Теплоаккумулятор для котла опалення своїми руками
Якщо в будинку встановлений твердопаливний котел, і мова йде про зручність і ефективності його використання, слід придбати або виготовити теплоаккумулятор своїми руками. У Західній Європі вважається обов'язковим установка теплоаккумулятора, якщо будинок опалюється котлом, що працює на твердому паливі. У нас в країні поки не регламентовано обов'язкове наявність даного вузла в системі, але домовласники, що піклуються про економію, встигли оцінити переваги пристрою.
Переваги теплового акумулятора
У традиційній російській печі перед сучасним твердопаливним котлом є два істотні переваги:
- якщо її конструкція виконана правильно, згоряння палива в печі завжди йде в оптимальному температурному режимі, завдяки чому паливо віддає максимум теплової енергії з утворенням мінімальної кількості продуктів горіння;
- масивне цегляна тіло печі нагрівається, а потім протягом тривалого часу віддає тепло в приміщення, тобто, виконує функцію акумулятора тепла, дозволяючи скоротити кількість топок на добу.
Щоб твердопаливний котел функціонував в оптимальному режимі, повноцінно спалюючи паливо, він повинен працювати на своїй номінальній потужності. Але при покупці котельного агрегату для опалення будинку потужність вибирають в розрахунку на самі морозні дні в регіоні, але таких набирається не більше двох тижнів за зиму. Таким чином, практично весь опалювальний сезон котел працює в режимі обмеженої подачі кисню, через що знижується його ККД, паливо витрачається неефективно, тому що при горінні віддає менше тепла.
Щоб уникнути цієї проблеми, до котельного агрегату під'єднують теплонакопичувачів - резервуар з водою, що акумулює тепло під час роботи котла, і подає нагріту воду в систему опалення, коли котел вимкнений на ніч і температура теплоносія знизилася.
Зверніть увагу! Термоаккумулятор економічно вигідно включити до складу системи опалення з електричним котельним агрегатом, якщо в регіоні діє поділ на денний і нічний тариф. У цьому випадку котел включається тільки на ніч, щоб нагріти воду в теплоаккумуляторе і в системі опалення. Це дозволяє істотно скоротити витрати на енергоносій.
функціонування пристрою
Виробники випускають тепловий акумулятор для котла у вигляді ємності для води циліндричної форми, в яку занурені змійовики для циркуляції теплоносія різних контурів опалення та котельного агрегату.
Вода в ємності поглинає надлишок теплової енергії в процесі роботи котла, нагріває теплоносій і готує воду для системи ГВП. Твердопаливний котел (якщо мова йде не про котлах тривалого горіння або автоматичному пелетному агрегату) вимагає досить частою закладки дров або вугілля, тому його зупиняють на ніч.
Це призводить до поступового охолодження теплоносія, що циркулює в системі. Автоматична подача нагрітої води з теплоаккумулятора в радіатори або систему теплої підлоги дозволяє довше підтримувати в опалюваних приміщеннях будинку комфортну температуру.
Особливості конструкції теплового акумулятора
Моделі, запропоновані виробниками, розрізняються по конструкції і функціональності.
Наприклад, з метою зручності та економії нагрівати воду в ємності можна декількома способами:
- підключивши до котла для опалення;
- встановивши в теплоаккумуляторе ТЕН;
- приєднавши ємність до сонячного колектору.
Однак вартість накопичувачів тепла в заводському виконанні досить висока, тому багато домовласників воліють теплоаккумулятор для твердопаливного котла виготовити своїми руками.
У разі самостійного виготовлення пристрій зазвичай не оснащують змеевиками, вибираючи найпростіший варіант - ємність, з встановленими патрубками у верхній і нижній частині. До першої парі патрубків приєднуються труби подачі і обратки від котла, до пари патрубків, встановленої на протилежній стороні ємності - труби подачі і обратки опалювальної системи.
Але якщо є бажання, час, відповідні інструменти і фінансові можливості, можна зробити теплоаккумулятор для опалення своїми руками, скопіювавши модель фабричного виробництва або розробивши власну конструкцію. Для виготовлення змійовиків використовується мідна труба, також необхідно подбати про герметизації місць, де кінці змійовика виводяться назовні. Такий підхід в першу чергу затребуваний при наявності сонячного колектора.
Ємність вимагає якісної теплоізоляції, завдяки якій температура води довше залишається високою.
Увага! Якщо в системі опалення не передбачена примусова циркуляція теплоносія, теплоаккумулятор встановлюють на підставку з труб або куточка, щоб розташувати вище рівня радіаторів - в цьому випадку нагріта вода зможе переміщатися самопливом. На верхній горизонтальній поверхні ємності потрібно вмонтувати трубку для сполучення з атмосферою.
Матеріали для виготовлення ємності
В ідеалі резервуар виготовляється з нержавіючої сталі, щоб пристрій міг функціонувати довгі роки без ризику корозії. Але використання такого матеріалу серйозно здорожує конструкцію.
Саморобний теплоаккумулятор можна виконати з металевої бочки відповідного обсягу, якщо товщина стінок становить не менше 3 мм. Торці бочки заварюються герметичними кришками.
Резервуар також можна зварити з листового металу товщиною від 3 мм, в цьому випадку його зручніше зробити прямокутної форми. Тим більше, така конструкція спрощує розрахунки необхідного обсягу.
Не варто використовувати бочки з полімерних матеріалів, так як вода в теплоаккумуляторе може нагріватися до 90 градусів. Винятком є полімерні ємності, маркування яких вказує, що матеріал витримує нагрівання до 100 градусів.
Така пластикова ємність як єврокуб може застосовуватися тільки в якості теплоаккумулятора для системи теплої підлоги. Матеріал виготовлення еврокуба розрахований на максимальний нагрів до 70 градусів, а в контур теплих підлог подається теплоносій, нагрітий до 45-50 градусів.
Чим якісніше утеплений резервуар, тим менше буде потрібно палива, щоб нагріти весь обсяг води, і тим довше теплоносій буде зберігати високу температуру.
Можна зустріти рада утеплювати баки прямокутної форми листами пінопласту - він доступний за ціною, не боїться вологи і його легко приклеїти до рівної поверхні термостійким складом. Однак це не найкращий варіант, оскільки сталеві стінки ємності сильно нагріваються, а пінополістирол при нагріванні виділяє шкідливі речовини.
Утеплення краще виконати рулонний матеріал з базальтової вати, призначеним для термоізоляції димоходів. Якщо вирішено використовувати звичайний утеплювач з мінеральної або кам'яної вати, необхідно простежити, щоб до його складу не входили фенол-формальдегідні смоли, які також під впливом високих температур виділяють небезпечні для здоров'я речовини.
Захисний кожух виготовляється з тонколистового металу. Він одночасно захищає утеплювач від вологи і зовнішніх впливів, служить відбивачем для теплового випромінювання, що пройшов через утеплюючий шар.
Місце установки ТА
Щодо розміщення теплоаккумулятора варто задуматися ще на етапі проектування системи опалення.
Важливо! Так як котельного агрегату доведеться нагрівати не тільки теплоносій і воду для системи ГВП, але і воду в резервуарі солідного обсягу, навантаження на котел істотно зростає. Це означає, що слід придбати твердопаливний котел, потужність якого приблизно в 1,5 рази перевищує розрахункову.
Твердопаливні котли розраховані на установку в спеціально відведеному приміщенні. Проектуючи котельню, слід передбачити місце, де буде встановлений накопичувач тепла. До нього повинен бути забезпечений вільний доступ, щоб здійснити підключення ємності до трубопроводу.
Якщо немає можливості розмістити в безпосередній близькості від котла резервуар необхідного обсягу, можна послідовно підключити два і більше теплоаккумулятора невеликого розміру.
розрахунок конструкції
Перш ніж готувати креслення і розробляти схеми підключення теплового акумулятора до котла і трубопроводів, потрібно виконати ряд розрахунків.
В першу чергу необхідно обчислити теплову продуктивність опалювальної системи. Але показник повинен бути середнім, а не з запасом на морозні дні, інакше обсяг резервуара буде надмірно великим і для його нагрівання буде потрібно котел високої потужності.
Раціональним рішенням є повний розрахунок тепловтрат будинку, але тут зручніше скористатися спрощеним принципом, згідно з яким на 10 м 2 площі будинку потрібно 1 кВт тепла, щоб прогріти його в сильні морози. Середнє значення буде менше наполовину. Таким чином, щоб опалити свій будинок в 100 м 2. потрібно максимум 10 кВт, а в середньому - 5 кВт.
Виходити слід з того, що проміжок часу, протягом якого система повинна функціонувати при непрацюючому котлі, становить 8 годин. Тобто, якщо в годину потрібно 5 кВт, то необхідний запас теплової енергії на 8 годин складе 8 × 5 = 40 кВт.
Максимальна температура води в баку складе 90 градусів, а оптимальна температура теплоносія в локальній радіаторної системи приблизно 60 градусів, таким чином, знаходимо різницю температур, вона буде дорівнює 30 градусам.
Щоб розрахувати обсяг теплоаккумулятора (ТА) для котла опалення, використовуємо формулу Q = cmΔt. причому нам потрібно знайти значення m, тобто, формула буде виглядати наступним чином:
- m = Q / c Δt
- Q - витрата теплової енергії (у нас - 40 кВт);
- Δt - різниця температур (у нас - 30 ° С);
- с - значення питомої теплоємності води, що дорівнює 0.0012 кВт / кг ºС (4.187 кДж / кг º С);
Проводимо обчислення: m = 40 / 0.0012 х 30 = 1111 кг, тобто, якщо округлити в більшу сторону, обсяг резервуара повинен становити близько 1,2 м 3. Знаючи необхідний обсяг і використовуючи прості геометричні формули, можна обчислити габарити циліндричного або прямокутного резервуара .
Такий пристрій здатне підтримувати температуру теплоносія в радіаторах на рівні 60 градусів протягом 8 годин, далі температура стане поступово знижуватися, але до повного охолодження приміщень пройде ще близько 3-4 годин.
етапи виготовлення
Розглядаючи, як зробити теплоаккумулятор самостійно, необхідно звернути увагу на вимоги до ємності - вона повинна бути досить міцною, щоб витримувати робочий тиск в системі, цей параметр зазвичай становить 3 атмосфери.
Якщо в якості резервуара використовується вживана металева бочка, слід ретельно зачистити її внутрішню поверхню від слідів корозії.
Перш ніж виготовляти накопичувач теплової енергії, визначитеся, яким чином він буде задіяний в схемі. Зазвичай теплової накопичувач встановлюють в якості гідравлічної. В цьому випадку в нього врізаються чотири штуцера. Для зручності підключення довжина штуцерів повинна бути більше товщини утеплювача.
Пару штуцерів врізають у верхній і нижній частині з боку котла, другу пару - симетрично на протилежному боці, до них буде підключений опалювальний контур. До патрубкам, встановленим в нижній частині ємності, приєднуються трійники з термометрами.
Ємність з встановленими штуцерами слід обмотати фольгою, створивши відображає шар. Поверх кріпиться термоізолятор. Рулонний матеріал можна закріпити за допомогою дроту, затягуючи петлі шляхом скручування вільних кінців.
Зроблений теплоізоляційний шар бажано закрити кожухом, для виготовлення якого підійде тонка жерсть.
Зверніть увагу! Додавши в конструкцію ТЕН, можна використовувати електрику для підігріву теплоносія в екстрених ситуаціях - при перебоях з паливом, поломки котла і т.д.
Навіть найпростіший теплоаккумулятор для котлів опалення здатний значно вдосконалити опалювальну систему з твердопаливним котлом. Його установка дає можливість кілька годин підтримувати комфортний рівень температури в будинку, загасивши вогонь в казані. Опалювати будинок доводиться рідше, за рахунок чого знижуються витрати на енергоносій.
