Аккумулирование тепла становится все более важным фактором в достижении эффективного и надежного отопления. Это процесс хранения и передачи тепловой энергии, который может осуществляться многими способами. В настоящей статье мы обсудим каждый метод накопления тепла и опишем преимущества каждого из них, чтобы читатель мог определить, какой вариант лучше всего соответствует его потребностям.
Наиболее распространенной формой хранения тепла является использование теплонакопитель для отопления, который часто размещают вне дома. Этот резервуар хранит тепло, вырабатываемое первичным источником тепла, таким как котел, в холодные месяцы. Накопленное тепло затем можно использовать по мере необходимости для обогрева в зимние месяцы без необходимости постоянно снова включать первичный источник тепла. Резервуары для хранения тепла относительно просты в установке и могут быть размещены вне дома или под землей.
Аккумулирование тепла необходимо для эффективного и надежного отопления. Каждый метод аккумулирования тепла имеет свои преимущества и недостатки, и перед принятием решения важно учитывать размер, площадь и бюджет дома. Однако, независимо от выбранного метода, аккумулирование тепла – отличный способ обеспечить надежный источник тепловой энергии в любом доме.
Характеристики внешнего и внутреннего оборудования
Теплонакопители для отопления частного дома представляют собой резервуары, выполненные в виде вертикальных цилиндров. Корпус бака может быть изготовлен из высокопрочной нержавеющей стали или черной стали. Внутренняя часть бака имеет специальное бакелитовое покрытие, защищающее металл от горячей воды, концентрированных кислот и слабых растворов солей. Снаружи емкость обычно покрывается порошковой краской, которая отличается высокой термостойкостью.
Теплоаккумуляторы, которые произведены в домашних условиях, могут иметь несколько слоев изоляции, которые сохраняют накопленное тепло, которое затем можно направить в систему отопления. Внешняя изоляция выполнена из высокопрочного вспененного пенополиуретана. Толщина теплоизоляционного материала может составлять 10-12 см. Благодаря отличной водостойкости пенополиуретана гарантируется полная герметизация емкости, а сам утеплитель обладает хорошей износостойкостью.
Поверхность защитного слоя может быть покрыта высококачественной искусственной кожей или подобным синтетическим материалом. Наличие этого многослойного утеплителя замедляет охлаждение воды в баке, тем самым повышая общую эффективность всей системы отопления в частном доме.
Принцип работы теплонакопителя
Аккумулятор работает по простейшей схеме. В верхней части бака для воды расположены патрубки трубопровода подачи воды котла отопления. Нагретая в нагревателе вода по трубе поступает в бак для воды, скапливается в баке для воды, охлаждается и спускается в нижнюю часть бака для воды, где находится циркуляционный насос. Насос отвечает за отправку теплой воды из бака обратно в котел и радиаторы по магистральной трубе.
Современные полностью автоматические котлы отопления работают ступенчато, включаясь через равные промежутки времени, что позволяет поддерживать температуру теплоносителя в системе на должном уровне. В момент прекращения работы нагревателя жидкость поступает в аккумулятор, а в контуре с радиатором ее заменяет горячая вода из теплоизолированного резервуара. Это дает возможность поддерживать температуру в батарее на стабильном уровне даже при временном отключении котла или переходе в экономичный режим, тем самым увеличивая время работы устройства от одной топливной загрузки и, таким образом, значительно повышая эффективность обогрева помещения. дом.
По этому принципу можно использовать не только самое простое отопительное оборудование, отвечающее только за обогрев помещения, но и использовать мощный двухконтурный котел для обогрева дома и решения проблемы горячего водоснабжения.
Различные резервуары для хранения
Уравнительные баки выполняют аналогичную функцию, но имеют свои конструктивные особенности. На сегодняшний день наиболее широко используются три типа резервуаров для хранения тепла:
- Встроенные катушки обеспечивают эффективную и автономную работу устройства.
- Полый, без внутреннего теплообменника, простая конструкция.
- Встроенный небольшой котел, подходит для двухконтурного нагревательного бака.
В каждом случае тип теплоаккумулятора следует выбирать в соответствии с особенностями используемого котла и организацией отопительной системы дома. Подсоедините бак к водонагревателю с помощью соответствующего резьбового соединения, расположенного в верхней или нижней части агрегата. При выборе регенератора необходимо учитывать способ установки и диаметр.
Полая модификация
Благодаря простоте конструкции, невысокой стоимости и высокому КПД полые аккумуляторы тепла стали популярными, которые сегодня успешно применяются для автономной системы отопления частных домов. В зависимости от модификации, один пустотелый блок может быть подключен к одному или нескольким источникам энергии одновременно, вам остается только выбрать соответствующий общий объем бака. Сделать аккумулятор тепла для твердотопливного котла своими руками несложно.
К преимуществам полых регенераторов относятся:
- Простой дизайн.
- Надежность и долговечность.
- Эффективная и полностью безопасная работа.
- Универсальность использования.
- Доступная стоимость готовых заводских моделей.
Конструктивные особенности заводского полого теплоаккумулятора обуславливает дополнительную установку ТЭНа с электрическим приводом, обеспечивающего мгновенный нагрев воды в емкости. Посредством него можно в значительной степени увеличить эффективность отопления помещений, общую безопасность эксплуатации системы, а также не допустить неисправности и сбои вследствие достижения теплоносителя критической температуры.
Баки с одним и двумя змеевиками
Регенераторы с одним и двумя теплообменниками относительно новые, но благодаря высокому КПД получили широкое распространение на рынке. Верхний змеевик в баке обеспечивает отбор энергии, которая в дальнейшем используется для нагрева жидкости. Нижний теплообменник отвечает за быстрый нагрев буферной емкости. За счет таких конструктивных особенностей достигается максимально высокая эффективность резервуара для накопления тепла, который дает возможность не только сохранять тепло, но и нагревает теплоносителя посредством встроенного теплообменника в автономном режиме.
Наличие встроенных змеевиков позволяет осуществлять круглосуточный нагрев воды для бытовых нужд. Установка бака с двумя теплообменниками позволяет расширить функциональные возможности оборудования, сделав его более эффективным и экономичным.
Модели с внутренним бойлером
Для систем отопления с двухконтурным котлом рассчитан бак для воды с внутренним бойлером. Они способны аккумулировать лишнее тепло и решать проблемы с горячим водоснабжением. Баки котла изготовлены из тяжелолегированной стали с магниевыми анодами. Последний предотвращает образование накипи внутри бойлера, что снижает общую жесткость воды.
Регенераторы с внутренними бойлерами могут подключаться к сети или работать на газе, а наличие встроенной автоматики обеспечивает полную безопасность при эксплуатации такого оборудования. Использование в отоплении баков с дополнительными функциями нагрева дает возможность увеличить комфорт в помещениях, решить проблемы с горячей водой в кранах и бытовым отоплением.
Какой объем должен быть у теплонакопителя?
Принцип работы теплонакопителя связан с аккумулированием тепловой энергии при работе котла и возвратом тепловой энергии после отключения отопительного оборудования. Фактически буферная емкость работает по тому же принципу, что и обычная батарея.
Объем бака определяет, как долго здание может оставаться в автономном режиме для отопления.
Существует два метода расчета:
- Упрощение, выполненное с помощью специального онлайн-калькулятора;
- По формуле он выполняется с помощью математических расчетов.
Ориентировочный расчет теплоаккумулирующей способности дома площадью 100 м²:
- Площадь дома отапливаемая – S = 100 м²
- Теплопотери дома – y = S/10*0.53 = 100 м² / 10 * 0.53 кВт = 5.3 кВт
- Суточная потребность возмещения теплопотерь – Q = y*24 = 5.3 кВт * 24 ч = 127.2 кВт-ч.
- Удельная теплоемкость воды – Cуд = 0.00116 кВт-ч/кг•°С
- Разница температур воды – T = 90 — 40 = 50°С
- Удельный вес воды – g = 1000 кг/м³
- Объем аккумулятора – V = Q/(C*T*g) = 127.2 кВт-ч / (0.00116 кВт-ч/кг•°С * 50°С * 1000 кг/м³) = 2.19 м³.
Согласно расчетам, эффективное водяное отопление для дома с самодельным баком, способным работать в автономном режиме около 10 часов, 2,19 куб. Можно уменьшить объем до 1,4 кубометра и теплоаккумулятор сможет отводить тепло 5 часов. После того, как вы сделали свои расчеты, вы готовы сделать гнездо для батареи самостоятельно.
Как сделать теплонакопитель своими руками?
Благодаря простой конструкции теплоаккумулятора его несложно изготовить своими руками. Сделать это можно из временных материалов, и для этого вида работ не нужно использовать какие-то сложные и дорогие профессиональные инструменты. Самодельные чертежи буферных емкостей для отопления можно легко найти в интернете.
Последовательность действий следующая:
- В качестве основы можно взять стальной еврокубический барабан или емкость аналогичного размера. В качестве теплообменника используются медные трубы диаметром 20-30 мм и длиной 8-15 м. Трубка скручивается в спираль и помещается внутрь бака.
- Верхняя часть теплонакопителя открывается для вывода патрубка, необходимого для горячей воды. В нижней части бака есть аналогичное отверстие для слива холодной жидкости. Каждый выход оборудован клапаном, который выступает в качестве барьера, который не пропускает теплоноситель в накопитель.
- Проверить герметичность готовой металлической емкости и вваренных в нее труб. Для этого наполните ведро водой и проверьте на герметичность. Если течи нет, можно проводить сохранение тепла теплонакопителя своими руками.
- Прежде чем непосредственно изолировать внешнюю поверхность контейнера, ее необходимо очистить от заусенцев и обезжирить. Металл окрашен термостойкой порошковой краской. Такая обработка защитит готовую тару от коррозии.
- Для утепления резервуаров можно использовать рулонную базальтовую вату толщиной 8 мм. Его закрепляют скотчем или веревкой. Для повышения эффективности утепления, выполняемого сверху, базальтовую вату можно покрыть фольгированной мембраной.
- Внешний слой аккумулятора изготовлен из синтетического материала, искусственной кожи или подобного материала. Вырежьте отверстия в корпусе выпускной трубы, затем подключите сосуд к системе отопления и котлу.
Кроме того, к теплоаккумулятору рекомендуется подключать автоматику управления, в том числе датчики температуры и датчики внутреннего давления. Эти элементы контролируют работу всей системы отопления, предотвращают возможный перегрев бака и при необходимости позволяют сбросить избыточное давление в систему, предотвращая разрыв труб через сварные и фитинговые соединения. Чертеж теплоаккумулятора своими руками будет содержать всю необходимую информацию об используемых средствах автоматизации и соединительных элементах.
Изготовив аккумуляторы тепла для котлов отопления своими руками, вы сможете повысить КПД собственного оборудования за счет снижения затрат на отопление в частных домах. На сегодняшний день существует несколько различных типов аккумуляторов тепла, выбор которых зависит от характеристик отопительного котла и конструкции используемой в доме системы отопления. Вы легко сможете подобрать теплонакопитель своими руками различной конструкции и объема, а сделать такой бак несложно благодаря его простой конструкции.
Заключение
Системы накопления тепла обеспечивают альтернативный подход к обогреву здания, сохраняя энергию из таких источников, как солнечный свет или ветер, для использования, когда это необходимо. Избыточная энергия собирается в непиковые периоды и хранится различными способами, такими как резервуары для хранения воды, земляные теплообменники и системы хранения тепла в грунте. В периоды пикового спроса накопленная энергия может быть высвобождена в виде тепла для обогрева здания, что снижает потребность в дорогостоящем и неэффективном сжигании ископаемого топлива.
Системы аккумулирования тепла не только экономически эффективны, но и оказывают положительное воздействие на окружающую среду. Они являются возобновляемыми, что значительно снижает зависимость от невозобновляемых источников энергии, таких как газ, нефть и уголь, и могут использовать естественные источники, такие как ветер и солнце, для хранения энергии. Это снижает выбросы и ограничивает количество используемых опасных материалов, улучшая качество воздуха и помогая окружающей среде.
