Установка теплоаккумулятора – рациональное техническое решение для систем отопления, базовыми элементами которых являются твердотопливные и электрические котлы. Материалы статьи дают обзор назначения, функций, устройства теплового аккумулятора, описывают схемы подключения в обвязку теплогенераторов.
Содержание
Для чего нужен теплоаккумулятор
Основное назначение теплового аккумулятора вытекает из его названия – это накопление определенного количества теплоты, вырабатываемого теплогенераторами различного типа. Теплоаккумулятор выполняет следующие основные задачи:
- Накопление излишков тепла, образующихся при работе твердотопливных агрегатов;
- Сохранение теплоты, произведенной электрическим котлом при пониженном тарифе (двухставочном);
- Интеграция различных источников теплоты;
- Работа в режиме гидравлического разделителя;
- Работа в режиме распределительного коллектора;
- Производство горячей воды в межсезонье.
Классические твердотопливные котлы работают в пикообразном тепловом режиме – максимальная выработка тепла происходит при основном процессе сгорания топливной закладки. Зачастую количество тепла, выработанное котлом на твердом топливе, превышает потребности тепловых потребителей – радиаторного отопления, водяных теплых полов, бойлера косвенного нагрева.
В случае использования в качестве основного теплогенератора электрического котла теплоаккумулятор производит накопление теплоты при работе теплогенератора в ночное время. Реализация алгоритма двухставочного тарифа дает возможность максимальной выработки тепла в ночное время – при низкой стоимости электроэнергии. Электрокотел ночью работает по 2-м направлениям – обеспечение нужд потребителей (радиаторов, теплых полов, БКН) и создание запаса тепла на будущий (дневной) период.
Третья задача теплоаккумулятора – интеграция различных источников теплоты. Источниками теплоты выступают котлы, работающие на различных видах топлива и альтернативные тепловые устройства – тепловые насосы и солнечные коллекторы.
Разнотипные котлы и альтернативные теплогенераторы работают в различных тепловых режимах, дополняют или замещают друг друга. Это позволяет значительно снизить потребление топлива основным теплогенератором, обеспечить наличие резервного теплового оборудования при перебоях в поставке топлива. Подробнее об этом рассказано в отдельной публикации.
Следующая техническая возможность теплоаккумулятора – работа в режиме гидравлического разделителя и распределительного коллектора. Функцию гидрострелки он может выполнять при любой конфигурации своего устройства – при наличии встроенных спиральных змеевиков и без них. Тепловые аккумуляторы часто оборудуются системой патрубков для подключения потребителей – в этом случае они могут выполнять функцию распределительного устройства (прямого и обратного), установка в обвязку котельной коллекторов в этом случае не требуется.
В межсезонье теплоаккумулятор может работать в режиме бойлера косвенного нагрева или электрического накопительного водонагревателя (при наличии встроенного ТЭНа), использует теплоту альтернативных источников.
Устройство теплового аккумулятора
По конструкции ТА схож с классическим бойлером косвенного нагрева. Выделяют следующие основные типы устройств:
- Простейшие – без теплообменника;
- С одним встроенным спиральным теплообменником;
- С несколькими теплообменниками;
- С встроенным баком ГВС.
Емкости тепловых аккумуляторов выполняются из обычной или высоколегированной (нержавеющей стали). В случае использования обычных марок стали резервуар оборудуется магниевым или титановым анодом, снижающим скорость коррозии, внутренняя поверхность покрывается специальными составами – эмалью, стеклокерамикой. Чаще всего резервуары имеют цилиндрическую форму, но встречаются и устройства прямоугольного сечения.
Теплообменники изделий обычно выполняются из медных или нержавеющих труб. Концы трубопроводов выходят через стенку устройства и оборудуются резьбами для подключения линий подачи и возврата теплоносителя. Кроме того, емкости имеют патрубки для присоединения группы безопасности, подпитки системы из сети холодного водоснабжения, патрубок для слива воды.
Емкость качественно изолируется различными материалами – чем лучше тепловая изоляция, тем эффективней работа теплового аккумулятора. Слои изоляции снаружи закрываются декоративным кожухом из высокопрочного пластика или металла. Зачастую емкости аккумуляторов оборудуются съемными электрическими ТЭНами мощностью 2 – 3 кВт.
Тепловые аккумуляторы бывают промышленного изготовления, можно изготовить это устройство и самостоятельно. Для этого потребуются определенные навыки слесарных работ, наличие электросварки и инструмента. Объем емкости теплоаккумулятора подбирают из расчета 35 – 50 литров воды на 1 кВт суммарной тепловой мощности всех источников теплоты. Подробнее об устройстве и порядке изготовления ТА можно прочитать здесь.
Схемы подключения теплоаккумулятора
Вид схемы подключения зависит от устройства теплового аккумулятора, количества теплогенераторов и контуров потребления. Простейшая схема имеет следующий вид:
Подача теплоносителя из теплогенератора подключается к верхнему патрубку емкости, обратный трубопровод – к нижнему патрубку. К противоположным патрубкам присоединяются контуры потребления. При наличии двух патрубков со стороны потребления к ним подключаются распределительные коллекторы, при наличии системы патрубков – потребители подключаются напрямую (изображено на схеме). Подключение всех линий производится через арматуру с разъемными соединениями – чаще всего через шаровые краны со сгоном типа Американка.
В этом случае обязательна установка группы безопасности и расширительного бака мембранного типа с каждой стороны – в системе потребления и в обвязке котельной. При этом расчет объема мембранного расширительного бака для каждой стороны производится отдельно.
При отсутствии теплообменника в аппарате теплоаккумулятор работает в прямом режиме гидравлической стрелки. При этом эффективность аккумулирования тепла несколько снижается, вместо группы безопасности достаточно установить на ТА воздухоотводчик. При наличии в устройстве теплообменников выполняется полное разделение гидравлических потоков, в некоторых случаях оно превосходит по качеству принцип работы классической гидрострелки.
При комбинировании 2 котлов различного типа – газового, твердотопливного, электрического или жидкотопливного – подключение их к емкости может производиться двумя способами:
- К общим патрубкам с организацией обвязки котлов через трехходовой клапан;
- К отдельным патрубкам устройства.
Подключение источников теплоты, имеющих разные тепловые режимы работы – альтернативных агрегатов и котлов – чаще всего производится к отдельным теплообменникам.
Низкотемпературные теплогенераторы (конденсационные газовые котлы, тепловые насосы, солнечные коллекторы) подключаются к нижней части теплоаккумулятора, высокотемпературные – котлы – к верхней части.
Порядок подключения потребителей имеет схожий алгоритм. К нижней части подключаются низкотемпературные потребители, прежде всего водяные теплые полы и стены, к верхней – бойлер косвенного нагрева, в средней части – приборы водяного отопления – радиаторы и конвекторы. Для обеспечения циркуляции котловой контур и контуры потребления оборудуются циркуляционными насосами.
Большинство ТА оборудованы патрубками для присоединения линии подпитки системы. При наличии теплообменника с этой линии производится пополнение теплоносителем только потребителей тепла – подпитку котлов следует производить по отдельно смонтированной линии.
Теплоаккумулятор – превосходное теплотехническое устройство, сочетающее в себе массу функций. Использование его в системе отопления позволяет снизить расходы на топливо, прежде всего на твердые сорта и электричество. Повышается качество управления системой, возникает возможность интеграции разнотипных источников теплоты. Многофункциональность устройства позволяет исключить из схемы дополнительные устройства – коллекторы, гидрострелку. Практика говорит о том, что затраты на установку теплового накопителя обычно быстро окупают себя.