Навіщо потрібен теплоакумулятор твердопаливного котла!

Навіщо потрібен теплоакумулятор твердопаливного котла!

Теплоакумулятор – важливий елемент опалення в приватному будинку, який день у день стає все більш популярним в Україні. Варто зауважити, що деякі європейські країни забороняють використовувати твердопаливні котли без теплового акумулятора. Зараз на ринку опалювального обладнання представлений великий вибір високоякісних теплоакумуляторов, які підходять під вітчизняні кліматичні умови.

Зупинимося детальніше на призначенні цього обладнання, його технічних та конструктивних особливостях, а головне, перевагах використання у поєднанні з котлами на твердому паливі в приватних будинках.

Для чого встановлюється тепловий акумулятор

Тепловий акумулятор – це об'ємна ємність, яка наповнена водою в якості теплоносія. Агрегат має високу теплоємність, тому при нагріванні всього обсягу води в ньому акумулюється значна теплова потужність, яка використовується, якщо твердопаливний котел на даний момент не забезпечує достатній обігрів приміщення або взагалі не працює.

В процесі своєї роботи теплоакумулятор забезпечує підвищення обсягу теплоносія в системі опалення: при цьому підвищуються показники теплоємності та інертності у всій системі опалення. Подача води з теплового акумулятора в контур може здійснюватися дуже тривалий час, що дозволяє підтримувати комфортну температуру у приміщенні.

Слід зазначити, що теплоакумулятор можна використовувати в якості об'єднуючої ланки для декількох джерел теплової енергії. Наприклад, при зниженні в майбутньому собівартості сонячних батарей та підвищенні їх ефективності, можна буде модернізувати систему обігріву приміщення, приєднавши до неї сонячні колектори, при цьому не відключаючи твердопаливний котел.

Робота теплоакумулятора в поєднанні з твердопаливним котлом

Досить часто теплоакумулятор з'єднують в одну систему з котлом, що працює на твердому паливі. Оптимальний режим використання твердопаливного агрегату – це його робота на граничній потужності. Таким чином в процесі згоряння палива утворюється не так багато токсичних газів та різних відходів горіння. Але при роботі «на повну» опалювальне обладнання часто виробляє надмірну кількість тепла. Установка теплоакумулятора дозволяє накопичувати надлишки теплової енергії та використовувати її в разі потреби.

Принцип роботи системи опалення, в якій встановлений твердопаливний котел та тепловий акумулятор, досить простий. Опалювальний агрегат забезпечує подачу нагрітого теплоносія не тільки в опалювальну систему приміщення, але і в бак теплоакумулятора. Після припинення роботи котла температура в приміщенні починає падати, температурний датчик реагує на таку ситуацію та включає циркулярний насос, що забезпечує подачу гарячої води з теплового акумулятора в контур опалювальної системи.

При досягненні заданих параметрів температури датчик спрацьовує на вимикання насоса, при цьому подача гарячої води в контур призупиняється. В процесі роботи спостерігається невелике зниження температури води в баку, але за рахунок теплоізоляційних властивостей акумулятора, теплоносій остигає досить повільно. Періодичне включення та виключення насоса триватиме до того моменту, поки температура води у тепловому акумуляторі матиме більш високі показники, ніж в опалювальній системі будинку.

Оптимальна схема підключення ємності з підмішуванням або гідроразвязкою:

Переваги установки акумулятора тепла

Переваги використання теплоакумулятора не викликають сумнівів:

• Ефективність установки обладнання залежить від різних чинників, але вона становить не менше 20%. Особливо корисний такий агрегат в періоди міжсезоння, коли спостерігаються часті температурні скачки.
• Теплоакумулятор не тільки підвищує безпеку в приміщенні та економить фінансові кошти, але і робить проживання в будинку комфортнішим завдяки стабільному температурному режиму. До того ж, при використанні такого обладнання в опалювальній системі завантаження палива у котел відбувається значно рідше.
• Система опалення з тепловим акумулятором набуває стійкість та інерційність: агрегат згладжує перепади температури, які з'являються при охолодженні води в контурі.
• За рахунок використання акумулятора спрощується обслуговування котла, та підвищується термін його експлуатації.

Розрахунок обсягу ТА по EN 303-5

Розрахуємо ємність теплоаккумулятора за європейськими нормами. Отже, розрахунок обсягу буферної ємності по EN 303-5

Vта = 15 * Тг * Qн * (1-0,3 * Qп / Qmin), де:

Vта - обсяг теплоаккумулятора, л .;

Тг - тривалість горіння завантаження палива при номінальній потужності, час;

Qн - номінальна теплова потужність, кВт;

Qп - потреба об'єкта в теплі, кВт;

Qmin - мінімальна теплова потужність котла, кВт.

1,163 - питома теплоємність води (Вт * год / (кг * К))

Підбираючи ТА до котла, вважаємо, що номінальна і мінімальна потужність рівні.

В якості прикладу:

Тг - 3 год;

Qн - 25 кВт;

Qп - 20 кВт;

Qmin - 25 кВт

Разом, Vта = 15 * 3 * 25 * (1-0,3 * 20/25) = 855 л.

Розрахунок обсягу буферної ємності з урахуванням потужності котла

Щоб розрахувати оптимальний обсяг акумулятора тепла, необхідно врахувати безліч чинників: потужність опалювального обладнання, періодичність його роботи, температурний режим в контурі опалення, необхідний період автономної роботи та інші параметри.

Формула розрахунку обсягу теплового акумулятора в залежності від потужності твердопаливного котла виглядає наступним чином:

V = (Qн – Qп) * Тг / 1,163 * (tmax – tн)

де:

Qн – потужність опалювального агрегату (номінал), кВт;

Qп – значення, що враховує потреби приміщення в тепловій енергії, кВт;

Тг – час згоряння одного завантаження палива (при номінальній потужністі котла), час;

tmax – гранична температура води в баку;

tн – необхідна температура теплоносія у контурі.

Розрахуємо обсяг ємності з урахуванням наступних вихідних даних:

Тг – 3 години;

Qн – 40 кіловат;

Qп – 31 кіловат;

tmax – 91 ° С;

tн – 56 ° С.

Використовуючи формулу, отримуємо таку відповідь: V = (40– 31) * 3 / 1,163 (91– 56) = 663 літра.

Який вид теплового акумулятора вибрати

Акумулятор тепла слід вибирати з урахуванням своїх потреб та конкретних особливостей його використання. Виробники пропонують наступні типи буферних ємностей:

• Акумулятор простого типу – підключається до єдиного джерела тепла.
• Теплоакумулятор, до якого підключається декілька джерел тепла, наприклад, твердопаливний котел та сонячний колектор. Таке обладнання оснащується нижнім змійовиком.
• Буферна ємність зі змійовиком ГВС – одночасно опалює приміщення та виробляє гарячу воду.
• Теплоакумулятор з внутрішнім додатковим баком, що дозволяє забезпечити приміщення гарячим водопостачанням. Обладнання не тільки акумулює тепло для опалювальної системи, а й нагріває воду, яка використовується в побутових цілях.

Також, деякі виробники випускають акумулятори тепла, які оснащуються ТЕНами для підігріву води в автономному режимі.

Утеплення теплоакумулятора

Теплоакумулятор утеплюється для збереження високої температури максимально тривалий час. Різниця по температурі всередині буферної ємності та у приміщенні може становити понад 50 градусів, тому утеплення значною мірою підвищить ефективність роботи агрегату.

Щоб самостійно утеплити ємність використовують пінопласт та мінеральну вату:

• Пінопласт є бюджетним матеріалом, що дозволяє забезпечити збереження високої температури в ємності досить тривалий час. Однак цей матеріал через його експлуатаційні особливості краще використовувати для утеплення теплоакумуляторів квадратної форми. В цьому випадку стики запінюються, а агрегат обертається підкладкою з алюмінієвою основою.
• Мінеральна вата використовується для утеплення буферних ємностей будь-яких розмірів та форми – цей матеріал дуже гнучкий. Рулонний фольгований утеплювач зручний у використанні та відмінно підходить для обладнання, що має велику нагрівну поверхню. В обов'язковому порядку виконується утеплення нижній частині теплоакумулятора. Як кріплення використовується армована клейка стрічка, за допомогою якої маскуються і стики.

В цілому, на утеплення буферної ємності витрачається не так багато часу та коштів, але такий підхід дозволяє зробити більш ефективним роботу теплоакумулятора, твердопаливного котла та всієї опалювальної системи будинку.