Буферная емкость для отопления своими руками

Теплоаккумулятор (буферная емкость) своими руками

Теплоаккумулятор содержит большой объем воды (теплоносителя), поэтому может накапливать тепловую энергиюЮ и отдавать ее, когда котел не работает. Это позволяет значительно реже подходить к твердотопливному котлу, фактически раз в двое суток в межсезонье, если котел мощный и дом утепленный, а также дает возможность использовать по максимуму на благо отопления дешевый ночной тариф электроэнергии.

Идея установить буферную емкость (теплоаккумулятор) выглядит блестящей для всех умученных дежурством у котлов, но разбивается о ценник на теплоаккумуляторы. Оказывается, что увеличить комфорт не слишком то и дешево. Но может получится сделать теплоаккумулятор своими руками? Ведь на первый взгляд ничего сложного…

Как можно сделать теплоаккумулятор

Заводская конструкция теплоаккумулятора, как правило, – бочка, круглая в сечении. Объм обычно в пределах 500 – 2000 литров. Диаметр – до метра, высота до 2,5 метров. Размещается на ножках, с множеством вваренных штуцеров. Может содержать в себе 1 или 2 или больше спиральных теплообмеников, для подсоединения независимых контуров, например, солнечного коллектора, нагрева проточной воды…

Емкость утеплена слоем теплоизоляции, чтобы не перегревать воздух в котельной. В фирменных теплоаккумуляторах внутри организована сложное распределение потоков… Можно взглянуть на рекламу Buderus на видео…

Основа конструирования буферной емкости – как должны направляться потоки

Чтобы создать правильное направление потоков, подключение к буферной емкости выполняются следующим образом.

• Подача с котла – в верхней части.
• Подача из емкости на радиаторы – в верхней части, на уровне подачи котла
• Обратка с радиаторов – в нижней части.
• Обратка на котел – в нижней части, чуть ниже обратки с радиаторов.

При этом жидкость в теплоаккумуляторе обязательно должна двигаться сверху вниз, по кольцу контура котла, а также — от котла к радиаторам.

Важно соблюсти принцип:  – расход теплоносителя в контуре котла должен превышать расход в радиаторах, только тогда теплоаккумулятор сможет нормально работать. Это обычно обеспечивается большим гидравлическим сопротивлением контура потребителей, при одинаковых насосах.

Радиаторы получат горячий теплоноситель сразу, как он появится внутри теплоаккумулятора, забирая его своим насосом с верхней части, что обеспечивает оперативность управления всем отоплением и реагирование на суточные перепады температур.

Основы конструирования буферной емкости

Гораздо предпочтительнее использовать большую готовую бочку или трубу, тогда будет намного меньше сварных швов, чем в самодельной прямоугольной конструкции.

• Ввариваются патрубки 3/4 дюйма для подключения контуров. Но контур твердотопливного котла, для реализации аварийного самотечного циркулирования, желательно создавать не менее 1дюйма, при этом подача от котла, где возможен перегрев, – стальная.
• Сливной патрубок, он же и очиститель шлама – в самой нижней части.
• В крышке рекомендуется создать патрубок большого диаметра для подключения автоматического воздухоотводчика или группы безопасности.

Сделать буферную емкость самостоятельно может лишь квалифицированный сварщик. Пример создания теплоаккумулятора из бочек, но явных ошибок схемотехники повторять не стоит…

Одно из пропагандируемых некоторыми специалистами решений – 4 дешевые бочки 200 литров, попарно соединенные патрубками большого диаметра…

Какой объем буферной емкости понадобится

Ключевой вопрос – какой объем теплоаккумулятора можно считать достаточным. Обычный режим работы – разогрев до +90 градусов и остывание до +60 градусов, пока работа радиаторов будет эффективной… В разнице 30 градусов заключается та энергия, которую можно накапливать и использовать.

Несложный тепловой расчет показывает, что одной тонны воды будет достаточно для обогрева среднеутепленного дома 100 м кв в самые пиковые морозы в течении 5 часов. А при средне-сезонной температуре – сутки.

На практике, емкость 1,2 тонны в хорошо утепленном небольшом доме позволяет не подходить к котлу 30 кВт на дровах в течении 2 суток… Ставить буферную емкость менее 0.8 тонны особого смысла нет…

Вопрос утепления

Не нужно спешить накладывать утеплитель до завершения полных испытаний с нагревом и под давлением. При нагреве свыше 60 градусов полистиролы начинают усиленно разлагаться, выделяя яд. Для буферной емкости лучше использовать неплотную минеральную вату толщиной 5 см, ее изоляцию от жилого пространства сделать фольгированным вспененным полиэтиленом проклеенным скотчем.

Буферная емкость из еврокуба

Недорого можно приобрести б/у полиэтиленовые емкости на тонну воды, находящиеся в металлической решетке. Их допустимый предел нагревания — +70 градусов, — выше начинает проявляться текучесть материала. Но среди достоинств  – предельная дешевизна изготовления, можно все сделать своими руками без привлечения сварщика… Что из этого получается, смотрите видео.

устройство, принцип работы, сборка теплонакопителя для твердотопливного котла

Некоторые элементы обвязки обогревателей в частном доме возможно изготовить самостоятельно. Так, сделанная своими руками буферная емкость для твердотопливного котла позволит обеспечить бесперебойную и эффективную работу системы отопления.

• Устройство теплового агрегата
• Принцип действия
• Расчет объема бака
• Самостоятельное изготовление

Этот резервуар называют еще теплоаккумулятором или накопителем, так как он способен накапливать тепловую энергию и отдавать ее в систему, даже когда котел не работает на полную мощность.

Устройство теплового агрегата

В настоящее время тепловой аккумулятор представляет собой довольно сложную конструкцию. Более простой агрегат по своему устройству напоминает термос. В его конструкцию входят следующие элементы:

• внутренний бак;
• внешняя обшивка;
• утеплитель.

Внутренний бак имеет четыре патрубка: два соединяют с твердотопливным котлом, два — с контуром системы отопления. В верхней части резервуара устанавливают предохранительный клапан для сброса лишнего давления.

В низшей точке бака находится кран для слива жидкости. В схему обвязки встроены два циркулирующих насоса, которые осуществляют движение теплоносителя под определенным давлением.

В общей схеме системы отопления агрегат занимает место непосредственно между котлом и радиаторами.

Если он отсутствует, то для того чтобы процесс проходил равномерно, необходимо постоянно подкладывать дрова в топку. Иногда эту процедуру невозможно выполнить вследствие конструктивных особенностей котлов.

Принцип действия

Принцип работы буферной емкости можно сравнить с действием автомобильного аккумулятора. Пока двигатель работает, генератор вращается и вырабатывает электрический ток, который накапливается в автомобильной батарее.

Как только мотор глушат, снабжение электрооборудования электрическим током обеспечивает аккумулятор. Так и в этом случае, когда разжигают твердое топливо в котле, охлажденная жидкость из резервуара насосом подается в обогреватель, где она нагревается.

Поступающий в буферную емкость горячий теплоноситель поднимается в верхнюю часть, так как он легче холодной жидкости. Сначала движение воды в системе осуществляется по малому кругу: между котлом и тепловым аккумулятором.

Когда теплоноситель в емкости нагреется, он начинает поступать по трубопроводам к батареям. Затем остывшая жидкость по обратным трубопроводам попадает в нижнюю часть буферного бака.

Одним из недостатков такой конструкции является длительный начальный период прогрева теплоносителя. Иногда он может занимать от 2 до 4 часов. Но все же у этого устройства немало положительных свойств, а именно:

• экономия топлива;
• простота конструкции, что позволяет сделать теплоаккумулятор своими руками;
• повышение коэффициента полезного действия твердотопливного котла;
• легкое обслуживание оборудования;
• защита элементов системы отопления от перегрева.

В основу работы теплоаккумулятора заложена высокая теплопроводность жидкости. Например, при остывании 1 л воды на 1° C позволяет нагреть 1 м³ воздуха в помещении на 4° C.

Поэтому если в определенный момент передать тепловую энергию некоторому объему воды, то затем его хватит для обогрева жилища в течение длительного времени.

Расчет объема бака

Прежде чем приступить к изготовлению теплонакопителя для отопления своими руками, необходимо рассчитать примерный объем будущего агрегата. Сначала следует узнать приблизительную мощность теплоотдачи емкости, учитывая, что для обогрева в зимний период 10 м² помещения расходуется 1 кВт мощности.

То есть для отопления большого загородного дома площадью 200 м² потребуется 20 кВт тепловой энергии, но для расчета принимают средний показатель — 10 кВт. При этом максимальная температура теплоносителя берется равной 90° C, а минимальная — 50° C.

Время действия буферного бака без участия котла составляет 8 часов. В дальнейшем, проведя расчет по формуле m=Q/c (tmax-tmin), можно узнать количество воды, поступающее в бак. В формуле следующие обозначения:

• Q — расход тепловой энергии;
• c — удельная теплоемкость воды;
• (tmax-tmin) — разница между максимальной и минимальной температурами.

После расчета получится 1718 кг воды, то есть примерный объем будет равен 1,8 м³. Объем резервуара можно определить и по каталогу заводских видов теплоаккумуляторов, сравнив их технические характеристики, которые могут подойти к требуемой площади помещения.

Самостоятельное изготовление

Чтобы проще изготовить теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками, лучше всего выбрать прямоугольную форму конструкции. Для этого подойдут детали из листовой гофрированной стали, так как они обладают повышенной жесткостью.

Обязательно присутствие сварочного аппарата, так как все основные сборочные работы проводят при помощи этого агрегата. Кроме листов стали, понадобится металлический уголок для установки распорок.

Дело в том, что конструкция будет работать под давлением, поэтому ее следует усилить. Сначала сваривают внутреннюю емкость, расперев уголками противоположные стенки. Затем собирают наружный корпус, который по размерам будет немного больше, чтобы хватило места для установки утеплителя.

Одну сторону кожуха не закрывают, через нее вставляют внутреннюю емкость. Затем вваривают патрубки в рабочий бак для подключения системы отопления, предохранительного клапана, сливного крана, а пустоты между ним и кожухом заполняют утеплителем.

Для этого подойдет минеральная вата или монтажная пена. Далее приваривают стенку кожуха и подключают теплоаккумулятор к системе отопления. Не стоит забывать после сварки конструкций проверить их на герметичность.

Буферный бак для тепловых насосов

Один из наиболее часто задаваемых вопросов: нужен ли мне буферный бак с водяным тепловым насосом? Несмотря на попытку сэкономить несколько долларов, не покупая буферный резервуар, его всегда рекомендуется включать в любую систему водяного теплового насоса, включая как геотермальные, так и низкотемпературные тепловые насосы, такие как Arctic Heat Pump. Есть несколько причин, по которым используется буферный резервуар.

1. Различные скорости потока – водяной тепловой насос или геотермальные требуют высокой скорости потока, обычно около 3 галлонов на тонну. Это означает, что 4-тонному тепловому насосу потребуется 12 галлонов потока в минуту. Однако для водяного отопления требуется гораздо более низкая скорость потока, обычно 0,75 галлона в минуту на контур. Чтобы обеспечить два различных расхода, вам потребуется буферный резервуар или гидравлический сепаратор другого типа.
2. Сокращение коротких циклов системы - В зависимости от размера водяного контура тепловой насос быстро нагревает объем жидкости, а затем отключается. Это означает частые включения/выключения компрессора и теплового насоса. Частые запуски и остановки, особенно в случае одноступенчатых и двухступенчатых компрессоров, могут привести к преждевременному выходу агрегата из строя. Инверторы с регулируемой скоростью постоянного тока менее подвержены этой проблеме, но они все же могут увеличить нагрузку на систему.
3. Добавление энергобатареи в систему – Буферный резервуар хранит БТЕ энергии. В зависимости от размера буферного резервуара вы можете хранить больше энергии. 1 БТЕ – это количество энергии, необходимое для нагревания 1 фунта воды. 80-галлонный резервуар для хранения может хранить 668 фунтов. воды (1 галлон = 8,36 фунта). Итак, если мы нагреем резервуар до 160 F и используем накопленную энергию до 90 F. У нас есть 70 градусов энергии, которые мы можем использовать (160-90). Таким образом, в 80-галлонном резервуаре для хранения мы можем хранить 46 760 БТЕ на основе нашего примера (668 фунтов x 70F). Если мы повысим температуру воды, мы сможем сохранить больше, а если мы увеличим размер, мы сможем сохранить больше. Таким образом, эта аккумуляторная батарея может хранить 46 760 БТЕ или 13,7 кВт·ч. Это особенно важно при использовании воздушного теплового насоса, поскольку спрос и производство компенсируются. Это означает, что обычно дневное время теплее, поэтому резервуар может быть загружен в оптимальные часы, а ночью возникает потребность, которая может частично удовлетворяться за счет накопленной энергии в буферном резервуаре. Сохраняя энергию, мы можем повысить эффективность теплового насоса с холодным воздухом.
4. Две среды – Обычно жидкость в тепловом насосе для холодной погоды использует некоторое количество антифриза, которым обычно является полипропиленгликоль. Чтобы отделить ее от питьевой воды для отопления дома, нам необходимо использовать теплообменник. Для максимального обмена лучше всего использовать большой змеевиковый теплообменник. Eco ULTRA может быть оснащен внутренним теплообменником длиной 160 футов внутри буферного резервуара. Без большей емкости хранения было бы гораздо меньше доступной теплопередачи, поэтому буферный резервуар помогает передавать энергию от одной среды к другой.
5. Резервный - Тепловой насос для холодной погоды имеет парадокс: чем ниже температура, тем меньше энергии он может производить. Правильный размер важен, но в конечном итоге может потребоваться резервный источник тепла. Не рекомендуется рассчитывать тепловой насос на самый холодный день. Вместо этого она должна быть рассчитана на среднюю температуру самого холодного месяца. Это означает, что будут короткие периоды, когда температура падает ниже средней, и необходим резервный источник тепла. Лучшим и наиболее экономичным средством подачи дополнительного тепла является нагревательный элемент, который можно найти в некоторых буферных резервуарах. До сих пор большинство подрядчиков и установщиков использовали стандартный резервуар для питьевой воды, который по коду был ограничен нагревательным элементом мощностью 4,5 кВт. К сожалению, для большинства домов этого недостаточно. Таким образом, используя наши резервуары EcoULTRA, вы можете увеличить объем резервного копирования до 29кВт. Это означает, что в случае полного отказа у вас все равно будет полное решение для отопления. Наши буферные резервуары EcoULTRA также имеют возможность напрямую связываться с арктическим тепловым насосом для холодной погоды и обеспечивать необходимое количество. Таким образом, даже если система может предоставить гораздо больше, она будет поставлять только то количество, которое необходимо для удовлетворения всей системы.

Таким образом, буферный резервуар является ключевой частью любой водяной системы теплового насоса. Установщики-сделай сам могут использовать готовые баки для горячей воды, чтобы сэкономить деньги. Если у клиента есть существующая гидравлическая система, буферный резервуар может использовать двойной источник тепла в качестве резервного, но все же рекомендуется всегда включать резервный источник. Мы рекомендуем минимум 15 галлонов на тонну буфера, но лучше больше!

КУПИТЬ