Точно рассчитать расход тепла в теплоаккумуляторах невозможно. Проблема заключается в том, что тепловая энергия из подобных устройств расходуется неравномерно под воздействием ряда факторов, и учесть их с достаточной степенью точности не получается.

На расход тепла влияют следующие факторы:

  • Габариты теплоаккумулирующего бака;
  • Качество утепления дома и уровень теплопотерь;
  • Климатические условия за пределами здания;
  • Установленный режим отопления.
Расход тепловой энергии

В зависимости от этих факторов расход энергии может варьироваться, причем в достаточно широких пределах – твердотопливный котел в пассивном режиме может проработать от нескольких часов до нескольких дней. Чтобы заранее иметь представление о том, насколько эффективной будет определенная модель теплоаккумулятора, стоит проконсультироваться со специалистами.

Читайте также:  Воздушное отопление частного загородного дома, расчет, монтаж, фото

Инструкция и видео по подключению теплоаккумулятора к твердотопливному котлу

Установка, работающая на газу, признана выполнять две функции: она выступает альтернативным источником тепла, а также компенсирует долгий нагрев отопительной системы котлом, уменьшая его от 4 часов до получаса. Газовая установка дает в систему воду, нагретую до 40 град., а котел нагнетает ее до 60 град. Когда такая вода продвигается по системе, в газовом устройстве происходит автоматическое отключение. В случае если в системе температура станет меньше 40 град., газовый котел снова включится и начнет обогревать жилье.

Когда выгодно выполнить монтаж теплового аккумулятора:

— у вас стоит твердотопливный котел;

— вы отапливаетесь электричеством;

— в помощь к отоплению добавлены солнечные коллекторы;

— есть возможность утилизировать тепло от агрегатов и машин.

  Самый распространенный случай применения теплового аккумулятора, когда в качестве источника тепла используется твердотопливный котел. Тот, кто пользовался твердотопливным котлом для отопления своего дома знает, какого комфорта можно добиться с помощью подобной отопительной системы. Затопил – разделся, прогорел – оделся. По утрам в доме с таким источником тепла не хочется вылазить из-под одеяла. Регулировать процесс горения в твердотопливнос котле очень нужно и при +10С, и при   -40С. Горение и количество выделяемого тепла будет одинаковым, только вот этого самого тепла нужно совсем по-разному. Что же делать? О каком КПД может идти речь, когда при плюсовой температуре приходится открывать окна. Ни о каком комфорте и речи быть не может.

Схема монтажа твердотопливного котла с тепловым аккумулятором – идеальное решение для частного дома, когда хочется и уюта, и экономии. При подобной компановке вы растапливаете твердотопливный котел, нагреваете воду в тепловом аккумуляторе и получаете столько тепла, сколько вам нужно. При этом котел будет работать на максимальной мощности и с наибольшим КПД. Сколько тепла дадут дрова или уголь, столько и запасете.

Второй вариант. Монтаж теплового аккумулятора с электрокотлом. Данное решение сработает, если у вас имеется двухтарифный электросчетчик. Запасаем тепло по ночному тарифу, расходуем и днем, и ночью. Если вы решили применить такую систему обогрева, лучше поискать тепловой аккумулятор с возможностью установки электротена прямо в бочку. Электротен стоит дешевле электрического котла, да и материала для обвязки котла не потребуется. Минус работа по монтажу электрокотла. Представляете сколько можно сэкономить?

Третий вариант, когда имеется солнечный коллектор. Весь избыток тепла можно скидывать в тепловой аккумулятор. В демисезонье получается отличная экономия.

Преимущества и недостатки

В качестве материала, используемого для создания очистного сооружения своими руками для системы канализации дачи или частного дома, еврокуб обладает определенными преимуществами:

  • абсолютная герметичность, которая дает возможность избежать проникновения нечистот из резервуаров в почву;
  • малый вес, позволяющий реализовать все монтажные работы одному человеку без применения спецтехники;
  • легкость создания технологических отверстий и установки труб (входных, выходных и соединительных);
  • быстрота сооружения очистной конструкции;
  • простота обслуживания во время эксплуатации;
  • довольно большая продуктивность при условии правильно выполненного монтажа.

Требуемый объем резервуара определяют подобным способом: 200 литров жидкости, которые приходятся на каждого человека в день, умножают на количество членов семьи, и все это еще умножают еще на 3. К примеру, для семьи из четырех взрослых человек будет достаточно очистителя, емкостью 2 400 литров, то есть 2,4 кубометра (200*4*3).

Преимущества и недостатки

Среди недостатков септиков из еврокубов стоит выделить:

  • низкая надежность пластика, которая повышает риск разрушения тары при воздействии низких температур;
  • потребность фиксации резервуаров, которые из-за малого веса могут «всплыть» в период паводка и повышения объемов грунтовых вод.

При этом недостатки еврокубов при их использовании в качестве септиков считаются условными, их можно устранить в процессе подготовки и монтажа сооружений. От морозов – утеплить, от всплывания – закрепить.