Як працює теплоакумулятор?

Що таке теплоакумулятор?

Теплоакумулятор — це буферна ємність, яка служить для накопичення надлишкового тепла, що виникає в процесі роботи котла, з метою подальшого його використання в системі опалення в періоди між завантаженнями палива. Правильно підібраний теплоакумулятор дозволить знизити кількість завантажень палива до одного разу на добу в найхолодніший час, а також заощадити до 50% ваших коштів на паливо. Разом з тим існує можливість автоматизувати подачу тепла в систему опалення з буферної ємності, встановивши необхідні датчики температури, що дозволить істотно підвищити тепловіддачу і скоротити кількість завантажень палива в камеру згоряння котла.

Конструктив

Теплоакумулятор являє собою, як правило, циліндр із двома днищами, патрубками подачі теплоносія, теплоізоляцією та внутрішніми теплообмінниками для передачі тепла іншим контурам. Залежно від конструкції буферні ємності бувають:

• Порожніми;

• З теплообмінником;

• З внутрішньою накопичувальною ємністю для потреб гарячого водопостачання (ГВП);

• З ТЕНом.

Виконання буферної ємності може бути будь-якого виду. Як правило, воно залежить від розмірів паливної (кімнати, де розташований котел) та особливостей роботи системи. Внутрішнє покриття теплоакумулятора має бути стійким до водного середовища і не викликати корозії внутрішніх поверхонь ємності. На стадії проєктування паливної необхідно враховувати місце розташування і сторону обслуговування теплоакумулятора, товщину теплоізоляції, висоту ємності, підведення дренажної каналізації та організацію опалення паливної. Це знизить тепловтрати і збереже тепло всередині ємності протягом тривалішого часу.

Ємність

Теплоакумулятори Termico виготовляються з мінімальною кількістю зварних швів, що забезпечує надійність конструкції. Ємність складається з двох днищ та обичайки, яка вариться одним швом. Товщина металу, що використовується в ємності, суворо регламентована і має відповідати наступним вимогам:

На ємності передбачається стандартна кількість різьб (виходів, патрубків) для підключення. Зазвичай це:

• 2 входи/виходи для підключення котла;

• 2 входи/виходи для підключення системи опалення;

• 2 входи/виходи для підключення датчиків температури;

• 1 зливний вихід;

• 1 вихід під групу безпеки.

Технічні особливості підключення

Стандартні діаметри підключень — ½, 1, 1 ½, 2 дюйми. Діаметр підключення котла має збігатися з діаметром виходу на ємності.

Виходи для підключення датчиків температури розташовані у нижній та верхній частинах ємності. Таке розташування дозволяє точно знімати дані температури, оскільки на баках заввишки понад 2 метри різниця температури може становити більше 20°C.

Варіанти підключення до ємності:

Окрім стандартних варіантів підключення, можливе індивідуальне виготовлення ємності за кресленнями замовника.

Днища

При купівлі або самостійному виготовленні ємності слід обов’язково звертати увагу на форму днища. Торцеві днища (інша назва — донця) є важливим конструктивним елементом ємності для опалення. Будь-яка посудина, що працює під тиском, повинна відповідати вимогам ДСТУ (аналог ГОСТ 52630-2012), згідно з якими днища ємності мають бути еліптичними, торосферичними, напівсферичними або сферичними.

Використання рівних (пласких) донець не допускається. Рекомендуємо ознайомитися з нормами щодо форми та товщини стінки днищ для ємностей, що працюють під тиском.

Увага! Товщина стінки днища має бути рівною або більшою за товщину стінки обичайки ємності. Приклад: якщо товщина стінки вашого теплоакумулятора 3 мм, то товщина днища (верхнього та нижнього) повинна бути 3 мм або більше; товщина у 2 мм є неприпустимою.

Частина виробників пропонує теплоакумулятори у формі прямокутника або в інших формах із пласкими днищами. Встановлення та експлуатація таких баків прямо заборонені чинними нормами законодавства і є небезпечними для системи опалення.

Теплообмінники

Теплообмінник являє собою навиту всередині бака спіраль із труби. Потужність теплообмінника залежить від матеріалу, товщини стінки, діаметра та довжини труби. Теплообмінник може виготовлятися з вуглецевої або нержавіючої сталі. Встановлення змійовика з нержавіючої сталі підійде для потреб ГВП (гарячого водопостачання); для зняття тепла або нагріву ємності достатньо встановити змійовик із вуглецевої сталі.

• Верхній теплообмінник служить для теплознімання. Він призначений для забезпечення гарячого водопостачання та відбору тепла на інші контури системи опалення.

• Нижній теплообмінник — гріючий. Він призначений для підключення додаткового опалювального контуру: теплового насоса, сонячного колектора або електричного котла. Крім того, через нижній змійовик часто підключають систему «тепла підлога».

З особливостями роботи теплоакумулятора з теплообмінниками також можна ознайомитися в окремій статті.

Бак ГВП

Всередину теплоакумулятора можливо встановити другий бак (тим самим отримати конструкцію «бак у баці») для забезпечення господарства гарячою водою. На відміну від теплообмінника, внутрішній бак нагрівається накопичувальним, а не проточним способом завдяки контакту стінок внутрішнього бака з теплоносієм усередині ємності. Внутрішній бак може мати різний літраж — від 50 до 150 літрів. Матеріал бака для ГВП — вуглецева сталь із покриттям термостійкою харчовою емаллю.

Всередині бака ГВП обов’язково має бути відповідним чином підібраний магнієвий анод, який підлягає щорічній заміні. Важливим моментом є наявність додаткового виводу з бака для встановлення групи безпеки або підривного клапана. Максимальний тиск усередині ємності має бути встановлений на позначці 3 атм.

Увага! При розрахунку необхідного об’єму теплоакумулятора слід пам’ятати, що за наявності внутрішнього бака в ємності слід віднімати об’єм витісненого теплоносія. Приклад: теплоакумулятор на 1000 літрів із внутрішнім баком на 150 літрів. Робочий об’єм ємності дорівнює 1000 – 150 = 850 літрів.

З особливостями роботи теплоакумулятора з баком ГВП також можна ознайомитися в окремій статті.

ТЕН

У багатьох заводських моделях передбачено встановлення різьбового ТЕНа для нагріву теплоносія. Потужність ТЕНа має підбиратися відповідно до літражу ємності та поставленого завдання. Розрахувати необхідний ТЕН досить просто за формулою:

Також з особливостями роботи теплоакумулятора з ТЕНом можна ознайомитися в окремій статті. У теплоакумуляторах Termico можливе встановлення ТЕНа на 2, 3, 4,5, 6, 9, 12 кВт.

Магнієвий анод

У більшості буферних ємностей встановлення магнієвого анода не потрібне. Анод встановлюється виключно в баці для ГВП всередині теплоакумулятора або, за бажанням замовника, у сам теплоакумулятор. Встановлення магнієвого анода є виправданим за умови великої кількості кисню в теплоносії.

Теплоізоляція

Буферна ємність обов’язково потребує якісної теплоізоляції. Вона може бути виконана заводом-виробником або виготовлена самостійно. Оптимальне рішення для ізоляції — вторинно-спінений пінополіуретан. Термічний опір такої теплоізоляції становить 3,5 Вт/(м·К), що в перерахунку на орієнтовні тепловтрати складає близько 10°C на добу.

Як матеріал ізоляції також можуть використовуватися мінеральна вата, поролон, каучук та інші матеріали. Слід пам’ятати, що оптимальна товщина шару ізоляції становить 100 мм плюс декоративний чохол.

Теплоакумулятори Termico утеплені 100-міліметровим вторинно-спіненим пінополіуретаном із захисним чохлом із флізеліну. Чорний флізеліновий чохол призначений для швидкого монтажу або демонтажу ізоляції. Поверх нього монтується чохол із шкірозамінника червоного кольору, який забезпечує додаткову ізоляцію та легкий догляд за зовнішньою поверхнею бака.

Внутрішнє покриття

Теплоакумулятор може оброблятися всередині антикорозійним покриттям для збільшення терміну служби. Баки Termico покриваються шаром бакелітового лаку, який запікається у фарбувальній камері та створює надійне захисне покриття. Дана технологія є унікальною і дозволяє забезпечити термін служби ємності до 30 років!

Переваги встановлення теплоакумулятора Termico:

• Суттєве зниження витрат на опалення (до 50%);

• Зменшення періодичності завантаження палива;

• Вирівнювання температурного режиму: усунення перегріву або недостатнього прогріву приміщень, створення єдиного робочого циклу зі стабільною температурою;

• Зручна та безпечна експлуатація котла;

• Спрощення обслуговування системи;

• Збільшення терміну служби котла та всієї системи опалення.

Варіанти підключення теплоакумуляторів Termico

Існує кілька варіантів підключення теплоакумулятора в систему:

– У системі з твердопаливним котлом

У цьому випадку теплоакумулятор Termico приймає надлишок тепла від згоряння палива, який утворюється після того, як приміщення прогрілися до потрібної температури, а в камері згоряння ще залишилося невикористане паливо, після чого віддає його системі опалення в міру охолодження приміщень.

Це найбільш розповсюджений варіант використання теплоакумуляторів. Надлишкове тепло від згоряння палива акумулюється у верхній частині ємності, після чого передається системі опалення.

У даному варіанті акумулюючий бак може працювати як компенсатор тиску. Тиск утворюється всередині котла і через трубопровід передається системі. Компенсуючи тиск, теплоакумулятор захищає котел від можливого вибуху.

Обов’язковою умовою встановлення є організація контуру обв’язки між твердопаливним котлом і буферною ємністю, який включає:

• триходовий термозмішувальний клапан;

• циркуляційний насос;

• байпас;

• розширювальний бак (для компенсації температурного розширення теплоносія та підтримки сталого тиску в контурі).

У такому варіанті ємність можна встановлювати як у відкритій, так і в закритій системі опалення.

Важливо: Для безпечного використання в закритій системі опалення (з мембранним розширювальним баком) необхідно у верхній частині теплоакумулятора встановити групу безпеки, що включає: скидний клапан, автоматичний повітровідвідник та манометр для контролю тиску в системі.

– У геліосистемі

У геліосистемі теплоакумулятор встановлюється тоді, коли піки вироблення тепла не збігаються з піками його споживання. Приймаючи надлишок тепла, що утворюється в найбільш сонячні дні, бак віддає його системі опалення вночі або в ті дні, коли потужності геліоколектора недостатньо для повної компенсації тепловтрат приміщень.

Такий підхід суттєво заощаджує грошові витрати на енергоносії та збільшує термін експлуатації геліоколектора. Об’єм теплоакумулятора в такій системі підбирається залежно від максимального надлишку тепла при мінімальній потребі.

– У комбінованій системі

У комбінованій системі буферна ємність розподіляє потоки руху теплоносія, слугує передавальним пристроєм між різними контурами теплопостачання, а також компенсує тепловий дисбаланс у системі за рахунок збереження тепла всередині теплоакумулятора.

У такому варіанті підключення можливо досягти максимального ККД теплоакумулятора, оскільки в цьому випадку є можливість у повному обсязі приймати весь надлишок тепла та віддавати його різним контурам у міру потреби.

Теплоакумулятор доцільно використовувати в комбінації з електричним котлом та двотарифним лічильником, що дозволить накопичувати тепло вночі за мінімальним тарифом і використовувати його вдень у системі опалення безпосередньо з буферної ємності. Аналогічного ефекту можна досягти, встановивши в ємність ТЕН.

Ємність також може виконувати функцію гідравлічного роздільника в системах опалення, розділяючи гідравлічні контури опалення, гарячого водопостачання або теплої підлоги. Вона може працювати як у закритих, так і у відкритих системах, передавати тепло шляхом теплообміну через спіральний теплообмінник, забезпечуючи тим самим розділення потоків теплоносіїв та незалежність тиску в різних системах.

Теплоакумулятор забезпечує рівномірний прогрів приміщень зі сталою внутрішньою температурою протягом доби.

Періодичність завантаження котла

Періодичність завантаження палива в котел залежить від багатьох факторів, основними з яких є:

• Ємність теплоакумулятора — чим більша ємність, тим більше води ви зможете нагріти до потрібної температури, збільшити її тепловміст і надалі використовувати це тепло в системі опалення.

• Розмір топки котла — чим більша топка, тим більше палива ви можете завантажити і тим більше тепла зможете накопичити в теплоакумуляторі до наступного завантаження.

• Тепловтрати будівлі — знизивши втрати тепла через стіни, вікна, горище та підлогу, ви зменшите теплову потребу будівлі і, як наслідок, збільшите запас потужності теплоакумулятора.

• Високий ККД котла — дає можливість повною мірою використовувати тепло від згоряння палива в системі опалення, мінімізуючи викиди тепла через димохід.

• Якість палива — висока калорійність палива дозволяє отримувати більшу кількість тепла від його згоряння. На теплотворну здатність палива також впливають його вологість, зольність та дисперсність.

До чого призводить робота котла без теплоакумулятора

Часто покупці заощаджують кошти та не встановлюють буферну ємність, що зрештою негативно позначається на експлуатації твердопаливного котла та призводить до низки проблем, серед яких:

• Засмічення теплообмінних поверхонь всередині котла, поява сажі в димоході, необхідність регулярного чищення та суттєве зниження ККД роботи обладнання.

• Часте спрацьовування запобіжного клапана внаслідок перегріву котла, що призводить до зливання теплоносія із системи.

• Неефективне використання палива, що веде до здорожчання вартості тепла; відсутність можливості акумулювати надлишок енергії, що утворюється під час роботи котла в номінальному режимі.

• Часте завантаження палива та неможливість обслуговувати котел у зручний для вас час.

Як правильно підібрати теплоакумулятор до котла?

Правильний розрахунок та підбір ємності залежить від низки факторів, а саме: типу опалювального приладу, опалювальної площі, кількості води в системі опалення, тепловтрат будинку на одиницю часу, а також необхідності отримання гарячої води від теплоакумулятора для побутових потреб.

Типові коефіцієнти розрахунку ємності теплоакумулятора на потужність опалювального приладу:

Більш детальну інформацію про розрахунок ємності дасть прочитання статті на нашому сайті або перегляд відео. Крім того, безкоштовну і детальну консультацію з розрахунку і підбору завжди можна отримати у фахівців компанії, використовуючи будь-який зручний вид зв’язку.

Рекомендована схема підключення котла і котла:

Схема 1

Рекомендована схема каскадного підключення теплоакумуляторів:

Схема 2