Буферная емкость для твердотопливного котла

 Нередко котел, работающий на твердом топливе, становится единственным вариантом, который можно всерьез рассматривать в качестве основного источник тепловой энергии для отопления дома. Стандартная ситуация для многих небольших населенных пунктов и загородных поселков – газовые магистрали еще не дотянулись до каждого потребителя, или их прокладка непосредственно к дому сопряжена с неподъемными расходами. Электрическое отопление, ввиду высокой стоимости электроэнергии, видится нерентабельным. Но зато местные условия характеризуются широкой доступностью и невысокой ценой дров или угля. Решение напрашивается само собой…

Буферная емкость для твердотопливного котла

Буферная емкость для твердотопливного котла

Но вот проблема: работа твердотопливного оборудования всегда сопряжена с определенной цикличностью – пиковой выработкой тепловой энергии, даже в избыточных количествах, во время основной фазы горения топливной закладки, с постепенным снижением практически до нуля в периоды простоя. Постоянно пополнять топливо в котле неудобно по целому ряду причин, невыгодно, а во многих моделях – и вовсе технологически невозможно. Можно ли сделать так, чтобы эффективность работы системы отопления не страдала от этой выраженной неравномерности поступления энергии, чтобы в период горения топливной закладки создавался запас избыточного тепла, который можно будет затем полезно применить, а не «выкидывать в трубу»? Да, это вполне возможно – подобную проблему успешно решает буферная емкость для твердотопливного котла.

Основное предназначение буферной емкости

Буферная емкость (которую также часто называют теплоаккумулятором), предназначена для накопления выработанной тепловой энергии для ее дальнейшего рационального использования в целях отопления и обеспечения жилья горячей водой. Она может применяться не только с твердотопливным оборудованием – рассмотрим три наиболее характерных разноплановых примера.

  • Наиболее часто применяемый вариант – это связка «твердотопливный котел – буферный бак». О работе такой пары уже вскользь упоминалось выше, но сейчас – чуть подробнее.
Работа бытового твердотопливного котельного оборудования всегда характеризуется выраженной цикличностью

Работа бытового твердотопливного котельного оборудования всегда характеризуется выраженной цикличностью

Итак, первичная стадия – котел загружается дровами. С их розжигом максимальная мощность достигается не сразу, а постепенно. На пике горения топливной загрузки наблюдаются самые высокие температуры. Затем следует стадия постепенного снижения теплоотдачи, и при полном прогорании закладки процесс выработки тепловой энергии прекращается полностью. Это свойственно всем котлам, в том числе – и длительного горения, и разница лишь в длительности периодов (исключение составляют лишь приборы с автоматической подачей гранулированного топлива).

Столь точных настроек генерации тепловой энергии, как это реализовано в электрических и современных газовых котлах, с привязкой к необходимому текущему уровню ее потребления, достигнуть не получается. Значит, в период розжига, выхода на номинальную мощность, а затем —остывания, и тем более – вынужденного простоя котельного оборудования, тепловой энергии для нормальной работы системы отопления может недоставать. Но зато в пиковой фазе горения – она явно избыточна, и немалая ее часть в буквальном смысле слова «вылетает в трубу». В итоге – ненужный расход топлива, наряду с необходимостью проводить частые загрузки.

  • Электрическое отопление – дорогой вариант, и все же такие котлы ставят, причем нередко — в связке с твердотопливными. Но при этом, естественно, выгоднее использовать этот принцип получения тепловой энергии в период действия льготных тарифов – ночных или воскресного дня.
Теплоаккумулятор даст возможность по максимуму использовать для отопления ночные льготные тарифы на электроэнергию

Теплоаккумулятор даст возможность по максимуму использовать для отопления ночные льготные тарифы на электроэнергию

Напрашивается решение – включать по максимуму электрооборудование в часы минимальной стоимости киловатта, а потом в течение дня использовать выработанную им энергию.

  • Постепенно перестают быть «экзотикой» солнечные коллекторы. Этот бесплатный (если не считать первичного вложения в оборудование) источник тепловой энергии способен если не полностью удовлетворить потребности в ней, то, по крайней мере – внести значимый вклад в общую «копилку».
Применение солнечных коллекторов для отопления также будет эффективным только при наличии аккумулирующей емкости.

Применение солнечных коллекторов для отопления также будет эффективным только при наличии аккумулирующей емкости.

Излишне, наверное, говорить, что поступление солнечной энергии – крайне неравномерно, так как зависит и от времени суток, и от текущих погодных условий. Надеяться только на такой источник тепла – нельзя, но вот по максимуму использовать потенциал ясных солнечных дней – можно и нужно.

Все рассмотренные выше примеры, очевидно, объединяет одно – необходимость накопления тепловой энергии в период ее максимальной выработки для последующего рационального использования в той фазе работы системы отопления, когда поступление тепла минимально или вовсе отсутствует. Именно эту роль и выполняют буферные емкости (теплооаккумуляторы).

Принцип их работы – несложен: в качестве исходного «пункта» взята высокая теплоемкость воды. Если сравнить теплотехнические характеристики веществ, то можно убедиться, что всего один литр воды, остывающий на один градус, отдает тепловой потенциал, достаточный для нагрева кубического метра воздуха на 4 градуса. Значит, если в период пиковой выработки энергии передавать ее определенному объему воды, заключённому в надежную термоизоляцию, то этого «заряда» может хватить для обогрева помещений в течение определённого времени, когда поступление энергии извне в силу тех или иных причин прекращается.

Рассмотрим на схеме:

Общая схема работы буферной емкости (теплоаккумулятора)

Общая схема работы буферной емкости (теплоаккумулятора)

Итак, буферная ёмкость или теплоаккумулятор (на схеме – ТА) – это прочный, хорошо термоизолированный герметичный бак, вертикального исполнения, чаще всего – цилиндрической формы. В емкость врезано несколько пар патрубков: в простейшем, рассматриваемом для примера случае – две пары. Одна из них подключена к «малому контуру» – к твердотопливному котлу (КТ), вторая – к разведённому по помещениям здания отопительному контуру (ОК). Каждый из контуров – независим, и имеет собственную систему циркуляции теплоносителя.

  • Первая стадия работы – котел загружен и запущен. Сосенный циркуляционный насос этого «малого контура» (Нкт) обеспечивает перекачивание теплоносителя через теплообменник котла. При этом поступление в котел производится из нижней области теплоаккумулятора, а разогретый теплоноситель подаётся в его верхнюю часть. При такой схеме работы вертикальное перемешивание теплоносителя выражено слабо – за счет существенной разницы в плотности горячей и более холодной жидкой среды. Иными словами, будет более выражено постепенное заполнение горячей водой всего объема буферной емкости.

Получается, что энергия топлива не расходуется понапрасну и не выбрасывается в атмосферу (если не считать неизбежных потерь, которые характеризуются паспортным КПД оборудования). Тепловая энергия, выработанная за счет сжигания топливной закладки перенесена накоплена, а за счет эффективной термоизоляции теплоаккумулятора – может сохраняться достаточно долго (счет нередко идет не на часы, а даже на дни).

  • Вторая стадия – топливная закладка полностью прогорела, притока тепловой энергии нет. Но система отопления от этого работать не перестаёт. Собственная система циркуляции с насосом (Нок) обеспечивает прокачку теплоносителя по приборам теплообмена (радиаторам отопления). При этом труба подачи подключена в верхней части буферной емкости, то есть забирается разогретая вода, снизу по обратке поступает охлаждённая. И опять же – нет интенсивного перемешивания, из-за разности в плотности. Теплоаккумулятор постепенно отдаёт свой «тепловой заряд», остывая снизу вверх.

Циклы в примере показаны разнесенными, но на деле, естественно, и в процессе топки котла идет обор энергии на радиаторы отопления. Буферная емкость, таким образом, накапливает именно избыточное, невостребованное в текущий момент количество тепла. Если подобран оптимальный теплоаккумулятор, правильно смонтирована и настроена вся система отопления, то потери тепловой энергии сводятся к минимуму, энергетический потенциал топлива расходуется в полной мере, и к моменту прогорания каждой закладки дров хозяева имеют в своем распоряжения полностью «заряженный» накопительный источник тепла.

В случае с электрическим котлом систему настраивают таким образом, чтобы по максимуму «загрузиться» теплом во время действия льготного тарифа, а затем пользоваться этим в течение дня.

Разнообразие конструкций буферных емкостей и схем их подключения

В этом разделе публикации рассмотрим конструктивные особенности основных типов буферных емкостей (они могут существенно различаться).

Основные конструктивные типы теплоаккумуляторов

ИллюстрацияХарактерные особенности конструкции теплоаккумулятораОсобенности применения
oks1Это – буферная емкость самой простой конструкции.
В ней реализовано прямое подключение как контура котла, так и отопительных контуров, без использования дополнительных устройств теплообмена.
Вариант применяется в следующих случаях:
- Когда уровни допустимого рабочего давления в контурах отопления и контуре котла, а также в самой буферной емкости, имеют равноценные показатели;
- Когда во всех контурах используется один теплоноситель.
(Если указанные выше требования невыполнимы, то использование буферной ёмкости такого типа тоже допускается, но уже с применением внешнего теплообменника – об этом будет рассказано ниже).
-  Когда температурный режим котла совпадает с максимально допустимыми значениями температуры в отопительных контурах.
(Это условие тоже может быть нивелировано установкой на радиаторы отопления приборов качественной регулировки режима их работы – специальных смесительных узлов).
oks2В буферной емкости расположен дополнительный внутренний теплообменник.
Обычно это – змеевик из гладкой или гофрированной трубы.
Количество теплообменников может быть разным.
На схеме дополнительно показан магниевый анодный стержень (по центру), служащий для защиты поверхностей стенок и теплообменников от зарастания твердыми солями. Более низкий потенциал анода притягивает к себе ионы растворенных солей, и время от времени этот элемент подлежит очистке или замене.
Типичные случаи использования схемы:
- Когда для корректной работы котельного оборудования требуется давление, превосходящее рабочие параметры контуров отопления или самого теплоаккумулятора.
– Когда используется схема с несколькими источниками поступления тепловой энергии.
(Например, твердотопливный + электрический котел, котел + солнечный коллектор или тепловой геотермальный насос. При этом соблюдается порядок подключения – чем меньшим тепловым напором обладает источник, тем ниже должен располагаться его теплообменный контур).
– Если по технологическим причинам в разных контурах требуется использование различных типов теплоносителя.
Такая схема уже характеризуется активным вертикальным перемешиванием жидкости, так как теплообменники расположены снизу, и разогретый от них теплоноситель, находящийся в буферной емкости, стремиться подняться вверх.
oks3Схема, аналогичная первой, с прямым подключением контуров, но с дополнительно встроенным теплообменником для системы горячего водоснабжения.
Подача холодной воды осуществляется снизу.
Большая часть теплообменных витков, как правило, сконцентрирована в верхней части емкости.
Теплообменник изготавливается из сплава, соответствующего санитарным нормам для пищевого применения воды.
Оптимальное использование подобной схемы – при установившемся в домашнем укладе жизни стабильном расходе горячей воды, без выраженных пиковых периодов потребления.
oks4-1Буферная емкость, в которой проблема горячего водоснабжения решена установкой накопительного бака – своеобразного встроенного бойлера косвенного нагрева.Такой вариант будет предпочтительнее, когда потребление горячей воды в доме в основном происходит в большом объеме, но в течение непродолжительного отрезка времени.
Подобная конструкция способна обеспечить пиковый расход, но требует достаточно много времени для обратного полного нагрева встроенного бака.
oks5В любой из ранее приведенных схем может практиковаться наличие множества пар патрубков, разнесенных по высоте буферного бака.Эта особенность конструкции дает возможность подключения контуров, требующих различного температурного напора теплоносителя, что в конечном счете существенно облегчает проведение точных настроек режимов работы каждого из них, с минимальными нагрузками на регулирующие смесительные устройства.
В любой вертикальной емкости возникает так называемый температурный градиент, то есть различие в уровне температурного напора по высоте.
Остается лишь только правильно этим явлением воспользоваться.

Принципиальные схемы подключения буферных емкостей

Теперь, в соответствии с рассмотренными особенностями устройства, можно ознакомиться с наиболее типичными схемами подключения буферных емкостей.

Упрощенное графическое отображение схемы подключенияКраткое описание принципа схемы подключения
sha1При функционировании этой схемы параметры температуры и давления в системе – одинаковы.
Единый тип теплоносителя. 
Температура в трубе подачи котла и на выходе из буферной емкости поддерживается на одном уровне, а конечное регулирование системы отопления проводится на радиаторах путем количественного изменения циркулирующего через них теплоносителя.
sha2Несмотря на схожесть с первой, эта схема более рациональная и эффективная.
Регулировка режимов работы отопительных приборов – уже качественная, то есть по принципу изменения температуры теплоносителя в каждой из точек теплообмена.
В этих целях применяются дополнительные смесительные узлы с термостатическим принципом действия.
Накопленный тепловой «заряд» буферной емкости тратится намного экономнее, что, соответственно, расширяет возможности его применения по времени.
sha3Об этой схеме уже упоминалось в таблице выше.
В условиях, когда требуется обеспечить разное давление в контурах котла и системы отопления, или же если есть необходимость применения различных составов теплоносителя, циркуляция в «малом» контуре идет через встроенный в аккумулятор змеевик-теплообменник.
sha4Этот вариант – для тех же условий, что и в предыдущем случае, но когда по ряду причин показанная строкой выше схема не может быть реализована.
Варианты:
- Площади контакта встроенного в буферную емкость теплообменника оказалось недостаточно для эффективного нагрева теплоносителя для контуров отопления.
– В общей схеме уже установлен теплоаккумулятор простейшего типа, но модернизация системы отопления приводит к необходимости разделить контуры котла и радиаторов.
Чтобы не приобретать новый дорогостоящий буферный бак, разумнее будет между малым контуром и теплоаккумулятором встроить «промежуточное звено» - внешний теплообменник.
sha5Несложная в исполнении схема с организацией проточного нагрева воды для бытового использования.
Вариант рассчитан на равномерное потребление, без выраженных массовых заборов горячей воды.
sha6Буферная емкость со встроенным баком горячего водоснабжения.
Ситуация обратная – такая схема полезнее тогда, когда уклад домашнего водопотребления требует разового большого объема горячей воды, но затем придется делать довольно-таки значительную паузу для полноценного нагрева очередной «порции».
sha7Схема, в которой к буферной емкости подключены два независимых друг от друга источника тепловой энергии.
В показанном примере – это, помимо твердотопливного котла, солнечный коллектор, хотя на его месте может быть и второй (в том числе – электрический) котел.
В зависимости от применяемого оборудования и конкретных условий эксплуатации, один из источников становится основным, а второй – либо просто постоянно вносит свой «вклад в копилку» тепла, либо включается по мере надобности, когда необходимо «догреть» объем теплоносителя.
sha8Мультивалентная схема, когда применено три (может быть и больше) генераторов тепла.
В данном случае в качестве высокотемпературного источника выступает твердотопливный котел, который, опять же, может выступать лишь «на подтанцовке» другим, низкотемпературным, например, тепловому насосу (независимому ни от времени года, ни от текущих погонных условий) и солнечному коллектору.
Показанный на схеме электрический котел чаще играет вспомогательную роль.
Расположение контуров – по нисходящей, сверху вниз, по мере уменьшения их теплового напора.

Наверное, всем понятно, что схемы приведены в очень упрощенном виде, только лишь для наглядной демонстрации принципа работы. На практике же система отопления, работающая от твердотопливного котла, с подключенными иными источниками энергии, имеющая в своем составе буферную емкость, может представлять собой очень сложный разветвлённый «организм» с автоматизированной системой контроля и регулировки режимов работы. Проектирование и монтаж таких систем – это удел высокопрофессиональных специалистов.

В качестве примера можно показать схему следующего аппаратного наполнения:

Мультивалентная схема отопления и горячего водоснабжения дома

Мультивалентная схема отопления и горячего водоснабжения дома

1 – основной высокотемпературный источник тепла – твердотопливный котел отопления.

2 – дополнительный котел, электрический, запускаемый в период действия льготных тарифов на электроэнергию по мере необходимости.

3 – в контуре основного котла установлен специальный блок подмешивания, обеспечивающий быстрый его нагрев, без негативного эффекта «холодной обратки».

4 – дополнительный источник тепла – гелиостанция с солнечным коллектором. При установившейся ясной погоде вполне может стать основным источником нагрева.

5 – буферная емкость (теплоаккумулятор), связывающая в единую систему все источники тепловой энергии и контуры отопления.

6 – традиционный контур отопления – высокотемпературный, с радиаторами или конвекторами, с количественной регулировкой уровня нагрева.

7 – низкотемпературный обогрев: водяной «теплый пол» с собственным смесительным узлом и качественной регулировкой уровня температуры теплоносителя.

8 – контур горячего водоснабжения, проточного типа, с принудительной циркуляцией и смесительным узлом — для поддержания в трубах ГВС заданной температуры воды.

Кстати, дополнительный источник тепловой энергии может находиться и непосредственно в самой буферной емкости. Практикуется установка в них электрических ТЭНов, которые, завязанные на аппаратуру термостатического регулирования, включаются только по мере необходимости. Иногда такая мера позволяет лишний раз обойтись без растапливания котла – ТЭНы восполнят текущий дефицит тепла.

Встраиваемый ТЭН фланцевого типа с собственным термостатом – отлично подойдет для дополнительной установки в буферный бак

Встраиваемый ТЭН фланцевого типа с собственным термостатом – отлично подойдет для дополнительной установки в буферный бак

Можно приобрести такой ТЭНы самостоятельно – в специально предназначенных для подобных целей моделях система фланцевого или муфтового крепления адаптирована к патрубкам теплоаккумуляторов. Кроме того, некоторые ТЭНы уже оснащены и собственным термостатическим регулятором, то есть не потребуют дополнительного подключения к внешним термодатчикам. Они включатся сами при падении температуры в буферной емкости ниже установленной минимальной границы.

Резюмируем: В чем достоинства и недостатки использования буферных емкостей?

К явным «плюсам» автономных твердотопливных систем отопления с теплоаккумулятором можно отнести следующее:

  • Энергетический потенциал твёрдого топлива используется в максимально возможной степени. Соответственно, резко возрастает КПД котельного оборудования.
  • Работа системы будет требовать гораздо меньшего вмешательства человека – начиная от сокращения числа загрузок котла топливом до расширения возможностей автоматизации управления режимами работы различных контуров отопления.
  • Сам твердотопливный котел получает надежную защиту от перегрева.
  • Работа системы становится более плавной и предсказуемо, обеспечивается дифференцированный подход к обогреву различных помещений.
  • Появляются широкие возможности модернизации системы, в том числе – с запуском дополнительных источников тепловой энергии, без демонтажа старых.
  • В большинстве случаев одновременно решается и проблема горячего водоснабжения дома.

Недостатки весьма своеобразные, и о них тоже надо иметь представление:

  • Система отопления, оснащенная буферной емкостью, характеризуется очень большой инерционностью. Это означает, что от момента первичного розжига котла и до выхода на номинальные режим работы потребуется весьма немало времени. Вряд ли это будет оправдано в загородном доме, который в зимний период хозяева посещают только на выходные дни – в таких ситуациях требуется быстрый нагрев.
  • Теплооаккумуляторы – это громоздкие и тяжеловесные (особенно – в заполненном водой состоянии) конструкции. Для них требуется достаточно места и хорошо подготовленное надежное основание. Причем – поблизости от котла отопления. Не в каждой котельной это возможно. Плюс к этому – сложности с доставкой разгрузкой, а нередко – еще и с заносом ёмкости в помещение (может не пройти в дверь). Все это следует учитывать заранее.
  • К недостаткам можно отнести и весьма высокую цену таких приборов, которая порой даже превосходит стоимость котла. Этот «минус», правда, скрашивает ожидаемый эффект экономии от более рационального использования топлива.
  • Теплоаккумулятор в полной мере раскроет свои положительные качества только в том случае, если паспортная мощность твердотопливного котла (или суммарная мощность иных источников тепла) будет хотя бы вдвое выше, чем расчётное значение, необходимое для эффективного обогрева дома. В противном случае приобретение буферной емкости видится нерентабельным.

bu8А как рассчитать необходимую тепловую мощность для отопления дома?

Такие теплотехнические расчёты должны обязательно проводиться и при покупке котла, и при планировании установки радиаторов отопления. Провести вычисления можно и самостоятельно – если воспользоваться алгоритмом, подробно расписанным в публикации нашего портала, посвящённой расчету отопления по площади помещений. Там же вы найдете и удобный калькулятор.

Как подходить к выбору буферной емкости?

Основные критерии выбора теплоаккумулятора

При выборе теплоаккумулятора необходимо учитывать ряд нюансов, касающихся как конструкции самого прибора, так и особенностей его монтажа.

  • Прежде всего, «тепловой заряд» буферной емкости напрямую зависит от ее вместимости. Общее количество воды должно быть таким, чтобы ни один киловатт энергии «не ушел на сторону», чтобы все избыточное тепло накапливалось в аккумуляторе. Объем рассчитывается по специальному алгоритму, и ниже в статье этому вопросу будет уделено внимание.
  • Важное значение имеет допустимое давление, на которое рассчитана емкость. Этот показатель должен быть не ниже, чем давление в любом из контуров отопления.
  • Оба указанных выше параметра накладывают свой отпечаток на габариты и массу буферной емкости. Для теплоаккумуляторов, рассчитанных на высокие показатели давления, обычно применяются емкости с тороидальными верхней и нижней крышками. Если приобретается прибор к уже существующей системе отопления, следует сразу продумать вопрос, как он будет заноситься в котельную – возможно, придётся снимать или даже расширять двери. При оценке массы изделия необходимо учитывать вес воды при полном заполнении емкости. Иногда для буферного бака приходится даже усиливать площадку (подливать плиту фундамента).
При выборе буферной емкости приходится учитывать множество нюансов – от объёма и материала изготовления до габаритов и возможности размещения в планируемом помещении

При выборе буферной емкости приходится учитывать множество нюансов – от объёма и материала изготовления до габаритов и возможности размещения в планируемом помещении

  • В зависимости от выбранной схемы подключения и от возлагаемых на теплоаккумулятор задач выбирается модель с требуемым количеством теплообменников или без них.
  • Важным критерием является материал изготовления внутренней емкости теплоаккумулятора. Предпочтительнее, конечно, выбирать нержавейку – она надежнее и долговечнее, но с позиций стоимости более выгодными кажутся баки из углеродистой стали со специальным покрытием, предотвращающим коррозию.
  • Важнейшим условием эффективности работы буферного бака является высококачественная термоизоляция.
  • Следует ознакомиться с возможностью подключения к выбираемому теплоаккумулятору трубных контуров, дополнительных ТЭНов, контрольно-измерительных приборов, устройств обеспечения безопасности эксплуатации. При этом обязательно учитывается то обстоятельство, что совершенно исключаются сварные соединения – допустимы только фланцевые или резьбовые муфтовые.
  • В непосредственной близости от теплоаккумулятора (в некоторых моделях – прямо на баке) устанавливается группа безопасности – манометр и предохранительный клапан. Проверяйте по паспорту изделия – если они не входят в заводской комплект поставки, то их надо докупить отдельно.
  • Приобретая буферную емкость, следует подумать о том, что на все используемые патрубки желательно сразу установить запорные краны и приборы визуального контроля за уровнем температуры (желательно – еще и давления). Если эти элементы не входят в комплект поставки теплоаккумулятора, придётся сразу покупать их отдельно, но так, чтобы они точно подошли к выбираемой модели.
  • На всех входах в буферную емкость рекомендуется установка фильтров-грязевиков.
  • Некоторые модели комплектуются автоматическим воздухоотводчиком. Если его нет – придется приобрести для установки в специально предусмотренное гнездо в верхней части прибора или же в самом верхнем патрубке емкости.

Запомните правило: вносить какие–либо собственные «усовершенствования» в конструкцию буферной емкости – категорически запрещено, так как это напрямую связано с проблемами обеспечения общей безопасности проживания в доме..

Как рассчитать требуемую емкость теплоаккумулятора?

В том случае, если система отопления создается «с нуля», проведение ее расчетов всегда целесообразнее доверить опытным специалистам. Однако, случаются ситуации, когда к некоторым вычислениям приходится прибегать и самостоятельно. Например, в здании уже эксплуатируется твердотопливный (или электрический) котел, но для более эффективной работы системы хозяева решились на приобретение буферной ёмкости. Какой минимальный объем для этого потребуется?

  • Расчет основан на формуле количества тепловой энергии, необходимой для разогрева некоторой массы вещества на определенное количество градусов:

Q = m × с × Δt

Q – необходимое количество тепла;

m – масса вещества

с – его удельная теплоемкость

Δt – разница температур.

  • В нашем случае мы имеем дело с водой, так что табличное значение теплоемкости веещества известно

с =4,19 кДж/кг×°С = 1,164 Вт×ч/кг×°С и = 1,16 кВт/м³×°С.

Преобразуем выражение, чтобы получить значение массы:

m = Q / (с × Δt)

  • Так как тепловые потери неизбежны в любом случае, учитываем еще и коэффициент полезного действия котла k (по его паспорту):

m = Q / (k × с × Δt).

  • Казалось бы, всё? Нет, так как в процессе топки котла часть энергии будет не накапливаться, а сразу расходоваться на нужды отопления, и аккумулировать ее не придется. Значит, необходимо вычислить то значение, которое покажет разницу между вырабатываемой котлом тепловой энергией и текущим ее потреблением.

Паспортная мощность котла хозяевам известна (считать необходимо, исходя из максимальной). Если котел уже эксплуатировался, то наверняка хозяевам знаком его «норов», то есть время, за которое происходит полное прогорание топливной закладки (это можно условно назвать периодом активности котла).

Про расчет потребного количества тепла для отопления дома – упоминалось выше: пройдя по рекомендуемой ссылке, читатель сможет выполнить его самостоятельно.

Значит, определение остаточного количества тепла, подлежащего накоплению в буферной емкости, превращается в простейшую арифметическую операцию.

  • И теперь останется определиться с Δt. А это – ничто иное, как разница температур в трубах подачи и обратки на входах в котел. Необходимые значения можно получить обычным опытным путем – снять показания температуры при нормальной, установившейся работе системы отопления.

С наличием всех исходных данных несложно провести окончательный расчет. Правда, значение будет получено в килограммах, но, наверное, для воды не станет большой ошибкой его перевести в объемные единицы, исходя из примерной плотности 1 кг = 1 дм³.

Методика расчета для электрического котла – такая же. Разница лишь в том, что период активности оборудования здесь, естественно, не время прогорания топливной закладки, а длительность действия ночного льготного тарифа, скажем, 6 часов, с 00.00 до 6.00.

Многих пугают физико-математические формулы, заставляя отказываться от самостоятельных вычислений. Не беда – ниже расположен удобный калькулятор, в котором уже заложены все упомянутые соотношения, и который проведет расчет быстро и точно.

Калькулятор расчета минимально необходимого объема буферной емкости для котла

 
Введите запрашиваемые значения и нажмите «Рассчитать объем теплоаккумулятора»
Паспортная мощность котла, кВт котел мощ
Период активности котла, часов время
Рассчитанная тепловая мощность для отопления дома, кВт мощ сист
КПД котла, % кпл
 
Укажите температурный режим работы системы отопления:
Температура в трубе подачи, ºС подачка
Температура в трубе обратки, ºС обратушка

Следует понимать, что полученный объем буферной ёмкости является минимальным. То есть при выборе подходящей модели он должен рассматриваться лишь в качестве ориентира, своеобразной границы, ниже которой переступать нельзя.

Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов

Для полноты картины, можно привести краткий обзор моделей теплоаккумуляторов известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции:

Наименование модели, производительИллюстрацияКраткое описание моделиСредний уровень цен (по состоянию на 10.2016)
«Tesy V 200 60 F40 P4»,
Болгария
tak3Недорогой, компактный и лёгкий теплоаккумулятор без дополнительных теплообменников.
Для котлов мощностью до 10 кВт.
Давление – до 3 бар.
Внутренний объем – 200 литров.
Габариты: высота 1200 при диаметре 600 мм.
Масса без воды – 43 кг.
Модели этой линейки объемом до 500 литров оснащены несъёмной термоизоляцией. Более объёмные – термоизоляция поставляется опционно, по заказу потребителя.
35 тыс. руб.
«SunSystem P 500»,
Болгария
tak4«Пустая», без внутренних теплообменников буферная емкость, но с предусмотренной возможностью подключения электрических нагревателей (ТЭН).
Объем – 500 литров, давление – до 3 бар.
Рекомендуется для твердотопливных котлов мощностью до 17 кВт.
Габариты: высота 1660 при диаметре цилиндра 850 мм.
Масса в пустом состоянии – 111 кг.
48 тыс. руб.
«S-Tank AT 1000»,
Белоруссия
tak1Модель на 1000 литров относится к линейке недорогих буферных емкостей без встроенного теплообменника.
Возможность подключения твердотопливных котлов и других альтернативных источников тепла.
Рабочее давление – до 6 бар, толщина термоизоляции – 70 мм.
Разнонаправленные, развернуты под углом 90º монтажные отверстия с внутренней резьбой 1 ½  дюйма – для контуров, и ½ - для контрольно-измерительных приборов.
Размер модели – высота 2020 при диаметре 920 мм.
Масса в незаполненном состоянии – 130 кг.
В линейке продукции – теплоаккумуляторы объемом от 300 до 5000 литров.
50 – 60 тыс. руб.
«Hajdu PT 750 C»,
Венгрия
tak5Буферная емкость с одним встроенным теплообменником и возможностью установки дополнительных ТЭНов.
Объем – 750 литров, максимальное давление – до 6 бар, подходит для котлов мощностью до 25 кВт.
Важно – изделия не комплектуются термоизоляцией – ее или выполняют самостоятельно, или заказывают в качестве дополнительной опции за отдельную плату.
Высота – 1910 мм, диаметр цилиндра – 790 мм.
Масса в пустом состоянии -  171 кг.
78 тыс. руб.
«S-TANK АТ MONO 1000»,
Белоруссия
tak-2Сходная по строению и габаритам модель с показанной выше «S-Tank AT 1000», но со встроенным одним теплообменником, что расширяет возможности использования других источников тепла.
Масса в пустом состоянии – 175 кг.
85 тыс. руб
«Austria Email PSRR 500»,
Австрия
tak6Высококачественная эффективная модель с двумя встроенными теплообменниками.
Объем теплообменников 7,9 и 11 литров при площади активного теплообмена 1.2 и 1.8 м² соответственно.
Внутренний бак выполнен из высокосортной стали St 37-2.
Предусмотрена надежная термоизоляция ECO SKIN 2.0, сводящая теплопотери к минимуму.
Объем – 500 литров.
Допустимое давление – до 3 бар.
Подходит для котлов тепловой мощностью до 13 кВт.
Габариты: высота 1275 при диаметре 850 мм.
Масса без воды – 113 кг.
Производитель предоставляет 7 лет гарантии.
105 тыс. руб.
«Heatleader MB215 500-0-0»,
Россия
tak8Буферная емкость с проточным контуром горячего водоснабжения, с возможностью его организации по рециркуляционной схеме.
Объем – 500 литров.
Съемный кожух с термоизоляцией толщиной 50 мм.
В комплекте – группа безопасности с клапаном, откалиброванным на максимальное давление в баке в 6 бар.
Габариты - 2000×600×700 мм.
Масса в пустом состоянии – 200 кг.
120 тыс. руб. – с баком из котельной стали.
150 тыс. руб. – с баком из нержавейки.
«Nibe BUZ 750/200.91»,
Швеция
tak7Продукция известной шведской компании, специализирующейся на выпуске отопительного оборудования.  
Высококачественная модель со встроенным баком-бойлером для обеспечения горячего водоснабжения.
Общий объем – 750 литров, из которых 200 литров занимает встроенный бак.
Плюс к этому – встроенный теплообменник с площадью теплообмена 2,74 м²
Максимальное давление теплоносителя: в емкости - до 3 бар, в змеевике – до 16 бар. Соответственно, температуры 95 и 110 градусов.
Габариты: 1468 × 964 × 1042 мм.
Масса в пустом состоянии – 330 кг.
208 тыс. руб.

Итак, можно убедиться, что приобретение буферной емкости является весьма дорогостоящей покупкой. Тем больше причин подойти к обоснованию необходимости, а затем – и к выбору оптимальной модели с максимальной ответственностью.

В завершение – информативный видеосюжет с обоснованием необходимости буферной емкости в системах отопления с твердотопливным котлом:

Видео: Как работает теплоаккумулятор (буферная емкость) в системах отопления

author Автор Николай Стрелковский, главный редактор
Оцените статью:

5.00
Ваш отзыв

Обсуждения
Здравствуте. А вы бы могли назвать имя программы которой рисовали отопление .. Чертежа на
Добрый день! У меня вопросы по ракетным печам. Я так понимаю, что выводить отработанные газы из дома можно и
спасибо, все же сколько секций требуется. Какую мощность секции надо брать.полагаю застройщик в 4хэтажном
насчёт металлической сетки для оштукатуривания печи. при нагреве она не расширяется? и не лопается
 
 

2

Cсылка на сообщество vk.com

Cсылка на сообщество в однокласниках

top