Теплоакумулятор – це спеціальна ємність з рідиною, яка здатна накопичувати енергію теплоносія і віддавати її назад. Подібний пристрій дозволяє значно скоротити витрати на паливо і суттєво збільшити ККД (коефіцієнт корисної дії) опалювальної системи.
Застосування теплового акумулятора
Акумулюючий контейнер з водою використовується для будинків з періодичним опаленням, а саме:
Використання таких установок у системі не тільки подовжує період її експлуатації, але і виконує ряд інших корисних функцій.
Переваги теплового акумулятора
Пристрій виконує наступні функції:
В незалежності від переваг установки, існує і кілька мінусів.
Як комплектується теплоакумулятор до котла
Недоліки теплового акумулятора
До недоліків відносять:
Принцип роботи
Теплоакумулятор накопичує енергію за рахунок прямого або непрямого опалення в системі, а температура при цьому досягає своєї максимальної позначки. Як тільки котел перестає працювати, пристрій починає віддавати накопичену від нагрітої води енергію назад теплоносію.
Щоб тепловий акумулятор працював якісно, його слід підключити як можна ближче до вихідного патрубка теплоносія. Також конструкція повинна відповідати таким вимогам:
Теплоакумулятор – вертикальна герметична ємність (бак), яка покрита ізоляцією і має 4 патрубки для підведення і відведення води (2 зверху і 2 знизу). В якості матеріалу для бака використовується чорна або нержавіюча сталь, яка може бути покрита емаллю.
Схема підключення теплоаккумулятора
Види теплоакумуляторів
Класифікація акумулюючих ємностей:
- Теплоаккумулятори з вбудованим змійовиком або теном.
- Пристрої з двома змійовиками або тенами.
- Комбіновані пристрої, де використовується тен і змійовик одночасно.
- Термосифоны – монтуються на сонячних колекторах. Вони складаються з двох баків (внутрішнього і зовнішнього), між якими встановлюють теплоізолятор завтовшки 50 мм. Матеріал ізолятором – пінополіуретан.
- Буферні контейнери – монтуються подібні ємності всередині приміщення. Конструкція така ж, як і у термосифонов.
- Моделі з наявністю ГВП.
- Моделі без ГВП.
Конструкція пристрою дуже складна, тому вартість моделей заводського виробництва така висока. Щоб заощадити кошти можна спорудити подібну установку самостійно.
Робимо своїми руками
Для розробки установки можна використовувати сталеві бочки або звичайні листи стали. Форма бака може бути як цилиндричной, так і квадратної. Але перш ніж приступити до виготовлення, необхідно провести розрахунки обсягів, потужності і теплоізоляції.
Щоб дізнатися обсяг бака, необхідно обчислити яку кількість рідини повинно бути в тепловому акумуляторі. Використовуємо наступну формулу:
m= Q/(c*?T)
де: Q – це витрата теплоенергії у всій системі, кВт;
c – теплоємність води, яка 4,187 кДж/кг ?С або 0,0012 кВт/кг ?С;
?T – Різниця між максимальним і мінімальним значенням температур рідини в ємності і трубопроводі ?С.
Приклад! Для приміщення площею 100 м2 в середньому потрібно за годину 10 кВт теплової потужності. За 8 годин простою теплогенератора, знадобиться накопичити 80 кВт. Максимальна температура води дорівнює 90 С, а мінімальна – 50?С. Підставляємо дані у формулу: m= 80/(0.0012*(90-50))=1667 кг.
З цього випливає, що приблизний обсяг бака повинен бути 1,7м3. Такий бак буде забезпечувати опалювальну систему потоком з температурою 50?С протягом 8 годин. Потім почнеться поступове охолодження приміщення і через 3-4 години повністю розрядиться акумулятор.
Важливо! Щоб пристрій встигало повністю зарядитися в період функціонування котла, йому необхідно мати додатковий запас потужності.
Розрахунок товщини теплоизолителя безпосередньо залежить від потужності, яка потрібна для опалення котельні. Теплопровідність ізоляційних матеріалів становить 0,040 Вт/м ?С.
Дізнаємося, скільки тепла буде проникати в котельню, використовуємо формулу:
q=S*(Tmax-20)*Л/d,(Вт)
де: S – площа поверхні бака без днища, кв. м.;
Tmax – максимальна температура води, ° С;
20 – температура повітря всередині приміщення, ?С;
Л – теплопровідність ізоляційних матеріалів, Вт/м ?С;
d – товщина теплоізолятора, м.
Формула для площі поверхні бака без дна:
Ѕос = m/h (кв. м)
де: Ѕос – площа підстави бака;
d – діаметр кола, мм;
h – висота бака, м.
Приклад! Якщо висота бака 2м., то Ѕос = 1,667/2 = 0,834 кв. м. Така площа буде у кола з радіусом 1030 мм Звідси S = 0.834+3.14*1.03*2 = 7.30 кв. м.
Використовуючи теплоізолятор з товщиною 0,1 м., то з теплоаккумулятора в котельню буде надходити 204,4 Вт тепла.
q=7.3*(90-20)*0.040/0.1=204.4 Вт
Якщо даний показник не підходить, то товщину ізоляції необхідно зменшити.
Необхідні матеріали та інструменти
Для виготовлення теплового акумулятора знадобиться ємність об’ємом понад 150 літрів. Самостійно зробити таку ємність дещо проблематично, але можливо. В якості альтернативного варіанту можна застосовувати баки радянського виробництва, які виконані з нержавіючої сталі.
Вони раніше використовувалися столовими для підігрівання води. А якщо дістати такий раритет не вийшло, підійде будь-яка ємності із сталі з товщиною стінок від 5 мм. найдоступніший варіант – бочка.
Для роботи знадобляться такі матеріали як:
В якості теплоносія для пристрою можна використовувати кілька матеріалів, теплоємність яких представлена в таблиці:
Виходячи з цих даних, найбільш доступний і ефективний матеріал – вода.
Виготовлення
Розглянемо більш детально, як з бочки спорудити буферну ємність. Етапи монтажу пристрою:
Важливо! Якщо дозволяють можливості, можна використовувати замість стандартної системи фарбування, порошкове забарвлення. Нею покрити поверхню слід після установки змійовиків. Такий спосіб дозволяє добитися однакового по товщині шару з термостійкого полімеру, який чудово захистить від корозійних процесів.
До саморобним установок висувається кілька вимог щодо безпеки:
- Забороняється контакт гарячих деталей установки з легкозаймистими і вибухають матеріалами.
- З-за високого внутрішнього тиску і закритість системи потрібно забезпечити максимальну герметичність, монтувати ребра жорсткості і спеціальні гумові прокладки для кришки.
- У разі використання додаткового нагріву у вигляді тенів, необхідно заізолювати всі контакти і зробити заземлення для бака.
Утеплення
В якості теплоізолюючого матеріалу можна використовувати:
Кращим варіантом для утеплення виступає матеріал, який не виділяє при нагріванні отруйних випарів. Пінопласт, на жаль, не підходить під цю умову. А мінеральна вата не повинна містити фенолформальдегідних смол. Ідеальний варіант для утеплення – базальтова вата.
Установка і підключення
Щоб підключити пристрій знадобиться в першу чергу вибрати місце для установки. Найкращим варіантом буде його розташування в максимальній близькості до котла, тоді температура носія буде високою і збільшиться швидкість нагріву рідини в ємності.
Другий етап – спорудження додаткового фундаменту під установку, оскільки її вага більше 2 т. Якщо система передбачає гаряче водопостачання, знадобиться провести водопровід.
Схема підключення саморобного пристрою у кожного своя. Приблизний спосіб підключення для одного працюючого котла складається з наступних кроків:
Якщо кількість контурів більше двох, то схема підключення істотно ускладниться.
Тепловий акумулятор слід додатково обладнати термометром, вибуховим клапаном і датчиками, що контролюють рівень тиску всередині. Із-за постійного накопичення тепла бочкою може статися перегрів, тому слід періодично скидати надлишковий тиск.
Бліц-поради
Поради щодо виготовлення: