Буферная емкость: особенности применения теплоаккумулятора для отопления

Эффективность теплоснабжения здания зависит от множества факторов, имеющих прямое или косвенное влияние как на действие отопительной системы в целом, так и на отдельные ее показатели.

В то же время эффективная эксплуатация отопительной системы возможна лишь при условии слаженной работы всех ее элементов.

Среди элементов жидкостных систем отопления существуют как обязательные, так и дополнительные составляющие. Без обязательных элементов функционирование системы невозможно в принципе, дополнительные элементы служат для регулирования и оптимизации работы системы.

Аккумуляторный бак (буферная емкость) является необязательным элементом отопительной системы, однако его наличие гарантирует значительное повышение эффективности и удобства эксплуатации отопительной системы.

Конструкция и дополнительное оснащение буферной емкости

Конструкция буферной емкостиАккумуляторный бак системы отопления представляет собой изолированный металлический резервуар круглого или квадратного сечения, встраиваемый в контур отопительной системы здания.

Внешний вид и размеры аккумуляторных баков весьма сильно разнятся в зависимости от особенностей конструкции. Характерные особенности:

  • Материал. В качестве материала стенок аккумуляторного бака может использоваться нержавейка или черная сталь. Баки из нержавейки отличаются большей долговечностью, при этом их цена значительно выше.
  • Объем. Вместимость аккумуляторных баков варьируется в пределе от 200 л до 3000 л. Наиболее распространены модели емкостью от 300л до 2000л.
  • Наличие нескольких патрубков. Патрубки расположены на разной высоте от основания бака. Количество и расположение патрубков подбирается в зависимости от особенностей конфигурации системы отопления и от количества независимых отопительных контуров.
  • Теплоизолирующий слой. Зачастую внешняя оболочка теплового аккумулятора представляет собой слой теплоизолирующего материала. Данная мера позволяет снизить нецелевые тепловые потери в случае, если аккумуляторный бак находится вне пределов отапливаемого помещения.
Важно: в случае, если тепловой аккумулятор находится в отапливаемом помещении, отсутствие теплоизоляции способствует значительному повышению комнатной температуры вследствие сильного теплового излучения аккумуляторного бака.

Возможности дополнительного оснащения аккумуляторных баков:

  • Оснащение внутренними горизонтальными перегородками. Данная мера способствует нормализации температуры теплоносителя внутри аккумулятора.
  • Монтаж трубчатых электронагревателей. Оснащение аккумуляторного бака дополнительными нагревательными приборами (при условии наличия фланцев для подключения) значительно повысит эффективность его функционирования, фактически превратив аккумулятор в аналог электрического котла.
  • Оснащение аккумуляторного бака теплообменником. Данная мера позволит расширить функциональность аккумуляторного бака за счет возможности приготовления горячей питьевой воды. Для этой цели могут использоваться как пластинчатые проточные теплообменники, так и накопительные емкости внутри основного резервуара.
  • Подключение солнечного коллектора. Данная мера может быть реализована посредством подключения к аккумуляторному баку (в нижней его части) дополнительного теплообменника, передающего тепловую энергию от солнечного коллектора.

Особенности применения теплоаккумулятора для различных котлов отопления

Кроме аккумулирования тепловой энергии, использование буферной емкости также способствует появлению косвенных факторов, повышающих эффективность эксплуатации отопительной системы определенного вида.

Твердотопливный котел

Схема подключения теплоаккумулятораИспользование теплового аккумулятора в отопительной системе, оснащенной твердотопливным котлом, позволяет достичь высокой эффективности выработки тепловой энергии.

Ограничение подачи воздуха в камеру сгорания обеспечивает максимальный КПД твердотопливного котла при полном сгорании энергоносителя и остаточных продуктов (золы, кислот, дегтя).

При этом направление высвобождаемой тепловой энергия на радиаторы чревато колоссальными тепловыми потерями и быстрым износом трубопроводов и соединений системы.

Однако направление полученного тепла в аккумуляторный бак способствует обеспечению равномерной отдачи энергии теплоносителю, циркулирующему от аккумулятора до радиаторов.

В итоге при меньшем количестве растопок котла высвобождаются максимально возможные объемы тепловой энергии, накапливаемой и равномерно расходуемой аккумуляторным баком без ощутимых потерь.

Электрический котел

Важно: использование аккумуляторного бака в отопительной системе, оборудованной электрическим котлом, может существенно сократить расходы на электроэнергию.

Главное преимущество использования теплового аккумулятора в отопительной системе, оснащенной электрическим котлом, заключается в возможности накопления тепловой энергии в ночное время.

Стоимость электроэнергии существенно дешевле в темное время суток. Котел, поддерживающий функцию включения по таймеру, может включаться ночью и вырабатывать тепловую энергию при пониженной стоимости затрачиваемой электроэнергии.

При этом тепловая энергия, выработанная по ночному тарифу, накапливается в аккумуляторе и расходуется на теплоснабжение здания в течение дня.

Системы многоконтурного отопления

Аккумуляторный бак, используемый в многоконтурной отопительной системе, кроме своей основной функции также способен выполнять функцию гидрострелки.

Особенность конструкции любого теплового аккумулятора заключается в наличии как минимум четырех патрубков.

Данное обстоятельство позволяет подключить к аккумулятору несколько тепловых контуров для распределения теплоносителя разной температуры внутри аккумулятора.

Таким образом, возможно получение высокотемпературного контура для радиаторов и низкотемпературного контура для системы теплого пола.

Важно: наличие патрубков также позволяет подключить к тепловому аккумулятору несколько котлов.

Монтаж и расчет буферной емкости

Аккумуляторный бак устанавливается между обратным и подающим трубопроводами: подающая труба подключается к верхней части бака, обратная труба подключается к нижней.

Расчет тепловой емкости аккумуляторного бака производится по формуле:

где Q – количество накопленной тепловой энергии, Дж;

M – масса теплоносителя в аккумуляторе, кг;

C – показатель удельной теплоемкости (для воды равен 4200), Дж/(кг·К);

ΔT – разница исходной и конечной температур теплоносителя, °C.

Пример расчета:

Объем аккумуляторного бака: 2 м3, следовательно, масса теплоносителя равна 2000 кг;

В качестве теплоносителя используется вода, удельная теплоемкость: 4200 Дж/(кг·К);

Исходная и конечная температуры теплоносителя: 90°С и 70°С, следовательно,

ΔT = 90°С – 70°С = 20°С;

Таким образом:

2000 × 4200 × 20 = 168000000 Дж

168000000 Дж = 46,7 кВт⋅ч

46,7 кВт⋅ч ÷ 5кВт = 9,3 ч

Следовательно, аккумуляторный бак может ежечасно расходовать пять киловатт тепловой энергии в течение девяти часов.

Заключение

Аккумуляторный бак обеспечивает минимизацию тепловых потерь посредством накопления излишков тепловой энергии. Накопленные излишки впоследствии расходуются, обеспечивая функционирование системы без участия нагревательного агрегата.

В случае использования твердотопливного котла, теплоаккумулятор позволяет значительно повысить КПД отопительной системы без негативных последствий для ее элементов, а также сэкономить на потреблении электроэнергии в случае использования электрического котла.

Кроме того, аккумуляторный бак способен выполнять функцию гидрострелки в многоконтурной отопительной системе.

Как работает теплоаккумулятор (буферная емкость) в современной котельной, узнайте из видео:

Вариант схемы котельной с теплоаккумулятором посмотрите на видео:

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.