Что такое тепловой аккумулятор для систем отопления: функциональные особенности, специфика применения и способы установки

Как уменьшить постоянные расходы по поддержанию комфортной температуры в доме? Существует множество по-настоящему эффективных способов, начиная от установки котлов с максимально возможным КПД и заканчивая монтажом альтернативных источников получения тепла. Но одним из самых продуктивных считается тепловой аккумулятор для систем отопления.

Буферные емкости для отопления

Типичная конструкция теплового аккумулятора
Типичная конструкция теплового аккумулятора

В автономных схемах отопления практически всегда предусмотрена постоянная работа котла. Это влечет за собой рост затрат на энергоносители и уменьшение срока службы дорогостоящего оборудования вследствие его износа. Аккумулятор для отопления предназначен для оптимизации работы всей системы.

Назначение буферных емкостей

Он представляет собой емкость, внутри которой проходит магистраль отопления. Тепло, передаваемое от труб к воде в баке, нагревает ее. При выключении котла происходит снижение температуры теплоносителя и начинается обратный процесс – тепловая энергия поступает от воды в баке через стенки труб теплоносителю. Таким способом аккумуляторы тепла в системах отопления позволяют поддерживать комфортный уровень нагрева продолжительное время после остановки котла.

Почему же баки аккумуляторы для отопления не устанавливают в каждой автономной системе? Есть ряд специфических факторов, которые обязательно нужно учитывать перед их монтажом:

  • Объем. Для поддержания температуры в доме площадью 120 м² в течение 10-12 часов потребуется емкость объемом 1,5-1,8 м³. Не всегда есть возможность поместить подобный водяной аккумулятор для отопления в системе;
  • Стоимость. Средняя цена буферной емкости на 750 л. составляет около 90 тыс. рублей. По факту получается, что тепловой аккумулятор в системе отопления будет самым дорогим элементом.

Последнее является основной причиной не ставить тепловую буферную емкость. Но если сделать приблизительные расчеты эффективности – выяснится, что отопление с аккумулятором тепла требует на 10-15% меньше энергоносителя (газ, дрова, уголь и т.д.) по сравнению с традиционной схемой.

Диаметр подключаемых патрубков бака должен совпадать с размерами трубопроводов системы. В противном случае возникнет избыточное гидравлическое сопротивление.

Конструкция теплового аккумулятора

Функциональность теплового аккумулятора
Функциональность теплового аккумулятора

Самостоятельное изготовление аккумулятора для отопления в домашних условиях не принесет требуемого результата. Это обусловлено спецификой конструкции и применяемыми материалами. Сделать подобный бак из подручных средств без применения специального оборудования практически невозможно.

В дополнении к основной функции аккумулирования тепла большинство производителей стараются усовершенствовать конструкцию так, чтобы система отопления с тепловым аккумулятором могла быть задействована и в других сферах жизнеобеспечения частного дома:

  • Горячее водоснабжение. Нагретую в баке воду можно использовать в качестве ГВС – для принятия душа, мойки посуды и т.д. Главное, чтобы емкость была косвенного нагрева;
  • Коммутирующей элемент для подключения альтернативных источников тепла – гелиосистемы, тепловые насосы. Эта схема отопления с аккумулятором тепла позволяет нагревать в нем воду за счет условно бесплатной энергии солнца. Как следствие – уменьшение текущих затрат;
  • Подключение нескольких котлов в одну схему. Таким образом можно организовать отопление с котлом на твердом топливе и газе.

Для уменьшения тепловых потерь в аккумуляторах тепла в системах отопления предусмотрено две стенки – наружная и внутренняя. Пространство между ними заполнено утеплителем, чаще всего – базальтовой ватой. Кроме этого, у большинства моделей есть дополнительный источник тепла – электрический ТЭН. Он позволяет поддерживать температуру воды в баках аккумуляторах для отопления на нужном уровне. Это же дает возможность использовать емкость даже при неработающем котле как обыкновенный электрический бойлер.

При использовании альтернативных источников тепла рекомендуется приобретать бак с двумя контурами трубопроводов.

Расчет теплового аккумулятора отопления

Пример технических характеристик буферной емкости
Пример технических характеристик буферной емкости

На практике сначала необходимо вычислить оптимальный объем водяного аккумулятора для отопления. Бытует ошибочное мнение, что чем больше этот показатель – тем лучше. Но при превышении критического объема скорость нагрева воды в баке существенно снижается и она попросту не успевает достичь требуемой температуры. В особенности это касается систем с максимальным нагревом теплоносителя до 60°С (низкотемпературный режим отопления).

Главным условием функционирования отопления с аккумулятором тепла является максимальное увеличение работы системы при выключенном котле. Поэтому главным показателем при выборе буферной емкости по характеристикам является время, за которое нагретая в ней вода остынет.

Наиболее частые ошибки при расчете системы отопления с тепловым аккумулятором:

  • Учитывается только номинальная мощность котла. Якобы достаточно соотношения: на 1 кВт энергии требуется от 25 до 50 л емкости. Но как в таком случае учесть время остывания теплоносителя?;
  • Расположение в системе. Наибольшая эффективность достигается только для схемы отопления с аккумулятором тепла, который установлен сразу же после котла. Тогда теплопередача будет оптимальной.

Для выполнения расчета потребуется знать мощность котла и тепловой режим работы системы. Предположим, что отопительный прибор генерирует 22 кВ/час. При этом режим работы 70/40 (70-40=30°С). В таком случае оптимальный объем теплового аккумулятора в системе отопления составит:

(22*3600)/(4,187*30)= 633 кг или 0,633 м³

Таблица времени нагрева аккумулирующего бака
Таблица времени нагрева аккумулирующего бака

Теперь остается рассчитать время нагрева воды в емкости. Увы, но универсальной формулы для этого не существует. Есть большая зависимость от эксплуатационных характеристик конкретной модели аккумулятора для отопительной системы. Но эти данные можно взять из инструкции или на сайте производителя. В качестве примера можно рассмотреть зависимость скорости нагрева аккумулирующего бака различной емкости Wirbel от мощности котла.

Учитывая все эти показатели можно точно рассчитать ориентировочный объем аккумулятора тепла в конкретной системе отопления. Более точные вычисления делаются с помощью специальных программных комплексов, которые учитывают скорость циркуляции теплоносителя, тепловые потери и возможные изменения режимов работы отопления.

Любая схема расчетов должна учитывать рекомендации производителей и требования к работе автономной системы отопления.

Установка теплового аккумулятора

Накопительный бак в гравитационной системе
Накопительный бак в гравитационной системе

От правильного монтажа водяного аккумулятора в отоплении зависит не только время нагрева воды в нем, но и КПД всей системы. Определяющим фактором является способ циркуляции теплоносителя – гравитационный или с помощью насоса. В первом случае баки аккумуляторы устанавливаются в отопление до верхней расширительной емкости, максимально близко к котлу.

При этом нужно учитывать, что скорость движения теплоносителя будет незначительно снижена. Это обусловлено увеличением длины разгонной трубы из-за врезки дополнительного участка, находящегося в баке. Для гравитационной системы рекомендуется уменьшить расчетный объем бака на 10-15%.

Место монтажа в системе с принудительной циркуляцией не регламентируется. Важно, чтобы уровень нагрева теплоносителя в трубах отопления с аккумулятором тепла был максимальным. Соответственно, емкость должна располагаться близко к котлу с соблюдением таких условий:

  • Бак ставится после группы безопасности;
  • Температура в помещении, где располагается емкость, должна быть от 10 до 35°С;
  • Свободный доступ ко всем патрубкам конструкции для проведения ремонтных и профилактических работ;
  • Возможность подключения как основной, так и обратной трубы.

Чаще всего в системах отопления с тепловым баком-аккумулятором его устанавливают непосредственно в котельной. Не рекомендуется монтаж выше уровня котла.

Установка аккумулятора в системе с принудительной циркуляцией
Установка аккумулятора в системе с принудительной циркуляцией

Помимо этих условий могут быть дополнительные, регламентированные производителем. Они обязательно учитываются не только при выборе места установки бака, но для регулирования мощности котла.

При установке теплового аккумулятора для систем отопления с электрическим ТЭНом рекомендуется дополнительно монтировать многотарифный счетчик учета электроэнергии. Тогда можно добиться существенной экономии, включая электрический подогрев бака в ночное время.

В видеоматериале наглядно показан принцип работы теплового аккумулятора в системе отопления частного дома: