У більшість сучасних систем опалення закладений початковий порок, робить неможливим ефективну організацію обігріву за допомогою котла опалення періодичної дії. Проблема полягає не в принципі спалювання палива, хоча там теж не все гладко, а в організації теплопередачі від джерела тепла – фронту горіння твердого палива в повітряний простір житлових кімнат будинку або квартири. Теплоаккумулятори покликані компенсувати втрати, викликані періодичною роботою котла. Якщо бути точним, теплоаккумулятор необхідний для будь-якого котла опалення періодичної дії.
Прилад, гордо іменований теплоаккумулятором для котлів опалення, представляє собою бак значної ємності, що доходить в деяких випадках до 10 тонн води, з системою внутрішніх теплообмінників. Що повинно давати застосування теплоаккумулятора:
- Безпечне накопичення надлишкового тепла, що генерується котлом в водяний потік теплоносія;
- Збільшити тривалість циклу нагрів – охолодження котельні установки, тим самим спростити її обслуговування, звільнити від необхідності запускати її вночі або в незручне для себе час;
- Підвищити ефективність роботи і збільшити ресурс котлів опалення.
Крім твердопаливного котла опалення, потреба у використанні теплоаккумулятора є також у систем на електричних котлах опалення. У цьому випадку застосування теплоаккумулятора продиктовано штучним вибором на користь періодичного нагріву, причому тільки в нічний період часу, коли є можливість використовувати більш вигідний пільговий тариф.
Конструкція сучасних котлів опалення на догоду виробникові максимально оптимізована з точки зору витрат і вартості виробництва. Сучасний котел опалення виготовлений з тонколистової сталі з мінімальними витратами на дефіцитні і дорогі мідь і нікель, і працює в режимі грубки «буржуйки».
У його будові немає навіть натяку на теплоаккумулятор. Такий котел опалення в принципі не здатний накопичувати теплову енергію. Порівняйте сучасний пелетний або вугільний котел зі старими важезні конструкціями котлів опалення з чавуну, а ще краще, з пристроєм звичайної сільської кам’яній печі. В останньому випадку функції теплоаккумулятора максимально ефективно виконує цегляна кладка, безпосередньо поглинає тепло від полум’я і рівномірно передає в повітря приміщення протягом 10-12часов.
Тому сучасний котел опалення неефективний без теплоаккумулятора. Твердопаливний агрегат буде незамінним в роботі і обійдеться без багатотонних теплоаккумуляторов, якщо в його пристрої з’явиться система автоматичного завантаження палива в топку і подальшого очищення від золи.
Як працює теплоаккумулятор ↑
Призначення акумулятора тепла – видавати додаткову теплову енергію в контур водяного опалення після зниження або припинення генерації тепла опалювальним котлом. Для цього у величезній ємності знаходиться велика кількість окропу при тиску близько 3атм. У корпус бака упаяний теплообмінник, за допомогою якого йде «закачування» тепла в акумулятор і зворотний відбір в систему опалення. Найчастіше в бак вбудовується додатковий теплообмінник з метою отримання гарячої води для потреб кухні та ванної.
Принцип змішування потоків різних температур ↑
Для швидкого розігріву приміщення теплоаккумулятор за допомогою триходового клапана вимикають з ланцюга руху розігрітого теплоносія. Тільки після розігріву потоку води в трубах понад 60проЗ в контур підключається вода з запасника теплоаккумулятора. І, поки працює котел, тепло йде в двох напрямках: в накопичувач і в радіатори обігріву.
У подібному принципі існують певні позитивні сторони:
- Швидкий прогрів житлового приміщення, і тільки після цього відбувається скидання надлишкового тепла в теплоаккумулятор;
- Принцип змішування дає ефективний теплообмін;
- Запас води в теплоаккумуляторе є стратегічним резервом для котла, тим самим запобігає його можливе прогоряння при порушенні циркуляції води в теплоцентралі.
В ідеалі вода, що циркулює в гарячому теплообміннику котла опалення, не повинна змішуватися з теплоносієм, що протікає по всій системі опалення. Тому найчастіше в теплоаккумулятором використовують іншу схему – з гідравлічною розв’язкою і поділом потоків.
Система з гідравлічного розв’язкою теплових носіїв ↑
У цій схемі теплоаккумулятор грає роль одного з елементів контуру теплопостачання, його неможливо виключити з потоку. Фактично в теплоаккумуляторе відбувається постійна передача тепла від виділеного «гарячого» контуру котла опалення та іншої маси води або теплоносія, що циркулює в системі обігріву.
Що це дає:
- Високонавантажених теплообмінник котла опалення вимагає використання спеціальної, очищеної від домішок і кисню повітря води. Тільки така вода гарантує тривалий термін служби трубок і ущільнень теплообмінника. Запас необхідної кількості підготовленої води зберігається в додатковому бойлері.
- За допомогою спеціальної схеми розігрітій води з бака теплоаккумулятора можна легко регулювати температуру відібраної рідини, що спрощує систему управління опаленням.
До недоліків можна віднести потреба в додаткових пристроях – двох насосах: циркуляції теплоносія і системи забезпечення електропостачання. Іноді для резервування використовують пару пристроїв – перетворювач напруги і електричний акумулятор для котла опалення. В іншому випадку відключення електроенергії може призвести до серйозної аварії в первинному контурі.
Більш складна і вдосконалена схема має на увазі використання двох самостійних теплообмінників, об’єднаних в одному корпусі теплоаккумулятора. Це більш раціональний спосіб організації роботи акумулятора тепла з високим ступенем резервування. Саме його можна рекомендувати для бажаючих виготовити теплоаккумулятор для котла опалення своїми руками.
Споруда теплоаккумулятора власними силами ↑
Для виготовлення накопичувача тепла слід визначитися з тепловою потужністю акумулятора. Існує певна методика побудови акумулюючої системи. Кількість води в акумуляторі приймають, виходячи з 30-40л рідини на кожні 1000Вт теплової потужності котла. У такому випадку для будинку в 100м2 опалювальної площі буде потрібно ємність в 350-400літров. Кращим варіантом буде використання готового бойлерного бака, з датчиками рівня води, тиску і температури.
Якщо в якості робочої схеми буде обрана система з підмішуванням, справно працює навіть при відсутності спеціальних насосів, в контур опалення доведеться додатково встановити трьохпозиційний блок-кран.
Простіші схеми зажадають вмонтувати в бак один або два теплообмінника ↑
Краще використовувати теплообмінник з того ж матеріалу, що і ємність. Це гарантує нормальну якість зварювального шва при установці теплообмінника. Крім того, в порожнині теплоаккумулятора краще застосувати анодний захист магнієвими електродами, аналогічну для електричних бойлерів гарячого водопостачання. Зовнішні стіни бака – теплоаккумулятора обшивають теплоізоляційними матами або мінеральною ватою.
Перспективні варіанти теплоаккумуляторов ↑
Одним з цікавих рішень стали малогабаритні акумулятори, які використовують замість води легкоплавкие парафіни або силіконові масла. Завдяки значно більш високій теплоємності з’явилася можливість використовувати безпечні малогабаритні акумулюють системи для електричних котлів систем опалення квартир. Замість 300літровой важкої ємності передбачається застосування двохсекційного акумулятора загальним обсягом в 50л теплоносія, що має тепловий запас у 15кВтч.
