Тепловой аккумулятор для гелиосистем

Горячее Отопление Тепловой насос Гибридная система Отопление Прайс Контакты Энергия Солнца — Инвестиции в будущее водоснабжение

Бак аккумулятор для солнечных коллекторов

Для эффективной работы системы солнечного горячего водоснабжения правильно подобранный бак аккумулятор так же важен, как и солнечные коллекторы. Как известно максимальная производительность солнечного коллектора имеет определенную величину, и зависит от площади солнечного коллектора и эффективности солнечного коллектора.

С той или иной точностью, зная все перечисленные параметры, мы можем рассчитать ожидаемую производительность любого типа солнечного коллектора за произвольный период времени (кВт·ч за единицу времени). При этом, чем дольше расчетный период времени, тем более точны расчеты производительности.

Таким образом, располагая значением суммарного годового солнечного излучения, можно относительно точно рассчитать прогнозируемую годовую производительность коллектора с довольно высокой точностью. Однако практически невозможно рассчитать такой прогноз на отдельные дни в году или часы. Это наиболее отличает гелиосистемы от других генераторов теплоты (котлы, тепловые насосы и т.д.).

Одной из особенностей работы гелиосистемы для бытового сектора является то, что в солнечные дни время работы коллекторов довольно продолжительное, поэтому мощность гелиполя должна быть меньше чем мощность котельной, которая вырабатывает желаемое количество энергии за короткий промежуток времени. Вторым фактором является то, что время выработки тепловой энергии и потребление не совпадают. Это видно на графике.

Данные особенности показывают, что для оптимальной работы гелиосистемы необходимо аккумулировать тепловую энергию. Для этих целей, как правило, используют баки-аккумуляторы. Их объем должен быть достаточным для хранения полученной солнечной энергии за день. В данном случае мы говорим о суточном аккумулировании тепловой энергии.

При выборе бака аккумулятора для гелиосистемы так же следует обратить внимание на следующие параметры:

Форма бака
Теплоизоляция
Размеры теплообменников

Форма бака аккумулятора для солнечных коллекторов

Чем выше и уже бак, тем лучше будет термическая стратификация или другими словами температурное расслоение. Этот процесс заставляет холодную воду собирается в нижней части бака, вытесняя горячую воду в его верхнюю часть, откуда происходит разбор горячей воды. Данное явление происходит из-за различия плотности теплой и холодной воды. Менее плотная нагретая вода всегда устремляется вверх.

Для обеспечения тепловой стратификации соотношение высоты к диаметру должна быть не менее чем 2,5 к 1. К примеру, для бака объемом 300 литров диаметром около 0,65 м высота должна быть приммерно 1,75 метра.

Поскольку бак аккумулятор для солнечных коллекторов должен быть оснащен дополнительным змеевиком для дублирующего источника энергии, то тепловая стратификация играет важную роль для эффективной работы гелиосистемы.

Рассмотрим пример, как это работает на практике.

Когда бак не прогрет, нижний змеевик, подключенный к гелиосистеме, передает тепло всему объему бака. Благодаря термической стратификации нагретая вода поднимается вверх, а в нижней части вода будет холоднее. Это способствует повышению КПД и производительности солнечного коллектора.

В случае, когда солнечной интенсивности недостаточно верхний змеевик в бивалентном баке, подключенный к дублирующему источнику энергии догревает горячую воду. В данном случае нагревается только верхняя зона бойлера, где и происходит водоразбор. В таком случае потребитель всегда будет обеспечен горячей водой, по крайней мере, на ближайший водоразбор.

В таком случае, нижняя зона все еще холодная и готова принимать тепло от солнечных коллекторов. Чем больше будет эта зона, тем больше будет производительность гелиосистемы, поскольку солнечные коллекторы смогут больше передать солнечного тепла. Другими словами, увеличивается ёмкость аккумулятора. Для обеспечения максимальной эффективности, без дискомфорта для пользователя, рекомендуется оставлять за нижней зоной не менее 2/3 общего объема бака.

В случае использования моновалентного бака (с одним змеевиком) в качестве догревателя используется электрический ТЭН. Данный ТЭН так же должен быть установлен в верхней зоне бака.

Теплоизоляция бака аккумулятора для гелиосистемы

Как правило, в качестве материала для теплоизоляции используется пенополиуретан. Этот материал обладает низкой теплопроводностью и гидропроницаемостью. Толщина теплоизоляции должна быть не менее 80 мм. Коэффициент теплопроводности не менее 0,035 Вт/мК. Это позволяет баку терять не более 2-3 градусов в нагретом состоянии.

Теплообменники в бойлере для солнечных коллекторов

Поскольку солнечные коллекторы не являются стабильным теплогенератором, то следует подбирать площадь теплообменника на низкотемпературные режимы работы. Другими словами, во время слабой солнечной инсоляции, теплоноситель гелиосистемы не сможет обеспечить высокую разницу температуры. Поэтому следует увеличивать площадь теплообмена.

Оптимальным соотношением является отношение полезной площади коллекторов к площади змеевика 1 : 5.

Бак аккумулятор для солнечных коллекторов, подобранный с учетом всех перечисленных параметров, будет способствовать повышению производительности гелиосистемы и комфорту пользователей.

Источник

Теплоаккумулятор для котлов отопления: устройство, назначение + инструкция по изготовлению своими руками

Как организовать работу автономной обогревательной системы в экономном режиме? Нужно установить теплоаккумулятор для котлов отопления. В итоге значительно повысится эффективность при сокращении затрат на топливо, к тому же снизятся общие расходы на содержание недвижимости.

Мы расскажем о том, как действует агрегат, позволяющий собирать и хранить вырабатываемое котлом тепло. У нас детально описаны все применяемые в быту варианты устройства. В представленной нами статье приведена сфера применения аккумуляторов тепла и правила эксплуатации.

Что такое теплоаккумулятор?

Теплоаккумулятор – это буферный резервуар, предназначенный для накопления избыточных объемов тепла, образующихся во время работы котла. Сохраненный ресурс потом используется в отопительной системе в период между плановыми загрузками основного топливного ресурса.

Подключение правильно подобранного аккумулятора позволяет уменьшить расходы на закупку топлива (в некоторых случаях до 50%) и дает возможность перейти на режим одной загрузки в день вместо двух.

Если оснастить оборудование интеллектуальными регуляторами и температурными датчиками, а подачу тепла из накопительного резервуара в отопительную систему автоматизировать, теплоотдача существенно возрастет, а количество порций топлива, загружаемых в камеру сгорания греющего агрегата, заметно уменьшится.

Особенности внутреннего и внешнего устройства

Теплоаккумулятор представляет собой резервуар в форме вертикального цилиндра, сделанный из черной или нержавеющей листовой стали высокой прочности.

На внутренней поверхности прибора имеется слой бакелитового лака. Он предохраняет буферную емкость от агрессивного влияния технической горячей воды, слабых растворов солей и концентрированных кислот. На внешнюю сторону агрегата наносится порошковая краска, стойкая к высоким термическим нагрузкам.

Внешняя теплоизоляция изготовляется из вторично-вспененного пенополиуретана. Толщина предохранительного слоя составляет около 10 см. Материал имеет специфическое сложное плетение и внутреннее поливинилхлоридное покрытие.

Такая конфигурация не дает частичкам грязи и мелкого мусора скапливаться между волокнами, обеспечивает высокий уровень водонепроницаемости и повышает общую износостойкость теплоизолятора.

Поверхность защитного слоя закрывается чехлом из кожзаменителя хорошего качества. Благодаря этим условиям вода в буферной емкости остывает гораздо медленнее, а уровень общей теплопотери всей системы существенно снижается.

Принцип работы теплосберегающего изделия

Тепловой аккумулятор функционирует по самой простой схеме. Сверху к агрегату подводится труба от газового, твердотопливного или электрического котла.

По ней в накопительный бак поступает горячая вода. Остывая в процессе, она опускается вниз к месту расположения циркулярного насоса и с его помощью подается обратно в магистральный проход, чтобы вернуться к котлу для следующего подогрева.

Котел любого типа, независимо от вида топливного ресурса, работает ступенчато, периодически включаясь и отключаясь по достижению оптимально подходящей температуры греющего элемента.

Когда работа прекращается, теплоноситель попадает в резервуар, а в системе его заменяет горячая жидкость, не охладившаяся благодаря наличию теплоаккумулятора. В результате даже после отключения котла и перехода его в пассивный режим до следующей закладки топлива, батареи еще какое-то время остаются горячими, а из крана идет теплая вода.

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.

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.

Область применения теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор собирает и накапливает выработанную греющей системой энергию, а потом помогает использовать ее максимально рационально для эффективного отопления и обеспечения жилых помещений горячей водой.

Работает с разными видами оборудования, но чаще всего используется в комплексе с солнечными коллекторами, твердотопливными и электрическими котлами.

Тепловой аккумулятор в гелиосистеме

Солнечный коллектор – это современный вид оборудования, позволяющий использовать бесплатную гелиоэнергию для повседневных бытовых нужд. Но без теплоаккумулятора оборудование не способно полноценно функционировать, так как солнечная энергия поступает неравномерно. Это связано со сменой времени суток, погодными условиями и сезонностью.

Если же система отопления и водоснабжения питается только от единого источника энергии (солнце), в какие-то моменты у жильцов могут возникать серьезные проблемы с поставкой ресурса и получением привычных элементов комфорта.

Избежать этих неприятных моментов и максимально рационально использовать ясные, солнечные дни для накопления энергии поможет теплоаккумулятор. Для работы в гелиосистеме он использует высокую теплоемкость воды, 1 литр которой, остывая всего на градус, выделяет тепловой потенциал для подогрева 1 кубометра воздуха на 4 градуса.

В период пиковой солнечной активности, когда солнечный коллектор собирает максимальное количество света и выработка энергии значительно превышает расход, теплоаккумулятор накапливает излишки и подает их в греющую систему, когда поступление ресурса извне уменьшается или даже прекращается, например, в ночное время суток.

С вариантами и схемами альтернативного отопления для загородной собственности ознакомит следующая статья, которую мы советуем прочесть.

Буферный бак для твердотопливного котла

Цикличность – характерная черта работы твердотопливного котла. На первом этапе в топку загружаются дрова и в течение некоторого времени происходит разогрев. Максимальная мощность и самые высокие температуры наблюдаются на пике горения закладки.

Потом теплоотдача постепенно снижается, а когда дрова окончательно догорают, процесс выработки полезной греющей энергии прекращается. По этому принципу функционируют все котлы, включая приборы длительного горения.

Точно настроить агрегат на генерацию тепловой энергии с привязкой к необходимому в каждый конкретный момент уровню потребления возможности нет. Эта функция доступна только в более прогрессивном оборудовании, например, в современных газовых или электрических греющих котлах.

Поэтому непосредственно в момент розжига и во время выхода на фактическую мощность, а потом в процессе остывания и вынужденного пассивного состояния оборудования тепловой энергии для полноценного отопления и подогрева горячей воды может просто не хватить.

Зато во время пикового функционирования и активной фазы горения топлива количество выделяемой энергии будет избыточным и ее большая часть, буквально, «вылетит в трубу». В итоге ресурс потратится нерационально, а хозяевам придется постоянно загружать в котел новые порции топлива.

Решает эту проблему установка теплоаккумулятора, который в момент повышенной активности будет накапливать тепло в резервуаре. Потом, когда дрова перегорят и котел перейдет в пассивный режим ожидания, буфер передаст собранную энергию теплоносителю, который прогреется и начнет циркулировать по системе, обогревая помещение в обход остывшего прибора.

Резервуар для электрической системы

Электрическое греющее оборудование – довольно дорогой вариант, но и его иногда устанавливают, причем, как правило, в комплексе с твердотопливным котлом.

Обычно электрический тип отопления устраивают там, где другие источники получения тепла недоступны в силу объективных причин. Конечно, при таком способе отопления счета за электроэнергию серьезно увеличиваются и домашний комфорт обходится хозяевам в немалые деньги.

С целью сокращения расходов на оплату электричества целесообразно использовать оборудование по максиму в период льготной тарификации, то есть, по ночам и в выходные дни.

Но такой эксплуатационный режим возможен только при наличии вместительной буферной емкости, где будет скапливаться выработанная в льготный период энергия, которую потом можно будет потратить на отопление и подачу горячей воды в жилые помещения.

Накопитель энергоресурса своими руками

Максимально простую модель теплового аккумулятора можно сделать своими руками из готовой стальной бочки. Если таковой в распоряжении нет, придется приобрести несколько листов нержавейки толщиной не менее 2 мм и сварить из них подходящую по размеру емкость в форме вертикального цилиндрического бака.

Руководство по изготовлению самоделки

Для подогрева воды в буфере потребуется взять медную трубку диаметром 2-3 сантиметра и длиной от 8 до 15 м (в зависимости от размеров бака). Ее придется согнуть в спираль и разместить внутри резервуара.

Аккумулятором в такой модели выступит верхняя часть бочки. Оттуда нужно вывести отводной патрубок для выхода горячей воды, а снизу сделать такой же для входа холодной. Каждый отвод оснастить краном для контроля поступления жидкости в накопительную зону.

На следующем этапе необходимо проверить емкость на герметичность, наполнив ее водой или смазав сварные швы керосином. Если утечки нет, можно перейти к созданию утеплительного слоя, который позволит жидкости внутри бака максимально долго оставаться горячей.

Как утеплить самодельный агрегат?

Для начала внешнюю поверхность емкости нужно тщательно зачистить и обезжирить, а затем прогрунтовать и покрасить термостойкой порошковой краской, защитив таким способом от коррозии.

Потом обернуть резервуар стекловатным утеплителем или рулонной базальтовой ватой толщиной 6-8 мм и закрепить ее шнурами либо обычным скотчем. При желании накрыть поверхность листовым металлом или «закутать» бак в фольгированную пленку.

Во внешнем слое следует вырезать отверстия для отводных патрубков и подключить емкость к котлу и отопительной системе.

Буферную емкость нужно оснастить термометром, датчиками внутреннего давления и взрывным клапаном. Эти элементы позволяют контролировать потенциально возможный перегрев бочки и время от времени сбрасывать избыточное давление.

Скорость расхода накопленного ресурса

Точно ответить на вопрос, как быстро расходуется накопленное в аккумуляторе тепло, невозможно.

Как долго проработает отопительная система на ресурсе, собранном в буферном резервуаре, напрямую зависит от таких позиций, как:

фактический объем накопительной емкости;
уровень теплопотерь в отапливаемом помещении;
температура воздуха на улице и текущее время года;
установленные значения термодатчиков;
полезная площадь дома, которую необходимо обогреть и снабдить горячей водой.

Отопление частного дома при пассивном состоянии греющей системы может осуществляться от нескольких часов до нескольких суток. В это время котел «отдохнет» от нагрузки и его рабочего ресурса хватит на большее количество времени.

Правила безопасной эксплуатации

К тепловым аккумуляторам, сделанным в домашних условиях своими руками, предъявляют особые требования безопасности:

Горячие элементы резервуара не должны прилегать или как-то иначе контактировать с легковоспламеняющимися и взрывоопасными материалами и веществами. Игнорирование этого пункта может спровоцировать возгорание отдельных объектов и пожар в котельном помещении.
Закрытая отопительная система предполагает постоянное высокое давление теплоносителя, циркулирующего внутри. Для обеспечения этого пункта конструкция резервуара должна быть полностью герметична. Дополнительно можно усилить ее корпус ребрами жесткости, а крышку на баке оснастить прочными резиновыми прокладками, устойчивыми к интенсивным эксплуатационным нагрузкам и повышенным температурам.
Если в конструкции присутствует дополнительный ТЭН, необходимо очень тщательно заизолировать его контакты, а бак – обязательно заземлить. Таким способом удастся избежать удара током и короткого замыкания, способного вывести систему из строя.

При соблюдении этих правил эксплуатация сделанного своими руками теплоаккумулятора будет полностью безопасной и не доставит хозяевам никаких проблем и хлопот.

Выводы и полезное видео по теме

Как правильно рассчитать емкость теплоаккумулятора для домашнего отопительного котла, работающего на твердом топливе. Все нюансы и подробности проведения необходимых вычислений.

Как своими руками сделать тепловой аккумулятор большого объема с удобной и практичной съемной крышкой. Пошаговая инструкция с пояснениями.

Почему выгодно использовать теплоаккумуляторы в домашней отопительной системе. Наглядный пример экономии средств при существенном повышении уровня комфортности в жилом помещении.

Установка теплоаккумулятора для домашней системы отопления очень выгодна и экономически оправдана. Наличие этого агрегата уменьшает трудозатраты по растопке котла и позволяет делать закладку греющего ресурса не дважды в день, а всего один раз.

Существенно снижается расход топлива, необходимого для корректной работы отопительного оборудования. Использование произведенного тепла осуществляется в оптимальном режиме и не тратится понапрасну. Затраты на обогрев и горячее водоснабжение снижаются, а условия проживания становятся более удобными, комфортными и приятными.

Расскажите нам о том, как устанавливали теплоаккулятор на ваш котел. Поделитесь технологическими тонкостями процесса и впечатлениями об эффективности работы устройства. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, публикуйте фото, задавайте вопросы по спорным моментам.

Источник