Буферная емкость своими руками: изучаем внимательно

Владельцы загородных домов часто сталкиваются с трудностью, рационального отопления своего жилища. Хорошим вариантом, в решении этой проблемы, является использование буферной емкости. Такое устройство эффективно распределяет тепло по всему дому, а затраты на обслуживание сводит к минимуму.

Система теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость:

  • обеспечит наилучший комфорт с возможностью полностью автоматизированной эксплуатации системы отопления;
  • сократит количество загрузок топлива до 1-2 раз в сутки;
  • сократит расход топлива за отопительный период в 3-4 раза;
  • сократит расходы на отопление за отопительный период в 3-4 раза;
  • позволит обслуживать котел в удобное время суток.

Схема альтернативного независимого теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость + система регулирования Logamatic.

Буферная емкость для котлов отопления

Принцип работы всех котлов имеет одно важное сходство: вода в них греется за счет сжигания топлива. Есть отопительные системы, где подача топлива и сжигания равномерно распределена (газовый котел). А есть котлы, в которых такая система невозможна (твердотопливный котел). Также существуют котельные установки, в которых постоянное горение приводит к снижению подачи тепла (газогенераторный котел). Есть котлы, постоянный нагрев которых стоит очень дорого (электрический котел).

[direct]

Все недостатки в котельных установках может решить буферная емкость. Чаще ее устанавливают вместе с твердотопливным котлом. Он дешевый в обслуживании и в установке. Такие котлы нуждаются в регулярной подаче топлива, так как вода в системе, при низкой температуре воздуха, может быстро остыть. Устанавливая тепловой аккумулятор, нагретая вода своевременно расходится по всей системе, своевременно обеспечивая дом теплом. Благодаря этому, увеличивается интервал между топками и значительно экономится расход топлива.

Буферную емкость целесообразно устанавливать и вместе с электрическим котлом, так как такая комбинация экономически выгодна. Ни для кого не секрет, что электрический котел расходует много электроэнергии. На потребление электроэнергии есть дневной и ночной тариф, стоимость которого отличается в несколько раз. Устанавливая теплоаккумулятор можно рассчитать время работы котельной установки так, чтобы он грел исключительно в ночное время (когда тариф ниже).

Как видно, использование буферного бака решает много проблем связанных с топливными котлами.

Буферная емкость для котлов отопления

Поэтому использование теплового аккумулятора имеет много достоинств:

  • значительно повышает срок службы котла;
  • максимально увеличивает теплоотдачу котла;
  • защищает отопительное оборудование от перегрева;
  • выравнивает перепады температур в помещении, создавая комфортные условия;
  • регулярно обеспечивает наличие горячей воды;
  • возможность подключения буферной емкости к нескольким источникам тепла;
  • экономия топлива и средств.

Тепловой аккумулятор имеет также и некоторые недостатки, к ним можно отнести:

  • необходимость установки буферной емкости возле отопительного котла, а для этого нужно отдельное помещение необходимой площадью;
  • бак имеет большие размеры и вес, что усложняет его транспортировку и установку;
  • имеет достаточно высокую стоимость (полностью окупается через 2–5 лет).

Разновидности аккумулирующих тепло моделей

Все буферные емкости выполняют практически одинаковую функцию, но имеют некоторые конструкционные особенности. Производители выпускают накопительные агрегаты трех типов:

  • пустотелые (не имеющие внутренних теплообменников);
  • с одним или двумя змеевиками, обеспечивающими более эффективное функционирование оборудования;
  • со встроенными бойлерными баками небольшого диаметра, предназначенными для корректной работы индивидуального комплекса горячего водоснабжения частного дома.
Читайте также:  Использование котлов длительного горения для отопления дома

Подключают теплоаккумулятор к греющему котлу и коммуникационной разводке домашней отопительной системы посредством резьбовых отверстий, расположенных во внешнем корпусе агрегата.

Как работает пустотелый агрегат

Прибор, не имеющий внутри ни змеевика, ни встроенного бойлера, относится к самым простым видам оборудования и стоит дешевле своих более «навороченных» аналогов. Подсоединяется к одному или нескольким (в зависимости от потребностей хозяев) источникам энергообеспечения через центральные коммуникации, а потом посредством патрубков 1 ½ разводится к точкам потребления.

Предусматривается установка дополнительного греющего элемента, функционирующего на электрической энергии. Агрегат обеспечивает качественный прогрев жилой недвижимости, снижает до минимума риск перегрева теплоносителя и делает эксплуатацию системы полностью безопасной для потребителя.

Теплоаккумулятор с одним или двумя змеевиками

Тепловой аккумулятор, оснащенный одним или двумя теплообменниками (змеевиками) – это прогрессивный вариант оборудования широкого спектра применения. Верхний змеевик в конструкции отвечает за отбор тепловой энергии, а нижний осуществляет интенсивный прогрев самой буферной емкости.

Наличие теплообменных узлов в агрегате позволяет круглосуточно получать горячую воду для бытовых нужд, подогревать резервуар от солнечного коллектора, осуществлять прогрев придомовых дорожек и максимально рационально использовать полезное тепло в любых других удобных целях.

Модуль с внутренним бойлером

Теплоаккумулятор со встроенным бойлером представляет собой прогрессивный агрегат, не только накапливающий излишки выработанного котлом тепла, но и обеспечивающий поставку в кран горячей воды для бытовых целей. Внутренняя бойлерная емкость изготовляется из нержавеющей легированной стали и оснащается магниевым анодом. Он снижает уровень жесткости воды и предотвращает образование накипи на стенках.

Агрегат такого типа подключается к различным источникам энергии и корректно работает как с открытыми, так и с закрытыми системами. Контролирует уровень температуры действующего теплоносителя и предохраняет отопительный комплекс от перегрева котла. Оптимизирует расход топлива и уменьшает количество и периодичность загрузок. Совмещается с солнечными коллекторам любых моделей и может функционировать в качестве заменителя гидравлической стрелки.

Виды и строение теплоаккумуляторов

Ёмкости различают по материалу, который применяется как термоаккумулирующий:

  • твердотельные;
  • паровые;
  • а также термохимические;
  • жидкостные;
  • с добавочным нагревом.

Вверху бака расположены пара штуцеров (патрубков), предназначенные для совмещения с котлом и всей системой, а также клапаном-предохранителем для спуска лишнего воздуха, если давление в глубине повысится. Внизу есть кран, через который можно спустить воду. Также производитель иногда размещает тут фланцы для монтажа датчика давления и температуры.

Внимание! Ёмкость работает за счет разности давления воды, создаваемой насосом. Встроенный тепловой аккумулятор в разы увеличивает инерционность всей отопительной системы.

Это интересно: Газовый котел не включается

Расчет объема расширительного бака

Обеспечить стабильную работу системы отопления несложно, главное правильно подобрать объем компенсационного резервуара. Расчет объема экспанзомата должен производиться с учетом самого интенсивного режима работы газового котла. При первых запусках отопления температура воздуха еще не очень низкая, поэтому оборудование будет работать со средней нагрузкой. С приходом морозов вода прогревается сильнее и ее количество увеличивается, требуя больше дополнительного места.

Рекомендуется подбирать бак вместительностью не менее 10-12% от всего количества жидкости в системе отопления. Иначе бачок может не справиться с нагрузкой

Самостоятельно рассчитать точную вместительность расширительного бака можно. Для этого сначала определяют количество теплоносителя во всей системе отопления.

Способы расчета объема воды в системе отопления:

  1. Полностью слить теплоноситель из труб в ведра или другую емкость, чтобы можно было посчитать литраж.
  2. Залить воду в трубы через водосчетчик.
  3. Суммируют объемы: вместительность котла, количество жидкости в радиаторах и трубах.
  4. Расчет по мощности котла – мощность установленного котла умножают на 15. То есть, для котла 25 кВт нужно будет 375 литров воды (25*15).
Расчет объема расширительного бака

После того, как количество теплоносителя посчитано (пример: 25 кВт*15=375 литров воды), рассчитывают объем расширительного бака.

Читайте также:  Выбираем котел отопления: твердотопливные агрегаты

Методов много, но не все они точные и количество воды, вмещающейся в систему отопления может быть значительно больше. Поэтому объем расширительного бака всегда подбирается с небольшим запасом

Методики вычисления довольно сложные. Для одноэтажных домов используют следующую формулу:

Объём расширительного бака = (V*E)/D,

Где

  • D – показатель эффективности бака;
  • Е – коэффициент расширения жидкости (для воды – 0,0359);
  • V – количество воды в системе.

Показатель эффективности бака получаем по формуле:

D = (Pmax—Ps)/(Pmax +1),

Где

Расчет объема расширительного бака
  • Ps=0,5 бар – это показатель давления зарядки расширительной емкости;
  • Pmax – максимальное давление отопительной системы, в среднем 2,5 бар.
  • D = (2,5-0,5)/(2,5 +1)=0,57.

Для системы с мощностью котла 25 кВт потребуется расширительный бак объемом: (375*0,0359)/0,57=23,61 л.

И хотя в двухконтурном газовом котле уже имеется встроенный резервуар на 6-8 л, но, глядя на результаты расчетов, понимаем, что стабильного функционирования системы отопления без монтажа дополнительного расширительного бака не получится.

Что такое буферная емкость? Правильный расчет буферной емкости

» Статьи » Буферная емкость и ее расчет

Расчет будем проводить на примере оборудования тороговой марки Buderus.

Для домов, где нет возможности или дорого подключить газ, Buderus предлагает решение с твердотопливным котлом и буферной емкостью. Твердотопливные котлы Buderus в комбинации с буферной емкостью обеспечат наилучший комфорт в доме и сократят Ваши расходы на отопление в 3-4 раза.

С помощью буферного бака-накопителя достигается наилучший эксплуатационный режим теплоснабжения, особенно если применяется интеллектуальный регулятор для системы отопления.

Тепло, не используемое в какой-либо конкретный момент времени для отопления, переходит на промежуточное хранение в буферную емкость и оттуда по мере необходимости дозировано подается в систему отопления. После сгорания загруженного топлива отдача тепла осуществляется исключительно из буферного бака.

Система теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость:

  • обеспечит наилучший комфорт с возможностью полностью автоматизированной эксплуатации системы отопления;
  • сократит количество загрузок топлива до 1-2 раз в сутки;
  • сократит расход топлива за отопительный период в 3-4 раза;
  • сократит расходы на отопление за отопительный период в 3-4 раза;
  • позволит обслуживать котел в удобное время суток.

Схема альтернативного независимого теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость + система регулирования Logamatic.

Статический метод — определение объема буферной емкости по количеству топлива, загружаемому в котел

Этот метод определения объема бака-накопителя основан на энергетическом балансе количества выделяемой и потребляемой энергии. Т. е. буферная емкость должна забрать всю полезную энергию топлива, производимую твердотопливным котлом с полностью загруженной топкой (когда тепло не отбирается отопительной системой). После пересчета единиц измерения, подстановки приблизительных значений плотности и удельной теплоемкости и применения опытных значений получена формула для расчета объема буферного бака:

Расчетные величины:Vб.б. — объем буферного бака, в литрах;QK — номинальная мощность котла, в кВт; — номинальное время выгорания топлива, в часах.

Динамический метод — определение объема буферной емкости по потребности в тепле и температурному режиму системы отопления

В течение большей части отопительного периода требуется лишь минимальная доля номинальной потребности в тепле. Для наиболее часто встречающегося рабочего режима (при средней температуре наружного воздуха за отопительный период) выбирается оптимальный режим работы отопительной установки.

Альтернативный способ расчета буферной емкости — по заданному пользователем максимальному (предусмотренному) количеству времени работы отопительного котла в сутки.

Расчетные величины:

Vб.б. — объём буферного бака, в литрах;Qn — расчетная отопительная нагрузка, в кВт; — номинальная мощность котла, в кВт;tр.к. — максимальное (предусмотренное) время работы котла в сутки, в часах;tR — расчетная температура в обратном трубопроводе, в °С.

Читайте также:  Какой котел лучше выбрать для отопления частного дома

Сколько позволит сэкономить буферная емкость?

Для примера рассчитаем сколько нужно дерева, для того чтобы обеспечить теплом дом площадью 250 м2 при условии, если он будет отапливаться твердотопливным котлом без буферной емкости и с буферной емкостью.

Что такое буферная емкость? Правильный расчет буферной емкости

Данные для расчета:

—   Стальной твердотопливный котел Buderus Logano S111 -2-32 D;

—   Номинальная теплопроизводительность котла: Qкотла = 28 кВт;

—   Расчетная отопительная нагрузка: QN = 25 кВт;

—   Коэффициент полезного действия: nср = 78%;

—   Используемое топливо: дерево с теплотворной способностью Q HP = 4,1 кВт*ч/кг и влажностью d = 20%;

—   Продолжительность горения одной загрузки топлива при номинальной мощности: tr≈4ч;

Расчет:

1. Объем буферного бака-накопителя:

2. Из формулы (3) определяем время работы котла в сутки с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

3. Количество ежедневных загрузок топки котла с буферной емкостью в среднем за отопительный период:

4. Расход топлива (дерева) в час:

5. Расход топлива (дерева) за отопительный период:

tр.к. сут. без буф. емк. — время работы котла в сутки без буферной емкости в среднем за отопительный период (при среднем количестве загрузок топки котла в сутки за отопительный период ≈ 3,5 раза), час;

Дот.п ~ длительность отопительного периода, сутки.

Сокращение расхода дерева за отопительный период составит  13630 кг.

Срок окупаемости буферной емкости PS 1500 л с теплоизоляцией (ближайшей по объему по отношению к расчетному значению) в зависимости от стоимости дерева составит от 2 до 5 лет.

При применении интеллектуальных систем регулирования Buderus Logamatic 4121/4323 для распределения накопленного тепла из буферной емкости достигается сокращение расхода топлива за отопительный период в 3-4 раза!

Принцип работы бака-аккумулятора

Схема отопления с теплоаккумулятором

Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.

При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.

Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.

Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.

Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.

Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.

В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.

При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.

При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.

После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.

Схема ГВС с баком-аккумулятором

Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.

Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.

Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).

Dartshouse - точечный ремонт вашего дома