При организации обогрева частных домов хозяева применяют теплоаккумулятор для котлов отопления (он же буферная емкость), призванный оптимизировать использование постоянно дорожающих энергоносителей. Одна из главных задач, которые выполняют тепловые аккумуляторы, — повышение эффективности и комфорта при эксплуатации отопительного оборудования, работающего на твердом топливе. При желании агрегат можно изготовить самостоятельно, но особой выгоды это не принесет из-за причин, изложенных ниже.

Функциональное назначение агрегата

Теплоаккумуляторы используются совместно с источниками тепла, функционирующими на любом виде топлива, и призваны решать следующие задачи:

• буферные емкости для твердотопливных котлов аккумулируют избыток тепловой энергии, вырабатываемой теплогенератором;
• накапливают теплоту от электрического котла, работающего по ночному тарифу, отдавая ее днем отопительной системе;
• используются для подогрева воды на хозяйственные нужды;
• теплоаккумуляторы для отопления параллельно играют роль гидравлического разделителя, если это предусматривает их обвязка.

Твердотопливный котел работает наиболее эффективно в режиме интенсивного горения. В режиме тления его КПД существенно снижается. Но потребителям далеко не всегда нужна вода с температурой 80-90°С, поэтому избыток тепла передается в теплоаккумулятор для твердотопливного котла. Когда топливо сгорает и теплоноситель начинает остывать, в работу включается буферная емкость и возвращает полученную энергию системе отопления. Домовладельцу не нужно вставать среди ночи, чтобы подкинуть в топку поленьев.

 

 

При электрическом обогреве хозяева зачастую пользуются системой оплаты, когда ночью энергия стоит в 2-3 раза дешевле, чем днем. За ночь аккумулирующий бак для системы отопления полностью «зарядится» теплом и отдаст его в течение дня. То есть в дневное время, когда тариф на электроэнергию наиболее высокий, электрокотел можно не включать, а это значительная экономия средств.

Агрегат, оснащенный греющим контуром в виде змеевика, может не только действовать как аккумулятор тепла для системы отопления, но и подогревать воду для ГВС. Большинство заводских моделей имеет такой теплообменник, а некоторые снабжаются ТЭНами, обеспечивающими подогрев теплоносителя при его остывании.

Устройство и присоединение к отопительной сети

Простейший тепловой аккумулятор представляет собой утепленную стальную емкость. Устойчивость корпуса к давлению воды обеспечивается за счет круглой формы с полусферическими крышками. Более продвинутые теплоаккумуляторы для отопления комплектуются спиралевидным теплообменником для ГВС, электрическими нагревателями и змеевиком, нагревающим воду от солнечных коллекторов.

Чтобы подключить теплоаккумулятор к источнику тепла и отопительной сети, чаще всего используется стандартная схема с первичным (котловым) и вторичным (система отопления) контуром, в состав которой входят:

• циркуляционный насос котлового контура;
• насос, обслуживающий тепловую сеть;
• смесительный трехходовой клапан с термоголовкой либо сервоприводом;
• вентиль балансировочный;
• расширительный бак мембранного типа;
• группа безопасности;
• запорная арматура.

Когда нужно подключить теплоаккумулятор к твердотопливному котлу, в первичный контур необходимо добавить второй трехходовой клапан, задача которого — не допускать в теплогенератор холодную воду и таким путем защищать его от выпадения конденсата.

Система отопления с теплоаккумулятором, собранная по стандартной схеме, работает следующим образом:

1. Отопительный агрегат греет теплоноситель, поступающий в верхнюю зону буферной емкости.
2. Схема отрегулирована таким образом, что теплоноситель, попавший в бак для отопления, идет через его верхнюю зону сразу на выход, к радиаторной системе или теплым полам. Регулировка осуществляется балансировочным вентилем, установленным на входе в аккумулятор тепла со стороны отопительной сети.
3. Достигнув трехходового клапана, часть воды проходит дальше, к радиаторам. Клапан пропускает ровно столько теплоносителя, сколько требуется для поддержки температуры в батареях. Поскольку котел в это время продолжает работать, а тепло уходит в систему не полностью, то аккумулятор начинает «заряжаться» послойно, сверху вниз.
4. Остывшая вода из тепловой сети проходит циркуляционный насос, балансировочный вентиль и снова попадает в буферную емкость, только в нижнюю зону бака.
5. Пройдя ее напрямую, теплоноситель очищается в грязевике, минует насос котлового контура и снова подается на подогрев в котел. Перед насосом установлен расширительный бак, воспринимающий лишний объем воды.

Для компенсации теплового расширения воды в тепловом аккумуляторе для отопления к нему подключается собственный расширительный бачок вместительностью 1/10 от объема резервуара.

Подбор объема резервуара

Чтобы приобрести тепловой аккумулятор, удовлетворяющий индивидуальным требованиям по обогреву конкретного дома, и не переплатить при этом лишних денег, следует рассчитать оптимальную емкость бака. Слишком большой резервуар потребует много места для установки внутри коттеджа, так как вынести его на улицу нельзя. Маленький бак — это зря потраченные средства, ведь он не сможет накопить необходимое количество тепла.

Упрощенный расчет теплоаккумулятора производится по такому принципу: на каждый кВт тепловой мощности, необходимой для обогрева здания, приходится объем в 35-45 л буферной емкости. Здесь важно не перепутать понятия «тепловая мощность на обогрев дома» и «мощность котла». Объяснение простое: теплогенератор, работающий совместно с теплоаккумулятором для отопления, должен иметь запас мощности, вдвое превышающий потребность здания в тепле.

Если предположить, что теплоноситель, поступающий в бак, нагревается до температуры в 90°С, а в отопительной системе охлаждается до 50°С, то уточнить расчеты поможет таблица:

Вместительность буферной емкости, м3	0,35	0,5	0,8	1	1,5	2	3	3,5
Количество тепла, отдаваемого аккумулятором при разнице температур в 40 ⁰С, кВт за 1 час	19	29	44	59	84	114	168	211

Самостоятельное изготовление резервуара

Заводские теплоаккумуляторы отличаются цилиндрической формой корпуса с полукруглыми боковинами. Это сделано с целью противостоять внутреннему давлению, создаваемому нагретой водой. Повторить подобную форму в домашних условиях очень сложно, разве что взять в качестве корпуса готовую трубу. Хотя трубы больших диаметров имеют большую толщину стенок и значительный вес.

Изготовить полусферическую крышку практически невозможно, поэтому домашние умельцы обычно сваривают прямоугольный теплоаккумулятор своими руками. Чтобы его не раздуло от давления, надо использовать металл толщиной не менее 3 мм, усиленный по плоскости стальными уголками либо швеллерами. После этого бак покрывается теплоизоляционным слоем из пенопласта или минваты толщиной 80-100 мм. При этом расход металла, материалов и трудозатрат настолько велик, что стоимость изделия приближается к заводским теплоаккумуляторам.