Система отопления с теплоаккумулятором: Схема отопления с буферным баком и твердотопливным котлом

Система отопления с тепловым аккумулятором

В быту теплоаккумуляторы применяются уже давно. Главным образом, теплоаккумулятор для системы отопления устанавливается вместе с тепловыми генераторами.

Тепловой аккумулятор в системе отопления при работе котла отдает некоторое количество тепла на нагрев дополнительного объема теплоносителя, который находится в большом баке. Поскольку теплоизоляция емкости хорошая, уровень потерь тепла не очень высокий.

Принцип работы устройства

Теплоаккумулятор для системы отопления служит, главным образом, для увеличения инерционности системы. С увеличением объема теплоносителя, растет количество тепла, накапливаемого им. То есть, теплоаккумулятор для котлов отопления – это отдельная емкость, врезаемая в контур отопительной системы.

Где использовать теплоаккумулятор для котлов отопления

Как мы отмечали ранее, система отопления с тепловым аккумулятором имеет гораздо большую инерцию. Время для нагрева теплоносителя требуется больше. Но и тепла он накапливает больше, а значит, отдает его на протяжении более длительного промежутка времени.

Также, если в систему установлен гидроаккумулятор для систем отопления, скачков давления в ней становится значительно меньше.

Теплоаккумулятор для котлов отопления рекомендуется использовать, когда котел потребляет твердое топливо, а обслуживать его регулярно не представляется возможным. Тогда система отопления с тепловым аккумулятором будет обеспечивать постоянную температуру в помещении, которое отапливается с ее помощью.

В случае если оплата за электричество вносится дифференцированно, а отопление при этом электрическое водяное, с использованием тепловых аккумуляторов накопить тепловую энергию можно тогда, когда стоит она меньше. И расходовать затем, выставив нагреватель на самую низкую мощность.

Врезка

Если циркуляция системы отопления принудительная, нет особой важности в том, где именно осуществляется врезка. Ведь от накопителя тепло подается насосом. Просто выбирается место, куда поместится гидроаккумулятор для систем отопления, габариты которого немаленькие.

Для обеспечения корректности работы системы, должны быть правильно расположены подключающие патрубки.

При условии естественной циркуляции, место, куда будет врезан аккумулирующий бак для системы отопления, выбирается более тщательно.

Распространенной ошибкой является совмещение теплового аккумулятора с расширительным баком, находящимся в верхней точке отопления. Из этого бака горячая вода, двигаясь по трубопроводу, остывает, а плотность ее увеличивается.

Аккумулятор располагается, как можно ближе к котлу, внизу на подающем трубопроводе.

Конструкция

По конструкции теплоаккумуляторы не очень сложные устройства. В принципе, это емкость, имеющая теплоизолированные стенки с патрубками, через которые производится подключение к системе отопления.

Таким образом, для того, чтобы емкость приспособить под аккумуляторы, особого опыта в сварке или слесарных работах не требуется.

Трудности, правда, появиться могут при расчете теплоизоляции стенок. Здесь лучше перестраховаться, то есть пусть лучше будут более толстыми, чем нужно, а не наоборот.

В некоторых моделях аккумуляторов есть дополнительные электронагревательные элементы. К некоторым можно подключить солнечные коллекторы. Но пока стоимость таких устройств слишком велика.

Тепловые аккумуляторы, которые могут работать на солнечных батареях, имеют отдельный замкнутый контур, в который эти батареи могут быть подключены. Тепло от солнца, которые аккумуляторы накопили за день, возвращается от них в другое время суток.

Наиболее широко аккумуляторы применяются в отопительных системах с электрическими или твердотопливными котлами.

В некоторых случаях от системы отопления, напротив, требуется быстрый набор и снижение температуры. Тогда большое количество теплоносителя, накапливающегося в аккумуляционных емкостях, лишь воспрепятствует быстрому нагреву и охлаждению. Также при этом не удастся точно регулировать температуру.

Установка теплового аккумулятора излишне, если отопление требуется в непродолжительный период времени. К примеру, когда работа котельной предназначается для обогрева сушилки, использующейся периодически. Тратить топливо бесцельно никому не хочется. Ведь незачем накапливать тепло, так как обогревать им можно будет уже пустое помещение.

Также использование аккумуляторов нецелесообразно, когда помимо отопления тепловая установка используется также для обогревания какого-нибудь технологического оборудования, и температурный режим должен меняться резко.

Для чего нужен теплоаккумулятор в системе отопления дома

При переходе с газового отопления на систему с твердотопливным котлом стоит задача сделать новую отопительную систему более эффективной, чем предыдущая. Планируя бюджет необходимо учитывать не только начальные вложения, но и расходы, которые будут сопровождать эксплуатацию. Возможно, что вложив больше средств на этапе установки, можно получить по итогу большую экономию, сохранив комфорт при обслуживании системы. Все нужно считать.

Установка теплоаккумулятора в систему отопления – один из примеров выгодного вложения средств на этапе закупки оборудования.

Теплоаккумулятор обеспечивает повышение эффективности работы комплекса отопления за счет сбора и перераспределения во времени тепла, полученного от разных источников. Емкость принимает излишки тепла во время горения твердотопливного котла на полную мощность с максимальным КПД.

Что дает установка теплоаккумулирующего бака в частном доме:

1. Собирать временные излишки тепла и использовать их тогда, когда они нужны.
2. Защитить систему отопления от перегрева в пиковый период горения топлива.
3. Увеличить цикл сжигания топлива – уменьшить общий расход топлива.
4. Обеспечить дом горячей водой через контур, подключенный к верхнему теплообменнику.

Правильная установка буферной емкости и принцип действия

На этапе нагрева контуров отопления

Подключить теплоаккумулятор в системе отопления необходимо между котлом и потребителями тепла. Образуются два контура: котловой и радиаторный (теплого пола).

В первую очередь нагревается бак. Затем тепло начинает поступать в контур радиаторного отопления. Настроив трехходовой распределительный клапан на большом кольце, обеспечиваем постоянную температуру в подаче (например +40 ⁰С) независимо от температуры в аккумулирующей емкости, которая выше, чем в подаче, и может быть от +40 ⁰С до +90 ⁰С. В этом случае, буферная емкость и термостат защищают пластиковые трубы от перегрева.

На этапе максимального горения

Одинаковый объем топлива даст одно и то же количество тепла при любой интенсивности сжигания. Будет отличаться время горения закладки.

Максимальную мощность и КПД твердотопливный котел выдает при пламенном горении топлива. Чем активнее огонь в топке, тем быстрее перегорит закладка. При этом очень важно сохранить полученное тепло. Вот эту задачу и выполняет теплоаккумулирующий бак. Он сохраняет в себе временные излишки тепла и отдает их тогда, когда котел уже не работает и контур отопления остывает.

Без теплоаккумулятора увеличить время горения котла можно, если перевести работу в тлеющий режим. Однако, время, в течение которого теплоаккумулятор будет отапливать помещение без сжигания топлива, покроет эту разницу с запасом. Выходит, что регулировка мощности не даст преимущества по времени. А вот побочных негативных эффектов не избежать.

Нужно учитывать, что для того, чтобы обеспечить работу твердотопливного котла не на полную мощность, мы ограничиваем подачу кислорода в камеру сжигания топлива. В этом случае топливо сгорает не полностью. Увеличиваются выбросы в окружающую среду оксида углерода СО и сажи С. Угарный газ является ядом для организма. А сажа, кроме загрязнения воздуха, которым дышит человек, засоряет коммуникации самого котла и дымохода. Чистить котел и дымоход придется чаще.

Кроме того, сажа перемешиваясь на стенках топочной камеры и теплообменника с конденсатом образуют агрессивную кислотную среду, которая съедает металлические поверхности котла. Это приводит к преждевременному износу и прогоранию конструкции. Получается, что установка буферного бака продлевает срок эксплуатации котельной установки вдвое.

Дополнительные возможности теплоаккумулирующих емкостей

Помимо аккумулирования тепла от твердотопливного котла, накопительные емкости могут выполнять и множество других важных функций, которые делают систему универсальной. Для этого служат встроенные теплообменники: верхние, нижние, комбинированные.

Теплоаккумуляторы могут работать в связке:

1. С контуром нагрева (ГВС для бытовых нужд). Для этого служит верхний теплообменник из цветного металла. Нержавеющая сталь обеспечивает чистоту горячей воды, соответствующую санитарным требованиям.
2. С электрическим котлом. При наличии многотарифного счетчика электроэнергии, бак нагревается в ночное время, когда действует дешевый тариф с понижающим коэффициентом. Днем, электрокотел отключается.
3. С тепловым насосом гидроаккумулятор отбирает тепла в постоянном режиме.
4. С гелиоколлектором – подогрева воды в баке происходит в дневное время, когда солнечная активность максимальная.
5. С теплыми полами через нижний теплообменник из черного металла буферная емкость работает в качестве гидрострелки, обеспечивая отдельный контур с низкой температурой подачи.

Нагрев воды может происходить непосредственно и в самом баке. Для этого служит фланцевый теплообменник или электрический тэн, которые устанавливаются на специальный фланец на корпусе емкости.

Нужен ли теплоаккумулятор в системе отопления вашего дома – решать вам. Мы устанавливаем отопление с 1999 года. По нашему опыту, установка бака имеет лишь один недостаток – дополнительные расходы на его приобретение и установку. Проведя расчеты, можно точно сказать о сроке окупаемости затрат. Но кроме возврата денег, уже с первых дней эксплуатации вы получите приятный бонус в виде комфорта и безопасности, которые обеспечивает теплоаккумулятор. А к хорошему быстро привыкаешь!

Заказать теплоаккумулятор с установкой в Днепре.

До покупки мы поможем определиться с оптимальными для вас параметрами буферного бака и подобрать нужную модель.

Что такое аккумуляторы тепла и как они работают

У многих людей дома есть электрическое отопление, и в конце месяца они замечают, как увеличиваются счета за электроэнергию. Потребление электроэнергии, связанное с этим видом деятельности, быстро возрастает в холодное время года. Электричество как метод отопления очень удобно и эффективно, но считается одним из самых дорогих на рынке. Однако, чтобы избежать этих проблем, существуют тепловые аккумуляторы .

При чем здесь аккумуляторы тепла? Если вы хотите знать, как максимально сэкономить на отоплении, здесь мы объясним все, что связано с аккумуляторами. Вам просто нужно продолжать читать 🙂

Содержание

• 1 Что такое тепловые аккумуляторы?
• 2 Системы электрообогрева
• 3 Типы аккумуляторов тепла
• 4 Основные характеристики

Что такое аккумуляторы тепла?

Это устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии в тепловую по очень низкой цене. То есть с помощью электричества мы можем отапливать наши комнаты, но с меньшими затратами, чем при обычном отоплении. Они предназначены для потребления электроэнергии в периоды пониженного тарифа. Все тарифы идут с графиком, где электричество дешевле. Эти устройства отвечают за преобразование электрической энергии в самое дешевое время суток и накопление ее в виде тепла. Это тепло будет доступно, когда оно нам понадобится.

Эти устройства приносят огромные преимущества в использовании, поскольку мы можем использовать их тепло, когда захотим, и мы снизим затраты. Помимо этого, у тепловых аккумуляторов есть и другие преимущества, такие как:

• Тепловые потери при эксплуатации отсутствуют. Это происходит потому, что они готовы заряжать только оптимальную энергию. Поскольку энергия не запасается в избытке, потерь нет.
• Экономит больше энергии и обеспечивает максимальный комфорт . Иметь энергию, когда она нужна, очень удобно. Он имеет систему планирования загрузки по сниженным тарифным часам, чтобы обеспечить экономию от 50 до 60%.
• Послеустановочная регулировка не требуется.
• Имеет возможность интеграции в систему удаленного управления.
• Конструкция компактная, поэтому ее несложно интегрировать в отделку дома. Кроме того, его обработка и обслуживание просты.

Системы электрического отопления

Многие люди установили отопление в доме. Все те люди, которые остановили свой выбор на обогреве, могут пользоваться такими устройствами, как:

• Масляные или термоэлектрические радиаторы. Это один из старейших существующих аккумуляторов. Они работают, нагревая термальное масло. Когда это происходит, температура повышается, поскольку тепло, захваченное маслом, высвобождается.
• Излучающий пол. Напольное отопление представляет собой установку, в которой размещается сеть труб или кабелей, по которым горячая вода проходит под полом дома. Это помогает земле излучать тепло и повышать температуру в самые холодные дни зимы. Она стала одной из самых современных и эффективных систем, хотя ее первоначальная стоимость высока и требует доработок.
• Тепловой насос Преимущество этого типа аккумулятора в том, что он не потребляет много энергии. Минус в том, что он обогревает только помещение, в котором находится. Тепло имеет свойство рассеиваться очень быстро, поэтому оно не стоит многого.
• Излучающие пластины. Это горячие волны, которые равномерно увеличивают тепло помещения, в котором они установлены.
• Аккумуляторы тепла. Как уже упоминалось, это электрические резисторы, которые аккумулируют тепло при снижении тарифа на электроэнергию и сохраняют его.
• Конвекторы. Это устройства, которые отвечают за вход холодного воздуха и удаление горячего воздуха благодаря некоторым резисторам и термостатам, которые у них есть.

Типы аккумуляторов тепла

Существует два типа аккумуляторов тепла, которые потребители могут устанавливать в своих домах:

1. Статический. Эта модель способна выделять тепловую энергию естественным путем. Рекомендуется постоянно обитаемые места, так как их комфортная температура постоянна.
2. Динамический У них есть вентилятор, который способствует передаче энергии. Его изоляция более эффективна, чем статические. Контроль разряда энергии позволяет им лучше управлять температурой в разных частях дома.

Для оптимизации экономических расходов обычно используют в доме оба типа аккумуляторов. Статические размещаются на больших площадях, а динамические используются на прерывистых.

При выборе, какой гидроаккумулятор лучше по экономическим соображениям, можно сказать, что динамический. Это связано с тем, что это позволяет лучше контролировать расходы и распределение тепла по помещениям в зависимости от потребности.

Основные характеристики

Система нагрева аккумуляторов имеет ограниченное пространство для хранения. Способны накапливать энергию и сохранять ее доступной при необходимости. Его можно настроить так, чтобы он работал в часы, когда тариф на электроэнергию ниже.

Важно отметить, что эти аккумуляторы должны сопровождаться хорошей изоляцией дома. Если у нас нет окон, которые позволяют нам контролировать тепло или холод, которые мы впускаем и выводим из комнат, или достаточного количества покрытий, от этого будет мало пользы.

Установка этих устройств очень проста и не требует никаких действий. Его техническое обслуживание довольно низкое. Требуется только ежегодная очистка и замена батареек хронотермостатов.

Так как не все преимущества любого типа электроприборов, которые мы используем, в данном случае упомянем недостатки, которые они имеют. Накопленная тепловая нагрузка должна быть выполнена заблаговременно. Это заставляет потребителей программировать свои собственные потребности. Если мы не знаем, будет ли холодно в определенное время или нет, мы не можем использовать его, если он нам нужен немедленно. Может случиться так, что у нас неожиданный визит, и мы не сможем предложить отопление из-за того, что оно ранее не было накоплено.

Прежде чем приобретать аккумулятор, следует учитывать некоторые другие аспекты, такие как:

• Высокая цена каждого устройства. Это первоначальная инвестиция, но со временем она окупается.
• Если у потребителя тариф с почасовой дискриминацией, то подзарядка энергии должна производиться в ночное время.
• Меньше контроля над отводом тепла.

С анализом этих аспектов, я надеюсь, вы сможете правильно выбрать свою систему отопления 🙂

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционной этики. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь!.

Это может вас заинтересовать

Экономьте на счетах за электроэнергию

Вы хотите сэкономить на счетах за электроэнергию? Получите БЕСПЛАТНУЮ скидку в размере 30 евро, используя код HOLA30.

Экономьте с 100% зеленой энергией

Аккумуляторы тепла — журнал HPAC

Всякий раз, когда гидравлическая система разделена на несколько зон, стоит предусмотреть буферный резервуар между источником тепла и системой распределения. Это особенно верно, когда источником тепла является односкоростное устройство «вкл/выкл», а не модулирующее устройство.

Одним из примеров является 4-тонный геотермальный тепловой насос, питающий несколько панельных радиаторов с индивидуальным управлением. Каждый радиатор представляет собой то, что я бы назвал «микрозоной». Мощность такой зоны составляет, вероятно, менее 10 %, а может быть, даже менее 5 % тепловой мощности источника тепла. Если вы подключите несколько таких зон напрямую к источнику тепла, даже если он может модулировать, скажем, 20% от номинальной мощности, вы, скорее всего, столкнетесь с короткими циклами. То же самое справедливо и для теплового насоса воздух-вода.

Определение размера буферного резервуара

Размер буферного резервуара зависит от двух параметров, которые выбирает разработчик:

1. Каково минимальное время работы источника тепла, чтобы избежать определения разработчика «короткий цикл»?
2. И каково допустимое изменение температуры буферного резервуара в течение минимального времени рабочего цикла?
   Как только эти два решения приняты, математика проста. Минимальный размер бака можно определить по формуле 1.

Формула 1:

где:
V = требуемый объем буферного бака (галлоны)
t = желаемая продолжительность «цикла» источника тепла (минуты)
Qheat source = теплопроизводительность источника тепла (БТЕ/ч)
qload = скорость отбора тепла из бака (может быть равна нулю) (БТЕ/ч)
∆T = повышение температуры бака с момента включения источника тепла до момента его выключения (F)

Вот пример. Предположим, что проектировщик хочет, чтобы водяной тепловой насос с номинальной производительностью 48 000 БТЕ/ч работал с минимальным рабочим циклом 10 минут, подавая тепло на радиатор полотенцесушителя, выделяя тепло со скоростью 2 000 БТЕ/ч.

Тепловой насос реагирует на температуру буферного резервуара. Он включается, когда температура буферного резервуара падает до 100F, и выключается, когда резервуар достигает 120F. Каков необходимый объем буферной емкости для этого?

Просто подставьте числа в формулу и возьмите калькулятор:

Буферные резервуары большего размера могут обеспечить более длительные циклы включения источника тепла. Они также могут обеспечить более узкое изменение температуры в течение определенного рабочего цикла. Компромисс между продолжительностью рабочего цикла и колебаниями температуры резервуара легко оценить с помощью формулы 1. Очевидно, что большие буферные резервуары стоят дороже, занимают больше места и обычно имеют более высокие потери тепла в режиме ожидания.

Выполнение соединений

Существует несколько способов подключения буферных резервуаров. Их называют «четырехтрубными», «трехтрубными» и «двухтрубными» конфигурациями. На рис. 1 (ниже) показаны все три.

Рис. 1. Буферный резервуар с двумя, тремя и четырьмя трубами.

Четырехтрубная схема является «классической» схемой трубопроводов для буферных резервуаров в гидравлических системах. Источник тепла добавляет тепло с одной стороны, а нагрузка отводит тепло с другой стороны. Такая конфигурация трубопроводов обеспечивает превосходное гидравлическое разделение между циркуляционным насосом источника тепла и циркуляционным насосом(ами) нагрузки.

Еще несколько лет назад я предполагал, что это единственная конфигурация трубопровода для буферного резервуара в гидравлической системе. Тем не менее, дополнительные исследования того, как баки-аккумуляторы подключаются к трубопроводам в европейских системах с использованием пеллетных котлов, стали для меня открытием. Читайте дальше, и вы увидите, чему я научился.

Одним из ограничений четырехтрубной конфигурации является то, что все тепло от источника тепла должно пройти через бак на пути к нагрузке. Это не проблема, если поддерживается температура буферного резервуара. Однако такая компоновка определенно замедляет передачу тепла от источника тепла к нагрузке, если бак значительно остынет.

Если вы устанавливаете буферный бак с четырьмя трубами, обязательно установите обратный клапан на стороне источника тепла системы для предотвращения обратного термосифонирования из нагретого бака обратно через контур теплового насоса, когда тепловой насос выключен. Если допустить обратное термосифонирование, оно может отводить значительное количество тепла из резервуара в течение нескольких часов, когда тепловой насос выключен.

Двухтрубная конфигурация, с которой я столкнулся на некоторых европейских схемах трубопроводов, размещает нагрузку между буферным резервуаром и источником тепла. Это позволяет передавать тепло непосредственно от источника тепла к нагрузке, когда они оба работают одновременно. Это очень желательно при восстановлении здания из аварийного состояния.

Если расход нагрузки ниже, чем расход через источник тепла, разница между этими расходами проходит через буферный бак.

Одно из ограничений двухтрубной конфигурации заключается в том, что в трубопроводе источника тепла необходимо установить дифференциальный клапан давления, шаровой кран с электроприводом или другое устройство, создающее сопротивление открытию в прямом направлении от 1 до 1,5 фунта на кв. нагрузка от прохождения через источник тепла, когда он выключен.

Также необходимо расположить тройники, соединяющие подающий и обратный трубопроводы с нагрузкой, как можно ближе к резервуару, чтобы обеспечить хорошее гидравлическое разделение.

Вот еще один урок, полученный в отношении двухтрубных буферных резервуаров: их следует использовать только при включении и выключении источника тепла в зависимости от температуры буферного резервуара.

Если расход источника тепла и расход нагрузки примерно одинаковы, через бак будет проходить очень небольшой поток. Это может привести к отключению источника тепла из-за удовлетворения обогрева помещения без добавления большого количества тепла в бак. В этом случае бак не «включен» в потоки энергии.

Однако, когда источник тепла управляется непосредственно по температуре бака, он будет продолжать работать даже после того, как термостат обогрева помещения будет удовлетворен, накапливая тепло, которое немедленно готово для перехода к следующей запрашивающей зоне.

Встреча посередине

Что получится, если «усреднить» четырехконтурный буфер с двухконтурным буфером? Ответ: Трехтрубный буфер.

Эта конфигурация стала моей предпочтительной компоновкой, когда источником тепла является тепловой насос. Он обеспечивает возможность прямой подачи на стороне подачи, а также направляет обратный поток через нижнюю часть бака и, таким образом, обеспечивает задействование тепловой массы бака.

Не ожидайте значительной температурной стратификации в буферном резервуаре, подключенном к водяному тепловому насосу. Причина в относительно высокой производительности теплового насоса. Для большинства тепловых насосов рекомендуемая скорость потока составляет 3 галлона в минуту на тонну (12 000 БТЕ/ч) мощности. С водой в качестве рабочей жидкости, что приводит к дельта-T всего около 8F.

Типичный 4-тонный тепловой насос, работающий в таких условиях, перекачивает 80-галлонный буфер менее чем за семь минут. Эти скорости потока, особенно при вертикальной подаче в резервуар, создадут сильное внутреннее перемешивание. По возможности устанавливайте трубопровод в резервуар таким образом, чтобы нагретая вода от источника тепла поступала в резервуар горизонтально, а не вертикально.

Стоит отметить, что я не всегда ценил преимущества трехтрубного буферного резервуара, и эта идея пришла несколько лет назад от коллеги-профессора инженерных наук.

Мы с ним работали над улучшением производительности системы, работающей на пеллетном котле. Мы случайно наткнулись на упущение одной из конструктивных деталей, о которых я упоминал выше (например, установка дифференциального клапана для предотвращения возврата потока от нагрузки через котел, когда он был выключен).

Мы также оба понимали некоторые ограничения конфигурации буферного резервуара с четырьмя трубами (например, время, необходимое для нагрева большого резервуара до того, как температура воды, подаваемой в нагрузку, достигнет необходимого уровня). Мой коллега предположил, что стоит подумать о компромиссе между двумя конфигурациями.

Соединяем части вместе

На рис. 2 (ниже) показан простой шаблон: тепловой насос типа «воздух-вода», трехтрубный резервуар и высокозональное распределение.

Рис. 2. Тепловой насос типа «воздух-вода» с трехтрубным буферным резервуаром и высокозональной системой распределения.

Тепловой насос обеспечивает комбинацию низкотемп. панельные радиаторы и контуры лучистого пола. Радиатор панели и напольные контуры рассчитаны на работу при одинаковой температуре подаваемой воды. Это устраняет необходимость в смесительных клапанах. Всегда предпочтительнее, когда это возможно, более простое и менее дорогое.

Это один из самых важных уроков, которые я усвоил за 40 лет работы в этой отрасли.