Устройство теплоаккумулятора для системы отопления

Устройство теплоаккумулятора для отопления

Применение устройства, аккумулирующего избыточное тепло (теплоаккумулятора), особенно актуально для систем отопления с твердотопливными котлами. Котлы этого типа отличаются пикообразным циклическим режимом работы. Избыточное тепло, произведенное котлом, часто перегревает приборы отопления, расходуется нерационально. Конструктивное устройство теплоаккумулятора для отопления позволяет изготовить простейшие модификации своими руками.

Принцип работы теплоаккумулятора

Gidroakkumulator
Гидроаккумулятор отопления

Процесс функционирования устройства основан на накоплении тепла водой, находящейся в емкости теплоаккумулятора. Вода обладает высоким показателем теплоемкости. Объем воды принимает избыточное тепло, производимое котлом при сжигании твердого топлива. Затем накопленное тепло постепенно расходуется на нужды отопления и горячего водоснабжения во время простоя котла.

Твердотопливные котлы практически не поддаются регулировке – это вызывает повышенный расход топлива и неравномерный тепловой режим работы радиаторов. Теплоаккумулятор позволяет сделать более редкими загрузки новых порций топлива за счет использования накопленного тепла. Этот алгоритм работы позволяет сэкономить до 35% топлива.

Применение теплоаккумулятора может быть актуально для системы отопления с электрическим котлом. При этом владельцу помещения необходимо перейти на двухставочный тариф оплаты. Этот тариф имеет малые значения в ночные часы. При наличии автоматики за ночной период электрический котел будет выпускать повышенный объем тепла, который будет расходоваться на отопление и создание запаса на дневной период. Вместо электрического котла иногда используются встроенные в бак аккумулятора ТЭНы.

Устройство теплоаккумулятора

Конструкция теплоаккумулятора
Конструкция теплоаккумулятора отопления

Устройство теплоаккумулятора имеет несколько разновидностей. Прежде всего, это – стальная емкость цилиндрической формы заданного объема. Выполняется из черной или нержавеющей стали.

Максимальный предел объема практически не ограничен, минимальный объем должен составлять 200 – 300 литров. Подбор оптимального объема теплоаккумулятора производится из расчета 35 – 50 литров воды в баке на 1 кВт тепловой мощности отопления (и горячего водоснабжения).

Емкость качественно утепляется – при отсутствии тепловой изоляции потери теплоты через металл стенок сосуда сведут аккумулирующий эффект практически к нулю.

Обечайка бака оснащена патрубками для подключения контура котла, контуров сторонних источников тепла, контуров потребления, автоматики безопасности и контроля. Патрубки потребления соединяются непосредственно с внутренним объемом емкости, патрубки тепловых источников соединены с внутренними змеевиками. Змеевики выполняются обычно из меди.

Теплоаккумулятор по своей сути – бойлер косвенного нагрева, используемого в системе ГВС. Простейшее его устройство может быть выполнено вообще без змеевика – эффект накопления теплоты немного уменьшится из-за перемешивания потоков, но сохранится.

При сооружении и установке теплоаккумулятора без внутренних теплообменных устройств нужно понимать, что давление в системе и контуре котла должны быть одинаковы.

Теплоаккумулятор частично реализует функцию гидравлической стрелки ( гидравлического разделителя ). Это позволяет сделать относительно независимыми работу контура котла и контуров потребления.

По устройству выделяют следующие конфигурации теплоаккумуляторов:

  1. Простейшие, без змеевика;
  2. Баки с одним змеевиком;
  3. Аккумулятор с несколькими змеевиками;
  4. Емкость со встроенным баком ГВС (или змеевиком);
  5. Баки с ТЭНами.

Простейший теплоаккумулятор имеет две пары патрубков – к первой подключается котел, ко второй контур отопления. Оба контура оснащаются циркуляционными насосами. При прекращении работы котла производится отключение насоса котла, насосный агрегат системы радиаторов продолжает обеспечивать циркуляцию в своем контуре, источником тепла становится теплоаккумулятор.

Теплоаккумулятор системы отопления
Теплоаккумулятор — аналог бойлера косвенного нагрева

Наиболее распространенная модель изделия – со встроенным змеевиком. Внутри бака расположена спирально согнутая медная труба, концы которой выведены через стенку емкости. К змеевику подключается котел. Подача подсоединяется в верхней части бака, обратка – в нижний патрубок. Змеевик обеспечивает нагрев воды и полное гидравлическое разделение.

Существуют более сложные модификации устройства – с несколькими змеевиками, с различным количеством точек подключения потребления. Такие баки имеют несколько встроенных змеевиков. Они предназначены для подключения следующих источников теплоты:

  1. Главный источник – отопительный котел;
  2. Система теплового насоса;
  3. Контур солнечных батарей.

Дополнительные источники тепла (тепловой насос и солнечная батарея) позволяют дополнительно сократить потребление топлива. Точек подключения потребителей тоже может быть несколько. Они расположены на различной высоте и предназначены для отбора теплоносителя различной температуры (сверху он горячее, снизу холоднее) на следующие нужды:

  1. Радиаторное отопление, возможно подключение отдельных веток;
  2. Система теплых водяных полов;
  3. Комплекс горячего водоснабжения.

При подключении потребления воды непосредственно в сеть горячего водоснабжения нужно учитывать, что аккумулятор должен быть выполнен из экологически безопасных материалов. Такой способ обеспечения ГВС – не лучшее решение, так как температура воды в баке может достигать величины, превышающей 55 градусов Цельсия. Это значение заложено в требованиях СНиП для горячей воды жилых помещений. Решить эту проблему можно установкой трехходового смесительного клапана – он будет подмешивать в поток холодную воду.

Лучшим решением для нужд ГВС является использование одного из теплообменников (змеевиков). Чаще всего налаживают проток воды через трубу змеевика, расположенного в верхней части устройства, к его входу подключают трубопровод холодной воды, к выходу – трубопровод сети ГВС.

Второй вариант ГВС – размещение внутри теплоаккумулятора встроенного бака. Он создает определенный запас горячей воды.

Любая модель теплоаккумулятора может оснащаться встроенным ТЭНом – трубчатым электрическим нагревателем.

Сборка теплоаккумулятора своими руками

Медный змеевик для теплоаккумулятора отопления

Для самостоятельной сборки изделия потребуются следующие инструменты:

  1. Сварочный аппарат;
  2. Большая и малая болгарка;
  3. Горелка для пайки меди;
  4. Набор гаечных ключей;
  5. Измерительный инструмент – рулетка, уголок;
  6. Молоток, ножовка по металлу, плоскогубцы;
  7. Электродрель;
  8. Шуруповерт или набор отверток.

Материалы, необходимые для монтажа емкости:

  1. Цилиндрическая емкость из металла с толщиной стенки не менее 4 мм;
  2. Медная отожженная труба диаметром 22 или 28 мм;
  3. Фитинги с внутренней резьбой соответствующего подобранной трубе диаметра;
  4. Стальные толстостенные штуцеры двух видов – с односторонней и двусторонней резьбой, диаметром 15, 20, 25, 32 мм;
  5. Швеллер, уголок для выполнения подставки, опоры;
  6. Теплоизолирующие материалы, вспомогательные приспособления;
  7. Запорная арматура для всех линий;
  8. Группа безопасности;
  9. Лист оцинкованного металла.

Объем емкости должен составлять не менее 300 литров. Применение старых бочек не рекомендуется, они имеют тонкую стенку, подвержены деформации при сварке. Стоит отметить, что цилиндрическая форма сосуда – всего лишь дань техническому совершенству. Некоторые умельцы сваривают емкости прямоугольного сечения, они выполняют свои функции ничуть не хуже.

Поэтапный порядок работ производится следующим образом:

  1. Болгаркой срезается одна из крышек сосуда;
  2. Производится очистка внутренней поверхности от грязи, ржавчины;
  3. В случае использования бака из черной стали производится грунтование внутренней поверхности и окраска;
  4. Покраску производить рекомендуют в несколько слоев, обязательно применение термостойкой краски.

После полного высыхания краски проводятся сварочные работы по врезке штуцеров с резьбой:

  1. В дне или нижней точке обечайки (боковой поверхности) прорезается отверстие и приваривается штуцер с резьбой условным диаметром 15 – 20 мм, он предназначен для крана слива (дренажа);
  2. В боковой поверхности прорезаются отверстия для штуцеров змеевика, они соответственно располагаются на расстоянии 25 – 50 мм от крышки и дна бака;
  3. В отверстия вставляются стальные штуцеры с резьбой с обоих концов, обвариваются снаружи и изнутри бака;
  4. С противоположной штуцерам змеевика стороны емкости приваривают патрубки с резьбой для подключения системы отопления;
  5. В срезанную крышку врезают штуцер для группы безопасности диаметром 1 дюйм с резьбой;
  6. Врезается штуцер линии подпитки.

Диаметр змеевиковых патрубков должен быть не менее дюйма с четвертью, таков обычно диаметров выходов котла. Диаметр подключения радиаторов или иных устройств потребления подбирают в зависимости от диаметра магистралей системы отопления.

Далее приступают к изготовлению змеевика. Отожженная медь отличается отличной пластичностью, сгибать ее можно вручную. В качестве каркаса можно использовать старую бочку или самодельный импровизированный каркас из деревянных реек.

Готовый теплообменник устанавливается внутри бака, производится припаивание мягким припоем концов трубопровода к фитингам. Фитинги предварительно наворачиваются на резьбу штуцеров, вваренных в стенку изделия. Уплотнение резьбы в этом месте нужно производить синтетической нитью – она не подвержена разложению. Приваривается ранее демонтированная крышка аппарата.

Для аппарата сваривают опоры различной конструкции из швеллеров и уголка. Они необходимы для наличия воздушного зазора внизу аппарата – это позволит быть днищу сухим и не ржаветь.

Производится установка теплоаккумулятра по месту. При этом нужно учесть весовую нагрузку на пол – при большом объеме воды общий вес конструкции будет иметь солидные значения, потребуется сооружение фундамента.

Последний этап – проведение теплоизоляционных работ. Перед проведением (по желанию) проводят наружную покраску аккумулятора. Утепляют бак чаще всего минеральной ватой, вспененным рулонным полиэтиленом, создают напыление полимерными составами. Мероприятия по монтажу изоляции зависят от типа применяемого материала.

На наружные резьбы всех патрубков устанавливаются краны, на верхнюю крышку монтируется корпус группы безопасности. На нем устанавливаются предохранительный клапан, термоманометр, воздухоотводчик.

Обязательна врезка линии подачи воды от трубопровода холодного водоснабжения, потому что подпитка котла производится при применении бака описанной конструкции отдельно. Система отопления также должна подпитываться отдельно, врезка производится непосредственно в стенку емкости, устанавливается кран.

При необходимости в бак монтируется съемный ТЭН, в летний период теплоаккумулятор можно использовать в качестве накопительного водонагревателя.

(Просмотров 107 , 1 сегодня)