Теплобуферные отопительные системы с буфером тепла

Буферная ёмкость в системе отопления — для чего она?

Буферная ёмкость, также называемая теплоаккумулятор – это часть системы обогрева, позволяющее сэкономить энергию и топливо, а заодно и сгладить режим работы. Однако что собой представляет это устройство, каков принцип его работы – и зачем оно вообще нужно?

Принцип действия

Тепловой аккумулятор (например, один из тех, что можно приобрести тут) – это ёмкость, в которой накапливается теплоноситель. По сути, это большой термос с водой, нагреваемая непосредственно от котла.

Цикл его работы выглядит так:

  1. Твердотопливный котел нагревает воду до относительно высоких температур.
  2. Вода поступает в бак аккумулятора.
  3. Разогретый теплоноситель циркулирует по системе, постепенно отдавая тепло радиаторам и нагревая воздух.

Зачем это нужно?

Отопление на твёрдом топливе может работать и без промежуточного элемента в виде теплоаккумулятора. Однако система с ним имеет важные преимущества:

  • Этот элемент увеличивает инерционность нагрева. При использовании одного котла отапливаемые помещения довольно быстро остынут. Дополнительный же бак с горячей водой сохранит в себе тепло, и в результате даже к утру в комнатах по-прежнему будет стоять нормальная температура.
  • Элемент запасает излишнюю тепловую энергию. Хорошо разгоревшийся котёл выдаёт больше жара, чем непосредственно нужно для обогрева помещения. В результате чтобы к утру помещение не остыло, вечером придётся чрезмерную терпеть жару в комнатах. Аккумулятор же сохранит излишки в своём объёме и будет отдавать их медленно и постепенно. Как известно из курса физики, вода обладает максимальной теплоёмкостью из всех веществ, которые можно использовать в быту: вряд ли кто-то станет монтировать отопительную систему на водороде или аммиаке.

Всегда ли это востребовано?

Буферная ёмкость нужна не всегда. Без неё можно обойтись в системах, где нагрев регулируется автоматически – например, при использовании газовых котлов, либо твердотопливных с автоматической подачей топлива из бункера. В них горение всегда идёт с заранее отрегулированной теплоотдачей, и в промежуточных накопительных узлах нет необходимости.

Также обычно они не используются для электрокотлов: даже если попытаться сыграть на разнице в тарифах на дневное и ночное потребление электроэнергии, выгода будет слишком мала: для того, чтобы обогревать днём за счёт дешёвого «ночного» электричества хотя бы коттедж площадью в 100 кв. м, потребуется буфер объёмом в 3-4 кубометра воды. Монтаж такой цистерны – занятие нетривиальное. Тем не менее, даже если объём намного меньше, накопитель позволяет существенно сэкономить на отоплении.

Для большинства же твердотопливных агрегатов теплоснабжения буфер – абсолютно необходимая часть отопительной системы.

Как устроен теплоаккумулятор?

Теплонакопительная ёмкость в большинстве случаев представляет собой вертикальный бак, заполненный водой. В самом простом случае в него просто входят четыре трубы – две от котла (на подачу и возврат) и две на контур циркуляции по зданию. Такая конструкция самая дешёвая, но не слишком оптимальная для экономии тепла.

В чуть более сложном варианте в буферную ёмкость входят две раздельных системы циркуляции:

  1. Малый контур – подача и возврат воды от котла.
  2. Большой контур – подача и возврат теплоносителя по всей отопительной системе. Здесь может использоваться не вода, а другая теплопроводящая жидкость. Например, достаточно часто встречаются модели, предусматривающие нагрев помещений за счёт циркуляции антифриза.

Оба контура раздельны и между собой не пересекаются. Обмен энергией идёт за счёт теплоносителя в баке.

Когда котёл разгорается, циркуляционный насос прокачивает воду по малому контуру – от теплообменного блока котла до накопителя. Благодаря этому буфер равномерно заполняется горячей водой. По мере нагрева в отопительной системе начинает двигаться (с помощью насоса или естественной циркуляции) теплоноситель. Он получает тепловую энергию не от котла, а из буферной ёмкости, благодаря чему сглаживаются температурные перепады, а циркуляция продолжается дольше.

Достоинства систем с тепловым буфером

Отопительные системы, содержащие тепловой накопитель, позволяют своим владельцам:

  • экономить до 50% топлива или электроэнергии;
  • сглаживать дневные и ночные перепады температур;
  • рационально осуществлять обогрев помещений, особенно при использовании систем с низкой температурой воды («тёплые полы» и др.);
  • избегать закипания воды в контурах теплоснабжения и разрушения теплообменника;
  • лучше контролировать котёл, поскольку нагрузка на него снижается.

Тепловой буфер для горячего водоснабжения

Дополнительной опцией теплоаккумулятора является то, что его можно использовать как бойлер косвенного нагрева. В этом случае помимо большого контура обогрева дополнительно встраивается теплообменник для ГВС в виде змеевика или отдельного бака, находящегося внутри буферной ёмкости. В результате часть тепла расходуется не только на то, чтобы согреть воздух в помещении, но и на подачу горячей воды для бытовых целей – купание, мытьё посуды и т. д.

Такая конструкция позволяет избежать установки отдельного водонагревателя для ГВС, экономя тем самым силы и средства на сантехническое оборудование дома. Однако нужно помнить: при наличии дополнительного змеевика или бака для ГВС бытовое использование горячей воды снижает температуру теплоаккумулятора и быстрее его «разряжает». Это неизбежно ведёт к тому, что эффект экономии от буферной ёмкости снижается. Тем не менее, если для отопительной системы используется достаточно мощный нагревательный котёл такие потери остаются умеренными.

Теплобуферные отопительные системы с буфером тепла

Обычно о покупке буфера думают только тогда, когда в бытовой системе отопления возникают проблемы с управлением временного избытка тепла или соединением нескольких источников тепла разного характера. Сердцем системы отопления является тепловой резервуар. Его наличие позволяет избежать или решить многие проблемы, с которыми ежедневно сталкиваются домовладельцы.

Читайте также:
Чем делать штробы в газобетоне?

Важные функции прибора в системе отопления

Данный прибор выполняет несколько очень важных функций в системе отопления:

1. он аккумулирует избыток тепла в период, когда его предложение превышает спрос, и отдаёт его в случае недостатка тепла;

2. может использоваться в качестве гидравлической муфты (что также позволяет централизованно выпускать воздух и продувать всю систему);

3. при наличии змеевика, он может работать как теплообменник, что позволяет комбинировать источники тепла различной природы.

Нельзя отрицать, что до сих пор самым распространенным источником отопления является котел на угле, дровах или на так называемом принципе сжигать “все”. Несмотря на огромный прогресс в строительстве таких котлов, их постоянная горючесть обычно колеблется несколько часов, что на практике означает, что в отопительный сезон их необходимо поджигать не реже одного-двух раз в день.

Вы также должны принять, что в течение нескольких часов после запуска котла в котельной действительно тепло или даже жарко, а затем наступает время, когда радиаторы холодные и тепловой комфорт оставляет желать лучшего.

Почти идеальным рецептом для улучшения такого положения дел является переключение между котлом и отопительной системой, в том числе с резервуаром горячей воды для бытовых нужд, резервуаром для накопления тепла. Это может быть простейшая конструкция буфера – простой большой резервуар для воды емкостью, например, 1000 л, с четырьмя соединительными трубами, две из которых будут использоваться для подключения котла и две для получения тепла (для подключения системы отопления). Когда котел нагревает воду в резервуаре, система подается до охлаждения буфера, т.е. в течение нескольких часов после истечения срока службы котла.

Самая простая система отопления с буфером тепла

В ней нет циркуляционных насосов. Хотя они, конечно, могут быть установлены, следует подчеркнуть, что такая система отопления может обойтись без них, по крайней мере, со стороны буферной загрузки, и если в доме есть гравитационная система центрального отопления, ее может вообще не быть. Это может показаться непонятным для жителей города, но это неоценимое преимущество такой системы отопления для тех, кто живет в сельской местности и подвержен частым отключениям электричества.

Простой бак, лишенный какой-либо автоматики, позволяет не только значительно улучшить тепловой комфорт членов домохозяйства, но и повысить его комфорт:

1. устраняет проблемы, возникающие при “разрыхлении” котла при недостаточном потреблении тепла (“кипячении воды”);

2. позволяет ограничить нагрузку на отопление здания;

3. повышает энергоэффективность котла (наиболее эффективны твердотопливные котлы, когда они работают на полную мощность и не дросселируются, например, счетчиками тяги);

4. снижает выброс вредных веществ и ограничивает накопление сажи в дымовой трубе (по тем же причинам, что и выше).

Для удобства следует добавить, что резервуар для горячей воды можно подключать либо после буфера (он будет нагреваться до тех пор, пока буфер теплый), либо перед ним (наличие горячей воды не зависит от состояния буфера, а также от емкости самого резервуара и скорости рассеивания воды). Буфер также может быть оснащен электрическим нагревателем (который позволит защитить систему от замерзания зимой в аварийной ситуации или при длительном отсутствии членов домохозяйства).

Промежуточное звено или с ердце отопительной системы

Также возможно – это решение для самых современных владельцев, – подключить к нему тепловой насос, который будет комфортно и дешево обогревать здание хотя бы в переходный период. И вот к чему мы пришли: буфер не обязательно должен быть промежуточным звеном между котлом и отопительной системой, он может быть сердцем последней.

В большинстве домов, вводимых в эксплуатацию в настоящее время, отопительная система включает: газовый (или масляный) котел, котел на твердом топливе или камин с водяной рубашкой (первый обычно используется для экономии на отоплении, второй также для удовольствия), все чаще устанавливается (особенно если в отопительный сезон воду необходимо нагревать дорогим маслом или сжиженным газом) солнечные коллекторы или недавно – воздушные тепловые насосы для производства горячей воды. Сосуществование радиатора и подогрева пола также является стандартом.

Обычно реализованная гидравлическая схема достаточно сложна, так как подключение котла или камина (обычно работающего в открытой системе) требует использования теплообменника, а эффективная работа всех гидравлических контуров гарантируется только с помощью гидравлической муфты. Фактически, некоторые элементы часто опускаются. Например, угольные котлы подключаются к закрытой системе без использования теплообменника, что создает угрозу безопасности пользователей (если только у котла нет отдельной защиты – охлаждающего змеевика).

Функциональная схема установки с газовым котлом, камином и солнечными коллекторами.

Используя тепловой буфер типа “бак в баке”, вся система может быть не только значительно проще, но и иметь ряд очень важных преимуществ. Итак:

1. количество циркуляционных насосов ниже, что повышает надежность и снижает эксплуатационные расходы системы (насос для нагружения ГВС-цилиндров, камина или твердотопливного котла работает только с одним насосом);

2. контроль над всей системой гораздо менее проблематичен. В системе необходимо сообщить газовому котлу, что его не следует включать, так как камин уже запущен, что требует установки термостатического переключателя, например, на теплообменник. Система регулируется автоматически, – если вода в резервуаре нагревается солнечными батареями или камином, котел не включается, так как собственная автоматическая система управления сообщает, что это не нужно;

Читайте также:
Теплоизоляционный материал

3. высокотемпературный контур отопления (радиаторы) и низкотемпературный контур (напольное отопление) могут быть подключены на разной высоте буферной емкости, что повышает эффективность системы отопления;

4. система собирается поэтапно, без проблем, например, первый монтаж одного котла и буфера, а затем, в зависимости от инвестиционных возможностей, подключение других источников тепла к резервуару без каких-либо модификаций существующей системы.

Могут быть изобретены десятки других, например, система с буфером типа “бак в баке” (при уже упомянутом недостатке, что наличие горячей воды зависит от состояния буфера) может быть заменена на систему с отдельным баком, загруженным из котла или буфера. Допускается также – если позволяют котлы или другие источники тепла – выходить из буфера и использовать “нормальный” резервуар с большим количеством соединительных трубопроводов.

Резервуар с насосом в упаковке

Установка буфера не всегда технически оправдана. Если отопление дома осуществляется с помощью современного конденсационного котла, который точно регулирует свою мощность в соответствии с текущим потреблением тепла, нет смысла делать это. В этом случае обычная котельная с цилиндром горячей воды для бытового потребления может быть модернизирована для снижения затрат на отопление водой, но это особенно выгодно, если котел сжигает дорогостоящий жидкий газ или мазут.

Это возможно даже в том случае, если теоретически в котельной нет места для нового оборудования, так как котел и резервуар для хранения заполняют имеющееся пространство. Именно поэтому, популярность воздушных тепловых насосов, интегрированных с накопительным резервуаром, быстро растет. Популярность воздушных тепловых насосов, интегрированных с резервуаром для хранения бытовой воды, оснащенным змеевиком для подключения газового котла, быстро растет. Они почти всегда могут быть установлены вместо обычных бытовых водонагревателей.

Также доступны модели с двумя змеевиками, позволяющие подключить другой источник тепла, например, камин с водяной рубашкой. В такой системе подогрев горячей воды для бытовых нужд производится по минимально возможной цене – с помощью камина или теплового насоса, и только в крайнем случае – с помощью газового или нефтяного котла.

Подготовка горячей воды с помощью теплового насоса, встроенного в водонагреватель, камин и газовый котел.
Могут быть предложены и многие другие комбинации, поскольку системы отопления с многофункциональными накопительными резервуарами позволяют практически неограниченно использовать творческий потенциал монтажника и сознательного инвестора. И в этом вся прелесть.

Тепловой аккумулятор – зачем нужен отопительной системе

Тепловой аккумулятор, узаконенный законодательством ряда стран, продолжает оставаться диковинкой в России. Правда, эксперты отопительной отрасли, реабилитируя местный тренд , констатируют: последние годы популярность буферной емкости заметно подросла.

Как он работает

Теплоаккумулятор подобен электрическому собрату – перехватывает излишки тепла, генерируемые источником, чтобы возвратить калории после остановки источника. Понятно, использовать тепловую буферную емкость рационально с периодически действующими котлами, колонками, другими теплогенерирующими устройствами. Среди таковых:
– большинство твердотопливных котлов, столь любимых россиянами, частью зарубежных обывателей;
– все солнечные коллекторы, стремительно распространяющиеся по югу РФ.

Небольшое пояснение: угольный, древесный котел греет, пока горит, а солнечный бесполезен ночью.

Электрические котлы, аккумуляторы тепла, подчеркивают эксперты, становятся привлекательней на фоне дифференцированных посуточно тарифов энергетиков. Накапливать тепло выгодней ночью при дешевом тарифе. Двукратная разница ценника, например, сулит существенную экономию бюджета – владелец может запрограммировать электрокотел исключительно на ночное электропотребление .

Несколько котлов – один теплоаккумулятор

Подобная схема, объединяющая линейку источников тепла, весьма выгодна. Например, владелец, задумав удешевить теплогенерирующий цикл, применяет твердотопливный котел, работающий ночью, а дневная выработка тепла поддерживается солнечными батареями.

Программируя тандем на минимизацию затрат, можно сэкономить деньги, переключая «автоматом» систему отопления с одного источника на другой. Единственное замечание РЕГЛВЕНТ : выбирая аккумулятор, следует подобрать гаджет, обладающий нужным функционалом.

Эксперты обращают внимание: отечественные производителю, чувствующие сигналы рынка, уже выпускают теплоаккумуляторы под местные климатические особенности, технические нюансы.

« Теплобуферная емкость – твердотопливный котел»

Россияне предпочитают сочетать теплоаккумуляторы с угольными, древесными котлами. Для таких систем выгодный режим – полное энергичное выгорание топлива, дающее максимальную выработку тепла. Медленное горение чревато образованием вредных газов, веществ, засоряющих дымоходы, теплообменники. Экономические показатели медленного горения также ниже.

Понятно, подобный режим приносит максимум тепла за минимум времени – затем котел гаснет, температура дома падает. Конечно, можно подсыпать угля, подложить дровец , а нагнав температуру, отрегулировать комфорт форточкой. Эффективнее все-таки приобрести аккумулятор тепла, утилизирующий избытки калорий.

Модернизированная система отопления выглядит так: имеется котел, тепловой контур системы, проходящий через буферную емкость. На максимальной теплопроизводительности аккумулятор отбирает часть тепла. После выгорания топлива датчики, фиксирующие температуру домашнего воздуха, подают сигнал, включающий циркуляционный насос. Последний инициирует переток горячего теплоносителя из аккумулятора в отопительную систему.

Повысившаяся температура воздуха через датчики останавливает насос, прекращая теплоотдачу аккумулятором. Температура теплоносителя «буфера» несколько снижается. Российские производители применяют высококлассную теплоизоляцию баков аккумуляторов – вода буферных емкостей остывает медленно. Описанный цикл будет реализовываться автоматикой до полного выравнивания температур теплоносителя системы «отопление – теплоаккумулятор ».

Новости рынка

Недавно шведские ученые, занимающиеся разработкой эффективных аккумуляторов тепла, совершили прорывное открытие – разработали технологию молекулярной консервации тепла. Основа новинки – вещество, содержащее водород, углерод, азот. Уникальная структура, поглощая фотоны, меняет взаимное положение молекул исходника, запасая энергию. Возникший изомер хранить тепло пару десятков лет.

Читайте также:
Финишная шпаклевка на бетонную стену

Вещество – жидкое, хранится при комнатной температуре. Энергия выделяется, когда изомер пропускают через катализатор. Возвращая исходное состояние, изомер разогревается до 80°, если изначальная температура была 20°.

«Зеленое отопление», пояснили шведы, реализуется тандемом «солнечные панели – новое вещество». Основная часть калорий запасается жарким летом, расходоваться тепловыделяющий потенциал будет зимой.

Единственный минус – жидкость реализована, как компьютерная модель. Промышленная установка синтеза вещества – вопрос десяти лет. Пока ученые пытаются довести температуру теплогенерации до 110°, попутно снижая горючесть.

Опередили шведов американцы МТИ , создавшие вещество, напоминающее пластик, и двухсоткратно превосходящее теплоемкостью воду. Новинка тоже меняет конфигурацию молекулярной решетки, запасая тепло. Назвали аккумулирующее средство AzoPMA , зафиксировав сокращением присутствие азобензола. Возвращение тепла инициируется световым воздействием. Время «консервации калорий» американцы не огласили, ограничившись фразой: «очень долго хранит тепло». Американским «пластиком» можно покрывать крыши коттеджей, шоссейные дороги.

Схема отопления с твердотопливным котлом и баком теплоаккумулятором

Другие статьи на эту тему:

Преимущества системы отопления частного дома с твердотопливным котлом и буферной емкостью, в качестве аккумулятора тепла, описаны на предыдущей странице “Котел отопительный твердотопливный с аккумулятором тепла”.

Рассмотрим схему отопления с твердотопливным котлом и с аккумулятором тепла (буферной емкостью) на конкретном примере.

Схема подключения аккумулятора тепла — буферной емкости, к закрытой системе отопления с твердотопливным котлом приведена рисунке:

1. Дымоход.
2. Группа безопасности котла — манометр, воздухоотводчик, предохранительный клапан.
3. Твердотопливный котел.
4. Накладной термостат. Выдает сигнал о начале и окончании горения топлива в котле. Переключает контакты при повышении температуры.
5. Аккумулятор тепла – буферный бак с водой. Поверхность бака покрыта теплоизоляцией. Внутри бака размещен теплообменник системы горячего водоснабжения, ГВС.
6. Блок насосно-смесительный. Включает в себя циркуляционный насос, несколько клапанов различного назначения и контрольные стрелочные термометры. Обеспечивает изменение режима циркуляции воды в контуре.
7. Расширительный бак системы отопления. Мембранный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя.
8. Клапан подпитки. Обеспечивает автоматическую подпитку системы отопления водой с заданным давлением и механическую фильтрацию.
9. Датчик уличной температуры.
10. Блок управления погодозависимой автоматики. Обеспечивает своевременное изменение температуры теплоносителя в системе отопления по погодным условиям. Позволяет снизить последствия инерционности системы отопления – перегрев или недогрев помещений при резких изменениях температуры наружного воздуха.
11. Комнатный регулятор. Программируемый регулятор позволяет хозяину задавать температуру в помещениях по дням недели и времени суток.
12. Циркуляционный насос. Обеспечивает циркуляцию теплоносителя в контуре отопления помещений.
13. Радиатор отопления.
14. Трехходовой смесительный клапан. Обеспечивает регулирование температуры теплоносителя и поддержание заданной температуры в помещениях.
15. Датчик температуры. Измеряет температуру воды в обратном трубопроводе контура отопления помещений.
16. Обратный клапан. Исключает паразитную циркуляцию воды в обратном направлении.
17. Циркуляционный насос ГВС. Обеспечивает постоянную циркуляцию воды в системе горячего водоснабжения, ГВС.

В системе отопления, представленной на рисунке, имеются три контура, по которым циркулирует вода.

Контур горячего водоснабжения (ГВС) состоит из теплообменника в баке аккумулятора тепла и циркуляционного насоса поз. 17. Теплообменник ГВС типа бак в баке — представляет собой накопительный бак горячей воды, расположенный внутри буферной емкости. Тепло буферной емкости через стенки бака передается воде в контуре системы ГВС.

Первичный (котловой) контур системы отопления включает в себя твердотопливный котел, поз.3, бак — аккумулятор тепла (поз.5) и насосно-смесительный блок (поз.6).

Вторичный (отопительный) контур системы отопления имеет в своем составе бак — аккумулятор тепла (поз.5), трехходовой смесительный клапан (поз.13), циркуляционный насос (поз.12), радиатор отопления (поз.13).

В данной системе теплоноситель первичного и вторичного контуров смешиваются в баке теплоаккумулятора.

Режим циркуляции теплоносителя в первичном контуре регулируется насосно-смесительным блоком (поз.6) и определяется температурой отходящих газов котла и температурой воды в обратном трубопроводе, по которому вода поступает в котел из бака аккумулятора тепла.

Режим защиты от низкотемпературной коррозии при растопки котла. При растопке котла, по сигналу датчика температуры (поз.4), запускается циркуляционный насос смесительного блока (поз.6). Клапаны блока направляют циркуляцию теплоносителя через блок по малому кругу, помимо бака теплоаккумулятора. Происходит быстрый нагрев теплоносителя и поверхностей котла, дымохода до рабочей температуры. Это ускорение способствует снижению количества конденсата, отложений сажи, смол, выделяемых из топлива, уменьшает коррозию и повышает КПД котла.

Режим нагрева теплоаккумулятора. По окончании растопки котла, когда температура циркулирующей по малому кругу воды повысится, клапаны смесительного блока начинают включать циркуляцию воды через бак теплоаккумулятора.

Подмешивание воды в обратном трубопроводе от бака теплоаккумулятора выполняется постепенно, так, чтобы температура воды подаваемой в котел не снижалась менее заданной величины (65 о С).

После прогрева воды на выходе из бака аккумулятора тепла до заданной температуры, подмес воды прекращается, и теплоноситель полностью циркулирует по большому кругу – через бак теплоаккумулятора.

Режим нагрева заканчивается после сгорания загруженного в котел топлива. По сигналу датчика температуры (поз.4) циркуляционный насос отключается. Клапаны смесительного блока переключают циркуляцию теплоносителя в первичном контуре отопления в режим защиты от перегрева.

Читайте также:
Техника нанесения рисунков на стекло

Режим защиты от перегрева (кипения воды). В этот режим клапаны смесительного блока переключаются при любой остановке циркуляционного насоса, например, из-за прекращения электроснабжения. В этом режиме смесительный блок не создает препятствий для возникновения естественной циркуляции теплоносителя между котлом и баком теплоаккумулятора.

Режим циркуляции воды во вторичном контуре отопления регулируется трехходовым смесительным клапаном (поз.14) и задается погодным регулятором (поз.10). Смесительный клапан смешивает воду, забираемую из бака аккумулятора тепла, с охлажденной водой из системы радиаторов, тем самым регулируя температуру горячей воды, подаваемой в радиаторы.

Расположение оборудования котельной

Бак аккумулятора тепла необходимо располагать так, чтобы патрубок обратного трубопровода бака был чуть выше аналогичного патрубка котла. Такое расположение обеспечит естественную циркуляцию теплоносителя в контуре котла при остановке циркуляционного насоса.

Кроме того, для ускорения естественной циркуляции в котловом контуре, максимальная разность отметок по высоте прямой и обратной трубы должна быть не менее 3 метров, а внутренний диаметр этих труб не менее 1,5 дюйма.

Смесительный блок, поз.6, следует размещать ближе к баку — длина труб от смесительного блока до бака должна быть меньше, чем до котла.

Посмотрите видео, чтобы больше узнать о работе схемы отопления с твердотопливным котлом и аккумулятором тепла.

Рассмотренная в статье схема отопления с твердотопливным котлом и аккумулятором тепла может иметь множество модификаций.

Например, функции готового смесительного блока (поз.6) может выполнить схема из отдельных деталей – циркуляционного насоса, различных клапанов и датчиков.

В бак накопителя тепла часто встраивают электронагреватель, который является резервным источником тепла.

Электроэнергию удобно использовать:

Товары для строительства и ремонта
    • в межсезонье;
    • для подогрева воды ночью, когда стоимость электроэнергии и нагрузка на сеть минимальны;
    • при длительных перерывах между топками котла.

Система отопления, представленная на рисунке, является закрытой. Из-за отсутствия соединения с атмосферой, теплоноситель в системе находится под давлением, выше атмосферного. Тепловое расширение воды при нагревании компенсируется мембранным баком, поз.7.

Расширительный мембранный бак должен иметь рабочий объем не менее 1/10 объема всей воды в системе отопления — в котле, буферной емкости, радиаторах, трубах.

Твердотопливный котел для работы в закрытой системе должен быть специального исполнения — рассчитан на работу при повышенном давлении.

Часто первичный контур системы отопления – котел и бак теплоаккумулятора, делают открытым (соединенным с атмосферой). Работа котла и бака под атмосферным давлением снижает требования к их изготовлению и удешевляет это дорогостоящее оборудование.

Однако, в малоэтажных домах, давление воды в самотечной (гравитационной) системе, как правило, не достаточно для нормального функционирования теплых полов и радиаторов.

Поэтому вторичный контур системы отопления — трехходовой смесительный клапан (поз.13), циркуляционный насос (поз.12), радиатор отопления (поз.13), делают закрытым, присоединяя его к теплообменнику, расположенному внутри бака аккумулятора тепла.

Схема отопления с буферным баком-аккумулятором тепла, и твердотопливным котлом

Рассмотрим еще одну схему отопления частного дома твердотопливным котлом, которую предлагает один из российских производителей буферных емкостей — аккумуляторов тепла. С подробным описанием конструкции буферного бака можно познакомиться здесь.

Схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла (чтобы увеличить, кликните по картинке).
Система отопления открытая, работает под атмосферным давлением, но с принудительной циркуляцией теплоносителя в отопительных контурах.

На схеме:
1 — расширительный бак с поплавковым запорным клапаном;
2 — обратный клапан;
3 — запорный вентиль;
4 — ввод сети водопровода;
5 — котел твердотопливный;
6 — камин с водяной рубашкой;
7 — насос;
8 — фильтр;
9 — дифференциальный клапан (вертикально);
10 — буферная емкость;
11 — разбор горячей воды в доме;;
12 — предохранительный клапан;
13 — мембранный расширительный бак;
14 — редуктор давления;
15 — смесительный клапан 3-х ходовой;
16 — термостатический клапан;
17 — радиаторы отопительные;
18 — трубы теплого пола;

Эта схема отличается от первой, тем, что система отопления здесь открытая, работает под атмосферным давлением. Контур подогрева горячей воды находится под давлением сети водопровода.

Для зарядки аккумулятора теплом используются два источника — твердотопливный котел и камин с водяной рубашкой.

Недостаток схемы в том, что не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при растопке котла. В режиме растопки котла при температуре теплоносителя менее 55 град. на поверхности теплообменника в котле из дымовых газов выпадает конденсат. Конденсат смешивается с продуктами сгорания топлива и постепенно забивает теплообменник, что снижает КПД котла. Кроме того, отложения ускоряют коррозию металла, что сокращает срок службы котла.

Бак теплоаккумулятор для систем отопления купить

Схема буферной емкости-аккумулятора тепла системы отопления, из нескольких баков

Некоторые умельцы делают сами или заказывают на стороне изготовление буферных баков из отрезков стальных труб большого диаметра — 300-800 мм. После установки на место баки утепляют.

Такие баки часто обходятся значительно дешевле, чем готовые буферные емкости, которые продаются на строительном рынке. Отсутствие защиты от коррозии в таких самодельных баках частично компенсируется увеличенной толщиной металла стенки.

Для защиты от электрохимической коррозии бак рекомендуется заземлить, а внутри бака разместить магниевый анод от промышленного водонагревателя.

Буферную емкость необходимого объема можно получить, соединив трубами два и более баков меньшего размера.

Верхнюю и нижнюю части баков соединяют между собой трубами диаметром не менее чем полтора дюйма.

Читайте также:
Столбы для забора бетонные: формы, виды, характеристики и установка

Получается батарея баков, соединенных между собой подобно секциям батареи отопления.

К котловому и отопительному контурам батарея из баков подключается по диагональной схеме. Такое соединение обеспечивает одинаковое распределение температуры воды во всех баках буферной емкости.

Последний бак в батарее (бак № 2 на схеме) может выполнять функции гидравлического разделителя между радиаторной системой отопления и теплыми полами.

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Буферный бак заводского изготовления со встроенным теплообменником ГВС довольно дорогое оборудование. Один из российских производителей твердотопливных котлов предлагает покупателям недорогие буферные баки без теплообменника ГВС. Схема закрытой системы отопления для этого варианта показана на рисунке.

В этой схеме также не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при работе котла. В инструкции к котлу производитель рекомендует хозяину самому следить за тем, чтобы температура теплоносителя в обратной трубе во время отопительного сезона не опускалась ниже 60 о С.

Посмотрите видео, в котором автор знакомит с практической реализацией схемы отопления с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла. Обратите внимание, как в схеме на видео реализован режим защиты котла от низкотемпературной коррозии.

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Какой твердотопливный котел выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.

Теплоаккумулятор (буферная емкость) в системе отопления

Буферная емкость — полезнейший элемент в системе отопление с твердотопливным котлом и с электрическим котлом. Но если теплоаккумулятор подключить не правильно, то он не будет выполнять свои функции как положено.

Аккумулятор тепла для системы отопления (Буферная емкость) представляет из себя большую емкость наполненную теплоносителем и подключенную в схеме между котлом и радиаторами.

Разберемся, зачем нужен теплоаккумулятор в системе отопления, в чем заключается особенность подключения буферной емкости, и какое объем потребуется.

Назначение теплоаккумулятора

Назначение теплоаккумулятора понятно из его названия – хранить в себе запас тепловой энергии. У твердотопливного котла действие периодическое. Температура теплоносителя на его выходе изменяется в зависимости от интенсивности горения и количества одновременно горящего топлива.

Удобно топить котел не чаще раза в сутки.
За одну топку он может выделить, к примеру, 100 кВт (30 кг дров или 13 кг угля при КПД 80%). Но такая энергия выделится за 3 – 4 часа, а нам нужно, чтобы она подпитывала систему отопления равномерно в течении 24 часов. Получается по 4 – 5 кВт. Сделать это поможет только буферная емкость.

Аккумулятором тепла в доме выступают сама система отопления, так как в ней немало жидкости – может быть 100 литров и больше. Также тепло хорошо аккумулируют тяжелые строительные материалы – цементнопесчаная стяжка, перегородки и стены из кирпича, бетона, шлакобетона.

В доме, где много тяжелых строительных материалов, где большая внутренняя теплоемкость, сохраняется особый комфорт из-за отсутствия резки скачков температуры и влажности. В каркасных домах сгладить дискомфорт призвана система вентиляции управляемая электроникой.

Чтобы поддерживать стабильную температуру на протяжении суток в холодное время при неработающем котле, одной внутренней теплоемкости дома будет мало, необходима буферная емкость.

Как применяется буферная емкость с электрическим котлом

С твердотопливным котлом все понятно, — буферная емкость нужна чтобы топить котел пореже.
Но зачем нужен теплоаккумулятор с электрическим котлом, который можно запрограммировать как угодно?

Ответ на вопрос заключается в ночном маленьком тарифе на электричество.

Если есть возможность подключить ночной тариф и достаточную электрическую мощность (трехфазное подключение), то отопление электрическим котлом будет оптимальным. Несмотря на повышенную стоимость электричества (даже ночной тариф! — 1,7 руб/кВт, для дров примерно 1,0– 1,3 руб /кВт) выбор в пользу электрокотла побеждает из-за самого комфортного пользования.

Буферная емкость накапливает энергию выработанную за ночь электрокотлом, а днем будет ее отдавать.

Как подключается буферная емкость

Лучше применить простую и надежную схему подключения буферной емкости.

На емкость подключаются два контура – с одной стороны котел с насосом. С другой стороны система отопления со своим насосом.

Правильное направление движения жидкости в буферной емкости сверху вниз (указано на схеме стрелкой). Тогда теплоаккумулятор будет нагреваться от котла, или, как говорят специалисты, — будет заряжаться. После выключения котла емкость будет остывать и отдавать разогретый теплоноситель на радиаторы и тепло на ГВС.

Но как этого добиться?
Достигается путем подбора производительности насосов. Как правило, контур котла короткий, поэтому при одинаковых насосах жидкость будет двигаться в емкости сверху вниз. Чтобы обеспечить в любом случае превосходство контура котла по производительности в систему всешжда вводят дроссельный кран, которым запирают контур отопления при необходимости.

Термометры и трехходовой клапан

Также в подключении радиаторов может быть применен трехходовой клапан с термоголовкой (на схеме не показан) который позволит забирать тепло из емкости понемногу в соответствии с настройками термоголовки.

Проверить же в каком направлении движется жидкость по емкости – снизу вверх или сверху вниз, можно с помощь термометров, установленных с двух сторон емкости на обратке. Некоторые теплоаккумуляторы снабжены градусниками.
Температура на обратке котла должна быть несколько больше, чем на обратке отопления. Тогда буферная емкость будет заряжаться.

Змеевик внутри буферной емкости обеспечит нагрев воды для горячего водоснабжения. Отдельный бойлер для ГВС не нужен.

Читайте также:
Устройство приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла: особенности системы, её установка

Крайне важно, оградить твердотопливный котел от холодной обратки, ведь остывшую емкость не быстро разогреть, а также необходимо прекращать циркуляцию, когда котел погаснет. В противном случае он быстро охладит жидкость через свой теплообменник, ведь продувка на дымоход идет постоянно. Как подключить котел, чтобы он работал в оптимальном режиме – читайте на данном ресурсе.

Какой объем аккумулятора тепла выбрать

В подборе объема теплоаккумулятора для системы отопления важны не столько расчеты, сколько опыт эксплуатации и здравый смысл.

Весь нюанс выбора объема буферной емкости в том, что она стоит не мало, а дней с пиковыми холодами совсем не много.
Поэтому разумней не устанавливать емкость на 3 тонны, которая весьма дорогая, а в сильные морозы протопить несколько раз. Да к тому же и нагревать 3 тонны весьма долго, отопление получится не комфортным.

Практика показала, что оптимальным объемом, обеспечивающий достаточный комфорт, является одна тонна на 200 м кв. площади дома, если дом, конечно, утеплен как положено. Из этого расчета можно приблизительно принять: 100 м кв — 0,7 тонны, 300 м кв – 1,3 тонны.

Кстати, об утеплении – как утеплить дом, чтобы отопление было минимальным, читайте ЗДЕСЬ.

С буферной емкостью удобней использовать твердотопливный котел повышенной мощности, по принципу, — «Протопил один раз». Подбирается котел как минимум в 2 раза мощнее, чем по расчету теплопотерь. Если нужен на 15 кВт, — берем на 40 и не ошибаемся. Мощный твердотопливный котел, в отличие от других типов котлов всегда удобнее в эксплуатации.

Остается заметить, что сделать буферную емкость самостоятельно или пользоваться «самопалом» чаще не практичнее и не дешевле. Устройство сложное, требует защиты от коррозии, высокой теплоизоляции, правильного змеевика, лучшей циркуляции воды, и к тому же особой прочности. Так что думайте сами…

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.

  • 1 Что такое буферная емкость
  • 2 Расчет буферной емкости
  • 3 Подбор теплоаккумулятора
  • 4 Схемы подключения
    • 4.1 Альтернативная схема
  • 5 Заключение

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:
Цокольный кирпич: выбор, укладка, описание проведения работ

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.
Читайте также:
Фен-шуй участка: в гармонии с природой

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.

Как сделать твердотопливные котлы своими руками виды, пошаговое руководство по монтажу

Современные твердотопливные котлы – это технологичные установки, которые позволяют качественно отопить частный дом, сэкономив при этом на ресурсах. В этой статье мы расскажем о том, как собрать котел на твердом топливе своими руками, и какие разновидности таких агрегатов бывают.

Каков реальный КПД твердотопливных котлов

Производители отопительного оборудования, в частности твердотопливных котлов, предлагают большой ассортимент продукции с различными характеристиками.

Исходя из конструкции котла на твердом топливе, все изделия можно разделить на такие группы:

  • традиционные отопительные агрегаты;
  • дровяные котлы с пиролизным типом горения (газогенераторные);
  • длительного горения;
  • пеллетные.

Традиционный котел на твердом топливе, самодельный в том числе, по внешнему виду напоминает печь или буржуйку с самыми необходимыми элементами – топочной камерой, дверцей, зольником и дымоходом. С помощью зольника можно регулировать тягу, открывая и закрывая заслонку. Такие конструкции считаются достаточно надежными, поскольку в них нет никаких технологичных элементов, например термодатчиков или градусников, автоматического блока управления или электроники. В данном случае основным элементом конструкции твердотопливного котла является теплообменник, передающий тепловую энергию теплоносителю. Теплообменник бывает трубчатым или изготавливается в виде емкости из сплошных стальных листов.

Есть, однако, и более сложные устройства, которые тоже можно отнести к традиционным. Они оснащены перегородками и дроссельными заслонками, чтобы тягу было удобнее регулировать, а горячий воздух проходил большее расстояние до момента выхода в дымовую трубу. Такие перегородки существенно увеличивают КПД котла, поскольку больше тепловой энергии передается теплоносителю, а не просто «вылетает в трубу». Нужно понимать, что КПД котла это очень важный показатель.

Для подобных котлов можно использовать практически любое топливо – дрова, уголь, пеллеты и даже мусор. Главное, чтобы оно было как можно суше. С точки зрения производительности котлы простых конструкций едва ли могут претендовать на 50 % КПД, а в большинстве случаев он составляет всего лишь 15-20 %. Проблема заключается в том, что топливо слишком быстро сгорает, не успевая передать всю тепловую энергию воде в теплообменнике. В результате, большее количество тепла просто выводится в дымоход или его избыток заставляет теплоноситель закипать. Например, дрова нужно добавлять в топку каждый час, а угля хватит на 2-4 часа, но все равно он сгорает с избытком энергии и большими теплопотерями.

Более экономными и производительными являются современные котлы с перегородками и дроссельными заслонками. В них температуру сгорания топлива можно регулировать, а одной загрузки топлива хватает на 8-12 часов. Поэтому КПД таких установок нередко достигает 80 %.

Котлы с пиролизным типом горения

Для пиролизных котлов также используется твердое топливо, в частности дрова, однако, принцип их работы кардинально отличается от описанных выше установок. Они способны намного дольше и эффективнее отапливать дом, а топливо расходуют более экономно. В связи с этим стоимость таких агрегатов примерно в 1,5-2 раза больше, чем остальных.

Секрет газогенераторных (пиролизных) котлов в том, что под воздействием высокой температуры и при недостатке воздуха древесина преобразуется в древесный уголь, выделяя пиролизный газ.

Для такой реакции необходима температура от 200 ℃ до 800 ℃. При этом выделяется большое количество энергии, которая просушивает дрова и нагревает воздух. Пиролизный газ по трубам перемещается в камеру сгорания, где при смешении с воздухом возгорается – так генерируется большая часть тепла.

Читайте также:
Устройство приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла: особенности системы, её установка

Активные углероды участвуют в окислительных процессах при горении пиролизного газа, поэтому выходящий из трубы дым состоит преимущественно из углекислого газа и пара – содержание вредных компонентов ничтожно мало. К тому же, пиролизные котлы в принципе выделяют намного меньше дыма, чем классические установки. Поскольку топливо сгорает практически без остатка, газогенераторные котлы нуждаются в чистке довольно редко.

Стоит отметить, что довольно высокой температуры горения можно добиться даже при наличии сырых дров, однако, в таком случае производительность котла упадет практически вдвое, а значит, настолько же увеличится расход топлива.

Благодаря автоматике интенсивность горения в таком котле можно регулировать, чтобы экономить топливо и создать в помещении оптимальную температуру.

Обратите внимание, что изготовить пиролизный котел отопления на твердом топливе своими руками довольно сложно и очень опасно. В случае ошибок в сборке такая установка может взорваться.

Топливные агрегаты длительного горения

Идея создать своими руками твердотопливные котлы длительного горения наверняка многим покажется привлекательной. Прелесть таких конструкций в том, что закладывать дрова в них нужно лишь пару раз в сутки. Котел длительного горения отличается от традиционного агрегата тем, что в нем горение начинается с верхней части закладки топлива. При этом воздух в топливную камеру также подается сверху.

Схема котла длительного горения на твердом топливе предполагает наличие водяного контура вокруг его корпуса, поэтому вода в нем качественно прогревается на любом этапе процесса. Поскольку при работе котла горит не сразу вся закладка, а лишь верхний слой топлива, его хватает почти на 30 часов. Ряд универсальных твердотопливных котлов при использовании угля могут работать до 7 дней на одной закладке.

Данная конструкция не отличается конструктивной сложностью и не имеет каких-либо точных приборов, нуждающихся в подключении к электричеству. Поэтому цена на них вполне приемлема для потребителя. К тому же, собрать по готовым чертежам котел на твердом топливе своими руками вполне под силу домашнему мастеру. Можно сделать котел отопления своими руками и сэкономить немало денег.

Приведем несколько недостатков у данных конструкций. В работающий котел нельзя добавить топливо. Дрова для котла должны быть хорошо просушены (не более 20 % влажности) и распилены на небольшие поленья. Уголь можно применять только высокого качества, с малым содержанием шлаков. Кроме того, агрегаты данного типа ограничены по мощности – как правило, не более 40 кВт.

Еще одна разновидность котлов на твердом топливе – пеллетные агрегаты. Их отличие состоит в том, что в качестве топлива используются гранулы из отходов деревообработки. Большая часть промышленных моделей имеют особый бункер, из которого гранулы автоматически подаются в топку.

Чугунные и стальные конструкции – в чем отличия

Из какого бы материала ни был изготовлен котел, очень важно, чтобы он соответствовал основным эксплуатационным характеристикам. Разберемся в них более подробно.

В первую очередь стоит обратить внимание на материал теплообменника – чугун или сталь. Если вы хотите воспользоваться готовой схемой твердотопливного котла – своими руками чугунный теплообменник сделать вряд ли получится. Такая работа требует как специального оборудования, так и особых знаний и умений. Поэтому можно приобрести готовые секционные конструкции, которые перед транспортировкой разбирают, а на месте снова собирают.

Чугунным теплообменникам свойственно покрываться сухой ржавчиной – особой пленкой, защищающей стенки агрегата от разрушения. Кроме того, влажная ржавчина также образуется намного медленнее, чем обусловлен длительный срок эксплуатации чугунных изделий – от 10 до 25 лет. Среди прочих преимуществ чугунных теплообменников можно назвать отсутствие необходимости в частом и сложном обслуживании. Чистка таких устройств требуется нечасто, да и нагар практически не снижает КПД котла. В случае необходимости ремонта или усиления мощности агрегата нужно лишь заменить дефектные секции или увеличить их число.

Недостатки чугунных изделий таковы:

  • большая масса котла предполагает наличие отдельного фундамента;
  • затруднения в процессе сборки и высокие затраты на транспортировку;
  • чувствительность к термическим ударам – чугун не любит перепадов температур, поэтому контакт горячей поверхности с холодными дровами или холодной водой может быть губительным для него;
  • большая тепловая инерционность – на разогрев котла требуется длительное время, но и его последующее остывание происходит медленно.

Что касается стальных изделий, то они менее чувствительны к перепадам температур и не боятся контакта с холодными объектами. Это свойство позволяет при сборке котлов отопления на твердом топливе по чертежам оборудовать их чувствительными автоматическими элементами. А благодаря небольшой инерционности такие агрегаты быстро прогреваются и остывают – это позволяет регулировать температуру воздуха в доме. При этом, можно сделать чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, что позволит учесть все нюансы.

По внешнему виду котлы из стали – это сплошные сварные агрегаты, которые довольно сложно перевозить, хотя и чувствительность к механическим повреждениям у них намного ниже аналогов из чугуна.

Возможность ремонта стальных котлов с точки зрения некоторых специалистов весьма сомнительна. Отремонтировать, равно, как и сварить котел своими руками по чертежу в домашних условиях довольно непросто, со временем на швах в нем могут образовываться течи. Справедливости ради, отметим, что все зависит от навыков работника в работе со сварочным аппаратом. Но выполнить ремонт чугунного теплообменника все же проще – требуется только замена секций.

Читайте также:
Теплоизоляционный материал

Как правило, котлы с чугунными теплообменниками являются энергонезависимыми, стоят недорого, поэтому они могут стать достойной альтернативой уже установленному отопительному оборудованию в случае отключения электричества. Циркуляция теплоносителя в таких агрегатах происходит естественным путем, без применения насоса. Однако монтаж батарей нужно выполнять так, чтобы вода по трубам при нагревании свободно перемещалась по трубам под воздействием давления в котле.

Сборка котла по готовому проекту

Проще всего будет построить своими руками твердотопливный котел из кирпича. Его конструкция популярна и не требует сложных расчетов. Использовать такой котел можно сразу в нескольких целях, поэтому устанавливают их преимущественно на кухнях. Примечательно, что самостоятельно собрать такой агрегат смогут даже новички.

В процессе работы понадобится болгарка, сварочный аппарат с электродами, листовая сталь, кирпич, материалы для печного раствора, трубы и металлические уголки. Тем, кто никогда не держал в руках сварку, лучше всего выполнить резку деталей по чертежу котла на твердом топливе, а сварочные работы перепоручить профессионалу. Это важно, так как качество швов напрямую влияет на долговечность котла.

Положительный момент самостоятельного сооружения отопительного оборудования состоит в том, что можно подобрать размер твердотопливного котла и топки, а также рассчитать его мощность под конкретные нужды. Кроме того, в нем можно предусмотреть варочную поверхность или кирпичный свод, чтобы тепло аккумулировалось в процессе горения дров, а затем перераспределялось в систему отопления.

Теплообменник чаще всего делают прямоугольным, используя для этого прямоугольный профиль и трубы сечением 40-50 мм. Благодаря профилям облегчается стыковка труб, а швы получаются более прочными.

Пошаговая инструкция сооружения котла на твердом топливе

Итак, весь процесс, как сделать котел своими руками по чертежам, можно разделить на несколько последовательных этапов:

  1. Используя болгарку, из труб и профилей нужно вырезать заготовки. Профили будут стойками, в них газовым резаком нужно прорезать круглые отверстия для стыковки с трубами. Понадобится сделать по 4 отверстия по трубу Ø50 мм в передних стойках и по столько же в задних. Кроме того, нужны еще отверстия для врезки в систему отопления. Наплывы и нагар в результате резки или сварки нужно зачистить болгаркой, чтобы они не мешали движению воды по трубам.
  2. Далее заготовки собирают в единую конструкцию. Работать придется вдвоем – сварщику понадобится помощник, чтобы придерживать трубки в неподвижном положении. Чтобы было удобнее, можно поставить стойки с трубами на ровную поверхность и сварить переднюю и заднюю часть котла.
  3. Теперь нужно обеспечить подачу и отток воды из котла. К готовому каркасу приваривают входящую и обратную трубу, а торцы прямоугольных профилей заваривают кусками металла 60×40 мм.
  4. Прежде чем монтировать теплообменник, его проверяют на герметичность. Для этого его устанавливают вертикально, закрывают нижнее отверстие и наполняют водой. Если протечек на швах нет, значит можно работать дальше.
  5. Из кирпича выстраивают корпус котла и встраивают в него теплообменник, оставляя зазор между ними не менее 1 см. Установить регистр нужно так, чтобы создать подъем в сторону выходящей горячей воды. Перепад уровня между выходным отверстием и передним правым верхним углом теплообменника должен быть не менее 1 см. Это позволит улучшить циркуляцию теплоносителя и избавит от воздушных пробок.
  6. Кирпичная кладка должна перекрыть теплообменник сверху на 3-4 см. Поверх кладки укладывают чугунную плиту. Дымоход устанавливают по усмотрению хозяев – кирпичный, металлический, или выводят в уже готовую трубу.

Как повысить производительность котла

Самостоятельно собранный твердотопливный котел, как правило, отличается существенными теплопотерями, связанными с уходом тепла в дымовую трубу. Причем чем прямее и выше дымоход, тем больше теряется тепла. Выходом из положения в данном случае будет создание, так называемого, отопительного щита, то есть дымохода изогнутой формы, который позволяет передать больше тепловой энергии кирпичной кладке. Кирпич, в свою очередь, будет отдавать тепло воздуху в помещении, обогревая его. Нередко такие ходы устраивают в стенах между комнатами. Однако подобный подход осуществим только, если котел расположен в подвале или на цокольном этаже, либо при условии постройки громоздкого многоступенчатого дымохода.

Как вариант, повысить эффективность котла можно, если вокруг дымовой трубы смонтировать водонагреватель. В данном случае тепло уходящих газов будет нагревать стенки дымохода, и передаваться воде. Для этих целей дымоход можно сделать из более тонкой трубы, которую встроить в трубу большего сечения.

Наиболее эффективным способом повысить КПД твердотопливного котла будет установка циркуляционного насоса, принудительно перекачивающего воду. Это позволит повысить производительность установки примерно на 20-30 %.

Безусловно, сконструировать котел нужно так, чтобы теплоноситель мог циркулировать самостоятельно, если в доме отключили электричество. А при его наличии насос позволит ускорить прогрев дома до комфортных температур.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: