Использование теплонакопителя в системе отопления

Теплонакопитель имеет много вариантов обозначения. В различных источниках это изделие именуется аккумуляторным баком, теплоаккумулятором, буферной ёмкостью.

Это устройство, конструкция которого позволяет накапливать и хранить тепло достаточно долго и использовать его по мере необходимости. Простейшим аналогом рассматриваемой конструкции можно считать термос или печь, выложенную из кирпича, которая сохраняет тепло и после завершения топки.

Использование теплонакопителя в системах горячего водоснабжения(ГВС) и системах отопления(СО) позволяет наладить бесперебойное поступление горячего теплоносителя к приборам отопления, независимо от режима отопительного котла (работает или нет).

Теплонакопители значительно повышают эффективность функционирования системы, увеличивают эксплуатационный ресурс установленного оборудования и ощутимо снижают потребный расход энергоресурсов для СО и ГВС.

Максимально эффективным использование такого изделия является в системах, функционирующих от котлов твёрдотопливных. Экономия может составлять до 30%, при увеличении КПД имеющегося котла до величины в 85%

Конструкция теплонакопителя

Классические теплонакопители (ТН), наиболее часто используемые в частном домостроении, представляют герметичную ёмкость различных объёмов (≥ 200 л), изготовленную из металла, которая, в подавляющем большинстве моделей, имеет форму цилиндра и заключена в прочный корпус. Между ним и ёмкостью прокладывается утеплитель.  

Большинство моделей теплонакопителей имеет дополнительные нагреватели разного типа. Чаще всего устанавливаются:

• ТЭН (один и более);

• Змеевик, который подключается к тепло вырабатывающим источникам, являющимся дополнительными (речь может идти о тепловом насосе, солнечных батареях и т.п.).

Существующие модели ТН принято различать по используемому в них термоаккумулирующему материалу (ТАМ) с необходимой теплоёмкостью. По упомянутому параметру теплонакопители делятся на:

• Жидкостные (наиболее часто используемые в частных домах). В качестве аккумулятора тепла используется вода (иногда антифриз);

• Твёрдотельные ТАМ;

• Термохимические ТАМ;

• Паровые ТАМ;

• С установленными дополнительными элементами, предназначенными для нагрева теплоносителя.

Принцип работы изделия

Теплонакопитель подключается между существующим источником тепла (котёл отопительный, насос тепловой) и существующей системой отопления (радиаторы, иные типы обогревателей).

Подающий трубопровод, идущий от котла, подсоединяется к одному из патрубков ТН, расположенных сверху, а обратный стыкуется к нижнему. На обратном монтируется насос циркуляционный. Его задача: отбор остывшей воды из донной части ТН, с последующей подачей в котёл отопления. Вода, нагретая в отопительном котле, подаётся в накопитель сверху. Разность в плотности не позволяет разогретой и остывшей воде перемешиваться.    

По второму контуру горячий теплоноситель поступает к отопительным приборам. Насос подаёт холодную воду в ТН снизу и выдавливает горячую в подающую магистраль, идущую к радиаторам.

Многие модели оборудуются специальной автоматикой, регулирующей данные процессы.

Рассмотрим специфику работы ТН во взаимодействии с различными источниками тепла.

Теплонакопитель в системе с твёрдотопливным котлом

Твёрдое топливо, сгорая, выделяет значительное количество тепла в, достаточно короткий, временной промежуток. При этом уголь или дрова, горящие в топке невозможно «выключить» после того, как теплоноситель доведён до требуемой температуры. В результате вся энергия, оказавшаяся «лишней», в прямом и переносном смысле «вылетает в трубу». Спустя несколько часов после завершения горения закладки, температура теплоносителя понижается, что требует выполнять повторную топку. В результате, в обогреваемом помещении, поддерживать оптимальную температуру весьма сложно. Здесь будет либо излишне жарко, или прохладно. Установка теплонакопителя компенсирует эти перепады. Правильно рассчитанная ёмкость подобного изделия позволяет сократить число требуемых топок до одной в течение 1-го – 3-ёх дней.,

Преимущества использования твердотопливного котла с теплонакопителем:

• рост КПД установленного твёрдотопливного котла на 25-30%;

• увеличение периода эксплуатации котла;

• ощутимая экономия топлива;

• повышение комфортности проживания.

Монтаж теплонакопителя защищает котёл от возможного перегрева при несанкционированной остановке циркуляции теплоносителя в системе отопления, и исключает закипание последнего. Именно этим обосновывается требование о том, что твёрдотопливные котлы разрешено подключать к закрытым СО только при использовании элемента, защищающего теплоноситель от перегрева, превышающего 100°С. Это успешно обеспечивает ТН.

Главное, при их установке, не совершать такой ошибки, как отказ от монтажа расширительных баков и клапанов предохранительных. Это обязательные элементы закрытых СО.

Теплонакопитель в системе с электрическим котлом

Существует ошибочное мнение, что электрические котлы для СО не нуждаются в установке ТН, так как имеют необходимую степень автоматизации. Однако при этом не учитывают весьма существенное преимущество, достигнуть которого позволяет применение ТН в данных системах отопления. Обусловлено оно существующей разницей во временных тарифах на оплату потребляемой электроэнергии. Нагревая теплоноситель в теплонакопителе ночью, с использованием льготного тарифа, днём можно свести энергопотребление до минимума. Это ощутимо уменьшает расходы домовладельца.

Экономия достигается за счёт следующих факторов:

• «ночной тариф». Установка на ТН температурных датчиков, подключенных к блоку управления, позволяет аккумулировать энергию в объёмах, необходимых для суточного обогрева. При этом расход энергии – наиболее оптимальный.

• Дополнительная экономия обеспечивается за счёт поддержания температур в фиксированных рамках. Перегрев на один градус влечёт перерасход электроэнергии в объёме 5%. Факт перегрева воспринимается организмом человека только после превышения верхней границы на 3°С – 5°С. Избыточное тепло нивелируется проветриванием, т.е. нерациональным расходованием тепла. Теплонакопитель исключает его.

• В то время, когда жильцы в помещении отсутствуют, можно выставить низкие дежурные диапазоны температур, которые в течение получаса могут быть приведены к оптимальным значениям.

Преимущества

Основными достоинствами использования ТН следует считать:

• Max возможный рост КПД котлов на твёрдом топливе и всей СО, при параллельно достигаемой экономии потребляемой электроэнергии;

• Обеспечение дополнительной защиты установленного оборудования и отопительного котла от возможности перегрева;

• Возможность одновременного подключения к ТН двух и более источников тепла (два котла разных типов, например) с обеспечением их увязки в единый контур СО;

• Автоматизация работы отопительного котла за счёт использования датчиков контроля температуры;

• Удобство применения отопительного котла (возможность максимальной загрузки по необходимости);

• Обеспечение заданного температурного режима, оптимального для проживания.

При использовании теплонакопителя со встроенными ТЭНом возможно автоматически управлять отдачей тепла и его накоплением. Для этого смонтированная на теплонакоптель автоматика настраивается нужным образом. Например, режим аккумулирования включается только на время действия льготного тарифа.

• Режим теплоотдачи привязан к показаниям датчиков контроля температуры, установленных в помещениях;

• Теплонакопитель является весьма экономичным устройством. В комплекте со встроенной автоматикой стоимость одного потреблённого киловатта снижается вчетверо;

• Устройство весьма надёжно и не требует специального ухода. Срок эксплуатации ≥ 30 лет;

• ТН это изделие, безопасное в пожарном отношении. Его внешняя поверхность фактически не греется;

• Конструкция теплонакопителя является безопасной с точки зрения экологии, так как ТЭН не имеют прямого контакта с воздухом, не «выжигают» из него кислород. Соответственно в атмосферу не выбрасываются продукты сгорания.

Минусами применения теплонакопителей в СО являются:

• Достаточно высокую инерционность таких СО (от розжига отопительного котла (ОК) до выхода упомянутой системы на штатный режим работы проходит значительно больший период);

• ТН требуется устанавливать в непосредственной близости от отопительного колта, что влечёт возникновение потребности в отдельном помещении нужной площади;

• Значительные геометрические параметры и вес изделия, что усложняет транспортировку теплонакопителя и их монтаж;

На что следует обращать внимание при выборе теплонакопителя.

В первую очередь, выбирая подобное устройство, требуется учитывать объём и геометрические размеры аккумуляторной ёмкости и присущие ей рабочие параметры, увязывая последние с имеющимся котлом и характеристиками всей смонтированной системы отопления.

А именно:

• Вес изделия и его геометрические параметры, позволяющие установить его в частном доме. Если ТН необходимой ёмкости поставить негде, разрешается замена его на блок из двух и более баков меньших размеров;

• Max допустимое давление (Р) теплоносителя в СО. Этим определяется форма буферного ТН, толщина стенок последнего. При Р ≤ трёх бар, форма аккумулятора может быть любой. Если 4 бар ≤ Р ≤ 6 бар, требуется применять ТН, изготовленный в форме тора и укомплектованный крышками сферическими;

• Max разрешённую температуру теплоносителя, на которую должен быть рассчитан ТН;

• Материал, из которого изготовлено изделие. Наиболее часто корпуса производятся из мягких углеродистых сталей, имеющих влагостойкое покрытие, либо из легированных марок стали (нержавейка). Последний материал обладает повышенной стойкостью к коррозии и долговечностью;