Акумулятор тепла для твердопаливного котла своїми руками

Необхідність теплоакумулятора ми обговорили у попередній статті та з'ясували – корисна річ. Тепер необхідно подумати про те, як і з чого його зробити.

Матеріал акумуляції тепла

Почнемо із головного, що може акумулювати тепло? Так практично все: стіни, стеля, підлога, меблі, одяг і т. д. Все питання наскільки ефективно. Тут діють закони термодинаміки, що показують, наскільки кожне з фізичних тіл може накопичувати тепло. Кількість тепла, що акумулюється, визначається формулою:

W = m c (ϑ 2 – ϑ 1)

W акумульоване тепло J
m маса акумулюючої речовини kg
c питома теплоємність
акумулюючої речовини J/(kg K)
ϑ 2 кінцева температура нагрівання C
ϑ 1 початкова температура нагріву або
кінцева температура охолодження C
Питома здатність, що акумулює, дорівнює, отже,

w = W / m = c (ϑ 2 -ϑ 1).

З наведеної формули видно, що оптимально максимально підвищувати температуру речовини 2, збільшуючи теплоємність. Що ми можемо реально застосувати як накопичувач тепла.

Порівняємо теплоємність (кДж/(м3*K)) популярних у будівництві матеріалів на основі рівних обсягів:

Вода – 4187,
Бетон – 2375,
Цегла – 1750,
Магнетит - 3312,
Мармур – 2375.

З наведених показників видно, що лідером наскільки можна накопичувати тепло є звичайна вода. До її переваг слід віднести доступність, дешевизну, здатність розчиняти та змішуватися з добавками, що покращують теплофізичні властивості. Є матеріали з вищими показниками теплоємності, наприклад на основісульфату натрію (глауберова сіль). Однак вони коштують гроші, ефективна робота не в нашому діапазоні температур 60-90С.

Отже, ми визначилися із матеріалом акумуляції тепла – це вода.

Матеріал та форма акумулятора

Куди помістити воду для тепловіддачі? Тут можливі два шляхи способу побудови конструктиву корпусу. Як найефективніший вид корпусу для збереження тепла – це куля. Як найзручніше розміщення ємності – де знайдемо місце. Поєднати їх навряд чи вдасться, потрібно дотримуватися головного принципу - форма ємності повинна бути якомога ближче до кулі, в крайньому випадку, куба.

Де знайти готові, подібні до форми. Краще пошукати у сфері громадського харчування нержавіючі ємності, краще із зовнішнім кожухом для гарячої води або пари, що нагріває основну ємність. Це ідеальний варіант, який трапляється рідко, але розглянемо його.

«Общепитовская» ємність найкраще підходить для відкритої системи опалення при роботі без підвищення тиску. Простір між двома стінками заповнюємо будь-яким утеплювачем – від монтажної піни до мінеральної вати. У комплекті такого казана є кришка, яку легко утеплити. Тут є свої тонкощі, зумовлені необхідністю періодичного огляду ємності. Кришку необхідно не тільки утеплити, а й періодично піднімати. Потрібно передбачити механізм піднімання кришки з утеплювачем, яка важитиме близько 50 кг.

Для саморобної ємності краще вибрати форму куба, що відкриває доступ до огляду стулчастої форми половиною верхньої кришки. Для продовження терміну експлуатації металевої ємності оберігаємо її від корозії. Механічно зачищаємо метал від іржі, обробляємо ортофосфорною кислотою, наносимо 3-5 шарів грунтовки з просушуванням на сонці або в сушильній камері. Або наносимо фарби Хаммерайтабо Зінг. Зазначені заходи затримають окиснення металу, але не виключать його.

Місткість з 4мм металу наповнена водою гарантовано прослужить 30 років, але для охочих підстрахуватися повідомимо, що є пластикові ємності з максимальною робочою температурою в 80С. Ці ємності одягнені в металевий каркас, що утримує форму за підвищеної температури. У сформованих місцях зручно встановлювати врізки для подачі та обратки, встановлювати теплообмінники.

Зручно використовувати труби великого діаметру, заглушені з торців металом такої самої товщини. Такі ємності зручно використовувати в закритих системах опалення з циркуляційним насосом, маючи на увазі роботу з підвищеним тиском. Товщина стінок таких труб-6-10мм, що дозволяють гарантувати роботу у водному середовищі без антикорозійного покриття не менше 35 років. Така жорстка і міцна конструкція знайшла несподіване застосування не тільки як теплоакумулятор, але і як опорні конструкції, колон - декоративні і функціональні.

Застосування накопичувачів тепла як конструктив будівлі широко не висвітлювалося, вимагає більш детального вивчення. Не бійтеся застосовувати нововведення - гірше не буде.

Місце встановлення. Утеплення

Теплоакумулятори можна встановлювати скрізь, де є місце. Є досвід установки у ванних кімнатах після виходу з котла, служить не тільки теплоакумулятором, а й обігрівачем, за винятком необхідності встановлення опалювальних приладів. Можна встановити в горищному просторі, утепливши стелю спальні.

Цікавим є досвід установки на вході в приміщення з вулиці, коли зовнішні грані утеплюються пінопластом або мінватою не менше 100мм, грані у бік приміщення з двох сторін від дверей мають менший шар утеплювача, обігріваючи приміщення. Досягається ефекттеплової завіси холодного повітря з вулиці.

Як елемент, що з'єднує, використовують клеючу суміш «церезит», можна нанести монтажною піною рівномірні точки на поверхню листа і притиснути до ємності на 5 хвилин. Можна просто примотати пінопласт до ємності скотчем ефект майже однаковий. Головне – пінопласт повинен щільно прилягати до поверхні теплоакумулятора, не утворювати щілин між листами утеплювача.

Встановлювати теплоємності краще за центом аналізу тепла, як правило - по центру житла. Велика ємність із теплом дозволяє реалізувати функцію гребінки, підключаючи через відповідні термодатчики: тепла підлога, підключення радіаторів, тепла вода для побутових потреб.

Застосування теплоакумулятора у поєднанні з твердопаливним котлом дозволить значно покращити показники якості опалення, знизити кількість топок до 2-3шт на добу. Краще застосовувати як накопичувальну ємність труби великого діаметру з товщиною стінок від 5мм.

При визначенні ємності теплоакумулятора слід виходити з максимальних розрахункових показників наповнення – 50л рідини на 1 кВт потужності котла. Для економії місця та функціонального використання конструктиву ємності акумулятор тепла можна використовувати як декоративні, опорні конструкції.

Як складно встановлювати акумулятори тепла? Давайте розглянемо на практичному прикладі, гідному повторення. При ремонті будинку демонтували стару піч, на її місце по димарю встановили твердопаливний котел. Як теплоакумулятор використовували сталеву трубу діаметром 0,8м, заварену з торців.

Акумулятор встановили в безпосередній близькості до котла, використовуючи його ще як демпфер можливих стрибків температури. З тильного боку стін, знизу та зверху утеплили циліндр мінватою.З лицьового боку на профілі закріпили кахлі, вийшла дуже гарна піч – голландка. Ніхто не здогадується, що це бочка з гарячою водою.