Буферна (акумулююча) ємність для систем опалення

Акумулююча (буферна) ємність (теплоакумулятор) – це ключовий елемент у системах обігріву приміщень, призначений для того, щоб накопичувати та зберігати теплову енергію, що отримується від різних джерел (твердопаливних котлів, електрокотлів та ін), та використовувати її потім при необхідності в системах опалення та водопостачання.

Принцип роботи буферної ємності простий і зрозумілий - він такий самий, як в акумуляторі автомобіля: поки працює генератор, в ньому накопичується зайва енергія, яку він згодом при необхідності віддає назад. Теплоакумулятор аналогічно накопичує теплову енергію для подальшої витрати у приміщенні.

По суті, буферні ємності (теплоакумулятори) для опалення є великим термосом у вигляді вертикального сталевого бака - циліндра з утепленими стінками. Висота його, як правило, значно більша за діаметр (у 3-5 разів). Ізоляція термостійким поролоном зменшує втрати тепла через стінки бака. У системі опалення буферна ємність розташовується між нагрівальним приладом і тепловим контуром, і нагріта вода надходить спочатку в неї, а з неї - далі в колектори, радіатори та теплі підлоги.

Навіщо потрібна буферна ємність?

Причина №1. Режим роботи котлів. Вода в них нагрівається шляхом спалювання палива. Є типи котлів, де паливо може подаватись і спалюватись рівномірно (газові котли, котли на пелетах, забезпечені бункером та шнеком для подачі). А є котли, де це неможливо теоретично (котли на твердому паливі), або котли, де постійне згоряння призводить до зниження ККД котла та підвищеного зносу топки (газогенераторні котли), або де постійне нагрівання коштує дуже дорого (електричні.казани). Розберемо ситуацію з прикладу твердопаливних котлів. Вони дешеві в установці та обслуговуванні, але вони вимагають до себе підвищеної уваги: якщо не підкладати регулярно паливо, вода в радіаторах швидко остигає. Саме від частої підкладки дров, відповідно від небезпеки замерзнути вночі, коли підкладати дрова, не зовсім зручно, і рятує теплоакумулятор (буферна ємність). Нагріта вода надходить у нього і поступово витрачається на опалення. Установка буферної ємності в кілька разів збільшує інтервали між топками котла і, відповідно, стільки ж знижує витрату палива.

У випадку електричного котла буферну ємність корисно ставити суто з економічних міркувань. Існують денний та нічний тарифи на споживану електроенергію, які відрізняються один від одного в рази (за наявності відповідного лічильника). Установка буферної ємності дозволяє встановити режим роботи котла так, щоб він нагрівався лише в нічний час.

Причина № 2.Нерівномірна віддача теплоенергії в процесі роботи. Якщо у вас встановлений твердопаливний котел, вам, напевно, знайома така ситуація: зима, котел вимкнений, у будинку дуже холодно і вся родина ходить у теплому одязі. Як тільки котел розпалюється, розгоряється - в будинку дуже спекотно. Трохи згодом паливо прогоряє і остигає – знову холодно. Такі перепади температур обумовлені тим, що більшість видів твердого палива існує три фази горіння – розгоряння, інтенсивного горіння і згасання. У процесі інтенсивного горіння паливо віддає тепла більше, ніж це потрібно системі, тоді як початкова і кінцева фази, навпаки, дають недостатньо тепла. При використанні такого палива в будинку часто бувають великі перепади температур, а комфортний для життя клімат утворюється доситьтаки рідко.

Буферна ємність покликана згладжувати ці перепади температур. Завдяки теплоакумулятору без зусиль та додаткового обладнання можна отримати комфортну для вас температуру у приміщенні. У фазі інтенсивного горіння ємність забирає він надлишки тепла, а після згасання котла продовжує віддавати тепло в систему опалення. Так само буферна ємність працює і в поєднанні з тепловим насосом, тільки акумулює вона в цьому випадку не тепло, а холод.

Таким чином, бак-акумулятор гарячої води, ціна якого може здатися на перший погляд дещо високою, не тільки є вигідною з фінансової точки зору, але й зберігає Ваше здоров'я, оскільки забезпечує повне згоряння дров, запобігаючи забиванню димаря дьогтьовими опадами.

Причина №4.Захист від перегріву. У разі котлів перегрів може бути небезпечним. У фазі інтенсивного горіння палива система може перегрітися і це може спричинити різні неприємні наслідки, починаючи від виходу з ладу обладнання і закінчуючи вибухом. Встановлена в системі буферна ємність служить тим запобіжником, який поглинає зайву теплоенергію і не дає теплоносія перегріватися, так що за збереження котла, системи і, звичайно, самих себе, можна бути абсолютно спокійними.

Причина №5 Економія. Тепловий акумулятор дозволяє заощадити до 30% твердого палива.

Як це працює на практиці

Котел гріє воду і за допомогою циркуляційногоНасоса 1ця вода подається вбуферну ємність. Відповідно, такий самий об'єм води, але охолола, повертається в котел.Насос 2подає гарячу воду з верхньої частини буферної ємності до радіаторів. Такий же об'єм води (охолола) повертається в нижню частину буферної ємності.Насос1працює тоді, коли працює котел. ДоНасоса 2підключено кімнатний термостат, який може включати-вимикати насос залежно від температури в будинку.

Подивимося як «зайва» потужність акумулюється вбуферної ємності. За допомогоюНасоса 1теплова потужність (нагріта котлом вода) передається буферній ємності. Нехай це буде 16 квт.Насос 2віддає потужність радіаторам (відшкодовує тепловтрати). Припустимо, що продуктивність насосів дорівнює. Відповідно, скільки теплової потужності прийде в буферну ємність, стільки ж піде на радіатори (16 кВт). Але у нас на подвір'ї – осінь, температура 0 ° С, тепловтрати будинку 8 кВт. Ми подаємо в радіатори надто багато гарячої води. Що станеться? Температура в будинку зростатиме. Досягне заданої на термостаті комфортної (наприклад 20°С) іНасос 2вимкнеться. Радіатори за деякий час починають остигати, падає і температура в будинку. Коли температура в будинку впаде нижче заданої на термостаті,Насос 2увімкнеться і знову грітиме радіатори. Тобто,Насос 1працює постійно,Насос 2- з перервами.

Так як їхня продуктивність однакова, в буферну ємність буде приходити більше гарячої води, ніж йти. Відповідно, температура води в буферній ємності підвищуватиметься. Так і відбувається акумулювання тепла. Тепер подивимося, як ми віддаємо набране тепло. Паливо в котлі прогоріло іНасос 1вимкнувся. У буферну ємність тепло більше не надходить. АлеНасос 2продовжує працювати в колишньому режимі, забирає з буферної ємності гарячу воду та повертає холодну. Температура у буферній ємності падає.

Види теплоакумуляторів.

Теплоакумулятори (буферні ємності) розрізняються за багатьма критеріями, які потрібно враховувати припідбір теплобака для системи опалення:

1. За обсягом: існують ємності різного літражу, найпопулярніші від 300 до 5000 літрів;

2. Бувають ємності як із ізоляцією, так і без ізоляції.

3. Бувають ємності з певною кількістю теплообмінників або без них.

Баки, що акумулюють, з нижнім теплообмінником призначені для приготування гарячої води за допомогою сонячних колекторів. Якщо конструкції передбачено присутність верхнього теплообмінника, це, зазвичай, призначено приготування гарячої питної води. Також можуть мати у своїй конструкції всередині розташований бойлер, який служить для приготування гарячої води.

Якщо в конструкції баку, що акумулює, присутній теплообмінник на середньому рівні, то він призначений для нагрівання акумулюючих баків за допомогою твердопаливного, газового або електричного котла.

4. Баки, що акумулюють, можуть бути обладнані електричними тенами, якими можна нагрівати воду.

5. Буферна ємність може бути оснащена горизонтальними перегородками, що розділяють її на окремі секції з різною температурою, що дає змогу в деяких випадках збільшити ефективність акумуляції тепла.

6.Акумулюючі ємності для опалення та ГВП можуть також комплектуватися ревізійним фланцем. Гаряча вода накопичується у верхній частині бака і застосовується для потреб опалення. Вода із меншою температурою концентрується у середній частині бака. За допомогою патрубків вона відводиться для опалення приміщення теплою підлогою.

Переваги встановлення акумуляційної ємності:

1. Продовжує термін використання Вашого котла на роки, а можливо навіть на десятиліття.

2. Дає можливість Вашому котлу працювати на номінальних температурнихрежими, що є для нього дуже важливим.

3. Вирівнює перепади температур на подачі від твердопаливного котла на контури опалення, тим самим забезпечує постійну комфортну температуру у вашому житлі

4. Продовжує давати тепло на Ваш будинок після того, як дрова в котлі вже догоріли, і Вам в цьому випадку не доведеться вставати вночі і підкидати дрова для того, щоб у будинку було тепло.

5. Є однією з умов збереження гарантії багатьох твердопаливних котлів.

6. Дозволяє мати гарячу воду постійно, а не тільки в період розпалювання твердопаливного котла.

7. Служить засобом забезпечення безпечної роботи всієї системи. Ви розпалюєте твердопаливний котел, коли Ви знаходитеся вдома, а тепло з акумуляційної ємності використовується тоді, коли Ви залишаєте Ваш будинок або будь-коли, коли захочете.

8. Е кономить використання дров від 20 до 30%.

9. Наявність буферної ємності дозволить уникнути аварії, якщо Ваш твердопаливний котел підключений через енергозалежну автоматику, електрику, як це часто буває, вимкнули.

10. А кумуляційні ємності з електричними ТЕНами в екстрених випадках, коли немає можливості розтопити твердопаливний котел або застосувати газовий, можна використовувати як бак непрямого нагріву.

11. Акумулююча ємність має ще одну важливу функцію. Якщо у вас встановлено не один, а кілька опалювальних приладів, ви можете під'єднати їх до однієї буферної ємності. Завдяки цьому можна:

відмовитись від зайвих деталей системи;
налаштувати опалювальні прилади для роботи з пріоритетності;
уникнути непотрібних включень одних приладів чи відключень інших.

До мінусів можна віднести розміри буферної ємності та її вартість. Ємність на 500 літрів має діаметр 600 мм (без утеплювача, з утеплювачем – 800мм) та висоту 1800 мм. Місткість на тонну води – 800 мм діаметр без утеплювача та 2000 мм висоти. Тобто для монтажу такої топкової 4-5 квадратних метрів площі не вистачить. Можливість установки з'являється з 5 м2, і це тільки можливість. Не факт, що вийде. Для рішення про можливість монтажу потрібен виїзд монтажників на об'єкт. Комфортно така топкова розміститься на 12-15 м2.

Як розраховується обсяг буферної ємності

Найпростіший спосіб розрахунку передбачає, що одному кіловату потужності котла повинно відповідати не менше 25 літрів, але не більше 50 літрів об'єму буферної ємності, що підключається до нього.

Таким чином, при потужності котла 16 кВт ємність бака-акумулятора повинна бути не меншою: 16*25=400 літрів. І трохи більше 16*50 =800 літрів. В даному випадку оптимально вибрати ємність 500л.

Теплоакомулятор об'ємом більше 800 літрів викличе додаткову витрату палива для нагрівання до потрібної температури такого обсягу робочої рідини.