Теплоаккумулятор для отопительных котлов: устройство, функции и руководство по самодельному изготовлению

Как можно организовать эффективную работу автономной системы отопления с минимальными затратами? Для этого стоит установить теплоаккумулятор, который позволит значительно увеличить производительность при снижении потребления топлива, а также сократит общие эксплуатационные расходы на содержание жилья.

В данной статье мы расскажем о принципе работы устройства, которое аккумулирует и сохраняет тепло, производимое котлом. Подробно рассмотрим все доступные варианты таких систем в домашнем использовании, а также обсудим их применение и правила эксплуатации.

Что собой представляет теплоаккумулятор?

Теплоаккумулятор — это резервуар, который служит для хранения избыточного тепла, образующегося во время работы котла. Это запасенное тепло может использоваться в отопительной системе в промежутках между периодами загрузки основного топлива.

Правильный выбор и установка такого устройства позволяет сократить расходы на топливо (иногда до 50%) и перейти к поселковому режиму с одной загрузкой в день вместо двух.

Кроме своей основной функции накопления тепла, буферная емкость защищает котлы от повреждений в случае резкого изменения температуры рабочей жидкости.

Если дополнить систему автоматическими регуляторами и температурными датчиками и сделать подачу тепла из накопителя автоматизированной, эффективность теплоотдачи возрастет, а количество топлива, используемого в камере сгорания, заметно уменьшится.

Конструкция теплоаккумулятора

По своей форме теплоаккумулятор представляет собой цилиндр, выполненный из прочной черной или нержавеющей стали.

Внутренняя поверхность устройства покрыта бакелитовым лаком, что защищает емкость от негативного воздействия горячей воды, слабых солевых растворов и кислот. Снаружи аппарат покрыт термостойкой порошковой краской.

Объем таких аккумуляторов может варьироваться от 100 до нескольких тысяч литров. Более крупные модели могут испытывать трудности при установке в ограниченных условиях домашних котельных.

Внешняя теплоизоляция изготавливается из вторично вспененного пенополиуретана толщиной около 10 см. Этот материал обладает сложной структурой и покрыт поливинилхлоридом.

Такой подход исключает накопление пыли и грязи между волокнами, обеспечивает хорошую водонепроницаемость и увеличивает срок службы теплоизоляции.

Однако теплоизоляция не всегда идет в комплекте с аккумулятором и иногда требует отдельной покупки и последующего монтажа.

Поверх теплоизоляции надевается чехол из качественного кожзаменителя, что позволяет снизить теплопотери и значительно замедлить охлаждение воды в буферной емкости.

Принцип работы теплоаккумулятора

Работа теплоаккумулятора основывается на простой схеме. Готовая горячая вода от котла поступает в резервуар через верхнюю трубу.

По мере охлаждения она опускается вниз, где находится циркулярный насос, который повторно подает воду в магистраль, возвращая её к котлу для повторного нагрева.

Использование теплоаккумулятора предотвращает перегрев теплоносителя, когда котел работает с максимальной мощностью, обеспечивая оптимальное расходование топлива и продлевая срок службы системы.

Котлы различных типов работают циклично, включаясь и отключаясь, достигая оптимальной температуры общего теплоносителя.

Когда котел останавливается, теплоноситель попадает в резервуар, который поддерживает тепло за счет наличия теплоаккумулятора. Таким образом, даже после отключения котла, в системе еще некоторое время остаётся горячая вода.

Виды теплоаккумулирующих устройств

Все теплоаккумуляторы выполняют схожие функции, но имеют свои конструктивные особенности.

На сегодняшний день выделяют три основных типа:

• пустотелые (без внутренних теплообменников);
• с одним или двумя змеевиками, которые обеспечивают более эффективную работу;
• с встроенными бойлерами небольшого диаметра для корректного функционирования системы горячего водоснабжения частных домов.

Подключение теплоаккумулятора осуществляется к котлу и система отопления через резьбовые соединения, расположенные на корпусе устройства.

Работа пустотелого устройства

Пустотелый аккумулятор — наиболее простой и доступный вариант, не оснащённый ни змеевиками, ни бойлерами.

Он подключается к одному или нескольким источникам энергии через общие коммуникации и затем распределяет тепло по точкам потребления с помощью патрубков.

При желании можно установить дополнительный электрический обогреватель для повышения качества отопления. Такой агрегат минимизирует риск перегрева теплоносителя и обеспечивает безопасность эксплуатации.

Если в доме уже имеется отдельная система горячего водоснабжения, установив пустотелый аккумулятор, можно сэкономить деньги: вся емкость будет использоваться для хранения теплоносителя.

Теплоаккумулятор с змеевиками

Модель с одним или двумя теплообменниками — это более продвинутая версия, которая обеспечивает гибкое применение.

В этой конструкции верхний змеевик занимается отбором теплоты, а нижний — прогревом самой буферной емкости.

Хотя такая система стоит дороже, она значительно расширяет функциональные возможности и повышает эффективность работы.

Текущие теплообменники позволяют круглосуточно получать горячую воду, подключать дополнительные источники тепла и использовать тепло для различных нужд.

Устройство с бойлером

Теплоаккумулятор с внутренним бойлером — это современное устройство, которое не только накапливает избыточное тепло, но и обеспечивает подачу горячей воды для бытовых нужд.

Внутренний бойлер изготавливается из нержавеющей стали и оснащается магниевым анодом для снижения жесткости воды и предотвращения образования накипи.

Объём резервуара определяется владельцем, но специалисты рекомендуют учитывать варианты от 150 литров и выше.

Этот тип устройства можно подключить к различным источникам энергии, и он совместим как с открытыми, так и с закрытыми системами. Он контролирует уровень температуры и предотвращает перегрев котла, оптимизируя расходы топлива.

Сфера применения теплоаккумуляторов

Теплоаккумуляторы аккумулируют производимое тепло, позволяя использовать его максимально эффективно для обогрева и подачи горячей воды в жилье.

Изобретать такие устройства следует только у надежных производителей. Продавец должен предоставить сертификат качества и инструкции по эксплуатации.

Устройства могут использоваться с разными системами, но чаще всего их комбинируют с солнечными коллекторами или котлами на твердом топливе и электрическими агрегатами.

Теплоаккумулятор в солнечной системе

Солнечные коллекторы — современное оборудование, позволяющее использовать бесплатную солнечную энергию в повседневной жизни. Однако без теплоаккумулятора система не будет функционировать эффективно, поскольку солнечная энергия поступает с перебоями в зависимости от времени суток и погоды.

Солнечный коллектор с теплоаккумулятором устанавливают на южной стороне участка, чтобы максимизировать поглощение солнечной энергии.

В случае, если отопление и горячее водоснабжение зависят только от солнечной энергии, у жильцов могут возникнуть трудности с получением необходимых ресурсов в определенные моменты времени.

Чтобы избежать неприятных ситуаций и эффективно использовать солнечные дни для накопления энергии, полезным решением станет теплоаккумулятор. В системе на основе солнечной энергии он использует высокую теплоемкость воды: 1 литр воды, остывая на 1 градус, способен передать теплоту, достаточную для повышения температуры 1 кубометра воздуха на 4 градуса.

Солнечный коллектор и теплоаккумулятор представляют собой единую систему, что позволяет использовать солнечную энергию в качестве основного источника отопления для жилых помещений.

В периоды максимальной солнечной активности, когда коллектор улавливает больше всего солнечного света и производство энергии превышает потребность, теплоаккумулятор сохраняет избыточное тепло. Это тепло затем поступает в отопительную систему, когда доступ солнечной энергии снижается или прекращается, например, ночью.

С вариантами и схемами альтернативных методов отопления для загородных домов можно ознакомиться в следующей статье, которую рекомендуется прочитать.

Буферный резервуар для твердотопливного котла

Циклический процесс — это свойство работы твердотопливного котла. Сначала в котел загружаются дрова, и начинается их нагрев. Максимальная мощность и температура наблюдаются в момент пикового горения.

После этого тепловая отдача постепенно снижается, и, когда дрова полностью сгорают, прекращается производство полезной тепловой энергии. Все котлы, включая модели длительного горения, работают по этому принципу.

При этом невозможно точно настроить оборудование на выработку тепла в соответствии с актуальными требованиями. Эта функция доступна только в более современных системах, таких как современные газовые или электрические котлы.

Таким образом, в моменты розжига, когда котел достигает своей максимальной производительности, а затем в процессе остывания может не хватать тепла для полноценного обогрева и подогрева горячей воды.

В то же время, в период активного горения выделяется большое количество тепла, которое может быть просто утеряно, что приводит к нерациональному расходу ресурсов и необходимости постоянной загрузки нового топлива в котел.

Для того чтобы дом сохранял тепло после выключения твердотопливного котла, следует приобрести крупный буферный бак. Небольшой резервуар не сможет накопить достаточный объем тепла, что сделает его покупку нерентабельной.

Выходом из этой ситуации станет установка теплоаккумулятора, который во время интенсивной работы накапливает тепло, а после выгорания топлива передает его теплоносителю. Это позволяет продолжить обогрев помещений, обойдя остывший котел.

Резервуар для электрической отопительной системы

Электрические системы отопления — это относительно дорогой вариант, но они также могут использоваться, преимущественно в сочетании с твердотопливными котлами.

Обычно электрическое отопление устанавливается там, где другие источники тепла недоступны по объективным причинам. Однако эксплуатация таких систем может привести к значительным расходам на электроэнергию, что увеличивает стоимость комфорта в домашнем уюте.

Буферный резервуар нужно разместить в непосредственной близости от отопительного котла. Из-за крупных параметров, ему потребуется выделить отдельное помещение в доме. Система может окупиться в течение 2-5 лет.

Чтобы снизить затраты на электричество, рекомендуется использовать оборудование в период льготных тарифов, то есть ночью и в выходные дни.

Для реализации такого подхода необходим вместительный буферный бак, где будет накапливаться энергия, произведенная в льготные часы, что затем можно будет использовать для отопления и горячего водоснабжения.

Создание накопителя энергоресурса самостоятельно

Самую простую модель теплового аккумулятора можно создать самостоятельно, используя стальную бочку. Если подходящего контейнера нет, придется закупить несколько листов нержавеющей стали толщиной не менее 2 мм, чтобы сварить бак цилиндрической формы необходимого размера.

Использовать для создания теплоаккумулятора еврокуб не рекомендуется, так как он предназначен для работы с теплоносителями, температура которых не превышает +70 °C, что делает его ненадежным для более горячих жидкостей.

Инструкция по производству самодельного устройства

Для подогрева воды в буфере нужно использовать медную трубку с диаметром 2-3 см и длиной от 8 до 15 м (в зависимости от размеров бака). Трубку следует сгибать в спираль и размещать внутри резервуара.

Аккумулятором в данной конструкции станет верхняя часть бочки. Необходимо установить отводной патрубок для выхода горячей воды и аналогичный для входа холодной. Каждый вывод следует оснастить краном, чтобы контролировать подачу жидкости в накопительный отсек.

В открытой системе можно использовать прямоугольный стальной бак в качестве буферного резервуара, в закрытой системе это невозможно из-за риска скачков давления.

Далее нужно проверить резервуар на герметичность, заполнив его водой или нанесением керосина на сварные швы. Если утечек нет, можно переходить к созданию утеплительного слоя, который удержит тепло внутри контейнера.

Как утеплить самодельный агрегат?

Сначала следует тщательно очистить и обезжирить внешнюю поверхность резервуара, затем загрунтовать и покрыть термостойкой порошковой краской, чтобы защитить его от коррозийных процессов.

После этого оберните бак стекловатным или рулонным базальтовым утеплителем толщиной 6-8 мм, фиксируя его шнурами или обычным скотчем. При желании можно накрыть его листовым металлом или фольгированной пленкой.

Не рекомендуется использовать для утепления экструдированный пенополистирол или пенопласт, так как в холодное время года в таких материалах могут завестись мыши, ищущие укрытие.

В окончательном слое следует вырезать отверстия для патрубков и подключить бак к котлу и отопительной системе.

Буферный бак должен быть оснащен термометром, датчиками давления и предохранительным клапаном. Эти элементы помогут контролировать возможный перегрев и сбрасывать избыточное давление при необходимости.

Скорость расходования накопленного тепла

Определить точное время расходования тепла, накопленного в аккумуляторе, невозможно.

Длительность работы системы обогрева на энергии, собранной в резервуаре, зависит от множества факторов, таких как:

• реальный объем буферного бака;
• уровень потерь тепла в отопляемом помещении;
• температурные условия на улице и сезонные изменения;
• установленные значения термодатчиков;
• площадь дома, которую требуется обогреть и обеспечить горячей водой.

Отопление частного дома в пассивный период работы системы может длиться от нескольких часов до нескольких суток, что позволяет котлу «отдохнуть» и продлить срок его работы.

Правила безопасной эксплуатации

К самодельным теплоаккумуляторам предъявляют повышенные требования безопасности:

1. Горячие компоненты резервуара не должны соприкасаться с легковоспламеняющимися и взрывоопасными материалами. Невыполнение этого правила может привести к возгоранию и пожару в котельной.
2. Закрытая система отопления предполагает высокое внутреннее давление теплоносителя. Поэтому конструкция резервуара должна быть полностью герметичной, с дополнительным укреплением корпуса ребрами жесткости и качественными прокладками под крышкой.
3. При наличии дополнительных ТЭНов нужно внимательно изолировать их соединения и обязательно заземлить бак, чтобы избежать риска удара электрическим током и короткого замыкания.

Следуя этим рекомендациям, эксплуатация самодельного теплоаккумулятора будет безопасной и не принесет хозяевам никаких хлопот.

Заключение и полезное видео по теме

Как верно рассчитать объем теплоаккумулятора для домашнего отопительного котла на твердом топливе, включая все нюансы и детали расчетов.

Как своими руками создать тепловой аккумулятор больших размеров с удобной съемной крышкой, с подробной пошаговой инструкцией.

Причины экономической выгоды от применения теплоаккумуляторов в домашних отопительных системах. Наглядный пример снижения расходов с ростом уровня комфорта в условиях проживания.

Установка теплоаккумулятора в домашней системе отопления — это выгодный и оправданный шаг. Такое решение снижает трудозатраты на растопку котла и позволяет осуществлять загрузку топлива всего один раз в день.

Таким образом, расход топлива, необходимого для эффективной работы отопительного оборудования, существенно уменьшается. Тепло используется оптимально и не теряется зря. Расходы на отопление и горячее водоснабжение снижаются, а условия жизни становятся более уютными и комфортными.

Поделитесь с нами вашим опытом установки теплоаккумулятора на котел. Нам интересно узнать о технологических нюансах этого процесса и ваших ощущениях от работы данного устройства. Пишите комментарии в блоке ниже, добавляйте фотографии и задавайте вопросы по интересующим вас аспектам.

Видео:

Электрический котел отопления своими руками. Часть 2 из 3 ( автоматика котла).