Подключение накопительного бака к системе отопления

Содержание
  1. Твердотопливный котел с теплоаккумулятором
  2. Что такое теплоаккумулятор
  3. Для чего нужен
  4. Принцип работы
  5. Преимущества использования
  6. Недостатки
  7. Когда нужно ставить
  8. Расчет теплоаккумулятора
  9. Нюансы монтажа
  10. Схемы подключения к твердотопливному котлу
  11. Схема подключения к электрокотлу
  12. Схема подключения теплоаккумулятора с твердотопливным котлом и электрокотлом
  13. Зачем нужна буферная ёмкость для ТТ или электрокотла
  14. Как подключить буферный накопитель к котлу
  15. Обвязка теплоаккумулятора с одним котлом
  16. Схема буферной ёмкости с двумя котлами
  17. Варианты подключения теплоаккумулирующей ёмкости
  18. Подключение теплоаккумулятора (буферной емкости) к системе отопления
  19. Обвязка теплоаккумулятора: упрощенная схема
  20. Куда поставить циркуляционный насос
  21. Решаем проблему конденсата
  22. Подключение ТА к потребителям
  23. Подключение радиаторов
  24. Как запитать теплый водяной пол
  25. Тепловой аккумулятор: преимущество использования в различных системах отопления, особенности расчета и обвязки
  26. Преимущества использования теплоаккумулятора для котлов различного типа
  27. Газовый котел
  28. Электрический котёл
  29. Твердотопливный котел
  30. Основные технические характеристики теплоаккумулятора для частного дома
  31. Расчёт теплоаккумулятора для отопления и особенности его выбора
  32. Типовые схемы обвязки ТТ котла с теплоаккумулятором

Твердотопливный котел с теплоаккумулятором

Подключение накопительного бака к системе отопления

Теплое, уютное и красивое жилище — мечта каждого владельца частного дома. Отопление в нем играет не последнюю роль. Поэтому выбор надежного, удобного в использовании и с оптимальной ценой отопительного прибора — очень важная задача.

В настоящее время, когда цены на газ, его установку, подключение и обслуживание все время увеличиваются, многие обращают свое внимание на котлы на твердом топливе. Тем более что с приобретением топлива пока, по крайней мере, проблем нет. И наша промышленность радует большим выбором современных усовершенствованных твердотопливных котлов с теплоаккумулятором : пиролизных и пеллетных.

Что такое теплоаккумулятор

Но при эксплуатации агрегата на твердом топливе придется столкнуться с проблемой неоднородности получения тепловой энергии. Пока котел работает — дома тепло или даже жарко.

Закончилось топливо – в доме становится холодно. Половина полученного тепла уходит в атмосферу, да и подкладывать дрова приходится часто.

Поэтому задумались о том, чтобы сохранять избыточное тепло, а потом потихоньку отдавать его в систему отопления.

Эту проблему и решают, когда начинают эксплуатировать твердотопливный котел с теплоаккумулятором.

В странах Европы запрещено применение агрегатов тепловой энергии без буферной емкости, чтобы не было выбросов угарного газа в атмосферу.

Теплоаккумулятор — это емкость, чаще всего круглая цилиндрическая, наполненная водой, в зависимости от предназначения бывает разных модификаций.

В производственный вариант входят:

  • основной корпус, который изготавливается из различных сплавов стали или из нержавейки;
  • слой изоляции из базальтовой или минеральной ваты или пенополиуретана толщиной не менее 50 мм;
  • наружная обшивка изготавливается или из окрашенного тонкого листового металла, или из чехла из полимерного материала;
  • в основную емкость врезают патрубки для подвода и отвода теплоносителя;
  • в более дорогих моделях внутри устанавливают змеевик для подогрева воды;
  • термометр и манометр служат для контроля за температурой и давлением.

Иногда в тепловой аккумулятор встраивают блок электрических тенов с датчиками и подсоединяют солнечные батареи — это создает дополнительный комфорт при его использовании.

Цены на эти варианты высокие, поэтому народные умельцы чаще всего изготавливают буферные емкости своими руками.

Для чего нужен

Спектр применения аккумулятора тепловой энергии очень широк и определяется согласно модификации и применяемого вместе с ним оборудования.

Самое главное его предназначение:

  • накопить как можно больше тепла, а потом, когда закончится топливо в основном теплогенераторе, отдать его в систему отопления;
  • предотвращать резкие перепады температуры в системе, тем самым не допускать появления конденсата в котле.

Более современные и дорогие позволяют создать больший комфорт и больше возможностей:

  • горячее водоснабжение в доме;
  • использовать его вместо электрокотла, если установить в него электрические нагреватели.

Принцип работы

Перед первым использованием рекомендуется изучить схему работы котла и емкости.

Система работает так:

  1. Затопили котел.
  2. Нагретая вода попадает в теплогенератор, как бы заряжает его.
  3. Циркуляционный насос, установленный за емкостью, по трубопроводу, вмонтированному в верхнюю ее часть, доставляет теплоноситель к трубам отопления.
  4. Возвращаясь, остывшая вода поступает в нижнюю часть теплогенератора.
  5. Затем она поступает в котел.
  6. Закончилось топливо — потух котел.
  7. В работу вступает теплогенератор: при помощи циркуляционного насоса из верхней горячей зоны постепенно разносит сохраненное тепло по трубам и радиаторам.

Второй насос снабжают комнатным датчиком температуры, который при необходимости может отключить его, если температура превысит установленную для него температуру. Тогда котел будет нагревать только теплоаккумулятор. При понижении температуры воздуха в комнатах, включается насос, и вода снова будет нагревать батареи.

Преимущества использования

Применение аккумулятора тепловой энергии позволяет хозяину домовладения удовлетворить все его запросы.

Достоинства системы:

  • тепловой агрегат используется на полную мощность, происходит почти полное сгорание топлива;
  • следствие этого: высокий кпд (коэффициент полезного действия) — при наименьшем количестве сгораемого топлива получаем больше калорий тепла;
  • экономия на приобретении топлива;
  • не происходит резких скачков температуры, оборудование не подвергается коррозии, поэтому дольше служит;
  • удобное использование, так как разовой загрузки топлива хватает на большой промежуток времени — не нужно подниматься среди ночи и подбрасывать топливо в котел;
  • в доме комфортная обстановка, так как нет резких колебаний температур, а датчики температур могут контролировать климат в каждой комнате и отключать и выключать насос отопления по мере необходимости;
  • снабжение горячей водой;
  • при подключении ТЭНа — использовать вместо электрокотла;
  • возможность подключения нескольких независимых друг от друга контуров: для отопления, для горячей воды и для других нужд;
  • возможность подключения солнечных батарей.

Недостатки

У связки теплового нагревателя с тепловым накопителем недостатки, конечно, есть, но со временем покупатель поймет, что вложенные средства были потрачены не зря.

Минусы системы:

  1. Самым значительным недостатком является высокая цена теплоаккумулятора, поэтому народные умельцы очень часто изготавливают их своими руками. При достаточном мастерстве и определенной сноровке сделать это не очень трудно.
  2. Второй проблемой, с которой сталкивается владелец частного дома, является то, что необходимо проектировать котельную с учетом размера емкости, а она немаленькая. Минимальный размер теплового аккумулятора: 1 метр в высоту и диаметр 600 мм, а для двухэтажного дома он будет еще больше.
  3. При покупке котла следует принимать во внимание, что мощность его должна рассчитываться не только по площади отапливаемого помещения, но и по емкости теплового генератора: то есть почти в 2 раза мощнее нужно покупать агрегат для отопления.

Когда нужно ставить

Теплогенератор — это дорогое удовольствие.

Поэтому его устанавливают в случае:

  • когда имеется большая площадь дома;
  • большой расход горячей воды;
  • когда применяют несколько видов отопителей: газовая установка, или электрокотел, или солнечные батареи, которые входят в моду в последнее время.

Отопители комбинируют, выбирают, что и в какое время лучше использовать.

Например:

  • днем — солнечные батареи, вечером — котел;
  • днем — твердотопливный котел, ночью — газ.

Цены на твердотопливные котлы

твердотопливный котел

Расчет теплоаккумулятора

Чтобы правильно рассчитать необходимую емкость теплоаккумулятора лучше всего обратиться к опытному специалисту. Но в то же время есть методики для расчета, по которым можно приблизительно рассчитать емкость буферного устройства, чтобы как-то сориентироваться, какой по мощности приобретать котел, и определиться с расположением теплового накопителя и размерами котельной.

Есть два метода расчета:

  • простой, основанный на практике специалистов;
  • по формуле.

Исходя из многолетнего приобретенного опыта, специалисты пришли к мнению, что на 1 кВт мощности котла необходимо 25-50 литров объема теплогенератора. Истина находится где-то посередине.

Поставить меньшего объема накопитель, котел будет работать с меньшим КПД, если возьмешь большего объема — дома будет холодно, так как теплонагреватель будет только аккумулировать тепло, а в системе будет его не хватать.

По формуле емкость рассчитывается так: Q = mc (T2-T1), где:

  • Q — количество накопленного тепла,
  • m — объем воды в емкости,
  • c — удельная теплоемкость, равная 4200 Дж/(кг·К) ,
  • Т2 и Т1 — показатели температур воды на входе и обратке.

Нюансы монтажа

Тепловые накопители бывают разной величины и различных конструкций.

Но при монтаже для всех категорий необходимо соблюдать они и те же требования:

  • категорически запрещаются сварные соединения при монтаже теплоаккумулятора;
  • монтаж осуществляется только муфтами с резьбой или фланцами;
  • необходимо снабдить запорной арматурой все подходящие трубопроводы;
  • на всех входящих и выходящих контурах установить термодатчики;
  • подключить в систему дренажный датчик;
  • «грязевики» — фильтры грубой очистки установить на всех входах в теплогенератор;
  • иногда в комплектацию теплового накопителя не входит автоматический воздухоотводчик, обязательно приобрести его и установить в верхнем выходном контуре;
  • группу безопасности рекомендуется устанавливать вблизи аккумулирующей емкости;
  • размещать аккумулятор тепла необходимо только в отапливаемом помещении во избежание замерзания теплоносителя;
  • устанавливать теплоагрегат рекомендуется на специальный фундамент;
  • для соблюдения техники безопасности размещать его так, чтобы был свободный доступ ко всем входящим и выходящим контурам.

Схемы подключения к твердотопливному котлу

Рассмотрим различные методы подключения аккумулирующей емкости.

Самая простая и дешевая в изготовлении и эксплуатации схема состоит из:

  • агрегата нагревания;
  • простого трубопровода;
  • обыкновенной буферной емкости;
  • циркуляционных насосов для перемещения теплоносителя от нагревателя к потребителям тепла.

Давление во всей системе одинаковое. Такая схема подойдет для небольших домовладений.

Более рациональное использование накопленной тепловой энергии достигается при добавлении в схему отопления смесительного блока, который состоит из перемычки, которая соединяет подающий и возвратный трубопроводы и трехходового смесительного клапана с термоголовкой.

В данной системе имеется возможность контролировать и регулировать температуру теплоносителя, при этом «зарядки теплогенератора» хватает на более длительный срок.

Для снабжения жилого дома горячей водой применяют тепловые агрегаты более сложной конструкции.

В такие устройства входят:

  • теплообменник, состоящий из спиралевидных трубочек из нержавеющей или гофрированной стали;
  • бак для нагрева воды;
  • магниевый анод, препятствующий образованию накипи на внутренних стенках бака, который периодически необходимо менять;
  • тепловые электронагревательные тены;
  • термометры — датчики воды.

В этом случае подающий трубопровод подсоединяют к накопителю тепла в нижнюю точку, а выход монтируют вверху.

Ранее были приведены схематические примеры отоплений.

Рассмотрим более подробно принцип работы системы отопления и ее состав:

  1. Отопитель — котел твердотопливный.
  2. Группа безопасности сразу над котлом, которая следит за температурой и давлением теплоносителя в системе.
  3. Малый круг отопления состоит из перемычки, соединяющей подающий трубопровод и обратку, трехходового клапана, циркуляционного насоса и расширительного бака. Роль малого круга: защита теплогенератора от холодного теплоносителя и предотвращения появления конденсата в котле. В начале работы теплогенератора вода по трубам идет частично в теплогенератор и по малому кругу. Теплоноситель нагревается до 60 градусов, начинает работать клапан: он потихоньку открывается и холодная вода из обратки начинается смешиваться с горячей водой из малого контура. Как только температура достигает 60 градусов, клапан полностью перекрывает малый круг и теплоноситель идет полностью через теплогенератор.
  4. Расширительный бачок забирает излишки давления из системы, а при необходимости — сбрасывает его в нее обратно.
  5. За малым контуром подающий трубопровод подсоединяют в верхней точке теплогенератора, а обратка подсоединяется в нижнюю точку.
  6. После бака на подающем трубопроводе снова ставят трехходовой датчик с комнатным измерителем температуры и циркуляционный насос.
  7. Далее размещаются радиаторы отоплений остальных помещений.

Схема подключения к электрокотлу

Если в домовладении установлен электрический счетчик с двухфазным тарифом «день-ночь», то можно применять в качестве основного источника отопления электрокотел в тандеме с теплоаккумулятором.

Только работать он будет ночью, нагревая всю систему и «заряжая» тепловую емкость до температуры 90 градусов. А днем тепловой источник начинает отдавать тепло в систему отопления.

При помощи циркуляционного насоса и датчиков температур можно добиться равномерного распределения тепла по разным помещениям.

Еще один вариант применения электричества встречается при эксплуатации теплового аккумулятора: в него встраивают специальные тепловые электрические нагреватели.

Они применяются для дополнительного подогрева аккумулятора в ночное время или когда нет большой необходимости растапливать основной источник тепла. Если в конструкции ТЭНа нет термодатчика, необходимо его обязательно приобрести и установить.

В данной статье приведены основные аспекты устройства систем отопления, но при расчете и установке, если не доверяете своему умению и мастерству, обратитесь к опытным специалистам, чтобы впоследствии не попасть впросак. Все-таки отопление своего жилища — это очень ответственное дело. Отопительные котлы комбинированные дрова электричество читайте у нас на сайте.

В этом видеоролике опытный мастер на примере расскажет и покажет, как правильно сделать обвязку твердотопливного котла и бака-аккумулятора.

Схема подключения теплоаккумулятора с твердотопливным котлом и электрокотлом

Подключение накопительного бака к системе отопления

Буферная емкость, неотъемлемая часть схемы подключения твердотопливного или электрического котла. При одновременном использовании двух типов теплогенераторов, установленных в единую систему отопления бак накопитель играет роль гидравлического разделителя.

Обвязка теплоаккумулятора с твердотопливным котлом или электрокотлом преследует несколько важных задач: аккумулирует и отдает энергию, предотвращает гидравлические удары и перегрев теплоносителя, обеспечивает равномерный нагрев теплонесущей жидкости.

Зачем нужна буферная ёмкость для ТТ или электрокотла

Теплоаккумулятор работает как электроаккумулятор. При включенном котле бак собирает тепловую энергию. Внутри ёмкости (в зависимости от модели) вмещается от 200 до более чем 3000 л воды.

Нагретый теплоноситель из котла поступает в накопительный бак, покрытый теплоизоляционным слоем. Внутри емкости теплоаккумулятора горячая вода сохраняет температуру в течение 5-18 часов.

Сразу после отключения котла, выступающего основным источником тепловой энергии, вода в системе отопления начинает остывать.

Недостаток тепла компенсируется за счет нагретого и сохраненного в буферной ёмкости теплоносителя.

Описанный принцип работы используется по-разному. Так, теплоаккумулятор в системе отопления с твёрдотопливным котлом устанавливается по нескольким причинам:

  • после отключения ТТ котла по причине прогорания дров или угля, в ночное время суток, обогрев здания продолжается;
  • перегрев и закипание теплоносителя (частое явление при работе ТТ котла) исключается;
  • при установке накопителя с контуром ГВС, можно обеспечить горячее водоснабжение дома;
  • бак с двумя теплообменниками может одновременно подключаться к котлу, системе горячего водоснабжения и солнечным коллекторам или геотермальному насосу.

Подключение буферной емкости к электрокотлу используют с несколько другой целью — с двух тарифным счетчиком. Плата за электричество по «ночному тарифу» существенно снижается.

Теплоаккумулятор устанавливают с таким расчетом, чтобы нагреть его в период льготного тарифа на электроэнергию.

Экономия при грамотном расчете теплоаккумулятора составит не менее 30%, по сравнению с обвязкой электрокотла без буферной емкости.

В случае параллельного подсоединения электрического и твердотопливного котла в единую сеть отопления, накопительный бак играет роль теплоаккумулятора и гидравлического разделителя.

Для простоты расчетов объём бака и определение расхода теплоносителя высчитывают по следующей таблице:

Жилая площадь / время автономной работы8 час10 час12 час14 час16 час
100 м²587 л734 л881 л1028 л1175 л
150 м²880 л1101 л1321 л1542 л1762 л
200 м²1174 л1468 л1762 л2056 л2350 л

Как подключить буферный накопитель к котлу

Чтобы выполнить правильную обвязку необходимо хорошо понимать, как устроен бак. Внутри накопитель — это пустая бочка. В верхней части присутствуют два патрубка для подключения к теплогенератору и системе отопления. Внизу присутствуют аналогичные отводы, для обратки.

Правильная обвязка котла с буферной емкостью должна обеспечить соблюдение нескольких условий:

  • нагретый теплоноситель в баке должен двигаться по направлению к системе отопления и вниз;
  • не допускается, чтобы охлажденную жидкость, находящуюся внизу ёмкости, выдавливало наверх.

Схема отопления с теплоаккумулятором в частном доме предназначена справиться с описанными выше задачами. Проектирование и изготовление обвязки — это сложный процесс, требующий определенных инженерных навыков.

Обвязка теплоаккумулятора с одним котлом

Существуют отличия в подключении буферной емкости в самотечной и с принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. Разница заключается в нескольких аспектах, влияющих на схему обвязки:

  • Принудительная циркуляция — типовая схема подключения буферной емкости к твердотопливному котлу. Обеспечивает необходимую скорость зарядки теплоаккумулятора. Особенность обвязки в том, что требуется монтаж двух циркуляционных насосов, устанавливаемых непосредственно перед и сразу после накопительного бака, на обратке.При этом необходимо рассчитать мощность насосного оборудования, чтобы во время работы теплоноситель с обратки не поднимался в теплоаккумуляторе под давлением в верх, и не подмешивался к горячей жидкости. Для этого насос до накопителя должен иметь меньшую мощность, чем тот, что установлен сразу после него. Это рекомендуемая схема подключения теплового аккумулятора с твердотопливным котлом.Так как точно отрегулировать циркуляцию и давление воды в системе перед и после бака сложно, непосредственно перед емкостью устанавливают балансировочный кран.
  • Гравитационная система — теплоноситель циркулирует естественным способом, соответственно проблема выдавливания в баке холодной воды наверх решена сама собой. Следуя законам физики горячая жидкость будет подниматься вверх. Холодная соответственно опускаться вниз.Недостатки решения: теплоноситель, циркулирующий самотеком, будет сильнее нагревать точки отопления, расположенные ближе к котлу. Решить проблему можно следующим способом:
    1. схема с использованием трехходового крана — узел ставят так, чтобы теплоноситель в первую очередь направлялся к радиаторам отопления и только после достаточного нагрева в бак.
    2. подключение с одним насосом — узел размещают непосредственно перед котлом, после теплоаккумулятора. Такое решение позволяет сделать обвязку без трехходового клапана. Установка циркуляционного насоса в систему делает систему энергозависимой. Чтобы избежать остановки обогрева после отключения электричества, используют байпас.

    Открытая система отопления с циркуляционным насосом уступает по своей теплоэффективности обвязке с принудительным движением теплоносителя.

Теплоаккумулятор в системе отопления с естественной циркуляцией необходимо расположить выше уровня радиаторов отопления. Компенсация давления осуществляется за счет мембранного или открытого расширительного бака.

Монтаж теплоаккумулятора к твердотопливному котлу осуществляется с применением предохраняющей и регулирующей арматуры. Обязательно устанавливают сепаратор воздуха, расширительный бак мембранного или открытого типа, трехходовой клапан, узел безопасности (манометр, сбросовый клапан, воздухоотводчик).

Схема буферной ёмкости с двумя котлами

Принцип обвязки во многом напоминает рассмотренный выше. Используется параллельное подключение электрокотла и твердотопливного котла. Подача теплоносителя осуществляется следующим способом:

  • твердотопливный котел устанавливается как основной источник тепла;
  • на подачу через трехходовой клапан с электроприводом, подключенный к термостату, ставится электрокотел;
  • после устанавливаются сепаратор воздуха и циркуляционный насос;
  • выполняется монтаж буферной емкости на отопление;
  • на обратку монтируют узел подпитки, модуль защиты от холостого хода, мембранный бак.

Если планируется монтаж многовалентной системы отопления, следует использовать гидрострелку. Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором и электрическим котлом работает следующим образом:

  • основным источником тепла остается котел на твёрдом топливе;
  • после прогорания дров и остывания теплоносителя, какое-то время нагрев поддерживается за счет буферной емкости;
  • как только температура нагрева падает до предельных значений, включается электрокотел.

Возможно подключение бойлера косвенного нагрева к теплоаккумулятору, с встроенным змеевиком ГВС. Для обеспечения достаточного количества тепла запас мощности котла должен составлять не менее 50%. Для дома с площадью 200 м², котел должен быть мощностью не менее 40 кВт. Такой производительности будет достаточной, чтобы прогреть систему отопления и зарядить теплоаккумулятор.

Варианты подключения теплоаккумулирующей ёмкости

Подключение теплоаккумулятора (буферной емкости) к системе отопления

Подключение накопительного бака к системе отопления

Подключить теплоаккумулятор (буферную емкость) для отопления можно десятком разных способов. Есть самые простые — просто трубы подключить, есть сложнее, с большим количеством элементов, которые решают различные задачи. Разберем, как подключить теплоаккумулятор, по порядку, с возможностями схем, для разных потребителей. Рассмотрим плюсы и минусы каждой из схем.

Обвязка теплоаккумулятора: упрощенная схема

Буферную емкость ставят между водогрейной печью/котлом и системой отопления. В самом простом варианте подключают трубы напрямую, без каких-либо излишеств (см. рисунок ниже).

 Вот только лучше поставить отсечные краны  на каждом из отводов — перед и после емкости. Это даст возможность отключать емкость, проводить ремонтные работы с баком и не сливать при этом теплоноситель из системы.

Еще очень желательны фильтры.

В чем недостаток такой схемы подключения теплоаккумулятора для системы отопления? При поступлении в теплообменник котла теплоносителя с низкой температурой, образуется конденсат. Он состоит из очень едких жидкостей, которые разрушают металл.

Испаряясь, этот конденсат оставляет толстый слой налета на теплообменнике, что очень сильно снижает эффективность (теплообменник хуже нагревается). Ситуация с холодной обраткой появляется во время старта системы, пока не нагрет теплоноситель.

Так как в данной схеме греться должен весь объем, конденсат выпадает продолжительное время, что приводит к быстрому снижению эффективности отопления, разрушению теплообменника.

Самая простая схема подключения теплового аккумулятора к системе отопления

Второй недостаток этой схемы: вода в емкости может быть очень горячей — до 90°C и больше.

Если подавать ее в радиаторы напрямую, в помещениях может быть слишком жарко, к тому же о нагретые до такой температуры радиаторы можно серьезно обжечься.

На теплый водяной пол, такой горячий теплоноситель вообще давать нельзя — все расплавиться.

И, самое важное, в данной схеме нет циркуляционного насоса.

То есть, движется теплоноситель по естественным причинам: благодаря уклону труб (не забудьте, кстати, о правильном уклоне) и разнице температур между подачей и обраткой.

Но такое движение медленное и малоэффективное, особенно при понижении температуры в баке. Такая схема малоэффективна. Для того чтобы теплоноситель двигался быстрее, ставят циркуляционный насос.

Куда поставить циркуляционный насос

В большинстве схем обвязки теплоаккумулятора с циркуляционным насосом, он стоит в обратном трубопроводе перед котлом. В обратке — потому что тут ниже температуры, но можно поставить и на подаче.

Современные насосы рассчитаны на прокачку теплоносителя до 110°C, так что они там неплохо себя чувствуют.

Второй момент: при установке на подаче, насос не будет создавать дополнительное давление на теплообменник, что продлит срок его службы.

В любом случае при установке циркуляционного насоса в подаче или на обратке, возможность естественной циркуляции отсутствует. То есть, при отключении электроэнергии, циркуляция остановится, котел неминуемо закипит.

Чтобы избежать этого, ставят четырехходовой клапан, через который организуют сброс перегретой воды в канализацию и подпитку холодной водой из ХВС.

Так организуется аварийное охлаждение теплообменника и предупреждается закипание теплоносителя.

Один из способов избежать перегрева теплоносителя в котле отопления

Обратите внимание, что реализовывать эту схему можно только на стальных или медных теплообменниках. С чугунными — нельзя. При попадании холодной воды они могут лопнуть.

Есть и другой способ. Он более щадящий по отношению к теплообменнику (подходит и для чугунных) и требует меньше материалов. Можно сделать обвязку между котлом и теплоаккумулятором для отопления так, чтобы сохранить естественную циркуляцию. В таком случае при отключении электропитания котел не закипит — будет продолжать греть воду в емкости.

Для сохранения естественной циркуляции теплоносителя, насос ставят в отдельном, специально созданном контуре. Чтобы схема работала, в контуре ставят лепестковый обратный клапан большого сечения.

Так сохраняется естественная циркуляция даже при отсутствии электропитания

Когда не работает циркуляционный насос, он пропускает поток теплоносителя от ТА. При работе циркуляционного насоса, он своим напором подпирает клапан и теплоноситель идет через насос. На насос идет труба не менее дюйма в диаметре. Только в этом случае может сохраниться естественная циркуляция.

Решаем проблему конденсата

Логичное решение проблемы слишком холодной воды на обратке — добавить горячую с подачи. Реализуется это при помощи перемычки и установленного на отводе регулируемого трехходового смесительного клапана.

Клапан должен быть смесительного типа: при достижении выставленной температуры, он плавно начинает сдвигать клапана в двух подключенных трубах. Таким образом получается постепенное и плавное изменение температуры.

Обвязка теплоаккумулятора: добавочный контур для подмеса теплой воды в обратку

Холодная вода в обратном трубопроводе появляется в нескольких случаях: при разгоне котла, когда вода в теплоаккумуляторе сильно остыла (после простоя), а котел в работе. Давайте рассмотрим, как работает эта схема подключения аккумулятора тепла в обоих случаях. Движение теплоносителя показано на иллюстрациях ниже.

Пока котел не разогрелся, теплоноситель совсем холодный. В этом случае трехходовой клапан перекрывает поток теплоносителя на ТА и он движется по малому кругу (рисунок внизу, верхняя левая картинка).

Прогрев происходит быстро, так как воды мало, время, образования конденсата минимально. На рисунке принято, что трехходовой клапан настроен на 55°C.

Пока вода в малом круге не достигнет этой температуры, она так и циркулирует в нем.

Когда теплоноситель в малом кольце разогревается до 55°C, клапан сдвигает заслонки, включается в работу теплоаккумулятор для отопления. В этом случае одновременно идут три потока (правый рисунок в верхнем ряду):

  • малый, как на первой картинке;
  • часть теплоносителя идет на ТА через клапан;
  • из ТА по обратке, через клапан, на насос и в теплообменник котла (третий круг).

В таком положении все находится до тех пор, пока теплоноситель в баке не прогреется до выставленной температуры (в данном случае до 55°C).

Как работает трехходовой смесительный клапан в схеме с ТА

Когда температура в баке достигает 55°C, трехходовой клапан отсекает подмес. Жидкость движется по большому кругу (нижний рисунок):

  • подача — не заходя на клапан — в ТА;
  • обратный поток — через клапан, на насос, в котел.

В таком состоянии все работает до тех пор, пока горит топливо.

Чтобы обвязка теплоаккумулятора была завершенной, добавим контролирующие элементы — в трубопровод подачи устанавливается группа безопасности: манометр, предохранительный (аварийный) клапан сброса давления, автоматический воздухоотводчик.

Для установки аварийного клапана, в некоторых котлах есть специальные штуцера. В противном случае аварийный клапан ставят с остальными компонентами сразу на выходе котла — до первого ответвления.

Окончательный вид обвязки ТА со стороны котла (группа безопасности не нарисована, стоит на подаче после котла)

Еще устанавливается расширительный бак мембранного типа. Он будет принимать в себя лишнюю воду по мере расширения (при нагреве жидкости увеличиваются в объеме). Теплоаккумулятор для отопления к котлу мы подключили. На этом обвязка теплоаккумулятора со стороны котла окончена.

Подключение ТА к потребителям

С другой стороны теплоаккумулирующую емкость надо подключить к системе отопления. Если подключаем только радиаторы, все просто — с одного из верхних выходов идет труба в трубопровод подачи, в нижний подключаем обратку.

Но, в этом случае, возможен перегрев радиаторов. Когда вода в баке нагрета до температуры выше 60°C, это может быть опасным, а температура может быть 90°C и даже выше. При касании к таким горячим радиаторам, высока вероятность получения нешуточного ожога.

К тому же в помещении явно будет жарко.

Подключение радиаторов

Чтобы избежать подачи слишком горячего теплоносителя, ставят еще один трехходовой смесительный клапан. Схема работает также как описано выше. Выставляем на регуляторе требуемую температуру, например, 50°C. Как только теплоноситель в подаче будет горячее, клапан откроет подмес воды из обратки.

Одна из выгод установки теплоаккумулятора — возможность приготовления ГВС в той же емкости (средняя картинка на рисунке ниже). Для этого в бак встраивают теплообменник или емкость. Его выход подключают к гребенке горячего водоснабжения.

Схемы обвязки буферной емкости со стороны системы отопления

Так как и в этом случае тоже возможен перегрев, тут также необходим узел подмеса. Вот только добавлять надо холодную водопроводную воду.

Реализуется этот узел при помощи еще одного трехходового смесительного клапана. Выход от холодного водопровода подключаем к смесительному трехходовому клапану ГВС.

Чтобы при отсутствии разбора горячей воды она не попадала в гребенку холодной воды, на линии подачи от ХВС ставим обратный клапан.

Эта схема обвязки теплоаккумулятора имеет существенный недостаток: когда горячая вода не используется, вода в трубах остывает. Чтобы «добыть» теплую, приходится сливать остывшую просто в канализацию. Это неудобно, так как приходится ждать, и неэкономно.

Для решения проблемы, от последней точки разбора тянут обратную линию, в которой устанавливают свой циркуляционный насос. Этот контур называется рециркуляционным. Пока кран нигде не открыли, вода бегает по кругу. Таким образом, из всех кранов постоянно идет теплая вода.

Обратите внимание на установку обратных клапанов — они обязательны для работоспособности схемы.

Обвязка теплоаккумулятора для индивидуального отопления со всеми функциональными элементами и арматурой

Для окончательной проработки схемы надо еще оговорить место установки арматуры.

Это автоматические воздухоотводчики, которые ставят в самых высоких точках системы. Еще нужны запорные краны.

Их устанавливают возле каждого крупного функционального узла так, чтобы при необходимости, можно было перекрыть краны и снять оборудование для ремонта или профилактики.

Как запитать теплый водяной пол

К теплоаккумулятору можно очень неплохо подключить и теплый пол. Обвязка в этом случае ничем не отличается от случая с радиаторами.

Нужен тот же узел подмеса со смесительным трехходовым клапаном, но настроен он должен быть на более низкую температуру — не выше +40°C.

В этом случае можно подключить теплый пол без смесительного узла — температура должна контролироваться при выходе из котла. Но можно и перестраховаться — поставить второй смесительный узел на распределительном коллекторе теплого пола.

Обвязка теплоаккумулятора с теплым водяным полом (в зеленом контуре)

Есть и второй вариант обвязки теплоаккумулятора с теплым полом — подавать той же температуры теплоноситель, что идет на радиаторы.

Понижать ее будет смесительный узел. Хлопот и затрат меньше (нужны только тройники для отвода от основной магистрали), но и надежность такого решения ниже.

Хотя, справляется же это оборудование с теплоносителем, который подает обычный котел.

Тепловой аккумулятор: преимущество использования в различных системах отопления, особенности расчета и обвязки

Подключение накопительного бака к системе отопления
Типовая схема обвязки котла с теплоаккумулятором

Буферная или емкость или теплоаккумулятор для отопления используется для накопления горячего теплоносителя с целью его более рационального использования.

Однако, большинство систем отопления с газовыми, электрическими и дизельными котлами функционируют без аккумулирующего бака.

Следует определить, в каких именно случаях использование теплоаккумулятора для котла отопления является наиболее эффективным, а когда не приносит заметного экономического или технического эффекта.

Преимущества использования теплоаккумулятора для котлов различного типа

Приобретая тепловой аккумулятор, пользователь ожидает значительного повышения КПД системы отопления. Однако, коэффициент увеличения отличается для котлов, использующих различные виды топлива.

Газовый котел

В газовых системах теплоаккумуляторы для отопления используются довольно редко. Причина состоит в высоком уровне автоматизации газового котла в сочетании с использованием встроенных циркуляционных насосов.

Таким образом, буферная емкость будет только мешать принудительному перемещению теплоносителя по системе. Что касается экономии средств, то для газового топлива не существует особых тарифов.

Следовательно, нет возможности в нагреве теплоносителя при низкой цене топлива.

Электрический котёл

Электрокотлы оборудованы эффективной системой контроля с высоким уровнем автоматизации. Однако они являются одними из самых дорогостоящих, с точки зрения цены на энергоресурсы. В сочетании с теплоаккумулятором для системы отопления затраты на электричество могут быть существенно снижены.

Это происходит при условии использования двухтарифного счётчика. В ночное время при слабой загрузке энергосистемы электрический котел работает при более экономном тарифе, нагревая теплоноситель и заканчивая его в аккумулирующий бак. Утром по сигналу таймера или программатора котел отключается.

В дневной период горячий теплоноситель при помощи циркуляционных насосов распределяется по системе отопления.

Твердотопливный котел

Существует несколько причин, по которым использование теплоаккумулятора для твердотопливного котла является наиболее эффективным. Прежде всего, это возможность управления системой отопления, которая делает нагрев дома более эффективным.

Для газовых, электрических и даже жидкотопливных (дизельные, мазутные) котлов, существует возможность в любой момент уменьшить подачу топлива, понизив температуру теплоносителя. Твердотопливные котлы, независимо от типа: с одной топкой (классические), длительного горения или конденсационные, не могут без ущерба для конструкции одномоментно прекратить работу.

Они имеют высокую степень тепловой инерции и практически не поддаются управлению. Единственный способ контроля процесса горения в топке, это регулятор тяги.

Зачастую в момент работы высвобождается избыточное количество тепла. При этом, установить терморегулятор на радиаторы отопления настоятельно не рекомендуется. Исключение нескольких контуров из общей системы теплообмена приведет к резкому росту температуры теплоносителя на обратке. Что может привести к повреждению теплообменника и топки.

Комфортная температура в доме достигается путем проветривания помещений. Это является неэффективной тратой энергоресурсов. Таким образом, поддержка требуемого температурного режима твердотопливного котла выполняется исключительно вручную. Для этого необходимо систематически, через короткие промежутки времени, подавать в топку небольшое количество топлива.

Что явно не облегчает обслуживание системы отопления.

Выполнив подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу, конечный пользователь получает сразу несколько преимуществ:

  • Значительное повышение КПД, в некоторых случаях до 75-85%, против обычных для твердотопливного котла 45-50%;
  • Возможность контролировать температуру в доме с разделением на отдельные зоны и установкой комфортных температурных параметров независимо в каждом помещении;
  • Увеличивается период между загрузками топлива, кроме того основное функционирование можно перенести на дневное время;
  • Уменьшается риск пиковых нагрузок при экстремальной эксплуатации, перегрева топки и теплообменника или образования конденсата, что положительно сказывается на продолжительности функционирования котла.

Основные технические характеристики теплоаккумулятора для частного дома

Бак теплоаккумулятора имеет цилиндрическое или квадратное сечение и объём от 200 до 30000 л. Материалы для изготовления служит нержавеющая сталь или металлические сплавы с антикоррозионным покрытием. Кроме того, наличие воды, занимающей весь внутренний объем замедляет интенсивность коррозии.

Буферные емкости небольшого объема покрывают изнутри эмалью. Некоторые производители предлагают емкости, изготовленные из термостойких полимерных материалов с дополнительными ребрами жесткости для укрепления конструкции.

Такие изделия не боятся коррозии, однако имеют существенные ограничения по размерам в связи с низкой прочностью материала.

Некоторые баки имеют горизонтальные перегородки, разделяющие внутреннее пространство на отдельные секции. Это способствует более выраженному температурному расслоению воды. Как следствие, повышается эффективность управления тепловыми потоками.

Количество пар патрубков подачи и обратки зависит от системы отопления. Большинство моделей имеют от 2 до 10 пар. При этом на каждую пару рекомендует устанавливать отдельный циркуляционный насос. В конечном счете, более целесообразно при обвязке котла с теплоаккумулятором дополнительно использовать тепловой коллектор (гребенку) для распределения теплоносителя по контурам.

Некоторые модели предоставляют возможность установки дополнительных нагревательных элементов. Теплоаккумулятор с тэном, в зависимости от его мощности, может стать полноценным источником тепла, полностью заменив твердотопливный котел, при менее эффективных режимах обогрева.

Расчёт теплоаккумулятора для отопления и особенности его выбора

Объём ёмкости буферного накопителя находится в прямой зависимости от мощности твердотопливного котла. На практике, это выражается следующим образом.

Объём бака должен быть такой, чтобы имеющийся в нем теплоноситель полностью нагревался до расчетной температуры за время одной загрузки топлива. Учитывая, что время эффективного нагрева классического твердотопливного котла составляет порядка 3-4 часов.

Такой режим работы позволяет сократить количество загрузок до 1-3 как в сутки, что обеспечивает КПД близкий к максимальному.

Выполним расчет теплоаккумулятора на примере частного коттеджа площадью 150 м2. При достаточно эффективном утеплении сооружения, при температуре окружающей среды -30°С теплопотери такого дома могут достигать 15 кВт/ч. В сутки теплопотери составят около 360 кВт/ч.

При условии отопления дома сухими березовыми дровами, имеющими выход тепловой энергии 3,8 кВт/ч/кг. Общие суточные затраты топлива могут составить 95 кг. При условии, что объем топки среднего по размерам котла составляет около 50 л в неё можно свободно загрузить 30 кг дров. Что даст 114 кВт/ч тепловой энергии. Это значит, что в сутки необходимо выполнить три полные загрузки.

Для упрощения расчетов принимается, что на 1 кВт мощности котла необходимо 18-23 л воды в аккумулирующем баке. При условии, что вся тепловая энергия, которую обеспечивает котел, используется только для нагрева теплоносителя в баке его объем должен составлять 1,5 тонны.

Исходя из практики, твердотопливный котел для обеспечения системы отопления с одновременным нагревом воды в аккумуляторе должен иметь избыточную мощность.

Если обычно системы отопления принимается 1 кВт на 1 м2, в сочетании с буферной емкостью мощность должна быть увеличена 25-30% и составлять 20-25 кВт.

Если твердотопливный котёл определенной мощности уже имеется, то расчетный объём бака необходимо сокращать на треть. Таким образом, она составит для данного дома 1000л.

Принимаем теплоотдачу котла на одной загрузке равную 38 кВт/ч. (3 часа работы на березовых дровах (30кг) 114 кВт/ч.).

Из них на поддержание системы отопления дома уходит около 15 кВт/ч, а на нагрев теплоносителя в баке остальные 23 кВт/ч.

Соответственно, буферная емкость объёмом 1000 л будет нагреваться до плановой температуры на протяжении 2,8 часа, что соответствует продолжительности одной загрузки.  Следовательно, объём бака буферной емкости подобран правильно.

После того как котёл погаснет температура теплоносителя из бака будет достаточно для обеспечения комфортного уровня температуры в помещениях на протяжении 3-4,5 часов. То есть одной загрузке котла в сочетании с буферной емкостью достаточно на 6-7,5 часов. Это означает сокращение количества загрузок топлива на треть при температуре -30°С и вдвое при -10°С.

Типовые схемы обвязки ТТ котла с теплоаккумулятором

Правильная обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором, кроме своей основной функции накопления и выдачи тепла, выполняет еще несколько дополнительных:

  • Быстрый переход твердотопливного котла в рабочий режим;
  • Подача в систему отопления теплоносителя с определенной (комфортной) температурой.

Буферная ёмкость подключается к котлу таким образом, чтобы разделять котловой и отопительный контуры.

Котловой контур отделён от накопителя байпасом с трёхходовым клапаном. В начале запуска твердотопливного котла теплоноситель движется по малому кольцу через байпас, пока не достигнет температуры около 60°С на обратке. После этого угроза низкотемпературной коррозии теплообменника существенно снижается. Трёхходовой клапан начинает открываться, перенаправляя теплоноситель в буферную емкость.

Схема подключения твердотопливного котла с теплоаккумулятором включает следующие элементы:

  • Группа безопасности устанавливается на подаче непосредственно возле твердотопливного котла. В нее включается предохранительный клапан, манометр и кран Маевского (клапан для удаления воздуха);
  • Узел подачи горячего теплоносителя в обратку (подмес) для защиты топки и теплообменника;
  • Запорная арматура с кранами для слива и наполнения системы отопления;
  • Расширительный бачок для компенсации температурных расширений теплоносителя;
  • Буферная емкость теплоаккумулятора;
  • Смесительные узлы контуров отопления (коллектор, если контуров много);
  • Автоматика управления подачи теплоносителя в систему отопления.

Следует помнить, что такая система является энергозависимой. И для её функционирования необходимо предусмотреть альтернативные источники питания аккумуляторы или дизель-генератор.

Оригинал статьи

Сантехника
Добавить комментарий

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